1引言

　　蜂窩移動(dòng)通信的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)大體可分為終端,、基站,、基站控制器和MSC幾大網(wǎng)元。它們之間的接口稱之為Um，Abits,，A接口,。任何一個(gè)網(wǎng)元或接口出現(xiàn)問(wèn)題,，都會(huì)導(dǎo)致無(wú)線網(wǎng)絡(luò)故障,。各式各樣的天饋系統(tǒng)、直放站,、塔放,、五花八門(mén)的無(wú)線衰落環(huán)境、數(shù)量驚人的Abit2MB接口和CIC電路,，以及眼花繚亂的手機(jī)終端等,，使得查找無(wú)線網(wǎng)絡(luò)故障變得錯(cuò)綜復(fù)雜。在這里,，“準(zhǔn)確定位,、迅速打擊”說(shuō)的不是“外科手術(shù)式”軍事打擊,，而是移動(dòng)通信“特種兵”（運(yùn)維和網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化通信工程師）的夢(mèng)想。本文將通過(guò)幾個(gè)實(shí)際案例來(lái)說(shuō)明如何巧妙利用手頭的儀器來(lái)查找復(fù)雜的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題,。

　　2裝備

　　“工欲善其事,，必先利其器”。對(duì)于運(yùn)維和網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化通信工程師來(lái)說(shuō),，為了解決復(fù)雜的問(wèn)題,，必要的測(cè)試設(shè)備是必需的。下面的這些儀器是經(jīng)?？赡苡玫降?ldquo;裝備”,。

　　（1）手機(jī)綜合測(cè)試儀R&SCMU200,。用于測(cè)試手機(jī)射頻和協(xié)議性能。能模擬基站,，BSC,，交換網(wǎng)元，可設(shè)置無(wú)線網(wǎng)絡(luò)參數(shù),，支持GSM/(E)GPRS,，CDMA/EV-DO，WCDMA/HSPA信令測(cè)試,。

　?。?）音頻分析儀R&SUPV。用于測(cè)試手機(jī)的音頻性能,。含GSM,，WCDMA，CDMA手機(jī)音頻測(cè)試軟件,，可以同時(shí)產(chǎn)生2路0~200kHz的單音或多音信號(hào),、同時(shí)分析2路0~250kHz的音頻信號(hào)，直接顯示音頻頻率,，電平,，THD，SINAD等指標(biāo),。

　?。?）手持式多功能頻譜儀R&SFSH。用于頻譜,、天饋線測(cè)試和干擾查找,。支持的測(cè)試項(xiàng)目有VSWR測(cè)試，斷點(diǎn)測(cè)試,，GSM,，WCDMA,，CDMA信道功率測(cè)試，頻譜分析,，增益測(cè)試,，干擾測(cè)試等。

　?。?）路測(cè)軟件R&SROMES＋掃頻儀R&STSMx,。用于網(wǎng)絡(luò)覆蓋測(cè)試和干擾查找?？煽刂贫嗯_(tái)測(cè)試手機(jī)和掃頻儀測(cè)試,。支持 GSM/(E)GPRS，CDMA/EV-DO,，WCDMA/HSPA網(wǎng)絡(luò),，能直接輸出GSM同、鄰頻干擾小區(qū),，GSM,，CDMA，WCDMA遺漏鄰小區(qū),，導(dǎo)頻污染數(shù),，實(shí)時(shí)Layer3消息。

　　3實(shí)際案例

　　3.1案例1

　?。?）問(wèn)題：多臺(tái)GSM手機(jī)某日早上在本地開(kāi)機(jī)后顯示“未注冊(cè)SIMCard”,，而這些手機(jī)里的SIM開(kāi)之前都能正常工作。把SIM卡換到別的手機(jī)后故障依舊,，但讀卡器讀取SIMCard用戶信息正常,。

　　（2）分析：HLR遺漏IMSI信息,，網(wǎng)絡(luò)阻斷,，SIM卡問(wèn)題，都會(huì)導(dǎo)致注冊(cè)失敗,。查找該問(wèn)題需要協(xié)調(diào)各個(gè)部門(mén),，且工作量很大。但我們巧妙地利用路測(cè)軟件ROMES和手機(jī)綜測(cè)儀CMU200,，通過(guò)跟蹤手機(jī)的Layer3消息當(dāng)場(chǎng)就很快地找到了故障,。

　　（3）方法：把待測(cè)SIM卡放入受控于ROMES軟件的GSM測(cè)試手機(jī)中,，在當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下開(kāi)機(jī),、嘗試注冊(cè)，實(shí)時(shí)記錄測(cè)試手機(jī)注冊(cè)失敗的Layer3消息（見(jiàn)圖1）。連接屏蔽箱和CMU200的射頻端口,，測(cè)試手機(jī)放入屏蔽箱（見(jiàn)圖2）,。設(shè)置CMU200工作在GSM900頻段，不鑒權(quán),，參數(shù)為通用設(shè)置,。開(kāi)機(jī)，關(guān)上屏蔽箱,，此時(shí)屏蔽箱中僅存在CMU200發(fā)射的信號(hào),，手機(jī)仍然無(wú)法注冊(cè)，狀態(tài)不變,，因此可以排除Abits口以上設(shè)備或參數(shù)原因,。使用標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試卡更換原SIM卡后，重復(fù)相同操作,，開(kāi)機(jī)后成功注冊(cè),，ROMES實(shí)時(shí)記錄了測(cè)試手機(jī)的Layer3注冊(cè)消息（見(jiàn)圖3）。通常手機(jī)開(kāi)機(jī)注冊(cè)的過(guò)程應(yīng)該是這樣的（見(jiàn)圖4）：

圖1失敗的位置更新消息

圖2CMU200與屏蔽箱連接測(cè)試手機(jī)

圖3成功的位置更新消息

圖4GSM手機(jī)開(kāi)機(jī)注冊(cè)流程

圖5音頻分析儀與CMU200配合測(cè)試手機(jī)音頻性能

圖6用ROMES加上TSMx來(lái)查找干擾

　　手機(jī)開(kāi)機(jī)后首先搜尋上次關(guān)機(jī)SIM卡儲(chǔ)存的頻率,，如果無(wú)法找到,，會(huì)在整個(gè)支持的GSM頻段尋找電平最強(qiáng)的信號(hào)，鎖定頻率后,，完成同步、接收系統(tǒng)消息,。

　　隨后手機(jī)啟動(dòng)IMSI配置程序,，通知系統(tǒng)其進(jìn)入激活狀態(tài)。

　　手機(jī)啟動(dòng)IMSI程序有兩種方法：IMSI鑒別或TMSI和LAI鑒別,。

　　當(dāng)手機(jī)首次啟用新SIM卡開(kāi)機(jī),、手機(jī)轉(zhuǎn)移到了另外一個(gè)PLMN區(qū)、手機(jī)移動(dòng)到了另外一個(gè)剛復(fù)位的VLR和VLR刪除了此手機(jī)數(shù)據(jù)的時(shí)候才會(huì)使用IMSI鑒別方式,，即在注冊(cè)過(guò)程中需要手機(jī)把IMSI傳送給MSC,。

 　　其它情況時(shí)，應(yīng)該使用TMSI和LAI鑒別方法,。即通過(guò)手機(jī)把上次通訊時(shí)記錄的TMSI和LAI發(fā)送到目的地VLR（即開(kāi)機(jī)所在地VLR）,，目的地VLR 按照原LAI查詢到初始地VLR，通過(guò)初始地VLR按照原TMSI查詢到IMSI及鑒別組信息,，目的地VLR使用此鑒別組向手機(jī)發(fā)送隨機(jī)號(hào)碼鑒別,，如果手機(jī)響應(yīng)鑒別成功，目的地VLR按照得到的IMSI,，向HLR申請(qǐng)得到用戶完整數(shù)據(jù),，接著目的地VLR向手機(jī)發(fā)送認(rèn)證確認(rèn)消息，從而完成了注冊(cè)過(guò)程。

　　手機(jī)SIM卡把新的LAI記錄,，之后即可提供通信服務(wù),。

　　對(duì)比正常和故障情況（見(jiàn)圖1，圖2,，圖3）,，可以發(fā)現(xiàn)：

　　正常情況下注冊(cè)是符合規(guī)范的。任何手機(jī)為了向系統(tǒng)通知其準(zhǔn)備激活,，開(kāi)機(jī)后的位置更新方式應(yīng)該采用“IMSI附著”的類(lèi)型,，手機(jī)鑒別的方式可按情況選用“TMSI和LAI”或“直接發(fā)送IMSI”的方式。為了保密,，通常不采用“直接發(fā)送IMSI”的方式,。

　　故障手機(jī)不但在開(kāi)機(jī)后位置更新方式采用了“一般位置更新”類(lèi)型，在手機(jī)鑒別方式上還選擇了“直接發(fā)送IMSI”的方式,。通常“一般位置更新”類(lèi)型用于空閑手機(jī)從一個(gè)LAC區(qū)移動(dòng)到另一個(gè)LAC區(qū)時(shí)的位置更新,，僅作LAI的更新，不需要IMSI的認(rèn)證,。因此,，當(dāng)手機(jī)開(kāi)機(jī)后如果采用了此種方式，手機(jī)就不會(huì)發(fā)送 IMSI或TMSI,，目的地VLR就沒(méi)有途徑得到手機(jī)的IMSI及鑒別組信息,，既無(wú)法從HLR得到手機(jī)用戶完整數(shù)據(jù)，也沒(méi)法向手機(jī)發(fā)出鑒別消息,，因此目的地VLR只能通過(guò)MSC發(fā)出拒絕手機(jī)的位置更新申請(qǐng)的消息,，拒絕的理由只是簡(jiǎn)單地歸類(lèi)為HLR查詢不到IMSI，導(dǎo)致手機(jī)出現(xiàn)“未注冊(cè)SIMCard”的現(xiàn)象,。

　　什么導(dǎo)致了位置更新類(lèi)型的變化,？最值得懷疑的對(duì)象就是儲(chǔ)存著鑒別信息、存儲(chǔ)著決定位置更新類(lèi)型的程序SIM卡,。在更換了SIM卡后,，注冊(cè)、通訊恢復(fù)正常,。是何原因?qū)е铝嗽瓉?lái)SIM卡的設(shè)置改變,？SIM卡實(shí)際就是一張存儲(chǔ)卡，存儲(chǔ)著手機(jī)正常通訊需要的程序及信息,，其內(nèi)容在特定的條件下可讀,、可寫(xiě)。當(dāng)某個(gè)誘因出現(xiàn)時(shí),，就有可能誘發(fā)程序出錯(cuò),。是否由于系統(tǒng)升級(jí)或開(kāi)通了新的PLMN導(dǎo)致故障發(fā)生,，需要進(jìn)一步調(diào)查，但是最重要的是通過(guò)使用R&S的無(wú)線儀表,，在沒(méi)有查網(wǎng)絡(luò)端的前提下就準(zhǔn)確地完成了定位,，迅速地解決了問(wèn)題。

　　3.2案例2

　?。?）問(wèn)題：某批用于EV-DORevA無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的UIM卡插入AT后開(kāi)機(jī)不能上網(wǎng),。

　　（2）分析：HLR遺漏IMSI信息導(dǎo)致AT無(wú)法注冊(cè),，AT鑒權(quán)失敗,，AN與AT參數(shù)協(xié)商失敗，UIM卡等問(wèn)題,，都會(huì)導(dǎo)致AT與AN不能建立會(huì)話連接——即不能上網(wǎng),。為了快速查找問(wèn)題，我們使用了無(wú)線綜測(cè)儀CMU200,。

　?。?）方法：一般EV-DO的AT上網(wǎng)的流程為：AT在PRL上查詢是否支持EV-DO及EV-DO的優(yōu)先頻點(diǎn)。如果支持EV-DO,，AT調(diào)整頻率到EV-DO的優(yōu)先頻點(diǎn)（一般為37）,，開(kāi)始與AN作會(huì)話參數(shù)協(xié)商。如果會(huì)話協(xié)商成功,，AN會(huì)分配一個(gè)惟一接入代號(hào)UATI給AT,，AN也同時(shí)獲得了AT提供的SessionSeed和ESN，為會(huì)話連接做準(zhǔn)備,。AT發(fā)出會(huì)話連接申請(qǐng),，EV-DO的AAA鑒權(quán)服務(wù)器要求AT按照CHAP協(xié)議輸入用戶名和密碼，完成接入EV-DO網(wǎng)絡(luò)的鑒權(quán),。接著PDSN也會(huì)要求客戶按照CHAP協(xié)議輸入互聯(lián)網(wǎng)接入用戶名和密碼，完成上網(wǎng)鑒權(quán),。隨后建立PPP連接,，實(shí)現(xiàn)上網(wǎng)功能。分析問(wèn)題需要重現(xiàn)故障現(xiàn)象,。由于待測(cè)試AT不能與ROMES相連,，所以無(wú)法從AT端監(jiān)測(cè)。因此需要搭建一個(gè)測(cè)試環(huán)境,，從AN側(cè)來(lái)確定問(wèn)題所在,。我們采用了案例1中的CMU200＋屏蔽箱的方案。

　　在CMU200上設(shè)置AN的頻率為37,，設(shè)置Subtype為2,，支持EV-DORevA版本，下行功率-70dBm，AT開(kāi)機(jī)后發(fā)現(xiàn)AT與CMU200（AN）不能完成會(huì)話協(xié)商,。

　　CMU200側(cè)偵測(cè)到5個(gè)為一組的功率從低到高不斷循環(huán)的信號(hào),，與CMU200ProbesperSequence的定義值5相符合，因此認(rèn)為這就是AT 發(fā)出的接入試探,。由此判斷AT已正常發(fā)出無(wú)線信號(hào),，但是由于物理層承載的協(xié)議參數(shù)無(wú)法在AT與AN之間通過(guò)協(xié)商達(dá)成一致，導(dǎo)致了無(wú)法進(jìn)入Session Open狀態(tài),，從而無(wú)法建立會(huì)話連接,。

　　進(jìn)一步了解得知此批UIM只能用于指定區(qū)域的固定上網(wǎng)點(diǎn)，通過(guò)設(shè)置10位（16進(jìn)制）的SectorID實(shí)現(xiàn)鎖定指定區(qū)域的目的,。

　　按照ANSI41規(guī)范,，SectorID為6位字長(zhǎng)（16進(jìn)制）。修改CMU200中的SectorID format為人工指定格式,，并按照UIM廠商提供的信息輸入10位Sector ID后,，AT與CMU200順利完成會(huì)話協(xié)商，成功連接,。

　　到指定區(qū)域驗(yàn)證,，事實(shí)果然如此。

　　3.3案例3

　?。?）問(wèn)題：經(jīng)常收到某區(qū)域的GSM客戶投訴：存在單通情況,。

　　（2）分析：由于單通現(xiàn)象出現(xiàn)的概率一般不高,，如果需要重現(xiàn)故障,、查找導(dǎo)致單通的原因需要耗費(fèi)大量的人力、時(shí)間,。無(wú)線鏈路上,、下行不平衡，基站載波故障,，基站基帶板件故障,，BSC聲碼器故障，天饋線故障,，無(wú)線干擾,，基站Abits口存在環(huán)回，交換機(jī)的回音抑制器故障,，BSC與MSC的A接口CIC不對(duì)應(yīng)等都會(huì)引起單通現(xiàn)象,。因此，一般從最簡(jiǎn)單,、最大可能性的測(cè)試做起,，使用簡(jiǎn)潔的方法,，爭(zhēng)取用最少的時(shí)間、最少的人力解決問(wèn)題,。

 　?。?）方法

　　分析問(wèn)題發(fā)現(xiàn)，出現(xiàn)投訴的區(qū)域分屬不同的基站覆蓋區(qū)域,，但是卻同屬一個(gè)BSC,，因此某個(gè)基站的無(wú)線、硬件故障的可能性不大,。因此,，排查的主要對(duì)象落在了手機(jī)、區(qū)域干擾和BSC,，MSC上,。

　　最容易實(shí)施的是檢測(cè)投訴客戶手機(jī)。在此案例中,，更換手機(jī)后測(cè)試多次仍然存在此故障,，可確定不是手機(jī)原因。如果懷疑是手機(jī)引起的單通,，則可以使用 R&S的音頻分析儀UPV測(cè)試手機(jī)音頻收發(fā)電路,。如圖5所示，在CMU200與手機(jī)建立連接后,，運(yùn)行UPV的手機(jī)音頻測(cè)試軟件,，可以自動(dòng)得到手機(jī)的音頻發(fā)送響度（SLR）、接收響度（RLR）及頻率響應(yīng)曲線等量化指標(biāo),，從而驗(yàn)證手機(jī)的音頻電路,。

　　既然此案例已經(jīng)確定問(wèn)題在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，接著可以先查找是否存在區(qū)域干擾,。使用ROMES軟件控制掃頻儀TSMx在問(wèn)題區(qū)域查找是否存在同,、鄰頻干擾（見(jiàn)圖6），查找結(jié)果為無(wú)干擾,。

　　然后就需要作最耗費(fèi)時(shí)間和精力的CIC測(cè)試,。通常需要一個(gè)工程師從交換側(cè)把A接口鎖剩兩個(gè)CIC（保留1路控制信令鏈路），另外兩個(gè)射頻工程師負(fù)責(zé)撥號(hào),、接通,、人工說(shuō)話,、人工接聽(tīng),、人耳監(jiān)聽(tīng)是否存在單通。如果存在單通,，此時(shí)即可定位此兩個(gè)CIC存在問(wèn)題,，接著測(cè)試下兩個(gè)CIC,，如此往復(fù)，鎖定有問(wèn)題的 CIC后即可排除故障,。但是,，CIC的數(shù)量非常龐大，并且為了不影響用戶使用,，只能深夜進(jìn)行,，需要耗費(fèi)非常多的時(shí)間和精力。

　　如果能巧妙利用ROMES路測(cè)軟件,，就可以節(jié)省人力和時(shí)間,。方法是：使用ROMES軟件控制兩臺(tái)測(cè)試手機(jī)，一臺(tái)測(cè)試手機(jī)A的麥克風(fēng)線路連接到了PC的聲卡音頻輸出端,，另一臺(tái)測(cè)試手機(jī)B耳機(jī)線路連接到了自帶小型功放的臺(tái)式音箱的音頻輸入端,，PC循環(huán)播放一段音樂(lè)通過(guò)音頻線路送到A的音頻接收端，手機(jī)A受 ROMES控制,，自動(dòng)循環(huán)撥通B手機(jī),，呼叫經(jīng)過(guò)基站，然后到BSC,，接著連接到交換機(jī),，交換機(jī)會(huì)分配鎖剩的兩個(gè)CIC與BSC連接，建立通話,。音樂(lè)因此也送到了自動(dòng)接聽(tīng)的測(cè)試手機(jī)B的耳機(jī)線路上,，同時(shí)也送到了音箱的音頻輸入端，這時(shí)音箱即會(huì)播放PC播放的音樂(lè),。工程師只需要聆聽(tīng)音箱是否正常發(fā)聲,，即可判斷此兩個(gè)CIC是否存在問(wèn)題。如果正常,，關(guān)閉這兩個(gè)CIC,，打開(kāi)下兩個(gè)CIC，繼續(xù)檢查,。由此往復(fù),，整個(gè)過(guò)程只需要一個(gè)工程師連續(xù)操作。交換工程師如果使用了一個(gè)自動(dòng)鎖定,、自動(dòng)解鎖的程序,，測(cè)試CIC效率更會(huì)得到極大的提高。

　　采用這一改進(jìn)方法,，只使用了約1h即找到了存在硬件故障的CIC電路,，鎖定此CIC后順利解決了單通問(wèn)題。

　　按照上述案例方法,，還可舉一反三地變換出各種符合實(shí)際情況的測(cè)試方案,。如果能巧妙利用測(cè)試儀表靈活,、方便、多功能的特性,，就可以幫助我們快速,、準(zhǔn)確、有效地定位移動(dòng)通信無(wú)線網(wǎng)絡(luò)故障,、巧妙解決復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題,。