浅谈GSM路测信令.docx

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浅谈GSM路测信令

浅谈GSM路测信令

1路测概况

数据采集是GSM无线网络优化的前提和基础，路测采集的数据包括：

测试路线区域内各个基站的位置、基站间的距离、各频点的场强分布、接收信号电平和质量、Layer3消息的解码数据、6个邻小区状况、覆盖和切换情况、测试路线的地理位置信息等。

通过路测数据可以判断无线小区的实际覆盖范围及干扰区；观察信令接续过程，检查邻区关系和切换参数；掉话；非信号强度引起的通话质量差；阻塞；不正常切换；信号电平低；TA过大；信号盲区。

然后在分析路测数据的基础上，检查修改邻区关系和切换参数、调整天线倾角和方向、查找干扰来源、分析空中接口的信令接续过程、发现天馈系统的安装错误等。

因此路测系统也是网优工作中最常用和有效的工具，也是网络优化中的一个核心内容,它能最真实地反映网络的运行状态。

第三层信令消息（layer3messages）也称无线接口信令消息，可以将MS与BSS之间的信令消息清晰地显示出来。

其不同于普通意义上的信令消息，只显示Um接口的信令，在显示时也只是DL、UL交替出现来表示当前通信的状态，从而简化了对网络状况的分析步骤，有利于提高网络优化的效率。

第三层信令消息主要包括：

寻呼、鉴权、加密、分配信道、切换、测量报告、位置更新，能清晰显示出通话的起呼、切换、位置更新、结束通话和掉话各部分的信令流程。

在DT测试过程中通过第三层信令消息，可以准确判断通话的状态。

Layer3介绍:

1）RR:

无线资源管理（RadioResourceManagement）

功能举例:

（1）Paging管理（PagingManagement）

（2）加密管理（CipheredModeManagement）

（3）频点分配（FrequencyRedefinition）

（4）信道分配（DedicatedChannelAssignment）

（5）切换（HandoverManagement）

（6）测量和功率控制（MeasuresandPowerControl）

2）MM:

移动性管理（MobilityManagement）

功能举例:

（1）鉴权和身份识别（Authentication/IdentificationProcedures）

（2）位置更新（LocationUpdating）

（3）IMSIAttach/Detach

3）CC:

呼叫控制（CallControl）

功能举例:

（1）呼叫处理和路由（Callprocessingandrouting）

（2）双音多频（DTMFFacilities）

（3）短消息服务（ShortMessageService）

（4）附加服务（SupplementaryService）

2系统消息类型

系统消息在两种逻辑信道中传送，BCCH和SACCH信道：

1）在空闲模式下，网络通过BCCH信道传送系统消息1－4及7、8；

2）在通信模式下，网络通过SACCH信道传送系统消息5和6。

各种系统消息分别包含的主要内容如下：

（1）系统消息类型1：

小区信道描述＋RACH控制参数。

（2）系统消息类型2：

邻小区BCCH频点描述＋RACH控制消息＋允许的PLMN。

（3）系统消息类型2bis：

扩展邻小区BCCH频点描述＋RACH控制消息。

（4）系统消息类型2ter：

扩展邻小区BCCH频点描述2。

（5）系统消息类型3：

小区识别（CELLID）＋位置区识别（LAI）＋控制信道描述＋小区选择＋小区选择参数＋RACH控制参数。

（6）系统消息类型4：

位置区识别（LAI）＋小区选择参数＋RACH控制参数＋CBCH信道描述＋CBCH移动配置。

（7）系统消息类型5：

邻近小区BCCH频点描述。

（8）系统消息类型5bis：

扩展邻小区BCCH频点描述。

（9）系统消息类型5ter：

扩展邻小区BCCH频点描述。

（10）系统消息类型6：

小区识别（CELLID）＋位置区识别（LAI）＋小区选择。

（11）系统消息类型7：

小区重选参数。

（12）系统消息类型8：

小区重选参数。

（13）系统消息类型13：

描述有关PBCCH信道的信息及其他GPRS消息。

各种信息单元包含的主要内容如下：

1）小区信道描述中含有该小区所使用到所有频点，包括BCCH频点和跳频频点。

2）RACH控制消息中含有参数MAXRETRANS（最大重传数）、TXINTEGER（传输的时隙数）、CELLBARACCESS（小区是否被禁止接入）、RE（呼叫重建允许比特）、EC（紧急呼叫允许比特）、AC（被限制接入的用户级别）。

3）邻小区BCCH频点描述包括其邻小区所使用的BCCH频点。

4）允许的PLMN用来提供小区内BCCH载波上移动台监测所允许的NCC。

5）控制信道描述中包括：

ATT（移动台附着分离允许指示）、BSAGBLKSRES（留做接入允许AGCH的块数）、CCCHCONF（公共控制信道结构）、BAAGMFRMS（传输寻呼消息留给同一寻呼组的51TDMA复帧数）、T3212（用着周期性位置更新的时间）。

6）小区选择中包括：

PWRC（功率控制指示）、DTX（不连续发射指示）、RADIOLINKTIMEOUT（无线链路超时值）。

7）小区选择参数包括：

小区重选滞后值、MSTXPWRMAXCCH（移动台接入小区应使用的最大TX功率电平）、RXLEVACCESSMIN（允许接入系统的移动台的最小接入电平）。

8）CBCH的信道描述包括：

信道类别和TDMA偏差（哪种专用信道的组合）、TN（时隙号）、TSC（训练序列码）、H（跳频信道指示）、MAIO（移动配置指数偏移量）、HSN（跳频序列号）、ARFCN（绝对频点号）。

9）CBCH移动配置中包括参与跳频的频道顺序与小区信道描述的关系。

10）小区重选参数包括PI（小区重选指示）、CBQ（小区禁止限制）、CRO（小区重选偏置量）、TO（临时偏置量）、PT（惩罚时间）。

3呼叫建立流程

主叫建立过程：

1）MS在RACH信道上发送CHANNELREQUEST消息；

2）BTS接收解码后BSS在AGCH信道上发送IMMEDIEATEASSIGNMENT消息给手机，安排MS进入SDCCH；

3）MS收到IMMEDIEATEASSIGNMENT消息，转换到指定的SDCCH；

4）MS发送SABM（CMSERVICEREQUEST）；

5）网络对SABM以发送UA作为响应以建立L2无线链路，BSS处理该请求然后通过A接口上的信令链路向MSC报送；

6）通过鉴权加密过程后，MS在SDCCH发送setup消息；

7）MSC收到并处理setup消息，发起ASSIGNMENTREQUEST消息；

8）BTS然后在SDCCH上为手机分配TCH信道，通过ASSIGNMENTCOMMAND消息安排MS到指定的空闲TCH；

9）MS转到指定的TCH，在FACCH上发送ASSIGNMENTCOMMPLETE消息，并通过BSS上传到MSC；

10）MSC向MS发送ALERTING消息，告知MS对方铃已响，要求发送回铃音；

11）被叫摘机，CONNECT消息通过BSS发给MS，该信息在FACCH上发送；

12）MS收到该信息，打开音频通路，并通过FACCH向MSC发送响应（CONNECTACKNOWLEDGE），通话正式开始。

被叫建立过程：

1）MSC向同一LAC内的所有小区发送寻呼命令，由各小区在PCH上发出PAGINGREQUEST消息。

2）MS根据系统分配的TMSI或IMSI值，从所有收到的PAGINGREQUEST消息中解出属于自己寻呼消息，并在RACH上发送CHANNELREQUEST消息；

3）BTS接收解码后BSS在AGCH信道上发送IMMEDIEATEASSIGNMENT消息给手机，安排MS进入SDCCH；

4）MS收到IMMEDIEATEASSIGNMENT消息，转换到指定的SDCCH；

5）MS发送SABM（PAGINGRESPONSE）；

6）其它后续消息与主叫完全一样。

4信令流程

一次完整主叫通话的信令流程

MobileStation

Systeminformationtype1

ChannelRequest

ImmediateAssignment

CMServiceRequest

ClassmarkChange

CMServiceAccept

AuthenticationRequest

AuthenticationResponse

CipheringModeCommand

CipheringModeComplete

Setup

CallProceeding

AssignmentCommand

AssignmentComplete

Alerting

Connect

Connectacknowledge

Disconnect

Release

ReleaseComplete

ChannelRelease

需要注意的几点信令:

1）在被叫时的PagingRequest与Idle时的PagingRequest的区别在于前者在寻呼时包含有TMSI，如果为主叫起呼，则从信令开始计算ChannelRequest。

2）CipheringMode为加密模式

3）在Setup之后若手机为主叫则是CallProceeding,手机为被叫则是CallConfirm

一次完整被叫通话的信令流程

MobileStation

PagingRequest

ChannelRequest

ImmediateAssignment

PageResponse

ClassmarkChange

AuthenticationRequest

AuthenticationResponse

CipheringModeCommand

CipheringModeComplete

Setup

CallConfirmed

AssignmentCommand

AssignmentComplete

Alerting

Connect

Connectacknowledge

Disconnect

Release

ReleaseComplete

ChannelRelease

需要注意的几点信令:

1）在被叫时的PagingRequest与Idle时的PagingRequest的区别在于前者在寻呼时包含有TMSI。

2）CipheringMode为加密模式

3）在Setup之后若手机为主叫则是CallProceeding,手机为被叫则是CallConfirm

5定义用户事件及实例

1）用户事件定义

（1）.掉话

在一次通话中如出现Disconnect或ChannelRelease中任意一条，就计为一次呼叫正常释放。

只有当两条消息都未出现而由专用模式转为空闲模式时，才计为掉话。

（2）.未接通

“一次接通”从主叫手机Channelrequest开始，一直到被叫手机的TCH分配完成、Alerting、Connect。

在此过程中，任何的信令中断都是“未接通”。

2）异常信令分析

（1）LocationUpdate

位置更新图示

位置更新时，首先需要在空中接口申请信令信道SDCCH。

这个过程大致是：

MS通过RACH在向BSS发出分配请求（CHANNELREQUEST），正常情况下BSS会立即回应一个立即分配信道信息（IMMASSIGNMENT），其中包含有关SDCCH的信息。

然后MS在该SDCCH上会发送第一个CM消息CMSERVICEREQUEST。

BSS在发起消息中加了一些信息（如服务小区信息等），通过COMPLETELAYER3发送给MSC。

MSC会回连接确认CC的消息。

MSC收到COMPLETELAYER3后，将向相关联的VLR进行数据查询。

查询的根据是CMServiceRequest中的“TMSI号码”。

通过TMSI号码，在VLR数据库中可以查询到该用户的业务支持类型、LAC区域等相关内容。

在正常情况下，在VLR中可以查询到该TMSI的用户，并且支持的业务。

如正常，随后信令流程进行鉴权、加密等正常进行。

在实际的路测过程中，我们观察到手机的LocationUpdate过程会在相当程度上影响呼叫的正常流程。

一般情况下，手机的位置更新时间大约是3.5秒。

如果在这段时间内手机进行呼叫，则会出现未接通现象。

（2）RoutingAreaUpdate

路由更新图示

对于GSM来说，GPRS的寻呼更加频繁，因此路由区（RA）的定义比位置区（LA）小，它由一个小区或多个小区组成。

在实际的路测过程中，如果GPRS功能未关闭的话，手机的RoutingAreaUpdate过程会在相当程度上影响呼叫的正常流程。

手机每经过一个路由区，则要进行一次路由更新，从而增加了信令流量;另外，如果在这段时间内手机进行呼叫，则同样会出现未接通现象。

因此，在路测前，应把主被叫手机的GPRS功能关闭。

（3）NoPagingResponse

"nopagingresponse"是指：

被叫手机无法相应寻呼信息。

这种现象主要发生在：

1.无信号覆盖地区，或若覆盖地区；2.LAC区交界处；3.BCCH信号受干扰区域；4.手机接收灵敏度问题

相应策略:

1）.无覆盖区域：

调整覆盖，或增加覆盖。

2）.LAC区域交界处：

由于Paging信息是以LAC区域为单位划分的，而且手机在响应Locationupdata进程的时候无法响应Paging进程。

等到2次Paging的时候手机已经进入一个新的LAC区域了。

这个时候主叫手机通常会有一个下行的Disconnect信息。

这类情况是GSM固有的缺陷，只能通过合理规划LAC分区来尽可能的减少此类问题的发生。

3）.BCCH信号受干扰区域：

这是由于频率规划或外部干扰的原因导致BCCH频点受干扰，导致在这些区域下的手机无法正常解码Paging信息。

4）.手机接收灵敏度问题：

重新校准你的测试仪器。

（4）CMServiceReject

CMService是指呼叫管理业务，申请CM业务的原因有移动主叫，紧急呼叫，位置更新及短消息业务等等。

它是在鉴权加密过程完毕之后进行的，如果MS接收到“CM业务接受”消息，表示MS接受了业务，如果不能执行或其他原因，则网络回发“CM业务拒绝”，原因可能有几种：

IMSI在VLR中未知、非法ME、网络故障、拥塞、业务选择不支持、业务选择临时故障。

无论拒绝的原因是什么，MS接收到“CM业务拒绝”后，都将释放掉相关的连接。

CM拒绝信令图

上图中这条CM消息同样和位置更新有关，在通话结束后，主被叫手机会进行小区重选，如果正好在这个时候进入新的一个LAC，那么手机还会进行位置更新，在手机未来得及做LocationUpdate，就开始呼叫时，系统就会发送一个下行的CMServiceReject消息，随后信道释放。

（5）AssignnentFailure

经过系统判决，若MS认为已成功的占用了网络所分配的信道，将通过FACCH信道向系统发出“指配完成”（Assignmentcomplete）消息，若因无线接口失败、无线接口消息失败或因干扰和硬件问题无法识别指配信息等原因，造成MS无法占用该指定的信道，MS就在原信道上向系统发出“指配失败”（AssignmentFailure）的消息，若因干扰等原因MS未收到系统发给它的指配命令或系统未收到MS的响应，则系统将释放掉所分配的信道。

指配失败信令图

定位：

TCH指配失败,是由TCH的拥塞而产生的AssignmentFailure。

建议：

对于AssignmentCommand之后若出现的是AssignmentFailure或进入Idle状态，应描述为TCH分配失败比较恰当。

因为若是TCH拥塞的话，基站就不应该给手机AssignmentCommand的指令，而且TCH拥塞从我们软件的三层信令根本看不出来，对于SDCCH也一样。

排除无线方面原因后，应从交换侧寻找问题原因。

6结束语

关于异常信令的分析，许多都是与位置更新有关系，由于现在网络中有多个LAC，在实际的路测中，LocationUpdate的随机性对接通有较大的影响。

正是由于LocationUpdate有一定的随机性，所以较难解决此问题。

建议可从以下一些方面来改善：

1）减少不同LAC小区之间的覆盖重复区域，避免来回重复的LocationUpdate影响接通。

2）适当的调整CRH，减少不必要的LocationUpdate。

3）建议路测路线，尽可能少经过LAC交界处。

在路测时，有时我们还会遇到各种信令异常的问题，这就需要通过信令分析加以分析、排除障碍。