1引言

　　蜂窩移動通信的網(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。任何一個網(wǎng)元或接口出現(xiàn)問題,，都會導(dǎo)致無線網(wǎng)絡(luò)故障,。各式各樣的天饋系統(tǒng),、直放站、塔放,、五花八門的無線衰落環(huán)境,、數(shù)量驚人的Abit2MB接口和CIC電路，以及眼花繚亂的手機終端等,，使得查找無線網(wǎng)絡(luò)故障變得錯綜復(fù)雜,。在這里，“準確定位,、迅速打擊”說的不是“外科手術(shù)式”軍事打擊,，而是移動通信“特種兵”（運維和網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化通信工程師）的夢想。本文將通過幾個實際案例來說明如何巧妙利用手頭的儀器來查找復(fù)雜的無線網(wǎng)絡(luò)問題,。

　　2裝備

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

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

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

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

　?。?）路測軟件R&SROMES＋掃頻儀R&STSMx,。用于網(wǎng)絡(luò)覆蓋測試和干擾查找?？煽刂贫嗯_測試手機和掃頻儀測試,。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),，實時Layer3消息。

　　3實際案例

　　3.1案例1

　?。?）問題：多臺GSM手機某日早上在本地開機后顯示“未注冊SIMCard”,，而這些手機里的SIM開之前都能正常工作。把SIM卡換到別的手機后故障依舊,，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卡問題，都會導(dǎo)致注冊失敗,。查找該問題需要協(xié)調(diào)各個部門,，且工作量很大,。但我們巧妙地利用路測軟件ROMES和手機綜測儀CMU200，通過跟蹤手機的Layer3消息當(dāng)場就很快地找到了故障,。

　?。?）方法：把待測SIM卡放入受控于ROMES軟件的GSM測試手機中，在當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下開機,、嘗試注冊,，實時記錄測試手機注冊失敗的Layer3消息（見圖1）。連接屏蔽箱和CMU200的射頻端口,，測試手機放入屏蔽箱（見圖2）,。設(shè)置CMU200工作在GSM900頻段，不鑒權(quán),，參數(shù)為通用設(shè)置,。開機，關(guān)上屏蔽箱,，此時屏蔽箱中僅存在CMU200發(fā)射的信號,，手機仍然無法注冊，狀態(tài)不變,，因此可以排除Abits口以上設(shè)備或參數(shù)原因,。使用標準測試卡更換原SIM卡后，重復(fù)相同操作,，開機后成功注冊,，ROMES實時記錄了測試手機的Layer3注冊消息（見圖3）。通常手機開機注冊的過程應(yīng)該是這樣的（見圖4）：

圖1失敗的位置更新消息

圖2CMU200與屏蔽箱連接測試手機

圖3成功的位置更新消息

圖4GSM手機開機注冊流程

圖5音頻分析儀與CMU200配合測試手機音頻性能

圖6用ROMES加上TSMx來查找干擾

　　手機開機后首先搜尋上次關(guān)機SIM卡儲存的頻率,，如果無法找到,，會在整個支持的GSM頻段尋找電平最強的信號，鎖定頻率后,，完成同步,、接收系統(tǒng)消息。

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

　　手機啟動IMSI程序有兩種方法：IMSI鑒別或TMSI和LAI鑒別。

　　當(dāng)手機首次啟用新SIM卡開機,、手機轉(zhuǎn)移到了另外一個PLMN區(qū),、手機移動到了另外一個剛復(fù)位的VLR和VLR刪除了此手機數(shù)據(jù)的時候才會使用IMSI鑒別方式，即在注冊過程中需要手機把IMSI傳送給MSC,。

 　　其它情況時,，應(yīng)該使用TMSI和LAI鑒別方法。即通過手機把上次通訊時記錄的TMSI和LAI發(fā)送到目的地VLR（即開機所在地VLR）,，目的地VLR 按照原LAI查詢到初始地VLR,，通過初始地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發(fā)送隨機號碼鑒別,，如果手機響應(yīng)鑒別成功,，目的地VLR按照得到的IMSI，向HLR申請得到用戶完整數(shù)據(jù),，接著目的地VLR向手機發(fā)送認證確認消息,，從而完成了注冊過程。

　　手機SIM卡把新的LAI記錄,，之后即可提供通信服務(wù),。

　　對比正常和故障情況（見圖1，圖2,，圖3）,，可以發(fā)現(xiàn)：

　　正常情況下注冊是符合規(guī)范的。任何手機為了向系統(tǒng)通知其準備激活,，開機后的位置更新方式應(yīng)該采用“IMSI附著”的類型,，手機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,。

　　故障手機不但在開機后位置更新方式采用了“一般位置更新”類型，在手機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”類型用于空閑手機從一個LAC區(qū)移動到另一個LAC區(qū)時的位置更新,，僅作LAI的更新，不需要IMSI的認證,。因此,，當(dāng)手機開機后如果采用了此種方式，手機就不會發(fā)送 IMSI或TMSI,，目的地VLR就沒有途徑得到手機的IMSI及鑒別組信息,，既無法從HLR得到手機用戶完整數(shù)據(jù)，也沒法向手機發(fā)出鑒別消息,，因此目的地VLR只能通過MSC發(fā)出拒絕手機的位置更新申請的消息,，拒絕的理由只是簡單地歸類為HLR查詢不到IMSI，導(dǎo)致手機出現(xiàn)“未注冊SIMCard”的現(xiàn)象,。

　　什么導(dǎo)致了位置更新類型的變化,？最值得懷疑的對象就是儲存著鑒別信息、存儲著決定位置更新類型的程序SIM卡,。在更換了SIM卡后,，注冊、通訊恢復(fù)正常。是何原因?qū)е铝嗽瓉鞸IM卡的設(shè)置改變,？SIM卡實際就是一張存儲卡,，存儲著手機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,。當(dāng)某個誘因出現(xiàn)時，就有可能誘發(fā)程序出錯,。是否由于系統(tǒng)升級或開通了新的PLMN導(dǎo)致故障發(fā)生,，需要進一步調(diào)查，但是最重要的是通過使用R&S的無線儀表,，在沒有查網(wǎng)絡(luò)端的前提下就準確地完成了定位,，迅速地解決了問題,。

　　3.2案例2

　?。?）問題：某批用于EV-DORevA無線網(wǎng)絡(luò)的UIM卡插入AT后開機不能上網(wǎng),。

　?。?）分析：HLR遺漏IMSI信息導(dǎo)致AT無法注冊,，AT鑒權(quán)失敗,，AN與AT參數(shù)協(xié)商失敗,，UIM卡等問題,，都會導(dǎo)致AT與AN不能建立會話連接——即不能上網(wǎng),。為了快速查找問題,，我們使用了無線綜測儀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,。如果支持EV-DO，AT調(diào)整頻率到EV-DO的優(yōu)先頻點（一般為37）,，開始與AN作會話參數(shù)協(xié)商,。如果會話協(xié)商成功，AN會分配一個惟一接入代號UATI給AT,，AN也同時獲得了AT提供的SessionSeed和ESN,，為會話連接做準備。AT發(fā)出會話連接申請,，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，實現(xiàn)上網(wǎng)功能,。分析問題需要重現(xiàn)故障現(xiàn)象,。由于待測試AT不能與ROMES相連,，所以無法從AT端監(jiān)測。因此需要搭建一個測試環(huán)境,，從AN側(cè)來確定問題所在,。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開機后發(fā)現(xiàn)AT與CMU200（AN）不能完成會話協(xié)商。

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

　　進一步了解得知此批UIM只能用于指定區(qū)域的固定上網(wǎng)點,，通過設(shè)置10位（16進制）的SectorID實現(xiàn)鎖定指定區(qū)域的目的。

　　按照ANSI41規(guī)范,，SectorID為6位字長（16進制）,。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順利完成會話協(xié)商,，成功連接。

　　到指定區(qū)域驗證,，事實果然如此,。

　　3.3案例3

　　（1）問題：經(jīng)常收到某區(qū)域的GSM客戶投訴：存在單通情況,。

　?。?）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大量的人力,、時間。無線鏈路上,、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,，無線干擾，基站Abits口存在環(huán)回,，交換機的回音抑制器故障,，BSC與MSC的A接口CIC不對應(yīng)等都會引起單通現(xiàn)象。因此,，一般從最簡單,、最大可能性的測試做起，使用簡潔的方法,，爭取用最少的時間,、最少的人力解決問題。

 　?。?）方法

　　分析問題發(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BSC,，因此某個基站的無線,、硬件故障的可能性不大。因此,，排查的主要對象落在了手機,、區(qū)域干擾和BSC，MSC上,。

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

　　既然此案例已經(jīng)確定問題在無線網(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在問題區(qū)域查找是否存在同,、鄰頻干擾（見圖6）,，查找結(jié)果為無干擾。

　　然后就需要作最耗費時間和精力的CIC測試,。通常需要一個工程師從交換側(cè)把A接口鎖剩兩個CIC（保留1路控制信令鏈路）,，另外兩個射頻工程師負責(zé)撥號,、接通、人工說話,、人工接聽,、人耳監(jiān)聽是否存在單通。如果存在單通,，此時即可定位此兩個CIC存在問題,，接著測試下兩個CIC，如此往復(fù),，鎖定有問題的 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,，只能深夜進行，需要耗費非常多的時間和精力,。

　　如果能巧妙利用ROMES路測軟件，就可以節(jié)省人力和時間,。方法是：使用ROMES軟件控制兩臺測試手機,，一臺測試手機A的麥克風(fēng)線路連接到了PC的聲卡音頻輸出端，另一臺測試手機B耳機線路連接到了自帶小型功放的臺式音箱的音頻輸入端,，PC循環(huán)播放一段音樂通過音頻線路送到A的音頻接收端,，手機A受 ROMES控制，自動循環(huán)撥通B手機,，呼叫經(jīng)過基站,，然后到BSC，接著連接到交換機,，交換機會分配鎖剩的兩個CIC與BSC連接,，建立通話。音樂因此也送到了自動接聽的測試手機B的耳機線路上,，同時也送到了音箱的音頻輸入端,，這時音箱即會播放PC播放的音樂。工程師只需要聆聽音箱是否正常發(fā)聲,，即可判斷此兩個CIC是否存在問題,。如果正常，關(guān)閉這兩個CIC,，打開下兩個CIC,，繼續(xù)檢查。由此往復(fù),，整個過程只需要一個工程師連續(xù)操作,。交換工程師如果使用了一個自動鎖定,、自動解鎖的程序，測試CIC效率更會得到極大的提高,。

　　采用這一改進方法,，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題,。

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