GSM信令分析設(shè)備研制與GSM網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的研究

1、 . . . GSM信令分析設(shè)備研制與GSM網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的研究摘要：信令分析設(shè)備是網(wǎng)絡(luò)維護優(yōu)化的一個平臺，包括三個子系統(tǒng)：信令分析設(shè)備硬件平臺、信令采集軟件(信令提取軟件相當于低層，信令解釋軟件相當于高層)和網(wǎng)絡(luò)維護優(yōu)化參數(shù)的提取。其中，信令分析設(shè)備的硬件平臺和信令采集軟件合起來就是一個信令采集設(shè)備。本文討論了研制GSM信令分析設(shè)備的必要性與其應(yīng)具備的基本功能，并提出了一種實現(xiàn)方案。在此基礎(chǔ)上設(shè)計和實現(xiàn)了信令分析設(shè)備的硬件平臺和信令提取軟件。信令分析設(shè)備的基本功能滿足移動通信局在運營過程中的實際需要。其硬件平臺設(shè)計和軟件設(shè)計是在對GSM移動網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和信令過程的研究的基礎(chǔ)上提出的。文章也討論了涉

2、與到儀器實現(xiàn)的若干重要問題并給出解決方法。所有的這些問題都是在實踐中遇到的，其解決方案也是在實踐中得到了驗證。網(wǎng)絡(luò)的維護和優(yōu)化必須有相關(guān)參數(shù)作為參考。文章提出了一些涉與網(wǎng)絡(luò)維護優(yōu)化參數(shù)的概念，給出了用于GSM網(wǎng)絡(luò)維護優(yōu)化的若干參數(shù)，并在對網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和信令過程研究的基礎(chǔ)上，給出參數(shù)的提取途徑、提取算法、軟件的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、軟件系統(tǒng)組織和輸出數(shù)據(jù)文件的組織。參數(shù)的提取是以信令采集設(shè)備為平臺和在采集到的現(xiàn)場信令數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上實現(xiàn)的。通過對現(xiàn)場場采集的數(shù)據(jù)進行處理，其結(jié)果基本反映了網(wǎng)絡(luò)行為和用戶的行為，對網(wǎng)絡(luò)的維護優(yōu)化有參考價值?，F(xiàn)正在研制的GSM監(jiān)視系統(tǒng)，是參數(shù)提取的一個典型的應(yīng)用，現(xiàn)在已取得了階段性的

3、成果。GSM信令分析設(shè)備作為GSM移動通信網(wǎng)維護優(yōu)化的平臺，被清華大學(xué)電子工程系在國率先研制成功，已經(jīng)通過了移動通信局的鑒定，并開始在省GSM移動通信網(wǎng)得到應(yīng)用。該儀器滿足GSM系統(tǒng)的測試接口規(guī)，具有低成本高性能的特點。在正常情況下，在連續(xù)4小時的測試中，其丟包率為0，優(yōu)于國外的同類產(chǎn)品。關(guān)鍵詞:全球移動通信系統(tǒng);信令測試;網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化Abstract:The paper gives a description of the implementation of a GSM signaling analyzing instrument, which is divided into three sub

4、systems-the hardware platform, signaling gathering software and the extraction of the parameters of the maintenance and optimization of GSM networks. The solution of the whole system, the hardware platform design and gathering software design are presented on the basis of the research of GSM network

5、 architecture and signaling procedures. The article also supplies the resolution of the problems involved in the instrument implementation. The instrument meets the test interface requirements of the network and possesses the low cost. The loss rate of signaling messages reaches 0 in 4 hours under n

6、ormal condition and is better than the foreign substitute in the market.The extraction of the parameters of the maintenance and optimization of GSM networks covers the notions, the extraction points, the extraction algorithms, data structures, software system architecture and the organization of out

7、put data files. All those are acquired by the research of the network architecture and the analysis of the signaling procedures and on the platform mentioned above. Enough signaling data, gathered via the platform, are employed in the research of the extraction method. In addition, by feeding those

8、data into the implemented software, some satisfied results have been obtained.The instrument is the leading instance in China and has achieved wide and highly effective application in GSM systems. Zhao,wenheng Directed by Wang,jingKey words: GSM;signaling;network 目錄：第一章 引言11GSM信令分析設(shè)備實現(xiàn)和網(wǎng)絡(luò)維護優(yōu)化參數(shù)提取的意義

9、12從網(wǎng)絡(luò)維護的角度看實現(xiàn)GSM信令分析設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)維護參數(shù)提取的必要性13論文的技術(shù)關(guān)鍵14論文所作的工作第二章GSM信令系統(tǒng)與接口 2-1 GSM系統(tǒng)的子系統(tǒng) 2-2 GSM系統(tǒng)各部分間的接口與協(xié)議 2-3 No.7號信令系統(tǒng)第三章GSM信令分析設(shè)備的實現(xiàn)方案和論證31GSM信令分析設(shè)備的功能要求32GSM數(shù)字移動系統(tǒng)的測試接口33信令分析設(shè)備的處理速度問題34GSM信令分析設(shè)備實現(xiàn)方案35GSM信令分析設(shè)備方案的論證第四章GSM信令分析設(shè)備硬件的設(shè)計41 硬件設(shè)計的依據(jù)42 硬件的電路設(shè)計421信令測試卡應(yīng)具備的功能與實現(xiàn)的方框圖422控制電路、信令緩存、與PC機接口的設(shè)計423 E1接口

10、電路的設(shè)計43問題討論第五章GSM信令分析設(shè)備駐留在信令測試卡上的軟件設(shè)計51軟件結(jié)構(gòu)的設(shè)計過程52軟件的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計53軟件設(shè)計中若干問題的討論第六章網(wǎng)絡(luò)維護優(yōu)化參數(shù)的研究和提取61概述62參數(shù)的表征和分類63參數(shù)提取軟件以與輸出文件的組織64 Abis接口參數(shù)提取65 A口參數(shù)提取 66 參數(shù)提取途徑討論 67 參數(shù)提取的結(jié)論和應(yīng)用第七章信令分析設(shè)備的調(diào)試第八章系統(tǒng)的結(jié)論和應(yīng)用附錄參考文獻第一章 引言信令分析設(shè)備是網(wǎng)絡(luò)維護優(yōu)化的一個平臺，包括三個子系統(tǒng)：信令分析設(shè)備硬件平臺、信令采集軟件(信令提取軟件相當于低層，信令解釋軟件相當于高層)和網(wǎng)絡(luò)維護優(yōu)化參數(shù)的提取。1.1 信令分析設(shè)備的實現(xiàn)和

11、參數(shù)提取的意義隨著移動通信網(wǎng)的發(fā)展，對移動通信網(wǎng)的要求有了新發(fā)展。一方面，要求業(yè)務(wù)上能支持多媒體的業(yè)務(wù)；另一方面，要求網(wǎng)絡(luò)上把無線接入網(wǎng)（RAN）和核心網(wǎng)（CN）分開，使核心網(wǎng)與無線接入方式無關(guān)。作為移動網(wǎng)，它必須具備移動管理（如鑒權(quán)、加密、位置管理和越區(qū)切換等）、呼叫控制和維護管理等功能。由于用戶數(shù)和業(yè)務(wù)量劇增，網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模也再增大，這就要求提高業(yè)務(wù)傳輸信道傳輸能力和利用率。對于有線傳輸能力的提高關(guān)系到固定網(wǎng)運營者的利益，而提高傳輸信道的利用率則關(guān)系到移動網(wǎng)運營者的利益，它與降低控制信道的開銷有關(guān)。移動通信網(wǎng)發(fā)展必須考慮如何合理分配和利用無線資源、提高傳輸信道利用率和降低控制信道開銷等問題。影

12、響這些問題的一個關(guān)鍵因素是移動管理。GSM移動管理的現(xiàn)狀是：對無線部分（RAN）來說，位置區(qū)是由固定的小區(qū)構(gòu)成，位置登錄以位置區(qū)為單位進行。對一手機的一次尋呼在一個位置區(qū)進行。移動交換機（MSC）負責(zé)固定的若干個位置區(qū)的所有移動通信進程，MSC的管轄圍很大，多數(shù)的越區(qū)切換都在同一個MSC的管轄下進行。手機被呼叫時的接續(xù)，無線部分的連接也在同一MSC控制下完成。這樣做的優(yōu)點是設(shè)備與位置區(qū)固定對應(yīng)，實現(xiàn)起來簡單。缺點是無線控制信道的利用率不高，設(shè)備的有效利用率不高。首先，位置登錄只在位置區(qū)的邊緣小區(qū)的BTS進行，空間分布不均勻，導(dǎo)致有些小區(qū)的BTS過忙，有些過空閑；其次，不管用戶的移動性如何，尋呼

13、總在固定大小的位置區(qū)進行，開銷較大。對有線部分（CN來說，手機被叫時，電信網(wǎng)首先把主呼叫方接到GMSC，由GMSC從數(shù)據(jù)庫查詢用戶當前位置，經(jīng)由HLR、VLR、MSC、得到MSRN（移動用戶漫游碼）。然后GMSC通過MSRN把呼叫接到MSC。此后呼叫由MSC通過呼叫過程接通到手機。其中HLR、VLR構(gòu)成兩級數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)，MSC和VLR常合二為一。為了適應(yīng)未來移動通信網(wǎng)的發(fā)展要求，學(xué)術(shù)上有許多關(guān)于移動管理的最新方法。無線方面的新方法有：1位置區(qū)不是簡單地在地理區(qū)域固定劃分，而是根據(jù)每一個用戶的移動情況動態(tài)確定，即每個用戶有自己特定的位置區(qū)，而且隨時間變化，使得每個用戶位置登錄和尋呼的總開銷最??；2

14、尋呼由位置區(qū)的中心往外逐層進行，在得到手機響應(yīng)后結(jié)束。這樣常常不必尋呼整個位置區(qū)從而減少平均尋呼開銷。這樣的方法是以增加呼叫響應(yīng)時間為代價的；3位置登錄可以按特定門限進行。門限可以是前一次位置登錄后的時間、越區(qū)次數(shù)或到前一次位置登錄小區(qū)的距離。手機在移動中記錄其中一個參數(shù)，當它超出給定門限后即進行一次位置登錄。每個手機根據(jù)移動和呼叫的統(tǒng)計參數(shù)確定最佳門限，可以使位置登錄和尋呼的平均開銷最小。在有線方面的新方法有：1分布式數(shù)據(jù)庫設(shè)在No.7信令系統(tǒng)的各個節(jié)點上；2在樹形層次結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)上，從樹根到移動用戶所在處的每一個節(jié)點上都設(shè)有該用戶的位置指針。移動臺被叫時，接續(xù)從主叫節(jié)點循樹由枝往根進行，遇到

15、被叫位置指針后再由根往枝進行，直接接通用戶當前所在的RAN。3在一個手機經(jīng)常被叫的主叫區(qū)域，增加該手機的位置指針，減少數(shù)據(jù)庫的遠程查詢；4隨著CN的傳輸帶寬和速率的提高，可以用傳輸換取數(shù)據(jù)庫查詢次數(shù)的減少，提高服務(wù)性能；5移動通信的各類過程（鑒權(quán)加密、位置管理、越區(qū)切換、呼叫接續(xù)、維護管理等）有各種專用服務(wù)器分別控制，而不是由交換設(shè)備統(tǒng)一控制。一些學(xué)者建立了用戶移動和呼叫的理論模型，并分析了在這些模型與其參數(shù)下采用新的移動管理方法后，網(wǎng)絡(luò)性能所得到的改善。但由于缺少實用的研究平臺，理論工作常常停留在假設(shè)和一些運營者的經(jīng)驗的基礎(chǔ)上。為了使這些理論工作系統(tǒng)地深入下去，并把這些理論用于未來的移動通信

16、系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和移動管理，許多實際的工作必須去作：1一個用于網(wǎng)絡(luò)維護和優(yōu)化的平臺必須被建立。這個平臺能夠捕捉標志用戶和網(wǎng)絡(luò)行為的、在網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)男帕顔卧?一個體系完整的表征用戶和網(wǎng)絡(luò)行為的參數(shù)必須被提取。這些參數(shù)的研究途徑,一是來源于網(wǎng)絡(luò)運營商的信息;二是來源于對現(xiàn)有的移動通信系統(tǒng)的研究,特別是對無線資源的管理、移動管理和呼叫管理的研究；三是對現(xiàn)有的學(xué)術(shù)上的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的新進展的研究；四是在1中提到的網(wǎng)絡(luò)維護優(yōu)化平臺的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)對這些參數(shù)的軟件提?。蝗缓?，把它用于網(wǎng)絡(luò)的維護優(yōu)化；在實踐的基礎(chǔ)上，過去的參數(shù)的模型和提取方法會不斷地改進，新的參數(shù)會進一步被提取，逐漸形成網(wǎng)絡(luò)維護優(yōu)化參數(shù)的完整體系。

17、3系統(tǒng)的完備的反映網(wǎng)絡(luò)行為和用戶行為的數(shù)據(jù)必須被采集。這里的數(shù)據(jù)包括兩個層次，一是未經(jīng)處理的原始信令數(shù)據(jù)，如1中提到的平臺采集的數(shù)據(jù)；二是用2中提到的參數(shù)提取軟件對原始信令數(shù)據(jù)進行處理后而得到的統(tǒng)計數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)維護優(yōu)化參數(shù)。1中的平臺和2的參數(shù)提取軟件合起來就是一個功能強大的用于網(wǎng)絡(luò)維護優(yōu)化的理論研究和實踐的工具。4建立適合我國實際的用戶行為的統(tǒng)計模型與其參數(shù)以與設(shè)計適合我國實際的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的統(tǒng)計模型，然后進一步研究適合我國實際的移動管理、呼叫管理和資源管理的方法，特別是移動管理的新方法。這些工作是建立在3中的工作的基礎(chǔ)上。通過對采集到的系統(tǒng)的完備的統(tǒng)計參數(shù)進行進一步的統(tǒng)計分析才能得到合理的用戶行為

18、和網(wǎng)絡(luò)行為的統(tǒng)計模型，然后才能提出合理的移動管理等方法。5當然，在此基礎(chǔ)上可以進行更深入的研究，對第三代移動通信網(wǎng)的發(fā)展作出貢獻。本文的工作主要是第一和第二部分的工作，當然為了研究參數(shù)的提取，也必須采集一些數(shù)據(jù)（第三部分工作）。1.2從網(wǎng)絡(luò)維護的角度看實現(xiàn)GSM信令分析設(shè)備的迫切性和網(wǎng)絡(luò)運營參數(shù)提取的必要性1中國GSM蜂窩系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模龐大、未來前景廣闊中國的移動通信起步較晚，但發(fā)展很快。至98年底，中國電信的用戶數(shù)為2300萬，用戶總量居世界第三位。雖然如此，我國的移動通信還有很長的路要走，我國的人均普與率僅0.5%，市場潛力巨大。中國的省于1994年引入中國第一個GSM蜂窩系統(tǒng)。到1996年

19、底，GSM蜂窩系統(tǒng)的用戶數(shù)已達164萬，其中1996年凈增150萬戶。GSM蜂窩系統(tǒng)已遍與全國28個省，市，區(qū)，覆蓋了271個地市，1173個縣，交換容量達520多萬，基站數(shù)4780個，信道數(shù)15萬個，截止1997年3月，用戶數(shù)達250萬。2龐大的網(wǎng)絡(luò)要求有效的維護管理面對如此龐大的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模和發(fā)展趨勢，GSM網(wǎng)絡(luò)的維護管理和優(yōu)化十分重要，包括通信質(zhì)量監(jiān)測、驗收測試、性能分析、故障定位和分析、話務(wù)統(tǒng)計和分析、用戶追蹤、資源調(diào)配、網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化等。3傳統(tǒng)的維護管理方法的局限性目前的維護管理手段有兩種，一是從系統(tǒng)的網(wǎng)管獲得運行參數(shù)，二是通過專用測量儀表。兩種手段都有一定的局限性：系統(tǒng)的網(wǎng)管，它所能獲取的信

20、息有限，而且最為致命的是，網(wǎng)管的統(tǒng)計功能占用系統(tǒng)中各級處理機的處理能力和傳輸信道，在系統(tǒng)負荷較大時不宜啟動。我國的GSM網(wǎng)絡(luò)負荷較滿，網(wǎng)管統(tǒng)計一般不啟動。專用測量儀器，功能很強，但價格昂貴,作為維護管理和優(yōu)化用的常備設(shè)備不太合適。而且，使用不夠靈活，一般只有有限的選擇，不能按照用戶的意愿，統(tǒng)計用戶所關(guān)心的數(shù)據(jù)，按用戶希望的格式提供報表。因此，有必要研制一種適合中國國情和GSM網(wǎng)絡(luò)特點的設(shè)備，用于網(wǎng)絡(luò)的維護管理和優(yōu)化。4GSM信令分析設(shè)備是一個重要的平臺，可以進行如下的維護工作：*通信質(zhì)量監(jiān)測*故障定位和分析*驗收測試*資源調(diào)配、網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化*性能分析我國的擁有世界最大的移動通信網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)的維護優(yōu)化是

21、一個關(guān)鍵的問題。此外，我國的經(jīng)濟相對落后，研制經(jīng)濟而且功能相對完善的信令測試分析設(shè)備是必要的。1.3 論文涉與的關(guān)鍵技術(shù)由上節(jié)可知信令分析設(shè)備是用于實際網(wǎng)絡(luò)的運營維護中，是與實際的網(wǎng)絡(luò)的物理結(jié)構(gòu)有密切的關(guān)系。同時，信令分析設(shè)備是直接用于生產(chǎn)中的儀器。所以，其總體方案的設(shè)計必須滿足靈活的配置，方便的使用，和低成本等特點。鑒于此，論文提出一種分布式和插卡式的方案。GSM信令分析設(shè)備的可靠工作是與其硬件平臺有直接的關(guān)系，它的快速、安全可靠、低成本是信令分析設(shè)備的關(guān)鍵。GSM信令分析設(shè)備的低層軟件直接關(guān)系到整個系統(tǒng)的性能，它和硬件平臺配合，實現(xiàn)長時間測試的低信令丟失率，此外，低層軟件提供的豐富的鏈路信

22、息狀態(tài)信息為整個系統(tǒng)的調(diào)試網(wǎng)絡(luò)維護提供基礎(chǔ)。信令分析設(shè)備是在信令采集設(shè)備的基礎(chǔ)上加入網(wǎng)絡(luò)維護優(yōu)化參數(shù)的提取模塊而形成的，沒有參數(shù)的提取就不能進行信令分析，不能實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的維護和優(yōu)化。參數(shù)的提取是在對網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)功能和信令過程的研究的基礎(chǔ)上實現(xiàn)的。一定數(shù)量的現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)在研究參數(shù)提取過程中是必需的。1.4論文所作的工作論文工作是在清華大學(xué)微波與數(shù)字通信國家重點實驗室王京教授的指導(dǎo)下開始的。整個論文工作由如下幾個部分組成：1 閱讀理解GSM系統(tǒng)的標準和NO.7信令系統(tǒng)的相關(guān)文獻。查閱選擇相關(guān)專用芯片材料與微機控制相關(guān)材料。2 系統(tǒng)方案的提出。3 硬件平臺的實現(xiàn)。4 低層軟件的實現(xiàn)。5 網(wǎng)絡(luò)維護優(yōu)化參

23、數(shù)的提取。第二章GSM信令系統(tǒng)與接口在通信系統(tǒng)中，把協(xié)調(diào)不同實體所需的信息稱為信令信息。在所有情況下，信令信息都以報文形式組織。報文的發(fā)送由一些事件觸發(fā)，報文的接收又觸發(fā)一系列事件。GSM的信令系統(tǒng)的特點為:* 統(tǒng)一的接口定義，可適應(yīng)多廠商環(huán)境，特別是統(tǒng)一的A接口，可以使運營公司選用不同廠商生產(chǎn)的MSC和BSS組成系統(tǒng)；* 信令系統(tǒng)嚴格分層，支持業(yè)務(wù)開放和系統(tǒng)互連。在網(wǎng)絡(luò)側(cè)，即MSC、HLR、VLR、EIR之間均采用和OSI7層結(jié)構(gòu)一致的7號信令系統(tǒng)。在用戶接入側(cè)，即MSC和基站間與空中接口均采用和ISDN用戶網(wǎng)絡(luò)接口（UNI）一致的三層結(jié)構(gòu)；* 網(wǎng)絡(luò)側(cè)信令著眼于系統(tǒng)互連。由7號信令支持的統(tǒng)一

24、的MAP信令使GSM系統(tǒng)可以容易地實現(xiàn)廣域聯(lián)網(wǎng)和國際漫游；靈活的智能網(wǎng)結(jié)構(gòu)便于系統(tǒng)引入智能業(yè)務(wù)，實現(xiàn)快速增值；* 用戶側(cè)信令著眼于業(yè)務(wù)綜合接入，便于未來各類ISDN業(yè)務(wù)的引入，為向個人通信發(fā)展奠定基礎(chǔ)。2.1 GSM系統(tǒng)的子系統(tǒng)GSM系統(tǒng)可以劃分成子系統(tǒng),這些子系統(tǒng)是移動臺（MS）、基站子系統(tǒng)（BSS）、網(wǎng)絡(luò)和交換子系統(tǒng)（NSS）、操作維護子系統(tǒng)（OSS）等四個部分。如下圖所示:GSM的子系統(tǒng)移動臺MS（Mobile Station）：MS是用戶通信使用的設(shè)備，包括移動設(shè)備（ME）和用戶身份識別模塊（SIM）。ME包括發(fā)射和接收設(shè)備，并不需要特指定某一具體用戶，只提供一定的業(yè)務(wù)或支持外部終端的

25、連接。SIM是一個用戶模塊，它存儲了該用戶的所有信息。當把一個用戶的SIM插到了移動站的ME中，該移動站就屬于這個用戶了。ME與被呼沒有關(guān)系，該連到SIM。也就是說，當SIM插入ME時，該ME就能被這個用戶使用。可移走的SIM卡簡化了許多問題。一個潛在的用戶當然可以買一臺移動設(shè)備，但他也可以在任何時間租用或借用一臺，并可以隨意更換，無需很多管理，他需要的只是他的SIM卡?；咀酉到y(tǒng)BSS(Base Station System)：BSS通過無線接口與MS相連，是MS的控制部分。包括位于天線處的基站收發(fā)臺（BTS）和可控制數(shù)個BTS的基站控制器（BSC）。與移動站的ME類似，BTS包括發(fā)射和接收

26、設(shè)備。一個代碼變換器/速率適配單元（TRAU）完成編碼、話音解碼和傳輸數(shù)據(jù)的速率適配。作為基站收發(fā)信機的一個子部分，TRAU可以不放在基站收發(fā)信機處而通常放在移動服務(wù)交換中心。在這種情況下，在BTS和TRAU之間的話音編碼信道的低速傳輸信道可進一步壓縮。一臺BSC實際上是一臺具有重要計算能力的小型交換機，它的主要作用是管理無線接口上的信道和切換過程。網(wǎng)絡(luò)和交換子系統(tǒng)NSS（Network and Switch System）：NSS包括GSM的主要交換功能以與管理用戶數(shù)據(jù)和移動性所需的數(shù)據(jù)庫。NSS的主要作用是GSM用戶和其他用戶之間的通信，包括移動業(yè)務(wù)交換中心（MSC）、歸屬位置寄存器（HL

27、R）、訪問位置寄存器（VLR）、MSC網(wǎng)關(guān)（GMSC）。其中：MSC協(xié)調(diào)來自和發(fā)至GSM用戶的呼叫的建立。一個移動業(yè)務(wù)交換中心可控制幾個基站控制器。MSC一側(cè)與BSS接口，另一側(cè)與外部網(wǎng)絡(luò)接口。為與GS外部的用戶通信，MSC與外部網(wǎng)絡(luò)的接口可能需要一個適配的網(wǎng)關(guān)（交互工作功能IWF）。IWF的作用或多或少要依賴用戶的數(shù)據(jù)類型和它要與之接口的網(wǎng)絡(luò)類型。NSS還要利用與外部網(wǎng)絡(luò)接口的能力，在GSM實體之間傳輸用戶數(shù)據(jù)和信令。特別地，NSS利用一個遵循CCITTNo.7信令系統(tǒng)協(xié)議的信令支持網(wǎng)絡(luò)；這個信令網(wǎng)使得位于一個或幾個GSM網(wǎng)絡(luò)部的NSS設(shè)備協(xié)調(diào)交互工作。MSC控制幾個BSC，通常是一臺相當大

28、的交換機。HLR由一個不含交換能力的獨立計算機和一個含有用戶信息的數(shù)據(jù)庫組成。用戶信息與用戶的現(xiàn)行位置有關(guān)，但并不是用戶的實際位置。HLR的一個子部分是身份鑒別中心（AUC），它管理用于鑒別用戶合法性的數(shù)據(jù)。HLR的另一個子部分是設(shè)備識別碼記錄器（EIR），它存儲了移動設(shè)備（ME）的數(shù)據(jù)或與ME有關(guān)的數(shù)據(jù)。VLR連接到一個或多個移動業(yè)務(wù)交換中心，臨時存儲由移動業(yè)務(wù)交換中心服務(wù)的當前用戶的簽署數(shù)據(jù)，它的數(shù)據(jù)要比HLR詳細的多。NSS部的信令交換是通過SS7網(wǎng)絡(luò)來完成的，NSS的各個組成部分都有與SS7網(wǎng)相連的信令接入點。OSS（OperatingSubsystem ）：負責(zé)網(wǎng)絡(luò)操作和維護、用戶管

29、理、移動設(shè)備管理功能。2.2 GSM系統(tǒng)各部分間的接口與協(xié)議GSM中采用了OSI的分層協(xié)議結(jié)構(gòu)。其中下一層協(xié)議為上一層協(xié)議提供服務(wù)，上一層協(xié)議利用下一層所提供的功能，上下層之間通過原語進行通信。在建立連接之后，對等層之間形成邏輯上的通路。在信令系統(tǒng)中，可簡單分為物理層、鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層和各種高層應(yīng)用。物理層定義了信令數(shù)據(jù)鏈路的物理、電氣和功能特性以與鏈路接入方法信令數(shù)據(jù)鏈路是由兩個數(shù)據(jù)信道組成的信令傳輸雙向通路。這兩個信道傳輸方向相反，在數(shù)字環(huán)境下，通常采用64kbit/s的數(shù)字信道。原則上可利用PCM系統(tǒng)中的任一時隙作為信令數(shù)據(jù)鏈路。實際系統(tǒng)中，常常在PCM一次群中采用TS16，在二次群中，按

30、優(yōu)先級下降次序選用TS67-TS70。這些數(shù)字通路可以通過交換網(wǎng)絡(luò)的半固定連接通路和信令終端相連接，這種方式易于實現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈路和數(shù)據(jù)終端設(shè)備的自動重新分配。信令數(shù)據(jù)鏈路也可以采用模擬通路，其傳輸速率不低于4.8kbit/s.通常經(jīng)過調(diào)制解調(diào)器和信令終端設(shè)備之間相連，不通過交換網(wǎng)絡(luò)連接。物理層是是信令的載體，如前所述，它可以是多種多樣的，如光纖、PCM傳輸線、數(shù)字微波等，但是第一級的功能規(guī)并不涉與具體的傳輸媒體，它只是規(guī)定傳輸速率、接入方式等信令鏈路的一般特性要求。實際采用的傳輸媒體的電特性、誤差特性、可利用度等指標要求仍由相應(yīng)的CCITTG系列建議規(guī)定。另外必須注意的是，信令數(shù)據(jù)鏈路的一個十分重

31、要的特性是鏈路應(yīng)該是透明的，即在它上面?zhèn)魉偷臄?shù)據(jù)不能有任何的改變，因此，在信令鏈路中不能接入回聲抑制器、數(shù)字衰減器、A/u律變換器等設(shè)備。鏈路層負責(zé)把約定的消息變成碼流，并提供一定的糾錯能力和流量控制。它定義信令消息沿信令數(shù)據(jù)鏈路傳送的功能和過程。它和物理層一起為兩信令點之間的消息傳送提供了一條可靠的鏈路。鏈路層的功能包括：-信號單元的定界和定位-信號單元的差錯檢測-通過重發(fā)機制實現(xiàn)信號單元的差錯校正-通過信號單元差錯率監(jiān)視檢測信令鏈路的故障-故障信令鏈路的恢復(fù)過程-信令鏈路流量控制網(wǎng)絡(luò)層負責(zé)消息流的組織和路由，并行處理幾個對話，保證提供多用戶服務(wù)。高層主要是指在在前三層所提供的可靠傳輸?shù)幕A(chǔ)

32、上所進行的各種應(yīng)用。接口是指兩個相鄰實體間的連接點，它可以承載與不同實體對有關(guān)的消息流，即幾種協(xié)議。對于移動通信來說，大部分的信令都是和移動臺（MS）相關(guān)。移動臺雖然只和BTS有接口，但發(fā)往BTS和從BTS發(fā)往MS的信令消息中還包括了MS與GSM網(wǎng)中其他設(shè)備之間的通信信息，即要在無線接口上傳輸各種不同的協(xié)議。因此在各接口上需要有專門的協(xié)議鑒別器（PD）和報文鑒別器（MD）來區(qū)分信令信息和哪個應(yīng)用協(xié)議有關(guān)。這在信令的分析和處理時尤其要注意區(qū)分。GSM系統(tǒng)的各組成部分之間的接口如下圖所示:GSM各部分組成和接口協(xié)議其中：* MS與BTS之間是無線接口Um，信令傳輸協(xié)議是GSM特有的LAPDm。Um

33、接口的鏈路層為LAPDm，它是在固定網(wǎng)ISDN的LAPD協(xié)議基礎(chǔ)上作少量修改形成的。修改原則是盡量減少不必要的字段以節(jié)省信道資源。由于TDMA系統(tǒng)提供了定位和信道糾錯編碼，因此取消了幀定界標志和幀校驗序列。另外，還定義了許多簡短的幀格式用于各種特定的情況。Um接口的網(wǎng)絡(luò)層是收發(fā)和處理信令消息的實體。它包括了RR（無線資源管理）、MM（移動管理）、CM（呼叫管理）三個子層。* BTS與BSC之間是Abis接口，信令傳輸協(xié)議是LAPD,分為物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和網(wǎng)絡(luò)層。物理層提供信令的物理通路，包括時鐘提取。二進制碼流傳輸碼型的成形和恢復(fù)、幀結(jié)構(gòu)的復(fù)接分接等。數(shù)據(jù)鏈路層包括LAPD幀分界定位、打包拆

34、包、差錯控制、流量控制等。網(wǎng)絡(luò)層包括消息路由、識別、分配等功能。* BSC與MSC之間是A接口，信令傳輸協(xié)議是七號信令。第1層是數(shù)字傳輸2048kbits/s的E1線路，具體標準見G.703，G.704。第2層基于No.7信令系統(tǒng)SSNo.7的MTP,見Q.703，Q.704。第3層大部分基于無線接口技術(shù)規(guī)，加上無線資源的控制程序和使用SCCP時處理的識別。MTP包括信號數(shù)據(jù)鏈路（相當于物理層）、信號鏈路功能（相當于數(shù)據(jù)鏈路層）、信號網(wǎng)功能（相當于網(wǎng)絡(luò)層）。SCCP加強信號網(wǎng)功能，仍相當于網(wǎng)絡(luò)層。網(wǎng)絡(luò)層以上的高層協(xié)議為BSSMAP（BSS管理應(yīng)用部分）和DTAP（直接傳送應(yīng)用部分）。* NSS

35、部、NSS與外部電信網(wǎng)之間，都是通過七號信令連接（下文統(tǒng)稱七號信令接口）.* 除了無線接口外，其它設(shè)備間的信令傳輸協(xié)議最底層（物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的一部分）都是一樣或相近的。常見的是E1接口，速率為2.048Mb/s。GSM各接口的分層協(xié)議結(jié)構(gòu)可由下圖來表示：各接口協(xié)議分層表達2.3 No.7號信令系統(tǒng)No.7是一種適合于數(shù)字通信網(wǎng)的共路信令系統(tǒng)（CCS Common Channel Signaling System），充分考慮了7號信令與OSI模型的一致性。7號信令系統(tǒng)區(qū)別于其它任何信令系統(tǒng)的一個重要特點就是采用了模塊化的功能結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)在一個系統(tǒng)框架多種應(yīng)用并存的靈活性。對于一種應(yīng)用來說，只用

36、到系統(tǒng)的一個子集。No.7信令可劃分成一個公共的消息傳遞部分（Message Transfer Part-MTP）和若干個用戶部分（UserPart-UP）。MTP的功能是提供一個可靠的傳遞系統(tǒng)，保證兩個不同地點UP之間傳遞的信令消息無差錯、不丟失、不錯序、不重復(fù)。MTP只負責(zé)消息的傳遞，不負責(zé)消息容的檢查和解釋，用戶部分則是為各種不同電信業(yè)務(wù)應(yīng)用設(shè)計的功能模塊，負責(zé)信令的生成、語法檢查、語義分析和信令過程控制。這體現(xiàn)了7號信令系統(tǒng)對不同應(yīng)用的適應(yīng)性和可擴充性。這里“用戶”一詞指的是任何UP都是公共的MTP用戶，都要用到MTP傳遞功能的支持。具體模塊與各模塊之間的關(guān)系見下圖。MTP：消息傳遞部

37、分SCCP：信令連接控制部分ISP：中間服務(wù)部分TCAP：事務(wù)處理能力部分OMAP：操作維護應(yīng)用部分MAP：移動應(yīng)用部分ISUP：ISDN用戶部分TUP：應(yīng)用部分DUP：數(shù)據(jù)用戶部分TC：事務(wù)處理能力（ISP和TCAP）No.7信令分層協(xié)議模塊7號信令系統(tǒng)是以不等長消息的形式傳送信令的。7號信令系統(tǒng)定義了三種基本的信號單元格式：信號消息單元（MSUMessage SignalUnit）、鏈路狀態(tài)信號單元（LSSULink Status Signal Unit）、和填充信號單元（FISUFill-inSignal Unit），它們的消息格式見圖2-10。其中MSU為真正攜帶消息的信號單元，消息包

38、含在SIF和SIO中；LSSU為傳送網(wǎng)絡(luò)鏈路狀態(tài)的信號單元，鏈路狀態(tài)由SF字段指示；FISU不含任何消息，是在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點沒有鏈路狀態(tài)信息可以傳送時，向?qū)Ψ桨l(fā)送的空信號，其作用是使信令鏈路保持通信狀態(tài)，同時可以證實收到對方發(fā)送來的消息。BIB：后向指示比特LI：長度BSN：后向序號SF：狀態(tài)字段FIB：前向指示比特SIF：序號信息字段FSN：前向序號CK：校驗位F：標志符SIO：業(yè)務(wù)信息八位位組7號信令的三種信號單元格式MTP（消息傳遞部分）第一級（MTP1）：信令數(shù)據(jù)鏈路級。它定義了信令數(shù)據(jù)鏈路的物理、電氣和功能特性以與鏈路接入方法。MTP1的物理組件是信號鏈路的信號消息載體。一條信號數(shù)據(jù)鏈路由

39、采用同一數(shù)據(jù)傳輸速率在相反方向工作的兩個數(shù)據(jù)通路組成，完全符合OSI物理層的定義要求。信號數(shù)據(jù)鏈路可以是數(shù)字的也可以是模擬的。數(shù)字傳輸通路采用64kb/s的速率?？梢詮亩嗦窂?fù)用碼流中提取，其幀結(jié)構(gòu)與PCM的幀結(jié)構(gòu)一樣，模擬信號數(shù)據(jù)鏈路由模擬音頻傳輸通路和調(diào)制解調(diào)器組成，通常采用4.8kb/s。第二級（MTP2）：信令鏈路功能級。MTP2規(guī)定了為在兩個直接連接的信號點之間傳送信號消息提供可靠的信號數(shù)據(jù)鏈路所需的功能。通過MTP2將把MTP3來的信號消息與本級生成的信號鏈路狀態(tài)信息送往MTP1傳送出去?；蚪邮誐TP1傳送來的信號消息送往MTP3或在本級處理。在七號信令系統(tǒng)中，信令消息是以不等長的信

40、號單元的形式傳送的。MTP2的功能為：-信號單元的收發(fā)控制，包括分界、定位、差錯監(jiān)測和校正；-信號鏈路的狀態(tài)監(jiān)視，包括差錯率監(jiān)視、故障處理、流量控制；-信號鏈路的啟用和恢復(fù)；-必要的網(wǎng)絡(luò)管理功能。第三級：（MTP3）信令網(wǎng)絡(luò)功能。MTP3定義的是關(guān)于信令網(wǎng)操作和管理的功能和信令過程。這些過程獨立于各個信令鏈路，是個信令鏈路操作公共的控制過程。具體來說，第三級功能由兩部分組成:信令消息處理(SignalingMessage Handling-SMH)功能:其作用是當本節(jié)點為消息的目的地點時，將消息送往指定的用戶部分;當本節(jié)點為消息的轉(zhuǎn)接節(jié)點時，將消息轉(zhuǎn)送至預(yù)先確定的信令鏈路。信令網(wǎng)絡(luò)管理(Sig

41、nalingNetwork Management-SNM)功能:其作用是在信令網(wǎng)發(fā)生故障的情況下，根據(jù)預(yù)定數(shù)據(jù)和信令網(wǎng)狀態(tài)信息調(diào)整消息路由和信令網(wǎng)設(shè)備配置，以保證消息傳遞不中斷，這是七號信令系統(tǒng)中最為復(fù)雜的一部分，也是直接影響消息傳送可靠性的極為重要的一部分。MTP3各個功能之間以與和其它級功能之間通過指示和控制信號交換聯(lián)系，同時，MTP還包括必要的測試和維護功能，它和MTP3的信令網(wǎng)絡(luò)管理功能均有需要和遠端節(jié)點交換的單獨的信令消息，從這點來看，它們由如MTP的用戶部分。在GSM系統(tǒng)中，MTP3用MSU的SIO字段（ServiceInformation Octet見圖2-10）來指示不同的高層

42、消息類別（用SIO的低4位SI）和區(qū)分國際和國網(wǎng)（用SIO的高2位SSF）。GSM系統(tǒng)中共定義了四種高層消息：Signaling Network Management (SNM)、SignalingNetwork Testing (SNT)、Signaling connection control part (SCCP)、Telephone UserPart (TUP) ，其中SNM和SNT是MTP3的管理功能。TUP為用戶部分，是與呼叫有關(guān)的信令協(xié)議。SCCP為信令連接控制部分是與呼叫無關(guān)的信令協(xié)議，它的高層還有TCAP和MAP協(xié)議。下圖是不同高層消息類別的消息MSU格式比較：不同高層消息類

43、別的MSU消息格式比較其中DPC（DsetinationPoint Code）是目的地信令點編碼，OPC（Original Point Code）為起源信令點編碼。DPC和OPC有14比特和24比特編碼兩種，在我國目前的GSM系統(tǒng)中，A接口使用14比特編碼，而在MAP接口上，為和國際上相適應(yīng)，使用24比特編碼。CIC（CircuitIdentification Code）是電路識別碼，用來指示消息和哪一個電路有關(guān)。SLS（Signaling Link Selection）是信令鏈路選擇碼。系統(tǒng)根據(jù)CIC和SLS來選擇有哪一條信令鏈路來發(fā)送消息。SCCP（信令連接控制部分）SCCP為MTP通過附

44、加功能,以便通過7號信令網(wǎng),在電信網(wǎng)的交換局和專用中心之間建立無連接和面向連接的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)，傳送電路相關(guān)和非電路相關(guān)的信令消息和其它類型的消息，如用于維護和管理的消息等。對于7號信令功能級來說，SCCP是第四級，是MTP的一個用戶，而SCCP又和MTP結(jié)合構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)（NSP），完成OSI參考面向的一三層的功能。SCCP也有自己的用戶，為ISUP和TCAP。這樣，7號信令網(wǎng)中具有SCCP的信令點可在任意信令點之間端到端地傳送各種信令消息，而不具有SCCP的部分的信令點只能在相鄰信令點之間以逐段轉(zhuǎn)發(fā)方式傳遞這些消息。SCCP的主要功能如下：-在7號信令網(wǎng)中建立邏輯信令連接；-在建立或不建立邏輯連接

45、的情況下，均能傳送信令數(shù)據(jù)單元；-SCCP具有編路和譯碼功能?？蓪⒖偡Q碼轉(zhuǎn)變成一個信令點編碼和一個子系統(tǒng)；-SCCP具有管理功能，可以管理SCCP子系統(tǒng)狀態(tài)。SCCP可以提供4類業(yè)務(wù)，0類是基本的無連接型業(yè)務(wù)，1類是有序無連接型業(yè)務(wù)，2類是基本的面向連接型業(yè)務(wù)，3類是流量控制面向連接型業(yè)務(wù)。SCCP的消息格式如下:選路標記消息類型必備參數(shù)A必備參數(shù)F參數(shù)M指針參數(shù)P指針任選部分起始指針參數(shù)M長度指示語參數(shù)M參數(shù)P長度指示語參數(shù)P參數(shù)名為X參數(shù)X長度指示語參數(shù)X參數(shù)名為Z參數(shù)長度指示語參數(shù)Z任選參數(shù)結(jié)束八位位組第三章 GSM信令分析設(shè)備的實現(xiàn)方案和論證在設(shè)計GSM信令分析設(shè)備的總體方案時必須考慮

46、如下幾個因素: * GSM信令分析設(shè)備是直接商用的產(chǎn)品,它的設(shè)計與用戶的需求(這里的需求指的是功能的需求非市場的需求)有直接的關(guān)系,所以設(shè)計時必須進行用戶需求的調(diào)研. * GSM信令分析設(shè)備是與實際的網(wǎng)絡(luò)的運營方式與網(wǎng)絡(luò)的物理結(jié)構(gòu)有直接的關(guān)系,所以設(shè)計時必須考慮這些因素. * GSM信令分析設(shè)備的信令處理能力的問題,特別是它的處理速度的問題.GSM信令分析設(shè)備的商用的性質(zhì)和中國的國情決定了GSM信令分析設(shè)備低成本這一特征,設(shè)計時必須予以考慮。 * 同時也要考慮開發(fā)的周期和開發(fā)難易程度.3.1 GSM信令分析設(shè)備的功能要求GSM信令分析設(shè)備要成為一個網(wǎng)絡(luò)維護優(yōu)化的平臺應(yīng)具備一定的功能，這些功能直

47、接與網(wǎng)絡(luò)運營商的需求有關(guān). GSM信令分析設(shè)備的功能可以做到特別的龐大,但考慮到實際的開發(fā)時間,那是不現(xiàn)實的,所以必須分階段地開發(fā).最重要的是實現(xiàn)其作為一個平臺所必需的基本功能.下面將對這些功能進行探討:* 規(guī)程分析：完成信令單元的捕捉，解碼和顯示。捕捉下來的信令單元在存儲器中加上毫秒級的時間標簽。信令分析設(shè)備從所連接的所有信令鏈路中整理相關(guān)的信令信息進行存儲。這個功能是儀器的最基本的功能.GSM信令系統(tǒng)的協(xié)議很多,包括空中接口的協(xié)議,Abis接口的協(xié)議,A接口的協(xié)議,MAP接口協(xié)議等.根據(jù)用戶的要求,我們首先實現(xiàn)A結(jié)口,Abis接口以與MAP/E接口的協(xié)議.也就是,基站與基站控制器之間的接口

48、,基站控制器與移動交換機之間的接口以與移動交換機與移動交換機之間的接口的協(xié)議.* 過濾：過濾決定哪些事件會被存儲。允許用戶查找有特殊容的信令消息。使用序列過濾可組成事件處理的完整序列。事件識別和序列識別可作為濾波器的條件，用戶可從預(yù)定義的多個事件和序列識辨中進行選擇。* 自動錯誤識別：信令測試儀自動識別所有非法信令消息和序列，如果出現(xiàn)了信令錯誤，錯誤消息將和事件一起進行存儲。 * 統(tǒng)計：統(tǒng)計涉與容較多，如FISU，LSSU，MSU和狀態(tài)監(jiān)視消息的計數(shù)和比率，消息類型統(tǒng)計等。統(tǒng)計分實時的統(tǒng)計和后臺統(tǒng)計。一般較耗時的統(tǒng)計放到后臺軟件中去處理。統(tǒng)計功能建立在網(wǎng)絡(luò)維護優(yōu)化參數(shù)的研究的基礎(chǔ)上。一個運營網(wǎng)

49、絡(luò)的維護優(yōu)化(如資源的配置)需要合理的參數(shù)去衡量。這些參數(shù)涉與各個接口各層協(xié)議?？梢园唇涌诜钟?Abis接口(基站與基站控制器之間的接口)的參數(shù)，如TCH/SDCCH負荷，每TN上的空閑TCH與SDCCH檢測到的干擾電平等；A結(jié)口(基站控制器與移動交換機之間的接口)的參數(shù)，如呼損率，本BCS下的位置更新成功/失敗率等；MAP結(jié)口(如交換機與交換機之間的接口)的參數(shù)，如切換成功/失敗率，位置更新成功/失敗率等。也可以按協(xié)議層分：如與呼叫管理有關(guān)的參數(shù)，與移動管理有關(guān)的參數(shù)，和與無線資源管理有關(guān)的參數(shù)等（無論是哪種分法都不盡完善，有許多參數(shù)在幾個口都能測到，如切換成功/失敗率，也有許多參數(shù)涉與不只

50、一層協(xié)議）。無疑這些參數(shù)是通向蜂窩系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)維護優(yōu)化的橋梁。有了這些參數(shù)，一個功能強大的用于網(wǎng)絡(luò)維護優(yōu)化的軟件包才能實現(xiàn)。 * 狀態(tài)監(jiān)視：狀態(tài)監(jiān)視主要用于信令分析設(shè)備的自身的狀態(tài)、信令鏈路的狀態(tài)和數(shù)據(jù)包的透明性的監(jiān)視，包括Frame Alignment Loss,Remote Alarm,Loss of Signal,Slip,Receiver Overflow, 16-slot CRC,16-slot Invalid Frame等。這個功能在應(yīng)用中和調(diào)試過程中是必需的。3.2 GSM數(shù)字移動系統(tǒng)的測試接口：GSM信令分析設(shè)備用于測試分析統(tǒng)計GSM系統(tǒng)的信令的儀器，它必須能滿足GSM系統(tǒng)的組網(wǎng)方

51、式。正如第二章所述的，GSM系統(tǒng)是由移動臺（MS）、基站子系統(tǒng)（BSS）、網(wǎng)絡(luò)和交換子系統(tǒng)（NSS）、操作維護子系統(tǒng)（OSS）等四個部分。其中，MS與BTS之間是無線接口Um，信令傳輸協(xié)議是GSM特有的LAPDm。BTS與BSC之間是Abis接口，信令傳輸協(xié)議是LAPD。BSC與MSC之間是A接口，信令傳輸協(xié)議是七號信令。NSS部、NSS與外部電信網(wǎng)之間，都是通過七號信令連接。鑒于此，GSM信令分析設(shè)備的測試接口如下示：GSM信令分析設(shè)備的測試接口儀器應(yīng)能測上圖所示的各接口的信令，考慮到開發(fā)周期，首先實現(xiàn)A接口，Abis接口和MAP/E接口上的信令測試。除了無線接口外，其它設(shè)備間的信令傳輸協(xié)議

52、最底層（物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的一部分）都是一樣或相近的。常見的是E1接口，速率為2.048Mb/s。根據(jù)系統(tǒng)的容量的不同，E1接口的數(shù)量不同，有的多達十幾條E1接口，因此，GSM信令分析設(shè)備應(yīng)具備多鏈路的測試功能,能滿足GSM系統(tǒng)的組網(wǎng)方式的測試。3.3信令分析設(shè)備的處理速度問題3.3.1被提取的數(shù)據(jù)的組織格式：數(shù)據(jù)提取出以后必須放在存中，然后再存盤。這些存在存和磁盤上的數(shù)據(jù)有一定的組織格式。每一個數(shù)據(jù)項由數(shù)據(jù)頭和數(shù)據(jù)容組成。數(shù)據(jù)頭是用來記錄數(shù)據(jù)的時間、數(shù)據(jù)的類型、數(shù)據(jù)的長度、數(shù)據(jù)的上下行等，數(shù)據(jù)容就是采集下來的數(shù)據(jù)。3.3.2信令分析設(shè)備的處理速度問題：信令分析設(shè)備的處理速度問題是指信令分析設(shè)

53、備的處理能力應(yīng)來得與應(yīng)付N條E1接口的信令數(shù)據(jù)流量。這里的N由交換局的容量決定，我國一般不超過10。每條E1的32個時隙只有1個時隙用來傳共路信令.所以N條E1接口的最大數(shù)據(jù)流量按如下方法計算：N條E1接口最大的信令數(shù)據(jù)流量N*2048/32/8 =N*8kbytes/s (式31）n 信令分析設(shè)備的應(yīng)具備的最低處理能力的估計：信令分析設(shè)備的軟件分初始化部分和例行處理部分(包括消息的提取和識別等)。當程序經(jīng)過初始化以后就進入了不斷循環(huán)的例行處理部分，例行處理每處理一條消息就循環(huán)一次。每一次循環(huán)的時間因消息的不同而不同，一般的來說這個時間包括對數(shù)據(jù)項頭的處理和數(shù)據(jù)容的處理。其中，前者所耗用的時間

54、是固定的，設(shè)為T；后者所耗用的時間是可變的，正比于數(shù)據(jù)容的長度也就是消息的長度L字節(jié)。因此，每次循環(huán)的時間t的估計如下：tTa*L毫秒(ms)ms這里的a就是搬運一字節(jié)數(shù)據(jù)所耗用的時間。而E1接口上的一條消息的時間長度為L*8*1/2048毫秒（ms）。因此得出信令分析設(shè)備的應(yīng)具備的最低處理能力如下：t=T+a*L=L*8*1/2048 （式32）即:T=L*(8*1/2048-a) （式33）這個限定是嚴格的。其中T，a與處理器的速度和軟件的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法有關(guān)（可粗略地從程序流圖，估計所需的代碼，去估計a的值）。這就給出了選定處理器和設(shè)計軟件的依據(jù)。由上式可以發(fā)現(xiàn)，a必須不大于8*1/204

55、83.9ms，否者，程序根本不能運行。另一個結(jié)論是信令分析設(shè)備的處理能力的下限由最短的消息決定，如果信令分析設(shè)備來得與處理全部由最短消息組成的滿荷的數(shù)據(jù)流的話，那末信令分析設(shè)備的處理能力滿足實際的要求。* 為滿足上述的處理速度的要求采取的措施：* 負荷分擔：就是用信令測試卡上CPU去完成低層的功能。以緩減微機的負擔?？ㄉ螩PU的處理速度：由最大數(shù)據(jù)比特率和例行處理量決定。當鏈路中都是最短的消息時，CPU的負荷最大。* 把測試卡的地址映射在微機的上位存。* 合理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法。* ISA的上限流量在設(shè)計中也是一個應(yīng)考慮的因素。它有可能成為儀器的處理速度的一個瓶頸.3.4 GSM信令分析設(shè)備實現(xiàn)

56、方案3.4.1 方案的提出信令分析儀由如下幾個子系統(tǒng)組成：1 信令采集儀：能完成信令的采集和翻譯。2 網(wǎng)絡(luò)維護優(yōu)化參數(shù)集：這是個無形的部分，但是是信令分析儀的必須的部分。實現(xiàn)信令分析儀的一個必要的前提是對這些參數(shù)進行研究。3 網(wǎng)絡(luò)維護優(yōu)化參數(shù)提取軟件包：用于產(chǎn)生參數(shù)輸出數(shù)據(jù)文件的軟件。4 后處理軟件包：用于對參數(shù)輸出數(shù)據(jù)文件進行進一步的處理的軟件。下面是以上模塊的關(guān)系： 信令采集儀 參數(shù)提取軟件網(wǎng)絡(luò)維護優(yōu)化參數(shù)理論用戶友好數(shù)據(jù)GSM移動通信網(wǎng)對參數(shù)輸出數(shù)據(jù)文件進一步處理的后處理軟件參數(shù)輸出數(shù)據(jù)文件共路信令數(shù)據(jù) GSM信令分析儀的實現(xiàn)方案有許多?；贕SM網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)特點，本文提出的一種方案是:* 分布式軟件體系: 分布式軟件體系分兩個層次，第一個層次是從縱向來看的，指的是整個軟件系統(tǒng)劃分為三個子系統(tǒng)：信令采集軟件、參數(shù)提取軟件、后處理軟件。另一個層次是從橫向看的，指的是每個軟件子系統(tǒng)根據(jù)接口的不同劃分為相應(yīng)接口的處理軟件：如A口軟件、Abis軟件、MAP/E接口軟件等。* 插卡式信令分析設(shè)備：既然，除Um接口外其它接口的信令傳輸協(xié)議最底層（物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的一部分）都是一樣或相近的。常見的是若干條速率為2.048Mb/s的E1接口。因此，GSM信令分析設(shè)備可以作成插卡的方式，每塊卡可以接幾條E1接口。低層的軟件可永遠駐留在測試卡上,不同的測試