引言
隨著有中國自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的第三代移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)TD-SCDMA商用網(wǎng)測試日趨完成，大規(guī)模的3G網(wǎng)絡(luò)即將在全國各地組建，作為組網(wǎng)的重要支撐技術(shù)，測試儀的開發(fā)顯得非常重要。
對網(wǎng)絡(luò)故障進(jìn)行快速診斷并降低網(wǎng)絡(luò)中斷時(shí)間是3G信令測試系統(tǒng)的主要用途之一。當(dāng)3G系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，需要使用測試設(shè)備接入關(guān)鍵的信令鏈路監(jiān)測點(diǎn)，并進(jìn)行協(xié)議測試和分析。通常來說，通用移動(dòng)通信系統(tǒng)（universalmobiletelecommuniCAtionsystem，UMTS）網(wǎng)絡(luò)故障主要可分為2大類：UMTS的陸地?zé)o線接入網(wǎng)絡(luò)（UMTSterrestrialradioaccessnetwork，UTRAN）側(cè)故障和核心網(wǎng)（corenetwork，CN）側(cè)故障。由于3GPPR4（Release4）UTRAN的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和協(xié)議同GSM系統(tǒng)相比有了較大變化，因此比較容易出現(xiàn)問題；而R4核心網(wǎng)和GSM系統(tǒng)基本相同，因此出現(xiàn)問題的概率相對較小。由于Iub和Iu接口是UTRAN中最重要的測試接口，一般來說需要同時(shí)對這2個(gè)接口進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和關(guān)聯(lián)性分析[1-3]。
若要有效地診斷3G網(wǎng)
絡(luò)故障，網(wǎng)絡(luò)工程師需要對UMTS各接口和相關(guān)協(xié)議有較全面和深入的理解，這樣才能迅速找到存在的問題，并對其中的關(guān)鍵字段進(jìn)行分析。所有這些工作，都離不開一臺(tái)具備全面解碼、呼叫跟蹤和統(tǒng)計(jì)功能的3G信令測試設(shè)備的配合。
CDR（calldatarecord）在PSTN中表示呼叫數(shù)據(jù)記錄，現(xiàn)在延伸意思為一個(gè)完整的流程，CDR合成是上述功能的基礎(chǔ)，對網(wǎng)絡(luò)中消息按信令流程進(jìn)行歸類，并用索引方式把這些消息聯(lián)系到一起，然后才便于完成諸如呼叫跟蹤和呼損統(tǒng)計(jì)等高級(jí)功能[4-5]。
我們在本文中將以TD-SCDMAUTRAN中Iub接口間的各個(gè)協(xié)議的CDR合成，多協(xié)議關(guān)聯(lián)為例，對CDR合成的方法進(jìn)行描述。該方法同樣實(shí)用于WCDMA系統(tǒng)。
1、Iub接口中的信令消息
圖1為Iub接口中協(xié)議的關(guān)系圖。Iub接口協(xié)議棧包含3個(gè)協(xié)議平面，分別是無線網(wǎng)絡(luò)控制平面、傳輸網(wǎng)絡(luò)控制平面和用戶平面，分別對應(yīng)3個(gè)協(xié)議的信令流程，即NBAP（NodeBapplicationpart，NodeB應(yīng)用部分）、ALCAP（accesslinkcontrolapplicationprotocol，接入層鏈路控制應(yīng)用協(xié)議）、IubFP（frameprotocol）消息[6]。FP所承載的協(xié)議包括無線資源控制（radioresourcecontrol，RRC），包數(shù)據(jù)集中協(xié)議（packetdataconvergenceprotocol，PDCP）等。這3個(gè)協(xié)議有著緊密的聯(lián)系，當(dāng)無線網(wǎng)絡(luò)控制器（radionetworkcontroller，RNC）發(fā)起傳輸信道管理或者無線連接管理相關(guān)過程的時(shí)候，是通過NBAP協(xié)議的相關(guān)過程來實(shí)現(xiàn)，比如CommonTransportChannelSetup，RadiolinkSetup，RadiolinkAddition等。但同時(shí)需要對用戶平面鏈路進(jìn)行分配或刪除，在Iub接口上，用戶數(shù)據(jù)（FP）通過ATM結(jié)構(gòu)中的AAL2傳送，此時(shí)需要建立控制機(jī)制，ALCAP定義了與用戶面建立、釋放傳輸承載的方式，因此需要ALCAP協(xié)議來完成這些操作。一般情況下，如果不涉及到用戶平面時(shí)，Iub接口中就只有NBAP過程的消息。當(dāng)涉及到用戶平面的時(shí)候，情況要復(fù)雜得多[7]。
RNC在以下2種情況下將涉及到用戶平面的操作：一種是對小區(qū)的公共傳輸信道做操作的時(shí)候；另一種是為UE提供專用信道的時(shí)候。在對傳輸信道做操作的過程中，用戶平面只有FP同步消息，不會(huì)有RRC消息。當(dāng)RNC涉及到對UE操作時(shí)候，需要先在RNC和UE之間建立一個(gè)無線連接（RRC連接），建立過程大致如下：UE先向RNC請求建立RRC連接，RNC收到請求后根據(jù)具體情況選擇是否為該UE建立專用信道。如果要建立專用信道（dedicatedchannel，DCH），RNC將通過NBAP協(xié)議請求建立無線鏈路或者重配置無線鏈路，NodeB成功應(yīng)答后，RNC將通過ALCAP協(xié)議分配DCH所需的AAL2鏈路，成功分配后RNC通過前向接入信道（forwardaccesschannel，F(xiàn)ACH）發(fā)送RRC建立成功消息。如果不需要為該UE建立專用信道，那么就沒有上述NBAP和ALCAP過程，RNC將直接通過FACH發(fā)送RRC建立成功消息，該消息將指示UE只能通過公共傳輸信道傳輸所有的消息給RNC。圖2顯示了Iub接口中可能會(huì)出現(xiàn)的消息種類。
至此，可歸納出Iub接口的流程大致有4類：
①純NBAP過程；
②NBAP過程+ALCAP過程+FP（公共傳輸信道，同步消息）；
③NBAP過程+ALCAP過程+FP（DCH，包括同步消息和RRC消息）；
④RRC過程（公共信道傳輸，共享信道傳輸）。
其中②和③可以歸為一類處理。不難看出，Iub接口的CDR合成可先按NBAP，ALCAP，F(xiàn)P，RRC消息合成，然后再進(jìn)行多協(xié)議的關(guān)聯(lián)。雖然RRC是在FP之上的，但一個(gè)RRC流程的消息可能會(huì)出現(xiàn)在多個(gè)FP里面，所以這里將兩者進(jìn)行了區(qū)分。
2、Iub接口CDR合成基本原理和實(shí)現(xiàn)算法
下面以上節(jié)中流程類型③（NBAP過程+ALCAP過程+FP）的消息合成進(jìn)行詳細(xì)介紹，因?yàn)檫@是最復(fù)雜的一類，對該類型
的CDR合成方法包含了其它3種類型的CDR合成方法。具體又以移動(dòng)發(fā)起呼叫（mobileorientedcall，MOC）為例（見圖3），對RRC建立連接，以及怎樣實(shí)現(xiàn)NBAP，ALCAP，F(xiàn)P，RRC的消息合成，多協(xié)議關(guān)聯(lián)等基本原理進(jìn)行了描述。
如圖3所示，虛線上面消息流程為RRC建立過程部分，也將是CDR合成的主要部分。首先UE通過RACH隨機(jī)接入信道發(fā)送rrcConnectionRequest消息請求建立RRC連接，該消息中包含IMSI/TMSI和建立原因參數(shù)，RNC收到請求后發(fā)起無線鏈路建立請求intiatingMessageId-radiolinkSetup（如果已經(jīng)建立了無線鏈路，將發(fā)起無線鏈路資源重配置請求），NodeB通過successfulOutcomeID-radiolinkSetup確認(rèn)請求后，RNC將為UE分配DCH專用信道，即調(diào)用ALCAP協(xié)議分配AAL2鏈路來承載DCH，DCH經(jīng)過同步后，所有該UE的RRC消息將在該DCH上傳輸。成功分配后，RNC發(fā)起rrcConnectionSetup建立RRC連接，NodeB通過rrcConnectionSetupComplete確認(rèn)，至此，RRC建立成功，NAS（Non-AccessStratum，非接入層）消息將通過RRC消息封裝發(fā)送到RNC，再經(jīng)過Iu接口發(fā)送到MSC。
對Iub接口的各協(xié)議關(guān)聯(lián)方法說明如下（參見圖3各連接箭頭的指示，暫不考慮NAS消息的合成）：
●NBAP消息關(guān)聯(lián)：同一過程的NBAP消息用消息中TransactionID參數(shù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，涉及同一個(gè)UE的不同NB·AP過程之間的消息用Id-CRNC-CommunicationContextID參數(shù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)。
●ALCAP消息關(guān)聯(lián)：一個(gè)流程的ACLAP消息可通過OSAID和DSAID參數(shù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)。
●RRC消息關(guān)聯(lián)：同一過程的RRC消息可通過RRCTransactionID進(jìn)行關(guān)聯(lián)，同一個(gè)UE的RRC消息可通過I·MSI/TMSI進(jìn)行關(guān)聯(lián)。在公共傳輸信道中的RRC消息可以根據(jù)MAC中UEID來區(qū)分是否屬于同一個(gè)UE。
Iub接口的多協(xié)議關(guān)聯(lián)如下（參見圖3各連接箭頭的指示）：
●NBAP消息和RRC消息關(guān)聯(lián)：TDD模式中通過TimeSlots和UserCodes進(jìn)行關(guān)聯(lián)，F(xiàn)DD模式下通過Scramblingcode進(jìn)行關(guān)聯(lián)。
●NBAP消息和ALCAP消息關(guān)聯(lián)：通過NBAP消息中的BindingID參數(shù)值與ALCAP的ERQ消息中的SUGR參數(shù)值相等的方法進(jìn)行關(guān)聯(lián)。
●ALCAP消息和RRC（DCH中的）消息關(guān)聯(lián)：通過承載RRC消息中DCH信道的VPI/VCI/CID與ALCAP的ERQ消息中的PathID（VPI/VCI經(jīng)過換算等于PathID），ChannelID（CID=ChannelID）進(jìn)行關(guān)聯(lián)。
按照上述先對各個(gè)協(xié)議進(jìn)行合成，然后協(xié)議之間進(jìn)行合成，協(xié)議間合成按一定的時(shí)間周期進(jìn)行，最后得到的結(jié)果便是所需的Iub接口CDR信息。
3、Iub接口CDR合成算法分析
該CDR合成算法主要是根據(jù)一些關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行查找、匹配來確定是否屬于同一個(gè)消息流程，因此在這個(gè)過程中，需要一些臨時(shí)存儲(chǔ)方式來保存沒有匹配到的消息，在內(nèi)存分配上比較復(fù)雜，涉及動(dòng)態(tài)分配內(nèi)存。另外，該合成算法涉及大量的查找、匹配，所以需要建立許多方便查找的索引，比較好地建立索引方法顯得至關(guān)重要，但是建立這些索引也是要耗費(fèi)時(shí)間的，所以根據(jù)具體情況應(yīng)使用具體的索引建立方法，我們在設(shè)計(jì)過程中除了平衡二叉樹以外也曾采用其它索引建立方法，比如二叉樹，哈希表等。
協(xié)議間合成是定期執(zhí)行的操作，時(shí)間周期的長短選擇也將影響合成的效率。如果間隔時(shí)間太短，每關(guān)聯(lián)一次完成的流程很少，同時(shí)也耗費(fèi)了時(shí)間；時(shí)間太長了缺乏實(shí)時(shí)性。而我們采用的是多線程的方式單獨(dú)用一個(gè)線程來完成多協(xié)議關(guān)聯(lián)，效果非常好。圖4為該方法應(yīng)用到TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)測試儀中的執(zhí)行結(jié)果。
4、結(jié)束語
通過對Iub接口各消息流程的深入分析和研究，結(jié)合Iu接口，使用C++語言進(jìn)行編碼測試，能很好地達(dá)到CDR合成的效果，實(shí)現(xiàn)多協(xié)議乃至多接口間的協(xié)議關(guān)聯(lián)。該程序模塊已經(jīng)應(yīng)用到重慶郵電大學(xué)通信網(wǎng)與測試技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)測試儀中，效果良好。
