第三层信令在GSM优化中的应用.doc

第三层信令消息在GSM网络优化中的应用
网络优化的目的就是对投入运行的无线网络进行参数采集、数据分析，找出影响网络质量的原因，通过技术手段或参数调整使网络达到最佳运行状态的方法，使网络资源获得最佳效益。DT（DRIVE TEST）也称车测，是检测运行网络质量的重要手段之一。
第三层信令消息（layer 3 messages）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。

MS的信令流程在第三层信令消息框中大大简化，只显示MS与BSS之间的信令流程，不显示到MSC及VLR的流程项，从而简化了DT测试过程中对建立通话的信令流程的分析步骤。

笔者举例介绍在日常DT测试中关于未接通、掉话和由于切换失败导致掉话等情况的第三层信令消息，例子以MOTOROLA DT测试专用仪表TEMS为准（各种DT测试仪表都有layer 3 messages消息框）。

例1：MS呼叫未接通（与考核指标中的接通率挂钩）

测试方式：DT；测试人员：网优工程师；测试地点：太原市滨河东路。太原市GSM网只有GSM 900MHz制式，采用MOTOROLA和NOKIA设备组网，以汾河为界，其中采用NOKIA设备的河东地区有5个LAC，采用MOTOROLA设备的河西地区有2个LAC，此次未接通发生在汾河东岸的滨河东路上，正是LAC区交接处，在DI测试的行程中，可能发生数次跨LAC区的切换，极易发生掉话或未接通情况。在DT测试中，MS的服务小区为：LAC：13588；CI：4732。首先，通话到达预定时长后正常释放，当MS进行下一轮起呼时，从计算机操作界面图上可以看到有瞬间的通话质量极差（quality为七级），紧接着释放，从第三层信令消息框可以明确反映出发生了一次未接通，主要有以下三条信令消息：

UL：CHANNEL REQUEST

DL：IMMEDIATE ASSIGNMENT

UL：CM SERVICE REQUEST

在上行的CM SERVICE REQUEST信令发出后，没有下行的响应，通话状态由起呼直接转为空闲模式（IDLE），由此可以断定发生了一次未接通。由于上行UL：CM SERVICE REQUEST是MS发起的对SDCCH的申请，发出申请后没有应答，没有出现标志呼叫接通的信令消息（当一次试呼开始后出现了Connect，Connect Acknowledge消息中的任何一条就计数为一次接通），由此，可以断定发生了一次未接通情况。其原因可能为该服务小区的SDCCH信道拥塞，也可能是由于无线环境的恶化造成SDCCH信令丢失。因为此次DT测试发生在跨数个LAC的路段，而且是上一个通话刚刚结束，起初判断可能是发生了一次位置更新 LOCATION UPDATE。由于MS在通话时跨过LAC区并不发生位置更新，挂机后在空闲状态下立即进行位置更新，所以在城市DT测试中会经常发生 MS通话时跨过位置区 （LAC）的情况，在通话结束后立即开始做位置更新，其主要的第三层信令消息有（假设通话刚结束）：

DL：CHANNEL RELEASE

UL：CHANNEL REQUEST（紧接着开始做位置更新）

DL：IMMEDIATE ASSIGNMENT

UL：LOCATION UPDATING REQUEST

DL：AUTHENTICATION REQUEST

UL：AUTHENTICATION RESPONSE

DL：LOCATION UPDATING ACCEPT

UL：TMSI REALLOCATION COMPLETE

DL：CHANNEL RELEASE

结合此例的第三层信令消息来看，例子中MS发出了UL：CM SERVICE REQUEST，并不是UL：LOCATION UPDATING REQUEST，由此可以判断出此例并非是位置更新。

例2：MS掉话（与考核指标中的掉话率挂钩）

测试方式：DT；测试人员：网优工程师；测试地点位于太原市南内环西街。发生掉话的主服务小区为：LAC：13588；CI：4391。从计算机操作界面中得知，该MS掉话之前还发生过两次切换：MS的服务小区由4033切到4032，又切至4391，起初4391的level值还较高，突然一个深衰落，下行的level落到-—100dBm以下，导致掉话。这期间有一个最强邻区（LAC：13588，CI：4643，BCCH为16）可供切换，但是4032、4033、4391服务小区都没有切到4643小区去，可能上述小区间的邻区切换参数设置不恰当，也可能是4643小区拥塞，造成不能正常切换。由于无线环境急剧恶化，测试人员怀疑是4391小区前方有巨大建筑物阻挡或载频有低功故障，导致通话过程中产生极大的误码，使MS与BSC间无法正常通信，最终断开连接产生掉话。由第三层信令消息可以看出，MS原处于通话状态，因为上行MS一直在发送UL：MEASUREMENT REPORT（只有通话过程中才发送测量报告），掉话时MS由通话模式直接转为IDLE模式，即只有下行消息而无上行消息：

DL：SYSTEM INFORMATION TYPE

DL：PAGING REQUEST TYPE

例3：MS连续切换失败

测试方式：DT；测试人员：网优工程师；测试地点：太原市迎泽西大街下元汽车站附近。服务小区：LAC：13588；CI：4173。下元汽车站位于迎泽西大街与和平路交叉口处，地势平坦、空旷，车流量大，主要由4173、4081小区覆盖，上述两个小区及相邻小区同属于LAC：13588。DT测试过程中，MS当前服务小区为4173，当检测到有Level 更强的邻区时，BSC指示MS切换（发起DL：HANDOVER COMMAND），此时发生了连续的三次切换失败（UL：HANDOVER FAILURE）。需要声明的一点是：切换失败并不代表掉话，也不列入考核范围，但是切换失败极有可能造成掉话，在本地测试过程中，测试人员非常重视切换失败，尤其是连续的切换失败。虽然本例中经历了连续三次切换失败，MS仍然没有掉话（MS还在发送测量报告），但是对连续的切换失败应该给予很大的重视。导致连续的切换失败的原因可能是目标小区的TCH信道拥塞，也可能是目标小区的BCCH载频与TCH载频的发射功率没有调平，导致BCCH与TCH的Level值相差很大而造成切换失败。其第三层信令消息流程如下：

DL：HANDOVER COMMAND

UL：HANDOVER ACCESS

UL：HANDOVER COMPLETE

UL：MEASUREMENT REPORT

ULHANDOVER FAILURE

DL：SYSTEM INFORMATION TYPE 5

从切换的两个小区：4173、4081来看，4173向4081切换，是不同步切换Non-synchronized Handover，所以BSC应该在MS发出UL：HANDOVER ACCESS消息后，接着发出DL：PHYSICAL INFORMATION，指示MS切换至目标小区的Timing Advance，即MS与切换目标小区的距离。同时，在MS发出UL：HANDOVER COMPLETE之后，再发一条DL：PHYSICAL INFORMATION。在本例中BSC没有发出这两条消息，这也是导致发生切换失败的原因之一。（同步切换指：同一个BTS内部的切换或MS已知切换目标小区的时间提前量时所发生的切换）

本文总结了在DT测试中，对一些测试指标用第三层信令消息来描述的情况。当然，第三层信令消息还对其他许多事件进行描述，这里不一一阐述。需要注意的一点是：第三层信令消息与信令消息有很大区别，第三层信令消息只显示MS－BSS即空中无线接口的信令消息，而信令消息则是对全网所有NE（MSC、HLR、VLR、GGSN、SGSN等）而言的，相比之下要复杂得多。