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随着4G网络的全面商用和用户数量的爆发式增长,全新的网络在给用户带来更加优越的网络环境和业务体验的同时,对网络的维护和优化提出了更高的要求。由于LTE系统接入网的扁平化,导致传统信令节点消失,对空口的监测成为了准确定位网络问题的突破口。通过对空口协议以及信令流程的分析进而对网络进行监测,已成为当前对LTE系统进行监测的重要研究方向。论文依托国家科技重大专项“新一代宽带无线移动通信网”,在熟悉3GPP相关协议的基础上,以LTE-A空口监测仪表为研究背景,设计和开发了LTE-A空口NAS协议监测模块,完成了相应的功能验证和功能分析。论文主要工作包括以下三部分:1.在理论研究的基础上,分析了LTE-A空口监测仪表的整体需求和技术要求,介绍了仪表的整体架构;在此基础上,将协议监测分为消息解码模块以及消息合成模块等,提出了LTE-A空口NAS协议监测模块的整体设计方案和实现方法。2.对各个功能模块分别进行了设计和开发。解码模块针对NAS协议消息特殊格式,采用模块化设计思想,独立封装各个解码函数来对协议进行解析;合成模块功能是通过对同一通信流程的不同的消息进行关联,得到从建立到结束的完整通信流程。3.使用NAS消息数据对所设计的监测方案的各个模块进行功能测试,并分别对测试结果进行分析。通过分析可以表明方案可行,能够实现对NAS协议的有效监测。论文最后对已完成的工作和所取得的研究成果进行总结,并对课题内容的不尽完善之处进行了分析,对课题研究前景进行了展望。