移动通信网交换优化方法探讨

摘要　文章对移动通信网交换子系统的优化进行了探讨，从交换角度分析了无线网络存在的问题，从而为更加全面地开展无线网络规划与优化工作提供了参考。

移动通信网一般分为交换子系统、基站子系统及网管子系统等。网管子系统被用来做KPI统计等，要得到好的KPI指标，就要对交换、基站子系统进行优化。而一般提到网络优化，技术人员自然想到无线（基站）系统优化。通过无线系统优化，网络KPI指标就能得到一定的提升。

但是，单纯的无线网络优化具有一定的局限性。例如，弱覆盖区域很难通过KPI统计或路测测试等无线分析手段发现，而进行大规模网络普查又费时费力。如果借助交换网络性能分析工具，将交换网络中统计的ClearCode（拆线码：交换机对不同的拆线方式给出不同的拆线码，并分别统计）分析与无线网络指标相结合，再进行无线网络和交换网络的综合分析，找出弱覆盖区域，就可对其加以优化。

1、弱覆盖小区分析

因为KPI统计分析和路测测试等传统无线分析手段很难对弱覆盖小区进行精确定位，而进行拨打测试的网络普查可操作性又不强，如果从交换网络侧进行弱覆盖小区分析，将会获得事半功倍的效果。

大致原理是根据交换机中一定时间内对寻呼无响应的呼叫失败记录，进一步查询被叫用户最近时间内在该呼叫的所在小区，可以认为该用户仍然驻留在该小区内并且寻呼失败。换言之，即该小区可能存在弱覆盖区域。通过大量收集这类统计数据，制作出可能存在的弱覆盖小区列表，再进一步确认这些区域的基站工作状态和KPI指标，便可根据实际情况采取优化和调整措施。

2、交换网络参数检查

交换优化参数检查范围包括：VLR参数、PLMN参数以及与寻呼相关的参数（含无线参数）。

2.1　VLR参数

如对VLR单元中以下参数作优化调整，将对网络质量产生好的影响：

（1）AUTHENTICATION RETRY参数：查看该参数控制是否容许鉴权重试，设置为“Used”，以提高网络的鉴权成功率。

（2）TMSI AUTHENTICATION RETRY：查看该参数控制在第一次TMSI鉴权失败时是否进行鉴权重试，建议使用TMSI的鉴权重试，将该参数设为“Used”。之所以使用TMSI鉴权重试，基于两点：一是因为在无线传播中SRES或RAND有可能被破坏而导致鉴权失败；二是因为，如果移动台是用TMSI标识且第一次鉴权失败（有可能存在VLR里的TMSI和移动台里的TMSI不匹配的情况）。网络会用IMSI检查移动台的IMSI，如果正确，系统会根据其IMSI号码获得新的鉴权三位组Triplets，并开始新的鉴权过程。

（3）TRAFFIC TERMINATION ON TERM REQUEST：建议改为“ALL TRAFFIC TERMINATED”。该参数启用后，当通话中的用户欠费，便可实时禁止用户继续通话。

（4）LOITERING：徘徊时间，即关机用户超过一天没有活动，将会从VLR中被删除。

（5）IMPLICIT DEREGISTRATION：隐含关机功能，是VLR对长时间不活动的移动终端标志其为关机状态的一个特性。它可有效减少BSS负荷和节约网络资源，例如，可以避免不必要的寻呼，从而使主叫方在短时内收到“用户已关机”，而非“用户不在服务区”。若在长途局向，不成功的呼叫不算在接通率上。它隐含关机时间，比2个周期性位置更新的时间稍长，以容许手机漏掉一个周期性位置更新。

（6）Triplets：该参数决定VLR何时向AUC索要鉴权三位组（Triplets）。当用户移动到一个MSC时，MSC可以通过已被使用过的Triplets进行鉴权处理，但如果此时VLR中Triplets等于0，则MSC只能向AUC索要鉴权数据。此过程会延长一个新用户登录网络的时间，如果太频繁向AUC取三位组，则增大了VLR和HLR之间链路的负载。建议此参数改为2，意义是当三位组降低到2时，VLR便及时地索要新的鉴权三位组。

（7）CALL WAITING：如果用户没有在预定时间内应答处于等待呼叫，无应答的呼叫前转功能将被激活（如果被叫用户有设置CFNA）。这项参数可以根据运营商需求设定。等待时间越长，呼叫接通率就越大，但话音信道被占用的时间就越长。

（8）TMSI PAGE REPETITION IN MT CALL、TMSI PAGE REPETITION IN MT SMS、TMSI PAGE REPETITION IN MT USSD：这组参数与寻呼相关，定义在TMSI寻呼失败后是否进行IMSI寻呼。一般将TMSI设为“Used”，所以会先用TMSI寻呼。然而，TMSI寻呼有可能失败，所以在TMSI寻呼失败后会再使用IMSI寻呼。

2.2　PLMN参数

如对如下参数进行调整，将对网络产生良好的影响。

（1）CIPHERING：加密功能。若开启CIPHERING，则A口会增加两条信令（如图1的红色标注所示），从而会增加A口的信令链路负荷，并且呼叫接续的时间也会变长，因此一般设为“NOT USED”。

图1　CIPHERING加密流程

（2）TRAFFIC TERMINATION ON CANCEL LOCATION：开启后，可以通过删除HLR用户数据来禁止当前通话和使用短信的用户，对漫游用户尤其有用。建议改为MOC、MTC、SS AND SMS TERMINATED。

（3）MSRN LIFE TIME：如果漫游号码生命周期太短，呼叫将被清除并产生CLEAR CODE OX405（ERRONEOUS REQUEST FROM CO-PROCESS）。当一个呼叫在到达VMSC前被中断，其漫游号码会保存到其生命周期结束为止。因此，如果生命周期时间设得太长，就可能由于没有及时释放部分漫游号而造成系统无足够的漫游号。因此，可以适当调节MSRN的时间。根据网络的跟踪显示，最大的MSRN保持时间在20s左右。

（4）TMSI ALLOCATION：根据GSM规范，TMSI在位置区中是唯一的，所以TMSI除了在用户开机时分配外，还应在用户位置更新时分配新的TMSI号码。所以，“LOC UP NEW VIS”，“LOC UP”和“IMSI ATTACH”三项参数应设为1，其余参数的范围，可以根据安全性程度设定为0至250。但缺点是会稍微增加信令负荷和CPU负荷，降低系统处理能力。另外，频繁的TMSI分配也会使TMSI不匹配的可能性增大，建议其余参数设为0。

（5）AUTHENTICATION：根据GSM的建议，鉴权必须在以下两种情况下进行：在用户第一次进入网络（“IMSI Attach”）和VLR之间做位置更新（“LOC UP NEW VIS”）时。其他情况下的鉴权只是为了改变密钥（Ciphering Key）。出于安全性考虑，密钥必须隔一段时间就要改变。因此，必须在发起呼叫和接收来话时进行鉴权。但是密钥在中国没有使用。由于鉴权需要从AUC中获取Triplets，会增加VLR和HLR之间的信令负荷，还会增加呼叫建立以及短信和位置更新的时间，所以其余各项可以设为0。

3、交换系统中与无线寻呼有关的项目优化

3.1　MSC中两个与无线寻呼成功率关系密切的参数

它们是REPAGING ATTEMPTS和REPAGING INTERVALS，如设置得当，会提高寻呼成功率。建议各个交换机REPAGING ATTEMPTS设置为2次，REPAGING INTERVALS统一设为400。在网络负荷的承受范围内，适当增加寻呼次数和延长寻呼间隔，可以改善寻呼接通率。

3.2　交换网络负荷及性能分析

（1）交换机主要CPU单元负荷检查

应在一天中最忙的一小时内，提取各主要网元（如：基站信令单元BSC、七号信令单元CCSU、VLR单元）的CPU负荷数据，检查在话务高峰时，其负荷是否偏高，并做必要调整。

（2）信令链路负荷分析

在最忙时段，检查交换机至各网元的信令链路及其实际负荷，看是否存在超过门限值的情况。如果信令链路负荷很高，就应考虑两点：一要链路平衡，二要尽快增加信令链路，如果某一局向的信令链路总数已经达到了16条（64kb/s）且仍需要再增加链路，就应考虑采用高速信令链路（128kb/s，256kb/s，512kb/s，960kb/s，1024kb/s或1984kb/s）。

（3）话路负荷分析

统计交换机至各局向话路忙时话务量是否偏高，若持续偏高，就应考虑增加话路中继。对于因节假日等造成的短期话务高峰的影响，可以暂时不予考虑。

（4）VLR用户数及利用率

应经常检查全天最高VLR用户数及VLR利用率统计情况。根据每个MSC容量来看平均利用率，注意交换机的VLR利用率不能过高，例如不能超过80%。如果处于警戒状态，应考虑扩容VLR。

4、故障电路诊断及分析

正常呼叫会持续一定时间，而与故障电路相关的非正常呼叫（如单通、串话等）只会持续很短的时间。从大量呼叫统计中过滤出超短呼叫（如通话时长小于5秒）记录并进行跟踪分析，能快速有效地查找出交换网络中的故障电路。

可以在现网的每个MSC上连接Traffica工具，收集连续三天部分时段的呼叫统计数据，然后对Traffica数据进行过滤和处理，得到每个CGR（路由组）的各条电路的超短通话（通话时长小于8秒）出现的次数，提交三天内连续出现次数较多的可疑电路列表。如果某条话路中继每天出现几百次超短通话，远远超过同一中继组（CGR）的其他PCM，则可判定其为可疑电路。

在得到可疑故障电路列表后，通过有针对性的测试来进一步确认可疑电路的状态，再查找原因，并予以解决。

5、呼叫终止类别统计分析

每种交换机侧对呼叫流程中各个主要事件都有分类标识（Clear Code）统计。仅从无线侧的KPI分析，对于某些网络问题很难进行准确的分析定位，比如和交换网络关系密切的系统接通率、寻呼成功率等指标的分析。借助交换侧的Clear Code，能对这些系统级的KPI指标分析提供有力的支持。

表1以NOKIA交换机为例，列举了交换侧主要Clear Code代码的简单说明。对于不同的无线事件，交换侧有不同的Clear Code与其对应，比如说分析无线掉话，我们主要关注B13和B1B等。

表1　主要Clear Code代码说明

可通过交换系统接通率的公式了解Clear Code对交换系统接通率的影响。

（1）交换系统接通率（不含用户行为）

定义：[发送IAI+语音寻呼次数]/（业务信道分配成功次数（不含切换）*主叫比例+接收IAI次数-（路由查询次数路由查询成功次数））

（2）交换系统接通率（含用户行为）

定义：[发送IAI+语音寻呼次数]/（业务信道分配成功次数（不含切换）*主叫比例+接收IAI次数）

基于上述公式，语音寻呼次数为寻呼本局下用户的次数，发送IAI次数包括呼叫不在本局下的用户和关口局送来的但不在本局下的用户需要转接的呼叫，由此可以推断，在试呼次数相同的情况下（即业务信道分配成功次数（不含切换）*主叫比例+接受IAI次数相同），如果本局下关机、停机和空号所占比例较高，在被叫路由查询成功后，那些本应进行语音寻呼的呼叫将不会进行语音寻呼，从而导致语音寻呼的次数减小，也就是公式中分子的值减小，最终导致交换系统接通率下降。另外，不含用户行为的交换系统接通率，还受被叫路由查询成功与否即用户行为的影响，对于呼叫建立过程中的主叫挂机（30A）可能存在路由查询成功或不成功两种可能，不成功的情况下不会影响交换系统接通率（不合用户行为），反之亦然。

根据以上分析，表1中对交换系统接通率有影响的Clear Code主要包括：10、30A、304、318；同样，与掉话率相关的Clear Code主要包括：B13、B1C、B1B。

6、结论

通过对弱覆盖小区分析、交换网络参数检查、交换网络负荷及性能分析、故障电路诊断及分析、Clear Code分析这五方面进行交换优化的探讨，可以查找故障原因并加以纠正，因此，它们不但是交换系统优化的方法，也是很重要的移动通信网络优化分析方法。