Iub 口基于AAL2無線控制信令協議配置參數獲取方案*

宋光秀，張治中，王 瑋

（1.重慶郵電大學通信網與測試技術重點試驗室重慶400065；2.重慶郵電大學移動通信重點實驗室重慶400065）

1 引言

在UTRAN網絡中，Iub接口基于AAL2的無線控制信令協議棧是最為復雜的，其協議棧由低層到高層依次為ATM/AAL2/FP/MAC/RLC/RRC/NAS。要對高層RRC（無線資源控制）和NAS（非接入層）消息進行實時解碼分析，需要完成低層協議的解碼以及一系列的實時PDU重組過程（包括AAL2和RLCPDU的重組）。這其中最為重要的是協議配置參數的正確獲取，即FP（幀協議）、MAC（媒體接入控制）、RLC（無線鏈路控制）協議分析所需要的解碼配置參數[1～4]，如FP層傳輸信道類型和TFI（傳輸格式指示）表格的自動配置。在UTRAN實際網絡監測中這些參數大部分可以從NBAP（NodeB應用部分）和RRC協議獲取[5,6]，需實現NBAP和RRC協議的關聯功能。另外由于公共信道的建立過程是監測儀表無法捕捉到的，因此同時需要對公共信道上的信道參數進行智能猜測。

目前Iub接口基于AAL2的無線控制信令協議方面的相關研究主要有：

[7]對Uu接口RLC和MAC協議的格式和封裝過程以及Iub接口FP幀結構進行了分析和研究，但并未分析各層協議配置參數的來源。

·參考文獻[8]詳細分析了Iub接口RLC協議的信令解碼，并根據解碼后的RLC消息頭進行信令消息的組裝，這是其中的難點，實現了RLC層信令分析和上層PDU重組。

·參考文獻[9]提出了Iub接口公共傳輸信道類型的自動識別方法，能夠快速、準確地判斷出某一NodeB所支持的所有公共傳輸信道的ATM承載參數。但并未研究專用信道上的協議參數來源。

本文將從NBAP和RRC協議是如何進行關聯來指示低層協議解碼參數和公共信道上信道類型識別兩個方面分別進行研究，利用Hash技術進行關鍵信息查找等的優點，提出一種Iub口基于AAL2無線控制信令在公共信道和專用信道上協議配置參數的獲取方案，并結合實際探討了本方案的實現過程，為Iub接口無線控制信令的解碼、CDR合成、統計等功能提供支撐。

2 Iub接口監測功能總體設計

根據相關測試規范要求，對Iub接口無線控制信令的分析，需要實現數據采集到協議分析的過程，協議關聯模塊作為難度較大的一塊，可作為獨立程序考慮。由于網絡監測中無法監測到指示公共信道上信道參數的控制信令，因此此處需增加協議參數自動識別模塊。Iub接口無線控制信令監測總體設計如圖1所示。

其中，采集機配置一張或者多張信令采集卡，主要完成原始信令數據采集、采集卡管理等，并將消息保存在磁盤陣列中。消息同時送到解碼器、參數自動識別模塊和多協議關聯模塊，參數自動識別模塊和多協議關聯模塊產生相關的解碼配置信息，供解碼器查詢。具體到Iub口基于AAL2的無線控制信令，參數自動識別模塊需實現公共信道上信道參數的智能配置[7]，多協議關聯模塊主要實現AAL2→ALCAP（接入鏈路控制應用協議）→NBAP→RRC的協議內關聯和協議間關聯，從而獲取專用信道上NBAP和RRC對FP、MAC、RLC低層協議的指示信息。

協議參數配置模塊需產生的信息[8,9]主要如表1所示。

由于特定網絡的無線模式一般都是確定的，如中國聯通的WCDMA網絡為FDD，故無線模式手動配置。

3 公共信道參數配置實現

公共信道上參數的配置是通過參數自動識別模塊來實現的。對于公共信道，只能通過對采集的數據進行逐層的猜測分析，最終確定公共傳輸信道的VPI（虛路徑標識）、VCI（虛通道標識）、CID（信道標識）、TBS（傳輸塊集合）等參數，生成配置表。底層板卡將AAL2類型的數據做完SAR（分割和重組）后形成FP幀，通過采集程序送往參數自動識別模塊，自動識別模塊設計如圖2所示。

（1）FP層猜測處理

根據FP幀頭里的FT字段值進行判斷，如果FT=1，為控制幀，消息被送往FP解碼模塊，提取控制幀類型，根據控制幀類型判定該端口上下行方向。并根據控制幀消息出現的特性初步確定該幀對應的VPI、VCI、CID通道上該方向上數據對應傳輸信道的類型范圍。

根據FP幀頭里的FT字段值進行判斷，如果FT=0，為數據幀。如果該信道雙向上都曾經出現過數據幀，可以判定該信道為DCH信道。如果該信道上只單向上有數據，暫時無法判定該信道類型。

從配置表中讀取和該數據VPI、VCI、CID相匹配的配置信息，如果已經得知信道類型，直接送去解碼。如果已經知道獲取該數據端口對應上下行方向，可確定該信道該方向對應的信道類型范圍。下行方向可確定為FACH、PCH、DSCH；上 行方向 可確定 為RACH、USCH（TDD）、CPCH（FDD）。如果配置表中沒有對應的信道的信息，先假定上下行方向。例如，端口0假定為上行，端口1假定為下行。按照這個假定條件往下進行猜測，如果發現猜測不對，將該方向反過來重新進行猜測。

表1 協議參數配置項

對于下行傳輸信道FACH、PCH、DSCH，由于FACH和PCH的頭部長度都是4個字節，DSCH是6個字節，因此可以通過頭部CRC校驗初步區分出DSCH。由于FACH和PCH的頭部長度都是4 byte，無法通過頭部校驗區分出來。對于上行傳輸信道，由于RACH、USCH、CPCH都是4個字節頭部長度，無法通過頭部校驗區分。

根據各傳輸信道對應的TBS和FP數據塊的長度，選擇該傳輸格式集中一個常用的TF將FP數據塊進行分割，在選擇TF時可以根據當前的FP幀長度進行初步選擇，將分割后的TB送往MAC解碼。參考FP幀結構，傳輸信道TBS。

（2）MAC層猜測處理

根據傳輸信道和邏輯信道的映射關系，按照各邏輯信道對應的MAC幀格式解碼MAC幀。

（3）RLC層猜測處理

根據各邏輯信道對應的RLC模式，按照RLC各模式對應的幀格式解碼RLC。并根據數據情況進行分片重組。

（4）RRC層猜測分析

將RLC層處理完成的數據提交給RRC，進行RRC解碼，如果解碼正確，說明FP層選取的TF是正確的。否則，重新選擇TF，按照上述流程繼續猜測，直到所有配置都猜測出來。通過以上猜測步驟，可以獲取信道配置表中的公共信道的VPI、VCI、CID、TBS等參數。得到公共信道上的參數后即可從配置中讀取識別結果，完成公共信道上的解碼分析。

4 專用信道參數獲取方案

專用信道參數是由RRC和NBAP來共同指示的，其中NBAP無線鏈路建立或無線鏈路的重配置消息中攜帶了FP層的TBS，RRC的連接建立或無線承載建立消息中攜帶了MAC層CT字段有無、RLC層RLC模式和LI的比特長度。根據RRC建立的信道可分為兩種情況：第一種為RRC建立在公共信道上；第二種為RRC建立在專用信道上，如圖3所示。下面將對這兩種情況進行詳細分析。

4.1 RRC建立在公共信道

NBAP和RRC分別基于AAL5、AAL2。AAL5中的PathID和AAL2中的VPI/VCI是一種映射關系。本方案采用了一種鏈路標識與虛路徑和虛通道映射關系的自動識別方法[10]，通過對網絡中一定數量的實時數據進行分析，快速生成PathID與VPI/VCI的映射關系表，其實現方法此處不再詳述。在一次呼叫過程中，涉及到RRC、NBAP、ALCAP等各協議的多個過程，各個過程之間通過一定的關聯關系相互聯系。本方案建立了3個哈希表：

·m_AlcapInfoHash，以PathID和CID為key，當ALCAP收到建立請求消息時，對此哈希表進行添加操作；

·m_NBAPInfoHash，以Bindingid為key，NBAP消息需通過協議內關聯實現以BindingID為一組將信息保存到此哈希表；

·m_RRCInfoHash， 以Time Slot、User Code或Scrambling Code為key，RRC收到的是CCCH Connection Setup消息時，將RB信息保存到此哈希表中。

查找過程如下：根據AAL2中的VPI、VCI，通過遍歷VPI、VCI與PathID的關聯表，得到對應的PathID；通過PathID和ALCAP的CID，遍歷m_AlcapInfoHash哈希表查找對應的ALCAP；通過sugr即Bindingid遍歷NBAPInfoHash，查找相應的NBAP；TDD模式下，根據NBAP中Time Slot和User Code遍歷m_RRCInfoHash，查找到相應的RRC，FDD模式下通過Scrambling Code查找到相應的RRC。

此情況下，FP層的無線模式、上下行方向是通過參數自動識別模塊的配置獲取。傳輸信道類型為DCH，傳輸格式集可根據上下行方向從NBAP DCH SpecificInformation讀取相應的傳輸格式集，Payload CRC校驗是否存在則由NBAP參數payloadCRC_PresenceIndicator來指示。若為DCH集，DCH信道個數即為TFI個數。

MAC層無線模式、上下行方向、傳輸信道類型由FP通過解碼器之間的接口傳遞上來。此時為專用信道，還需進一步確定CT字段的有無。可從上述過程中查找到的RRC中RB Information的logicalChannelIdentityPresent知道，如果logicalChannelIdentityPresent=1，則MAC具有CT字段。

RLC層根據FP和MAC底層傳遞上來的上下行方向、傳輸信道類型、傳輸信道ID、邏輯信道ID讀取獲得相應的RLC模式和LI的比特長度。

4.2 RRC建立在專用信道

RRC建立在專用信道上與建立在公共信道上協議參數的獲取方法相比，FP層TFS從NBAP的RadioLink Reconfig Request中讀取，關聯過程同上。而MAC和RLC層的參數來源卻大不相同，以圖3為例，第15條消息中FP的解碼信息是第8條消息NBAP來指示的，而此時MAC和RLC的解碼信息是通過建立在公共信道上的第6條信息“RRC：CCCH RRC Connection Setup”和第12條消息“RRC：DCCH Radio Bearer Setup”指示，且專用信道上的RRC對公共信道上的RBInfo進行了更新和補充。即專用信道上和公共信道上的RRC需實現關聯才能正確讀取參數。此處將重點分析這種情況下的協議關聯關系，參考圖4。

公共信道上的RRC消息和專用信道上RRC消息無法直接建立關聯關系，需要通過NBAP和ALCAP協議建立關聯，由于DCCH Radio Bearer Setup是建立在之前NBAP建立的VPI=3、VCI=33、CID=51信道上，第8條NBAP消息和第12條RRC消息的關聯如下：

·FDD模式下，NBAP通過消息1.RadioLink Setup Request中攜帶的UL DPCH Information RL SetupRqstFDD中包含的UL Scrambling Code Number字段與RRC消息6.RRC Connection Setup中攜帶的UL Channel Requirement中包含的Scrambling Code進行關聯，可將NBAP和RRC公共信道上的消息關聯到一起；

·TDD模式下，NBAP通過消息2.RadioLink Setup Request中攜帶的UL DPCH Information→UL Timeslot Information→Time Slot、UL DPCH Information→UL Timeslot Information→UL Code Information→TDD Channelisation Code參數與RRC消息1.RRC Connection Setup中攜帶的Uplink DPCH Info→Timeslots and Codes→Timeslot Number和Channelisation Code進行關聯，可將NBAP和RRC公共信道上的消息關聯到一起。

通過ALCAP協議3.ERQ消息中攜帶的Connection Element ID中的AAL2 PathID，CID與RRC專用信道VPI、VCI、CID關聯，可建立起ALCAP和RRC專用信道上信令消息的關聯。再通過NBAP和ALCAP的關聯，可最終將RRC公共信道信令→NBAP無線鏈路建立→ALCAP鏈路建立→RRC專用信道上信令整個關聯起來。

5 實測數據及結果驗證

本方案已成功應用于某公司信令測試儀表中，通過實際數據驗證，能夠快速、自動識別各公共傳輸信道的傳輸承載參數，準確地從NBAP和RRC獲取專用信道上協議配置參數，從而可以進行完整深入的信令監測和協議分析，為Iub口基礎解碼和CDR的完整呈現提供有效的支撐，應用結果如圖5所示。

6 結束語

Iub接口公共信道上通過猜測模塊可正確獲取基于AAL2的無線控制信令協議配置參數，專用信道上則需要利用Hash技術，通過協議內和協議間關聯，從NBAP和RRC協議中提取協議配置參數。本方案符合TD-SCDMA/WCDMA無線信令監測分析儀表技術規范，利用本方案可實現Iub口基于AAL2的無線控制信令協議參數的正確解碼，實現Iub接口基于流程圖直觀顯示的自動關聯，并進行流程分析，在WCDMA/TD-SCDMA系統網絡監測方面有著不可或缺的作用。

參考文獻

1 3GPP TS 25.426 V 7.1.0.UTRAN Iur and Iub interface data transport&transport signalling for DCH data streams,2006

2 3GPP TS 25.427 V7.5.0.UTRAN Iur_Iub interface user plane protocol for DCH data streams,2006

3 3GPP TS 25.321 V7.3.0.Medium access control(MAC)protocol specification,2006

4 3GPP TS 25.322 V7.2.0.Radio link control(RLC)protocol specification,2006

5 3GPP TS 25.433 V7.3.0.UTRAN Iub interface NBAP signalling,2006

6 3GPP TS 25.331 V7.3.0.Radio resource control(RRC)protocol specification,2006

7何藝，雒江濤，張治中.TD-SCDMA網絡測試儀中Uu接口的信令分析.重慶郵電大學學報（自然科學版），2007，19（1）

8龔玨，雒江濤，張治中.TD-SCDMA測試儀中Iub接口實現RLC層信令解碼.重慶郵電大學學報 （自然科學版），2007，19（1）

9雒江濤，張治中.Iub接口公共傳輸信道類型的自動識別方法.中國，CN1859435，2006-06

10夏韃，張治中，雒江濤.鏈路標識與虛路徑和虛通道映射關系的自動識別方法.中國，CN101272582，2008-09