专利名称：过滤无线网络分组的制作方法
技术领域：
本发明涉及过滤无线网络分组的方法。
背景技术：
无线网络正从第二代转变为第三代。两种新兴的第三代无线网络方案是UMTS(通用移动电信系统)和CDMA2000(码分多址)。采用这些类型的网络的公司通常必须实时地监控网络流量。这里描述的实施例与监控无线网络流量有关。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供了一种实时捕获UMTS数据的方法，所述方法包括接收拦截的UMTS分组，以监控UMTS陆地无线电接入网络(UTRAN)；自动分析拦截的分组，以判断哪些拦截分组要滤除，哪些分组要转发；以及转发未滤除的拦截分组，以存储到存储介质或由测试/监控设备分析。
根据本发明的第二方面，提供了一种由UMTS网络测试/监控系统执行的用于捕获拦截的UMTS数据的方法，所述方法包括拦截来自于UTRAN链路的ATM信元，所述UTRAN链路包括Iu接口、Iur接口、或Iub接口中的任何一种，其分别包括UTRAN的核心网络和UTRAN的RNC之间的接口、UTRAN的多个RNC之间的接口、以及UTRAN的节点B和UTRAN的RNC之间的接口；将ATM信元重新装配到UTRAN的UMTS分组中，并且基于重新装配的UMTS分组的字段和字节，将用户平面分组与控制平面UMTS分组相隔离；以及将隔离的控制平面分组存储到网络测试/监控系统的非易失性存储介质中。
根据本发明的第三方面，提供了一种过滤从UTRAN拦截的数据的方法，所述方法包括将拦截数据重新装配为AAL2和AAL5重新装配分组；以及自动过滤重新装配的分组，其中分组基于以下内容被过滤(1)是AAL2还是AAL5分组，(2)其分组长度，以及(3)是否在VPI和/或VCI范围内。
图1示出了UTRAN的典型部分。
图2示出了数据流图。
图3示出了重新装配和过滤过程。
图4示出了过滤分组的过程。
图5示出了Iub过滤的过滤模式或条件。
图6示出了Iu过滤的过滤模式或条件。
图7示出了Iur过滤的过滤模式或条件。
图8示出了网络监控设备。
具体实施例方式
某些相关的缩写在无线网络技术领域中是公知的，但是为了阅读者的方便，这里加以重复。术语“UMTS”指通用移动电信系统，这是一种类型的移动电信系统的已知工业标准。术语“CN”指核心网络。术语“节点B”指UMTS基站或物理塔。术语“RNC”指无线电网络控制器。术语“Iub”指节点B和RNC之间的接口或链路。术语“Iur”指RNC和另一个RNC之间的接口或链路。术语“Iu”指RNC和CN之间的接口或链路。术语“UTRAN”指UMTS陆地无线电接入网络，它是UTMTS的实际实现。
另外，术语“VPI”(虚拟路径指示符)指ATM信元的头部中的8比特或12比特字段。术语“VCI”(虚拟通道指示符)指ATM信元的头部中的16比特字段。ATM交换机使用VPI/VCI字段来识别信元在到达其最终目的地的途中需要经过的下一个VCL(虚拟通道链路)。换句话说，VCI与VPI一同被用来识别在信元到达其目的地的途中经过一系列ATM交换机时信元的下一个目的地。ATM交换机使用VPI/VCI字段来识别信元在到达其最终目的地的途中需要经过的下一个网络VCL(虚拟通道链路)。术语“用户平面”和“控制平面”在本领域中是公知的，并且在下面提及的IEC公开中有所讨论。它们通常指用户导向的分组(用户平面)以及控制或系统主导的分组(控制平面)。
图1示出了UTRAN的典型部分。在图1中，节点B 50经由Iub 54与多个RNC 52通信。RNC 52经由Iur 56相互通信，并经由Iu 60与CN 58通信。关于UMTS和UTRAN的另外的背景讨论，参见国际工程协会(IEC)于2004年12月13日出版的题为“Universal MobileTelecommunications System(UMTS)Protocols and Protocol Testing”的IEC指南，该指南可在www.iec.org/online/tutorials/acrobat/umts.pdf获得，这里通过引用并入了其内容。
关于UMTS，有一个公共部分一般被称为核心网络、CN、或仅称为核心(参见图1中的CN 58)。UMTS标准被描述为现有网络的扩展，所述现有网络例如是第二代(2G)和第三代(3G)无线网络中都存在的CN。诸如图1中所示的UTRAN被划分为不同的RNS(无线电网络系统)，每个RNS由RNC控制。RNC连接到一组节点B元件，每个节点B元件可服务于一个或多个信元。核心网络或CN 58可以例如是GSM 2+代核心网络，该网络可以在2G网络中找到。UTRAN的其他组件通常专用于3G网络。
这里讨论的实施例与测试和/或监控UTRAN有关。测试或监控设备利用RNC工作(该设备将在下面参考图8讨论)。测试/监控设备可以与Iu、Iur和Iub挂钩，并且拦截来自其中的信元/分组(或者接收拦截的信元/分组)。一件测试设备可以同时监控所有三种类型的链路。另外，图1中的UTRAN图示出了测试/监控设备可以实时挂钩并监控的组件。例如，可以利用在RNC处的OC-3或STM-1上的分光器，来执行测试/监控。
RNC是一件昂贵的设备，尺寸约为文件柜大小，并且有到节点B的链路(Iub链路)。RNC可以具有用于每个节点B的一条或多条物理链路(例如T1或E1)。于是，诸如UTMS的3G网络的每个概念，一个RNC可以与许多节点B会话，每一个可以在ATM网络上进行，并且每一个可以通过其ATM VCI/VPI加以区分。ATM优选地是传输网；节点B在ATM链路上与RNC会话。用户、语音、视频、信令数据等在ATM链路上传送。
当一个RNC上有许多条Iub链路时，可以不使用2MB E1，而是使用OC3或STM1链路(155MB)，该链路去往路由器，路由器将不同的虚拟路径路由至各个节点B。提供了到一条或多条这些链路(E1、OC3等)的连接。发明人观察到，要拦截并监控的数据的速率可能随着这些链路的数量和容量的增大而有可能增大。发明人已经提出，将拦截的测试/监控数据以流的形式存储到盘的方法早晚将变得不切实际。例如，可能快速地耗尽存储介质。此外，捕获设备和PC或监控设备之间的网络连接(例如，LAN连接)的容量可能不足。发明人已确定需要智能化地减少下述数据的带宽，其中数据是去往PC/监控器78或其他测试/监控设备的，或者被用来监控实时无线分组。
图2示出了数据流图。接收拦截的ATM信元70。在72处，信元被重新装配为ATM适配层2(AAL2)和ATM适配层5(AAL5)重新装配分组。AAL2通常用来传输小的分组，这对于语音数据和其他的时间敏感数据是有用的。重新装配的分组被加上如下标签其父信元的VPI/VCI、指示各个分组长度的长度字段、和AAL模式(例如，信元/AAL2/AAL5)。重新装配的分组被过滤74并被传递给捕获缓冲器76。从捕获缓冲器76，过滤后的分组可以流到工作站、测试/监控设备或PC 78，以供用户分析。或者，分组捕获设备可以装备有其自身的存储介质，并且分组可以本地存储在捕获设备处。下面参考图4-7进一步讨论过滤操作74的细节。
图2中的过滤图的第一个框是拦截或探听点。测试设备监控各个线路或ATM链路54、56和/或60，并且通常可以采取三种方法中的一种来处理其拦截的信元/分组。注意ATM信元，其可以向捕获缓冲器发送任何东西，随后其自身可以发到捕获缓冲器，并且通过软件等手工地查看。然而，如上所述，该方法受限于捕获缓冲器的尺寸。或者，测试设备可以将从线路取下来的数据流量径直发送到PC/工作站(通常经由LAN或某些其他的共享网络连接)，PC/工作站随后可以实时分析数据流量，以断定链路或网络的情况。实时信令分析仪(“SART”)测试设备执行“呼叫跟踪”功能，“呼叫跟踪”功能可以实时捕获并显示与移动设备进行的呼叫有关的所有数据。SART的一个示例是可从安捷伦技术公司获得的J7326A。即使是该方法也可能受限于大量的拦截数据，例如是因为数据可能需要经过测试设备或PC的网络连接。最后，用户可能选择将所有数据以流的形式存储到盘存储介质，而不是实时查看捕获的数据。然而，如果用户在稍后一些时间返回，则可能已经积累了千兆的数据，并且分析变得麻烦(如果还有可能的话)。上述的每个测试/监控方法可以通过提供过滤74加以改进。
关于过滤74，只要分析ATM信元，则主要可用于智能分组处理的信息就是具体的对应节点B(经由VPI知晓)。这对于下述的用户来说并不是非常有用，该用户希望同时查看许多不同的节点B上的事件，或者执行泛网络分析。例如，当移动设备或呼叫从一个节点B移交到另一个时，用户可能对与移交有关的数据感兴趣。用户可能希望观察被生成用来处理移交的分组。这种情况下，需要更为智能化的过滤。此外，监控、测试或观察移动无线网络的用户通常对信令和控制数据感兴趣，而对诸如语音数据的用户数据则不是很有兴趣。重新装配的ATM数据对于智能化过滤非常方便，因此优选地，在过滤74之前在72重新装配ATM信元。重新装配72可以利用可用的技术执行，例如利用运行在FPGA(现场可编程门阵列)中的逻辑设计。
图3示出了重新装配和过滤过程。在100例如通过测量(例如见图8中的测量系统142)从Iu、Iub和/或Iur拦截数据。在102拦截的数据或信元被重新装配为其传输的Iu、Iub和/或Iur分组。在104重新装配的分组被分析，以过滤、去除或抑制不想要的分组(优选地是UTMS用户平面中的分组)。在106未过滤的分组优选地经由LAN或其他网络连接被转发到测试站、捕获设备等(例如见图8中的PC 144)。
图4示出了过滤分组的过程。在120将进入分组的字节与0到255个比较字字节的多个数组进行比较。在122，对于每个过滤器，将多个比较的匹配结果逻辑“与”，并且在124根据结果存储或抑制。在一种实现方式中，抑制的优先级可能比存储(未抑制)更高。随着接收到每个字节，可以将其与掩码相比较，以查看哪一个比特是感兴趣的比特，并且其是否与预定义的字节相匹配。尽管可以对于接收字节并行进行该操作，但是也可以对每个单独字节检查匹配。在检查了分组的上限为256个字节后，就可以断定分组是否与模式相匹配，因此可以保留或丢弃或隔离该分组。
图5示出了Iub过滤的过滤模式或条件130。图6示出了Iu过滤的过滤模式或条件132。图7示出了Iur过滤的过滤模式或条件134。从图5-7中可见，过滤或分组隔离可以基于分组是AAL2还是AAL5分组，其VPI/VCI是否在给定范围内，其长度是否在给定值以下，在分组的某些位置中是否发现某些模式字节，分组的上行链路/下行链路方向，和/或分组是否为已知控制分组(例如，FP控制分组)等，并且可以随需要为其组合。计算机编程领域的技术人员可以以任何方式实现图5-7中的条件。例如，可以使用现场可编程门阵列。也可以使用基于软件的状态机来逻辑地应用条件。本领域的技术人员将意识到，优选地基本上大部分(如果不是所有的)用户平面数据将被过滤。然而，在某些情况下，可能会穿过某些很少量的用户平面数据。
图8示出了网络监控设备。模拟和数字线路接口模块(LIM)140接收物理线路信号，并将数字流量输出到测量系统142的链路层处理器。测量系统142的一个示例是可从安捷伦技术公司获得的J6801A分布式网络分析仪。线路接口模块可执行重新装配，链路层处理器可执行过滤。测量系统142可使得经过过滤处理的分组经由以太网链路到达工作站或PC系统144，工作站或PC系统144可将分组捕获到硬盘驱动器或处理分组。这种情况下，因为已经发生了过滤，所以流经以太网并到达硬盘驱动器或其他存储介质的用户数据有明显的减少或消除。
以上讨论的实施例可以与用于捕获拦截的UMTS(通用移动电话系统)数据的UMTS网络监控系统有关。可以拦截来自UTRAN接口的ATM信元。UTRAN接口可以是Iu接口、Iur接口或Iub接口，其分别是UTRAN的核心网络(CN)和UTRAN的无线电网络控制器(RNC)之间的接口、UTRAN的多个RNC之间的接口、以及UTRAN的节点B和UTRAN的RNC之间的接口。ATM可以被重新装配到UTRAN的UMTS分组中，在UMTS分组中，可以基于重新装配的UMTS分组，将用户平面分组与控制平面UMTS分组相隔离。控制平面分组可以被存储到网络监控系统的非易失性存储介质，或者被实时处理，且其结果被图形地显示。
从详细的说明书中将清楚了解本发明的许多特征和优点，因此所附权利要求试图覆盖落在本发明真实精神和范围内的所有这些本发明的特征和优点。另外，由于本领域的技术人员可以容易地进行大量的修改和改变，所以并不希望将本发明限制于图示和描述的确切构造和操作，因此，所有合适的修改和等同物可以被归为落在本发明的范围内。
权利要求
1.一种实时捕获通用移动电话系统数据的方法，其中，通用移动电话系统被称为UMTS，所述方法包括接收拦截的UMTS分组，以监控UMTS陆地无线电接入网络，即UTRAN；自动分析拦截的分组，以判断哪些拦截分组要滤除，哪些分组要转发；以及转发未滤除的拦截分组，以存储到存储介质或由测试/监控设备分析。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述分析步骤包括将预定义的过滤模式应用于所述分组，以识别要滤除的分组和/或识别不滤除并转发的分组。
3.如权利要求1所述的方法，其中，包含语音数据的分组被滤除，并且不被转发以用于存储。
4.如权利要求1所述的方法，其中，对应于链路保活的分组被滤除，并且不被转发以用于捕获或分析。
5.如权利要求1所述的方法，其中，所有或绝大部分的UMTS控制平面分组不被滤除，所有或绝大部分的UMTS用户平面分组被滤除。
6.如权利要求1所述的方法，其中，所述分析步骤包括使用所分析分组的长度字段来确定分组是用户平面分组还是控制平面分组。
7.如权利要求1所述的方法，其中，所述分析步骤由第一过滤装置执行，以过滤Iub链路分组。
8.如权利要求1所述的方法，其中，所述分析步骤由第二过滤装置执行，以过滤Iu链路分组。
9.如权利要求1所述的方法，其中，所述分析步骤由第三过滤装置执行，以过滤Iur链路分组。
10.如权利要求1所述的方法，其中，接收的拦截分组以对应的异步传递模式信元的形式经由异步传递模式网络被接收，并且异步传递模式信元被重新装配到拦截的UMTS分组中，UMTS分组随后被分析并过滤，其中异步传递模式被称为ATM。
11.一种被配置来执行如权利要求1所述方法的网络监控装置。
12.一种用于存储信息的易失性或非易失性计算机可读存储介质，所述信息使得计算机可执行如权利要求1所述的方法。
1 3.一种由通用移动电话系统网络测试/监控系统执行的用于捕获拦截的UMTS数据的方法，所述方法包括拦截来自于UTRAN链路的ATM信元，所述UTRAN链路包括Iu接口、Iur接口、或Iub接口中的任何一种，其分别包括所述UTRAN的核心网络和所述UTRAN的无线电网络控制器之间的接口、所述UTRAN的多个无线电网络控制器之间的接口、以及所述UTRAN的节点B和所述UTRAN的无线电网络控制器之间的接口；将所述ATM信元重新装配到所述UTRAN的UMTS分组中，并且基于重新装配的UMTS分组的字段和字节，将用户平面分组与控制平面UMTS分组相隔离；并且将隔离的控制平面分组存储到所述网络测试/监控系统的非易失性存储介质中。
14.如权利要求13所述的方法，其中，所述拦截步骤包括拦截来自于多个UTRAN链路的ATM信元。
15.如权利要求14所述的信号处理器，其中，所述多个UTRAN链路包括至少两个对应于UTRAN的各个节点B的Iub链路。
16.一种被配置来执行如权利要求13所述方法的网络监控装置。
17.一种用于存储信息的易失性或非易失性计算机可读存储介质，所述信息使得计算机可执行如权利要求13所述的方法。
18.一种过滤从UTRAN拦截的数据的方法，所述方法包括将拦截数据重新装配为ATM适配层2和ATM适配层5重新装配分组，其中，ATM适配层2被称为AAL2，ATM适配层5被称为AAL5；以及自动过滤所述重新装配的分组，其中分组基于以下内容被过滤是AAL2还是AAL5分组，其分组长度，以及是否在虚拟路径标识符和/或虚拟通道标识符范围内，其中，虚拟路径标识符被称为VPI，虚拟通道标识符被称为VCI。
19.如权利要求18所述的方法，其中，所述VPI/VCI范围由用户预先定义。
20.如权利要求18所述的方法，其中，所述过滤步骤还基于以下内容重新装配的分组是否沿着相对于对应移动用户的下行链路方向传输。
21.如权利要求18所述的方法，其中，所述过滤步骤还基于以下内容所述分组中的字节是否与具体预定义的字节值相匹配。
22.如权利要求18所述的方法，其中，所述过滤步骤也基于以下内容将所述分组长度与预定义的分组过滤长度进行比较。
23.如权利要求18所述的方法，其中，当过滤的分组是从Iub拦截的时，所述过滤步骤抑制以下分组POLL分组、BEGIN分组、END分组、线路语音分组和STAT分组。
24.如权利要求18所述的方法，其中，所述过滤步骤抑制以下类型分组中的至少一种或更多种POLL分组、STAT分组、BEGIN分组、END分组或线路语音分组。
25.如权利要求18所述的方法，其中，所述过滤步骤抑制以下类型分组中的至少两种或更多种POLL分组、STAT分组、BEGIN分组、END分组或线路语音分组。
26.如权利要求18所述的方法，其中，所述过滤步骤抑制以下类型分组中的至少三种或更多种POLL分组、STAT分组、BEGIN分组、END分组或线路语音分组。
27.如权利要求18所述的方法，其中，所述过滤步骤抑制以下类型分组中的至少四种或更多种POLL分组、STAT分组、BEGIN分组、END分组或线路语音分组。
28.如权利要求18所述的方法，其中，所述过滤步骤至少抑制以下类型的分组POLL分组、STAT分组、BEGIN分组、END分组或线路语音分组。
29.如权利要求18所述的方法，其中，所述过滤步骤不抑制以下类型分组中的至少一种或更多种NBAP分组、ALCAP分组、RNSAP分组、IP分组、信令分组或FP控制分组。
30.如权利要求18所述的方法，其中，所述过滤步骤不抑制以下类型分组中的至少两种或更多种NBAP分组、ALCAP分组、RNSAP分组、IP分组、信令分组或FP控制分组。
31.如权利要求18所述的方法，其中，所述过滤步骤不抑制以下类型分组中的至少三种或更多种NBAP分组、ALCAP分组、RNSAP分组、IP分组、信令分组或FP控制分组。
32.如权利要求18所述的方法，其中，所述过滤步骤不抑制以下类型分组中的至少四种或更多种NBAP分组、ALCAP分组、RNSAP分组、IP分组、信令分组或FP控制分组。
33.如权利要求18所述的方法，其中，所述过滤步骤不抑制以下类型分组中的至少五种或更多种NBAP分组、ALCAP分组、RNSAP分组、IP分组、信令分组或FP控制分组。
34.如权利要求18所述的方法，其中，至少以下类型的分组不被所述过滤步骤抑制NBAP分组、ALCAP分组、RNSAP分组、IP分组、信令分组或FP控制分组。
35.一种被配置来执行如权利要求18所述方法的网络监控装置。
36.一种用于存储信息的易失性或非易失性计算机可读存储介质，所述信息使得计算机可执行如权利要求18所述的方法。
全文摘要
本发明公开了一种用于捕获拦截的UMTS数据的通用移动电话系统(UMTS)网络监控系统。可以拦截来自于UTRAN接口的ATM信元。UTRAN接口可以是Iu接口、Iur接口或Iub接口，其分别是UTRAN的核心网络(CN)和UTRAN的无线电网络控制器(RNC)之间的接口、UTRAN的多个RNC之间的接口、以及UTRAN的节点B和UTRAN的RNC之间的接口。ATM信元可以被重新装配到UTRAN的UMTS分组中，在UMTS分组中，可以基于重新装配的UMTS分组的字段和字节，将用户平面分组与控制平面UMTS分组相隔离。控制平面分组可以被存储到网络监控系统的非易失性存储介质中，或者被实时处理，且其结果被图形地显示。
文档编号H04L12/56GK1791059SQ200510093469
公开日2006年6月21日 申请日期2005年8月30日 优先权日2004年12月15日
发明者罗伯特·杰弗里·沃德, 安德鲁·麦克阿瑟 申请人:安捷伦科技有限公司