【毕业学位论文】（Word原稿）GSM网络Abis口信令分类采集应用研究-电子与通信工程

密级： 保密期限： 专业学位 硕士 学位论文 题目： 络 信令分类采集应用研究 学 号： 10 姓 名： 贾学来 专业领域： 电子与通信工程 导 师： 张晓莹 学 院： 电子 工程学院 2013 年 01 月 04 日 独创性（或创新性）声明 本人声明所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和 致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京邮电大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 本人签名： 日期： 关于论文使用授权的说明 学位论文作者完全了解北京邮电大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权 单位属北京邮电大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后遵守此规定） 保密论文注释：本学位论文属于保密在 年解密后适用本授权书。非保密论文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。 本人签名： 日期： 导师签名： 日期： 北京邮电大学硕士毕业论文 应用研究 I 络 信令分类采集应用研究 摘 要 随着 社会经济的不断发展，手机用户规模的迅速增长， 动通信网络规模不断扩大，用户对移动 网络质量也提出了更高的要求，因此网络质量成为了通信企业的生命线，而网络优化是保障网络质量的重要手段之一。另外，城市建设的不断加快又导致了无线传播环境日益复杂，加大了网络优化的难度。为了快速定位网络问题，快速响应客户投诉，提升用户 满意度 ，保障移动通信网络高质量运行，移动通信运营商 提出了建设信令监测系统的目标 。信令监测系统的一个重要功能就是对 叫详细记录）的合成以及重现，使用者通过 步定位网络问题。 本文在对无线网络优化工作研究 的基础上，结合现有信令监测系统的架构和 构，提出了对 照业务结果分类 ，并根据类结果设计 并实现 了信令筛选功能 ，用于减少需要存储的信令，降低对存储的需求。 现有的信令监测系统中， 类只有基于业务类型的会话结果的分类。业务类型如主叫语音、被叫短信、位置更新等分类，结果方面如成功、掉话等分类。这种分类方法直观地展现了一个 业务流程的类型、结果，但不能体现业务过程的一些具体情况，如 电平质量、功率等，也不能发现掉话原因等。基于以上想法，本文提出了 新的类方法，这种方法能够记录 信令网 哪 个 层 次 出了问题，并记录具体原因。另外针对通话过程中的 信息进行统计、分析，得出覆盖、干扰状况，满足从 能比较直观地定位网络问题的需求。 经过多个地区的实际测试，本分类方法较准确地体现出了 优工程师通过分类结果能够较快速定位问题，并且信令筛选功能达到了降低存储的目的，获得了客户的肯定。 关键字： 络优化 令监测 类 北京邮电大学硕士毕业论文 应用研究 F F of of SM of As is to of of of of of In to to to to to of of of of is so on of a of DR to of in to of to DR 北京邮电大学硕士毕业论文 应用研究 t of of as of t on a DR to to of of In to R of to of of of be to of of of of 京邮电大学硕士毕业论文 应用研究 录 第一章 绪论 . 1 文研究的背景和意义 . 1 文的主要任务 . 1 文的结构安排 . 2 第二章 字移动通信系统及优化概述 . 4 统结构 . 4 统的组成 . 4 统的基本特点 . 7 统网络优化 . 8 络优化的概念 . 8 络优化的意义 . 9 络优化流程 . 9 于信令采集监测的新型无线网络 优化系统 . 10 令分析的意义 . 10 令采集监测系统的部署架构 . 10 令采集监测系统的软件架构 . 13 第三章 络 口信令与协议及信令流程 . 15 口概述 . 15 议 . 16 结构 . 16 分类 . 18 作用 . 19 三信令协议 . 19 令流程介绍 . 22 第四章 基于信令监测系统 信令分类方法 . 25 成原理 . 25 有信令监测系统 分类情况 . 26 于业务层次结果的新型分类 . 26 线原因异常类的设计 . 27 线掉话 . 28 北京邮电大学硕士毕业论文 应用研究 V R 异常 . 28 量类 盖 差、质差、干扰 . 30 无线原因异常类的设计 . 34 无线掉话 . 34 M 异常 . 35 M 异常 . 36 类功能模块化 . 38 第五章 信令筛选功能的设计和实现 . 47 令存储原理 . 47 令筛选功能设计 . 47 类与信令筛选结果展示 . 48 类结果展示 . 48 令筛选结果说明 . 50 第六章 总结与展望 . 51 文工作总 结 . 51 题与展望 . 52 参考文献 . 54 北京邮电大学硕士毕业论文 应用研究 1 第一章 绪论 络已经是一个成熟的网络，但并没有过时，目前还能创造很多的价值。本章主要介绍了论文的研究背景和意义，论文的主要任务，以及论文内容的结 构安排。 文研究的背景和意义 统于 1991 年正式在欧洲面世，由于其公开的规范标准和诸多优点，很快就在全世界范围内得到了广泛的应用，实现了世界范围内移动用户的联网漫游 1。截止 2010 年 9 月，中国移动的 络室外基站数量已经超过 60 万个，覆盖率已经超过 98%，中国移动不但在室外进行了深度与广度的 络覆盖，同时也对办公楼、电梯、地铁等深度地区进行了网络覆盖。截止 2012 年 9月我国手机用户已经达到 。 随着移动通信的不断发展，网络规模的不断壮大，移动用户的日渐增多，基站由 原来的大区形式演变成遍布大街小巷、楼宇梯间、乡村角落的宏蜂窝与微蜂窝的综合网络，导致了无线 通信 网络的优化工作日趋复杂 2。此外，手机用户对无线网络质量的敏感程度逐渐增加，运营商重组带来的移动通信竞争机制，使得无线网络服务质量被各个运营商所关注，成为经营成败的重要筹码。 移动通信无线网络的优化是指对已经投入运行的通信网络进行话务 量 分析，指标分析，利用 现场的采集数据 进行参数分析和硬件检查等手段，找出影响网络质量的主要原因，并通过设备参数或配置 的调整 、网络结构 的调整 和天线 调整 等手段，使 无线通信网络以较为满意的质 量运行，满足手机用户的通信需求。 为了快速 定位网络问题，快速 响应客户投诉，提升用户感知，保障移动通信网络高质量运行，中国移动提出了建设信令监测系统的目标。信令监测系统以不影响网络运行的高阻跨接、分光器分光等方式采集各类信令和协议数据，进行信令的解码、 合成，重现业务接续过程，对网络各类指标进行计数，从而使网络维护人员掌握和分析网络运行状况 3。 中国移动通信集团要求各地市公司自行搭建信令监测系统，本课题 的实际需求 即源于实习单位与中国移动通信集团北京有限公司的合作项目 端到端信令分 析系统研究项目。 文的主要任务 北京邮电大学硕士毕业论文 应用研究 2 根据移动通信集团定义的信令监测系统规范， 信令监测系统在架构上 分为三层 4。 第一层为信令采集层，由 令采集接入设备、 七号信令采集接入设备、 令采集接入设备 构成，完成移动通信网信令数据的实时采集和传送；第二层为共享层，完成信令消息的解码及合成、数据的计算、整理、统计， 并 生成 令数据和对应的业务信令数据， 共享层需要 合理组织和存储数据，并通过 定义好的接口向上层 提供信令 数据的共享和传输；第三层为应用层，主要完成信令数据的应用处理、 表示和呈现。 在共享层，一个重 要的功能 就是信令数据订阅管理功能。规范中提到，针对不同类型的信令数据，信令监测系统提供基于 令数据的订阅，基于业务信令数据的订阅、基于 键消息的订阅以及基于指标数据的订阅四种类型。这样就涉及到了采集到 的信令的分类问题，需要研究都有哪些订阅条件，根据这些订阅条件，可以对采集合成的 哪些分类等 。 本课题基于 令 合成 的功能 ， 重点 研究了 令 的 分类问题 ，从不同的层面、角度对 令进行了 分类 ，以满足订阅的不同需求 。从协议层次上来看，既有 信令、又有 信令和 信令。 从 业务层面来看，对合成后的信令流程来说，既有主 叫通话流程 、被叫通话流程 ，又有位置更新 流程 、短消息流程和切换流程等 。 从结果 层面来看，对合成后的信令流程来说，既有正常信令流程，又有异常信令流程。 通过对 某些特殊信令的匹配， 对行分类，使得 令数据订阅可以按照分类结果进行订阅。 在实现 令分类 功能后，本课题又设计了基于分类结果 对原始数据进行过滤 的功能 ，将正常信令流程的原始信令过滤掉，只留下异常信令流程的原始信令，这样 既 可以节省存储空间，又能把反映网络问题的信令流程保存起来。 作者在本课题的研 究中，担任研究负责人，针对实习单位原有信令监测系统，在导师的指导下， 设计了 令分类功能 模块和 原始信令筛选功能 模块 ， 根据分类情况对应用层某些功能进行了改进和添加， 并对这些功能进行 了 功能性测试和准确性测试， 并向甲方进行了效果展示 。 文的结构安排 本文共分为 六 章 ，每章的 主要 内容如下： 第一章 绪论， 主要 介绍了本课题的研究背景、意义、主要任务和论文结构安排等。 第二章 字移动通信系统及优化概述，主要介绍了 络的 网络组成北京邮电大学硕士毕业论文 应用研究 3 与基本特点，介绍了 络优化的概念、步骤，还阐述了基于信令采集监测的新型无线网络优化 系统的组成、软件架构等。 第三章 络 口信令与协议及信令流程，主要介绍了 口的链路层技术、网络层技术， 介绍了 口和 络层三的信令分类与组成，介绍了信令流程概念。 第四章 基于信令监测系统 信令分类方法，主要介绍了信令合成原理与基于信令监测系统 分类情况，介绍了新型 类的原理、实现方法。 第五章 信令筛选功能的设计和实现 ，介绍了基于 类的结果进行信令筛选的原理、实现方法 。并对 类和信令筛选结果进行了展示。 第六章 总结与展望，主要对整个论文进行总结 ，提出了进一步需要研究的问 题，并且展望未来信令监测系统的发展趋势 。 北京邮电大学硕士毕业论文 应用研究 4 第二章 字移动通信系统及优化概述 统结构 统的组成 图 2统组成 5 统组成如 图 2示，分为移动 台 （ 基站子系统（ 网络和交换子系统（ 操作维护子系统（ 几个主要部分 5。 1. 移动台 /移动用户 （ 移动 台是整个系统中直接由 需 要通信的用户使用的设备 6。 移动台可以是提供某项业务的独立设备部件，也可以连接到 外部终端，比如通过接口连接到个人电脑或传真机。移动台包括移动设备 （ 和用户识别模块 （ 物理设备 移动用户是相互独立的， 需要单独地分配给某个用户。 是一个存储了所有用户信息的用户模块。将一个用户的 插入一个 后， 属于 这个 用户了，并且呼叫会传递到这个 被呼 叫 号码之 间并没有关联 被呼 叫 号码北京邮电大学硕士毕业论文 应用研究 5 是和 连在一起的。在这种情况下，用户可以使用任何 何 可以使用 来识别移动用户 。 过无线接口 （ 口） 连接到 通过 A 接口 和 连。广义来讲， 含了 字通信系统中无线通信部分的所有基础设施。安置在天线位置的基站收发信机（ 和可以控制几个 基站控制器 （ 组 成 ，根据务能力，一个 以管理几十个 过 口与移动台实现通信连接， 过 口与 现通信连接， 过 A 接口与现通信连接。 以 看作 移动台和网络交换子系统之间的桥梁。 要负责无线信号的传输，可以看作是一个复杂的调制解调器。 天线、 与无线接口有关的信号处理电路等 物理实体 。 要 负责 无线信道的分配、 回收和 信道切换的管理等，起着 统中交换 和控制 的作用 7。 3. 网络和交换子系统 （ 括实现了 主要交换功能的移动业务交换中心 以及管理 移动用户数据和移动性所需要的数据库 等 。 一系列功能实体组成，各个功能实体之间采用不同接口区别，例如 B 接口、 C 接口、 D 接口等，但是这些接口和 A 接口均采用符合 令系统的七号信令协议规范进行通信。 为以下几个主要功能单元 8： （ 1） 移动业务交换中心（ 网络的核心，完成基本的 信息 交换功能，即实现一个移动用户与另一个移动用户之间的通信连接，协调用户的呼入与呼出配置。一个 以管理数个 （ 2） 拜访位置寄存器 （ 于存储进入此覆盖区的所有用户的全部有关信息，为已经登记的移动用户提供建立呼叫接续的条件。 动态库，需要随时与有关的 行数据交换。 为了避免 接频繁的数据交换，在物理实体上 是与 体的。 间的接口为 B 接口。 （ 3） 归属位置寄存器（ 于存储与用户有关的所有信息，包括用户的 入网信息 、订阅的业务 、用户漫游权限以及当前位置信息等。这些信息将为 供建立呼叫所需的路由信息、计费信息等相关数据。 统北京邮电大学硕士毕业论文 应用研究 6 的中央数据库， 1 个 以覆盖几个 至整个移动网络。 间 的接口为 C 接口。 间的接口 为D 接口。 （ 4） 鉴权中心（ 于存储用户的鉴权信息、加密信息和加密密钥，通过这些信息对无线接口上的话音、数据等信息进行加密，防止无权用户接入系统，保护用户的地位不受侵犯、保证通过无线接口的移动用户信息的安全。 物理实体上， 一个实体，属于 一个功能单元。 （ 5） 设备识别寄存器（ 于存储与移动台的国际移动设备识别码（ 关的信息。通过以对接入网络的 行核 查， 来确定移动台的合法性，防止未经许可的移动设备使用移动网络。 接口为 个接口目前在中国没有用。 4. 操作维护子系统（ 系统设备操作人员与系统设备之间的中介，通过 现移动用户管理、移动设备管理以及网络操作和维护等。 一侧与设备相连 ，另一侧是作为人 些专门用于操作维护的计算机被称作操作维护中心（ 其中独立于这 4 个子系统之外的 短消息中心（ 于提供点到点的短消息服务， 在短消息实体与移动台之间负责中继、存储和转发短消息， 包括发往移动台和从移动台接收的消息。 一个短消息中心可以连接到几个 络。短消息传输需要在移动台和 间建立一个信令连接。 上面是 统的物理构成以及各个功能实体 的组织结构， 图 2 构。 北京邮电大学硕士毕业论文 应用研究 7 图 2统开放互连结构 5 层组成，传输层、无线资源管理层（ 移动性管理层（ 通信管理层（ 运营、管理与维护层（ 传输层在各个实体之间建立连接，但使用的协议不一定相同， 例如 口与 A 接口都使用 路，但 口使用 路层协议，而 A 接口使用 议。 负责在 间建立一条稳定的链路。 成了大部分的 功能。 负责用户的移动性管理，需要管理用户数据库，包括位置数据、计费信息以及管理鉴权行为等。 主要完成呼叫控制、短消息业务和其他辅助业务管理等。 和 由 行处理。 有子系统，包括 要对 运行和维护功能做出贡献。 统的基本特点 统是一 种典型的开放式结构系统， 其 具有以下主要特点： 兼容性 强： 统由几个子系统构成，各个子系统之间 相互独立，但 有明确的定义和接口 规范 ，保证任何厂家的 统设备可以互连。而且， 统能够与各种公用陆地通信网能够互连互通。 北京邮电大学硕士毕业论文 应用研究 8 抗干扰强： 统采用数字信号在空中接口传输，并利用了复杂的帧交织技术、差错保护、差错检测和差错校正技术，使信号通过空中接口时，可以抵抗较强的干扰，提高系统的通信质量。 灵活性好： 统的设备全部由软件控制，网络重新配置简 单快捷，只需要很少的人工调整，提高了系统的灵活性。而且 统 采用 率利用率较高，便于系统扩容。 业务广： 统能够提供很多业务，除了 基本的话音业务和数据业务外，还可以开放各种承载业务、补充业务以及与 关的各种业务。 如语音信箱、来电提醒、呼叫转移等业务。 安全性高：在 统中，不仅移动用户有识别号，移动设备也有识别号。而且 对空中接口所有信令加密。通过对移动 设备和用户身份的鉴别，以及对空口信号的加密，能确保用户和网络的安 全需求。 统网络优化 络优化的概念 一个 商用 的 络 必 需要经历 初期的网络规划、中期 的工程建设实施 和后期的网络优化三个阶段 。网络优化工作是指对正式投入运行的网络进行参数采集和数据分析，找到影响网络运行质量的原因，根据理论和实践进行参数调整或其他技术改进，使网络运行在最佳状态，使现有的网络资源 获得最佳效益，同时了解网络增长的趋势，为网络扩容提供依据，为今后的维护提出合理建议 5。网络优化从优化对象上分主要包括无线网络优化和交换网络优化两个方面。 无线网优化主要对 系统的各种设置与参数进行调 整，交换网络优化主要针对系统进行 设置和参数的调整 9。 网络优化是一个长期的 持续的 过程，它贯穿于网络发展的全过程 10。在日常网络 优化过程中，常规的优化方法是 通过 路测发现 网络问题 并定位分析原因，也可以根据 用户的投诉 进行有针对性的分析 。在网络性能 跟踪检查中发现网络指标达不到要求、网络质量明显下降或来自 用户 的 投诉、当用户群改变或发生突发事件并对网络质 量造成很大影响时、网络扩容时应对小区频率规划及容北京邮电大学硕士毕业论文 应用研究 9 量进行核查等情况 发生时，都要及时对网络做出优化 5。 络优化的意义 络所处的 环境 在不断的变化，如天气情况 、 建筑物分布和高度的调整、用户 的分布等， 这些都会对网络产生影响 11。 另外 络中有大量的 系统 参数可以调整， 如系统控制方面的参数“无线链路超时”、小区选择参数、网络功能方面的参数“非连续发送”、切换的参数 等， 这些参数将直接影响网络质量和用户的满意度 。 所以为了保证整个移动网的服务质量，就必须 通过网络优化的手段， 观察和监测整个移动网络 的情况 ，找出并排除故障 ，优化网络结构 和系统参数 ， 提高 网络 的运营 质量， 使用户满意 12。 只有不 断提高网络的质量，才能获得移动用户的满意， 吸引和发展更多的用户 ， 这就是网络优化的意义所在 。 络优化流程 网络优化的流程主要包括系统调查、数据采集与分析、制定并实施优化方案、优化效果验证等部分 5。 系统调查的主要内容有：确定监测目标和网络优化的范围，确定网络优化的对象和目标，计数器 统计 和 指标 统计报表，网络性能报表的定义等。移动网络是一个动态的 、 多维的网络，一旦投入使用，将随着终端用户、地理环境、网络容量等 方面的变化而变化。网络中存在的问题和需要改进之处均需要定期的分析系统的观测数据，制定优化范围、对象和目标等。另外，计数器几乎 记录了所有的事件， 通过 对计数器的原始数据进行数据计算，得出网络性能报表，报表中的性能指标 主要包括掉话、呼叫困难、干扰等方面，根据具体的优化目标可以提取出不同的性能指标 。 数据采集主要包括 务统计数据采集、路测数据采集、 拨打质量测试数据采集、用户投诉情况收集和其他仪表的采集测试结果等。其中日常优化的重点是 务统计数据和路测数据。 务统计数据是反映网络性能指标的重要途径，反映了无 线网络的实际运行状态。 路测数据采集可以得到无线小区的实际覆盖范围以及干扰来源，能够看到信令接续过程，检查邻区关系和切 换问题等。 拨打测试和投诉可以针对特定的小区和基站进行优化。 采集到的结果主要有系统各项参数的配置、反映网络质量的 表等。通过这些数据就可以确定网络问题。 制定实施优化方案需要根据上述的数据分析结果综合考虑。 方案制定内容主要包括 增加网络容量 、调整信道数量、变更基站位置、 调整系统参数 等。 北京邮电大学硕士毕业论文 应用研究 10 由于 统计不能全面的反映网络运行状况，而路测和拨打测试需要投入非常多的人力、物力和财力，并且后期的数据分析和问题定位也需要专业的人员进行大量工作才能得出。为了有效降低成本、提高效率和准确性，并降低对专业人员的 依赖 ，基 于信令监测的新型的网络优化方法诞生了，下面就介绍一下信令监测系统。 于信令采集监测 的新型无线网络优化系统 令分析的意义 信令（ 即通信系统中 传递的伴随着一些控制信息的协议控制 消息 。它需要在信令网上进行传递。信令系统是通信网络中的重要组成部分，它能够指挥终端、无线系统、交换系统和传输系统协同工作，在指定的终端之间建立通信通道完成通信，并维护网络自身正常运营。 在 络中，不同实体间的通信采用不同名称的信令，不同层次间采用不同层的信令。 通过信令分析， 可以 提前预知到网 络故障， 从而在网络故障前解决问题， 保障网络无故障运行。信令分析能够实现对现有网络状态的监测，为网络的性能优化提供合理的数据支持，为网络合理设置和网络扩容提供客观的数据依据。 通过对 、 A 口信令的监测，能够查看信号电平和质量、邻区情况、覆盖和切换情况等，从而全面了解网络状态。 信令分析还能够分析和统计网络的话务分布和业务分布以及网络性能，得到网络完备的统计结果，为网络优化理论研究提供直接的数据。 随着移动通信业务的发展，信令监测系统还能监测到诸如电信诈骗等危害人民的通信行为，并对此类行为进行控制，减少损失， 确保网络服务处于正当的用户活动之中。 长期以来，传统的网络优化仅仅依靠 据分析和路测数据分析等比较单调直观的优化手段，制约了网络运行质量的进一步提高。然而，基于信令监测系统的网络优化系统具有成本低、效率高、能有效提高网络运行质量的优点，将逐渐扩大使用的比例，成为网络优化工具的首选。 令采集 监测 系统的部署架构 信令监测系统是 保障 通信网络 正常运行 的重要支撑系统之一。信令监测系统北京邮电大学硕士毕业论文 应用研究 11 以不影响网络运行的 路、端口镜像、 高阻跨接、 分光器分光等方式采集各个接口 信令和 各类 协议数据，进行信令和协议的消 息解码、 成，再现业务接续 的 过程， 并能够对 网络和业务各类指标 进行各种粒度的 统计，有利于 网