第三层信令消息在GSM网络优化中的应用

第三层信令消息在GSM网络优化中的应用
网络优化的目的就是对投入运行的无线网络进行参数采集、数据分析，找出影响网络质量的原因，通过技术手段或参数调整使网络达到最佳运行状态的方法，使网络资源获得最佳效益。

DT（DRIVE TEST）也称车测，是检测运行网络质量的重要手段之一。

第三层信令消息（layer 3 messages）也称无线接口信令消息，可以将MS与BSS之间的信令消息清晰显示出来。

其不同于普通意义上的信令消息，只显示Um接口的信令，在显示时也只是DL、UL交替出现来表示当前通信的状态，从而简化了对网络状况的分析步骤，有利于提高网络优化的效率。

第三层信令消息主要包括：寻呼、鉴权、加密、分配信道、切换、测量报告、位置更新，能清晰显示出通话的起呼、切换、位置更新、结束通话和掉话各部分的信令流程。

在DT测试过程中通过第三层信令消息，可以准确判断通话的状态。

MS的信令流程在第三层信令消息框中大大简化，只显示MS与BSS之间的信令流程，不显示到MSC及VLR的流程项，从而简化了DT测试过程中对建立通话的信令流程的分析步骤。

笔者举例介绍在日常DT测试中关于未接通、掉话和由于切换失败导致掉话等情况的第三层信令消息，例子以MOTOROLA DT测试专用仪表TEMS为准（各种DT测试仪表都有layer 3 messages消息框）。

例1：MS呼叫未接通（与考核指标中的接通率挂钩）
测试方式：DT；测试人员：网优工程师；测试地点：太原市滨河东路。

太原市GSM网只有GSM 900MHz制式，采用MOTOROLA和NOKIA设备组网，以汾河为界，其中采用NOKIA 设备的河东地区有5个LAC，采用MOTOROLA设备的河西地区有2个LAC，此次未接通发生在汾河东岸的滨河东路上，正是LAC区交接处，在DI测试的行程中，可能发生数次跨LAC 区的切换，极易发生掉话或未接通情况。

在DT测试中，MS的服务小区为：LAC：13588；CI：4732。

首先，通话到达预定时长后正常释放，当MS进行下一轮起呼时，从计算机操作界面图上可以看到有瞬间的通话质量极差（quality为七级），紧接着释放，从第三层信令消息框可以明确反映出发生了一次未接通，主要有以下三条信令消息：
UL：CHANNEL REQUEST
DL：IMMEDIATE ASSIGNMENT
UL：CM SERVICE REQUEST
在上行的CM SERVICE REQUEST信令发出后，没有下行的响应，通话状态由起呼直接转为空闲模式（IDLE），由此可以断定发生了一次未接通。

由于上行UL：CM SERVICE REQUEST 是MS发起的对SDCCH的申请，发出申请后没有应答，没有出现标志呼叫接通的信令消息（当一次试呼开始后出现了Connect，Connect Acknowledge消息中的任何一条就计数为一次接通），由此，可以断定发生了一次未接通情况。

其原因可能为该服务小区的SDCCH信
道拥塞，也可能是由于无线环境的恶化造成SDCCH信令丢失。

因为此次DT测试发生在跨数个LAC的路段，而且是上一个通话刚刚结束，起初判断可能是发生了一次位置更新LOCATION UPDATE。

由于MS在通话时跨过LAC区并不发生位置更新，挂机后在空闲状态下立即进行位置更新，所以在城市DT测试中会经常发生MS通话时跨过位置区（LAC）的情况，在通话结束后立即开始做位置更新，其主要的第三层信令消息有（假设通话刚结束）：
DL：CHANNEL RELEASE
UL：CHANNEL REQUEST（紧接着开始做位置更新）
DL：IMMEDIATE ASSIGNMENT
UL：LOCATION UPDATING REQUEST
DL：AUTHENTICATION REQUEST
UL：AUTHENTICATION RESPONSE
DL：LOCATION UPDATING ACCEPT
UL：TMSI REALLOCATION COMPLETE
DL：CHANNEL RELEASE
结合此例的第三层信令消息来看，例子中MS发出了UL：CM SERVICE REQUEST，并不是UL：LOCATION UPDATING REQUEST，由此可以判断出此例并非是位置更新。

例2：MS掉话（与考核指标中的掉话率挂钩）
测试方式：DT；测试人员：网优工程师；测试地点位于太原市南内环西街。

发生掉话的主服务小区为：LAC：13588；CI：4391。

从计算机操作界面中得知，该MS掉话之前还发生过两次切换：MS的服务小区由4033切到4032，又切至4391，起初4391的level值还较高，突然一个深衰落，下行的level落到­—100dBm以下，导致掉话。

这期间有一个最强邻区（LAC：13588，CI：4643，BCCH为16）可供切换，但是4032、4033、4391服务小区都没有切到4643小区去，可能上述小区间的邻区切换参数设置不恰当，也可能是4643小区拥塞，造成不能正常切换。

由于无线环境急剧恶化，测试人员怀疑是4391小区前方有巨大建筑物阻挡或载频有低功故障，导致通话过程中产生极大的误码，使MS与BSC间无法正常通信，最终断开连接产生掉话。

由第三层信令消息可以看出，MS原处于通话状态，因为上行MS一直在发送UL：MEASUREMENT REPORT（只有通话过程中才发送测量报告），掉话时MS由通话模式直接转为IDLE模式，即只有下行消息而无上行消息：
DL：SYSTEM INFORMATION TYPE
DL：PAGING REQUEST TYPE
例3：MS连续切换失败
测试方式：DT；测试人员：网优工程师；测试地点：太原市迎泽西大街下元汽车站附近。

服务小区：LAC：13588；CI：4173。

下元汽车站位于迎泽西大街与和平路交叉口处，地势平坦、空旷，车流量大，主要由4173、4081小区覆盖，上述两个小区及相邻小区同属于LAC：13588。

DT测试过程中，MS当前服务小区为4173，当检测到有Level 更强的邻区时，BSC指示MS切换（发起DL：HANDOVER COMMAND），此时发生了连续的三次切换失败（UL：HANDOVER FAILURE）。

需要声明的一点是：切换失败并不代表掉话，也不列入考核范围，但是切换失败极有可能造成掉话，在本地测试过程中，测试人员非常重视切换失败，尤其是连续的切换失败。

虽然本例中经历了连续三次切换失败，MS仍然没有掉话（MS还在发送测量报告），但是对连续的切换失败应该给予很大的重视。

导致连续的切换失败的原因可能是目标小区的TCH信道拥塞，也可能是目标小区的BCCH载频与TCH载频的发射功率没有调平，导致BCCH与TCH的Level值相差很大而造成切换失败。

其第三层信令消息流程如下：
DL：HANDOVER COMMAND
UL：HANDOVER ACCESS
UL：HANDOVER COMPLETE
UL：MEASUREMENT REPORT
UL：HANDOVER FAILURE
DL：SYSTEM INFORMATION TYPE 5
从切换的两个小区：4173、4081来看，4173向4081切换，是不同步切换Non-synchronized Handover，所以BSC应该在MS发出UL：HANDOVER ACCESS消息后，接着发出DL：PHYSICAL INFORMATION，指示MS切换至目标小区的Timing Advance，即MS与切换目标小区的距离。

同时，在MS发出UL：HANDOVER COMPLETE之后，再发一条DL：PHYSICAL INFORMATION。

在本例中BSC没有发出这两条消息，这也是导致发生切换失败的原因之一。

（同步切换指：同一个BTS内部的切换或MS已知切换目标小区的时间提前量时所发生的切换）
本文总结了在DT测试中，对一些测试指标用第三层信令消息来描述的情况。

当然，第三层信令消息还对其他许多事件进行描述，这里不一一阐述。

需要注意的一点是：第三层信令消
息与信令消息有很大区别，第三层信令消息只显示MS－BSS即空中无线接口的信令消息，而信令消息则是对全网所有NE（MSC、HLR、VLR、GGSN、SGSN等）而言的，相比之下要复杂得多。