（计算机应用技术专业论文）信令网map优化研究.pdf

摘要 摘要 随着移动通信网络的发展，网络规模不断扩大，网络应用范围和电信新业务的 快速发展影响了运营商的网络质量和服务质量，同时也影响了运营商的竞争力。 在这种情况下，进行网络优化是非常必要的，信令网作为通信网络的支撑网络， 信令网优化将显得越来越重要。 m a p 是移动通信实体之间操作的接口协议，属于s s 7 信令应用层协议，m a p 信令包括了大量与业务有关的信息。通过对m a p 业务和m a p 信令研究分析可以 掌握信令网运行状况，这是信令网优化的一种有效途径。 本文重点研究信令网应用层m a p 优化实现方法，研究目的就是说明信令网应 用层m a p 优化的可行性。本文主要从以下几方面阐述： 1 简单介绍本课题研究的背景和意义。通过分析移动通信网络的发展趋势和 面临的问题，指出无线网络优化及信令网优化的必要性和重要性。通过分 析当前信令网性能优化研究的方向和特点，指出本文研究的内容和意义。 2 在分析信令网性能和电信业务运行质量关系的基础上提出了信令网应用 层m a p 优化的设想，并给出了m a p 优化流程。 3 给出m a p 信令监测及优化技术方案。 4 在分析m a p 业务交互性特点基础上提出m a p 有限状态机，并给出其状态 迁移规则。同时这种有效分析m a p 业务特征的方法也是对m a p 信令监测 及优化方案进行了改进。 5 给出m a p 信令监测及优化应用实例，简单介绍应用系统主要部分的设计 和实现以及测试，测试结果表明信令网应用层m a p 优化是可行的。 关键宇m a ps s 7 信令网；f s m ；优化；s m s 华南理工大学工学硕士学位论文 a b s t r a c t w i t ht h e d e v e l o p m e n t o ft h ew i r e l e s sc o m m u n i c a t i o n n e t w o r k ，s c o p e o f a p p l i c a t i o na n dn e t w o r ks i z eb e c o m eb i g g e ra n db i g g e r , t h en e ws e r v i c e se x p a n dv e r y f a s t w h i l et h en e t w o r kq u a l i t ya n ds e r v i c eq u a l i t ys u f f e r e df r o mt h i sd e v e l o p m e n t ，i t w i l la f f e c tt h e c o m p e t n i v e e s s o fc o m m u n i c a t i o ns e r v i c e s p r o v i d e r n e t w o r k i m p r o v e m e n tw h i c hi sd i r e c t e dt o w a r di m p r o v i n gt h en e t w o r ka n ds e r v i c e sq u a l i t y i n t h i si n s t a n c e ，i sh i g h l yn e c e s s a r y s i g n a l i n gn e t w o r kw h i c hi st h es u p p o r tn e t w o r ko f c o m m u n i c a t i o n ，i ti so w ni m p r o v e m e n tb e c o m em o r ea n dm o r ei m p o r t a n t m a p ( m o b i l ea p p l i c a t i o np a r t ) p r o t o c o li sa ni n t e r f a c ep r o t o c o lb e t w e e nd i f f e r e n t e n t r i e so ft h ew i r e l e s sc o m m u n i c a t i o ns y s t e m m a pi so n eo fa p p l i c a t i o np r o t o c o lo f s s 7 ，i ti n c l u d e sm a n yi n f o r m a t i o na b o u tm a ps e r v i c e s s t u d yt h em a ps e r v i c e sa n d m a ps i g n a l i n g ，w ec a ng e tt h er u n n i n gs t a t eo fs i g n a l i n gn e t w o r k ，it h i n kt h i si sa n e f f e c t i v ew a y ，w h i c hi sb a s e dm a p , t oi m p r o v et h es i g n a l i n gn e t w o r kq u a l i t y i n t h et h e s i s ，w ew i l ls t u d yt h em a pp r o t o c o li na p p l i c a t i o nt oi m p r o v i n gt h e s i g n a l i n gn e t w o r k t h em a i nw o r k sa r es h o w n a sf o l l o w s ： 1 i n t r o d u c et r e n do fd e v e l o p m e n ta n di nt h ef a c eo ft h ed i f f i c u l t i e so fw i r e l e s s c o m m u n i c a t i o ns y s t e m ，a n da n a l y s i st h ei m p o r t a n c ea n dn e c e s s a r yo fw i r e l e s s c o m m u n i c a t i o na n ds i g n a l i n gn e t w o r ki m p r o v e m e n t 2 g i v ean e ww a yb a s e do na p p l i c a t i o nl e v e lo fs s 7p r o t o c o lm a p t o i m p r o v e m e n ts i g n a l i n gn e t w o r kp e r f o r m a n c e 3 i n t r o d u c ep r o j e c to fs i g n a l i n gn e t w o r kp e r f o r m a n c ei m p r o v e m e n tb a s e do n m a p 4 a d v a n c et h ep i d j e c tb ym a pf i n i t es t a l em a c h i n ew h i c hi sa ne f f e c t i v ew a yt o a n a l y z et h em a ps e r v i c e sa n dc o n c l u d ei tf e a t u r e 5 g i v ea ne x a m p l eo fs i g n a l i n gm o n i t o r i n ga n di m p r o v e m e n ts y s t e m ，i n t r o d u c e d e s i g na n dr e a l i z a t i o nt h em a i np a r ta n d at e s t k e y w o r d s ：m a p ；s i g n a l i n gn e t w o r k ；f s m ；p e r f o r m a n c ei m p r o v e m e n t ；s m s i l 华南理工大学工学硕士学位论文 华南理工大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究 所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内- w 乡 t - ，本论文不包 含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出 重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到 本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：蛹j 么 日期：枷。s - sta 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同 意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许 论文被查阅和借阅。本人授权华南理工大学可以将本学位论文的全部或 部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制 手段保存和汇编本学位论文。 保密口，在年解密后适用本授权书。 本学位论文属于 不保密曰。 ( 请在以上相应方框内打“”) 作者签名： 导师签名： 讲备i 云 孑投孝 日期：沙r 年月3 ，日 日期：脚g 月，；e t 第一章绪论 1 1 课题研究的背景 第一章绪论 1 1 1 移动通信网络发展趋势 所谓移动通信m 】是通信双方或一方处于运动中进行信息交换的通信方式。移 动通信不受时间和空间的限制，交流信息机动灵活、迅速可靠，这是一种在人们 生活和工作中十分方便、适用的通信方式。 移动通信的发展可以追溯到2 0 世纪2 0 年代，直到2 0 世纪8 0 年代初引入模拟 蜂窝技术时才向前迈进一大步，这就是第一代( 1 g ) 移动通信，采用模拟技术的 语音移动通信。为了适应大容量、高质量、智能化和综合化等要求第二代( 2 g ) 移动通信，主要制式g s m ( g l o b a ls y s t e mf o rm o b i l ec o m m u n i c a t i o n ) 数字蜂窝移 动通信系统出现在2 0 世纪8 0 年代末9 0 年代初。以全球化、综合化、个人化和宽 带化为目标的第三代( 3 g ) 移动通信系统最早出现在1 9 8 5 年，直到1 9 9 7 年国际 电联( i t u ) 标准制订研究和开发工作才进入高潮，称为i m t - 2 0 0 0 ，2 0 0 1 年标准 化工作告一段落。目前3 g 已经在全球的部分地区商用，由于标准和制式的选择原 因商业进度较缓慢【3 】。当前还存在一种通用分组无线业务g r p s ( g e n e r a lp a c k e t r a d i os e r v i c e ) 技术，它是在2 0 世纪9 0 年代随着i n t e r n e t 的高速发展，为了适应 人们对数据业务发展要求在2 g 技术之上的发展起来的了，被认为是2 g 发展到3 g 之间的过渡技术之一。以宽广接入、分布网络和全球通用为目的的第四代( 4 g ) 移动通信系统的研究工作目前正在进行中。 中国的移动通信的发展始于1 9 8 7 年，经历了1 g ，2 g 和2 5 g 的发展历程， 模拟移动通信技术已经淘汰，目前3 g 正处于商业应用前的紧张测试阶段。中国移 动通信飞速发展，目前已经建立了全球最大的g s m 移动通信网络和全球第二大 c d m a 移动通信网络。中国两大移动通信运营商中国移动和中国联通，截至2 0 0 4 年5 月中国移动用户数【4 l 突破2 亿，中国联通用户数突破1 亿。目前全球移动通信 用户数达到1 5 亿。 生活难题与通信需求被认为是移动通信发展的基石【5j ，这种需求随着被满足 的程度而进一步发展。从移动通信系统发展的过程看，每一次飞跃都是为了解决 人们新的生活难题和新的通信需求。当前移动通信发展的趋势也不例外，从人们 的通信需求看，当前移动通信的发展趋势【6 l 可以总结为： 华南理工大学工学硕士学位论文 1 网络业务数据化、分组化，移动互联网逐步形成： 2 网络技术的数字化、宽带化； 3 网络设备的智能化、小型化，各种用户设备便捷入网； 4 应用更高的频率，更有效的使用频率； 5 高速度，高质量，灵活性强，低费用； 6 移动网络的综合化、全球化、个人化。 图1 - 1 未来网络的物理模型f 6 】 f i g l - 1p h y s i c a lm o d e lo ft h ef u t u r ec o m m u n i c a t i o nn e t w o r k 这种趋势我们可以把未来通信网络的物理模型用图1 - 1 概括，未来的通信网 络将不断实现网络融合，网络规模和网络应用将不断扩大和完善，人们对网络质 量和网络性能要求将更加明显。 1 1 2 移动通信网络面临的问题 不论是开始的得用户者得天下还是现在或将来的得品牌者得天下，中国各主要 电信运营商为了抢占市场而争夺用户，在过去几年中进行了大规模的网络扩张， 其网络覆盖率已经得到了很好的改善。增值业务( v a s ，v a l u ea d d e ds e r v i c e ) 和 智能业务在留住老用户并吸引新用户方面已成为各运营商新的用力手段，同时也 是其新的利润增长点。为此中国电信运各营商在继续扩大网络覆盖的同时在网络 应用和智能业务及增值业务方面也进行激烈的竞争。 近年来移动增值业务给电信运营商的确带来了新的利润增长，然而在业务增长 的同时它们对网络的运行质量也存在一定的影响。这里以短信业务( s m s ，s h o r t m e s s a g es e r v i c e ) 为例说明。图1 2 中国2 0 0 1 2 0 0 5 年信息产业部短信发送量的一 个统计数据【”，包含对2 0 0 5 年的预测。按0 1 元，条计算，2 0 0 1 年到2 0 0 5 年中国 电信运营商短信业务收入分别为1 9 亿，9 0 亿，2 2 0 亿，2 1 7 亿和5 5 0 亿。然而在 这惊人数字背后存在下列问题： 1 垃圾短信和不健康短信泛滥 2 第一章绪论 2 大量不合法短信 3 节日性短信和群发短信对系统的冲击 4 短信业务量造成信道阻塞 5 短信和网络诈骗 图1 2 中国2 0 0 1 2 0 0 5 年短信发送量统计 f i g l 一2c h i n e s ep e o p l em o m ts e r v i c e ss t a t i s t i cb e t w e e n 2 0 0 1a n d2 0 0 5 可见移动通信网络的迅猛发展，网络规模不断扩大、用户数量急速上升，增值 业务的发展都将影响整个通信网络质量和服务质量。 用户方面，当网络覆盖不再是选择运营商主要标准时，人们对网络的平均服务 质量要求越来越高，运营商对网络的管理也从对信号覆盖的定性要求转变为对网 络性能指标的定量管理。在这种情况下，实现网络资源的合理配置，提高网络的 服务和质量，提高企业的核心竞争力，越来越受到运营商的关注，如何合理配置 资源，如何提高网络的服务和质量以成为其面临的主要问题。 综上，目前通信网络面l 临的问题主要是网络规模引起的结构复杂化以及电信应 用和新业务快速发展影响了通信网络的质量和服务质量从而影响了运营商的竞争 力。 1 2 课题研究的意义 1 2 1 课题内容和意义 从移动通信网络的发展趋势和中国移动通信发展的情况看，未来的无线通信网 络将趋向融合，网络的结构将更加复杂，网络的规模将更加庞大，在这种条件下 如何提高网络质量和服务质量将是一个重要而艰巨的课题。 3 华南理工大学工学硕士学位论文 为了提高网络质量，我们主要方法是进行网络优化。近几年网络优化也得到了 移动通信网络运营商的关注，并投入了大量的人力和物力，2 0 0 4 年中国电信运营 商在网络优化方面的投入是8 1 8 亿，2 0 0 5 预计将投入1 9 1 亿。网络优化是对投入 运行的无线网络进行参数采集、数据分析，找出影响网络质量的原因，通过技术 手段或参数调整使网络达到最佳运行状态的方法，使网络资源获得最佳效益，同 时了解网络的增长趋势，为扩容提供依据。从概念上可以发现，网络优化发生在 网络的运行中，并且认为网络优化是基本日常维护的基础和延伸。网络优化可以 分为无线和有线两部分，有线部分主要是信令网优化。过去优化工作主要基于无 线部分进行，对于解决无线覆盖、无线质量等问题非常有效。 s s 7 信令网作为现代通信网中各种功能业务的支撑网，在通信网中起着举足轻 重的作用，当前条件下信令网已经发生了显著而深刻的变化【1 l ： 1 网络的投资规模仍在持续稳定的增长； 2 各种新兴业务的发展( 智能业务、无线业务等) 使信令网的负荷呈非线性 增加； 3 各种业务信令所占的比重已经发生了相对的质的变化； 4 信令网的管理正在从分散管理向规模集中监控发展： 5 电信网络的融合和互通对信令网的稳定提出了新的要求： 上述信令网所发生的变化对将要或正在影响通信网络服务质量，因此，信令网 的优化对信令网的持续安全、稳定、高效运行，对提高整个电信网的运行效率， 合理利用资源，满足网络持续发展的需求，提升客户核心竞争力具有非常重要的 普遍意义。 信令网优化的途径很多，本文研究内容就是提出一种新的信令网优化思路，即 通过分析m a p 业务状况找到影响信令网性能的因素，并通过系统调整和参加调整 来实现信令网优化。 1 2 。1 研究现状 提高七号信令性能研究主要集中在信令网本身的结构和路由、阻塞机制以及 s s 7 性能分析，信令网优 充从2 0 世纪9 0 年代开始，目前已经积累了一定 的经验和产1 e 化产品供应商有中兴、中创信测、华为等，国 外提供无线一i 主要有s i e m e n s 、e r i c s s o n 、n o k i a 等。 目前信令网1 数据分析部分取得了较大的突破，但增值业务 对信令网的 没有得到广泛关注和深入，这是本文的研究重 点。近几年 各运营商和无线网络产品提供商的重视。 信令网 及到的技术领域z 在涉及到的技术领域极其广泛，如交换网络技 4 第一章绪论 术、数据采集、无线通信、切换、信令和设备技术等。信令网优化研究主要集中 在： 1 信令网本身的流量控制机制，阻塞控制机制，信令网负荷均衡，信令网路 由机制以及信令安全策略； 2 信令获取和采集； 3 m t p 层信令优化，主要解决传输效率和完整性； 4 a 接口优化； 5 信令检测技术和信令网监测技术； 从上面几点可以发现，目前信令网优化主要是从信令网本身结构和性能方面 进行优化，主要集中在m t p 和s c c p 。这里存在一个问题就是没有去分析引起信 令网性能低下的原因，并提出改进的方案。信令网应用层优化目前主要集中在 b s s m a p 优化，主要解决b s s 性能。m a p 优化研究比较少，目前主要集中在m a p 信令分析。 随着通信网络越来越庞大、应用越来越复杂，信令网优化研究将越来越困难， 研究的课题也越来越广泛。 1 3 论文研究的主要内容和安排 信令网优化涉及的内容非常广泛面复杂，由于时间和篇幅的限制，在此只能择 其一方面或少数几个方面内容进行研究。信令网优化必然要涉及到信令，作为s s 7 信令的应用层协议是整个信令网优化的重点，本文将重点研究在新的网络环境下 m a p 协议在信令优化方面的应用和研究，并在论文最后给出一个应用实例。 论文研究的内容包括：影响信令网性能的因素分析和优化原理和方法；m a p 业务和m a p 有限状态机的研究；m a p 信令网优化中的应用研究：m a p 的信令监 测和优化系统设计和实现及试验结果。 本文研究目标一一提出通过分析m a p 业务来进行信令网优化的方法，并通过 试验证明方法可行性。第一章。绪论部分概述了移动通信网络的发展及发展趋势， 移动通信网络发展所面临的问题并由此提出本课题研究的意义和内容。第二章， 提出使用信令网应用层m a p 进行信令网优化设想。第三章，m a p 信令监测及信 令网m a p 优化技术方案。第四章，对m a p 业务及m a p 有限状态机进行研究， 提供了一种有效研究m a p 业务的方法，对技术方案进行了简单的改进。第五章， 给出一个应用实例，内容包括系统的设计和实现以及试验情况。最后总结全文并 给出结论。 华南理工大学工学硕士学位论文 第二章应用层m a p 优化设想 本章首先简单介绍信令网的结构、功能等方面的基础，然后介绍信令网性能电 信业务的关系，并在此基础上提出了使用信令网应用层m a p 进行信令网优化设 想，并分析其优化流程。 2 1 信令网结构和功能 图2 - 1 是s s 7 信令系统的层次结构。s s 7 信令系统由消息传递部分【1 9 1 ( m t p ， m e s s a g et r a n s f e rp a r t ) 和若干个功能不同的用户部分( u p ，u s e rp a r t ) 组成a o s i 七层模型 c c i t tn o 7 信令功能级 一_ 、 图2 - 1s s 7 信令与o s i 模型关系图 f i 9 2 1r e l a t i o n s h i po ft h es i g n a l i n gs y s t e mn o 7a n dt h eo s im o d e l m t p 的功能是提供信令的可靠传输，保证两个不同地点对应的用户u p 之间传 递信令消息无差错、不丢失、不错序、不重复。 u p 的主要功能是控制各种基本呼叫的建立和释放，负责信令消息的生成、语 6 第二章应用层m a p 优化设想 法检查、语义分析和信令过程的控制。在上图的左半部分，m t p 的上面有一个信 令连接控制部分【2 0 】( s c c p ，s i g n a l i n gc o n n e c t i o na n dc o n t r o lp a r t ) ，它和m t p 的第3 级合起来相当于o s i | 2 1 】( o p e ns y s t e mi n t e r c o n n e c tr e f e r e n c em o d e l ) 的网 络层。这一层可支持两种无连接服务( 带确认和不带确认) 和第三种面向连接的 服务( 三种不同的可靠性) 。s c c p 与m t p 合起来称为网络服务部分( n s p ，n e t w o r k s e r v i c e p a r t ) 。 s c c p 的上面还有u p 和事务应用部分1 2 2 ”】( t c a p ，t r a n s a c t i o nc a p a b i l i t i e s a p p l i c a t i o n ) 。u p 提供呼叫控制协议，它又可分为t u p ( t e l e p h o n eu s e rp a r t ) 、 i s u p ( 1 s d nu s e rp a r t ) 、m a p i “矗5j ( m o b i l ea p p l i c a t i o np a r t ) 、和o m a p ( o p e r a t i o n a n dm a n a g e m e n ta p p l i c a t i o np a r t ) 等。它们都可以使用m t p 提供的服务，而i s u p 还可通过s c c p 来使用m t p 。s c c p 的上面有一个尚未定义的空层，相当于o s i 的第4 层至第6 层。有时也称这为中间服务部分。再上面就是t c a p 。它为实时而 密集的询问响应式的应用提供应用格式和规程，属于这类应用的例子，如要验证 一个打电话的磁卡号码时向数据库查询。t c a p 的服务用户是若干个特定应用单元 ( a s e ，a p p l i c a t i o ns e r v i c ee n t i t y ) 和营运、维护和o m a p ，其作用是提供n o 7 信令网的维护和管理功能。 n o 7 信令网由信令点( s p ，s i g n a l i n gp o i n t ) ，信令转接点( s t p ，s i g n a l i n g t r a n s f e rp o i n t ) 和连接s p 与s t p 的链路( l i n k ) 组成。s p 是信令系统中提供和 接收公共信道信令的节点。s t p 是信令传送过程中的中间节点，负责将信令消息 从一条信令链路转移到另一个信令链路。信令链路是连接s p 或s t p 之间信令消息 的通道。 信令网按照网络结构可分为无级信令网和等级信令网。无级信令网就是由所有 信令点构成的全网状网，实际上极少采用。等级信令网可以是二级网也可以是三 级网，目前多数国家采用二级网，我国n o 7 信令网采用三级结构的信令网。无级 信令网结构可以是直线型、环状型、网状型和蜂窝网型等。三级信令网包括有高 级s t p ( h s t p ) 和低级s t p ( l s t p ) 及s p ，结构如下图所示： l s t p s ps p s p s p a ) - - 级信令网 b ) 三级倍令网 图2 2 信令网拓扑结构 f i 9 2 2t o p o l o g i c a ls t r u c t u r eo fs i g n a l i n gn e t w o r k 华南理工大学工学硕士学位论文 分级信令网相比无级信令网可以容纳更多的s p ，容易增加s p ，信令路由较多 并且信号传递时延小。我国信令网采用循环冗余结构措施来保证整个信令网的可 靠性。 撮初n o 7 信令技术规范【2 6 】是以电路有关的电话控制要求为基础的，为了满足 这些要求，n o 7 信令规定了四个功能级。m t p 构成了1 3 级，u p 为第4 级。随 着新的需求不断涌现，n o 7 信令系统逐渐向o s i 靠拢，其功能结构如下图所示： 第4 级 用户部： 息处理廿 一 用户部分 - 一( u p ) 第3 级 公共传 送部分 第2 级 一 第1 级 信令链路 第2 级 + 第3 级 第4 级 用户部分 壁路控lj 信令数l 曝丽i i 公酮厂佰菲哺 制功能h 据链路t - - t 制功能h 送功能r 0 1 息处理 消息传递部分( m t p ) 用户部分 _ _ 一( u p ) 图2 3n o 7 信令系统功能级 f i 9 2 - 3s i g n a l i n gs y s t e mf u n c t i o nl e v e l 第一级主要定义了信令数据链路的物理、电气和功能特性，相当于o s i 的物理 层。第二级定义了信令消息的传递以及与传递有关的功能和过程，包括信号单元 定界和定位，差错检测，误差校样，初始定位和信令链路的误差监视。第三级定 义了传送的功能和过程，这样功能和过程和链路工作无关，具体包括信令消息的 处理功能( 消息编码，消息分配，消息鉴别) 和信令网管理功能( 信令业务管理， 信令链路管理，信令路由管理) 。第四级主要功能是控制各种基本呼叫的建立和释 放。 2 2 信令网性能与电信业务 2 2 1 业务状况反映信令网性能 通过上面一节介绍，我们已对信令网有了一个基本认识，这里我们讨论下信令 网性能和电信业务的关系。全网性能指标【1 1 主要有下表中的五方面： 表2 - 1 全网性能指标列表 t a b l e 2 - 1w h o l en e t w o r kp e r f o r m a n c e 8 第二章应用层m a p 优化设想 来话接通率呼入应答次数，呼入应答次数全网综合指标 无线阻塞率1 一( 建链分配成功次数建链请求总次数)反映控制信道建链时的阻塞 状况 话务负荷比全网实际话务量，全网可承载话务 反映实际话务要求的基站信 道和实践基站信道的比例 掉话率掉话次数( 主叫成功次数+ 被叫成功次数) 最坏基站比最坏基站数全网基站数忙时信道阻塞率 2 5 忙时建链请求数为0 忙时掉话率 1 5 从上表可见全网综合指标接通率反映了整个网络的性能，无线阻塞率，话务负 荷比，掉话率和最坏基站比都会影响接通率。从来话接通率的定义看，当接通率 高时呼叫接通成功率高，当接通率低时呼叫成功率自然降低，从这个角度看，电 信业务的状况是可以反映网络运行的质量。 为保证信令网安全可靠地工作，n o 7 信令方式规定了衡量信令网整体性能的 三大类技术指标： 1 可用性 信令网的可用性是用源信令点和目的地信令点之间信令路由组的不可用性来 衡量的。在信令网中，我们把将信令消息从源信令点传递到目的地信令点的一条 可能的通路称为信令路由。将信令消息传递到指定的目的地，可能有多条信令路 由。我们把承载信令业务到某指定目的地信令点的全部路由称为信令路由组。因 此，当由某源信令点到指定目的地的信令路由组不可利用时，信令消息就无法传 递到该目的地信令点。 信令路由组的不可用反映到电信业务上就是因为信令包信令无法通过正常的 路由达到目的地而造成业务不可用或业务的中断。 2 可依赖性 可依赖性指标，主要指信令消息在传递中所允许的差错率等。也包括用户部分 由于传递消息的差错而造成的不成功呼叫率。 很明显，如果差错率上升会降低接通率。 3 时延 信令网的时延指标是用信令关系的全程消息传送的时延来度量的。它与信令网 的信令业务量、信令网的结构有关。 同样从信令网指标看，性能网性能恶化反映到电信业务上就是业务的成功率低 下，信令网性能良好，成功率高。 9 华南理二 大学工学硕士学位论文 2 2 2 电信业务影响信令网性能 电信业务状况可以反映信令网的性能，同时电信业务也可能会影响信令网的性 能。当某业务的业务量如果在一段时间达到一个非常大的值的时候。会在局部造 成信令网的阻塞。下面是业务量达到一定程度造成信令网阻塞的一个例子。 bc ne 皿间话网拥塞 图2 - 4 f g 信令转接点阻塞 f i 9 2 4s t p sb e t w e e nf a n dgt r a f f i c 图2 4 中，a 、b 、c 交换局到d 和e 两个交换局采用准直联方式。信令需经 过信令转接点f 和g 转接。假如d 和e 交换局间的话务量出现高峰值造成局间话 路群拥塞，必将增加a 、b 、c 三个交换局到d 和e 两个交换局的重复呼嘲，产 生虚假话务量，致使两个信令转接点f 和g 问的信令负荷过大而拥塞。 2 2 3 信令网性能和电信业务关系 通过上文的分析，我们发现信令网的性能和电信业务运行状况存在一个对应关 系，即当信令网性能好坏将直接影响电信业务。电信业务的状况可以反映信令网 运行的质量。 2 3m a p 优化 2 3 1 优化方法 通过2 2 节的分析，我们知道电信业务是可以反映信令网的运行状态的，因此 我们可以通过分析电信业务来掌握信令网运行质量。基于这点我们在这里提出一 种信令网优化方法即统计分析m a p 业务情况，分析引起m a p 业务失败的原因， 并采取一定的措施对信令网进行优化。主要是应用m a p 协议本身的一些特点来对 信令网进行监测和优化。 1 0 第二章应用层m a p 优化设想 为什么选择m a p 协议接口，主要是考虑下面几方面原因： 1 m a p 协议是s s 7 应用层协议，m a p 接口是移动通信网络实体间主要的接 口协议，如图2 - 5 所示，b 、c 、d 、e 、f 、h 、g 、m 、q 都是m a p 接口； 2 m a p 使用服务原语在业务提供者和业务用户之间交换信息，这些信令信 息包含消息的源和目的，业务类型和业务信息，业务结果( 失败时包括失 败的原因) 3 m a p 是t c a p 的一个用户，使用交换协议数据和会话的方式传递相关数 据，目前仅采用了s c c p 的无连接业务协议的基本无连接( 0 类) 和有序 的无连接( 1 类) 4 与呼叫无关的信令使用m a p ，m a p 在处理位置更新，数据登记，补充业 务，短信业务等业务中发挥了非常重要的作用。 我们如果能够监测到特定的m a p 信令并对其分析就可以获得和该业务有 关的所有信息，然后通过统计的方式可以归纳出该业务的某些特征，那么我们 就可以这些特征和业务结果的统计中发现这些业务运行状况，从而可以了解到 信令网运行的状况。m a p 信令监测同时又是信令网优化的第一步，因为从这 里我们可以知道造成信令网性能下降特别是接通率下降的源或原因。下节我们 将以短信m t 业务为例说明如何使用这种方法定位问题源和优化。 厂i 升 【一 2 3 2 实例分析 图2 - 5m a p 接口模型 f i 9 2 5m a pi n t e r f a c em o d e l 下面以垃圾短信过滤为例分析使用基于m a p 的监测和优化技术解决问题的原 理。图2 - 6 是g s m 系统中扩展消息实体e s m e ( e x t e n ds h o r tm e s s a g ee n t i t y ) 发 送短信到移动台m s ( m o b i l es t a t i o n ) 的过程。 1 短信从e s m e 提交到短信中心s m s c ( s h o r tm e s s a g es e r v i c ec e n t e r ) 完成 华南理工大学工学硕士学位论文 必要内部处理； 2 s m s c 询问h l r 获得m s 的路由信息； 3 h l r 应答s m s c ，目的m s 的路由信息 图2 - 6 短信发送流程【2 4 】 f i 9 2 6s e n ds h o r tm e s s a g ep r o c e d u r e 4 s m s c 使用f o r w a r ds h o r tm e s s a g e 短信操作将短信发送到互通m s c ； 5 互通m s c 从v l r 中重新找回用户信息并将短信发送给m s ； 6 短信传送前进行用户信息鉴别； 7 鉴权通过后进行短信传送； 8 m s c 将发送短信操作的结果返回给s m s c ； 9 如果e s m e 请求要求返回状态报告，s m s c 将返回一个指明短信递送状况 的报告给e s m e ，这样一条短信发送完毕。 这是e s m e 下发短信到m s ，对于m s 上行短信到s m s c 流程差不多，有一共 同点就是存在s m s c 和m s c 之间的信息交互，因此对于垃圾短信的截取和过滤只 需监测和分析s m s c 和m s c 之间的s c c p 承载的m a p ，提取操作码为4 6 的 f o r w a r ds m 的操作信令，分析其内容，判断该短信是否含有敏感词汇和垃圾短信 特征词汇，这样对于含有敏感词汇和垃圾短信特征词汇的短信不转发给s m 或 s m s c ，这样就起到过滤作用，如果对过滤的数据进行计数，同样可以对垃圾短信 进行统计。同时也可以分析垃圾短信的源( o p c ，m s i s n d 等) ，从而可以有效制 止垃圾短信的蔓延。 1 2 第二章应用层m a p 优化设想 2 4m a p 优化流程 2 4 1 网络优化和m a p 优化关系 网络优化是对正式运行的移动通信网络进行参数采集、数据分析，找出影响网 络质量的原因，并且通过参数调整和某些技术手段使网络达到最佳运行状态，让 现有网络资源获得最佳效益。网络优化的目标是提高或保持网络质量，而网络质 量是各种因素相互作用的结果，随着优化工作的深入开展和优化技术的提高，优 化的范围也在不断扩大。 网络优化内容按照移动通信网络的发展阶段可以概括为以下三部分： 1 故障排除 移动通信网络发展到定规模，覆盖已经得到相当的改善，可是网络质量仍然 不能满足用户的要求，主要原因是：扩容频繁，扩容期间网络监控和保障不利， 因受到工期紧的影响，质量监控体系不完善，使得安装和开通过程中存在较多质 量问题。随着设备使用时间的增加，一些故障，特别是隐性故障逐渐增多，这类 故障并未达到告警门限，但恶化了网络性能。 针对以上情况，需要开展了以检查工程质量为主的清障排故工作，通过对用户 投诉强烈、指标较差的小区进行上站检查和路测，发现并清除了安装开通差错和 一些硬件问题，网络质量得到了初步改善。 2 无线优化 通过清障排网络优化进入了发展阶段。这个阶段是以降低掉话率和通话建立失 败率等无线指标为主要目的，除了常用的设备检查和路测，对频率规划进行优化 也是主要的方法，通过优化，无线指标有较大改善，用户对网络质量的主观评价 也有所提高，隐性故障得到进一步清除，频率规划得到改进。随着无线技术逐步 成熟。优化的重点逐渐转移到以提高接通率为标志的交换机指标上来。 3 有线优化 接通率指标如交换机接通率或长途来话接通率的提高不但意味着网络性能得 到改善，而且直接意味着话费收入的增加。但由于接通率受许多因素的影响，其 中一些问题是本地移动通信运营商自身无法解决的，如去话接通率和市话网及其 他移动网有很大关系。接通率反映一个地区的综合通信质量，与无线指标相比， 接通率的提高需要更多的努力和时间。 网络优化和信令网m a p 的关系这里我们可以概括为以下几点： 1 信令网m a p 优化属于网络优化的有线部分； 2 没有否定或淡化网络优化在提高通信网络质量中的作用和地位，故障排除 华南理工大学工学硕士学位论文 和无线部分的优化仍然是日常维护工作的主要内容； 3 信令网m a p 优化是应用m a p 特点在应用层的优化，其优化工作过程和网络 优化过程相似。 2 4 2m a p 优化工作流模型 我们根据信令网优化工作的特点提出的信令网m a p 优化工作流模型，该模型 是一个基于时间的动态模型。整个模型由四个同心圆组成，最里面小圆是该模型 研究的对象一一n o 7 信令网。 图2 7 m a p 优化流程 f i 9 2 7p r o c e d u r eo fn e t w o r ki m p r o v e m e n tp e r f o r m a n c eb a s e do nm a p 1 信令网的日常维护在三环的最里面，一方面说明日常维护的重要性，另一 方面说明日常维护在信令网优化中的基础性，同时信令网的质量问题般 也是在信令网的日常维护过程中发现。 2 中间环是信令网优化的循环过程。当发现信令网运行质量的确存在问题首 先是定位问题所在，这里要求对现有网络进行评估，然后是方案的制订和 方案的评估以及实施方案的制订。在实施方案制订后还需要制订异常处理 方案，目的是考虑到对于电信系统实施优化工程可能出现的问题以及应急 解决方案。接着就是方案实施和实施后的验证，如果验证通过优化工作的 确达到预期目的，那么目前的优化结束，接下来的工作就是优化报告和总 结；如果没有达到预期优化目的，优化工作按照上面的循环继续优化。在 结束目前优化工作还需要考虑成本问题，可能有些问题是没有办法解决或 1 4 第二章应用层m a p 优化设想 者说解决这个问题所需要投入的成本较可能带来的效益还要多，有时可能 会停止接续优化。 3 最外面一层环是学习、培训及总结。信令网优化对优化人员知识结构要求 比较全面并且比较的专业，在整个工作过程中要求不断的学习和经验总结。 模型特点主要表现在周期性和循环性。一方面，从内环到外环工作内容存在一 定的时间先后次序，另一方面，优化主流程的各个阶段同样存在一个时间上先后 次序。时间上的先后次序体现了信令网优化的周期性。循环性一方面体现在优化 方案制订到优化方案实施存在循环性，另一方面，从整个优化工作过程看，优化 工作本身就是一个循环过程。周期性和循环性又是动态性的体现。 2 4 3m a p 优化内容及流程 从图2 7 可知信令网m a p 优化是信令网日常维护工作的延伸，是对正在运行 的信令网进行信令数据采集和信令数据分析找到影响信令网性能和通信网性能的 原因，通过一些技术手段对信令网和业务进行调整使信令网的性能和通信网性能 达到最佳。信令网m a p 优化的基本内容可以概括为下面几个方面。 1 。信令网本身的维护、故障定位和排除； s s 7 信令网是现代通信网的三大支撑网之一，信令网本身的日常维护必不可少。 日常维护是信令网得以正常运行基础保证，这些工作通常需要借助于测试仪表仪 器和设备自身的参数测量和性能测试，确保其硬件系统和软件系统本身运行正常。 当系统出现故障时也需要使用一些仪表仪器定位系统故障位置并及时排除系统故 障。信令网的日常维护般是一种被动过程，随着信令网规模的不断扩大，这种 被动工作方式已经不能适应目前移动通信网络运营的发展。现在信令网逐渐向集 中维护、集中管理、集中监控和实时维护方向发展。 2 新的智能业务和增值业务对信令网性能影响分析； 智能业务和增值业务的蓬勃发展对信令网有一定的影响。一方面，网络规模不 断扩大网络负荷加大，另一方面，信令阻塞对电信基本业务造成一定影响。特别 是接通率的影响。运营商在已有网络上开发新的智能业务和增值业务时，在相当 一段时间里只是考虑新业务的成本和收益，而没有考虑新业务是否对现有网络和 现有业务的影响，特别是对现有信令网性能的影响。 在研究新的智能业务或增值业务时特别需要考虑现有的业务和新业务的业务 量即业务量的时间分布情况。譬如，每月2 1 号凌晨般都是帐务中心进行对帐和 结算的时间，为了不影响帐务中心的正常工作一般不能在这个时间左右向帐务中 心进行大量的数据传输操作。 在分析时可能需要借助一定的第三方工具在一定的话务模型下进行信令测试。 1 5 华南理工大学工学硕士学位论文 由于是模拟环境测试，在新业务试运行阶段还需要使用一定的仪表仪器和应用系 统对其统计分析，对于的确影响现有信令网络性能，特别是影响接通率的新业务， 需要重新考虑这种业务是否应该提供给广大用户，或者重新考虑业务模式。 3 信令集中监测和信令集中监管； 信令集中监测和监管是对业务汇聚节点、系统与系统之间乃至整个网络进