GSM網(wǎng)絡移動測試系統(tǒng)的設計

1　概述

　　近幾年，GSM移動通信飛速發(fā)展，發(fā)達城市的用戶年平均
增長率超過了100％。由于用戶的快速增長和網(wǎng)絡建設中考慮不周，導致了網(wǎng)絡運營后有關通話質量的投訴不斷增加。而實現(xiàn)網(wǎng)絡資源的合理配置，提高無線網(wǎng)絡的通信質量是樹立公司形象、增強競爭力的有效途徑。

　　在GSM網(wǎng)絡運營初期，往往僅對用戶投訴的熱點地區(qū)進行撥打測試，維護人員缺乏對網(wǎng)絡整體服務質量的量化評估?？紤]到目前國外的GSM移動測試系統(tǒng)的價格較高，我們結合SAGEM OT 35G系列手機、GPS、便攜式PC機，利用VB5.0編寫了GSM移動測試軟件Minfo，構成了GSM網(wǎng)絡測試系統(tǒng)。該系統(tǒng)結構如圖1所示。Minfo軟件運行在中Windows98平臺上，主要包括以下幾個功能模塊：質量測試模塊、分析和報表模塊、GPS定位和顯示模塊、數(shù)據(jù)通信和記錄模塊、數(shù)據(jù)回放模塊。下面簡要介紹幾個關鍵模塊的設計。

2　質量測試和分析

　　SAGEM OT 35G手機內置PCMCIＡ卡，具有專用的串口通信協(xié)議和數(shù)據(jù)格式，可直接通過電纜連接便攜式PC機串口COM1，并兼容GSM 900載頻時隙實時掃描及切換測試。對于GSM 900和DCS 1800的雙頻測試，可使用SAGEM OT 75Ｍ手機。MInfo可通過指令進行以下操作：強制手機鎖定某BCCH信道，以便對服務小區(qū)和相鄰小區(qū)進行測試；禁止其進行越區(qū)切換或強制切換到某載頻；強制進入Ｃ1值為負的小區(qū)；信道掃描等等。

　　Minfo首先通過MSCOMM控件對COM1端口和OT35Ｇ進行設置，然后在空閑模式下進行測試，記錄服務小區(qū)占用信道和接收電平、相鄰六小區(qū)的信道和接收電平、MCC、MNC、BSIC、服務小區(qū)占用時隙、接收門限電平等。另外，Minfo可以112為被叫測試號碼進行占用模式下的測量，該被叫測試號碼可人工輸入。占用模式的測試項目包括是否跳頻、信道類型、BCCH報告、無線接口的第一、三層報告，最后，將該測試點所有數(shù)據(jù)（包括經(jīng)緯度）實時寫入一個固定格式的文本文件。為了縮短測試周期，便攜式ＰＣ機可以連接兩部OT35G手機同時進行分項測量。下面，我們列出某一測試點的測試報告的原始數(shù)據(jù)：

　　Handover_Suppression ：DISABLED

　　Cell_Bar_Suppression：DISABLED

　　Path_Loss_Suppression ：DISABLED

　　Default_Power_Class＝ 4

　　Scanning mode：DISABLED

　　Frequency：0

　　Messages Displayed：

　　Target_Freq：

　　Idle_Mode-Rpt：104　34，109　26　50，124　11　99，110　10　
99，98　9　99，101　9　99，106　9　54

　　Page＿Report 5：45　45　06　21　00　01 ｆ0

　　Idle＿Channel：104　50， NonCCchC＝1Mfrm＝2 AGRｅｓ＝0， CchG
＝0 PMfrm＝0
PBI＝3

　　Cell ID： CI＝ｃ473LAC＝1bbd MUC＝01 MCC＝460

　　SyncReport： 109　50　2500522

　　SyncReport： 124　99　0

　　SyncReport： 110　99　0

　　SyncReport： 122　99　0

　　SyncReport： 111　99　0

　　SyncReport： 106　99　0

　　Dedicated＿Chan：104　50，Sdcch8 TS＝1 Sub＝0 TSC＝0 Non?
Hopping BA＝0
Freq＝104

　　Dedicated＿Rep：1　5　36　0　37　0，109　28　99，110　18　99，
124　17　99，122　17　99，111　16　99，106　16　99

　　Sacch＿Report：20　20　6　1ｅ

　　Sacch＿Data 21： 20　20　03　03　49　06　1ｄ　0ａ　00 ｆ6　16
　00　00　00　00　00　00　00　00　00　00　00　00

　　L3＿Uplink 13：05　24　32　03　23　58　01　05?。?87 ｅ2 32　
55

　　L3＿Downlink 19：05　12　04　14　a970 ea e3 b8 65 ee 0c 905d
6b dc
60　67 c7

　　L3＿Ｕｐｌｉｎｋ 6：05　14　4ｆ 07 ｅ772

　　L3＿Downlink 3：06　53　00

　　……………

　　L1＿Uplink 16： 01　3ｆ 35　05 24　42　03　23　58　01　05
f487 e2　33　21

　　L1＿Downlink 22：03　00　4ｄ 05　12　05 ｆｅ ｅ1　99　39　66
ａ4　2ｄ ａ9　82　32　62
ｃ1 ｆ1　92　2ｄ　8ｅ

　　L1＿Uplink 9： 01　20　19　05　54　02　04　22　53

　　L1＿Downlink 6：03　22　0ｄ　06　35　00

　　……………

　　L1＿Uplink 9： 01　44　19　03　6d　08　02 e0　90

　　L1＿Downlink 9：03　64　19　83　2a　08　02　e2　90

　　L1＿Downlink 6：03　66　0d　06　0d　00

　　Chan＿Req＿Report： a8　99　63　75

　　Agch＿Report 11：Ｒｅｓｐｏｎｄ　06　3f　00　79　00　68　a8　
7c e3　02　00

　　Bcch＿Report 18：104　06　1c c4　73　64　f0　10　1b bd40　00
　14　24　45　48?。?　00　00

　　Bcch＿Report 18：104　06　1b c4　73　64ｆ0　10　1b bd40　00　
14　24　45　48?。?　00　00

　　Bcch＿Report 12：104　06　1c　64　ｆ0　10　1b　bd　45　48　a　
5　00　00

　　Bcch＿Report 21：104　06　19　00　10　00　80　00　00 00　00　
00　00　00　00　00　00　00　00　a5　00　00

　　數(shù)據(jù)分析模塊根據(jù)GSM技術規(guī)范對上述報告進行分析。例如：從Idle＿Mode＿Rpt中可看出服務小區(qū)信道為104，接收電平級別為34（-77～-76 dBm），第一鄰近小區(qū)BSIC＝50，載頻為109，接收電平級別為26（-85～-84ｄＢｍ）；SACCH測試報告中的1ｅ表示信息類型為系統(tǒng)信息，06表示無線接口第三層的無線資源管理消息（PD＝6）和交易標識（TI＝0），20表示無線鏈路溢出計數(shù)器的最大值和當前值；Cell ID標識出手機在中國聯(lián)通移動網(wǎng)內，位置區(qū)是7101，小區(qū)是50291；Dedicated＿Rep給出服務小區(qū)發(fā)送功率級別為5（20～23Ｗ），接收電平級別為36（-75～-74ｄＢｍ），接收質量為0級；Dedicated＿Chan指出服務小區(qū)BSIC＝50，頻點為104，信道類型為Ｓｄｃｃｈ8，占用時隙1，無跳頻。L1＿Uplink、L1＿Downlink、L3＿Uplink、L3＿Downlink記錄了Um接口的第一、三層的消息，這些報告都可根據(jù)GSM技術規(guī)范進行分析。

　?。停桑睿妫锏膱蟊砟K根據(jù)分析結果繪制圖表。例如：針對上述測試點以時間為坐標系橫軸，以服務小區(qū)和鄰近小區(qū)的信號強度差值為坐標系縱軸。這樣，我們可以清楚地看到該點的場強分布。對于中山大道等重要路段，可以位置為坐標系橫軸，小區(qū)代碼、信號強度、
接收質量為坐標系縱軸，對該路段的覆蓋情況和切換情況進行分析。數(shù)據(jù)通信模塊可SGEM
OT 35G手機置于數(shù)據(jù)業(yè)務模式，將MOC和MTC中采集的數(shù)據(jù)實時傳給網(wǎng)管中心的數(shù)據(jù)庫服務器。ACCESS應用程序將其分析后記錄在相關的表中，以便量化無線網(wǎng)絡的服務質量。

3　GPS定位和顯示

　　我們選擇東經(jīng)114°10′北緯30°30′到東經(jīng)114°30′北緯30°40′（西安坐標系），1：50000的地圖作為武漢市城區(qū)圖，用CorelScan 8.0軟件進行掃描，并用CorelDraw 8.0對其處理：刪除地形地貌、居民人數(shù)、鐵路公路、重要建筑物以外的特征，調整尺寸、分辨率、顏色等參數(shù)，保存為ＧＩＦ圖形格式的電子地圖CityMap。然后，在Minfo軟件中對其分三層進行顯示：第一層為CityMap電子地圖，它的尺寸單位換算與Image控件相同；第二層是坐標層，它以主窗體的Scaleheight、ScaleWidth、ScaleLeft、ScaleTop為坐標系；第三層是數(shù)據(jù)層，它包括基站的名稱、坐標、經(jīng)緯度、天線方向、LAC、CI、載頻等基礎數(shù)據(jù)，以及測試點的坐標、經(jīng)緯度和測量數(shù)據(jù)。

　　用作定位工具的GPS接收機應符合以下要求：8或12信道，穩(wěn)態(tài)位置精度為
15～50ｍ RMS，位置數(shù)據(jù)更新最小周期為1～2ｓ，輸出數(shù)據(jù)包括經(jīng)度、緯度等。目前市場上主要有：ROCKWELL VPLGR II、TRIMBLE SCOUNTMASTER、FURUNO GN74、PEAK?DEVELOPMENT RS232GPS等型號，都具有RS232接口。為了克服民用GPS接收機SA粗碼問題并提高基站密集地區(qū)的測量精度，采用差分模式的DGPS一般可提高精度3～10倍。但是，采用差分方法提高定位精度將增加系統(tǒng)軟硬件的投資。

　　便攜式PC機通過PCMCIA卡擴展串口COM3連接GPS，并利用VB5.0的MSCOMM
控件對GPS進行配置。GPS的RS232接口輸出的數(shù)據(jù)格式遵循NMEA 0183協(xié)議，串口的速率可設為4800 bit/s。GPS常輸出GLL和GGA語句，例如格式為“GLL，3035.047，N，11426.189，E，113519，A”的GLL語句表示東經(jīng)114°26.189′北緯30°35.047′，Ａ表示有效數(shù)據(jù)，113519表示定位時間11：35：19，GGA語句格式與GLL類似。GPS定位模塊將上述數(shù)據(jù)記錄并換算為電子地圖坐標，在窗體中實時顯示測試點的地理位置和全部測試信息。

　　利用數(shù)據(jù)回放模塊可將歷史測量數(shù)據(jù)調出并顯示，網(wǎng)絡優(yōu)化人員可比較網(wǎng)
絡調整前后的質量，并向運營部門提供詳實的網(wǎng)絡資料。同時，網(wǎng)絡優(yōu)化人員可建立無線網(wǎng)絡信息的完整數(shù)據(jù)庫，這樣就能以時間和經(jīng)緯度為查詢條件，獲得投訴地區(qū)的信息資料。

4　結束語

　　隨著用戶數(shù)的迅速增長，GSM網(wǎng)絡需要不斷增加各種類型的基站并調整原有基站配置。使用GSM網(wǎng)絡移動測試系統(tǒng)可隨時隨地進行測量，以保證系統(tǒng)提供較佳服務質量。通過對GSM無線網(wǎng)絡的定期測試并記錄數(shù)據(jù)，網(wǎng)絡優(yōu)化人員可以對網(wǎng)絡服務質量進行定量分析，及時發(fā)現(xiàn)和解決問題。