夏 雷，李 青，李東亮，陳思中

（1.中國(guó)電信股份有限公司上海研究院 上海200122；2.中國(guó)電信集團(tuán)公司 北京100031）

1 引言

短消息業(yè)務(wù)作為中國(guó)電信集團(tuán)公司（以下簡(jiǎn)稱中國(guó)電信）CDMA網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)業(yè)務(wù)之一，其服務(wù)質(zhì)量的優(yōu)劣將對(duì)中國(guó)電信企業(yè)品牌形象、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力等產(chǎn)生重要影響。為確保CDMA網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)基礎(chǔ)業(yè)務(wù)質(zhì)量穩(wěn)步提升，持續(xù)改進(jìn)其短消息業(yè)務(wù)的用戶體驗(yàn)，中國(guó)電信在為期一年多的無(wú)線網(wǎng)優(yōu)排查工作過程中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)出現(xiàn)“短消息首發(fā)失敗”時(shí)，用戶所在位置分布在基站邊界區(qū)域的比例非常高，有些城市部分交換機(jī)在臨界小區(qū)的“短消息首發(fā)失敗率”竟高達(dá)42%以上，對(duì)中國(guó)電信CDMA網(wǎng)絡(luò)用戶短消息業(yè)務(wù)體驗(yàn)帶來(lái)明顯的負(fù)面影響。

以圖1為例，“短消息首發(fā)失敗”頻繁的基站大多分布在MSC（mobile switching center，移動(dòng)交換中心）邊界區(qū)域（見圖1中五角星標(biāo)注的位置）。隨后的信令跟蹤及問題分析表明，由于網(wǎng)絡(luò)不支持跨MSC系統(tǒng)的短消息尋呼而導(dǎo)致首發(fā)失敗的占比頗高。針對(duì)此問題，本文對(duì)中國(guó)電信跨廠商、跨MSC的系統(tǒng)間短消息擴(kuò)展尋呼技術(shù)進(jìn)行了研究，提出了關(guān)鍵技術(shù)要求，并選擇本地網(wǎng)進(jìn)行了現(xiàn)網(wǎng)驗(yàn)證及效果評(píng)估。本文的研究成果為中國(guó)電信下一步全網(wǎng)部署提供了系統(tǒng)的技術(shù)指導(dǎo)依據(jù)和充分的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，也為其他運(yùn)營(yíng)商提高移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)業(yè)務(wù)質(zhì)量提供了借鑒。

2 問題分析及MSC系統(tǒng)間短消息尋呼的技術(shù)原理

導(dǎo)致CDMA網(wǎng)絡(luò)MSC邊界區(qū)短消息首發(fā)成功率偏低的主要原因如下。

CDMA系統(tǒng)中，MS（mobile station，移動(dòng)臺(tái)）通常會(huì)在當(dāng)前分配的頻率上，連續(xù)搜索功率最強(qiáng)的引導(dǎo)信道信號(hào)。在特定時(shí)間段內(nèi)搜索到比當(dāng)前信號(hào)功率高3 dB的新信號(hào)時(shí)，MS會(huì)發(fā)生空閑切換，這一機(jī)制導(dǎo)致當(dāng)MS處于邊界交疊區(qū)域時(shí)，MS頻繁發(fā)起位置登記操作。為解決這一問題，CDMA系統(tǒng)規(guī)定，當(dāng)MS從一個(gè)注冊(cè)區(qū)（REG_Zone_A）移動(dòng)到另一個(gè)注冊(cè)區(qū)（REG_Zone_B）時(shí)啟用延遲登記策略。這一規(guī)定雖在一定程度上避免了MS的頻繁切換，但MS需要真正進(jìn)行跨位置區(qū)漫游時(shí)（注冊(cè)區(qū)和位置區(qū)一般是一一對(duì)應(yīng)的），因延遲登記策略而不能立即進(jìn)行位置更新。現(xiàn)網(wǎng)信令跟蹤情況表明，處于延遲登記階段的MS的MT（mobile terminated）短消息尋呼無(wú)響應(yīng)是導(dǎo)致MSC邊界區(qū)域短消息首發(fā)成功率相對(duì)偏低的第一主因。

為此，本文提出了在短消息尋呼無(wú)響應(yīng)階段擴(kuò)大MSCe/MSC交換機(jī)尋呼范圍的方法，解決MT被叫短消息尋呼失敗的問題。即對(duì)于MS發(fā)生跨MSCe/MSC的漫游移動(dòng)且短消息首發(fā)失敗時(shí)，在服務(wù)交換機(jī)MSC-A的相鄰交換機(jī)MSCe/MSC-B/C上同步啟動(dòng)跨系統(tǒng)的短消息MT尋呼策略，盡最大可能保證CDMA網(wǎng)絡(luò)有較高的短消息首發(fā)成功率和較好的用戶業(yè)務(wù)體驗(yàn)。

跨MSC系統(tǒng)的短消息尋呼技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路如圖2所示。

3 MSC系統(tǒng)間短消息尋呼的技術(shù)要求

為實(shí)現(xiàn)CDMA網(wǎng)絡(luò)短消息在邊界區(qū)域首發(fā)尋呼無(wú)響應(yīng)情況下，服務(wù)交換機(jī)MSCe/MSC能擴(kuò)大尋呼范圍，向相鄰交換機(jī)發(fā)起二次短消息尋呼請(qǐng)求，本文對(duì)服務(wù)交換機(jī)、相鄰交換機(jī)等提出了支持跨系統(tǒng)短信尋呼策略的技術(shù)要求。

3.1 服務(wù)MSCe/MSC的尋呼策略

服務(wù)MSC應(yīng)支持以小區(qū)或位置區(qū)為粒度的短信系統(tǒng)間尋呼觸發(fā)策略，同時(shí)支持虛擬位置區(qū)（即邏輯位置區(qū)，一般將某位置區(qū)和它相鄰位置區(qū)的交界區(qū)域定義為邏輯位置區(qū)）的功能。服務(wù)MSC在觸發(fā)短信系統(tǒng)間尋呼策略時(shí)，應(yīng)支持向相鄰MSC傳遞用戶最近一次位置登記時(shí)所在的位置區(qū)參數(shù)LAI（location area ID）。

服務(wù)MSC的系統(tǒng)間短信尋呼策略如下。

·基于小區(qū)：服務(wù)MSC可將尋呼區(qū)劃分為邊界尋呼區(qū)和核心尋呼區(qū)，要求服務(wù)MSC能基于邊界尋呼區(qū)向相鄰MSC發(fā)起系統(tǒng)間尋呼請(qǐng)求。即當(dāng)在邊界尋呼區(qū)發(fā)生短消息尋呼無(wú)響應(yīng)時(shí)，服務(wù)MSC應(yīng)向與該邊界尋呼區(qū)的所有相鄰MSC發(fā)起系統(tǒng)間短消息尋呼請(qǐng)求。但在核心尋呼區(qū)發(fā)生短消息尋呼失敗時(shí)，服務(wù)MSC無(wú)須啟動(dòng)系統(tǒng)間短消息尋呼。

·基于位置區(qū)：當(dāng)MSC在設(shè)定的位置區(qū)下發(fā)生短消息尋呼無(wú)響應(yīng)時(shí)，服務(wù)MSC應(yīng)向與該位置區(qū)相鄰的所有相鄰MSC發(fā)起系統(tǒng)間短消息尋呼請(qǐng)求。

·基于虛擬位置區(qū)：要求服務(wù)MSC能基于虛擬位置區(qū)向相鄰MSC發(fā)起系統(tǒng)間尋呼。即當(dāng)服務(wù)MSC在設(shè)定的虛擬位置區(qū)下發(fā)生短消息尋呼無(wú)響應(yīng)時(shí)，服務(wù)MSC應(yīng)能向與該虛擬位置區(qū)相鄰的所有相鄰MSC發(fā)起系統(tǒng)間尋呼請(qǐng)求。

·為滿足MT短消息鑒權(quán)要求，服務(wù)MSC應(yīng)支持系統(tǒng)間短消息終呼時(shí)的鑒權(quán)，該鑒權(quán)過程應(yīng)能通過開關(guān)參數(shù)的設(shè)置，選擇啟用或關(guān)閉終呼鑒權(quán)功能。

3.2 相鄰MSCe/MSC的尋呼策略要求

相鄰MSC應(yīng)支持根據(jù)位置區(qū)LAI參數(shù)進(jìn)行針對(duì)性的系統(tǒng)間尋呼，而非全局性的跨系統(tǒng)短消息尋呼。同時(shí)，相鄰MSC應(yīng)支持虛擬位置區(qū)短消息尋呼功能。具體尋呼策略如下。

·基于位置區(qū)：相鄰MSC收到來(lái)自服務(wù)MSC的系統(tǒng)間短消息尋呼請(qǐng)求消息ISPAGE2中攜帶的服務(wù)MSC的位置區(qū)后，檢索相鄰MSC配置的位置信息映射表，轉(zhuǎn)換出本局對(duì)應(yīng)的尋呼位置區(qū)，并向該指定位置區(qū)定向發(fā)起短消息尋呼請(qǐng)求。

·基于虛擬位置區(qū)：相鄰MSC可將與服務(wù)MSC相鄰位置區(qū)邊界的基站劃分為一個(gè)虛擬位置區(qū)，每個(gè)虛擬位置區(qū)對(duì)應(yīng)一個(gè)相鄰MSC的位置區(qū)，邊界基站可同時(shí)歸屬多個(gè)虛擬位置區(qū)。本策略要求相鄰MSC能夠基于虛擬位置區(qū)向終端發(fā)起尋呼請(qǐng)求。即相鄰MSC收到來(lái)自服務(wù)MSC的ISPAGE2中攜帶的服務(wù)MSC的位置區(qū)后，檢索相鄰MSC的位置信息映射表，轉(zhuǎn)換出本局對(duì)應(yīng)的虛擬位置區(qū)，并向該虛擬位置區(qū)定向發(fā)起短消息尋呼請(qǐng)求。

·相鄰MSC亦應(yīng)支持系統(tǒng)間短消息的終呼鑒權(quán)，具體要求與服務(wù)MSCe/MSC一致。

·為避免跨系統(tǒng)間短消息尋呼在不同交換機(jī)之間產(chǎn)生環(huán)路，規(guī)定相鄰MSC不再對(duì)來(lái)自服務(wù)MSC的系統(tǒng)間短消息尋呼請(qǐng)求觸發(fā)二次跨系統(tǒng)擴(kuò)展尋呼。

3.3 關(guān)于多條短消息連發(fā)的要求

（1）相鄰交換機(jī)的要求

·相鄰MSC應(yīng)支持ISSMDPP消息中攜帶的SMSMSGCNT參數(shù)，在SMSMSGCNT>0的情況下，本條系統(tǒng)間短消息下發(fā)完成后，應(yīng)在規(guī)定的時(shí)間周期內(nèi)保證之前建立的業(yè)務(wù)信道不拆除，等待后續(xù)短消息下發(fā)請(qǐng)求到達(dá)。

·為防止多條短消息連發(fā)過程中，MS延遲登記策略到期后發(fā)起位置更新操作造成連發(fā)短消息流程中斷，要求當(dāng)且僅當(dāng)本次所有連發(fā)短消息均成功后（即當(dāng)前ISSMDPP消息中的SMSMSGCNT=0）才允許MS觸發(fā)位置登記操作。

·短消息連發(fā)過程中，相鄰MSC發(fā)送短消息失敗時(shí)，需要立即拆除之前建立的業(yè)務(wù)信道，結(jié)束本次短消息連發(fā)流程（此時(shí)，服務(wù)MSC也應(yīng)結(jié)束相應(yīng)的連發(fā)流程），后續(xù)短消息按新的連發(fā)短消息流程處理。

（2）服務(wù)交換機(jī)的要求

·服務(wù)MSC應(yīng)支持短消息中心（SMSC）在SMDPP消息中攜帶SMSMSGCNT參數(shù)。在SMSMSGCNT>0的情況下，本條系統(tǒng)間短消息下發(fā)完成后，服務(wù)MSC應(yīng)在規(guī)定的時(shí)間周期內(nèi)保證之前已建立的鏈路信道不拆除，等待后續(xù)短消息下發(fā)請(qǐng)求到達(dá)。

·短消息連發(fā)過程中，若相鄰MSC發(fā)送短消息失敗，服務(wù)MSC同步釋放建立的短消息連發(fā)鏈路資源，結(jié)束本次連發(fā)流程，后續(xù)短消息按新的連發(fā)短消息流程處理。

（3）短消息中心的要求

SMSC需在SMDPP消息中攜帶待連發(fā)的短消息數(shù)量參數(shù)SMSMSGCNT。

當(dāng)SMSC中有多條短消息連發(fā)時(shí)，在SMSC上設(shè)置“接收到前一條下發(fā)短消息的成功響應(yīng)”和“下發(fā)后一條短消息”之間的時(shí)長(zhǎng)時(shí)，應(yīng)考慮與服務(wù)MSC定時(shí)器“inactivity timer”的配合要求，否則過短的時(shí)長(zhǎng)設(shè)置會(huì)導(dǎo)致服務(wù)MSC在收到后一條短消息前已經(jīng)釋放了為前一條短消息發(fā)送所建立的信道資源。

4 MSC系統(tǒng)間短消息尋呼流程

4.1 多條短消息連發(fā)流程

CDMA移動(dòng)交換網(wǎng)系統(tǒng)間短消息尋呼流程如圖3所示。

流程說明如下。

（a）服務(wù)MSC收到SMSC發(fā)送的SMDPP消息，其中攜帶值大于零的SMSMSGCNT參數(shù)（大于零表示后續(xù)有連發(fā)短消息）。

（b）服務(wù)MSC在用戶最近一次位置登記時(shí)所在的位置區(qū)尋呼該用戶。（注：服務(wù)MSC上的尋呼策略可靈活配置，例如，在第一次尋呼時(shí)，服務(wù)MSC便可根據(jù)用戶所在位置區(qū)、小區(qū)和邊界交疊區(qū)域的關(guān)系，同時(shí)進(jìn)行MSC系統(tǒng)內(nèi)的擴(kuò)展尋呼和系統(tǒng)間尋呼。)

（c）尋呼無(wú)響應(yīng)。如果服務(wù)MSC發(fā)現(xiàn)該用戶當(dāng)前處于相鄰MSC間的邊界交疊區(qū)域，則服務(wù)MSC向相鄰MSC發(fā)送ISPAGE2短消息系統(tǒng)間尋呼請(qǐng)求消息。其中，攜帶的業(yè)務(wù)選項(xiàng)參數(shù)CDMASO指示為短消息業(yè)務(wù)。

（d）相鄰MSC收到攜帶短消息業(yè)務(wù)選項(xiàng)的ISPAGE2短消息系統(tǒng)間尋呼請(qǐng)求消息后，在本局下尋呼該用戶。

（e）MS返回尋呼響應(yīng)。

（f）相鄰MSC進(jìn)行業(yè)務(wù)信道指配。

（g）相鄰MSC給服務(wù)MSC返回ispage2響應(yīng)消息，其中攜帶鑒權(quán)參數(shù)。

（h）若服務(wù)MSC發(fā)現(xiàn)需要進(jìn)行短消息終呼鑒權(quán)，則在鑒權(quán)成功后，服務(wù)MSC發(fā)送ISSMDPP消息到相鄰MSC。其中，ISMDPP中攜帶從SMSC得到的、值大于零的SMSMSGCNT參數(shù)。

（i）相 鄰MSC收到ISSMDPP消息 后，下 發(fā)ADDS Deliver消息。

（j）相鄰MSC收到ADDS Deliver ACK消息。

（k）相鄰MSC返回issmdpp響應(yīng)消息給服務(wù)MSC，不釋放業(yè)務(wù)信道，等待下一條短消息。

（l）服務(wù)MSC返回smdpp響應(yīng)消息給短消息中心SMSC。

（m）短消息中心SMSC給服務(wù)MSC再次下發(fā)短消息SMDPP。若其中攜帶值為零的SMSMSGCNT參數(shù)，表示后續(xù)沒有連發(fā)短消息;如果SMDPP消息中沒有攜帶SMSMSGCNT參數(shù)，也表示后續(xù)沒有連發(fā)短消息。

（n）服務(wù)MSC發(fā)送ISSMDPP消息到相鄰MSC，其中攜帶從SMSC得到的、值為零的SMSMSGCNT參數(shù)。

（o）相鄰MSC收到ISSMDPP消息后，下發(fā)ADDS Deliver消息。

（p）相鄰MSC收到ADDS Deliver ACK消息。

（q）由于后續(xù)沒有連發(fā)短消息，因此相鄰MSC發(fā)送完本條短消息后，釋放業(yè)務(wù)信道。

（r）相鄰MSC返回issmdpp響應(yīng)消息給服務(wù)MSC。

（s）服務(wù)MSC返回smdpp響應(yīng)消息給短消息中心SMSC。

如果有兩條以上的多條短消息，則步驟（m）中的SMSMSGCNT參 數(shù) 不 為 零，重 復(fù) 步 驟（h）～步 驟（k），直 至SMSMSGCNT參數(shù)等于零。

（t）由于用戶已經(jīng)在邊界區(qū)發(fā)生漫游，因此相鄰MSC發(fā)起位置登記到HLR（該位置登記過程只當(dāng)該次所有連發(fā)短消息均成功后才允許觸發(fā)）。

（u）HLR返回regnot響應(yīng)消息給相鄰MSC。

4.2 關(guān)于MSC定時(shí)器的說明

為實(shí)現(xiàn)短消息的系統(tǒng)間尋呼功能需求，規(guī)定了MSC/MSCe相關(guān)定時(shí)器要求，如表1所示。

表1 MSCe/MSC短消息系統(tǒng)間尋呼定時(shí)器要求

5 現(xiàn)網(wǎng)試驗(yàn)情況分析

本文所述技術(shù)已在中國(guó)電信現(xiàn)網(wǎng)進(jìn)行了可行性驗(yàn)證及實(shí)施效果評(píng)估。從中國(guó)電信CDMA某本地網(wǎng)試驗(yàn)交換局的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)看，系統(tǒng)間短消息尋呼功能應(yīng)用后，可顯著改善CDMA網(wǎng)邊界小區(qū)MT短消息的尋呼失敗情況。

某日忙時(shí)1 h的服務(wù)MSC全局短消息尋呼數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 MSCe/MSC忙時(shí)短消息尋呼情況

根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，服務(wù)MSC應(yīng)用系統(tǒng)間短消息擴(kuò)展尋呼后，MSC邊界小區(qū)MT的短消息尋呼成功率平均提升7.33%，部分小區(qū)甚至提升高達(dá)50%，對(duì)于短消息業(yè)務(wù)尋呼成功率的貢獻(xiàn)明顯。CDMA移動(dòng)交換網(wǎng)基于小區(qū)的系統(tǒng)間短消息尋呼成功率提升示意如圖4所示。

另外，關(guān)于應(yīng)用短消息系統(tǒng)間尋呼功能后，對(duì)交換機(jī)E口（交換機(jī)之間）信令鏈路產(chǎn)生的額外負(fù)荷估算及統(tǒng)計(jì)情況說明如下：E口信令額外負(fù)荷計(jì)算公式=（（ISPAGE2消息數(shù)+ISSMDPP消息數(shù)）×消息最大長(zhǎng)度 （byte））×8/（64 kbit/s×?xí)r隙數(shù)）/統(tǒng)計(jì)周期（s）×100%。

啟用短消息系統(tǒng)間尋呼功能后，假設(shè)短消息尋呼無(wú)響應(yīng)后均觸發(fā)短消息系統(tǒng)間尋呼（取最大值進(jìn)行評(píng)估）。

·ISPAGE2消息數(shù)+ISSMDPP消息數(shù)=短消息尋呼無(wú)響應(yīng)次數(shù)×2=20 404（采用最大值進(jìn)行估算）。為簡(jiǎn)化計(jì)算模型，假設(shè)每個(gè)ISPAGE2消息都能觸發(fā)ISSMDPP消息，同時(shí)假設(shè)收到的ISPAGE2消息數(shù)和發(fā)送的ISPAGE2消息數(shù)相等。

·消息最大長(zhǎng)度按照640 byte進(jìn)行估算。

·現(xiàn)網(wǎng)MSC局點(diǎn)的E口信令鏈路通常為TDM 2 Mbit/s鏈路，轉(zhuǎn)換為64 kbit/s的時(shí)隙數(shù)為31。

根據(jù)以上假設(shè)條件，交換機(jī)MSC的E接口信令額外負(fù)荷估算為：MSC的E接口信令負(fù)荷增加=(20 404×640 byte)×8/(64 kbit/s×31)/3 600 s×100%=1.43%。

從以上估算結(jié)果可以看出，啟用短消息系統(tǒng)間尋呼功能后，對(duì)交換機(jī)E口的信令鏈路負(fù)荷增加很小，可以忽略，現(xiàn)網(wǎng)統(tǒng)計(jì)信令監(jiān)控情況也證實(shí)了此推理。

6 結(jié)束語(yǔ)

與話音尋呼相比，CDMA網(wǎng)絡(luò)短消息尋呼的成功率一直相對(duì)較低。在移動(dòng)基礎(chǔ)業(yè)務(wù)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)異常激烈的格局下，客戶對(duì)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量將更加挑剔。本文所述的CDMA網(wǎng)絡(luò)短消息系統(tǒng)間尋呼技術(shù)要求與處理流程等是打造精品網(wǎng)絡(luò)、精品服務(wù)的重要環(huán)節(jié)，是落實(shí)中國(guó)電信“保存激增”戰(zhàn)略目標(biāo)的具體措施，對(duì)其他制式的移動(dòng)通信網(wǎng)基礎(chǔ)業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量的提升也有著明顯的借鑒價(jià)值。

1 3GPP X.S004-372-E V1.0.VMobile Application Part(MAP)-Border MSC SMS Scenarios，2009

2 3GPP X.S0004-000-E V6.0.Mobile Application Part(MAP)Introduction，2007

3 TIA/EIA-41-D.Cellular Radiotelecommunications Intersystem Operations，1997

4 YD/T 1031-1999.800 MHz CDMA數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)移動(dòng)應(yīng)用部分技術(shù)要求，1999