中国移动LTE信令软采规范v16讲义Word下载.docx
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[1]
《信令监测系统接口规范——信令采集网关接口分册》
中国移动通信集团公司
[2]
《信令监测系统设备规范——信令采集网关分册》
[3]
《中国移动TD-LTE_OMC-R测量报告技术要求规范》
3术语、定义和缩略语
“必须”、“推荐”/“建议”、和“可选”等词语在本标准中的使用需遵循以下指导。
-“必选”/“必须”项是指业务、产品和设备所必须提供的功能或性能要求;
对应于RFC2119MUST,REQUIRED,SHALL。
-“推荐”/“建议”/“应”项是指在标准中未作强制要求,若业务、产品和设备提供的功能或性能要求被认为更佳;
对应于RFC2119RECOMMENDED,SHOULD。
-“可选”/“可”项指参考性要求,是业务、产品和设备在目前阶段可不提供的功能或性能要求;
对应于RFC2119MAY,OPTIONAL。
-必不能,不能,不得:
表示绝对的禁止;
对应于RFC2119MUSTNOT,SHALLNOT。
-不推荐,不建议:
表示若业务、产品和设备按照所述内容制作,被认为略次;
对应于RFC2119SHOULDNOT,NOTRECOMMENDED。
-规范中除了明确指明为“推荐”/“建议”、“可选”外,均为必须要求。
表3-1词语解释
词语
解释
全量信令数据
全量信令数据包含了被采集信令链路的全部信令内容
EPC
EvolvedPacketCore,4G核心网
SCA
Signalingconvergenceadapter,流量汇聚适配器
MTBF
MeanTimeBetweenFailure,平均无故障时间
IP
InternetProtocol,IP协议
OMC
OperationManagementCenter,系统管理单元
4LTE基本网络架构和设备
4.1EPC网络架构
EPC网络设备包括移动性管理设备(MME)、服务网关(S-GW)、PDN网关(P-GW)、服务GPRS支持节点(SGSN)、归属签约用户服务器(HSS)以及策略和计费控制单元(PCRF)等组成。
网络架构如下图所示,其中S-GW和P-GW可以合设,也可以分设。
EPC网络架构(S-GW与P-GW分设)
2G/3GSGSN只提供Gn/Gp接口,SAE架构下和Gn/GpSGSN的互通架构如下图所示。
EPC架构与Gn/GpSGSN互通
4.2网络设备
MME的主要功能包括:
支持NAS信令及其安全、跟踪区域(TrackingArea)列表的管理、P-GW和S-GW的选择、跨MME切换时MME的选择、在向2G/3G接入系统切换过程中SGSN的选择、用户的鉴权、漫游控制以及承载管理、3GPP不同接入网络的核心网络节点之间的移动性管理,以及UE在ECM-IDLE状态下可达性管理等。
S-GW是终止于E-UTRAN接口的网关,该设备的主要功能包括:
eNodeB间切换时的本地锚定点、3GPP不同接入系统间切换时的移动性锚点、执行合法侦听功能、数据包的路由和前转、上下行传输层的分组标记、ECM-IDLE状态下分组缓存及寻呼触发、计费等。
P-GW是面向PDN终结于SGi接口的网关,该设备的主要功能包括:
基于用户的包过滤功能、合法侦听功能、UE的IP地址分配功能、上下行传输层的分组标记、计费、门控、QoS控制、承载控制等。
HSS是用于存储用户签约信息的数据库。
该设备的主要功能包括:
存储用户签约信息、用户鉴权、位置信息管理等。
PCRF终结于Rx接口和Gx接口,该设备主要功能包括:
提供基于业务数据流的QoS控制、门控和计费控制等。
ENODEB负责无线资源管理等功能,主要包括无线承载控制、接纳控制、连接移动性管理、上行和下行动态资源分配调度等。
5设备输出数据的方式与内容
5.1设备输出数据的方式
1、相关网元设备提供全量码流(包括信令面数据和用户面数据)输出镜像端口
2、镜像端口输出数据与设备自身的原始码流完全一致,要求单向、透明传输
3、信令面数据镜像端口吞吐能力应大于等于1Gbps,用户面数据镜像端口吞吐能力应大于等于10Gbps
4、镜像端口类型要求为以太网口
5、流量汇聚适配器与共享层之间接口协议参见《中国移动信令监测系统接口规范-信令采集网关分册-4.3章节》
6、章节5.3.8.7所有相关的消息内容及字段,默认以2s为周期输出(章节5.4数据表中有特殊说明的除外),章节5.4其余各信令消息输出时间要求参照章节7.1.1。
5.2设备输出数据协议栈
5.2.1输出数据基本协议栈
设备输出数据的基本协议栈如下图所示:
设备输出数据的基本协议栈框架
接口协议栈说明:
-设备提供的全量码流经过UDP封装之后,采用标准的IP头封装,并支持MTU分段传输。
-对本规范5.4章节各协议层输出数据报文内容要求如下:
1.无线部分:
(包含章节5.4.1、5.4.5、5.4.8、5.4.9)
UDP层之上的内容为遵循本规范5.4章节各协议层要求格式的PDU报文,并采用ASN.1封装输出。
(以X2接口为例,UDP层之上的数据内容应为经ASN.1封装后的X2-AP报文)
2.有线部分:
(章节5.4中除无线部分之外的其余各节)
PGW的S5/S8接口需要上报收到的GTP数据面报文,上报报文去除原始IP头,UDP头,GTP头以后数据静荷。
SGi接口需要上报收到的数据面报文,上报报文包含原始IP报文。
SGW不上报GTP数据面报文。
对于非本网元用户的GTP数据报文不建议上报。
5.3设备输出数据的内容
5.3.1信令要求
设备提供基于接口的全量信令镜像功能,通过镜像端口直接输出原始码流。
OMC应提供打开或关闭指定设备的指定逻辑接口的信令配置能力,各网元设备支持根据OMC的命令打开或关闭指定接口的镜像功能。
对于信令和用户面数据共用的接口,如SGW/PGW的S5/S8接口,要求信令和用户面数据可以由OMC独立控制开关。
信令数据输出涉及的主要设备和接口信息要求如下:
●MME接口包括S1-MME,S3,S6a,S10,S11,SGs,Gn接口。
●S-GW接口包括S4接口,S12接口,S5/8接口,S11接口。
●P-GW接口包括S5/8接口,Gn接口,Gx接口。
●HSS接口包括S6a接口和S6d接口。
●PCRF接口包括Gx接口。
●ENODEB接口包括X2接口和Uu接口。
5.3.2用户面要求
SGW/PGW需要提供S5/S8/SGi接口的全量用户面数据镜像功能,通过镜像端口直接输出原始码流。
OMC应提供打开或关闭指定设备(SGW/PGW)的S5/S8/SGi接口用户面数据配置能力。
2/3/4G融合之后的GN口用户面数据同样需要支持进行镜像输出,各网元设备支持根据OMC的命令打开或关闭指定接口的镜像功能。
数据汇聚模块负责收集SGW/PGW/SGSN的镜像接口全量数据的原始码流并转发到共享平台,由共享平台合成相关用户业务记录(DPIXDR)。
5.4设备输出数据的协议
5.4.1S1-MME接口
S1-MME是eNodeB和MME之间的接口。
该接口的协议栈如下图所示:
S1-MME接口
接口协议说明:
―S1ApplicationProtocol(S1-AP):
此协议是MME和eNodeB之间的应用层协议。
参见3GPP36.413
―StreamControlTransmissionProtocol(SCTP):
信令的传输协议,参见RFC2960。
SCTP偶联需实现多宿主(Multi-Homed)。
S1-AP协议栈主要提供如下功能:
●E-RAB承载的管理
●UE上下文的管理
●移动性管理,主要包含跨MME的切换
●S1接口的管理,包括负载均衡、eNB/MME配置更新等
S1-AP层可提供的数据源:
●核心网侧E-RAB承载管理的信令,包含E-RAB的承载配置相关信息、AMBR等
●上下文管理的信令,除了E-RAB信息外,还有UE安全信息、无线能力信息等
●切换信令,包含源和目的E-RAB、GTPID、切换结果指示等
●S1接口管理信令,包含TA列表、PLMN列表等
通过对S1口信令的采集,可以从切换问题、业务承载等方面对网络质量进行分析。
5.4.2S6a接口
S6a接口用于在MME和HSS之间传输与用户相关的数据。
该接口的协议栈如下图所示。
S6a接口
―Diameter:
支持MME和HSS之间签约数据和认证数据的传递,参见RFC3588。
5.4.3S10接口
S10是MME之间的控制面接口。
S10接口
―GPRSTunnellingProtocolforthecontrolplane(GTP-C):
用于对MME和S4SGSN间的信令消息进行封装。
参见3GPP29.274
5.4.4S11接口
S11是MME和S-GW之间的接口。
S11接口
参见3GPP29.274。
5.4.5S1-U接口
―S1-U接口是eNodeB和S-GW之间的参考点,用于承载数据面隧道和切换时eNodeB之间的路径交换。
S1-U接口的协议结构如图6-1所示。
eNodeB和S-GW接口
―GTP-U协议用来在eNodeB和S-GW之间进行用户面数据的隧道传输。
参见3GPP29.281
―UDP协议封装用户面数据,参考协议IETFRFC768。
5.4.6S5/S8接口
―S5/S8接口是S-GW和P-GW之间的接口,可以分为控制平面和用户平面。
相应的接口协议栈模型见下图。
S5/S8接口控制面协议栈
S5/S8接口数据面协议栈
―S5接口是S-GW和P-GW之间的参考点,提供S-GW和P-GW间的数据面隧道和隧道管理功能。
该参考点应用于S-GW和P-GW分设,S-GW建立到P-GW的连接过程以及在用户移动性管理中S-GW重定位过程。
该参考点的信令面采用GTPv2协议,其数据面采用GTPv1-U协议。
―S8接口VPLMN的S-GW和HPLMN的P-GW间的参考点,用于用户漫游的时候,提供和S5接口相同的功能,该参考点的信令面采用GTPv2协议,其用户平面采用GTPv1-U协议。
5.4.7Gx接口
―Gx接口是PCRF和P-GW中的PCEF间的之间的接口,提供QoS策略和计费准则的传递,基于Diameter协议。
Gx接口控制面协议栈
―接口协议说明:
5.4.8Uu接口
―Uu接口是UE和eNB之间的接口,可以分为控制平面和用户平面。
Uu接口控制面协议栈
Uu接口数据面协议栈
―RRC:
为上层提供如下服务:
广播通用控制信息,寻呼UE,给特定UE发送专有控制信息,参见3GPP36.331。
―PDCP:
为RRC层和上层的用户面数据提供头压缩、加密和完整性保护。
参见3GPP36.323。
―RLC:
为上层业务提供不同的传输模式,包括:
透明模式、确认模式和非确认模式传输方式,参见3GPP36.322
―MAC:
为上层数据提供数据传输、HARQ反馈、调度和测量等功能,参见3GPP36.321
―PHY:
为上层数据传输提供错误检测,速率匹配,通道映射,调制解调,频率和时间同步,MIMO多天线处理等功能,参见3GPP36.211,3GPP36.212,3GPP36.213
Uu口协议栈各功能的详细功能作用如下所述:
5.4.8.1NAS协议层
NAS协议主要提供如下功能:
●对UE进行移动性管理
●对UE和PDN之间的IP连接进行会话管理
●提供安全机制(完整性保护和加密算法)
NAS协议的过程大致分为两类:
EMM(EPS移动性管理)和ESM(EPS会话管理),其中:
EMM过程分为专用过程和公共过程:
●专用过程:
网络侧在某时间仅能对一个UE进行的过程,包括附着/去附着过程,TA更新、寻呼等;
●公共过程:
网络侧在某时间可同时对多个UE进行的过程,包括GUTI重分配、鉴权、安全控制等。
ESM过程分为承载类和事务类:
●承载类流程:
均由网络侧发起且和承载管理相关,如EPS默认承载管理、专用承载管理等
●事务类流程:
均由UE发起并向核心网请求资源,如UE发起与PDN的建链、拆链。
NAS层可提供的数据源:
●UE附着、去附着、TA更新、寻呼等过程的信令,包含UE信息以及该流程结果信息等
●鉴权、安全控制和身份验证等过程的信令,包含相应的安全参数
●承载管理及PDN连接的相关信令,包括和承载相关的PDN信息、QoS、AMBR等信息
通过对NAS协议数据源的采集,可以重现UE与网络侧之间的呼叫和业务流程,从而可对业务问题的排查和网络质量的评估提供辅助参考信息。
NAS消息的采集:
●由于NAS消息是在eNB透传,因此既可以从空口侧的RRC信令中采集,也可以从S1接口侧的信令中采集。
●为了使共享层能够直接对NAS消息进行分析,要求输出的NAS层信令数据为解密后的原始码流,或可由流量汇聚适配器(SCA)进行解密处理,封装为标准接口后输出。
5.4.8.2RRC协议层
RRC协议层主要提供如下功能:
●通过系统侧广播,告知UE网络侧的信息,包括NAS信息、小区重选信息、连接信息
●连接管理,包括寻呼,RRC连接建立、修改与释放,承载管理,无线侧参数配置等
●移动性管理,包括小区选择与重选
●测量管理:
包括测量对象、测量参数、测量报告的配置,以及MR的收集和处理
RRC层可提供的数据源:
●系统广播信息(MIB和SIB信息),包含服务小区和邻区的配置信息
●RRC连接管理的信令集,包含RRC信令建立的结果信息以及无线资源的配置信息
●测量相关信令,包含测量的对象和测量配置、测量报告配置的相关信息
●测量报告(MR),包含RSRP/RSRQ、PCI等无线环境相关的参数信息
通过对RRC数据源的采集,可以重现UE与网络侧之间呼叫和业务的连接过程,能够对呼叫和业务侧的问题进行信令钻取和分析。
同时,对MR数据的采集和解析,可以对网络覆盖情况、网络质量和MR指标进行分析和呈现。
注:
RRC消息中的Paging、SIB、以及MBSFNAreaConfiguration等消息存在周期性重复发送的现象,如果全量采集,则会增加带宽和系统处理负荷。
关于此类消息的采集要求参见5.3.8.6嵌入的表格。
5.4.8.3PDCP协议层
PDCP协议层主要提供如下功能:
●PDCP序列号(SN)的维护
●头压缩
●完整性保护
●加密
●无损切换
PDCP层可提供的数据源:
●SN和COUNT值,用于计算加密密钥,用于加密信息的破解;
●空口字节数,用于进行话务量的分析;
通过对PDCP相关参数的采集,可以进行话务量和链路负荷的分析。
同时,PDCP的序列号参数可以为加密密钥的计算提供帮助,从而对空口加密的信息进行解析。
5.4.8.4RLC协议层
RLC协议层主要提供如下功能:
●传输高层数据
●在UM(非确认)模式下,对RLC进行级联、分段/重组,重排序,SDU丢弃;
●在AM(确认)模式下,对RLC进行级联、分段/重组,重排序,分段传输,SDU丢弃,协议错误检测,通过ARQ进行错误修复等功能;
●RLC重建立
RLC提供的数据源:
●轮询重传定时器;
●重排序定时器
●AM/UM窗口大小
●AMPDU重传次数
RLC仅定义了数据处理的机制,该协议层的参数如何应用于优化,需要进一步研究。
5.4.8.5MAC协议层
MAC协议层主要提供如下功能:
●逻辑信道和传输信道的映射;
●HARQ过程;
●数据包的封装与解封装;
●数据调度;
MAC提供的数据源:
●C-RNTI;
●PHR;
●HARQRTT定时器等相关参数;
通过对MAC数据源的采集和分析,会对如下优化功能有帮助:
MAC层的HARQ可以对传输过程进行分析,从而对承载效率等功能进行评估,PHR可以进行干扰分析,C-RNTI可用于跟踪用户。
5.4.8.6PHY协议层
PHY协议层主要提供如下功能:
●数据同步,包括上行和下行的同步
●上行和下行的数据传输控制,通过PDCCH和PUCCH传递控制信息
●调制与编码、资源映射
●物理层测量
PHY层可提供的数据源:
●数据传输控制信息,包含UCI和DCI
●传输质量和编码信息,包含CQI、RI、PMI和MCS等
●物理层测量量,包含UE侧的RSRP/RSRQ、UERx–Txtimedifference以及eNB侧的下行参考信号发射功率、接收干扰功率、时间提前量等
通过对物理层参数的采集,可以进行话务量、物理层传输承载效率和容量的分析。
同时,物理层测量参数可以为UE定位功能提供帮助。
采集方式:
除了RSRP、RSRQ、UE时间差等可通过MR消息携带的物理量要求通过MR上报之外,其余参数上报方式见章节5.4.8.7。
5.4.8.7其他优化功能相关的软采数据
该部分主要是Uu口协议中未规定、但优化功能需要的参数。
该参数主要包含如下几部分:
●测量部分的数据:
包含PHR(36.133)和L1(36.214)、L2测量上报的数据(36.314),主要用于衡量业务质量。
●业务数据相关的KPI指标:
包括空口上下行字节数和S1口业务数据量,主要用于衡量传输链路的话务量和负荷。
●UE发射功率、基站接收功率和上行接收质量:
主要用于上行覆盖和干扰的评估、以及上下行链路平衡分析等。
●基站上行信噪比:
主要用于评估上下行链路质差。
●同时在线用户数:
反映系统调度和处理多用户的能力。
●eNB丢弃寻呼个数:
反映网络寻呼的拥塞率和设备对寻呼的处理能力。
●上下行PRB占用数和上下行PRB总数:
主要评估上下行PRB承载效率。
●上下行不同调制方式下的PRB数量:
主要评估上下行无线资源的编码效率。
●HARQ重传TB数量:
主要衡量传输数据的准确性和稳定性,间接评估空口传输质量。
●PDCP收到数据开始与最后一个分片的时间差:
反映用户面的平均下行时延,衡量分组业务的用户感知
●上下行丢包数和下行弃包数:
衡量分组业务的用户感知。
●MAC层上下行吞吐速率:
反映上下行空口的传输速率。
●单、双流传输次数比例及传输模式占比:
主要衡量单、双流和传输模式的使用情况
1.上报参数时的单位和格式参见下表,如果没有特殊说明,默认计数类的参数均上报采集周期内的值。
2.该部分数据后续会随着优化功能需求的变化而不断更新。
5.4.9X2接口
―X2接口是eNodeB和eNodeB之间的接口。
X2接口的协议结构如下图所示。
eNodeB和eNB之间的X2接口
―X2-AP协议是eNodeB和eNodeB之间的应用层协议。
参见3GPP36.423
X2-AP主要提供如下功能:
●移动性管理,主要包含UE在eNB之间的切换
●负载管理
●X2链路管理,包含复位和设置
●eNB配置更新
●移动性参数管理和MRO功能
X2接口可提供的数据源:
●切换相关的信令,包含源和目的E-RAB、GTPID、切换结果指示等
●eNB配置更新信令,包含该eNB服务小区、邻小区信息
●移动性管理和MRO相关信令,包含UE切换失败的RLF信息等
通过对X2口信令的采集,可以从切换方面得到更详实的信息,从而对网络质量的分析和评估提供参考。
5.4.10Gn/Gp接口
Gn/Gp接口是2G/3GSGSN与P-GW之间的接口,可以分为控制平面和用户平面,基于GTPv1,协议版本和现有GPRS网络保持一致。
Gn/Gp接口控制面协议栈
Gn/Gp接口用户面协议栈
在非漫游情况下,Gn提供同一PLMN内2G/3GSGSN与P-GW之间的用户面和控制面接口功能,P-GW提供2G/3GGGSN功能。
在漫游情况下,Gp提供跨PLMN的2G/3GSGSN与P-GW之间的用户面和控制面接口功能,P-GW提供2G/3GGGSN功能。
5.4.11SGs接口
SGs接口是MME与M
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