Iub 口基于AAL2无线控制信令协议配置参数获取方案*

宋光秀，张治中，王 玮

（1.重庆邮电大学通信网与测试技术重点试验室重庆400065；2.重庆邮电大学移动通信重点实验室重庆400065）

1 引言

在UTRAN网络中，Iub接口基于AAL2的无线控制信令协议栈是最为复杂的，其协议栈由低层到高层依次为ATM/AAL2/FP/MAC/RLC/RRC/NAS。要对高层RRC（无线资源控制）和NAS（非接入层）消息进行实时解码分析，需要完成低层协议的解码以及一系列的实时PDU重组过程（包括AAL2和RLCPDU的重组）。这其中最为重要的是协议配置参数的正确获取，即FP（帧协议）、MAC（媒体接入控制）、RLC（无线链路控制）协议分析所需要的解码配置参数[1～4]，如FP层传输信道类型和TFI（传输格式指示）表格的自动配置。在UTRAN实际网络监测中这些参数大部分可以从NBAP（NodeB应用部分）和RRC协议获取[5,6]，需实现NBAP和RRC协议的关联功能。另外由于公共信道的建立过程是监测仪表无法捕捉到的，因此同时需要对公共信道上的信道参数进行智能猜测。

目前Iub接口基于AAL2的无线控制信令协议方面的相关研究主要有：

[7]对Uu接口RLC和MAC协议的格式和封装过程以及Iub接口FP帧结构进行了分析和研究，但并未分析各层协议配置参数的来源。

·参考文献[8]详细分析了Iub接口RLC协议的信令解码，并根据解码后的RLC消息头进行信令消息的组装，这是其中的难点，实现了RLC层信令分析和上层PDU重组。

·参考文献[9]提出了Iub接口公共传输信道类型的自动识别方法，能够快速、准确地判断出某一NodeB所支持的所有公共传输信道的ATM承载参数。但并未研究专用信道上的协议参数来源。

本文将从NBAP和RRC协议是如何进行关联来指示低层协议解码参数和公共信道上信道类型识别两个方面分别进行研究，利用Hash技术进行关键信息查找等的优点，提出一种Iub口基于AAL2无线控制信令在公共信道和专用信道上协议配置参数的获取方案，并结合实际探讨了本方案的实现过程，为Iub接口无线控制信令的解码、CDR合成、统计等功能提供支撑。

2 Iub接口监测功能总体设计

根据相关测试规范要求，对Iub接口无线控制信令的分析，需要实现数据采集到协议分析的过程，协议关联模块作为难度较大的一块，可作为独立程序考虑。由于网络监测中无法监测到指示公共信道上信道参数的控制信令，因此此处需增加协议参数自动识别模块。Iub接口无线控制信令监测总体设计如图1所示。

其中，采集机配置一张或者多张信令采集卡，主要完成原始信令数据采集、采集卡管理等，并将消息保存在磁盘阵列中。消息同时送到解码器、参数自动识别模块和多协议关联模块，参数自动识别模块和多协议关联模块产生相关的解码配置信息，供解码器查询。具体到Iub口基于AAL2的无线控制信令，参数自动识别模块需实现公共信道上信道参数的智能配置[7]，多协议关联模块主要实现AAL2→ALCAP（接入链路控制应用协议）→NBAP→RRC的协议内关联和协议间关联，从而获取专用信道上NBAP和RRC对FP、MAC、RLC低层协议的指示信息。

协议参数配置模块需产生的信息[8,9]主要如表1所示。

由于特定网络的无线模式一般都是确定的，如中国联通的WCDMA网络为FDD，故无线模式手动配置。

3 公共信道参数配置实现

公共信道上参数的配置是通过参数自动识别模块来实现的。对于公共信道，只能通过对采集的数据进行逐层的猜测分析，最终确定公共传输信道的VPI（虚路径标识）、VCI（虚通道标识）、CID（信道标识）、TBS（传输块集合）等参数，生成配置表。底层板卡将AAL2类型的数据做完SAR（分割和重组）后形成FP帧，通过采集程序送往参数自动识别模块，自动识别模块设计如图2所示。

（1）FP层猜测处理

根据FP帧头里的FT字段值进行判断，如果FT=1，为控制帧，消息被送往FP解码模块，提取控制帧类型，根据控制帧类型判定该端口上下行方向。并根据控制帧消息出现的特性初步确定该帧对应的VPI、VCI、CID通道上该方向上数据对应传输信道的类型范围。

根据FP帧头里的FT字段值进行判断，如果FT=0，为数据帧。如果该信道双向上都曾经出现过数据帧，可以判定该信道为DCH信道。如果该信道上只单向上有数据，暂时无法判定该信道类型。

从配置表中读取和该数据VPI、VCI、CID相匹配的配置信息，如果已经得知信道类型，直接送去解码。如果已经知道获取该数据端口对应上下行方向，可确定该信道该方向对应的信道类型范围。下行方向可确定为FACH、PCH、DSCH；上 行方向 可确定 为RACH、USCH（TDD）、CPCH（FDD）。如果配置表中没有对应的信道的信息，先假定上下行方向。例如，端口0假定为上行，端口1假定为下行。按照这个假定条件往下进行猜测，如果发现猜测不对，将该方向反过来重新进行猜测。

表1 协议参数配置项

对于下行传输信道FACH、PCH、DSCH，由于FACH和PCH的头部长度都是4个字节，DSCH是6个字节，因此可以通过头部CRC校验初步区分出DSCH。由于FACH和PCH的头部长度都是4 byte，无法通过头部校验区分出来。对于上行传输信道，由于RACH、USCH、CPCH都是4个字节头部长度，无法通过头部校验区分。

根据各传输信道对应的TBS和FP数据块的长度，选择该传输格式集中一个常用的TF将FP数据块进行分割，在选择TF时可以根据当前的FP帧长度进行初步选择，将分割后的TB送往MAC解码。参考FP帧结构，传输信道TBS。

（2）MAC层猜测处理

根据传输信道和逻辑信道的映射关系，按照各逻辑信道对应的MAC帧格式解码MAC帧。

（3）RLC层猜测处理

根据各逻辑信道对应的RLC模式，按照RLC各模式对应的帧格式解码RLC。并根据数据情况进行分片重组。

（4）RRC层猜测分析

将RLC层处理完成的数据提交给RRC，进行RRC解码，如果解码正确，说明FP层选取的TF是正确的。否则，重新选择TF，按照上述流程继续猜测，直到所有配置都猜测出来。通过以上猜测步骤，可以获取信道配置表中的公共信道的VPI、VCI、CID、TBS等参数。得到公共信道上的参数后即可从配置中读取识别结果，完成公共信道上的解码分析。

4 专用信道参数获取方案

专用信道参数是由RRC和NBAP来共同指示的，其中NBAP无线链路建立或无线链路的重配置消息中携带了FP层的TBS，RRC的连接建立或无线承载建立消息中携带了MAC层CT字段有无、RLC层RLC模式和LI的比特长度。根据RRC建立的信道可分为两种情况：第一种为RRC建立在公共信道上；第二种为RRC建立在专用信道上，如图3所示。下面将对这两种情况进行详细分析。

4.1 RRC建立在公共信道

NBAP和RRC分别基于AAL5、AAL2。AAL5中的PathID和AAL2中的VPI/VCI是一种映射关系。本方案采用了一种链路标识与虚路径和虚通道映射关系的自动识别方法[10]，通过对网络中一定数量的实时数据进行分析，快速生成PathID与VPI/VCI的映射关系表，其实现方法此处不再详述。在一次呼叫过程中，涉及到RRC、NBAP、ALCAP等各协议的多个过程，各个过程之间通过一定的关联关系相互联系。本方案建立了3个哈希表：

·m_AlcapInfoHash，以PathID和CID为key，当ALCAP收到建立请求消息时，对此哈希表进行添加操作；

·m_NBAPInfoHash，以Bindingid为key，NBAP消息需通过协议内关联实现以BindingID为一组将信息保存到此哈希表；

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

查找过程如下：根据AAL2中的VPI、VCI，通过遍历VPI、VCI与PathID的关联表，得到对应的PathID；通过PathID和ALCAP的CID，遍历m_AlcapInfoHash哈希表查找对应的ALCAP；通过sugr即Bindingid遍历NBAPInfoHash，查找相应的NBAP；TDD模式下，根据NBAP中Time Slot和User Code遍历m_RRCInfoHash，查找到相应的RRC，FDD模式下通过Scrambling Code查找到相应的RRC。

此情况下，FP层的无线模式、上下行方向是通过参数自动识别模块的配置获取。传输信道类型为DCH，传输格式集可根据上下行方向从NBAP DCH SpecificInformation读取相应的传输格式集，Payload CRC校验是否存在则由NBAP参数payloadCRC_PresenceIndicator来指示。若为DCH集，DCH信道个数即为TFI个数。

MAC层无线模式、上下行方向、传输信道类型由FP通过解码器之间的接口传递上来。此时为专用信道，还需进一步确定CT字段的有无。可从上述过程中查找到的RRC中RB Information的logicalChannelIdentityPresent知道，如果logicalChannelIdentityPresent=1，则MAC具有CT字段。

RLC层根据FP和MAC底层传递上来的上下行方向、传输信道类型、传输信道ID、逻辑信道ID读取获得相应的RLC模式和LI的比特长度。

4.2 RRC建立在专用信道

RRC建立在专用信道上与建立在公共信道上协议参数的获取方法相比，FP层TFS从NBAP的RadioLink Reconfig Request中读取，关联过程同上。而MAC和RLC层的参数来源却大不相同，以图3为例，第15条消息中FP的解码信息是第8条消息NBAP来指示的，而此时MAC和RLC的解码信息是通过建立在公共信道上的第6条信息“RRC：CCCH RRC Connection Setup”和第12条消息“RRC：DCCH Radio Bearer Setup”指示，且专用信道上的RRC对公共信道上的RBInfo进行了更新和补充。即专用信道上和公共信道上的RRC需实现关联才能正确读取参数。此处将重点分析这种情况下的协议关联关系，参考图4。

公共信道上的RRC消息和专用信道上RRC消息无法直接建立关联关系，需要通过NBAP和ALCAP协议建立关联，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条NBAP消息和第12条RRC消息的关联如下：

·FDD模式下，NBAP通过消息1.RadioLink Setup Request中携带的UL DPCH Information RL SetupRqstFDD中包含的UL Scrambling Code Number字段与RRC消息6.RRC Connection Setup中携带的UL Channel Requirement中包含的Scrambling Code进行关联，可将NBAP和RRC公共信道上的消息关联到一起；

·TDD模式下，NBAP通过消息2.RadioLink Setup Request中携带的UL DPCH Information→UL Timeslot Information→Time Slot、UL DPCH Information→UL Timeslot Information→UL Code Information→TDD Channelisation Code参数与RRC消息1.RRC Connection Setup中携带的Uplink DPCH Info→Timeslots and Codes→Timeslot Number和Channelisation Code进行关联，可将NBAP和RRC公共信道上的消息关联到一起。

通过ALCAP协议3.ERQ消息中携带的Connection Element ID中的AAL2 PathID，CID与RRC专用信道VPI、VCI、CID关联，可建立起ALCAP和RRC专用信道上信令消息的关联。再通过NBAP和ALCAP的关联，可最终将RRC公共信道信令→NBAP无线链路建立→ALCAP链路建立→RRC专用信道上信令整个关联起来。

5 实测数据及结果验证

本方案已成功应用于某公司信令测试仪表中，通过实际数据验证，能够快速、自动识别各公共传输信道的传输承载参数，准确地从NBAP和RRC获取专用信道上协议配置参数，从而可以进行完整深入的信令监测和协议分析，为Iub口基础解码和CDR的完整呈现提供有效的支撑，应用结果如图5所示。

6 结束语

Iub接口公共信道上通过猜测模块可正确获取基于AAL2的无线控制信令协议配置参数，专用信道上则需要利用Hash技术，通过协议内和协议间关联，从NBAP和RRC协议中提取协议配置参数。本方案符合TD-SCDMA/WCDMA无线信令监测分析仪表技术规范，利用本方案可实现Iub口基于AAL2的无线控制信令协议参数的正确解码，实现Iub接口基于流程图直观显示的自动关联，并进行流程分析，在WCDMA/TD-SCDMA系统网络监测方面有着不可或缺的作用。

参考文献

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何艺，雒江涛，张治中.TD-SCDMA网络测试仪中Uu接口的信令分析.重庆邮电大学学报（自然科学版），2007，19（1）

8龚珏，雒江涛，张治中.TD-SCDMA测试仪中Iub接口实现RLC层信令解码.重庆邮电大学学报 （自然科学版），2007，19（1）

9雒江涛，张治中.Iub接口公共传输信道类型的自动识别方法.中国，CN1859435，2006-06

10夏鞑，张治中，雒江涛.链路标识与虚路径和虚通道映射关系的自动识别方法.中国，CN101272582，2008-09