3G信令测试的挑战、需求和解决方法
1.3G信令测试所面临的挑战
信令测试是无线网络维护和优化最基本和最重要的手段。
同GSM/GPRS网络相比，UMTS/TD-SCDMA信令的复杂程度和对系统资源的要求都有了很大的提高，这也对信令测试设备的软、硬件性能提出前所未有的挑战，主要包括以下几个方面：
挑战1：如何实现对基于ATM承载的高速信令协议进行实时的处理和分析？
对信令协议的实时捕获、处理和分析是3G测试系统的基本要求。由于3G RAN网络接口采用ATM作为承载协议，其高层信令消息需分段为ATM信元来进行传送，这就要求3G信令测试设备能够对AAL2、AAL5 PDU进行实时的信元重组，以实现对高层信令消息地实时解析。一般需要通过专门的FPGA芯片组来实现该功能，这在一定程度上增加了信令测试设备的硬件设计复杂性和成本。
挑战2：如何实现对高速3G信令流量的捕获和海量数据的存储、分析？
对高速3G信令流量的捕获和海量数据的保存是对信令测试设备的另一个主要的技术挑战。要对3G商用网络中一个RNC进行完整的信令监测，其信令流量可能高达10～20Mb/s。这对于测试设备的捕获能力和存储能力都是一个很大的挑战。由于3G信令的庞大数据量，它也给网络工程师的数据分析工作带来很大的困难。在3G商业网络中，一个较长时间的数据采集过程可能会生成上百GB（甚至TB级）的信令数据量。这就要求3G测试设备能够提供一种对海量信令数据进行快速检索和高效处理的方法。
挑战3：如何实现对复杂的Iub接口数据的处理和分析？
在3G网络中，最复杂的接口要属Iub接口。Iub接口的协议栈非常复杂，尤其是基于AAL2的无线控制信令，其协议栈为ATM/AAL2/FP/MAC/RLC/RRC/NAS。要对高层RRC和NAS消息进行实时解码分析，需要完成一系列的实时PDU重组过程（包括AAL2和RLCPDU的重组）。此外，还需要实现对TFI表格的自动配置，即能够自动识别各个逻辑通道的传输块（TB）大小和个数。这些复杂的处理过程对信令测试软件的设计提出了很高的要求。
挑战4：如何实现对3G系统端到端信令链路的全面覆盖？
全面的3G系统测试对网络端到端的覆盖提出了很高的要求，往往需要同时连接Iub、Iu-CS、Iu-PS、Iur、Gn和Gi等各个接口。由于软切换的存在和链路的负荷分担，测试设备还需要能够同时连接多个NodeB（甚至RNC）的所有接口链路。实际的测试链路需求往往是随着网络规模的扩大而不断增加的，可能要求从几个STM-1(或E1）链路平滑扩展到几十个STM-1（或E1）链路。这就要求测试设备在监测链路的容量方面，具有很强的可伸缩性，能够提供对众多高速信令链路的支持能力。
挑战5：如何提供对多用户实时操作平台的支持？
由于不同的网络工程师对同一个3G数据源通常有不同的分析处理需求，例如，一组用户可能需要对某个路测呼叫进行实时跟踪，而另外一组用户可能需要进行网络的优化工作。这就要求3G测试系统能在体系结构上能提供多用户操作环境，即不同用户能对同一硬件平台进行独立的实时操作、数据存储和分析。这也有利用充分发挥3G信令测试设备的硬件投资效率。
2．3G网络测试需求和应用
在3G网络部署和实施的生命周期中，根据不同阶段的测试需求和应用，3G信令测试主要可分为：3G网络设备的验证测试、网络维护和故障诊断测试、3G业务质量和性能测试、网络优化测试。
2.13G网络设备的验证测试
在3G网络的安装、部署阶段，使用信令测试仪表来监测3G各接口是解决设备之间互连互通问题的主要手段。3GPP在设计3G规范时，就注意到需要解决“在GSM系统中BSS系统之间互不兼容”的问题，并制定了明确的UTRAN接口规范。这种标准化设计虽然便于运营商可以更加自由地选择不同厂家的网络设备，但也使设备之间接口协议的复杂程度大大增加。为了保证网络设备之间的互操作性，就必须对各接口协议进行严格的测试，通过测试仪表的协议解码和分析功能，来验证网络设备对3G协议实现的一致性和完整性。
2.23G网络维护和故障诊断测试
对网络故障进行快速诊断并降低网络中断时间是3G信令测试系统的主要用途之一。当3G系统发生故障时，需要使用测试设备接入关键的信令链路监测点，并进行协议测试和分析。通常来说，3G网络故障主要可分为两大类：无线接入网（UTRAN）侧故障或核心网侧（CN）故障。由于3G RAN的网络结构和协议同2G系统相比有了较大的变化，因此比较容易出现问题；而3G核心网同2G系统基本相同，因此出现问题的概率相对比较小。由于Iub和Iu接口是3G RAN中最重要的测试接口，一般来说需要同时对这两个接口进行数据采集和关联性分析。如果Iub接口的数据是经过加密的，那么还必须通过Iu接口来提取密钥，自动对Iub消息进行解密。常见的3G网络故障主要包括：网络接入故障、话务指标问题、功率控制问题、切换问题、漫游问题、手机终端和3G网络的配合问题等。
2.33G网络业务质量和性能测试
对于3G网络来说，丰富、高质量的移动业务是取得商用成功的关键要素。3G网络所提供的业务类型十分丰富，从语音业务、可视电话、MMS、WAP到流媒体等，几乎覆盖了电路交换和分组交换领域的所有可用业务。然而，如何保证这些业务的服务质量却是一个非常具有挑战性的重要课题。一方面，由于3G无线链路环境的复杂性，使得在3G上传输的这些业务比传统网络更加难以掌控；另一方面，2G网络经过多年的不断优化，其服务质量已经十分优良，用户习惯性的希望作为第三代移动通信技术的3G，其所提供的服务质量至少应能同2G网络相媲美。3G的业务的服务质量和性能测试包括：语音质量测试、可视电话质量测试、数据和增值业务质量测试等。
2.43G网络优化测试
近年来，通过信令测试来进行无线网络优化已经越来越受到运营商的青睐和重视。例如利用基于2G网络A+Abis信令测试的网络优化在实践中就得到了很好的应用。网络优化测试同故障诊断测试存在较大的差别，它具有几个明显的特点：
1）它属于一种预防性维护方式，在开始网络优化时，网络并不一定存在明显的问题；
2）网络优化一般不是针对某个或某几个终端进行信令分析；
3）网络优化通常需要收集大量数据，然后通过对一系列关键性能指标（KPI）的统计，来分析网络中存在的潜在问题。由于这些问题可能会导致网络服务质量下降，工程师正是通过优化这些指标来不断提高网络的服务质量。
4）对长期采集的海量数据进行自动分析，对网络优化的工作效率也是非常重要的。
3.意捷3G信令测试解决方案
3.1意捷信令采集系统的主要优点
意捷信令分析测试平台是针对2G/2.5G/3G无线网络（包括GSM/GPRS/UMTS、TD-SCDMA和IS95/CDMA-1x/CDMA2000）测试需求设计的全新解决方案，它可以快速全面地对无线、有线和数据通信网络进行各种信令分析和业务测试。诸多关键特性（例如硬件过滤、自动配置、多接口呼叫/数据会话跟踪以及内建的统计功能等）可有效帮助客户确认和找出故障，即时发现影响客户满意度的潜在问题。意捷信令分析测试平台的主要优点包括：
 自动识别与配置能力，每种信令测试硬件板卡都具有信令通道自动识别和自动配置功能，从而大大简化了现场SS7信道、Iub公共信道运行参数的配置工作，方便测试项目部署。
 分布式处理能力，每个信令测试硬件板卡都可以通过以太网互连，所有这些硬件板卡都可以通过NTP实现精准的时间同步，通过一台分离的信令接收服务主机（PC或服务器）来控制这些采集板卡，从而构成一个具有很强伸缩性的信令测试系统。信令接收服务主机可以自动将多个采集板卡所采集的信令数据合并起来，转发给多台专门的信令解析关联服务主机，从而对UMTS各接口的数据进行关联性分析。
 大容量的信令测试能力，一台信令接收服务主机所控制的测试板卡由信令传输带宽决定。一般测试环境下可以同时支持32对STM-1链路或252对E1ATM链路或4096条64Kb/sSS7链路。
 多端口的呼叫跟踪能力，可以在UMTS的多个接口（包括Iub、Iu、Iur、Gn、Gi等）之间进行关联性呼叫跟踪分析。
 多用户（Multi-User）支持，可提供多用户信令测试系统，包括多用户服务器和客户端。多用户服务器直接连接测试硬件，通过它将板卡采集的信令数据发布到不同的客户端；每个客户端的操作相互独立，可进行各种实时的信令分析。一台多用户服务器最多可同时支持4个客户端。由于同一套测试硬件支持多个用户并行操作，使得测试硬件得到最充分的利用，大大提高投资效益。
3.2意捷3G测试平台的应用场景
意捷3G信令测试平台可支持十分广泛的应用场景，包括：故障诊断、网络优化到业务质量分析等。由于测试硬件支持非常灵活的连接方式和软硬件组合结构，因此3G网络工程师可在不同应用场景下，采用不同的采集板卡连接和配置模式，最方便、有效地开展各项测试工作。
3.2.1使用cPCI机箱组合采集板卡作为便携式信令测试仪表
当用户需要一台便携式3G信令测试仪表的时候，意捷公司的采集板卡组合是一个非常好的选择。cPCI机箱有1U、2U和4U三种规格，分别可以插装2块、4块和8块采集板卡。1U机箱最多可以连接32对E1接口或4对STM-1接口或2对STM-4接口。用户既可以通过笔记本电脑，用普通网线连接机箱的网络端口进行本地测试，也可以通过局域网络同采集板卡连接，进行远程操作。每个机箱中有一块网络交换板，用户可以通过此交换板访问机箱内的所有采集硬件。
3.2.2使用采集硬件构建全面的3G信令网络监测系统
使用意捷信令测试平台可以对2G/2.5G/3G网络各接口进行全面的覆盖，通过IP网络可方便地将多个采集板卡和信令接收服务主机连接起来，从而形成一个完整的信令监测系统，对网络中的故障进行端到端的分析，主要包括以下几个方面：
 对3G呼叫进行端到端的跟踪和分析，包括Iub、Iu、Iur、Gn、Gi等接口进行全面的关联分析；
 对一个3G终端的移动过程进行追踪，发现网络中存在的覆盖或切换问题；
 对2G/3G网络间的切换和配合进行分析。
意捷信令测试平台之所以适合于构建3G信令网络监测系统的另一个关键因素是其对多用户操作的支持能力。它允许多个用户同时操作信令测试平台，对不同接口进行实时的呼叫跟踪、解码和统计功能。每个用户都可以得到自己期望的信令数据，进行自己需要的操作而不会干扰到别的用户，就好像自己独享测试仪平台一样。
3.2.3优化3G UMTS网络
要进行3G网络优化，首先需要从网络中采集相应的数据。意捷3G信令测试设备可以在3G网络的各个接口上同时采集数据，并以数据流的方式将信令数据实时地存储到磁盘中。意捷信令测试平台可提供安全、完整的3G数据采集，以及对海量数据的快速分析能力。
4. 结束语
由于3G网络技术的高度复杂性，3G网络的开通、维护和优化将面临着许多新的困难和挑战。通过3G信令测试，可以有效地解决不同厂家设备之间的互联互通问题，快速诊断网络故障和降低网络修复时间，对各种3G业务的服务质量进行有效的评估，优化3G网络的性能。青岛意捷通信技术有限公司是最早进入中国信令监测市场的厂商，其用户数量和网络测试经验在一直处于国内领先地位。目前，意捷信令测试平台在全国各个电信运营商都有广泛应用。

[ 本帖最后由 mao_mao 于 2010-12-25 14:55 编辑 ]