移動通信網絡的維護測試與優化分析

2019-11-03 09:14:14

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供稿：網友

中國電信北京研究院李鵬宇

北京通測科技有限責任公司宋煜

北京郵電大學壽國礎

　　隨著移動用戶規模的迅速增長，移動網絡運營中出現的問題也越來越多，例如話務密度不均、頻率資源緊張、網絡配置未達到最佳等等，這主要源于移動網規模龐大、設備眾多，而且其協議規范非常復雜，多廠商設備之間還存在互連互通的差異，因此網絡配置的合理性和適應性有待提高；另一方面，由于移動網的“移動”特性，網絡規劃建設存在一定難度，如小區劃分不僅會受到地形、環境影響，而且會受到用戶、業務分布和需求變化等情況的影響，需要不斷調整和優化。

　　為了解決以上問題，對業務接入的匯聚節點、系統與系統之間乃至整個網絡進行測試是非常重要的，通過測試獲得從系統/設備到用戶及其業務高層應用的全面和細致的特性，從中找出問題，以便進行網絡維護和優化。本文在簡要描述移動網及其相關協議基礎上，結合自行開發的SuperLink網絡測試儀和實際的測試經驗，介紹基于協議的GSM和CDMA移動網的維護測試與優化分析。

　　一、移動網協議

　　移動網絡中，交換子系統側各接口采用MAP協議，MAP是交換子系統各功能實體之間的協議，它采用交換協議數據與會話的方式，主要傳遞與移動臺漫游相關的信息。MAP程序包括移動業務、操作與維護、呼叫處理等。MAP通過TCAP傳送，而TCAP使用MTP和SCCP提供的業務。

　　基站子系統和交換子系統之間的A接口采用的是BSSAP協議，它承載于MTP和SCCP之上。BSSAP涉及移動網中兩大子系統——基站子系統和交換子系統之間的信息交互，所以非常重要。它包括兩個協議BSSMAP基站系統管理應用部分和DTAP直接傳輸應用部分。其中BSSMAP負責傳送BSC和MSC之間的無線資源管理消息和控制消息；DTAP負責傳送有關移動臺的呼叫控制和移動性管理消息。BSSAP承載于SCCP之上，并通過分配功能來區分DTAP和BSSMAP。另外，移動網與其它網絡之間由于主要完成呼叫接續的功能，所以采用TUP和ISUP。

　　二、移動網的協議測試

　　協議測試可以分為協議解析、協議統計以及流程生成和分析等功能。

　　1．協議解析

　　協議解析不僅能夠提供比特級的翻譯功能，而且能夠以簡要的形式顯示出用戶最關心的信息，例如消息傳送的時間、鏈路、消息名稱等。針對移動網涉及的協議，協議解析范圍包括低層協議（MTP、SCCP、TCAP）和應用層協議（MAP和A接口協議）等。

　　2．協議統計

　　協議統計就是通常所說的流量統計，它是針對每個信令鏈路來進行統計的。由于移動網中采用的七號信令是通過負荷分擔的方式來傳送消息，通過協議統計就可以了解實際網絡當中負荷分擔的情況，便于維護人員進行快速調整和優化。從統計內容來看，協議統計包括統計消息的數量、字節的數量，由此計算負荷，得到數值表和流量曲線。從統計范圍來看，可以包括底層的協議MTP、SCCP和TCAP，還可包括高層協議MAP和BSSAP等。從統計方式來看，協議統計可以統計從測試開始到當前時刻的流量，或者以某個時間間隔為周期，如每秒、每分鐘、每小時來進行統計，這樣可以從不同的角度來查看流量的變化情況。

　　3．流程生成和分析

　　流程生成和分析是非常重要的功能。流程記錄了一個事務完成的全過程，例如用戶打電話的過程、入網登記的過程等。所以流程就是為了完成某項功能在網絡中傳遞一組消息的過程。該消息中記錄了完成這項功能所需要的一切信息、流程的結果以及成功或失敗的具體原因。　　流程分析就是從大量的協議消息中把有關聯的流程消息分離出來，并且從中提取出用戶關心的信息，如用戶號碼、小區號、呼叫結果等，從而形成呼叫詳細記錄CDR或事務詳細記錄TDR等等。

　　三、移動網絡優化分析

　　由于移動網絡的特點，所以進行移動網的優化分析非常重要。過去主要的方法是基于無線部分進行，對于解決無線覆蓋、無線質量等問題非常有效。因為移動網網絡規模的不斷擴大和用戶業務的不斷增長，通過在業務接入的匯聚節點、系統與系統間乃至整個網絡進行測試，能夠獲得從系統/設備實體到用戶及其業務高層應用的全面和細致的特性，因此從網絡測試而進行網絡優化變得越來越有意義。因此我們在進行CDMA或GSM網絡的協議測試的同時，通過移動網多個網絡接口進行專項的優化分析，包括A接口、MAP和TUP/ISUP。

　　在A接口的優化分析中，針對網絡接通率、話音接通率、切換成功率、指配成功率、TCH和SDCCH利用率以及地面電路利用率和尋呼追蹤多個方面做了綜合分析。

　　在分析接通率時，不但需要對各個小區的話音業務繁忙程度和成功率進行統計，還要確定導致呼損的故障是發生在BSC側還是MSC側。如果是MSC側就要進一步分析問題是出在主控MSC處，還是出在移動網的關口MSC(MSC—G)之外，如果是BSC側則分析是無線接口故障還是信道不可用或者是由BSC系統故障引起的呼損。這樣不但可以查找發生呼損的問題所在，還對話務均衡這樣復雜的網絡優化提供參考依據。

　　在分析切換問題時，我們針對小區的切入、切出進行成功和失敗次數的統計，并針對每一種切換失敗進行問題定位。特別是當儀表同時監測多個位置區（LAC）時，我們根據“切換參考值”（HANDOVER REFERENCE）把在多個小區間進行切換的一次完整的呼叫聯系在一起，并對這一次通話的每一次切換的絕對時間、原小區和目標小區、切換原因、切換間的相對時間、切換失敗原因、清除請求原因和斷連原因進行詳細記錄，這樣可以與路測相結合，確定由于手機在移動過程中進入無線覆蓋盲區請求切換不成功產生的掉話。其他還有：由于天線較高（或其它原因）使小區覆蓋范圍較大，導致頻率復用的距離縮小或有小區覆蓋交疊產生同頻及鄰頻干擾，以造成掉話；由于越區切換參數如上行電平切換門限（L-RXLEV-ULH）、上行質量切換門限（L-RXQUAL-ULH）、下行電平切換門限（LRXLEV-DLH）、下行質量切換門限（L-RXQUAL-DLH）、以及切換功率控制參數（U-RXLEV-DLP、URXLEV-ULP、L-RXLEV-ULP、L-RQUAL-ULP、U-RQUAL-DLP、U-RQUAL-ULP、L-RXLEV-DLP、L-ROUAL-DLP）、切換余量（H0-MAGIN）等定義不合理，致使越區切換失敗，產生掉話；由于網絡色碼參數定義不合理引起越區切換不成功和小區重選失敗，產生掉話；由于MSC或BSC故障而引起的設備故障（EQUipMENT FAILURE），產生的掉話進行分析和問題定位。

　　在分析指配成功率、TCH和SDCCH利用率、地面電路利用率時，不但同樣對在整個監測過程中這些業務發生的次數進行統計，同時分析問題發生的位置，并結合流程分析，可以精細到原碼進行問題的定位。

　　在MAP部分的優化分析中主要分析用戶的業務類型和業務結果。如GSM中的MAP部分，我們針對46種業務和39種錯誤原因進行統計，以此來了解網絡業務量和各類業務的利用率，并將錯誤原因與流程相對應以便迅速定位問題。因為MAP 是涉及多個用戶、多個實體、多個接口的協議，所以專項的業務分析可以有針對性地對不同用戶、不同實體、不同接口的業務類型和業務結果進行分析。同時，根據MSRN、MSISDN和A接口的呼叫業務相結合詳細了解整個呼叫業務過程。

　　而在分析CDMA的MAP部分時，由于CDMA MAP部分的分析必須前后關聯的特點，我們針對TCAP和MAP部分分別做了分析。在TCAP部分對于這一層的“調用”、“返回結果”、“返回錯誤”、“拒絕”進行統計并同時結合它上層承載的MAP部分的消息進行分析，通過細化到信息單元的信息提取，為問題的迅速定位提供依據。在優化分析中，還特別對前向切換、后向切換、切換到第三方、基本的自動漫游程序、鑒權、呼叫傳遞(CD)、遇忙呼叫前轉(CFB)、無應答呼叫前轉(CFNA)、三方呼叫、短消息業務等專項進行詳細分析。

　　以上這些分析是針對某一個部分的分析，當這幾個優化模塊同時并與TUP/ISUP的協議分析相結合時將更能幫助維護人員查找網絡問題，并為網絡優化提供可靠的依據。SuperLink網絡測試儀全面支持上述測試和網絡優化應用，優化分析圖表。

　　移動通信網的高速發展要求移動通信測試技術也需要相應的不斷進步。目前移動通信測試技術逐漸從硬件、無線接口等以設備性能為主的測試向以軟件為核心的高層協議和面向網絡應用為主的測試過渡。因此，我們不僅需要提供高質量、高性能的測試儀表，更重要的是還應經濟有效地提供在網絡層面的維護和優化解決方案。

----《通信世界》