鄔麗芬 ，張治中 ，代 琦

（重慶郵電大學(xué) a.通信網(wǎng)與測(cè)試技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；b.重慶光纖通信技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶 400065）

1 引言

WCDMA是3G技術(shù)中應(yīng)用最為廣泛的無(wú)線(xiàn)接入技術(shù)，擁有成熟的產(chǎn)業(yè)鏈條、全球覆蓋的網(wǎng)絡(luò)、高速便捷的上網(wǎng)方式以及多樣的增值應(yīng)用[1]。截至2009年8月13日，全球WCDMA用戶(hù)數(shù)已經(jīng)突破4.17億，共290家運(yùn)營(yíng)商在120個(gè)國(guó)家部署了WCDMA網(wǎng)絡(luò)，占全球3G商用網(wǎng)絡(luò)的72.8%，其中超過(guò)94%的商用WCDMA運(yùn)營(yíng)商已經(jīng)完成或者正在進(jìn)行下一代的技術(shù)升級(jí)[2]。隨著WCDMA系統(tǒng)的大力開(kāi)發(fā)，網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模組建，用戶(hù)期待已久的3G業(yè)務(wù)正以全新的技術(shù)和應(yīng)用形式呈現(xiàn)在用戶(hù)面前。面對(duì)著期望值較高的廣大用戶(hù)，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)維護(hù)工作也將面臨嚴(yán)峻的考驗(yàn)，作為組網(wǎng)技術(shù)的重要支撐，WCDMA網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)技術(shù)的研究和開(kāi)發(fā)能夠?yàn)閃CDMA網(wǎng)絡(luò)的組建、維護(hù)、優(yōu)化和安全提供可靠的依據(jù)。

Iub接口作為WCDMA網(wǎng)絡(luò)重要的接口之一，其監(jiān)測(cè)模塊的研究在WCDMA網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)中占有不可或缺的地位。而在Iub接口信令監(jiān)測(cè)中，其核心環(huán)節(jié)便是進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集并解碼，實(shí)時(shí)分析出相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)，從而為WCDMA網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維及優(yōu)化提供指導(dǎo)[3]。在對(duì)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)解碼前需要對(duì)解碼所需而又無(wú)法提前獲取的部分鏈路參數(shù)進(jìn)行智能猜測(cè)配置，得到二類(lèi)適配（AAL2）鏈路參數(shù)、五類(lèi)適配 （AAL5）鏈路協(xié)議棧信息、Path ID與VPI/VCI映射關(guān)系是Iub接口信令監(jiān)測(cè)中最為重要的步驟。筆者將主要針對(duì)這些鏈路參數(shù)如何配置進(jìn)行研究分析。

2 Iub接口概述

Iub接口是連接Node B與RNC的接口，用來(lái)傳輸RNC和Node B之間的信令及無(wú)線(xiàn)接口數(shù)據(jù)[4]。圖1為Iub接口協(xié)議棧結(jié)構(gòu)，其中圖1a為用戶(hù)平面協(xié)議棧，圖1b為控制平面協(xié)議棧。

Iub接口的協(xié)議棧在水平方向分為兩個(gè)功能層，即無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)控制層和傳輸網(wǎng)絡(luò)控制層，分別由無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)控制平面、傳輸網(wǎng)絡(luò)控制平面和用戶(hù)平面組成。傳輸網(wǎng)絡(luò)層傳輸兩類(lèi)信息：一類(lèi)是無(wú)線(xiàn)資源管理和呼叫控制信息，另一類(lèi)是話(huà)音和數(shù)據(jù)信息。為了高速且有效地傳送這些信息，傳輸網(wǎng)絡(luò)層目前普遍采用異步傳輸模式（ATM），其中控制面采用AAL5，用于承載控制面的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，用戶(hù)面采用AAL2，用于傳輸用戶(hù)面的話(huà)音實(shí)時(shí)應(yīng)用業(yè)務(wù)[5]。

3 智能猜測(cè)配置方案總體設(shè)計(jì)

智能猜測(cè)配置主要的功能是實(shí)現(xiàn)Iub接口協(xié)議棧部分鏈路參數(shù)配置，具體包括AAL2鏈路公共傳輸信道參數(shù)配置、AAL5鏈路信道參數(shù)配置、Path ID和VPI/VCI映射關(guān)系匹配。參數(shù)配置完成，調(diào)度者將依次調(diào)用各協(xié)議按照配置參數(shù)對(duì)原始數(shù)據(jù)信息進(jìn)行解碼，提取各協(xié)議與合成相關(guān)的參數(shù)并保存，供合成模塊使用，以實(shí)現(xiàn)信令的完整監(jiān)測(cè)。智能猜測(cè)配置流程如圖2所示。

采集卡捕獲到的數(shù)據(jù)通過(guò)Iub接口消息篩選后，保存在消息緩存中，查找當(dāng)前數(shù)據(jù)的公共配置信息。如果沒(méi)有，智能猜測(cè)模塊將從消息緩存中取出消息后逐條逐層次進(jìn)行解碼嘗試，獲得AAL2和AAL5鏈路的配置參數(shù)并填寫(xiě)到信道配置表中。參數(shù)確定后，解碼器從信道配置表中讀取配置信息，對(duì)采集到的每條消息調(diào)用協(xié)議進(jìn)行正確解碼，從而獲得每幀數(shù)據(jù)的幀信息和呼叫信息。解碼完成后，進(jìn)行呼叫合成，合成模塊從ALCAP分配DCH信道過(guò)程中提取 Path ID/CID（Cnnnection Identification），根據(jù)合成過(guò)程匹配Path ID和VPI（Virtual Path Identification）/VCI（Virtual Channel Identification）的映射關(guān)系，并將此關(guān)系填寫(xiě)到Path ID-VPI/VCI對(duì)應(yīng)關(guān)系表中，根據(jù)用戶(hù)的需要進(jìn)行顯示。

4 智能猜測(cè)配置分析與實(shí)現(xiàn)

4.1 AAL2鏈路猜測(cè)配置

AAL2鏈路協(xié)議棧包括幀協(xié)議（FP）、媒質(zhì)接入控制（MAC）協(xié)議、無(wú)線(xiàn)鏈路控制（RLC）協(xié)議和無(wú)線(xiàn)資源控制（RRC）協(xié)議，主要功能是用于發(fā)送Uu接口用戶(hù)平面的語(yǔ)音、分組數(shù)據(jù)和控制平面的信令數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)Uu接口的信令和用戶(hù)數(shù)據(jù)在Node B以透明方式傳送給RNC端。為了從Iub接口中獲取到RRC消息以分析UE和RNC間的信令交互，必須按照FP，MAC，RLC協(xié)議規(guī)定的編碼方式，對(duì)這幾層的協(xié)議數(shù)據(jù)單元（PDU）進(jìn)行一系列的重組[6]。重組過(guò)程中，首要的問(wèn)題是確定前向接入信道（FACH）、隨機(jī)接入信道（RACH）、尋呼信道（PCH）的數(shù)據(jù)幀對(duì)應(yīng)的2類(lèi)承載。AAL2鏈路猜測(cè)配置算法，將網(wǎng)絡(luò)中采集到的Iub接口數(shù)據(jù)遍歷各個(gè)公共傳輸信道，在AAL2鏈路協(xié)議棧中進(jìn)行逐層猜測(cè)分析，從而得到各信道猜測(cè)配置結(jié)果，然后對(duì)這些結(jié)果進(jìn)行判決，將滿(mǎn)足判決條件的結(jié)果寫(xiě)入配置文件。算法實(shí)現(xiàn)流程如圖3所示。

按照數(shù)據(jù)到達(dá)時(shí)間順序，將待猜測(cè)數(shù)據(jù)幀逐一遍歷RACH，F(xiàn)ACH和PCH這3種信道分別進(jìn)行FP層解碼嘗試，根據(jù)傳輸格式指示（TFI）的值和對(duì)應(yīng)的 TFS，猜測(cè)數(shù)據(jù)幀的幀長(zhǎng)度，并與數(shù)據(jù)幀實(shí)際長(zhǎng)度進(jìn)行比較，如果幀長(zhǎng)度范圍正確，構(gòu)建MAC PDU，將 MAC PDU、對(duì)應(yīng)的傳輸信道類(lèi)型、TFS等參數(shù)上傳給MAC層進(jìn)行猜測(cè)；取得MAC PDU的長(zhǎng)度和該P(yáng)DU對(duì)應(yīng)的傳輸信道類(lèi)型，對(duì)TCTF字段進(jìn)行校驗(yàn)，確定各個(gè)公共傳輸信道具體映射到哪種邏輯信道，RLC屬于何種模式。構(gòu)建RLC PDU對(duì)數(shù)據(jù)范圍進(jìn)行判斷，如果正確，將RLC PDU、該P(yáng)DU對(duì)應(yīng)的邏輯信道類(lèi)型、RLC模式等參數(shù)上傳給RLC層進(jìn)行猜測(cè)。

根據(jù)MAC層傳送的數(shù)據(jù)提取出RLC模式，送往該模式進(jìn)行猜測(cè)解碼分析，最終返回SN，對(duì)SN進(jìn)行校驗(yàn)。如果同一信道解碼的SN順序遞增1，則判定猜測(cè)配置正確，保存預(yù)配置猜測(cè)成功結(jié)果。

遍歷MAC和FP完畢后，相同VPI/VCI/CID的為一組對(duì)預(yù)配置猜測(cè)成功結(jié)果進(jìn)行判決，如果猜測(cè)成功消息數(shù)/（猜測(cè)成功消息數(shù)+猜測(cè)失敗消息數(shù)）×100%≥90%，則判定為猜測(cè)配置成功，將判決結(jié)果寫(xiě)入配置文件，不同公共傳輸信道對(duì)應(yīng)的2類(lèi)承載即可確定。

4.2 AAL5鏈路協(xié)議棧識(shí)別

Iub接口協(xié)議棧無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)控制平面和傳輸網(wǎng)絡(luò)控制平面分別對(duì)應(yīng)2個(gè)協(xié)議的信令流程，即Node B應(yīng)用部分（Node B application part，NBAP）和接入層鏈路控制應(yīng)用協(xié)議 （Access Link Control Application Protocol，ALCAP）消息[7]。當(dāng)RNC發(fā)起傳輸信道管理或者無(wú)線(xiàn)連接管理時(shí)，是通過(guò)NBAP協(xié)議的相關(guān)過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)的。ALCAP是專(zhuān)門(mén)針對(duì)AAL2連接的信令協(xié)議，負(fù)責(zé)AAL2點(diǎn)到點(diǎn)連接的建立、釋放和維護(hù)。AAL5鏈路猜測(cè)的目的是實(shí)現(xiàn)NBAP以及ALCAP對(duì)應(yīng)的VPI/VCI/CID信息的自動(dòng)配置。猜測(cè)流程如圖4所示。

按照數(shù)據(jù)到達(dá)時(shí)間順序，將待猜測(cè)數(shù)據(jù)按照SSCOP協(xié)議格式進(jìn)行猜測(cè)解碼，解碼結(jié)果送到上層NBAP嘗試解碼，如果解碼結(jié)果正確，根據(jù)NBAP消息類(lèi)型判斷當(dāng)前端口上下行方向，并將信道配置VPI/VCI/CID，方向分析結(jié)果填到信道配置表格中。如果解碼錯(cuò)誤，則進(jìn)行ALCAP解碼嘗試；如果解碼正確，根據(jù)ALCAP消息類(lèi)型，判斷當(dāng)前端口上下行方向，并將信道配置VPI/VCI/CID，方向分析結(jié)果填到信道配置表格中，同時(shí)提取出ALCAP ERQ消息中的Path ID/CID的值。

4.3 Path ID與VPI/VCI映射關(guān)系的匹配

在Iub接口信令監(jiān)測(cè)中，AAL2鏈路分配是由ALCAP協(xié)議來(lái)完成的，ALCAP通過(guò)建立ERQ消息中Path ID/CID來(lái)指明分配的AAL2鏈路，Path ID和ATM VPI/VCI是一種映射關(guān)系，在信令測(cè)試過(guò)程中必須知道Path ID與VPI/VCI的映射關(guān)系，才能進(jìn)行呼叫詳細(xì)記錄合成等深入的信令監(jiān)測(cè)和協(xié)議分析工作。Path ID與VPI/VCI映射關(guān)系的確定，可以采用Hash表遍歷操作來(lái)實(shí)現(xiàn)。

首先設(shè)計(jì)兩個(gè)類(lèi)，分別為REF和Match。REF表作為參考對(duì)象，以作為關(guān)鍵字，包含VPI/VCI表1（以為關(guān)鍵字）；Match表以為關(guān)鍵字，包含VPI/VCI表2（以為關(guān)鍵字）和Path ID表（以為關(guān)鍵字）。

同時(shí)，設(shè)置兩個(gè)猜測(cè)成功表：成功的Path ID表，以作為關(guān)鍵字，用于存儲(chǔ)猜測(cè)成功的Path ID表項(xiàng)，其內(nèi)容為；成功的VPI/VCI表，以作為關(guān)鍵字，用于存儲(chǔ)猜測(cè)成功的VPI/VCI表項(xiàng)，其內(nèi)容為。兩個(gè)表的關(guān)鍵字互為內(nèi)容，這樣就形成了Path ID表和VPI/VCI表的映射關(guān)系。在猜測(cè)完成后，進(jìn)行協(xié)議解碼時(shí)，通過(guò)在配置文件中查找2個(gè)表格，就能確定出映射關(guān)系。

通過(guò)觸發(fā)ALCAP ERQ消息，從ALCAP ERQ中獲取所需的Path ID/CID，通過(guò)觸發(fā)AAL2消息，獲取所需VPI/VCI/CID；

在1個(gè)定時(shí)觸發(fā)周期內(nèi)，以為關(guān)鍵字逐個(gè)遍歷Match表中Path ID表項(xiàng)，以某一表項(xiàng)值為參照，遍歷查找REF表。如果REF表中能找到=，且中有，則把值對(duì)應(yīng)的所有值與對(duì)應(yīng)的所有取交集保存到REF表中；如果中無(wú)，則把Match表中的值拷貝到REF中；如果REF表中找不到=，則操作錯(cuò)誤，刪除Match表中的項(xiàng)。

采用同樣的方法，繼續(xù)查找Match表中表項(xiàng)的下一項(xiàng)，直到REF表中只剩一個(gè)值，則當(dāng)前的與唯一的值便是一組猜測(cè)成功的映射關(guān)系。把猜測(cè)成功的與分別存入成功的Path ID表和VPI/VCI表中，刪除REF表中內(nèi)容，即可得到Path ID與VPI/VCI的映射關(guān)系。

5 現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證

通過(guò)室外現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)可采集到大量的Iub接口消息，送由智能猜測(cè)配置模塊進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證，仿真結(jié)果如圖5、圖6所示。

由圖5可見(jiàn)，當(dāng)VPI/VCI/CID為1/100/10、端口組為0時(shí)對(duì)應(yīng)的公共傳輸信道為上行鏈路RACH信道，TFS為<1，168>，<1，360>，<1，240>；當(dāng) VPI/VCI/CID 為 1/100/11、端口組為1時(shí)對(duì)應(yīng)的公共傳輸信道為下行鏈路PCH信道，TFS 為<0，240>，<1，240>；當(dāng) VPI/VCI/CID 為 1/100/13、端口組為1時(shí)對(duì)應(yīng)的公共傳輸信道為下行鏈路FACH 信 道 ，TFS 為 <0，168>，<1，168> ，<2，168> ，<3，168>。智能猜測(cè)配置模塊實(shí)現(xiàn)了AAL2鏈路公共傳輸信道參數(shù)的配置。

由圖5同樣可以看出，當(dāng)VPI/VCI/CID為1/51/0、端口組為0和1時(shí)分別對(duì)應(yīng)上行鏈路NBAP協(xié)議、下行鏈路NBAP協(xié)議；當(dāng)VPI/VCI/CID為1/52/0、端口組為0和1時(shí)分別對(duì)應(yīng)上行鏈路ALCAP協(xié)議、下行鏈路ALCAP協(xié)議。智能猜測(cè)配置模塊實(shí)現(xiàn)了AAL5鏈路信道的配置。由圖6可以看出，猜測(cè)結(jié)果中有一組Path ID和VPI/VCI映射關(guān)系為<4-1/100>。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)測(cè)試儀解碼驗(yàn)證，圖6中AAL2中確實(shí)存在這種對(duì)應(yīng)關(guān)系。智能猜測(cè)配置模塊實(shí)現(xiàn)了Path ID和VPI/VCI映射關(guān)系的匹配。由此可見(jiàn)，本文中的智能猜測(cè)配置算法是有效可行的。

6 小結(jié)

通過(guò)對(duì)Iub接口協(xié)議棧的深入分析與研究，提出一種WCDMA網(wǎng)絡(luò)Iub接口智能猜測(cè)配置算法。該監(jiān)測(cè)方法已應(yīng)用到WCDMA集中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試表明采用本算法對(duì)于正在運(yùn)行的網(wǎng)絡(luò)，不必重啟Node B就可以對(duì)Iub接口部分鏈路參數(shù)進(jìn)行配置，而且可以根據(jù)實(shí)際情況靈活修改配置結(jié)果的判決規(guī)則，降低了復(fù)雜程度和錯(cuò)誤率，極大地提高了網(wǎng)絡(luò)信令監(jiān)測(cè)和分析的準(zhǔn)確度和效率，對(duì)WCDMA網(wǎng)絡(luò)信令實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)具有重要意義。

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