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2012/2/13 11:08

江苏移动短信业务质量全面分析[图]

电信网技术  莫震 邵四清

摘要:针对江苏移动短信业务质量的投诉进行了全面统计分析,列举了短信失败原因及占比情况和失败成因;通过信令监测手段结合信令过程分析、用户终端分析,实际现场测试跟踪,对短信业务重复收发和收发失败原因分析定位,网络优化和信令监测系统建设提出了合理的改进建议,对江苏移动网络质量保障和提高服务质量发挥了重要的作用。

1 短信业务质量分析背景

根据中国移动集团统计,2010年全网关于“短信重复收发和延迟送达”类投诉量占“网内点对点短信”投诉量的比例跃至近17%,比同期增长了7%;2011年春节期间某移动公司手机短信重复接收和延迟送达问题,引发了新闻媒体对运营商计费准确性和网络质量的高度关注。因此按照中国移动集团总部的统一部署,江苏移动公司展开了对短信业务质量的详细分析优化竞赛。

2 用户投诉现象分析

2.1 2011春节期间短信业务投诉量

2011年春节期间(除夕至年初六),江苏移动公司客服共受理客户关于短消息类业务的投诉服务请求XXXX件,较2010年同期下降64%。其中,数量及占比最高的是点对点网内短信的投诉服务请求,数量达XXXX件,占比83.07%。具体分布如表1所示。

表1 短消息投诉服务情况分布
    

其中,发送短信提示失败以及短信不能接收的投诉居多,主要原因是除夕业务高峰忙时,无线网络和短信中心的负荷持续偏高,引起用户不能及时收发短信。短信重复收发的投诉占比排第三(12.31%),需要引起关注。

2.2 投诉处理情况及形成原因分析

(1)针对投诉短信重复收发的客户,在对投诉内容进行分析,并在短信中心查询相关日志后,主要原因统计分析参见表2。

表2 主要原因统计分析
    

其中,短信重复提交约占62%,重复接收约占38%。从处理经验得出,在提示客户重启终端或是更换终端后,重复收发的现象往往得以解决。

(2)短信延迟收发占比春节期间点对点网内投诉的第五,对投诉内容进行分析,并在短信中心查询相关日志后,主要原因统计分析参见表3。

表3 主要原因统计分析
    

从处理经验得出,在提示客户清除手机中多余短信或重启终端或稍后一会儿后,消息均能成功接收。

3 网络和终端原因分析

3.1 短信失败错误代码统计

在无线、交换专业的配合协助下,统计出可能会引起短信重复收发或接收失败的原因,占比分类参见表4。

表4 短信失败错误代码统计
    

下面分别从短信发送和接收流程,分析无线、交换、终端可能存在导致短信重复收发的原因。

3.2 手机短信发收的消息流程分析

3.2.1 手机短信发送的消息流程分析(见图1)


     图1 手机短信发送的消息流程分析

网络中手机短信发送的消息流程可分为以下几个阶段:

(1)消息(1)~(8)为用户终端随机接入、立即指配流程,在此流程中,BSS为终端分配信令信道;
     (2)消息(14)~(21)为短消息发送流程,终端再次发送SABM帧,通知网络侧该用户需要建立短消息服务;其后BSC将提供透明传输通道,供终端与MSC交换短消息信息(CP_DATA)。在该流程中,MSC可以发送ASS REQ给BSC,请求指配短消息的信道,其发送ASS REQ的时间点与普通呼叫相同,BSC可以分配其它的信道以提供短消息服务,也可以使用原有的SDCCH信道提供短消息服务。
     (3)消息(22)~(32)为资源释放流程,短消息发送结束,由终端发起释放请求,MSC释放所有占用的资源。

3.2.2  手机短信接收的消息流程分析(见图2)


     图2 手机短信接收的消息流程分析

网络中手机短信接收的消息流程可分为以下几个阶段:

(1)手机对寻呼的响应,包括寻呼响应和网络接入(鉴权、加密)过程。
     (2)MSC向BSC发送CP-Data消息,启动TC1N计时器。
     (3)BSC收到MSC发送的CP-Data消息后,开始启动和手机之间建立SAPI3链路,SAPI3链路建立时长,由BSC中SAPI3ESTABLISH计时器管理。
     (4)BSC通过SAPI3链路,向手机下发短消息内容。
     (5)MSC收到手机短信的确认消息后,停止TC1N计时器,向短信中心返回短信接收成功的消息。
     (6)MSC释放所有占用的资源。

3.3 网络故障原因分析

根据前期的调查分析,在整个短信收发流程中出现错误的原因主要事件如下,其中包括在典型话务模型中各项所占的比例(见表5)。

表5 网络故障原因分析
    

在表5中SAPI3拒绝、TC1N计时器超时和寻呼无响应是导致系统错误的主要原因,同时也是引起短信重复收发的可能原因。

(1)产生SAPI3拒绝的原因分析

在MSC和BSC的运行机制中,“SAPI3拒绝”是由于在BSC中SAPI3链路建立失败产生的,在消息流程上,是在BSC收到MSC的CP Data 消息后,开始和手机之间建立SAPI3链路,该过程从BSC向无线基站发送SAPI3 EST REQ建立请求消息开始,到收到无线基站发回SAPI3建立成功的EST CONF消息结束。

SAPI3建立过程发生在SDCCH无线信道上,包括了基站和手机之间消息交互过程,若建立过程中,突遇SDCCH拥塞、溢出、分配失败等特例时,基站由于收不到手机侧的响应消息,则会重复发送短信。这是无线侧引起短信重复收发的一个可能点。

(2)短信接收TC1N计时器时长的影响

TC1N计时器位于MSC中,在信令流程上管理着从MSC向BSC发送 CP-Data开始,到MSC收到CP-ack消息的整个过程。TC1N计时器的时长范围是(1~90s),现网MSC中TC1N计时器的值一般为缺省值XXs。

在TC1N的运行机制上,对于我省的爱立信设备,当第一次TC1N计时器超时,MSC会重新发送一次CP-Data消息并重新启动TC1N计时器,当第二次TC1N计时器超时的时候,MSC将终止短信发送的进程,向短信中心回送原因值为系统错误的短信发送失败的结果。

为降低由于部分终端异常,针对20s内不给MSC返回CP_ACK导致MSC给短信中心返回MSC错误的现象,曾经将部分MSC的TC1N计时器的时长从20s修改到40s,以提高短信下发的成功率。但是,延长TC1N计时器的长度就意味着有部分短信发送需要占用SDCCH信道更长的时间,所以修改TC1N计时器后,可能会对无线SDCCH的指标产生影响。同时,延长TC1N计时器的长度就会使得部分短信发送占用MSC软件资源更长的时间,其中直接受到影响的是MSMT软件模块中的SAE500,也会关联到其他SAE,所以延长了TC1N计时器的长度以后,在重大节日,短信话务量突增的情况下,可能会出现MSC的SAE拥塞,以及SDCCH信道拥塞,这是引起短信重复接收的一个可能点。

(3)寻呼无响应的原因分析

●由于link负荷高,导致底层SCCP消息丢失;或是流量控制,导致消息丢弃;或是MSC负荷高时,消息排队时间常,未能及时发送到手机等,会造成paging消息没有在无线信道下发。
     ●客户所处的小区无线信号覆盖弱;手机频繁重选或客户位置更新频繁时,会导致手机没有没有收到paging消息。
     ●SDCCH信道拥塞;SDCCH信道分配失败;上下行链路不平衡,上行弱等情况时会导致手机响应paging消息时,相关信息未能发送到MSC。
     ●部分特殊情况,如MSC寻呼消息下方时间不合理,手机的呼叫释放未结束,MSC却提前完成了释放过程,同时下发新的寻呼,结果得到“寻呼无响应”的回应。

上述寻呼无响应的原因,可能会引起短信的重复接收。

3.4 手机终端原因分析

根据以往的投诉案例分析和解决经验,发现手机终端往往较容易造成短信重复收发,具体分类如下:

(1)手机终端在使用过程中,突然出现异常,导致软件进程吊死,引起短信重复发送。
     (2)智能手机感染病毒后,自动重复发送短信。
     (3)手机终端没有及时返回CP_ACK响应消息,导致MSC重复paging,引起短信重复接收。

4 春节期间短信重复计费清单统计

根据中国移动集团总部的要求,按照:“主、被叫号码相同;短信长度相同;时间间隔短于10s的短信;计费成功”的原则,统计了2010年除夕和初一两天的重复短信计费话单量。具体数据如下:

(1)累计重复清单有XXXX条(包括点对点短信和MT下行短信)。
     (2)涉及用户数为XXX户。

备注:

(1)统计时,因时间间隔统计较困难,故上述数据未区分时间间隔小于10s。
     (2)BOSS通过以下字段组合严格排重,表6字段均一致才认为是重单。

表6 认为是重单的字段
    

故上述统计的数据,在BOSS侧并未完全判定是重复计费。

5 模拟测试及分析

5.1 三次模拟测试

(1)4月6日第一次测试

测试时间:15:01-17:03。
     测试数量:共连续发送短信220条。
     测试号码:主叫1885164XXXX,被叫1385157XXXX,均登记在GS42。
     测试终端:主叫:黑莓8310;被叫:中兴U210。
     测试内容:按照1,11,111,1111,11111五条内容轮回发送。
     测试结果:均正常收发,无重复短信出现。

(2)4月7日第二次测

试测试时间:9:00-11:00。
     测试数量:共连续发送短信285条。
     测试号码:主叫1885164XXXX登记在GS47下,被叫1377663XXXX登记在GS42下。
     测试终端:主叫:黑莓8310;被叫:中兴U210。
     测试内容:按照1,11,111,1111,11111五条内容轮回发送。
     测试结果:均正常收发,无重复短信出现。

(3)4月7日第三次测试

测试时间:14:00-16:00。
     测试数量:共连续发送短信300条。
     测试号码:主叫1885164XXXX登记在GS47下,被叫1377663XXXX登记在GS42下。
     测试终端:主叫:黑莓8310;被叫:中兴U210。
     测试内容:按照1,11,111,1111,11111五条内容轮回发送。
     测试结果:均正常收发,无重复短信出现。

注:GS42,GS47的覆盖范围在南京主城区,平时话务量较高。

5.2 三次模拟测试未发现异常

通过上述三次模拟测试,未发现有异常,说明单靠模拟测试还不能重现故障或是找到原因。对此,我们再通过提取信令监测系统上的Abis口消息流,尝试有无重复短信的情况。

按照之前对重复短信的定义,我们在信令监测系统上选择了南京地区的一热点BSC(覆盖市区东南大学、中央门等热点区域),选取话务忙时进行消息查询,发现确有短信重复收发的情况,具体如下:

(1)重复发送短信案例选择BSC:NJG3BSC18-1。
     信令点编码:H`00XXXX。
     分析工具:信令监测系统。
     提取信令消息时间段:4月12日10:00-16:00。
     发现重复消息条数:2454条。
     截图参见图3。


     图3 重复发送短信截图

选择任意一条消息,双击后进入详细流程及具体数据(见图4)。


     图4 详细流程及具体数据

上述是一个完整的MO消息流程,消息长度是119。在sms submit type消息中,Tp-Message-Reference字段表示消息从手机携带上来的标号,正常情况下,每条消息该字段的值是不一样的。在本消息中,该字段值为127。

另一条消息的详细流程及具体数据截图参见图5。


     图5 另一条消息的详细流程及具体数据截图

这条消息的长度也是119,Tp-Message-Reference字段的值也是127,判定为2条消息为重复短信,再继续查看原因(见图6)。


     图6 继续查找原因的截图

在RP-ERROR消息中,Cause Value值为8,表示主叫用户欠费。

此时,因用户欠费,导致其服务受限。正常情况下,当其尝试发送短信时,是不成功的。但根据终端型号的不同,在终端侧有不同的重试机制,一般在重试2~3次后不再发送短信;当终端出现异常时,就会出现上述短信重复尝试提交的情况,数量达千余条。

(2)重复发送短信案例选择BSC:NJGS49BSC18-1。
     信令点编码:H`00XXXX。
     分析工具:信令监测系统。
     提取信令消息时间段:4月19日09:00-11:00。
     发现重复消息条数:2条。
     截图参见图7。


     图7 重复发送短信截图

选择任意一条消息,双击后进入详细流程及具体数据(见图8)。


     图8 详细流程及具体数据

上述是一个完整的MT消息流程,消息体长度是173。在sms submit report消息中,Tp-Message-Reference字段表示消息从短信中心携带下来的标号,正常情况下,每条消息在该字段的值是不一样的。在本消息中,该字段值为196。

另一条消息的详细流程及具体数据截图参见图9。


     图9 另一条消息的详细流程及具体数据截图

这条消息体的长度也是173,Tp-Message-Reference字段的值也是196,判定为2条消息为重复短信下发。

分析原因:由于在信令监测系统中没有找到上行MO源消息流程,

自己进行测试,发现上行流程中,Tp-Message-Reference是从MO源手机端发出,通过MSC透传至短信中心;下行流程中,短信中心下发的消息携带该字段值,通过MSC透传至MT目的手机。正常情况下,对同一个主被叫号码,不同的消息流是不会出现相同标号的。只有在提交至短信中心的消息流中,该字段值重复,才会出现这种情况。因MO流程不可溯,但通过携带机制分析判断,应是手机侧重复提交引起。

6 总结及相关建议

6.1 总结

(1)经过优化网络,目前短信重复收发的现象在江苏省区域并不多见,日均投诉已较少;
     (2)在平时网络负荷正常平稳,很难寻找到重复短信,通过模拟测试亦难重现;
     (3)从消息流程和信令消息分析看出,目前的短信重复收发与用户终端关系较为密切;无线网络的SDCCH信道质量也有一定关联,但非主要因素。

6.2 相关建议

(1)网络维护部门,尤其是无线维护专业,需要提高警惕,注意保持无线网络环境的质量和优化;
     (2)对客户要加强手机病毒的防范宣传,提醒客户不要随意安装来历不明的软件;注意定期开关机,不要长期不间断待机,适时重启;
     (3)因客户行为的多变和不易掌控,江苏公司正在开发短信重复收发的提醒功能系统,即当监测到有客户重复收发短信时,通过自动语音提示用户重启手机或更换手机,避免重复计费引起客户投诉;
     (4)在重要节假日(如除夕、中秋、圣诞等)前期,集中优化热点地区无线网络环境,并扩大信令监测消息的存储时长,便于在节假日期间实时观察和事后分析。

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