移动通信网络的维护测试与优化分析

中国电信北京研究院 李鹏宇

北京通测科技有限责任公司 宋煜

北京邮电大学 寿国础

　　随着移动用户规模的迅速增长，移动网络运营中出现的问题也越来越多，例如话务密度不均、频率资源紧张、网络配置未达到最佳等等，这主要源于移动网规模庞大、设备众多，而且其协议规范非常复杂，多厂商设备之间还存在互连互通的差异，因此网络配置的合理性和适应性有待提高；另一方面，由于移动网的“移动”特性，网络规划建设存在一定难度，如小区划分不仅会受到地形、环境影响，而且会受到用户、业务分布和需求变化等情况的影响，需要不断调整和优化。

　　为了解决以上问题，对业务接入的汇聚节点、系统与系统之间乃至整个网络进行测试是非常重要的，通过测试获得从系统/设备到用户及其业务高层应用的全面和细致的特性，从中找出问题，以便进行网络维护和优化。本文在简要描述移动网及其相关协议基础上，结合自行开发的SuperLink网络测试仪和实际的测试经验，介绍基于协议的GSM和CDMA移动网的维护测试与优化分析。

　　一、移动网协议

　　移动网络中，交换子系统侧各接口采用MAP协议，MAP是交换子系统各功能实体之间的协议，它采用交换协议数据与会话的方式，主要传递与移动台漫游相关的信息。MAP程序包括移动业务、操作与维护、呼叫处理等。MAP通过TCAP传送，而TCAP使用MTP和SCCP提供的业务。

　　基站子系统和交换子系统之间的A接口采用的是BSSAP协议，它承载于MTP和SCCP之上。BSSAP涉及移动网中两大子系统——基站子系统和交换子系统之间的信息交互，所以非常重要。它包括两个协议BSSMAP基站系统管理应用部分和DTAP直接传输应用部分。其中BSSMAP负责传送BSC和MSC之间的无线资源管理消息和控制消息；DTAP负责传送有关移动台的呼叫控制和移动性管理消息。BSSAP承载于SCCP之上，并通过分配功能来区分DTAP和BSSMAP。另外，移动网与其它网络之间由于主要完成呼叫接续的功能，所以采用TUP和ISUP。

　　二、移动网的协议测试

　　协议测试可以分为协议解析、协议统计以及流程生成和分析等功能。

　　1．协议解析

　　协议解析不仅能够提供比特级的翻译功能，而且能够以简要的形式显示出用户最关心的信息，例如消息传送的时间、链路、消息名称等。针对移动网涉及的协议，协议解析范围包括低层协议（MTP、SCCP、TCAP）和应用层协议（MAP和A接口协议）等。

　　2．协议统计

　　协议统计就是通常所说的流量统计，它是针对每个信令链路来进行统计的。由于移动网中采用的七号信令是通过负荷分担的方式来传送消息，通过协议统计就可以了解实际网络当中负荷分担的情况，便于维护人员进行快速调整和优化。从统计内容来看，协议统计包括统计消息的数量、字节的数量，由此计算负荷，得到数值表和流量曲线。从统计范围来看，可以包括底层的协议MTP、SCCP和TCAP，还可包括高层协议MAP和BSSAP等。从统计方式来看，协议统计可以统计从测试开始到当前时刻的流量，或者以某个时间间隔为周期，如每秒、每分钟、每小时来进行统计，这样可以从不同的角度来查看流量的变化情况。

　　3．流程生成和分析

　　流程生成和分析是非常重要的功能。流程记录了一个事务完成的全过程，例如用户打电话的过程、入网登记的过程等。所以流程就是为了完成某项功能在网络中传递一组消息的过程。该消息中记录了完成这项功能所需要的一切信息、流程的结果以及成功或失败的具体原因。
　　流程分析就是从大量的协议消息中把有关联的流程消息分离出来，并且从中提取出用户关心的信息，如用户号码、小区号、呼叫结果等，从而形成呼叫详细记录CDR或事务详细记录TDR等等。

　　三、移动网络优化分析

　　由于移动网络的特点，所以进行移动网的优化分析非常重要。过去主要的方法是基于无线部分进行，对于解决无线覆盖、无线质量等问题非常有效。因为移动网网络规模的不断扩大和用户业务的不断增长，通过在业务接入的汇聚节点、系统与系统间乃至整个网络进行测试，能够获得从系统/设备实体到用户及其业务高层应用的全面和细致的特性，因此从网络测试而进行网络优化变得越来越有意义。因此我们在进行CDMA或GSM网络的协议测试的同时，通过移动网多个网络接口进行专项的优化分析，包括A接口、MAP和TUP/ISUP。

　　在A接口的优化分析中，针对网络接通率、话音接通率、切换成功率、指配成功率、TCH和SDCCH利用率以及地面电路利用率和寻呼追踪多个方面做了综合分析。

　　在分析接通率时，不但需要对各个小区的话音业务繁忙程度和成功率进行统计，还要确定导致呼损的故障是发生在BSC侧还是MSC侧。如果是MSC侧就要进一步分析问题是出在主控MSC处，还是出在移动网的关口MSC(MSC—G)之外，如果是BSC侧则分析是无线接口故障还是信道不可用或者是由BSC系统故障引起的呼损。这样不但可以查找发生呼损的问题所在，还对话务均衡这样复杂的网络优化提供参考依据。

　　在分析切换问题时，我们针对小区的切入、切出进行成功和失败次数的统计，并针对每一种切换失败进行问题定位。特别是当仪表同时监测多个位置区（LAC）时，我们根据“切换参考值”（HANDOVER REFERENCE）把在多个小区间进行切换的一次完整的呼叫联系在一起，并对这一次通话的每一次切换的绝对时间、原小区和目标小区、切换原因、切换间的相对时间、切换失败原因、清除请求原因和断连原因进行详细记录，这样可以与路测相结合，确定由于手机在移动过程中进入无线覆盖盲区请求切换不成功产生的掉话。其他还有：由于天线较高（或其它原因）使小区覆盖范围较大，导致频率复用的距离缩小或有小区覆盖交叠产生同频及邻频干扰，以造成掉话；由于越区切换参数如上行电平切换门限（L-RXLEV-ULH）、上行质量切换门限（L-RXQUAL-ULH）、下行电平切换门限（LRXLEV-DLH）、下行质量切换门限（L-RXQUAL-DLH）、以及切换功率控制参数（U-RXLEV-DLP、URXLEV-ULP、L-RXLEV-ULP、L-RQUAL-ULP、U-RQUAL-DLP、U-RQUAL-ULP、L-RXLEV-DLP、L-ROUAL-DLP）、切换余量（H0-MAGIN）等定义不合理，致使越区切换失败，产生掉话；由于网络色码参数定义不合理引起越区切换不成功和小区重选失败，产生掉话；由于MSC或BSC故障而引起的设备故障（EQUIPMENT FAILURE），产生的掉话进行分析和问题定位。

　　在分析指配成功率、TCH和SDCCH利用率、地面电路利用率时，不但同样对在整个监测过程中这些业务发生的次数进行统计，同时分析问题发生的位置，并结合流程分析，可以精细到原码进行问题的定位。

　　在MAP部分的优化分析中主要分析用户的业务类型和业务结果。如GSM中的MAP部分，我们针对46种业务和39种错误原因进行统计，以此来了解网络业务量和各类业务的利用率，并将错误原因与流程相对应以便迅速定位问题。因为MAP 是涉及多个用户、多个实体、多个接口的协议，所以专项的业务分析可以有针对性地对不同用户、不同实体、不同接口的业务类型和业务结果进行分析。同时，根据MSRN、MSISDN和A接口的呼叫业务相结合详细了解整个呼叫业务过程。

　　而在分析CDMA的MAP部分时，由于CDMA MAP部分的分析必须前后关联的特点，我们针对TCAP和MAP部分分别做了分析。在TCAP部分对于这一层的“调用”、“返回结果”、“返回错误”、“拒绝”进行统计并同时结合它上层承载的MAP部分的消息进行分析，通过细化到信息单元的信息提取，为问题的迅速定位提供依据。在优化分析中，还特别对前向切换、后向切换、切换到第三方、基本的自动漫游程序、鉴权、呼叫传递(CD)、遇忙呼叫前转(CFB)、无应答呼叫前转(CFNA)、三方呼叫、短消息业务等专项进行详细分析。

　　以上这些分析是针对某一个部分的分析，当这几个优化模块同时并与TUP/ISUP的协议分析相结合时将更能帮助维护人员查找网络问题，并为网络优化提供可靠的依据。SuperLink网络测试仪全面支持上述测试和网络优化应用，优化分析图表。

　　移动通信网的高速发展要求移动通信测试技术也需要相应的不断进步。目前移动通信测试技术逐渐从硬件、无线接口等以设备性能为主的测试向以软件为核心的高层协议和面向网络应用为主的测试过渡。因此，我们不仅需要提供高质量、高性能的测试仪表，更重要的是还应经济有效地提供在网络层面的维护和优化解决方案。

----《通信世界》