GSM网络A接口信令分析及仪表使用.docx

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GSM网络A接口信令分析及仪表使用

前言

GSM数字移动通信发展很快，用户数急剧增加，广大用户对系统的质量要求也越来越高。

GSM系统的优化的深度也对系统各方面工作的好坏产生间接的影响。

我们通过在A接口根据网络存在的具体问题进行优化和加以分析，总结出这份《GSM网络A接口信令分析及仪表使用》资料，提供了通过A接口上来优化GSM网络的实施步骤，介绍了通过A接口来发现GSM网络的异常情况的一些经验，希望能给工程师和用户现场进行GSM网络优化和故障处理时提供一些帮助，并请大家提出宝贵批评意见。

一、GSM网络在A接口上的协议简介

1、A接口的信令协议及分层

（1）A接口是BSS和MSC间的接口，它支持向GSM用户提供所有业务，同时支持在PLMN内分配无线资源及对这些资源的操作和维护。

（2）A接口分层定义：

第3层：

主要基于无线接口规程，还包括无线资源的控制程序和使用SCCP时处理的识别。

第2层：

基于七号信令系统的MTP和SCCP。

第1层：

采用数字传输，速率为2.048Mbit/s，其性能符合国标。

A接口信令协议参考模式见图一。

图一：

A接口信令协议参考模式

2、A接口各层功能、名称、特点

（1）A接口的二层（MTP部分及SCCP部分）

由于GSM网的A接口的信令协议的特点，注意不能在A接口第二层上出现MTP部分、SCCP部分的不适用或不合法的消息。

见表一、表二。

SI＝0000，Signallingnetworkmanagementmessages

MessageGroup

H1/H0

0000

0001

0010

0011

0100

0101

0110

0111

1000

0000

CHM

0001

COO

COA

CBD

CBA

ECM

0010

ECO

ECA

#FCM

0011

#RCT

#TFC

#TFM

0100

#TFP

#TFR

#TFA

#RSM

0101

#RST

#RSR

MIM

0110

LIN

LUN

LIA

LUA

LID

LFU

LLT

LRT

#TRM

0111

#TRA

DLM

1000

DCL

CSS

CNS

CNP

1001

UFC

1010

UPU

注：

MTP此类消息在A接口上不使用（即灰色阴影部分）

表一：

MTP部分的信令网络管理消息列表及参数

ParametSI=0011SCCPmessages

ParameterName

Parametercode

CR

CC

CREF

RLSD

RLC

DT1

IT

UDT

#UDTS

#DT2

#AK

#ED

#EA

#RSR

#RSC

#ERR

Endofopt.Parameters

00000000

O

O

O

O

DLR

00000001

M

M

M

M

M

M

M

M

M

M

M

M

M

SLR

00000010

M

M

M

M

M

M

M

CalledPartyaddress

00000011

M

O

O

M

M

CallingPartyaddress

00000100

O

M

M

Protocolclass

00000101

M

M

M

M

Segmenting/reassembing

00000110

M

Releasecause

00001010

M

Refusalcause

00001110

M

Data

00001111

O

O

O

O

M

M

M

#Returncause

M

M

M

#Receivesequ.Number

M

#Sequencing/segmenting

M*

M

#Credit

O

O

M*

M

#Resetcause

M

#Errorcause

M

注：

#SCCP中此类消息及参数在A接口上不使用（即灰色阴影部分）

*SCCP中CLASS2的协议中IT仍然包含此类参数

表二：

SCCP部分的消息的列表及参数

在SCCP层上可以进行以下索引和分析操作：

以’DLR’及’SLR’，查找建立一个完整或异常呼叫流程。

以’RLSD’中’Releasecause’，解包查找异常SCCP层的释放原因。

以’CREF’中’Refusalcause’索引，解包查找异常SCCP层的拒绝原因。

（2）A接口的三层（BSSMAP、DTAP、BSSOMAP）

A接口的三层信令信息包括BSSOMAP和BSSAP，其中BSSAP又分为两个子系统BSSMAP和DTAP。

BSSMAP部分支持MSC和BSS之间所有的过程中需要解释和处理的信息，且与单独呼叫和资源管理有关联的信息；

DTAP部分在MSC和移动台之间传送呼叫控制和移动性管理消息，BSS不翻译DTAP消息。

DTAP消息是在A接口上通过透明传输空中接口上的一些层三消息，空中接口的层三分为RR层、MM层、CM层进行传输，其中RR层消息不会透明传输到A接口上成为DTAP消息。

二、正常消息流程简介

1、主叫消息流程说明

BSS——>MSCCL3P：

完全层三消息

通过SCCP的连接请求（Connectrequest）消息。

是MS发起呼叫业务请求,其中包括呼叫类型（MS主叫,紧急呼叫,补充业务等）,MS级别信息（功率,加密算法等）,MS识别（IMSI,TMSI等）。

BSS用‘SCCP的连接请求’消息用户数据字段中的一个BSSMAP{消息完全层三消息（CompleteLayer3Information）}中将此第3层消息和小区识别传给MSC。

MSC——>BSSCC:

连接证实（ConnectConfirm）

SCCP的连接证实。

其用户数据字段里可包含DTAP或BSSMAP消息，既AUTREQ消息可放入其中。

MSC——>BSSAUTREQ:

鉴权请求（AuthenticationRequest）

MSC要求MS进行鉴权,其中包括鉴权随机数（AuthenticationRandValue）。

BSS——>MSCAUTREP:

鉴权响应（AuthenticationResponse）

MS根据Ki鉴权随机数计算出AuthenticationSRESValue在此消息中发给MSC。

MSC将其与HLR发来的AuthenticationSRESValue进行比较，如果二者相等则鉴权成功，否则鉴权失败。

MSC——>BSS*CMCMD:

加密模式命令（CipherModeCommand）

MSC指示BSS和MS是否加密及加密算法，如果进行加密还需通知BSS所用的加密KEY。

BSS——>MSC*CMCMP:

加密模式完成（CipherModeComplete）

对加密模式命令的应答

MSC——>BSS*TRCMD:

TMSI重分配命令（TMSIReallocationCommand）

MSC给MS重新分配TMSI。

BSS——>MSC*TRCMP:

TMSI重分配完成（TMSIReallocationComplete）

此消息位置可变

BSS——>MSCSETUP:

建立（Setup）

MS在此消息中包括被叫号码。

MSC——>BSSCPROC:

呼叫进行（CallProceeding）

表示MSC正在处理本次呼叫。

MSC——>BSSASREQ:

分配请求（AssignmentRequest）

要求分配地面电路和空中信道资源。

其包含资源的详细描述（如话音速率、信道类型、数据适配、优先级、或MS的级别信息等），同时指出A口上使用的地面电路。

BSS——>MSCASCMP分配完成（AssignmentComplete）

已经成功分配地面电路和空中信道资源。

如果在指配过程中发生了小区间内部切换，则其应包含新的小区识别而不需发‘切换执行’信息。

MSC——>BSSALERT:

振铃（Alerting）

让MS发回铃音。

MSC——>BSSCONNECT:

连接（Connect）

通知MS被叫已经摘机。

BSS——>MSCCONACK:

连接证实（ConnectAcknowledge）

对连接的应答

MSC——>BSSDISC:

挂机（Disconnect）

被叫挂机。

BSS——>MSCRELEAS:

释放（Release）

要求结束本次事务处理。

MSC——>BSSRELCMP:

释放完成（ReleaseComplete）

MSC——>BSSCLCMD:

清除命令（ClearCommand）

要求释放本次呼叫中使用的空中和地面资源。

其消息由MSC发给BSSMAP，指示释放某一无线资源。

MSC——>BSSCLCMP:

清除完成（ClearComplete）

已经完成释放，是对清除命令的应答。

BSS启动保护定时器，无线接口及指配的地面电路置清除和空闲，MSC释放地面资源。

MSC——>BSSRLSD:

（Released）

要求结束SCCP连接。

连接释放总是从MSC开始的。

此消息不应包含用户数据字段。

BSS——>MSCRLC:

（ReleasedComplete）

SCCP连接的释放完成，是对RLSD的应答。

BSS释放分配给相关MS的所有无线资源，之后发SCCP的RLC。

2、被叫消息流程说明

MSC——>BSSPAGING:

寻呼（Paging）

通过BSSMAP用SCCP无连接业务（UDT）传递的。

此消息包括MS的IMSI、TMSI、小区识别表、信道组合指示，当以IMSI寻呼时，可省略TMSI。

BSS——>MSCCL3P:

完全层三消息

通过SCCP的连接请求（Connectrequest）建立相应SCCP连接，寻呼响应’Pagingresponse’装载在BSSMAP‘完全层三消息（Completel3information）’消息中回MSC。

MSC——>BSSCC:

连接证实（ConnectConfirm）

SCCP的连接证实。

其用户数据字段里可包含DTAP或BSSMAP消息，即AUTREQ消息可放入其中。

MSC——>BSSAUTREQ:

鉴权请求（AuthenticationRequest）

MSC要求MS进行鉴权,其中包括鉴权随机数（AuthenticationRandValue）。

BSS——>MSCAUTREP:

鉴权响应（AuthenticationResponse）

MS根据Ki鉴权随机数计算出AuthenticationSRESValue在此消息中发给MSC。

MSC将其与HLR发来的AuthenticationSRESValue进行比较，如果二者相等则鉴权成功，否则鉴权失败。

MSC——>BSS*CMCMD:

加密模式命令（CipherModeCommand）

MSC指示BSS和MS是否加密及加密算法，如果进行加密还需通知BSS所用的加密KEY。

BSS——>MSC*CMCMP:

加密模式完成（CipherModeComplete）

对加密模式命令的应答

MSC——>BSS*TRCMD:

TMSI重分配命令（TMSIReallocationCommand）

MSC给MS重新分配TMSI。

BSS——>MSC*TRCMP:

TMSI重分配完成（TMSIReallocationComplete）

此消息位置可变

MSC——>BSSSETUP:

建立（Setup）

MS在此消息中包括主叫号码。

BSS——>MSCCPROC:

呼叫证实（CallConfirm）

表示MS正在处理本次呼叫。

MSC——>BSSASREQ:

分配请求（AssignmentRequest）

要求分配地面电路和空中信道。

BSS——>MSCASCMP:

分配完成（AssignmentComplete）

已经成功分配地面电路和空中信道。

BSS——>MSCALERT:

振铃（Alerting）

让MSC发回铃音。

BSS——>MSCCONNECT:

连接（Connect）

通知MSC被叫已经摘机。

MSC——>BSSCONACK:

连接证实（ConnectAcknowledge）

对连接的应答

MSC——>BSSDISC:

挂机（Disconnect）

主叫挂机。

BSS——>MSCRELEAS:

释放（Release）

要求结束本次事务处理。

MSC——>BSSRELCMP:

释放完成（ReleaseComplete）

MSC——>BSSCRCMD:

清除命令（ClearCommand）

要求释放本次呼叫中使用的资源。

MSC——>BSSCRCMP:

清除完成（ClearComplete）

完成释放本次呼叫中使用的资源，是对清除命令的应答

MSC——>BSSRLSD:

（Released）

要求结束SCCP连接。

BSS——>MSCRLC:

（ReleasedComplete）

完成释放SCCP连接，是对RLSD的应答

注：

‘*’表示MSC可选功能

3、流程分析

a.完整的事务资源：

（建立）Setup

（释放）RELEAS:

释放（Release）、RELCMP：

释放完成（Releasecomplete）

b.完整的无线及地面资源：

（建立）Assignmentrequest、Assignmentcomplete

（释放）（正常下）Clearcommand、Clearcomplete

（BSS问题下）Clearrequest、Clearcommand、Clearcomplete

c.完整的SCCP层：

（建立）CR、CC；（数据）DT1;（释放）RLSD、RLC

d.SCCP层的用户数据字段包含：

分配数据单元（鉴别参数、或及DLCI）、长度指示、实际的L3消息（BSSMAP或DTAP）共三部分。

e.错误消息的选择及原因：

在SCCP连接上的消息出了问题，则在该连接上返回相应的错误消息。

使用SCCP无连接业务的消息出了问题，则使用SCCP无连接业务返回错误消息。

错误消息的选择取决于收到消息的类型（见表四）：

收到的消息类型

错误消息

Assignmentrequest

Assignmentfailure

Handoverrequest

Handoverfailure

Handoverrequired（包含响应请求信息单元）

Handoverrequiredreject

Ciphermodecommand

Ciphermodereject

Confusion

Nousererrormessage

Othermessagetype

Confusion

表三：

错误消息的回送选择

三、信令分析仪的使用

各个不同厂家的NO7信令分析仪的A接口上的使用及特点

由于各个仪表厂家的信令分析仪在硬件和软件功能上的不断完善和功能的不断强化，并且后续有新型机型推出，下表所述内容是其信令分析仪在GSM的A接口桥接（Monitor）情况下的使用简介（表四），仅供参考。

使用情况

在GSM的A接口上桥接Monitor态监测

在GSM的A接口上桥接Monitor态监测

在GSM的A接口上桥接Monitor态监测

仪表名

INETSPECTRA

GNMPA7300

HP37907A

操作界面

目前为DOS

目前为windows3.1

WINDOWS95

链路条数

最大4条

4条，可扩充至16条

8条

仪表接口

RS449、V.35、DS0（A）

E1（BNC或双绞线）

E1（需2M口的转换线）

DS1/E1、ISDN（均需接口适配器）

DS0（A）、DS1

软件性能

具备监测功能

具备监测功能/有SEQUENCERECORDING功能

具备监测功能

具备仿真功能

尚不具备仿真功能

尚不具备仿真功能

统计功能稍差

具备较强统计功能

具备较强统计功能

不具备呼叫跟踪、分拣功能

具备较强呼叫跟踪、分拣功能

具备较强呼叫跟踪、分拣功能

具备A接口PII监测功能和仿真功能

具备A接口PII监测功能,不具备仿真功能

具备A接口PII监测功能和仿真功能

只具备标准Abis接口监测功能

具备motorolaAbis接口监测功能

只具备标准Abis接口监测功能

使用设置

仪表电源开机

仪表电源开机

1、仪表电源开机,进入自动自检程序后,进入WINDOW95界面

键入USERID及PASSWORD：

SYSADMIN

2、双击桌面SignalingAdvisor图标，进入HP信令测试程序

1、菜单LEVEL1Papameters

在MeasurementSetupWindow下

3、单击'RealTime'启动按钮进行配置

选中Bridge、64KBit/s、16TS、E1口

1、选中Eventrecording

3、设置PROTOCOL：

GSMPHASE2

2、菜单Mode

2、选中Statisticsmonitoring

选中Monitor

3、选中SignalSource,双击Slinks配置

3、菜单Configure

4、选中Protocol为GSMPHASE2A

选中Lever2：

SLC

4、菜单Portocol

选中ITU-BLUE

表四：

信令分析仪在GSM的A接口桥接（Monitor）情况下的使用简介

四、通过A接口来优化GSM网络的实施步骤

使用7号信令仪表，在A接口上桥接MONITOR状态，进行7号信令消息的分析。

分析可以从几个方面出发：

1、资料、人员、设备准备

a.资料：

ETSI（欧洲通信标准技术委员会）的《GSM的第二阶段技术规范04.08、08.06、08.08部分》，中国邮电部的《900/1800MHzTDMA数字蜂窝移动通信网移动业务交换中心与基站子系统间接口第二阶段技术规范》

b.人员：

PE/PM（协调用户）、BSC工程师、A接口数据分析工程师。

c.设备：

七号信令分析仪及备附件、测试手机两个、便携机一台。

2、前期准备

a.了解A接口在现场MSC和BSS（包含XCDR）间的E1口的接线情况，注意查看接头处是75欧姆的铜轴头（螺口或卡口），还是120欧姆的不平衡电缆头，准备好信令分析仪的E1端口到现场A接口的E1端口的2M转换线。

b.了解现场的A接口的E1口上，同一（BSC局）向2M链路组的信令链路数和所在端口。

c.在有问题的BSC与MSC之间的A接口上桥接（Monitor）信令分析仪。

3、初步定位

建立忙时话务量的测量及实时观察，采集一段时间（1小时或0.5小时）的A接口上的全部信令链路的信令消息，存储在7号信令仪表中。

开展：

a.利用仪表的统计功能，着重进行各种消息包的统计，进行全局SCCP层、DTAP层、BSSAP层中的各种消息的统计列表，查找统计中比例不合理的消息包。

b.利用仪表的过滤功能，进行各种消息包的过滤，查找不正常消息包产生的原因。

c.利用仪表的呼叫跟踪功能，搜索不正常的消息流程。

并侧重对指定用户进行跟踪。

4、重点定位

利用在

（1）初步定位中发现的问题，进行展开深入分析

a.收集MSC方面人员反映的问题和与

（1）初步定位中统计时间段相符的在OMC－S上的统计资料。

b.收集BSS方面人员反映的问题和与

（1）初步定位中统计时间段相符的在OMC－R上的统计及告警资料。

c.对A接口上的收集数据、MSC方的收集数据、BSS方的收集数据进行三方比较及深入分析，最后进行故障定位。

5、提交报告和建议

对信令仪在A接口上采集的数据及各方面资料进行整理和分析，进行如下：

a.A接口上发现的问题和异常消息的书面描述。

b.信令统计值及比例的书面报告

提出解决问题和异常的办法

五、实例数据分析举例

1、〖实例1〗：

利用仪表的过滤功能，根据A接口上的第二层SCCP部分进行’CREF’消息包过滤和分析操作，并对’CREF’消息包进行逐一解包，对’Refusalcause’进行分析，查找异常SCCP层的拒绝原因。

（1）现象描述：

某系统优化过程中，OMCR上发现延吉5个BSC均不停出现大量的事件告警“ErroneousLayer3MessageReceivedbytheBSS”，忙时一个BSC上出现的告警可达1分钟1次，与话务量大小成正比关系。

（2）测试结果：

测试中发现BSS发SCCP的CR〔连接请求〕，MSC有时回送CREF（连接拒绝）消息。

利用仪表过滤功能，对’CREF’消息包过滤，’CREF’消息包的’Refusalcause’指出为“networkresourceQOStransient”，且收到’CREF’消息同时BSS的OMCR上发出告警，此类连接因此中断，无法完成后续信令链接。

测试时段中约有1000个连接（即开始SCCP的连接建立），其中有9个连接因此而中断（包含6个为呼叫建立的连接），据此0.6%的呼叫建立失败。

（3）问题分析：

“networkresourceQOStransient”，意思为“网