（通信与信息系统专业论文）tdscdma网络3g324m协议监测技术的研究与开发.pdf

摘要 摘要 移动通信发展至今，移动语音业务已经十分成熟并且被广泛使用。随着 t d s c d m a 网络的不断完善，3 g 业务的剧增，移动视频业务等对网络质量要求 越来越高，要创建一个有生命力的移动视频应用市场，就必须有相应的通讯标准。 因此，3 g p p 组织制定了3 g - 3 2 4 m 标准，以规范移动话音和视频业务，为业务互 联和互操作提供基础保障。 基于电路交换的3 g 3 2 4 m 协议承载于t d s c d m a 网络i u - c s 接口i u u p 协议 之上，如何采用监测手段提高语音视频业务质量成为业界关注的一个重点。目前 的单机测试仪测试对象单一、测试效率低、测试范围局限等问题日益突现，因此， 具有全网监测能力的集中监测系统应运而生。 文章以t d s c d m a 网络集中监测系统为研究背景，实现对3 g - 3 2 4 m 协议监 测技术的研究与开发。具体内容有：在研究网络测试环境的基础上，对项目采用 的分布式采集集中处理开发平台的各个模块进行较为详尽的分析说明。重点剖析 3 g 3 2 4 m 协议监测技术的设计方案和实现过程。通过对3 g 3 2 4 m 协议的深入理解， 提取协议中的关键信息，完成对3 g - 3 2 4 m 消息重要字段解码；理解3 g 一3 2 4 m 各协 议的各种信令流程，得出合成c d r 的详细方案，完成对呼叫c d r 的合成；通过 分析完整呼叫的信令流程，和对网络间协议关联的理解，完成呼叫c d r 的多协议 关联；根据用户的需求，完成对协议的各项性能指标统计等。最后，对项目内容 进行了详细设计、实现与验证。经现网测试表明，项目设计方案能够可靠稳定的 运行于t d s c d m a 集中监测系统，该系统目前已投入商用，且运行稳定，效果良 好。 项目依托于目前最为先进的t d s c d m a 分布式采集、集中处理的监测系统， 使项目意义重大。同时，对目前最为通用的3 g 一3 2 4 m 移动视频协议监测技术的研 究与实现，有助于移动视频业务质量提高，对移动视频业务发展能够起到良好的 推动作用。 关键词：t d s c d m a 监测，3 g 3 2 4 m ，解码，c d r 合成 重庆邮电大学硕士论文 i i a b s t r a c t a b s t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n to fm o b i l ec o m m u n i c a t i o n s ，t h em o b i l ev o i c es e r v i c e sh a v e b e e nq u i t em a t u r ea n dw i d e l yu s e ds of a r a st d - s c d m an e t w o r ki m p r o v e sa n dt h e t h e3 gs e r v i c ei n c r e a s e s ，t h em o b i l ev i d e or e q u k e sh i g h e ra n dh i g h e rn e t w o r kq u a l i t y t oc r e a t eav i t a l av i d e oa p p l i c a t i o nm a r k e t ，i tm u s th a v ec o r r e s p o n d i n gc o m m u n i c a t i o n s s t a n d a r d s t h e r e f o r e ，t h e3 g p po r g a n i z a t i o ne s t a b l i s h e dt h e3 g - 3 2 4 ms t a n d a r d s ， r e g u l a t e d t h em o b i l ev o i c ea n dv i d e o s e r v i c e s ，p r o v i d i n gab a s i cg u a r a n t e ef o r i n t e r c o n n e c t i o na n di n t e r o p e r a b i l i t y 3 g - 3 2 4 mw h i c hb a s e do nc i r c u i ts w i t c hi sa l li m p o r t a n tp r o t o c o lo ft d - s c d m a n e t w o r ki u - c si n t e r f a c e o nt h ei u u pp r o t o c 0 1 h o wt ou s em o n i t o r i n gm e a n st o i m p r o v et h eq u a l i t yo fv o i c e a n dv i d e os e r v i c eb e c o m eak e yp o i n tt h a ti n d u s t r y p a r t i c i p a n t sp a ya t t e n t i o nt o c u r r e n ts t a n d a l o n et e s t e r t e s t o b j e c ts i n g l e ，t e s t i n g e f f i c i e n c yl o w , t e s tr a n g el i m i t e de t c p r o b l e m se m e r g e n t ，t h e r e f o r e ，t h ec e n t r a l i z e d m o n i t o r i n gs y s t e mw h i c hh a sa l ln e t w o r km o n i t o r i n gc a p a b i l i t yc a m ei n t ob e i n g t h i sa r t i c l et a k et d - s c d m an e t w o r kc e n t r a l i z e dm o n i t o r i n gs y s t e ma st h e r e s e a r c hb a c k g r o u n d ，a c h i e v et h es t u d ya n dd e v e l o po f3 g - 3 2 4 mp r o t o c o lm o n i t o r i n g t e c h n o l o g y d e f i n i t e l y , t h ec o n t e n ta r ea sf o l l o w s ：o nt h eb a s i so fr e s e a r c ht h en e t w o r k t e s te n v i r o n m e n t ，t h e p r o j e c t s d i s t r i b u t e d a c q u i s i t i o n a n dc e n t r a l i z e d p r o c e s s i n g d e v e l o p m e n tp l a t f o r mm o d u l e sa r ed e t a i l e da n a l y z e da n de x p l a i n e d e m p h a t i c a l l y a n a l y z e st h ed e s i g na n dr e a l i z a t i o np r o c e s so f3 g 一3 2 4 mp r o t o c o lm o n i t o r i n gt e c h n o l o g y t h r o u g hd e e pu n d e r s t a n d i n go ft h e3 g 一3 2 4 mp r o t o c o l ，e x t r a c tk e yi n f o r m a t i o ni nt h e a g r e e m e n t ，c o m p l e t et h e3 g - 3 2 4 mi m p o r t a n tf i e l d sd e c o d i n g ；u n d e r s t a n da l lk i n d so f s i g n a lp r o c e s so f3 g - 3 2 4 mp r o t o c o l ，g e t t h ed e t a i l e ds y n t h e s i ss c h e m eo fc d r , c o m p l e t es y n t h e s i so ft h ec a l lc d r ；t h r o u g ha n a l y s i n gt h ei n t e g r a t e dc a l ls i g n a l i n g p r o c e s s e sa n du n d e r s t a n d i n go ft h ep r o t o c o lr e l e v a n c eb e t w e e nn e t w o r k s ，c o m p l e t et h e m u l t i - p r o t o c o lr e l e v a n c eo fc a l lc d r ；a c c o r d i n gt ot h en e e d so f t h eu s e r s ，c o m p l e t et h e s t a t i s t i co fe a c hp r o t o c o lp e r f o r m a n c ei n d e x ，e t c f i n a l l y , t h ec o n t e n to ft h ep r o j e c ta r e d e t a i l e dd e s i g n e d i m p l e m e n t e da n dv e r i f i e d t h en e t w o r kt e s t i n gi n d i c a t et h a tt h i s d e s i g ns c h e m ec a nr u ni nt d s c d m a c e n t r a l i z e dm o n i t o r i n gs y s t e mr e l i a b l e ，w o r k i n g s t a b l ea n dg o tg o o de f f e c t t h i sp r o j e c tr e l i e so nt h ed i s t r i b u t e da c q u i s i t i o na n dc e n t r a l i z e d p r o c e s s i n g m o n i t o r i n gs y s t e mo ft h em o s ta d v a n c e dt d - s c d m a a tp r e s e n t ，m a k i n gt h ep r o j e c ti s i i i 重庆邮电大学硕士论文 o fg r e a ts i g n i f i c a n c e m e a n w h i l e ，i ti n t r o d u c e di nd e t a i lt h em o n i t o r i n gt e c h n i q u e sa n d r e a l i z a t i o no ft h ep r e s e n tc o m m o n l yu s e d3 g 3 2 4 mm o b i l ev i d e op r o t o c 0 1 i th e l p sf o r i m p r o v i n gt h eq u a l i t y o fm o b i l ev i d e os e r v i c e ，a n dp l a y sap o s i t i v er o l eo nt h e d e v e l o p m e n to f t h em o b i l ev i d e os e r v i c e k e y w o r d s ：t d - s c d m am o n i t o r i n g ，3 g - 3 2 4 m ，d e c o d i n g ，c d rs y n t h e s i s i v 缩略字表 缩略字表 英文缩写中文译文英文全称 3 g p p 3第三代移动通信伙伴计划3 r dg e n e r a t i o np a r t n e r s h i pa r o j e c t a t l 异步传送模式 a s y n c h r o n o u st r a n s f e rm o d e a a l 2 a t m 自适应层2 类协议 a t m a d a p t a t i o nl a y e r2 a a l 5a t m 自适应层5 类协议a t m a d a p t a t i o nl a y e r5 a c e自适应通信环境 a d a p t i v ec o m m u n i c a t i o ne n v i r o n m e m a m r自适应多速率话音编码 a d a p t i v em u l t i - r a t e b s c基站控制器b a s es t a t i o nc o n t r o l l e r c c s i 乏l 控制信道分段重组层 c o n t r o lc h a n n e l s e g m e n t a t i o n a n d r e a s s e m b l yl a y e r c d r呼叫详细记录c a l ld e t a i lr e c o r d c n核心网c o r en e t w o r k c o r b a通用对象请求代理结构 c o m m o n o b j e c t r e q u e s t b r e a k e r a r c h i t e c t u r e c s电路交换c i r c u i ts w i t c h g g s n g p r s 网关支持节点 g m e w a yg p r ss u p p o r tn o d e g m s c 网关移动交换中心g m e w a ym o b i l es w i t c hc e n t e r i m e m a t i o n a lm o b i l es u b s c r i b e r i m s i国际移动用户识别码 i d e m i t y k p i关键性能指标 k e yp e r f o r m a n c ei n d i c a t o r m s c移动交换中心m o b i l es w i t c hc e n t e r n s i 心 可编号的s r p 协议 n u m b e r e ds i 冲 n t p网络时钟协议n e t w o r kt i m ep r o t o c o l p d u分组数据单元 p a c k e td a t au n i t p o t s简易老式电话业务p l a i no l dt e l e p h o n es e r v i c e i x q o s服务质量q u a l i t yo fs e r v i c e r 4 发布版本4 r e l e a s e4 r a b 无线接入承载 r a d i oa c c e s sb e a r i n g r n c 无线网络控制器 r a d i on e t w o r kc o n t r o l l e r r n s 无线网络系统 r a d i on e t w o r ks y s t e m r r m无线资源管理r a d i or e s o u r c em a n a g e m e n t s d u服务数据单元s e r v i c ed a t au n i t s g s ng p r s 服务支持结点 s e r v i n gg p r ss u p p o r t i n gn o d e s i 冲 简单再传输协议 s i m p l er e t r a n s m i s s i o np r o t o c o l t a o a c e 对象请求代理t h ea c eo r b ( o b j e c tr e q u e s tb r o k e r ) t d s c d m a 时分同步码分多址 t i m e d i v i s i o n - s y n c h r o n o u s c o d e d i v i s i o nm u l t i p l ea c c e s s t m s i 临时移动用户识别码 t e m p o r a r ym o b i l es u b s c r i b e ri d e n t i t y u m t st e r r e s t r i a l r a d i oa c c e s s u t r a n u m t s 陆地无线接入网 n e t w o r k x 插图清单 插图清单 第二章 图2 1t d s c d m a 网络结构7 图2 2i u 接口体系结构9 图2 3i u c s 接口协议栈结构1 0 第三章 图3 13 g 3 2 4 m 协议簇结构一1 1 图3 2i t u th 2 2 3 协议栈1 2 图3 3h 2 2 3l e v e l0 消息结构。1 3 图3 4h 2 2 3l e v e l11 6 b i tf l a g 1 3 图3 5h 2 2 3l e v e l 2p d u 格式1 3 图3 6h 2 2 3a l 2p d u 格式。1 4 图3 7h 2 2 3a l 3p d u 格式。1 4 图3 8h 2 6 3 模式a 头格式1 5 图3 9h 2 6 3 模式b 头格式1 5 图3 1 0h 2 6 3 模式c 头格式1 6 图3 1 1a m ri f l 协议帧格式1 7 图3 1 2a m ri f 2 协议结构17 图3 1 3s r p n s r p 和c c s r l 消息格式1 9 图3 1 43 g 3 2 4 m 网络模型1 9 图3 1 53 g 3 2 4 m 会话过程2 1 第四章 图4 1t d s c d m a 网络集中监测系统结构2 3 图4 2i u c s 用户平面监测方案2 4 图4 3 信令分析平台概要逻辑2 5 图4 4 基于工程信息的上层应用分析工具2 5 图4 5 基于平台的系统概要部署图2 7 图4 6 基于集中监测系统平台的仪表部署图2 8 图4 73 g 3 2 4 m 监测模块整体设计方案2 9 x i 重庆邮电大学硕士论文 图4 8 解码总体用途3 0 图4 93 g 3 2 4 m 监测模块软件体系架构31 图4 1 0 解码器类层次3 1 图4 1 1 解码器注册流程3 3 图4 1 2f d e c o d e 解码流程3 4 图4 1 3s d e c o d e 解码流程一3 6 图4 1 4p a r s e 解码流程3 7 图4 1 5 无线链路建立过程中的多协议关联4 1 第五章 图5 13 g 3 2 4 m 详细解码设计方案4 3 图5 23 g 3 2 4 m 详细解码流程图4 4 图5 33 g 3 2 4 m 合成解码流程图。4 9 图5 4p a t h 与虚通路和虚通道关系5 0 图5 5 猜测算法图例5 1 图5 63 g 3 2 4 m 呼叫c d r 合成流程图5 8 图5 7 统计模块实现结构6 2 第六章 图6 1 信令监测系统部署图6 7 图6 2 高阻跨接方式数据采集原理6 8 图6 3 端口镜像方式数据采集原理。6 9 图6 4t a p 方式数据采集原理6 9 图6 5 分光方式数据采集原理6 9 图6 6 测试主体界面呈现。7 0 图6 7i u 。c s 接口协议栈7 l 图6 8 实时流量统计7 2 图6 9 信令点统计7 2 图6 1 0 绘制成功的网络拓扑图_ 7 2 图6 1 1 解码功能实现界面7 3 图6 1 23 g 3 2 4 m 消息原始数据7 4 图6 1 3h 2 2 3 详细解码结果7 4 x i i 插图清单 图6 1 4n s r p 详细解码结果7 5 图6 15c c s r l 详细解码结果7 5 图6 1 6h 2 4 5 详细解码结果一7 6 图6 173 g 3 2 4 m 合成解码结果7 6 图6 18 一次成功的呼叫c d r 合成结果7 8 图6 19 视频通话截图7 9 图6 2 0 呼叫统计功能总体呈现7 9 图6 2 1 呼叫接通率统计结果8 0 图6 2 2 呼叫失败原因统计结果8 0 图6 2 3 呼叫次数统计结果8 1 图6 2 4 可视电话建立时延统计结果8 1 图6 2 5 可视电话参数分析结果8 2 第一章绪论 第一章绪论 1 1 移动视频业务发展情况 随着人们对网络的需求增多，网络业务得到迅猛发展，出现了越来越多的对 网络质量要求较高的业务类型，如移动视频类业务。随着3 g 在全球范围内的大规 模商用，许多国家和地区都推出了移动视频业务。从全球3 g 业务发展的现状来看， 移动视频及其相关组合应用已经占据了3 g 应用的制高点。移动视频业务是通过移 动网络和移动终端为移动用户提供视频内容的新型通信服务，主要传送比文本、 语音更加高级的视频图像( v i d e o ) ，并可以伴有音频( a u d i o ) 信息【l j 。2 0 0 0 年， 全球视像系统的市场规模达到了3 6 4 亿美元，其中单机式的可视电话约占二成， 市场规模达到8 亿美元左右【2 1 。为了避免产生网络混乱，各业务类型的网络协议必 须得到规范。对于移动视频类业务，不管是从手机到手机，还是从手机到p c ( p e r s o n a lc o m p u t e r ，个人电脑) ，需要在移动视频应用和移动终端之间提供统一 格式的视频数据，移动视频终端需要支持互联互通性，并且能支持后台应用系统 到电路交换移动网络连接。要创建一个有生命力的移动视频应用市场，就必须有 相应的通讯标准。因此，3 g p p ( 3 r dg e n e r a t i o np a r t n e r s h i pp r o j e c t ，第三代合作伙 伴计划) 制定了3 g 3 2 4 m 标准，规范了话音业务，为应用创建、互操作和互连互 通提供了基础保障。 移动通信发展至今，移动语音业务已经相当的成熟并且被广泛使用，发展如 此快速的一个重要原因在于技术成熟并且网络质量得到了很好的保障。而现有的 技术( 特别是网络监测技术) 还不能够全面的驱动移动视频类业务，在相关通信 协议和测试技术等方面还有待于更深层次的研究。 1 2 网络测试技术发展情况 传统测试方法以单机测试为主，f l g 澳, g 试是在网络产品未投入使用或暂停使用 时进行，仅对网络产品相关参数进行测试、复核、校对等简单的处理。随着网络 的发展，用户数量陡增，若网络出现问题，根本不可能允许以长时间中断网络的 方式来进行网络测试。在这种情况下，具有在线连网测试功能的现代测试技术应 运而生。现代信令测试主要是指通过各种数据采集方法获取所需网络的信令数据， 进行整合，分析、判断，对网络性能给出可靠结论，发现、诊断、排查故障，并 给出问题解决方案的过程，广泛应用于通信网络的规划设计、工程建立、运维优 化过程中。现代测试在传统的测试基础上增添了很多内容，主要有以下几类：网 重庆邮电大学硕士论文 络互联互通问题测试分析、网络设备业务能力分析、网络业务运行状况统计、网 络故障快速定位和网络性能( 如吞吐量、丢包率等) 分析及优化、通信新业务开 展能力评估等。 1 2 1 现代网络测试分类 现代网络测试按照不同的划分方法可分为不同种类，常见的分类有以下几种 方式：按照测试方式，可分为主动测试和被动测试；按照测试对象属性，可分为 有线网络测试和无线网络测试【3 】o ( 1 ) 主动测试和被动测试 主动测试是主动地向被测网络或设备注入测试流，并根据这些测试流量的传 输情况来检测相关技术参数，具有灵活性好、可控性强、目的性强等优点，但是 这种方法有可能会对被测设备及网络所承载的业务及服务产生影响，存在安全隐 患；被动测试主要利用特定工具( 如某种类型数据采集卡) 收集网元信息，以此 进行量化分析，得出网络运行相关技术参数，这种方法安全性较好，对网络影响 较小，但是局限性大，收集到的信息数据非常有限。两类测试方法各有优劣，可 根据应用的场合，择优选择。 ( 2 ) 有线网络测试和无线网络测试 有线网络测试主要指线路测试和网络设备测试。网络设备测试主要指对支撑 网络互连设备各种性能的协议测试。协议测试可分为一致性测试、互操作测试和 性能测试三部分。性能测试的指标包括吞吐量( 不发生报文丢失情况下，被测设 备可支持的最大传输率) 、延迟( 测试报文通过被测设备所需的时间) 、报文丢失 率( 负载固定，因资源缺少导致没有转发的报文的比例) 和背靠背性能( 最大速 率且不发生报文丢失前提下被测设备可接收的最大突发报文序列( b u r s t ) 长度) 等。有线网络测试范围很广，有两种测试最为重要，即q o s ( q u a l i t yo f s e r v i c e ， 服务质量) 测试和网络健壮性测试。q o s 测试一般使用长期参数测量工具，建立 测量结果数据库并提供报告，通过长时间的工作，可发现网络通信的异常趋势并 予以修正；网络健壮性测试主要指网络在出现异常时的自愈能力，如路由协议快 速收敛测试、倒换测试等。 无线网络测试主要指信道参数测试和故障诊断，信道参数测试包括信号强度、 噪声强度和信噪比等；故障诊断指对网络连通性差、传输速率低、信号弱及安全 性等情况进行测试及诊断，以提高无线传输性能和安全性。 2 第一章绪论 1 2 2 测试仪的发展过程 从传统测试仪到以虚拟仪器为代表的网络测试仪，从7 号信令测试仪到n g n ( n e x tg e n e r a t i o nn e t w o r k ，下一代网络) 、3 g 等网络测试仪，测试仪实现了由硬 件到软硬结合，物理集成到可拆卸模块化，功能固定有限到软件实现可随意增删 的转变，在网络建设、维护、优化的过程中的作用越来越突出。 传统的测试仪是一个封闭的专用系统，新兴网络业务应用种类增长速率越来 越快，单台集成化的测试仪功能更新速率远无法满足要求。为避免因不断购买功 能固化的设备所带来的测试成本的增加和更新快速的网络测试功能的需要，以通 信测试技术、计算机技术和仪器仪表技术的融合发展而来的虚拟仪器为代表的网 络测试仪应运而生。虚拟测试仪由功能测试软件、模块化的f o 硬件和集成的软硬 件平台三部分组成。采用通用的硬件结构，利用计算机强大的处理能力，配合各 种测试软件模块让用户可自主选择测试功能进行组合以满足特定的测试需求。 1 2 3 未来的测试技术 目前常见的信令测试方法是在设备出现故障时才将信令测试仪连接到相应接 口上进行测试，分析故障原因，即使是集中监测系统实时检测也只能做到及时发 现问题，提供参考解决方案，使得网络的性能保障工作比较被动，维护工作量大 且复杂。在未来平面化融合的f m b c ( 固定与移动融合) 通信系统中，测试系统 将是一个综合的、功能强大的智能化集成运维平台，采用分布式采集、集中化处 理的方式完成对网络的实时管控，实现网络的自配置、自优化、自维护自愈。 ( 1 ) 分布式采集、集中化处理 信令测试模块集成到设备中，分层分布式网络监测，集中综合处理，系统平 台中间件技术将从现有的c o r b a ( c o m m o no b j e c tr e q u e s tb r e a k e ra r c h i t e c t u r e ， 通用对象请求代理结构) 转向a c e ( a d a p t i v ec o m m u n i c a t i o ne n v i r o n m e n t ，自适 应通信环境) 或t a o ( t h ea c eo r b ( o b j e c tr e q u e s tb r o k e r ) ，a c e 对象请求代理) 。 多个网络测试仪分布式，并行监测各个接口。各个协议测试仪通过n t p ( n e t w o r k t i m e p r o t o c o l ，网络时钟协议) 协议与n t p 服务器保持时间上的同步， 支持分布式关联分析，同时各分布式系统能采集并生成c d r ( c a l ld e t a i lr e c o r d ， 呼叫详细记录) 再交由中央系统集中处理，以减小网络负荷，同时减小中央处理 系统负担。 ( 2 ) 支撑网络自调试和修复 自配置 自配置( s e l f - c o n f i g u r a t i o n ) 功能指新部署的网络节点( 如宏基站、r e l a y 节 重庆邮电大学硕士论文 点等) ，通过自动安装、自动配置网络运行所需的基本参数( 如发射功率、无线传 输速率、接入参数、切换参数、资源分配参数、调度参数、邻居列表、地址、路 由表等) ，建立网络连接。自配置用于网络的预运行阶段，即从节点开机后到射频 发射机打开的过程。此外，若环境改变，各设备之间便会以分布式的方式自行商 议确定参数的重新配置。自配置包括：按照网络性能所需( 即插即用设备的自动 安装) 、自动配置建立无线连接及认证、自动设置传输和无线参数等。 自优化 自优化( s e l f - o p t i m i z a t i o n ) 技术利用对各网络设备的测量以及性能测量结果 自动调整网络参数，使网络获得更高的系统容量和更充分的覆盖。自优化可用在 网络初始构建完成时，对无线覆盖、小区容量、服务质量( q o s ) 、干扰、切换、 负载平衡等无线网络性能进行自优化，同时跟踪所处无线环境和无线网络的变化， 以实时地进行调整。 自维护 自愈( s e l f - h e a l i n g ) 功能是一种更加智能的网络运营和维护的方法，可减少 网络维护的人工参与，功能包括：实现网络设备软件的自动和及时升级；提供足 够的测量数据，用于无线网络性能分析及优化；尽可能实现故障网络节点的自动 恢复，小区服务中断的快速补偿和修复等。 目前发展较为前沿的测试技术已经采用分布式系统，只是仍无法支撑网络自 调试和自修复，这些还有待于继续研究。本项目来源于重邮东电通信技术有限公 司的新型t d s c d m a 分布式采集集中监测系统。 1 3 课题研究背景及意义 3 g 业务的真正体现是实时性应用，包括视频电话( 视频会议) 、视频流、远 程无线监视、多媒体实时游戏、视频点播等。 3 g p p3 g 3 2 4 m 制定i t u th 2 6 3b a s e l i n el e v e l10 为强制标准，把m p e g 4 s i m p l ep r o f i l el e v e l0 作为推荐视频代码标准。h 2 6 3 原是h 3 2 3 系统中的编码标 准，为保证系统的兼容性，因此被保留下来。同时，3 g 3 2 4 m 定义了h 2 4 5 标准 用于移动视频应用中的呼叫控制，确保移动网络设备和移动手机以及移动手机之 间的互操作性。3 g 3 2 4 m 标准的制定无疑为大部分3 g 业务提供了最可靠的基础保 障【4 1 。 t d - s c d m a 网络是唯一具有中国自主知识产权的网络制式，得到了国家的大 力支持。但由于其是一个新兴的网络制式，各方面还不够完善，在建网和维护过 程中给工作人员带来了很大的困难。传统的网络测试技术已不能够满足测试要求。 4 第一章绪论 因此，迫切需要一个能对网络性能进行实时监测、定位网络故障、提供比特级的 网络协议解码说明等功能的测试系统，帮助提高工作效率，t d s c d m a 网络监测 系统便应允了这种要求。 随着t d s c d m a 网络的不断完善，3 g 业务的剧增，对t d s c d m a 网络监测系 统的性能要求和功能需求也随之提高，除需要能支持基本的t d s c d m a 网络业务 以外，还需要支持对可视化语音、视频业务的监测。基于电路交换的3 g 3 2 4 m 协 议作为t d s c d m a 网络i u c s 接口的一个重要协议，是目前能够提供无线网络视频 会话业务最具可行性的方案。通过3 g 3 2 4 m 协议的监测过程得到用户的语音视频 信息、相关的网络参数及统计情况等，分析得出指导性的意见，可有效地提高用 户话音及可视化业务的质量。因此，对于3 g 3 2 4 m 协议监测技术的研究与开发具 有十分重要的现实意义。归纳起来主要有以下两点作用： 作用一：项目依托于目前最为先进的t d s c d m a 分布式采集、集中处理的监 测系统，使项目的成功意义重大。 作用二：较为详细地分析研究了目前最流行的移动视频协议3 g 3 2 4 m 的监测 技术，对视频业务质量的提高能够起到良好的推动作用。 1 4 本文主要研究内容 本文在对传统呼叫业务和测试技术发展情况进行简单分析的基本上，介绍了 t d s c d m a 网络的基本结构及其相对2 g 网络的演迸变化情况。在研究网络测试环 境的基础上，对项目开发平台的各个模块和使用方法进行了较为详尽的分析。对 t d s c d m a 网络涉及到的各个接口数据和信令分析是整个t d s c d m a 协议监测 的最重要部分之一。3 g 3 2 4 m 是由i u u p ( i u c s 接口) 承载的音视频业务协议。通 过对协议的深入理解，提取协议中的关键信息，完成对3 g 3 2 4 m 消息重要字段解 码；理解3 g 3 2 4 m 各协议的各种信令流程，得出合成c d r 的详细方案，完成对呼 d q c d r 的合成；根据用户的需求，完成对协议的各项性能指标统计；通过分析完 整呼叫的信令流程，和对网络间协议关联的理解，完成本协议的多协议关联等研 究内容，具有重要意义。本文对项目内容进行了详细设计、实现与验证。最后， 对项目整体情况进行了总结与展望。 本文各章节内容安排如下： 第1 章，绪论。主要介绍移动通信呼叫业务发展的基本情况，网络测试技术发 展情况及未来通信网络测试技术。同时，对本文研究内容组织结构进行了介绍： 第2 3 章，介绍t d s c d m a 移动通信网络的基本结构及3 g 3 2 4 m 业务的承载 接口的基本情况，以及3 g 3 2 4 m 协议簇各协议的基本结构，网络模型和会话流程： 重庆邮电大学硕士论文 第4 章，3 g 3 2 4 m 协议监测平台搭建与总体设计方案。主要介绍3 g 3 2 4 m 监测 技术的应用环境，以及3 g 3 2 4 m 协议监测模块的研发平台和开发工具。同时，还 介绍了本文的核4 二, 3 g 3 2 4 m 监测模块总体设计方案； 第5 章，3 g 3 2 4 m 协议监测功能设计实现。主要介绍3 g 3 2 4 m 协议的详细解码、 简单解码、合成解码、合成c d r 及统计功能的设计方法与实现； 第6 章，通过现网监测分析，分别对详细解码、合成解码、c d r 合成设计进行 数据验证与结果分析； 第7 章，全文总结与工作展望。 6 第二章t d s c d m a 网络及3 g 3 2 4 m 协议承载接口 第二章t d s c d m a 网络及3 g 一3 2 4 m 协议承载接口 t d s c d m a 网络协议监测技术的研究首先需要对网络结构有清楚的认识和理 解，并熟悉各个接口协议结构和功能，下面主要介绍t d - s c d m a 的基本结构及其 协议栈基本模型，如不特殊说明，均以t d s c d m ar 4 版本为例5 1 。 2 1t d s c d m a 网络结构 t d s c d m a 网络结构如图2 1 所示。 u m u u m s u e 图2 1t d s c d m a 网络结构 相对g s m 网络，t d s c d m a 网络引入了全新的接入网和演进的核心网，便于 3 g 可视化等高速业务的传输。从图2 1 中可以看到，t d s c d m a 网络大体上分为接 入网和核心网( c n ，c o r e n e t w o r k ) ，核心网从功能上又可分为电路交换域( c s 域， c i r c u i ts w i t c h ) 和分组交换域( p s 域，p a c k e ts w i t c h ) 。下面就相对g s m 网络变化 的部分进行简要介绍。 7 重庆邮电大学硕士论文 1 全新的接入网( u t r a n ) u t r a n ( u m t st e r r e s t r i a lr a d i oa c c e s sn e t w o r k ，u m t s 陆地无线接入网) 由 一个或几个r n s ( r a d i on e t w o r ks y s t e m ，无线网络系统) 组成，每个r n s 由一个 r n c ( r a d i on e t w o r kc o n t r o l l e r ，无线网络控制器) 和多+ n o d eb 物理实体组成， 与g s m 网络的b s c 和b t s 对应。无线接入网主要负责：r r m ( r a d i or e s o u r c e m a n a g e m e n t ，无线资源管理) 、无线接续管理、r a b ( r a d i oa c c e s sb e a r i n g ，无线 接入承载，用于业务数据的传输) 、安全功能管理和业务位置管理等。 2 变化的核心网 t d s c d m a 网络核心网基于软交换思想，将g s m 的m s c 分化成m s c 服务器 ( m s cs e r v e r ，用于处理信令) 和m g w ( m e d i ag a t e w a y ，媒体网关，用于处理用 户数据) 。对应的g m s c ( g a t e w a ym o b i l es w i t c hc e n t e r ，网关移动交换中心) 分 化成g m s c 服务器( g m s cs e r v e r ) 和m g w ，g m s cs e r v e r 通过h 2 4 8 协议实现对 m g w 的控制，通过b