【文章內(nèi)容簡介】 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、電氣和功能特性以及鏈路接入方法。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。可以從多路復用碼流中提取，其幀結(jié)構(gòu)與PCM的幀結(jié)構(gòu)相同，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。 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來的信號消息及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；必要的網(wǎng)絡管理功能。 第三級：（MTP3）信令網(wǎng)絡功能。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(Signaling Message HandlingSMH)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)送至預先確定的信令鏈路。信令網(wǎng)絡管理(Signaling Network ManagementSNM)功能:其作用是在信令網(wǎng)發(fā)生故障的情況下，根據(jù)預定數(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各個功能之間以及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（Service Information Octet－見圖210）來指示不同的高層消息類別（用SIO的低4位－SI）和區(qū)分國際和國內(nèi)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)、Signaling Network Testing (SNT)、Signaling connection control part (SCCP)、Telephone User Part (TUP) ，其中SNM和SNT是MTP3的管理功能。TUP為電話用戶部分，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： 不同高層消息類別的MSU消息格式比較其中DPC（Dsetination Point 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，使用24比特編碼。CIC（Circuit Identification 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)絡業(yè)務，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)絡業(yè)務（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)號碼；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，0類是基本的無連接型業(yè)務，1類是有序無連接型業(yè)務，2類是基本的面向連接型業(yè)務，3類是流量控制面向連接型業(yè)務。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信令分析設備的實現(xiàn)方案和論證 在設計GSM信令分析設備的總體方案時必須考慮如下幾個因素: * GSM信令分析設備是直接商用的產(chǎn)品,它的設計與用戶的需求(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,所以設計時必須進行用戶需求的調(diào)研. * GSM信令分析設備是與實際的網(wǎng)絡的運營方式及網(wǎng)絡的物理結(jié)構(gòu)有直接的關(guān)系,所以設計時必須考慮這些因素. * GSM信令分析設備的信令處理能力的問題,特別是它的處理速度的問題.GSM信令分析設備的商用的性質(zhì)和中國的國情決定了GSM信令分析設備低成本這一特征,設計時必須予以考慮。 * 同時也要考慮開發(fā)的周期和開發(fā)難易程度. GSM信令分析設備的功能要求 GSM信令分析設備要成為一個網(wǎng)絡維護優(yōu)化的平臺應具備一定的功能，這些功能直接與網(wǎng)絡運營商的需求有關(guān). GSM信令分析設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,: * 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。,包括空中接口的協(xié)議,Abis接口的協(xié)議,A接口的協(xié)議,我們首先實現(xiàn)A結(jié)口,Abis接口以及MAP/,基站與基站控制器之間的接口, 基站控制器與移動交換機之間的接口以及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內(nèi)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)計涉及內(nèi)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)絡維護優(yōu)化參數(shù)的研究的基礎上。一個運營網(wǎng)絡的維護優(yōu)化(如資源的配置)需要合理的參數(shù)去衡量。這些參數(shù)涉及各個接口各層協(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及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)涉及不只一層協(xié)議）。無疑這些參數(shù)是通向蜂窩系統(tǒng)網(wǎng)絡維護優(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, 16slot CRC,16slot Invalid Frame等。這個功能在應用中和調(diào)試過程中是必需的。 GSM數(shù)字移動系統(tǒng)的測試接口：GSM信令分析設備用于測試分析統(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)方式。正如第二章所陳述的，GSM系統(tǒng)是由移動臺（MS）、基站子系統(tǒng)（BSS）、網(wǎng)絡和交換子系統(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內(nèi)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信令分析設備的測試接口如下示： GSM信令分析設備的測試接口 儀器應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）都是相同或相近的。常見的是E1接口。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信令分析設備應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。 ： 數(shù)據(jù)提取出以后必須放在內(nèi)存中，然后再存盤。這些存在內(nèi)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)內(nèi)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)內(nèi)容就是采集下來的數(shù)據(jù)。 ： 信令分析設備的處理速度問題是指信令分析設備的處理能力應來得及應付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 ： N條E1接口最大的信令數(shù)據(jù)流量＝N*2048/32/8 =N*8kbytes/s (式3－1）n 信令分析設備的應具備的最低處理能力的估計： 信令分析設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)內(nèi)容的處理。其中，前者所耗用的時間是固定的，設為T；后者所耗用的時間是可變的，正比于數(shù)據(jù)內(nèi)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： t＝T＋a*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備的應具備的最低處理能力如下：t=T+a*L=L*8*1/2048 （式3－2）即:T=L*(8*1/2048a) （式3－3）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)及算法有關(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計軟件的依據(jù)。由上式可以發(fā)現(xiàn)，a必須不大于8*1/2048＝，否者，程序根本不能運行。另一個結(jié)論是信令分析設備的處理能力的下限由最短的消息決定，如果信令分析設備來得及處理全部由最短消息組成的滿荷的數(shù)據(jù)流的話，那末信令分析設備的處理能力滿足實際的要求。n 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。卡上CPU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內(nèi)存。* 合理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法。n ISA的上限流量在設計中也是一個應考慮的因素。它有可能成為儀器的處理速度的一個瓶頸. GSM信令分析設備實現(xiàn)方案 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。基于GSM網(wǎng)絡的結(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。* 插卡式信令分析設備：既然，除Um