第29卷第3期2009年9月
山东通信技术
ommunicationTechnologyShandongC
V01．29No．3Sep．2009
基于信令监测的
TD深
度分析系统
孔建坤刘红梅刘珂刘松森
(中国移动山东公司，济南250001)
摘要：TD—SCDMA网络建设初期。终端和网络都存在不少问题。影响用户的使用感受。为提升用户满意率，与网管
系统实现良性互补，采用信令监测系统监洲TD网络的IuCS口和IuPS口的数据分析，开展针对TD终端的网优工作。从IMEI的维度分析影响TD网络用户体验的问题，该方法具有很好的社会效益和经济效益。
关键词：TD信令监测分析
1
引言
TD—SCDMA网络建设初期。终端和网络都存在
(1)基于TD手机终端(IMEI号码)进行TD相关性能分析的方法．以发现不同终端的用户感受，掌握其对网络性能指标的影响。
(2)基于TD上网卡(IMEI号码)进行TD相关性能分析的方法，通过分析用户体验的相关指标，找出影响用户体验的问题。
本系统需要监测TD网络的IuCS口和IuPs口的信令数据。在山东实际实施时，IuCS口的信令数据采集的是MSCServer和MGW的接口数据；IuPS口采集的是RNC和SGSN的接口数据。通过现网运行，取得的效果如下：
(1)通过分析TD终端IMEI，取IMEI的前8位TAC值。对应统计出现网终端数量、厂商分布情况和
不少问题。影响了用户的使用感受。TD网络目前正处于快速建设期。很多问题都需要信令、协议层面的分析与定位。在实际测试过程中，TD终端问题较之TD网络则更为突出，需要有效的手段对终端进行分析、定位问题和解决问题。为提升用户感受，与网管系统实现良性互补，我们采用信令监测系统监测TD网络的IuCS口和IuPS口的数据分析。开展针对TD终端的网优工作。根据目前TD终端类型的不同，主要分为基于TD手机终端的分析和基于TD上网卡的分析。
基于TD上网卡(IMEI)分析TD的相关性能，主要是针对TD上网卡的接入、掉线、上网行为和上网速率等指标进行分析。根据需要监控的端口不同，分为常规功能和增强功能两部分。其中，常规功能基于PI采集方IuPS普通采集方式，增强功能需要IuPSD式。
实现TD终端分析的前提条件。是TD网络必须强制打开IdentityRequest／Response消息交互，网络请求的UE标识类型为IMEI或IMEISV。
我们的研究集中在以下两个
面：
终端类型，为TD业务发展分析提供了数据基础。
(2)通过分析TD终端的业务异常，发现大唐USIM卡在TD网络中鉴权网络时会出现异常问题．并通知厂商和市场部：
(3)通过分析TD终端的业务异常，发现部分厂商的USIM卡在TD网络中MSCServer设置选择性鉴权时会出现异常问题．要求其对MSCServer关闭选择性鉴权选项：
(4)在商用网大规模进行信令数据分析，对TD终端的各项业务指标进行评测，包括：空闲状态下的指标，IMSI附着过程，周期性位置更新过程，正常位
第3期孔建坤等：基于信令监测的TD深度分析系统
置更新，路由区更新过程事件的成功率和时延：业务状态下的指标，起呼，终呼，发短信，收短信，PDD激活上网，3G切2G、3G切3G的成功率和时延。
本系统在实际应用中主要是针对TD终端问题。突出重点开展度分析，从信令层面对终端故障进行分析、定位问题、解决问题，以提升用户感受，与网管系统实现良好的互补。
2
系统架构
信令监测系统采集TD网络Iu口数据，通过分析
Iu接口主要信令过程的失败或异常消息，提炼出由于终端原因所造成的通信失败。以终端类型为维度，建立终端质量评估体系。
针对终端IMEI的获取需要，在主设备上做相应的配置。在位置更新过程中，下发IdentityRequest消息，在Iu口获取IMEI信息。IMEI编码规则如下：TAC+FAC+SNR+SP，前8位数(TAC)代表手机型号。通过截取前六位并配以“终端类型静态数据表”的对应分析，实现对不同终端类型的分析。
以IMEI为索引．可以实现基于IMEI的位置更新、切换、指派等各种信令及其失败、异常的统计分析。通过历史累加方式，自动呈现各款终端的主要特性与问题。同时通过近期查询详细信令方式进行问题
定位。
图1分析系统架构图
3
应用案例
某地部分TD用户爱立信核心网下注册失败问题分析。3．1问题现象
2009年8月初。在对某地TD网络测试过程中，发现部分TD用户(TD终端+USIM卡)无法在爱立信TD网络下注册。反复重新开关机仍不能登录网络；但是通过先登录GSM网再手动切换至TD网。则能实现在TD网络下注册。
成功的正常位置更新的信令流程如图2所示。
N
C
MSCS
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ing
ReqUe
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011firmation
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st——
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1
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Plete
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”Pletc
■
所流程图
通过中兴信令监测TD终端分析系统，提取了注册失败终端的信令过程(如图3所示)。与正常的位置更新信令流程相比，注册失败的信令流程中没有鉴权请求和鉴权响应的信令过程。在爱立信MSC
Server
下发Security_Mode_Command信令消息到RNC，RNC再下发RRCSecurity_Mode—CMD到TD终端后，TD终端在5秒内无回应：RNC回送Iu
ReleaseRequest
到MSCServer，请求释放连接，参数值为NonStandard
(196)，加密模式无响应。
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山东通信技术
2009正
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图3流程信令解码图
3．2问题分析
对失败的位置史新过程和成功的位置史新过程信令进行详细比对，除了失败的位置更新过程缺少鉴权请求、响应消息外，我们还发现有以下差异：
(1)终端向网络侧发送的Location
UpdatingRe—
quest请求消息不同：失败位置更新过程如图4所示。其中的CKSN(密钥序列号)值为“111”，即No
keyis
图5正常位置虫新信今过程图
aVailable。而正常位置更新信令过程(如图5所示)中CKSN值为“0009属于正常的序列范围。而且，失败信令过程中Locati。n
area
79
(2)对比两种情况下核心网下发的RANAP_SE．CURITY—MODE_COMMAND消息：失败信令过程中
Securitv
Mode
identificati。n字段消息为
信令里
id
一KeyS
460—0一ffIb，而不是正常信令过程中的终端所在RNCT的LAC信息。这说明，终端本次位置更新前有过失败的位置更新，或者由于某些原因，USIM保存的LAC等信息丢失．
OLD(如图6所示)，即下发MSCServer原先存有的KEY值。而成功信令过程的id-KeyStatus为NEW，即刚刚鉴权响应更新的KEY值，如图7所示。
图4失败位置更新过程图
图6失败信令过程中Security_Mode_Command
信令里id—KeyStatus值图
第3期
孔建坤等：基于信令监测的TD深度分析系统
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对UE进行鉴权。MSCServer里已存有用户信息，于是Securi—ommand中发送给终端ty—ModeC原来生成的Kc密钥。当3G终端收到网络下发的Kc密钥与自身计算产生的Kc密钥不符时(这里网络下发旧Kc值。但终端中Kc值已清空)，拒绝响应安全性认证，即不回送
RRC_SECURI-
1r1LMODE—CMD给网络，导致位置更新过程因超时而失败。
即使在同一位置下重复开关机。同样由于VLR里存储的用户
图7鉴权响应更新的KEY值图
终端在爱立信TD网络下注册失败的信令流程中没有鉴权过程。检查网元参数设置，开启了位置更新选择性鉴权．而且支持加密，首选的加密算法参数UEAI=I。即首选Standard
UMTSencryptionalgorithm。
LAC信息和用户上报的LAC信息
不同．网络不会认为是IMSIATTACH，而是作为正常位置更新处理并进行选择性鉴权。但是如果从G网切换到T网，则交换机判断为跨MSC的位置更新。必须进行鉴权，位置更新流程则是完整的。
鉴权的目的有两个：一是检查UE的身份是否合法；二是为终端提供一个新的Kc密钥和密钥序列号(CKSN)。写到SIM卡的适当位置，以便后续进行信道加密。
对于位置更新选择性鉴权。只针对IMSI
AT-
3．3解决方案
位置更新失败的直接原因。是USIM卡通过自身计算得出的Kc与核心网下发的Kc不同而拒绝安全性认证。可以通过关闭爱立信MSCServer的位置更新选择性鉴权．即对所有位置更新都进行鉴权，来有效避免该问题：每次位置更新时，启动鉴权，VLR下发一组全新的5元组向量给UE，USIM根据“新”得到的RAND计算Kc．从而保证该2个Kc相同。安全性认证通过，从而位置更新成功。
TACH．以及用户到本MSCServer漫游或开机这两种情况，每次都下发鉴权；对于其他正常位置更新，选择性鉴权。
通过前面的对比分析，我们认为出现问题的主要原因如下：某些USIM卡在手机关机后。可能把保存的LAC和Kc等值清除，或者由于某些原因，核心网侧已经通过了某些终端用户的位置更新请求，并将用户信息存入VLR，然而由于终端出现异常，认为位置更新流程没有完成，此时用户LAC为FFFE或0000，而不是规范的LAC取值；同样，Kc等信息也可能被清空．用户会再次发起位置更新请求。但是，网络判断VLR里存储的用户LAC信息和用户LocationUpdat．
ing
4
结束语
开展信令监测系统分析．主要是发现TD—SCD—
MA系统中普遍存在的TD终端故障所导致的TD业务失败。从IMEI的维度分析影响TD网络用户体验的问题。该
法具有很好的社会效益和经济效益。
Request消息里上报的LAC信息是不同的，加上
由于交换机开启了位置更新选择性鉴权，可能就不会
