一種適用於LTE‑A空口監測分析儀的信令解碼方法與流程
2023-08-10 03:15:36
本發明涉及通信測試技術領域，具體涉及到一種適用於lte-a空口監測分析儀的信令解碼方法。
背景技術：
隨著網際網路的快速發展，無線通信技術出現了移動化、ip化、寬帶化的發展趨勢，人們對於更高傳輸速率和更穩定傳輸性能的需求日益增加，3gpp組織提出了lte項目。lte(longtermevolution)項目是3g的演進，以正交頻分復用ofdm(orthogonalfrequencydivisionmultiplexing)和多輸入多輸出mimo(multiple-inputmultiple-output)技術為核心，為用戶提供在20mhz頻譜帶寬下的下行100mbit/s與上行50mbit/s的峰值速率，其主要目標是提高傳輸速率、降低傳輸時延、提升小區容量、優化邊緣用戶性能、降低運營成本。lte-a是lte的演進版本，滿足和超過imt-advanced的需求，同時還保持對lte較好的後向兼容性。lte-a採用了載波聚合、上/下行多天線增強、多點協作傳輸、中繼、異構網幹擾協調增強等關鍵技術，大大提高了無線通信系統的峰值數據速率、峰值頻譜效率、小區平均譜效率以及小區邊界用戶性能，同時也能提高整個網絡的組網效率，這使得lte-a系統成為近幾年來無線通信發展的主流。隨著移動通信技術的高速發展和無線數據業務的劇增，網絡更替進程不斷加快，空中接口技術不斷引入，空口監測技術越來越受到通信行業發展的重視和關注。用戶對數據通信和多媒體業務需求呈現爆炸式增長，將對空口監測系統在網絡質量優化、測試技術精準度和業務質量提升等方面帶來新的挑戰，空中接口監測成為了業界研究的熱點。
根據功能的不同，lte-a空口協議棧從功能上可劃分為物理層l1、數據鏈路層l2和無線資源控制層rrc，物理層l1通過傳輸信道為上層提供數據傳輸服務，數據鏈路層l2用於為網絡層信令和各種類型的用戶數據提供傳輸服務，無線資源控制層rrc只屬於控制平面，用於處理ue與接入網之間的信令。
lte-a網絡協議棧採用的是asn.1編碼器進行編碼，asn.1標準可分為兩部分，一部分是抽象語法，負責數據類型的描述，另一部分是傳送語法，負責對抽象語法的編碼規則進行描述。asn.1編解碼器利用asn.1高度抽象的表示結構化信息這一特點，把asn.1描述文檔作為輸入，經過轉化後形成邏輯對應的數據結構。解碼時只需輸入二進位碼流，必要的話傳入其他參數以便解碼器識別消息類型，解碼器直接將其中的二進位數據填入對應的數據結構，應用程式可以直接讀取相應的值。
目前國內還沒有對lte-a空口信令進行監測和分析的儀表，還無法直接對lte-a空口信令進行監測和分析。
技術實現要素：
針對目前國內還沒有對lte-a空口信令進行監測和分析的儀表，還無法直接對lte-a空口信令進行監測和分析的現狀，本發明提出一種適用於lte-a空口監測分析儀的信令解碼方法。
本發明適用於lte-a空口監測分析儀的信令解碼方法，其特徵在於，在對lte-a空口信令進行解碼時，先根據消息類型對信令進行分發，將分發後的信令進行逐層解碼，直至解碼至頂層數據，再對控制面信令與業務面信令的解碼結果進行關聯回填，形成完整的呼叫流程並出表，由此實現對lte-a空口信令的檢測及分析；包括如下步驟：
s1：通過l2處理模塊讀取數據鏈路層l2數據；
所述l2數據是指從lte-a網絡uu接口採集的原始數據經過l1處理模塊和l2處理模塊處理後得到的數據；
所述l1處理模塊能夠對lte-a的空口數據進行採集，包括ue與enb間傳遞的上下行數據，並將所採集的數據進行本地保存和將物理層l1數據發送至l2處理模塊；
所述l2處理模塊能夠對l1數據進行存儲，且能夠對mac層、rlc層及pdcp層協議進行解析，進行解壓縮和解析，將上層加密協議解析成明文；
s2：將l2數據在磁碟中以msgbuf結構進行保存，方便在數據回放時進行提取；
s3：將l2數據進行分發，根據不同類型消息識別控制面信令與業務面信令，分別發送到控制面無鎖隊列的尾部與業務面無鎖隊列的尾部；
s4：從無鎖隊列頭部分別獲取控制面信令與業務面信令，對控制面信令與業務面信令分別進行控制面解碼合成與業務面解碼合成；所述控制面解碼合成主要包括對rrc及nas協議的解析，調用asn.1解碼器進行解碼合成；所述業務面解碼合成包括ip、tcp、http、udp、dns和ftp協議的解析，根據不同類型的協議，調用不同的解碼器進行解碼合成；
s5：將控制面信令與業務面信令解碼後的結果進行多協議關聯，將相同用戶的在同一流程中的信息進行匹配關聯，打上多協議關聯標籤，並完成欄位回填，形成完整的信令流程；
s6：將關聯回填後的結果合成cdr並出表。
進一步的，在步驟s4中的控制面解碼合成中，包括對rrc協議的解碼，所述對rrc協議的解碼包括以下步驟：
s41：接收由下層傳入的消息碼流並進行讀取，根據下層協議的封裝規則，取出消息欄位頭相對於原始信令頭的幀偏移和欄位的幀長度；
s42：根據消息的上下行方向，即uplink或downlink，邏輯信道類型，即bcch、pcch、ccch或dcch，傳輸信道類型，即bch、pch或dl-sch，信息判斷當前消息的類型；
s43：根據消息類型調用相應消息的asn.l解碼器進行解碼，解碼器將解碼獲得的信息填入對應的數據結構中；
s44：將解碼結果合成子cdr返回給主程序。
進一步的，在步驟s4中的業務面解碼合成，包括以下步驟：
s51：接收由下層傳入的消息碼流並進行讀取，根據下層協議的封裝規則，取出有效信令相對於原始數據的幀偏移和欄位的幀長度；
s52：判斷消息類型，調用對應解碼器進行解碼；
s53：將解碼結果合成子cdr返回給主程序。
進一步的，在步驟s4中各協議的解碼，包括，在對每層協議進行解碼時，需對上層協議進行識別，當存在上層協議時，對上層協議繼續解碼，直至解碼至頂層數據，包括以下步驟：
s61：讀取原始信令，根據下層的封裝規則，除去消息首部，取出實際需解碼的消息；
s62：判斷信令是否為空，若為空，則解碼完成；若不為空，則順序執行步驟s63；
s63：根據讀取信令的邏輯信道類型和傳輸信道類型信息，識別信令類型；
s64：根據信令類型的不同，調用相應的解碼器進行解碼；
s65：識別上層信令，判斷解碼是否完成，若存在上層信令，則跳轉執行步驟s64；若上層信令為空，則解碼完成。
本發明的有益技術效果是通過對lte-a網絡中uu接口採集的原始信令根據消息類型進行有效解析，完成同一用戶流程中消息的關聯回填，合成完整的業務流程。可運用於lte-a空口監測分析儀l3及業務面處理模塊，有利於lte-a網絡的檢測和維護，有利於對當前網絡的用戶行為進行檢測及分析。
附圖說明
附圖1為本發明適用於lte-a空口監測分析儀的信令解碼方法流程示意圖；
附圖2為本發明適用於lte-a空口監測分析儀的信令解碼方法對各種協議解碼流程示意圖。
下面結合附圖對本發明適用於lte-a空口監測分析儀的信令解碼方法作進一步的說明。
具體實施方式
顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，應當理解，此處所描述的優選實施例僅用於說明和解釋本發明，並不用於限定本發明。
附圖1為本發明適用於lte-a空口監測分析儀的信令解碼方法流程示意圖，由圖可知，本發明適用於lte-a空口監測分析儀的信令解碼方法，在對lte-a空口信令進行解碼時，先根據消息類型對信令進行分發，將分發後的信令進行逐層解碼，直至解碼至頂層數據，再對控制面信令與業務面信令的解碼結果進行關聯回填，形成完整的呼叫流程並出表，由此實現對lte-a空口信令的檢測及分析；包括如下步驟：
s1：通過l2處理模塊讀取數據鏈路層l2數據；
所述l2數據是指從lte-a網絡uu接口採集的原始數據經過l1處理模塊和l2處理模塊處理後得到的數據；
所述l1處理模塊能夠對lte-a的空口數據進行採集，包括ue與enb間傳遞的上下行數據，並將所採集的數據進行本地保存和將物理層l1數據發送至l2處理模塊；
所述l2處理模塊能夠對l1數據進行存儲，且能夠對mac層、rlc層及pdcp層協議進行解析，進行解壓縮和解析，將上層加密協議解析成明文；
s2：將l2數據在磁碟中以msgbuf結構進行保存，方便在數據回放時進行提取；
s3：將l2數據進行分發，根據不同類型消息識別控制面信令與業務面信令，分別發送到控制面無鎖隊列的尾部與業務面無鎖隊列的尾部；
s4：從無鎖隊列頭部分別獲取控制面信令與業務面信令，對控制面信令與業務面信令分別進行控制面解碼合成與業務面解碼合成；所述控制面解碼合成主要包括對rrc及nas協議的解析，調用asn.1解碼器進行解碼合成；所述業務面解碼合成包括ip、tcp、http、udp、dns和ftp協議的解析，根據不同類型的協議，調用不同的解碼器進行解碼合成；
s5：將控制面信令與業務面信令解碼後的結果進行多協議關聯，將相同用戶的在同一流程中的信息進行匹配關聯，打上多協議關聯標籤，並完成欄位回填，形成完整的信令流程；
s6：將關聯回填後的結果合成cdr並出表。
由於目前國內還沒有對lte-a空口信令進行監測分析的儀表，因此，本發明根據電信業務關係提出一套適用於lte-a空口監測分析儀的信令解碼系統，可運用於lte-a空口監測分析儀層三處理模塊的設計。通過對lte-a網絡中uu接口採集的原始數據根據消息類型進行有效解析，並完成同一用戶流程中消息的關聯回填，合成完整的業務流程，可運用於lte-a空口監測分析儀層三處理模塊，利於lte-a網絡的檢測和維護，分析用戶上網行為。本發明通過對lte-a空口數據進行層二解析後得到的l2數據進行實時解碼，對上層協議進行解碼合成並關聯回填，出表後進行資料庫存儲，用於分析呼叫建立時的信令流程及用戶數據，對當前網絡進行檢測及分析用戶行為，在全新的高級網絡給廣大用戶帶來更為優質的業務體驗的同時，也能有效地對網絡進行分析檢測。
作為優選，本發明在步驟s4中的控制面解碼合成中，包括對rrc協議的解碼，所述對rrc協議的解碼包括以下步驟：
s41：接收由下層傳入的消息碼流並進行讀取，根據下層協議的封裝規則，取出消息欄位頭相對於原始信令頭的幀偏移和欄位的幀長度；
s42：根據消息的上下行方向，即uplink或downlink，邏輯信道類型，即bcch、pcch、ccch或dcch，傳輸信道類型，即bch、pch或dl-sch，信息判斷當前消息的類型；
s43：根據消息類型調用相應消息的asn.l解碼器進行解碼，解碼器將解碼獲得的信息填入對應的數據結構中；
s44：將解碼結果合成子cdr返回給主程序。
同時，在步驟s4中的業務面解碼合成，包括以下步驟：
s51：接收由下層傳入的消息碼流並進行讀取，根據下層協議的封裝規則，取出有效信令相對於原始數據的幀偏移和欄位的幀長度；
s52：判斷消息類型，調用對應解碼器進行解碼；
s53：將解碼結果合成子cdr返回給主程序。
附圖2為本發明適用於lte-a空口監測分析儀的信令解碼方法對各種協議解碼流程示意圖，由圖可知，在步驟s4中各協議的解碼，包括，在對每層協議進行解碼時，需對上層協議進行識別，當存在上層協議時，對上層協議繼續解碼，直至解碼至頂層數據，包括以下步驟：
s61：讀取原始信令，根據下層的封裝規則，除去消息首部，取出實際需解碼的消息；
s62：判斷信令是否為空，若為空，則解碼完成；若不為空，則順序執行步驟s63；
s63：根據讀取信令的邏輯信道類型和傳輸信道類型信息，識別信令類型；
s64：根據信令類型的不同，調用相應的解碼器進行解碼；
s65：識別上層信令，判斷解碼是否完成，若存在上層信令，則跳轉執行步驟s64；若上層信令為空，則解碼完成。
顯然，本發明的有益技術效果是通過對lte-a網絡中uu接口採集的原始信令根據消息類型進行有效解析，完成同一用戶流程中消息的關聯回填，合成完整的業務流程。可運用於lte-a空口監測分析儀l3及業務面處理模塊，有利於lte-a網絡的檢測和維護，有利於對當前網絡的用戶行為進行檢測及分析。並且，能夠系統性地對數據進行分發、解碼合成、關聯回填和出表，對當前網絡進行檢測及分析用戶行為，在全新的高級網絡給廣大用戶帶來更為優質的業務體驗的同時，也能有效地對網絡進行分析檢測。