一种适用于LTE‑A空口监测分析仪的信令解码方法与流程

本发明涉及通信测试技术领域，具体涉及到一种适用于lte-a空口监测分析仪的信令解码方法。

背景技术：

随着互联网的快速发展，无线通信技术出现了移动化、ip化、宽带化的发展趋势，人们对于更高传输速率和更稳定传输性能的需求日益增加，3gpp组织提出了lte项目。lte(longtermevolution)项目是3g的演进，以正交频分复用ofdm(orthogonalfrequencydivisionmultiplexing)和多输入多输出mimo(multiple-inputmultiple-output)技术为核心，为用户提供在20mhz频谱带宽下的下行100mbit/s与上行50mbit/s的峰值速率，其主要目标是提高传输速率、降低传输时延、提升小区容量、优化边缘用户性能、降低运营成本。lte-a是lte的演进版本，满足和超过imt-advanced的需求，同时还保持对lte较好的后向兼容性。lte-a采用了载波聚合、上/下行多天线增强、多点协作传输、中继、异构网干扰协调增强等关键技术，大大提高了无线通信系统的峰值数据速率、峰值频谱效率、小区平均谱效率以及小区边界用户性能，同时也能提高整个网络的组网效率，这使得lte-a系统成为近几年来无线通信发展的主流。随着移动通信技术的高速发展和无线数据业务的剧增，网络更替进程不断加快，空中接口技术不断引入，空口监测技术越来越受到通信行业发展的重视和关注。用户对数据通信和多媒体业务需求呈现爆炸式增长，将对空口监测系统在网络质量优化、测试技术精准度和业务质量提升等方面带来新的挑战，空中接口监测成为了业界研究的热点。

根据功能的不同，lte-a空口协议栈从功能上可划分为物理层l1、数据链路层l2和无线资源控制层rrc，物理层l1通过传输信道为上层提供数据传输服务，数据链路层l2用于为网络层信令和各种类型的用户数据提供传输服务，无线资源控制层rrc只属于控制平面，用于处理ue与接入网之间的信令。

lte-a网络协议栈采用的是asn.1编码器进行编码，asn.1标准可分为两部分，一部分是抽象语法，负责数据类型的描述，另一部分是传送语法，负责对抽象语法的编码规则进行描述。asn.1编解码器利用asn.1高度抽象的表示结构化信息这一特点，把asn.1描述文档作为输入，经过转化后形成逻辑对应的数据结构。解码时只需输入二进制码流，必要的话传入其他参数以便解码器识别消息类型，解码器直接将其中的二进制数据填入对应的数据结构，应用程序可以直接读取相应的值。

目前国内还没有对lte-a空口信令进行监测和分析的仪表，还无法直接对lte-a空口信令进行监测和分析。

技术实现要素：

针对目前国内还没有对lte-a空口信令进行监测和分析的仪表，还无法直接对lte-a空口信令进行监测和分析的现状，本发明提出一种适用于lte-a空口监测分析仪的信令解码方法。

本发明适用于lte-a空口监测分析仪的信令解码方法，其特征在于，在对lte-a空口信令进行解码时，先根据消息类型对信令进行分发，将分发后的信令进行逐层解码，直至解码至顶层数据，再对控制面信令与业务面信令的解码结果进行关联回填，形成完整的呼叫流程并出表，由此实现对lte-a空口信令的检测及分析；包括如下步骤：

s1：通过l2处理模块读取数据链路层l2数据；

所述l2数据是指从lte-a网络uu接口采集的原始数据经过l1处理模块和l2处理模块处理后得到的数据；

所述l1处理模块能够对lte-a的空口数据进行采集，包括ue与enb间传递的上下行数据，并将所采集的数据进行本地保存和将物理层l1数据发送至l2处理模块；

所述l2处理模块能够对l1数据进行存储，且能够对mac层、rlc层及pdcp层协议进行解析，进行解压缩和解析，将上层加密协议解析成明文；

s2：将l2数据在磁盘中以msgbuf结构进行保存，方便在数据回放时进行提取；

s3：将l2数据进行分发，根据不同类型消息识别控制面信令与业务面信令，分别发送到控制面无锁队列的尾部与业务面无锁队列的尾部；

s4：从无锁队列头部分别获取控制面信令与业务面信令，对控制面信令与业务面信令分别进行控制面解码合成与业务面解码合成；所述控制面解码合成主要包括对rrc及nas协议的解析，调用asn.1解码器进行解码合成；所述业务面解码合成包括ip、tcp、http、udp、dns和ftp协议的解析，根据不同类型的协议，调用不同的解码器进行解码合成；

s5：将控制面信令与业务面信令解码后的结果进行多协议关联，将相同用户的在同一流程中的信息进行匹配关联，打上多协议关联标签，并完成字段回填，形成完整的信令流程；

s6：将关联回填后的结果合成cdr并出表。

进一步的，在步骤s4中的控制面解码合成中，包括对rrc协议的解码，所述对rrc协议的解码包括以下步骤：

s41：接收由下层传入的消息码流并进行读取，根据下层协议的封装规则，取出消息字段头相对于原始信令头的帧偏移和字段的帧长度；

s42：根据消息的上下行方向，即uplink或downlink，逻辑信道类型，即bcch、pcch、ccch或dcch，传输信道类型，即bch、pch或dl-sch，信息判断当前消息的类型；

s43：根据消息类型调用相应消息的asn.l解码器进行解码，解码器将解码获得的信息填入对应的数据结构中；

s44：将解码结果合成子cdr返回给主程序。

进一步的，在步骤s4中的业务面解码合成，包括以下步骤：

s51：接收由下层传入的消息码流并进行读取，根据下层协议的封装规则，取出有效信令相对于原始数据的帧偏移和字段的帧长度；

s52：判断消息类型，调用对应解码器进行解码；

s53：将解码结果合成子cdr返回给主程序。

进一步的，在步骤s4中各协议的解码，包括，在对每层协议进行解码时，需对上层协议进行识别，当存在上层协议时，对上层协议继续解码，直至解码至顶层数据，包括以下步骤：

s61：读取原始信令，根据下层的封装规则，除去消息首部，取出实际需解码的消息；

s62：判断信令是否为空，若为空，则解码完成；若不为空，则顺序执行步骤s63；

s63：根据读取信令的逻辑信道类型和传输信道类型信息，识别信令类型；

s64：根据信令类型的不同，调用相应的解码器进行解码；

s65：识别上层信令，判断解码是否完成，若存在上层信令，则跳转执行步骤s64；若上层信令为空，则解码完成。

本发明的有益技术效果是通过对lte-a网络中uu接口采集的原始信令根据消息类型进行有效解析，完成同一用户流程中消息的关联回填，合成完整的业务流程。可运用于lte-a空口监测分析仪l3及业务面处理模块，有利于lte-a网络的检测和维护，有利于对当前网络的用户行为进行检测及分析。

附图说明

附图1为本发明适用于lte-a空口监测分析仪的信令解码方法流程示意图；

附图2为本发明适用于lte-a空口监测分析仪的信令解码方法对各种协议解码流程示意图。

下面结合附图对本发明适用于lte-a空口监测分析仪的信令解码方法作进一步的说明。

具体实施方式

显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

附图1为本发明适用于lte-a空口监测分析仪的信令解码方法流程示意图，由图可知，本发明适用于lte-a空口监测分析仪的信令解码方法，在对lte-a空口信令进行解码时，先根据消息类型对信令进行分发，将分发后的信令进行逐层解码，直至解码至顶层数据，再对控制面信令与业务面信令的解码结果进行关联回填，形成完整的呼叫流程并出表，由此实现对lte-a空口信令的检测及分析；包括如下步骤：

s1：通过l2处理模块读取数据链路层l2数据；

所述l2数据是指从lte-a网络uu接口采集的原始数据经过l1处理模块和l2处理模块处理后得到的数据；

所述l1处理模块能够对lte-a的空口数据进行采集，包括ue与enb间传递的上下行数据，并将所采集的数据进行本地保存和将物理层l1数据发送至l2处理模块；

所述l2处理模块能够对l1数据进行存储，且能够对mac层、rlc层及pdcp层协议进行解析，进行解压缩和解析，将上层加密协议解析成明文；

s2：将l2数据在磁盘中以msgbuf结构进行保存，方便在数据回放时进行提取；

s3：将l2数据进行分发，根据不同类型消息识别控制面信令与业务面信令，分别发送到控制面无锁队列的尾部与业务面无锁队列的尾部；

s4：从无锁队列头部分别获取控制面信令与业务面信令，对控制面信令与业务面信令分别进行控制面解码合成与业务面解码合成；所述控制面解码合成主要包括对rrc及nas协议的解析，调用asn.1解码器进行解码合成；所述业务面解码合成包括ip、tcp、http、udp、dns和ftp协议的解析，根据不同类型的协议，调用不同的解码器进行解码合成；

s5：将控制面信令与业务面信令解码后的结果进行多协议关联，将相同用户的在同一流程中的信息进行匹配关联，打上多协议关联标签，并完成字段回填，形成完整的信令流程；

s6：将关联回填后的结果合成cdr并出表。

由于目前国内还没有对lte-a空口信令进行监测分析的仪表，因此，本发明根据电信业务关系提出一套适用于lte-a空口监测分析仪的信令解码系统，可运用于lte-a空口监测分析仪层三处理模块的设计。通过对lte-a网络中uu接口采集的原始数据根据消息类型进行有效解析，并完成同一用户流程中消息的关联回填，合成完整的业务流程，可运用于lte-a空口监测分析仪层三处理模块，利于lte-a网络的检测和维护，分析用户上网行为。本发明通过对lte-a空口数据进行层二解析后得到的l2数据进行实时解码，对上层协议进行解码合成并关联回填，出表后进行数据库存储，用于分析呼叫建立时的信令流程及用户数据，对当前网络进行检测及分析用户行为，在全新的高级网络给广大用户带来更为优质的业务体验的同时，也能有效地对网络进行分析检测。

作为优选，本发明在步骤s4中的控制面解码合成中，包括对rrc协议的解码，所述对rrc协议的解码包括以下步骤：

s41：接收由下层传入的消息码流并进行读取，根据下层协议的封装规则，取出消息字段头相对于原始信令头的帧偏移和字段的帧长度；

s42：根据消息的上下行方向，即uplink或downlink，逻辑信道类型，即bcch、pcch、ccch或dcch，传输信道类型，即bch、pch或dl-sch，信息判断当前消息的类型；

s43：根据消息类型调用相应消息的asn.l解码器进行解码，解码器将解码获得的信息填入对应的数据结构中；

s44：将解码结果合成子cdr返回给主程序。

同时，在步骤s4中的业务面解码合成，包括以下步骤：

s51：接收由下层传入的消息码流并进行读取，根据下层协议的封装规则，取出有效信令相对于原始数据的帧偏移和字段的帧长度；

s52：判断消息类型，调用对应解码器进行解码；

s53：将解码结果合成子cdr返回给主程序。

附图2为本发明适用于lte-a空口监测分析仪的信令解码方法对各种协议解码流程示意图，由图可知，在步骤s4中各协议的解码，包括，在对每层协议进行解码时，需对上层协议进行识别，当存在上层协议时，对上层协议继续解码，直至解码至顶层数据，包括以下步骤：

s61：读取原始信令，根据下层的封装规则，除去消息首部，取出实际需解码的消息；

s62：判断信令是否为空，若为空，则解码完成；若不为空，则顺序执行步骤s63；

s63：根据读取信令的逻辑信道类型和传输信道类型信息，识别信令类型；

s64：根据信令类型的不同，调用相应的解码器进行解码；

s65：识别上层信令，判断解码是否完成，若存在上层信令，则跳转执行步骤s64；若上层信令为空，则解码完成。

显然，本发明的有益技术效果是通过对lte-a网络中uu接口采集的原始信令根据消息类型进行有效解析，完成同一用户流程中消息的关联回填，合成完整的业务流程。可运用于lte-a空口监测分析仪l3及业务面处理模块，有利于lte-a网络的检测和维护，有利于对当前网络的用户行为进行检测及分析。并且，能够系统性地对数据进行分发、解码合成、关联回填和出表，对当前网络进行检测及分析用户行为，在全新的高级网络给广大用户带来更为优质的业务体验的同时，也能有效地对网络进行分析检测。