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移動通信網絡協議分析儀

《移動通信》是信息及通信類專業一門綜合性很強的學科,隨著智能化催生的移動通信產業的飛速發展,通信行業對人才的需求逐年增加,也吸引著高校在教學方面進行不斷探索和努力。

從目前來看,絕大部分學校在《移動通信》的實踐教學方面主要采用兩種方式,其一就是購買移動通信實驗箱來讓學生做實驗以及進行一些二次開發;其二就是購買實際的商用設備。而從《移動通信》的課程體系上來講,這門課主要是從移動通信的原理和移動通信系統這兩個方面來講述的,綜合而言,這兩種方式都有不足的地方,實驗箱對了解移動通信的底層原理應該來說是一種比較好的方式,可是這種方式無法讓學生了解移動通信系統的架構以及一些相應的接口和業務流程。而實際的商用設備沒有開放性,完全無法讓學生了解其底層原理,甚至一些相應的接口也無法了解,花重金買回來的設備要么因為使用過于復雜而影響教學效果,要么只能通過一些管理軟件進行一些相應的配置,最后的效果只能是差強人意。

針對以上背景,本公司參與研發了一款針對GSM移動通信系統底層信令進行抓包及分析的設備——Mobile Sniffer,該產品的主要思路就是通過一個無線通信終端與實際的移動通信網絡進行交互,并在工作中去捕獲空中的數據碼流,然后根據GSM協議規范來對捕獲到的數據碼流進行細致的分段并解析,讓學生從最底層的數據開始進行分析和了解,這樣,包括基站、手機甚至是移動交換中心的相關工作過程以及網絡中各個設備的交互均可以從進行較為深入的觀測和分析,其實,我們在實際工作中,對網絡的優化、網絡的建設和相關的技術開發也都離不開對這些底層數據的分析。

1、產品特點

l  能完整展示解析前的L3消息數據,可以讓學生在掌握相關知識之后進行手動解析,為學生今后在實際的網絡優化和路測數據分析打下扎實的基礎。

l  完全按照3GPP的規范對底層數據碼流進行解析。

l  提供參數設置接口,可指定: 

?  一次數據采集過程持續的時間上限。

?  一次數據采集過程上傳的包數目上限。

?  數據的存放目錄。

l  可以啟動、停止數據采集,可將采集到的數據存儲為數據文件。

l  對實時捕獲到的事件,可以將事件所對應的數據包全部摘取出來。

l  可通過兩種方式查看某個數據文件存儲的數據包。

?  表格方式,提供的功能有:可按信道、時間標范圍、幀類型、事件篩選數據包。可按信道、時間標排序顯示數據。同時顯示原始數據和解析后的數據。切換到圖表方式,查看同一包數據。

?  樹狀目錄方式,提供的功能有:可以展開或收起某一級目錄。可以一些關鍵參數的值。

l  可以直接與3GPP協議規范進行對應。

2、產品性能

l  射頻特征

?  接收特性:符合3GPP物理層數據包。

?  頻段:支持GSM移動通信系統所有頻段,包括GSM900和DCS1800,支持EGSM。

?  監測信道:GSM所有L3邏輯信道。

?  天線接口:SMA標準接頭,連接GSM天線。

l  電源

?  電源接口為標準2.5mm芯直流電源插座,芯為電源正極,輸入電壓為5V直流電源。

?  請使用Sniffer設備原配電源為Sniffer設備供電。

?  USB接口不能提供Sniffer設備所需要的電源,必須使用電源接口供電。

l  USB接口

?  USB接口被用于Sniffer設備與PC機之間的通信,PC機的操作指令和Sniffer設備監控。

?  聽到的數據都通過USB接口傳輸。

l  電源開關

?  電源開關方向請參考產品標注的方向。

3、產品的功能

    MobileSniffer主要用于實踐教學,除實時接收空中無線接口信令數據,詳細解析層三消息,展示消息流程等功能外,更加注重數據采集和數據分析的教學實踐。

l  實時數據采集與提取功能

?  實時捕獲空中無線接口的數據碼流。

?  對GSM、EGSM以及DCS頻段的所有數據均能做到實時監測。

?  能捕獲手機在空閑模式下的所有動作,接收基站廣播的系統消息。

?  能從底層的數據碼流中提取出移動通信的一些關鍵參數,如IMSI、TMSI、基站色碼、小區標識、接收信號強度、TA值等。

l  消息分析解碼功能

?  支持3GPP協議空中接口MS側層三消息的顯示和解碼。

?  支持消息的鎖定查找,可以通過messagelist窗口及查找工具快速定位數據中所要分析的消息。

?  支持解碼消息的過濾顯示,使用戶可以在信令流程層面迅速定位。

?  支持關鍵數據的實時顯示。主小區頻點號、實時接收電平等參數在主窗口和狀態欄實時顯示。

?  DECODE窗口以目錄樹的方式顯示信令數據的結構,并可直接鏈接至相應消息的幫助文檔,查看3GPP協議的詳細解釋。

?  搜索并解析鄰小區的廣播信道,并將各鄰小區的相關參數以鄰小區列表的方式展示給用戶,方便用戶了解附件的整個移動通信環境。

?  能從底層的數據碼流中直接解析到完整的短消息文本,對學生今后從事與短消息有關的增值應用開發或相關的短信功能及開發方面均具有直接的指導意義。

l  事件捕獲功能

?  專用的事件捕獲窗口,實時捕獲顯示各種通信事件。

?  嚴格按照3GPP標準定義標識各類通信事件,并與消息和其他窗口相關聯。

?  支持事件與信令流程的關聯,方便事件的信令流程的定位。

?  支持與消息相關聯的事件自定義,并支持顏色的自定義。

?  明確給出小區重選、主呼、被呼、位置更新、短信等通信事件。

l  數據回放功能

?  支持所有窗口數據在數據回放時的關聯。選中主窗口任意數據,其他窗口及狀態欄數據將跳轉至此位置,并且點擊窗口中信息也可以定位主窗口中響應位置。

?  支持選中多幀數據,復制粘貼至文本文件中,便于數據的查看和分析。

?  支持消息名稱和幀號兩種方式的查找定位。

?  支持原語顯示和隱藏兩種回放方式。

?  支持軟件內備注記錄數據分析心得。

l  網絡強制搜索及補充業務功能

?  支持網絡強制搜索。可以強制搜索其他運營商的網絡。

?  支持網絡注銷及重新登錄,方便研究相應的過程。

?  支持補充業務的設置及相應數據捕獲。

?  支持自動撥號功能,方便提取TA值,以及重復撥號等實驗。

4、實驗內容

l  基礎應用

?  小區選擇與重選:

小區選擇過程。

參數在系統消息中的攜帶。

小區重選過程。

?  信道的申請與指配:

信道申請與指配的過程。

信道申請的原因。

基站對指配信道的描述。

?  位置更新:

位置區的識別。

位置更新的種類。

正常位置更新的流程。

周期性位置更新。

IMSI附著與分離。

?  鑒權和加密:

鑒權發生的條件和過程。

鑒權中使用的參數及其傳輸。

加密的過程及密鑰的產生。

?  MS主叫信令流程分析:

呼叫建立的過程。

呼叫釋放的過程。

?  MS被叫信令流程分析:

尋呼類型與尋呼分組。

被叫建立的過程。

?  切換:

專用模式下的系統消息。

無線環境的監測與報告。

切換的過程。

新鄰區信息的收集。

?  短信的發送與接收:

短信發送接收的過程。

短信的層三消息結構解析。

短信文本編碼與解析。

l  網優信令分析應用

?  小區選擇失敗分析。

?  小區重選觸發分析。

?  RACH接入故障分析。

?  切換觸發分析。

?  切換失敗分析。

l  綜合應用

?  強制登陸非本運營商網絡。

?  無線資源及通信質量的分析。

?  呼叫轉移。

?  呼叫等待。


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