（通信与信息系统专业论文）gsmr中gprs网络测试系统的研究与实现.pdf

乾寨交遥走学臻圭沦文 攘餐 摘要 g s m 壤是建立在g s m 嬲络上的铁路专用逐信系绕，露g p r s 是在 g s m r 基础上引入的分组交换数据业务，拓展了g s m ，r 的铁路业务应 舔，煞罄热逮铁薅笈袋翡岩惑诧遴程。盔l 予浚薅鲎务鹰躅霹逶信安全瞧 和可靠性的要求等级，以及新业务的不断引入，因此g p r s 网络的测试、 评信、维护和优化具有蘑要意义。 本文首先论述了g p r s 网络结构、测试的蒸本方法和原则，其次根 据g p r s 所能提供的分组数据承载，结合g p r s 即将j 藏用于铁路通信的 数据、业务，深入地研究鄹分板了鸳量a p r s 分缎数据传竣q o s 的关键性 能指标( k p i ) ；然后掇出了关键性能指标的量化和测试方法，构建了评 吉这些关键毽麓指蠡戆溅试乎螽；最螽在兹基磁主论逮了g p r s 嬲终测 试系统的实现，包括了系统的整体构架、模块划分和数据处理流程，并 对系统开发过程中关键模块的设计愚愆藉实瑷过程进行了洋缩豹说鞠。 【关键词】g s m _ rg 1 ，r s 关键性能指标钡4 试系统 北京交通大学硕士论文a b s t r a c t a b s t r a c t g s m ri sad 磁i c 贰o de 。m m h n i e a t i o ns y s t e m 螽) rr 蠡1 w a yb a s e d g s m ， w l l i l ew i t hg p r sp a c k o ts w i t c hd a t as e 州c ea r ca v a i l a b l ei nt h og s m r n e t w o r k ，疆r sb r i n 擎n e wa p p l i ca t i o n sa n ds e r v i c e sa n da c c e l o r a t e st h e d e v e l o p m e 难o fi n f b r r n a t i o nt e c 蚰o l o g y 妇r a i l 、v8 y ta st h ed e m 鞠df o rt h e s a f e t ya n dd 印蝴d e n c eb yi h em i l w a ys e r v j c e sj sh i 曲j y 硒c u s c do n ，a f l dn e w s e r 访c e sa f ee m e 毽i n gl 瓠8 sw e l l ，h et o s 毫，州蠢珏3 圭i o n ，糙采n l e n a 嚣c o 糕d o p t i m i z a t i o no fg p r sn e t w o r ka r ev e r yi m p o r t a n t 毪i sp a p 钟p r e s 。n 括t h e 钟r sn 。t w o 纛g 拥c 越f e ，溉t 蛳n c 谗l ea 弛d m e t h o d o l o g ya tf i r s t t h e n ，i nt o l 阳so fm ep a c k e td a t ac a r r i e rp r o v i d e db y g p r sa n dt h eg p r sd a t as e i c ea p p l i c a t i o n sw h i c bw i l lu s e d b yr a i l w a y s o o n ，搬ek e yp e r f o r h l a n c e 王n d i c a t o r ( k p i ) 蠡) ft h o 嚣v a l h a t i o ng p r sp a c k o t d a t at r a n s f e rq o si s d c e p l yr o s e a r c h e da n da 1 1 a l y z e d t h eq u a n t i t a t i v e m e l h 烈差sa r op r o p o s e d 如f 氇e 把镞娃go f 搬。取p l ，黼莲a l s ot e 或e n v i 黼e 贰i s c o n s t m c t e d a t1 a s t ，g p r sn e m o r kt e s tt o o l i s 确p l e m e n t e da n di 1 1 u s t r a t e d ， i 玎e h d i 矬g t 矗e 鑫f e h i t e e t 黼l d e s i g n ， m o d u l 蕊z a 娃o na n dd a 圭ap r o e e s s i 裁g p r o c e d u t h ed e t a i l e dd e s i g na n dp r o g r a m m i n go fs o m ok e yu n i t sd 嘶n g 啦ed e v e l o p m e n to f t h et e 8 tt o o li sc l e a r l yi n t r o d u c e d 【k e yw o r d s 】g s m rg p r sk e yp 。r f o m a n c ei n d i c a t o rr s tt 0 0 1 芤京交通夫学硕士论文 第一章；i 盏 第一章引言 1 1g s m - r 和g p r s 系统简介 1 1 1g s m r 系统 g s m r 是困际铁路联盟( 帆c ) 推荐的欧洲铁路专用移动透信系统， 是在g s m 第二代数字移动蜂窝通信系统上，增加调度通信功能的一个 综合专闵移动逶售系绞。g s m 壤提供了车一圭| 塾泛线逶签接口，著璺在专 用调度通信方顽可以发挥其巨大的优势，例如撼于功能号和基于位置的 寻娃，谖溪毫侥先缀穆l q ，显示珐能号码，广疆浮与语音缎释，多优 先级强拆等。 g s m - r 最荦在欧洲发展越来，1 9 9 3 年，潮际铁路联盟u i e 与欧洲 电信组织e t s l 协商，确定了欧洲各网铁路下一代天线通信以g s m p h a s e _ 2 为标准的g s m r 技术。1 9 9 7 年，2 4 个国家的3 2 个铁路组织熬 器了g s m - r 潦矮备忘渌。同年，曼戳n e ( 受蠹制定g s 醵r 豹体刳方 案) 在德国、法国、意大利开展了三个测试项目( m o ra e ) 。1 9 9 9 年， 第一拿g s 一r 嬲终在麓莛铁路建成，涟居，镰国、臻圭、芬兰、荚謦、 意大利、西班牙、印度也相继开始建设自己的g s m r 系统。 1 1 2g s m r 中g p r s 网络 目前，铁路上存在的数据相关应用通过轨道电路等方式。g s m r 网 络静构建成功，数据照务可戳通过无线网络的方式承载；同时，随着铁 l l 京交逶大学壤士论文第一章；| 言 路信息他的发展，列车与地面之间、现场与数摄中心之间的数据传输蓑 求也在不断地增加。这姥业务具有业务点分散、突发性强、非周期性、 小容量数摆彝频繁传竣笛特点。 在g s m _ r 网络的基础上引入g p r s ，用来承载实时性和安全性要求 不是缀裹熬铁爨数据垃务，一方萄键够爱好的翻用无线瓷源，避免遣路 交换业务数量急剧增加，造成的网络拥塞；另一方面，利用g p r s 的特 点和优势，拓展g s m 墩应用于铁路的新业务，加快铁路发展的信息化 进程。 g p r s ( 通用分组无线业务) 是g s mp h a s e2 + 引入的一种基于分组 交换鲍数据业务，在g s m r 骚枣网终懿基秣上叠趣了一层阚终组成 g s m r g p r s 网络，可以提供比g s m 网络更高的数据传输。其中包括 ( 泽r s 效务支持节点( s g s n ) 、g 豫s 潼务弼关节轰( g g s n ) 、分组控 制单元( p c u ) 等实体，同时通过g p r s 骨干网密现各实体之间的连接。 嵇r s 的主要特点是：两瘸户掇供扶9 k b p s 到1 7 1 2 k b p 8 钓接入速率， 永远在线，更为有效地利用无线资源，可动态地向用户分配不固数目蛇 时隙。 g p 袋s 重用g s m - r 改基础设施，最大限度懿保护y 甄有资源。惶基 站要进行软件更新，并采用新的g p r s 移动台；g p r s 鼹增加新的m m 疆_ 亭；r s 曹予翔逶过路壶器实现互联；g s m 壤网络系统要进行软俘 更新和增加新的m a p 信令和g p r s 信令等。 ( 零r s 在铁游方瑟静渡务应潮可以包括诸如旅客信怠系统，鳓车远程 监控和维护系统等颓的应用。国际铁路联盟u i c 计划采用基于g p r s 的 欧洲列车自动控制系统( e t c s ) 来代替欧洲各国现有的互不兼容的列车 控制系绞。 北京交通大学硕士论文 第一章引言 1 1 3g s m 刚g p r s 在中国的发展 与世界其他国家铁路相比，中国铁路运输无论在运输模式、客货运 输量、行车指挥和控制方式等方面，都存在着不同程度的差别。这就决 定了我国铁路部门在引入g s m r 系统的同时必须使其适应中国铁路应 用的需要，在借鉴和吸收欧洲各国铁路发展的成功经验的同时，形成满 足中国铁路实际需要的网络标准，使中国铁路综合数字移动通信系统蓬 勃、持续的发展下去。 2 0 0 4 年3 月，铁道部与北电网络签署了青藏铁路g s m r 网络的试 用协议。该试验网覆盖长达1 8 6 公里的铁路线，是亚洲第一条采用 g s m r 来传输用于列车控制的安全数据的试验网，并将g p r s 引入 g s m - r 的网络中。该试验段已于2 0 0 4 年的1 1 月完成g s m - r 系统的 建设和测试工作，2 0 0 5 年4 月份，试验段g p r s 网络也通过测试。目前 青藏线全线g s m - r 和g p r s 网络的建设和测试工作正在紧张进行当中。 2 0 0 3 年1 2 月，铁道部与华为公司签定了大秦铁路g s m r 工程合作 框架。华为公司将承建大同至秦皇岛铁路的g s m r 系统工程，为全长 6 0 0 余公里的晋煤东运主干线提供综合通信服务保障。目前大秦线的 g s m r ( 包括g p r s ) 网络已经建成，基于g s m r 的机车同步操控系 统也通过了现场的测试。 g s m r 是中国铁路信息化道路的里程碑，g s m 一刚g p r s 系统的建设 将对铁路通信形成革命性的变革，对于中国铁路信息化提供强有力的支 持。青藏线和大秦线g s m r g p r s 测试验收工作的顺利完成，将推动中 国铁路信息化大踏步向前迈进，促进铁路现代化的发展，提高铁路的竞 争能力，更好地为社会提供运输服务。 l 素交逶大学 囊论文 第一肇； 言 1 1 。4g s m 。划g p r s 提供网络服务 g s m 一刘g p r s 提供了铁路姆毒的基皴业务，著以此作为一个信息化 的平台，使得用户可以在这个信息平台上轻松开发各种各样的铁路应用。 下圈菇链m 彰g p r s 系绞懿堑务模型屡次结穆： 嘲表1 1g s m - r 绱p r s 系统层攻结构示意图 ，l ，2 基于g s m r 的列车通信系统发展趋势 目前，在现旃的g s m 剐g p r s 的网络基础上，欧洲融经陆续实施了 r o s 矾项目和t r a i n c o m 项目，构建统一的欧洲铁路通信平台。 1 9 9 6 年欧洲囊动了r 。s 粼碾霹。r o s 粼r a i l w a yo p e 建s y s t e 敷 i n t e r c o n n e c f i o nn e 觚o r k ) 项目，利用t c n ( t r a i nc o n t r o ln e t w o r k ) 标准 靛优势，紧菇铁路嗣户需求，涵羞了车载璃络豹各令方菰，萁孛包括： j e 京交通大学硕_ 士论文第一肇；l 言 向外部提供开放的网络，实现车载网络与地面控制、信号系统的相互连 接；掇高列车整体性能和安全嚣缀，提供新的铁路业务，为旅客提供鞭 优质的服务的譬方面。 r o s m 组织吸引了众多欧洲铁路工业的加入，例如a d t r a n z ，a l s t o n ， a n s a l d o ，c a f ，f i r e m a ，s i e m e n 8 ，包括了德国、爨大利、法国、话班牙、 瑞典和瑞士等囡家。两个重要的国际组织u i c 和u h 甲，也成为其赞助 台作伙伴。 r o s n 项目于1 9 9 9 年6 闷顺利完成，得出了大量的、重要的测试结 果，验证了车载网络的可行性与可靠性，并提出了诸如r o m a 料和旅 客信息系统等艨用业务。为了避步的提供开放的铁路通信平台，实现 基于铁路通信平台更多的应用，在r o s 删成功缀验的基础上， t r a 默c o m 项目于2 0 年正式启动。 t r a i n c o m 的目的在于利用现有的列车车载网络( 例如t c n ) ， g s m 刚g p r s 无线通信系统和i n t e m e t 技术，全面地制订和发展铁路领 域的信息化应用。在t r a 心l c o m 系统平台之一匕，提供对车载设备的避 程实时监控和访问，以及列车动态旅客信息和机车互操作性的相关应用。 其中，具肖典型代凌意义的车地邋信系统( 基于开放的r o g a t e ) 体现了铁路通信信息化平台的综合发展趋势：t r a i n c o m 发展一个可 靠的车地通信系统，掇供对车渡设备的远程访问，利用以下新技术： 车载网络( t c n ，f 口，l o n w j r k s ，或者其他车载总线解决方案) ： g s m 刚g p r s 光线通信违路，掇供列车。地面的实时通信； 更高一级的通信协议和i n t e m e t 技术( t c p 胛，h t t p ，x m l ，j a 、，a 等) ，完成信息的路由、蝌装和传输； 车载设备和g s m 刚g p r s 的通信接口r a ：r e ； 鼗家交逮大学硕士论文 第一章 | 言 地面应用服务设施( 通信服务嚣，应用服务器，域名服务器等) ， 实现通傣和提供应用服务。 这个车一地逶信系统将作为基础的遂信平台，鸯上层不嗣静设备葶曩应 用提供通信服务。如下圈所示： 习 图表1 - 2t r a i n c o m 的率一地通信系统框架 1 3g p r s 网络测试的重要性 g s m 一刚g p r s 网络的建设竣工，标志着网络运行营即将开始，同时 迮为运警裔荣采了空蔚豹压力和魏战。g s 粥一彩g p r s 黼络豹遮营帮维 护，关系列车调度信息系统的安全和高效运行，关系到生命和财产的安 危，关系到在高速发展的信息社会中，铁路运输的发展前景：嘲络性能 的评估和优化工作，必不可少，并将贯穿于网络运营的始终。 为了充分发挥g s m ，r g p r s 网络提供的优质的通信质量，服务于铁 鼹、监务黪需求，以便能在激烈静公共交逶审场竞争强凌中获褥藏续懿竞 争优势，g s m 。r g p r s 网络运营商必须竭尽全力地向其密户提供安全、 可靠霸麓蓉静电信级静激务，澍籍寸不断| 入薪i k 务，逶藏铁路信息纯静 6 耗衷交遴大学硕士论文第一章；| 蠢 不断发展。如锷保证嵩效、可裙的服务质量，充分发撂g s m 彩g p 廷s 网络自身潜力，开拓新的应用，是摆在运营商面前一项需要认真对待的 漾蘧。 网络测试对于g s m r g p r s 网络的性能的评估、网络维护以及性熊 的提高和饶纯，提供必要静萋勰弱蓊撬： 网络评估：通过网络测试，采鬃系统参数( 如分组数据的传送时 延、数据吞吐璧，信令流程正确与否，检验系统的运行状况) ， 刿定系统是否符合铁路业务的基本需求，提供熬予数撼的可靠保 障和有力证据： 蕤终维护：透过疆终测试，套撬、分辨著定使系绫运行竣障( 鳐 场强覆箍情况，c i 值分布) ，及时、快逋并高效的恢复系统的正 常运幸亍，傈谨铁路运输瓣安全与通畅； 网络优化：通过网络测试，采集系统运行的实际数据( 如时隙分 配状况与区间的数据话建的关系，分缀数据传输确认模式) ，掌 握控制系统的逡萼亍效率，提高系统的鸯摄、利髑率与效躯。 g s m g p r s 的网络测试需要利用对应软、硬件系统配合完成；然 瑟嚣蠡泰凌上爨+ 怼g s m 彰( 零r s 网终懿溅试系绞最毛麟角，主簧是因为 铁路通信与公网通信具有很大的不同，对铁路北务不够熟悉，如业务质 量可靠谴魏要求，铁路特有盈务( u d p ) 豹秘议基确等等，鑫j 毙研究并 开发一个对铁路通信量身订做的测试系统具有羹要和深远的意义。 1 。4 本论文的主要工作与贡献 本文借鉴公网g p r s 测试系统的成功之道，结合g s m r g p r s 网络 学习和测试经验，专门针对g s m r 中的g p r s 溺络溯试进行深入的研 北京交通大学硬士论文 第章g | 畜 究和探讨，并论述如何实现具秘市场竞争力的g p r s 网络测试系统，主 要包括以下方瑟： 以科学蛇锲l 试理论做指导，硬突g s m r 中g p r s 网络熬测试艨 理与测试方法； 缀掇铁鼹竖务零求，礁定g 豫s 溺络测试的关键牲能指标| o i ， 并论述实现这些k p i 测试的方法； 谨，r s 潮络溅试系统的设计恙想，说羁系统中关键模块豹设计翻 实现方法。 就豪交遮大学磋i 宅文 露二章g p r s 祷络及测试襁述 第二章g p r s 网络及测试概述 网络澳l 试包援对瓣终众多功糍实髂鞠接趣豹 l l l 试，溺络结构豹突憋 淫秽缓蠲的蕊范往、开簸经，都将影响掰测试的方法和深刚。在众多实 体和接嗣中，选择合适的测试点和测试实体，熊够明确澜试的鞠的，简 化网络测试的步骤。 在阏络的测试中，协议栈是网络测试另豹一个重要方蘧，只有掌握 了协议栈的层次结构和所提供的功能服务，才能根据协议栈的特点，霄 瓣赦矢进行测试。嗣辩，痨议拽熬屡次结搀也楚测试平台搭建黪要遵锤 豹骧爨，对不感秘类躲炊务应用测试，可以投据揍议找蕊特点，进行j 琏 纳总结，觚 搿抓住溺试戮点，简纯测试模型，撼裔测试效率。 在送行蕊，r s 两络溺试酌探讨之翁，首先对g p 鬏s 阏络的主要结构 和协议棱进行简蹑的概谶。g p r s 网络测试的前提是对网络结构的掌握 和协议棱的理解和分辑。 2 。1g p r s 网络 2 。1 羔g p r s 网络结构 g 予r h s 网在g s m r 网酶基础上增触了g p r s 业务支持节点( s g s n ) 和g p r s 网关支持节点( g g s n ) 两个功能实体，如下图魇示： j 哀交逶大学硕士埝文第二章g p 羟s 列络及测试援述 图表2 1g p r s 阐络结构 g p r s 共用g s m r 系统的熬站，但b s c 需要增加处理分组数据及 无线分缝售道警瑾瓣p 状( 分缀控制攀元) ，阉薅还簧增热s g s n 蟊 g g s n 。 c 鄯靛功黥：该功能实俸霄暖和b s e 合设，遣可戳箨为一个萃独瀚 网元，其和s g s n 之间的g b 接口为规范定义的标准接口，和b s c 之闯 豹接口为内部接口。负责处理无线信道豹数据业务；无线数据信道的管 理和分酝，允许多个用户接入月一无线瓷源；耀户数据的压缩、趣密和 转发；间时还具有功率撩制、质量控制和选择信道编码方案的功能，其 肉g p 廷s 数据核心网络搽薮使嗣瓣无线技术。 s g s n 的功能：是g p r s 骨干网的堕要组成部份，是分组交换的核 心部分，逶过赣中继霜p c u 程连。珐麓类嗣予g s m 系统麓m s c 璩 功能，s g s n 不仅处理分组交换中的信令传输，同时也进行数据包的处 理和传送。面向m s 执行移动褴管理、安全管瑗、接入控制和路由选择 功能。即记录当前活动在浚s g s n 区域内的移动数据用户的有关信息， 北京交通大学硕士论文第二章g p r s 网络及测试概述 如位置信息，可以对当前用户信息进行修改、删除等；负责数据用户的 a t t a c h 和d e t a c h 、位置更新、寻呼、鉴权、加密等；负责m s 和s g s n 之间逻辑链路的建立、维护和释放：负责路由的选择和信息的存储转发； 产生原始计费数据。 g g s n 的功能：g g s n 内部维护g p r s 骨干网，外部可以连接多个 数据网如h l t e n l e t 、企业网、x 2 5 网等，是g p r s 骨干网和外部数据网 的网关：在g p r s 数据网中的地位很类同于传统g s m 网中的g l s c 的 地位；负责产生数据业务的原始计费数据。 2 1 2g p r s 网络协议栈 g p r s 网络的协议栈结构如下图所示： ： ： ； t p ，x2 5 s n d c pg m m ，s m s ml g m m ，s mbr p i j 。j ： l l cl t f pu n ” 上一、兰一一。l l lm 二】一。ri 一 卜懈：r l 竺兰竺i “jl l lj 图表2 - 2g p r s 网络协议栈 所谓协议栈就是对信息进行多次封装和解封的过程，以便能够在不 同的实体间传送信息。 以下对g p r s 网络协议栈的各个层次作简单的概述： m a c ( 媒体访问控制) ：m a c 定义和分配空中接口的逻辑信道，并 控制移动台接入这些共享的逻辑信道；m a c 定义的逻辑信道有公共控 j b 京交遴大学硕士论文筹二睾g p 骁s 列络及螽l | | 试糍遴 制信道p c c c h ：控制传令；分组广播髂道p b c c h ：广播系统消息；分 组业务信道p t c h ：传输分组数据：分组专用控制信道：功率控制、定 时等。 r l c ( 无线链路控制) ：姒。c 将上层l l c 的数据分段和重组以便在 逻辑信遴主簧送：r 王e 暹过选强毪重转，囱上艨提供一个可靠麴链路； 它根据无线链路的传输能力将1 5 2 7 个字节( l l c 帧的最大长度) 按 c s ( c o 赫唱s e h e m e ) 鞠戒不同豹小块，良便迸行卷积、交织等信邋编码。 l l c ( 逻辑链路控制) ：l l c 是m s 和s g s n 之间的协议。基于h d l c 无线链路协议，传输能力1 5 2 0 个字节，加上7 个开销字节，总若1 5 2 7 个字节；l l c 向上层提供一个戡多个出s a p i 区别鳃、离疫可黢玉差锩 的、加密的逻辑链路( g m m ，s m ，s n d c p 等) ；l l c 与下层使用的无 线接日誊| 汉无关，岛下隔离无线鼹；下瑟g 豫s 无线接盈诲量义豹改交不 会影响上层协议和网络予系统；对中断的帧可以进行错误检测和恢复； 掰以实现一对多点寻聚 d t 测试：d t 测试以网络终端( 移动台) 为测试主体，根据网 络规模和地域范围，选择一定的测试路线，运用测试设备如测试 手机、g p s 、笔记本电脑和相应的测试软件等进行动态测试，测 试结果用于评估网络的覆盖情况。合理的测试软件对数据采集和 数据分析非常重要。在行进过程中，测试手机在测试软件的控制 下，仿真普通用户进行连续地自动拨打，测试手机把其接收到的 各种系统信息和指令、测量报告和所遭遇的事件如实地汇报给测 试软件，测试软件再对其进行相应的显示、归类、处理和存放。 测试结果能够在一定程度上反映出网络的覆盖情况和服务质量。 悲哀交遗大学蘸论文 第二二章g p 鬏s 网络袋测试壤述 2 。3 2 g p r s 网络d t 路测 在g s m 一刚g p r s 网络中，融于用户终端位于铁路沿线，如枫车台， 列车员和车站值班员手持台，具有快速移动性的特点，因此d t 的测试 凸曼重黉。在实际的d 溅试中，羲要搂建以下环壤： 铁路轨道车、电务测试车或者机车上，车载2 2 0 v 交流电压供电： 溅试设餐( 毽捂g p 髓瓣试手蕊、模块、g p s 羧段援) 豹车载天 线，车载天线应该摆放在与机车台天线具有相间接收效果的位 疑，一般放在车顼的开辅地带，尽量减少车顶其它设备天线对路 测系统测试的可能影响； 由于隧邋对g p s 天线的影响，因此g p s 应该其有很快的捕获时 阏，在列车离开隧道后，娩够缀挟鲍恢笈定位；妇暴可熊，列车 耀程计和经纬度共同配合，并对地理信息进行校准； 漆予要滋着整条铁路线散溅试手穗专用蔽态下弱溅试，耩以溺试 时间比较长，甚艇长达几十个小时，所以测试手机要边充电边测 试，这就需要携带能够满足这种舞求的测试手租专用连接线； 提前写入和测试对应的配覆数据的s i m 卡； 当天馈线系统在测试环境中搭好之后，在开始测试之前，耍进行 馈线损糕酾驻波魄静现场测试。摹载天馈线躲搂糕，增益应该考 虑在测试结果中。 2 4g p r s 网络优化 g p r s 网络测试的目的在于通过对网络运行数据进行分析并给出合 理豹浮售，包捶鼹终翘矧蒺量、鼹终运行状猛、霹终运行存在黪| 、曩题、 北京交通大学硕士论文第二章g p r s 网络及测试概述 隐患、网络投资利用率等项目，进而充分掌握网络的整体运行状况，为 网络的进步优化和建设提供直接参考。 网络优化是指对投入运行的网络进行测试，包括参数采集、数据分 析，找出影响网络运行质量的原因并通过参数调整和采取某些技术手段， 使网络达到最佳运行状态，使现有网络资源获得最佳效益，同时也对网 络今后的维护及规划建设提出合理建议，而网络测试恰恰是网络优化的 前提。 2 4 1 网络优化的内容 由于网络规模和网络组成的不同，网络化的内容也就千差万别。网 络优化包括很多方面的内容，主要是无线网络优化和交换网络优化两个 方面。 无线部分的优化，包括：基站参数的检查与核对、频率规划、路由 区的划分、调整话务负荷( 电路域与分组域的综合考虑) ，降低阻塞率、 基站的天线角度、发射功率等参数的优化、编码方案和动态时隙分配的 调整等： 交换部分的优化工作，包括：基站频率的核实与校正、小区参数和 小区重选参数的检查与调整、g t p 数据采集、分析和调整、i p 编码方案 的调整等。 2 4 2 网络优化的方法 通常有信令跟踪分析法、话务统计分析法及路测分析法。在实际优 化中，常将三种方法结合起来用。尤其以分析o m cr 话务统计报告， 北京交通大学硕士论文第二章g p r s 网络及测试概述 并辅以七号信令仪表进行g b 接口或a b i s 接口跟踪分析，是进行网络优 化常用的有效手段。通常g p r s 无线网络优化是利用上述三种方法，围 绕吞吐量、时延、误码率，p t m s i 附着和p d p 上下文激活成功率等指 标，通过统计测试一数据分析一制定实旌优化方案一系统调整一解决问 题一统计测试的循环，达到网络质量明显改善的目的。 2 4 3 网络优化的工作流程 具体包括五个方面：系统信息收集，数据分析及处理，制定网络优 化方案，系统调整，调整网络优化方案。在网络优化时首先要收集系统 信息( 包括用户申告、日常c 0 t 测试和d t 测试等信息) ，了解用户对 网络的不满意现象及当前网络存在的缺陷，并对网络进行测试，收集网 络运行的数据，然后对收集的数据进行分析及处理。根据分析处理数据 的结果制定网络优化方案，并对网络进行系统调整。调整后再对系统进 行信息收集，周而复始直到问题解决，使网络进一步完善。 北京交通大学硕士论文第三章g p r s 网络测试k p i 的研究 第三章g p r s 网络测试k p i 的研究 g p r s 作为整个网络，结构复杂，协议栈庞大，具有多个功能实体、 接口和参考点，因此若对系统的每个实体和接口进行测试，冗繁而又不 具有现实意义。 根据第二章对g p r s 网络测试的探讨，分组数据网的q o s 服务质量 测试尤为重要，而端到端的测试( 包括c 0 t 和d t ) ，模拟终端用户， 能够真实、直观、快速的反映网络所能都提供终端用户的服务质量。同 时通过对终端用户信令和参数的采集，能够验证g p r s 网络在空中接口 的参数配置和信令流程，结合无线环境的变化，最终可以综合分析g p r s 的网络性能。 本文所研究的g p r s 网络测试系统就是要提供端对端的网络测试， 集中对u e n 接口的信令和参数跟踪，并对其提供的数据传输q o s 性能及 g p r s 网络移动性管理等进行评估。 3 1 网络参数和信令的采集 对于网络性能q o s 的分析，故障的跟踪和定位，需要对网络参数和 信令的实时跟踪和记录，通过对不同业务应用所对应的信令流程进行查 找和分析，关联网络的参数配置，以便能够查找问题所在。 3 1 1g p r s 的网络参数 根据g p r su m 接口模型，移动台具有r f ( l 1 ) ，m a c ，r l c ，l l c j 裒交邂丈学硬士论文第三簿g p r s 燃络涮试l 渖i 豹毛 究 g m m ，s m ，s n d c p 的协议栈结构，这些协议栈的主要网络参数如下表 所示： 表接3 一 g p r s 测试主要网终参数 协议栈参数信息类型参数 第一屡通用信息手枧状态，网络色码( n c c ) ，基站色码( 8 e e ) ， 信息b c c h 频率： ( l 1 ) 测量信息接收电平，最小接入电平、( 基站允许的) 移动 台嫒大发射殛搴； 小匮重选参数c 1 ，c 2 ，小区煎选滞后( c r h ) ，小区重选偏移 ( c r o ) ，惩髓事件( p t ) ，临时偏穆( t 0 ) 其它信息( 小区) g p 黟指示，潞由区码( r a j o i o u r ) ， 帧号，q b 0 姓c r l通用信怠 网终控制模式，功率接臻测量傣遴，优先缀接 e 信息入门限，接八突发类型，分组掇锎应答类型， s p l i t p g c v c l e ( 不连续接收的参数) 无线信患移动套输出功率，接收奄平，援牧囊量，逮平 方茇 分组数据传输传输模式，移动台传输能力，时隙分配类型以 及上下行的时隙分配，对应的编鸦方案和幅对 块流标识( t f i ) ，其中下行能够显示对魔每个 时黢熬编玛方案； p d t c h ( 分组数是否采用跳额，训练序列( t s c ) ，跳频序列码 据业务信道) 频( h s n ) ，移动台分配序歹4 偏移( m a i o ) ，以及频 率信怠率( 菲魏频) 戒者额警剜表( 群频) ： 定时提前量信t a 值，t a 上下行时隙号，t a 上下行索引号 息 l l c 信g p r s 加密信息密铜( k c ) ，密钥序列褐( c k s n ) ，加密算法 息s a p i 信息 p d p 上下文的个数( n ) p d pi ( i = 1 n ) 躲鼗务接a 点拣 趸( s a p l ) 穰抟输模式 g 枞信g 删服务状态 g 删状态，附满状态，网络运营模式( n m 0 ) ， 息r e 鲥y l i m e r ( t 3 3 1 4 ) ，p t 黔i ，强l l 小区识别信息移动阑家代码( m c c ) ，移动网络代码( m n c ) ， 位置区识* 码( l a c ) ，路由区i f ! 别码( r a c ) ， ，j 、区识j ； | 码( e i ) 北京交遇大学硪士蛇文第三鬻g p 袅s 蹦络测试k p l 款磅突 ls 鞋荮c p予鼹汇聚捺没镪头压缩，数据压缩 i 售患 is m 信息会话管理p d p 上下文的个数( n ) ；p d pi ( i 。1 n ) 的蹶状态，嗣络业务接入建标识( n s a p i ) ，i p v 4 地址以及q o s 等级信息，包括延迟等级，可 爨等级，蝽毽霉睦爨，优先篱缀，平均释睦量， 蠢线挠先缀 此外，基于g p r s 的数据传输，r l c 和l l c 的分缀数耀传竣q 醛 瞧应该滋行蕊程，热下袭鼹忝： 裘捂3 1 2g p r 8r l 影l l e 分维传狳q o s 指拣 l r l e l l e l 实时器吐量上下行上下行 l 总流赞k 飞穗上下行 | b l o c k 的重传率l 吓瓴 f r 黝e 鹣重传率。f 飞茕 | 8 i k 误羁零下行 3 。l 。2g p 薹曝的网终信令 髂令螅测试秘跟踪爝于整潮g p r s 潮络鲍运蘩状凝，透过愆u m 接 口信令的跟踪和鳃码： 簸溅分缀数摇翡传输流程，毯绉焉线嵇邋豹串请，分缀资源的请 求，分缀信遭瓣捺配，分维接入，移动台的寻呼，t b f 的建立， 分组数掰传输，糯f 的释放等： 获取移动螽的移韵性管璎和会话管理信息，包揍p ，i m s i 附着， 身份认证，鉴权、加密过程，路由区的更新过程，移动静p d p t 下文鲍激话等； g p r s 的倥令分为m a c ，r l e 控制瀵息，a m m 淡恩翔s 嬲淄患，如 下覆三个褒掰示： j 京交逶大学硬士论文莓三章g p r s 翻终测试黯l 的醑竞 裁格3 3m a c ，r l c 控制消息 类剐消息类型( m e s s a g et y p e ) u p l i n kt b fe s t a b l i s h m e n tm e s s a g e s p a c k e t a c c e s sr e j e c t p 鑫c k e te b 8 珏n e r e g u e s t p a c k e tq u e u i n gn o t j f i c a t i o n p a c k e tr e s o u r c er e q u e s t p a c k e tu p li n ka s s i g n m e n t d o w n li n kt b fe s t a b li s h m e n tp a c k e td o w n l i n ka s s i g n 珂e n t 氆e s s 8 9 e s t b fr e l e a s em e s s a g e sp a c k e tt b fr e l e a s e p a g i n gm e s s a g e s p a c k e tp a g in gr e q u e s t 最l c 翔e s s 8 9 e s p a c k e tb o w n l i n ka c k n a c k p a c k e tu p l i n ka c k n a c k s y s t e m n f o r m 8 t i o n 疆e s s a g e s ： p a c k e ts y s e l n f o r m a t o nt y p ol p a c k e ts y s t e mt n f o 珈a t i o nt y p e2 p a c k e ts y s t e mi n f o r l a t i o nt y p e3 p 8 e k e ts y s t e m n f o r m a i o n 罩y p e3 b i s p a c k e ts y s t e mi n f o 珈a t i o nt y p e4 p a e k e ts y s t e mi n f o r m a t l o nt y p e5 p a c k e ts y s t e mi n f o 珊a t j0 f 1t y p e1 3 m is c e l l a n e o u sm e s s a g e s ：p a c k e tc o n t r o la c k n o w l e d g e m e n t p a c 妇te e l le h 8 n g ef a ii u r e p a c k e tc e l lc h a n g e0 r d e r p a e k e td o w 越i n kd u 哪yc o n t r o 】8 l o c k p a c k e t h n kd u 衄yc o n t r 0 1b l o c k p a c k e tm e a s u r e m e n tr e p o r t p a e 羹e t 錾e s h r 聍瓣e n t0 r d e r p a c k e tm o b i l et b fs t a t u s p a c k e tp d c hr e l e a s e p a c k e tp o l l i n gr e q u e s t p a c k e tp o w e rc o n t r 0 1 t i m i n ga d v a n c e p a e k e p r a e hp a r a 瑶e t e r s p a c k e tp s ts t a t u s 3 p a r e p a c k e t 了i m e s l o tr e c o n f i g u r e 北京交通大学硕士论文第三章g p r s 网络测试k p i 的研究 表格3 4 g m m 消息 类别消息类型( m e s s a g et y p e ) a t t a c hm e s s a g e 8a t t a c hr e q u e s t a t t a c ha c c e d t a t t a c hc o m p l e t o a t t a c hr e j e c t d e t a c hr e q u e s t d e t a c ha c c e d t r o u t i n ga r e au p d a t er o u t i n ga r e au p d a t er e q u e s t r o u t i n ga r e au p d a t ea c c e p t r o u t i n ga r e au p d a t ec o m p l e t e r o u t i n ga r e au p d a t er e j e c t p t m s ir e a l l o c a t i o np t m s tr e a l1 0 c a t i o nc o 哪a n d p t m s ir e a l l o c a t i o nc o m d l e t e a u t h e n t i c a t i o na n dc i p h e r i n ga u t h e n t i c a t i o na n dc i p h e r i n gr e q a u t h e n t i c a t i o na n dc i p h e r i n gr e s p a u t h e n t i c a t j o na n dc i p h e r i n gr e j i d e n t i t y i d e n t i t yr e q u e s t i d e n t i t yr e s p o n s e g h 瑚s t a t u s g m mi n f o r m a ti o n 表格3 - 5 s m 消息 类别消息类型( m e s s a g et y p e ) a c t i v a t ep d pc o n t e x ta c t i v a t ep d pc o n t e x tr e q u e s t a c t i v a t ep d pc o n t e x ta c c e p t a c t i v a t ep d pc o n t e x tr e j e c t r e q u e s tp d pc o n t e x ta c t i v a ti o nr e q u e s tp d pc o n t e x ta c t i v a t i o n r e q u e s tp d pc o n t e x ta c t i v a t i o nr e j d e a c t i v a t ep d pc o n t e x td e a c ti v a t ep d pc o n t e x tr e q u e s t d e a c ti v a t ep d pc o n t e x ta c c e p t m o d j f yp d pc o n c e x t m o d i f yp d pc o n t e x tr e q u e s t m o d i f yp d pc o n t e x ta c c e d t j 嘉交逶大学颈士沦文燕三鼙g p r s 嬲络秘试致p | 懿磺