独家供稿：移动Labs

　　               中国移动通信集团北京有限公司 盛凌志 杜建凤 赵新宁 赵伟 李智伟

　　摘要：本文针对TD-SCDMA网络端到端业务测试与优化需求，提出了一种商用终端与网络侧设备配合，实现端到端关联分析的理念，进而论述了如何在商用终端上实现业务异常自动发现、智能诊断与实时上报，以及网络设备对Iu/Iub信令和MR数据进行筛选汇聚从而实现全网终端与网络数据关联分析的方法。依据此方法所开发的集成化网络质量实时监测、优化和投诉处理系统TD-ACAS已经在中国移动12个省份得到应用，并有效推动了TD-SCDMA终端和网络设备的成熟。

　　一、引言

　　伴随着移动通信技术的快速演进，传统的基于电路交换的单制式网络逐渐向IP承载、多网融合方向发展，移动通信网络结构和设备越来越复杂，同时，移动互联网业务的迅猛发展特别是智能终端的普及使得影响用户业务感知的因素从单一的网络问题逐渐扩展到终端、网元、业务系统等多个方面。

　　作为我国自主知识产权的第三代移动通信技术标准，TD-SCDMA网络采用了智能天线、N频点组网等关键技术，网络测试和业务优化与传统的GSM以及 WCDMA网络存在较大差异，为推动自主知识产权技术的快速成熟，提升TD-SCDMA网络设备和商用终端的技术水平，迫切需要一种能够从客户感知角度提升端到端网络质量测试和业务优化方法。

　　二、现有测试及业务优化方法的分析

　　现有的移动通信网络的端到端测试和业务优化主要采取基于用户投诉的被动式复测和基于网元信息采集的主动分析两种方式。基于用户投诉的被动式复测方式完全是一种“亡羊补牢”的管理方法，只能依靠用户投诉，无法主动感知网络异常的发生，更无法获得用户投诉发生瞬间的终端数据和无线环境信息，而基于网元信息采集分析系统建设成本高、海量信息难于处理，问题定位难，更无法获取异常发生时终端侧关键数据，分析报告中经常出现“无法确认终端是否上报对应信令”、“无法确认终端切换测量是否正常”等字样，因此，传统的以网络为主的测试及业务优化方法已经很难满足TD-SCDMA网络测试和业务优化的要求。

　　三、TD-SCDMA端到端测试与业务优化系统概述

　　为了克服现有移动通信网络投诉处理和日常优化方法的不足，快速提高TD-SCDMA网络质量和用户感知，本文提出了一种全新的理念，即通过终端与网络相互配合的方式，由商用终端感知异常事件并实时上报异常事件信息，由网络侧分析软件进行信息梳理、完成实时告警和整合分析，从而确保异常事件立即发现，事件原因综合分析。根据此方法所搭建的TD-SCDMA网络端到端测试与业务优化系统TD-ACAS(TD-SCDMA Affair Check and Analysis System)架构如下图所示。

                         图1.TD-ACAS系统架构

图中所示RNC、SGSN、GGSN均为TD-SCDMA网络基本网元，而TD-ACAS系统所包括的关键功能节点及功能如下：

• 　　商用测试终端MS:对现有TD-SCDMA商用终端进行软件升级，可从终端和客户感知的角度，发现异常事件，初步判断原因并上报相关信息;
• 　　终端信息采集服务器(Mobile Subscriber Data Server )MSDS:接受终端上报信息并生成保存文件，并对数据文件进行优先级管理;
• 　　RNC网络信息源:完成网络侧进出RNC的Uu/Iub/Iu口信令和MRR(测量报告)的采集和整理，并发送给NDS;
• 　　网络信息采集服务器(Network Data Server )NDS::负责对全网所有RNC上报信息进行存储、分类，并按照一定周期上报给AS服务器以便完成整合分析;
• 　　整合与分析服务器AS:在获取MSDS、NDS所上传的终端和网络信息的同时，完成VIP异常事件的实时告警和初步分析，实现终端和网络信息的整合，进而通过专家分析和辅助决策给出异常发生的真正原因，并从统计的角度给出现网运行指标和优化建议。

　　四、基于商用终端的通业务异常事件实时感知方法

　　在现有的面向客户感知的终端主动感知技术中，因为终端无法自主判断业务异常，因此多采用用户手动操作的方式，发生异常后由用户自行启动上报流程，这种方式一方面需要用户配合，用户是否上报相关信息将严重影响系统的效用，另一方面则因用户手动上报时很难捕获到异常发生时的终端和网络快照，无法达到真正打开 “终端黑盒”的目的。

　　为了不影响用户正常使用情况下确保业务异常信息能够准确的上报，确保商用终端能够自动发现诸如掉话、脱网等严重影响用户感知的异常事件，本系统所开发的商用异常感知终端引入的终端智能判断处理理念，通过获取TD-SCDMA现有成熟的商用芯片协议层信息，以终端信令数据作为判断依据，由终端协议层软件自动发现业务异常，判断异常原因并保存异常瞬间终端信息，进而由应用层软件整合处理并自动生成TCP/IP数据包，以点对点安全传输方式通过移动网络PS域上报至MSDS服务器。终端基本处理流程如下所示：

     图2 商用异常感知终端消息处理流程

　　为了确保终端上报信息能够支持端到端分析，终端上报的信息需包括IMSI和IMEI等终端标识，本次呼叫的URNTI(UTRAN Radio Network Temporary Identity)呼叫发生的cell ID(小区标识)、、LAC ID、通话开始结束时间等，以及异常发生时的网络测量数据、业务数据和Uu口信令数据。

　　当异常事件发生后，终端应用层对所需上报的信息进行封装，立即启动PDP激活，通过PS(分组域)与位于CMNET上的一台信息采集服务器建立可靠连接，将需上报的信息以TCP/IP数据包上传到该服务器。如果上报成功，则进行清除缓存信息。如果数据没有传输成功，或者由于脱网导致无法启动PDP连接，则对数据进行缓冲存放，以便在下次获得网络连接或者终端重新启动后自动将信息上传。

　　五、基于预处理的TD-SCDMA Iub/Iu信令采集汇聚

　　基于信令和MR的网络信息分析是目前移动通信网络测试和业务优化中普遍采用的方法，但是，现有的信令采集系统多采用分光的方式从RNC/BSC采集信令数据，再通过专门的光传输网络进行汇聚分析，这种方式信令数据量大，冗余信息多，采集存储成本无法接受，对于海量的Iub接口数据，仅能实现对少量RNC的数据采集和分析，无法真正做到多RNC24小时实时监测。

　　为了解决此问题，本系统在TD-SCDMA RNC中加入了信令采集和筛选设备，对所有出入RNC的Iub/Iu接口进行实时分析，将所有通信行为的话单全部保留，所涉及话单信息包括 IMSI，IMEI，URNTI,TMSI(PTMSI)等信息，而对于异常的通信事件如掉话、接入失败等所涉及的信令则全部保存。经过以上预处理，RNC 单日采集的信令数据从Tbit级别降低到Mbit级别，完全满足了多RNC实时汇聚分析的需求。借助这种设备，通过传输网络对城区范围内的多个RNC进行汇聚连接，统一接入NDS服务器进行信令数据的缓存和整理。

　　六、 面向第三代移动通信系统端到端异常事件关联分析方法

　　在实现终端与网络数据筛选汇聚的基础上，本项目最大的特点就是实现了终端上报信令与网络侧所获取的RNC信令自动关联分析。

• 　　信令一对一匹配方法：AS服务器软件根据终端上报的，同时根据RNC所发出和接收的信令，从第一条信令开始，按照收发的关联性一对一匹配。如对于RRC连接建立后的相关信令，终端发出RRC连接建立请求，网络侧下发连接建立指令后，终端回送连接建立完成指令，这些指令在终端和网络侧都会存储，故可以实现一对一匹配。
• 　　网络异常原因发现方法：当遇到无法匹配的信令时，即认为发生异常，例如网络侧下发非正常释放命令，而终端上报最后的信令是众多的CELL UPDATA，则说明终端在小区更新的过程发出的小区更新请求网络没有收到，导致失步，从而掉话。
• 　　网络异常深层原因分析方法：当完成信令的分析后，AS服务器软件可以根据终端上报的信息感知异常发生时的无线环境和网络状态，仍以小区更新为例，终端上报的源小区RSCP值为-115dbm,而目标小区RSCP为-117dbm，则说明小区更新时目标小区覆盖较差，即深层原因为网络覆盖问题。

　　经过以上的分析，即可自动给出当前某一异常发生的原因，网络优化人员根据此信息即可调整目标小区的发射功率和天线倾角，以实现连续覆盖。下图即时一次终端与网络智能关联分析后所显示的分析结果。

　　六、总结

　　本文针对第三代移动通信系统特别是TD-SCDMA网络的测试和优化需求，提出了基于商用终端的通业务异常事件实时感知和面向第三代移动通信系统端到端异常事件关联分析方法三项创新技术，并结合中国移动TD-SCDMA网络管理和优化需求，建设了系统化、集成化的网络质量实时监测、优化和投诉处理系统 TD-ACAS，实现了对全北京TD-SCDMA网络20个RNC覆盖范围内用户投诉时间的1分钟快速相应处理，并在中国移动12各省份进行了应用部署，发现了诸如早期TD-SCDMA终端芯片测量不稳定等设备和终端厂家自身都没有发现的问题，促进了终端和网络设备的成熟，为中国移动的网络的运行和维护做出了贡献。

　　此外，本文所提出的方法可用于WCDMA及GSM等移动通信系统的测试和优化，并对未来LTE网络的测试和成熟具有参考意义。

北京移动发表在移动Labs的原文链接：http://labs.chinamobile.com/mblog/3472_88875

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