GSM網絡維護優(yōu)化參數的提取

優(yōu)化的若干參數，并在對信令過程研究的基礎上，給出參數的提取方法。參數的提取是以信令采集儀為平臺和在采集到的現(xiàn)場信令數據分析的基礎上實現(xiàn)的。應用參數提取軟件對現(xiàn)場采集的數據進行的統(tǒng)計，其結果基本反映了網絡行為和用戶的行為，對網絡的維護優(yōu)化有一定的意義。

1、參數提取的意義與可能性

參數提取的意義： 1 ）參數提取是網絡維護監(jiān)測優(yōu)化所必需的，網絡的維護和優(yōu)化必須有相關參數作為參考。 2 ）一些網絡維護設備和監(jiān)測系統(tǒng)的研制必須有網絡參數理論的支持，如信令分析儀的實現(xiàn)。沒有這些參數理論，這些設備或監(jiān)測系統(tǒng)不能被實現(xiàn)。3）網絡參數能為目前的一些網絡優(yōu)化理論提供數據的支持。

參數提取的可能性：參數提取是以 GSM信令采集儀（已由作者所在的實驗室研制成功）為平臺，通過對采集到的信令數據的研究獲得的。

2、 參數提取軟件體系及數據結構

2、1參數提取軟件體系

參數提取軟件的前提是信令采集儀的實現(xiàn)，信令采集儀的基本功能是采集和?譯信令數據，并對每條消息附上時標、連接類型（如 MS 起呼、MS被呼等）等信息。參數提取軟件對信令采集儀所采集的?始信令數據文件進行統(tǒng)計處理后就得到了參數輸出數據文件。參數提取軟件可以作為信令采集儀的一個模塊，這樣可以在線地進行參數的提取，但這樣作，處理器速度往往不夠。參數提取軟件也可以獨立成為一個軟件包，對采集到的?始信令數據文件進行統(tǒng)計處理。參數輸出數據文件包括了最基本的參數信息。如果對參數數據文件進行后處理，將得到另外的一些參數。對參數輸出數據文件的后處理的實現(xiàn)可以作為一個獨立的軟件，也可以作為參數提取軟件包的一個模塊。我們是采取后一個方案。當然也可以利用現(xiàn)有的辦公室軟件，例如MS-EXCEL 。

2、2 參數輸出數據文件的數據結構

每一個參數的統(tǒng)計對應一個參數輸出數據文件，如用戶CDR（CALL DATA RECORDS）輸出數據文件、呼叫狀況統(tǒng)計輸出數據文件等。參數輸出數據文件由記錄組成。記錄由統(tǒng)計間隔和統(tǒng)計項構成。統(tǒng)計項由具體的參數及提取的方法決定，如呼叫狀況統(tǒng)計的統(tǒng)計項有LAC、CI、連接類型和 CC層的消息構成。

3、 參數提取的幾個概念

統(tǒng)計可以針對第一層議、第二層議和第三層議。低層統(tǒng)計反映了網絡傳輸性能，而高層統(tǒng)計，可獲得呼叫控制、移動管理和切換狀況等網絡參數。本文針對于高層統(tǒng)計。

統(tǒng)計的方向依賴性：所謂方向依賴統(tǒng)計指消息的計數基于鏈路的物理的或邏?的方向。物理方向意味著消息的傳輸是從MSC 到BSC （下行）還是從 BSC 到MSC （上行）。邏?方向反映了消息所屬連接的類型，有四種連接應該被區(qū)分：MOC （移動臺起呼）、MTC（移動臺被呼）、 LOC（位置更新）、UNKNOW（無連接）。MOC消息屬于由 GSM04、08消息CM-Service Request所建立的連接的消息，即移動臺起呼而建立的連接的消息。MTC消息屬于由GSM04.08消息Paging Response 所建立的連接的消息，即移動臺被呼而建立的連接的消息。LOC消息是由GSM04.08 Location Update Request 消息所建立的連接的消息。凡是由 SCCP-UDT( 消息傳送的消息，不屬于任何一個連接的消息，都用UNKNOWN 去標志。對于一個進入的Handover,handoverRequest 消息和 Handover Request Acknowledge 消息應歸于 UNKNOWN 類型的消息，而隨后的消息應根據建立在正在服務的小區(qū)的連接類型去計數。

統(tǒng)計的小區(qū)依賴性：當一個連接被建立時，一個小區(qū)（CELL ）的 LAC（位置區(qū)碼）和 CI （小區(qū)號）將作為消息元素而被發(fā)送。許多參數的統(tǒng)計是與具體的一個小區(qū)有關的。統(tǒng)計時必須把與一個特定小區(qū)有關的消息統(tǒng)計出來。對于有連接的消息，一個小區(qū)的身份（LAC/CI ）是 BSSMAP 層的Complete layer 3 information 消息的一個消息元素，由SCCP 的CR （接續(xù)請求）消息承載。對于BSC 控制的Handover，新小區(qū)的LAC/CI 被包含在GSM08.08 HO Performed消息中，這個消息指示成功地完成了一個 Handover 。對于無連接方式發(fā)送的消息其 LAC和 CI 應該用0 去標示。

統(tǒng)計的方法可按實現(xiàn)的手段和難度來分，可分為面向消息的參數、面向消息元素的參數、面向過程的參數。面向消息的參數指參數的提取只要對相關的消息進行統(tǒng)計就可以了。面向消息元素的的參數是指參數的提取不僅涉及統(tǒng)計處理消息本身而且涉及統(tǒng)計處理消息的元素，這時往往要進行過濾。

面向過程的參數是指消息的提取要涉及到具體的一個過程。如用戶跟蹤的實現(xiàn)，因為每一個CALL 的建立是與一個連接聯(lián)系在一起，這個連接實現(xiàn)過程由 SCCP 去完成，因此對用戶的跟蹤不僅涉及 CC層，也涉及到 SCCP 層。一個連接建立時，其連接的標識被兩端的 SCCP 獨立分配，以后的就以此標識指示傳送路徑。

4、A口參數統(tǒng)計及其后處理

有些參數既可在A 接口上提取又可在Abis 接口上提取，如呼通率和呼損率。一般地，在A 口提取時，實現(xiàn)起來復雜。但獲得的信息多，接入的設備少。

不同的參數提取對應不同的程序分支，每個分支基本上由如下幾個模塊組成：連接管理模塊，用于管理標識一個過程的連接號；統(tǒng)計和過濾模塊，用于獲得和統(tǒng)計特定信息；顯示模塊，用于顯示相關信令過程；存盤模塊，存儲相關信息；任務調度模塊；資源管理模塊等。

4.1　用戶 CDR （CALL DATA RECORDS ）和用戶跟蹤

一個基本的用戶跟蹤是把有關該用戶的三種基本的信令過程（移動臺起呼、移動臺被呼和位置更新）的高層消息按時間順序記錄下來就足夠了。具體的跟蹤過程如下：用設定的IMSI 、TMSI 或IMEI去過濾 BSSMAP 的Complete layer 3 information

消息相關消息元素，當捕捉到后，從承載該消息的SCCP消息CR （當然也必須從隨后的消息CC獲得一部分信息）可以獲得連接號，把該連接的所有的消息都記錄下來。與上述過程并行的另一個過程是：用設定的 MSISDN去過濾CC 層SETUP 消息的消息元素calling party BCD number或called party BCD number當捕捉到以后，從承載該消息的SCCP消息DTI獲得連接號的一個方向，進一步可以檢索到相應連接的 CC 消息，于是一個完整的連接號被獲得。把該連接的所有的消息記錄下來。

用戶CDR 就是把該 BSC 轄區(qū)內的所有在測試時段內通信過的用戶的相關信息記錄下來。所記錄的用戶信息可多可少，這與軟件的使用用戶的需求有關?；镜挠脩粜畔ǎ河脩羯矸荩?IMSI、TMSI 、IMIE）、通話的另一方身份（MSISDN ）、通話的時段（起始時間、終止時間、持續(xù)時間）、釋放原因、信令點碼（OPC 、DPC ）、 所在小區(qū)（LAC/CI ）、發(fā)生BSC 內部切換次數、變換小區(qū)序列、是否發(fā)生切換出 BSC 的切換。

用戶 CDR 與用戶跟蹤相類似，不同在于：用戶 CDR 是對所有的該BSC 轄區(qū)內的用戶的數據的記錄，而用戶跟蹤是捕捉給定身份的用戶；用戶跟蹤還要對該 BSC 轄區(qū)外的用戶跟蹤，而用戶 CDR只對本BSC 轄區(qū)內的用戶的統(tǒng)計；用戶 CDR 可以非在線的方式實現(xiàn)，用戶跟蹤必須以在線的方式實現(xiàn)。

用戶CDR 的實現(xiàn)可以從一個個連接去入手（ SCCP 層的CR 、CC 消息包含連接信息），把所有連接的信令數據整理成一個連接的序列，這樣就基本實現(xiàn)了用戶 CDR ，當然可以只選出若干有用的信息。

對用戶 CDR 進行后處理可得到以下應用：

（ 1 ）按OPC 和DPC 的呼叫數目分布。

（ 2 ）呼叫釋放原因按時間的分布。

（ 3 ）呼叫數目按呼叫原因的分布。

（ 4 ）呼叫數目按時間分布。

（ 5 ）特定用戶的呼叫記錄。

（ 6 ）呼叫數目按持續(xù)時間的分布。

以上的統(tǒng)計對網絡規(guī)劃，用戶行為的統(tǒng)計有重要意義。

4.2 呼叫狀況統(tǒng)計

呼叫狀況統(tǒng)計主要處理的是CC 層的消息。對于呼叫狀況的統(tǒng)計是依賴于具體的小區(qū)和邏?連接的，該參數的提取是面向過程的，統(tǒng)計過程中要涉及到SCCP層的協(xié)議。統(tǒng)計項有LAC、CI連接類型及各種 CC 層的消息。

統(tǒng)計的過程如下：首先捕捉CR 、CC 消息，得到要建連接的標識號，同時在CR 消息承載的 Completelayer 3 information 消息中獲得小區(qū)身份。以后所有的該連接的消息都是涉及該小區(qū)的消息。當然在統(tǒng)計間隔內，與一個特定小區(qū)相關的連接不只一個，必須把所有的與該小區(qū)有關的連接的消息統(tǒng)計出來。

對其進行后處理可得到以下應用：

（ 1 ）手機起呼數和被呼數以及手機起呼被呼的比例

手機起呼數=連接類型為 MOC 的SETUP 消息數

手機起呼被呼比= 手機起呼數 / 手機被呼數

（ 2 ）手機起呼接通率、呼損率和被叫不接率

手機起呼接通率= 連接類型為MOC 的CONNECT消息數 / 手機起呼數

手機起呼呼損率 =(手機起呼數- 連接類型為MOC 的 CONNECT 消息數）/ 手機起呼數

手機起呼不接率=1- 手機起呼接通率- 手機

起呼呼損率= （連接類型為 MOC 的ALERTING 消息數- 連接類型為 MOC 的CONNECT消息數）/ 手機起呼數

（ 3 ）手機被呼接通率、呼損率和被叫不接率

手機被呼接通率 = 連接類型為 MTC 的 CONNECT消息數 / 手機被呼數

手機被呼呼損率 = （手機被呼數 - 連接類型為MTC 的CONNECT 消息數） / 手機被呼數

手機被呼不接率=1-手機被呼接通率- 手機

被呼呼損率 = （連接類型為MTC 的ALTERING 消息數- 連接類型為MTC 的CONNECT 消息數）/ 手機被呼數

（ 4 ）呼叫接通率、呼損率和被叫不接率

呼叫接通率= 手機起呼接通率 + 手機被呼接通率

呼損率 = 手機起呼呼損率 + 手機被呼呼損率

被叫不接率= 手機起呼不接率 + 手機被呼不接率

（ 5）手機起呼被呼接通比

手機起呼被呼接通比 = 手機起呼接通率/ 手機被呼接通率

（ 6 ）手機緊急呼叫建立數

手機緊急呼叫建立數 =EMERGENCY SETUP 消息數

（ 7 ）手機掛機與網絡旁掛機比

連接類型為MOC 的DISCONNECT 數 / 連接類型為 MTC 的DISCONNECT 數

（ 8 ）統(tǒng)計分布和統(tǒng)計平均值

如果以上參數每統(tǒng)計間隔產生一次，將得到的結果是一個統(tǒng)計分布；如果以上參數的統(tǒng)計結果來源于整個測量時期，則得到的結果是一個統(tǒng)計平均值。

（9 ）小區(qū)參數和 BSC 參數

如果以上參數的統(tǒng)計分別用LAC 和 LAC/CI 作為過濾條件，則得到的參數就是衡量該位置的區(qū)或該小區(qū)的參數；如果不用它們作過濾條件，則得到的參數是衡量整個BSC下轄的所有小區(qū)的。
4.3 呼叫釋放愿因統(tǒng)計

呼叫釋放原因統(tǒng)計是統(tǒng)計呼叫釋放的原因的參數，包括正常釋放和異常釋放。通過統(tǒng)計 CC 層的消息 RELEASE COMPLETE的消息元素CAUSE的值，可以實現(xiàn)對該參數的統(tǒng)計。呼叫釋放原因統(tǒng)計是依賴于具體的小區(qū)和邏輯連接的，是面向過程的，統(tǒng)計過程中要涉及到 SCCP 層的協(xié)議。統(tǒng)計項有： LAC、CI連接類型和各種釋放原因的次數。
可根據RELEASE COMPLETE 消息物理連接方向區(qū)分消息是屬于 MOC 還是MTC ，如果消息發(fā)送方向上行則是MOC；如果消息發(fā)送方向是下行則是MTC 。通過查承載 CC 層RELEASE COMPLETE 消息的 SCCP 層的UDT1的連接標識來獲得該消息所在連接。

4.4 移動管理分析（不包括切換過程）

移動管理涉及識別過程（ Identification procedure）、TMSI再分配過程、鑒權管理、IMSI釋放（ detach ）過程、中止過程（Abort procedure ）、位置更新管理、IMSI 附著（ attach ）過程、MM 連接管理過程等。移動管理分析將提取能體現(xiàn)這些管理過程情況的參數。所有這些參數的提取是小區(qū)依賴的，也是方向依賴的。統(tǒng)計項包括 LAC、CI 、連接類型和所有的 MM 層消息。

對輸出數據文件進行后處理可得到以下應用：

（1）位置更新狀況統(tǒng)計

位置更新請求數 =LOCATION UPDATING REQUEST 消息數

位置更新拒絕數=LOCATION UPDATING REQUEST 消息數

位置更新接受數 =LOCATION UPDATING ACCEPT 消息數

位置更新成功率 = 位置更新接受數/ 位置更新請求數

位置更新失敗率= 位置更新拒絕數/ 位置更新

請求數 =1- 位置更新成功率

（2）鑒權狀況統(tǒng)計

鑒權請求數=AUTHENTICATION REQUEST消息數

鑒權成功數=AUTHENTICATION RESPONSE消息數

鑒權拒絕數 =AUTHENTICATION REJECT消息數

鑒權成功率= 鑒權成功數/ 鑒權請求數

非法用戶率= 鑒權拒絕數/ 鑒權請求數

鑒權成功率= 1-鑒權成功率- 非法用戶率

（該參數表示用戶合法，但由于網絡或其他?因造成用戶鑒權失敗的比例）

（ 3 ）MM 連接管理過程

業(yè)務請求數=CM SERVICE REQUEST消息數

業(yè)務重建請求數 =CM REESTABLISHMENT REQUEST消息數

業(yè)務請求成功數 =CM SERVICE ACCEPT 消息數

業(yè)務請求拒絕數=CM SERVICE REJECT 消息數

業(yè)務請求成功率= 業(yè)務請求成功數 / 業(yè)務請求數

業(yè)務請求失敗率= 業(yè)務請求拒絕數/ 業(yè)務請求數

（4 ）統(tǒng)計分布和統(tǒng)計平均值

如果以上參數每統(tǒng)計間隔產生一次，將得到的結果是一個統(tǒng)計分布；如果以上參數的統(tǒng)計結果來源于整個測量時期，則得到的結果是一個統(tǒng)計平均值。

（5）小區(qū)參數和 BSC參數

如果以上參數的統(tǒng)計分別用LAC 和 LAC/CI 作為過濾條件，則得到的參數就是衡量該位置的區(qū)或該小區(qū)的參數；如果不用它們作過濾條件，則得到的參數是衡量整個BSC下轄的所有小區(qū)的。

4.5 移動管理過程異常原因統(tǒng)計

位置更新異?？赡苡筛鞣N原因造成。位置更新拒絕消息location updating reject包含一個消息元素reject cause，詳細匯報了位置更新失敗的原因，統(tǒng)計出這些原因，將對網絡的維護和優(yōu)化有參考作用。同樣， MM連接建立失敗的原因值由消息 CMSERVICE REJECT的一個消息元素CAUSE 匯報。另外， ABORT 消息是網絡用于中止一個正在建立的MM 連接。該消息的消息元素 CAUSE 包含有網絡啟動中止的原因。例如如果手機本地區(qū)無漫游權，則該過程發(fā)生。

4.6　切換狀況統(tǒng)計

切換狀況統(tǒng)計是統(tǒng)計涉及該BSC的切換。對于該BSC有三種可能的切換發(fā)生：BSC內部的切換，BSC外部的MS進入該 BSC所轄的小區(qū)和BSC內部的MS移出該BSC 。切換狀況統(tǒng)計涉及到BSSMAP協(xié)議層的消息。統(tǒng)計項有：正在服務的位置區(qū)、正在服務的小區(qū)、目標位置區(qū)、目標小區(qū)以及各種與切換有關 BSSMAP 層消息。

對于 BSC 控制的Handover ，新小區(qū)的LAC/CI被包含在GSM08.08 HO Performed 消息中，這個消息指示成功地完成了一個Handover 。對于要求切換出本 BSC的切換，候選新小區(qū)的LAC/CI 被包含在HANDOVER REQURIED消息中。對于切換到本BSC的切換，目標小區(qū)和原來的小區(qū)的LAC/CI 被包含在 HANDOVER REQUEST 中。對輸出數據文件進行后處理可得到以下應用：

（1）要求切換出本BSC 的MS 數、在本 BSC 所轄范圍內發(fā)生的切換數、請求切換到本 BSC 的MS數和總切換數：

要求切換出本 BSC 的MS數=HANDOVER REQUIRED消息數

在本BSC所轄范圍內發(fā)生的切換數=HANDOVER PERFORMED消息數

請求切換到本 BSC 的MS 數=HANDOVER REQUEST 消息數

總切換數 = 要求切換出本BSC 的MS 數+ 請求切換到本BSC 的MS 數+ 在本 BSC 所轄范圍內發(fā)生的切換數

（2）切換出本BSC 的切換成功數和切換入本

BSC的切換成功數：切換出本BSC的切換成功數=CLEAR COMMAND CAUSE

（0B）消息數

切換入本BSC的切換成功數=HANDOVER COMPLETE消息數

（3）切換出本 BSC的切換成功率和切換入本

BSC的切換成功率：切換出本BSC的切換成功率= 切換出本 BSC的切換成功數/ 要求切換出本BSC 的MS 數切換入本BSC的切換成功率= 切換入本 BSC的切換成功數/ 請求切換到本BSC 的MS 數

（4）統(tǒng)計分布和統(tǒng)計平均值

如果以上參數每統(tǒng)計間隔產生一次，得到的結果是一個統(tǒng)計分布；如果以上參數的統(tǒng)計結果來源于整個測量時期，則得到的結果一個統(tǒng)計平均值。

（5）小區(qū)參數和BSC 參數

如果以上參數的統(tǒng)計分別用 LAC 和 LAC/CI 作為過濾條件，則得到的參數就是衡量該位置的區(qū)或該小區(qū)的參數；如果不用它們作過濾條件，則得到的參數是衡量整個 BSC下轄的所有小區(qū)的。

4.7　切換原因統(tǒng)計和切換失敗原因統(tǒng)計

切換原因可以通過統(tǒng)計HANDOVER REQUIRED消息和 HANDOVER PERFORMED 消息的消息元素CAUSE值來實現(xiàn)。

對其輸出數據文件進行后處理可得到以下應用：

（1）造成BSC 內部切換的原因；

（2）造成切換出BSC 的切換的原因；

（3）衡量具體的一個小區(qū)的性能，如該小區(qū)的無線資源是否短缺等；

（4）統(tǒng)計分布和統(tǒng)計平均值：如果以上參數每統(tǒng)計間隔產生一次，將得到的結果是一個統(tǒng)計分布；如果以上參數的統(tǒng)計結果來源于整個測量時期，則得到的結果是一個統(tǒng)計平均值；

（5 ）小區(qū)參數和BSC 參數：如果以上參數的

統(tǒng)計分別用 LAC 和LAC/CI作為過濾條件，則得到的參數就是衡量該位置的區(qū)或該小區(qū)的參數；如果不用它們作過濾條件，則得到的參數是衡量整個BSC下轄的所有小區(qū)的。

切換失敗原因可以通過統(tǒng)計HANDOVER FAILURE的消息元素CAUSE 的值來實現(xiàn)。當MSC 要求新BSC為切換分配資源時而BSC沒有資源分配時，該消息產生；另外，當MS 切換到新小區(qū)后發(fā)現(xiàn)在新的無線資源上不能正常通信，則通過老信道發(fā)空中接口消息HANDOVER FAILURE 通知老BSS ，然后老 BSC 向 老BSS 發(fā)BSSMAP HANDOVER FAILURE消息。

4.8　分配TCH失敗原因統(tǒng)計、CLEAR REQUEST原因和CLEAR COMMAND原因統(tǒng)計MSC通過發(fā)BSSMAP ASSIGNMENT REQUEST 消息請求 TCH的分配，BSS 通過 ASSIGNMENT COMPLETE和ASSIGNMENT FAILURE消 息 響 應。統(tǒng)計ASSIGNMENT FAILURE消息的消息元素CAUSE的原因值，可以發(fā)現(xiàn)造成 TCH分配失敗的原因。

當由于BSS產生的原因導致資源釋放時，BSS將發(fā)送 CLEAR REQUEST消息給MSC，具體的原因由消息元素 CAUSE給出。當由于切換成功或完成事務后釋放資源時， MSC將發(fā)送CLEAR COMMAND給 BSS，具體原因由消息元素CAUSE 給出。

5、結論和應用

通過應用已實現(xiàn)的系統(tǒng)于廣東GSM 移動通信網，取得滿意的效果。作為信令分析儀的一個子系統(tǒng)通過了廣東移動通信局的鑒定，并已在廣東GSM 網得到應用。具體的應用有：

6）現(xiàn)有網絡的維護；

7）現(xiàn)有網絡的優(yōu)化；

8）為網絡優(yōu)化理論的研究提供直接的數據；

9）為第三代移動通信網的發(fā)展提供數據支持。