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基于信令的用戶感知問題診斷系統(tǒng)研發(fā)及應用

羅驍茜1，葉忠2，鄭浩彬2，寧澤功3

(1 中國移動通信集團廣東有限公司佛山分公司, 佛山 528000；2 中國移動通信集團廣東有限公司, 廣州 510623；3 珠海世紀鼎利通信科技股份有限公司, 珠海 519085)

摘 要針對當前運營商對終端與網(wǎng)絡協(xié)同發(fā)展的關注，提出了基于信令的用戶感知問題診斷系統(tǒng)。該系統(tǒng)聚焦于終端信令的采集、統(tǒng)計和分析，給出問題定位和解決措施。應用場景顯示該系統(tǒng)對網(wǎng)絡與終端協(xié)同發(fā)展提供信令級支撐工具，為提升網(wǎng)絡質(zhì)量和客戶感知提供可行的技術(shù)手段，經(jīng)二次開發(fā)后該系統(tǒng)和思路可擴展應用于長期演進（LTE）網(wǎng)絡的用戶感知問題診斷。

關鍵詞信令; 用戶感知; 終端; 診斷

第三代移動通信時代智能手機業(yè)務廣泛發(fā)展，從傳統(tǒng)的話音、短信、彩信逐漸發(fā)展到手機上網(wǎng)、手機視頻、手機游戲、移動商城等移動互聯(lián)網(wǎng)應用，作為最直接最貼近客戶的手機終端，客戶感知最為明顯。為了提升客戶感知，運營商不僅關注網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡質(zhì)量的優(yōu)化，也越來越多的關注終端與移動網(wǎng)絡協(xié)同發(fā)展，以及終端業(yè)務表現(xiàn)出來的用戶感知問題。用戶感知問題包括終端藍屏、終端死機、終端主被叫異常、終端無法上網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)應用客戶端無法正常使用等，隨著終端智能化、終端功能復雜度提高，這些問題產(chǎn)生的原因包括終端的軟硬件缺陷、用戶設置、移動互聯(lián)網(wǎng)應用軟件不規(guī)范以及網(wǎng)絡質(zhì)量等各種原因中的一種或多種，有些問題屬于終端原因、用戶行為原因、網(wǎng)絡原因，還有些則屬于終端與網(wǎng)絡交互產(chǎn)生的原因。不管何種原因引起，用戶感知問題都或多或少直接或者間接導致用戶對運營商網(wǎng)絡的信任感下降，甚至用戶轉(zhuǎn)向其他運營商網(wǎng)絡。然而，當前能真實測試和診斷商用智能終端使用感知的工具和系統(tǒng)欠缺，一方面，專業(yè)測試終端由于設計采用的方案不同無法模擬用戶真實感受；另一方面，商用終端無有效的手段與方法實現(xiàn)終端信令分組抓取與分析。

在網(wǎng)絡側(cè)信令采集和分析作為發(fā)現(xiàn)問題、查找定位故障等網(wǎng)絡維護管理的重要手段長期得到應用。利用雙信令儀采集A口信令極大地縮小了尋呼問題分析范圍；利用7號信令監(jiān)測系統(tǒng)可對網(wǎng)間信令、回撥業(yè)務、日常話務、工程建設和日常投訴等工作起到很好的分析支撐作用；利用Gn口信令可以優(yōu)化分析M2M業(yè)務的終端在線率；通過對網(wǎng)絡信令流程、信令數(shù)據(jù)分析得出了信令風暴的成因及對網(wǎng)絡質(zhì)量造成的影響；通過信令技術(shù)對實時精確營銷、數(shù)據(jù)業(yè)務進行數(shù)據(jù)支撐；通過在3G/LTE系統(tǒng)使用信令技術(shù)實現(xiàn)智能動態(tài)批價；通過將信令技術(shù)結(jié)合運用于IEEE802.16網(wǎng)絡的服務質(zhì)量(QoS)模型。大量文獻都運用信令作為分析和解決問題的輔助手段。針對現(xiàn)有網(wǎng)絡和終端的快速發(fā)展，以及運營商對用戶感知問題的重視程度增加，本文提出了基于信令的用戶感知問題診斷系統(tǒng)，并通過系統(tǒng)在不同場景的應用來體現(xiàn)該系統(tǒng)的有效性和實用性。

1　基于信令的用戶感知問題診斷系統(tǒng)

基于信令的用戶感知問題診斷系統(tǒng)通過收集終端軟硬件信息的同時，采集終端無線信令和移動互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡之間互連的協(xié)議(IP)信令；通過對采集到的終端信令智能分析，自動生成初步的分析報告和結(jié)論。當信令均正常時，報告和結(jié)論將顯示業(yè)務正常使用，此時我們認為該業(yè)務沒有用戶感知問題；當信令存在部分異常時，報告和結(jié)論將分類給出異常的次數(shù)等信息，此時我們認為該業(yè)務存在用戶感知問題。這是對該業(yè)務對應的信令反映的用戶感知問題的初步判斷。由于采集的每一次信令包均有多條交互信息，智能分析可以縮短我們查找定位異常信令的時間，提高分析效率。因此通過逐條具體分析異常信令，可診斷出用戶感知問題的具體原因，同時還便于判斷和統(tǒng)計該問題是屬于終端、網(wǎng)絡或者終端與網(wǎng)絡交互引起。

1.1 系統(tǒng)硬件架構(gòu)

系統(tǒng)硬件架構(gòu)包括終端信令捕捉工具和終端信令分析平臺，工具負責問題測試、故障重現(xiàn)、信令抓取，分析平臺負責對抓取到的信令處理包括信令解碼、信令統(tǒng)計和可能故障點的信令分析，如圖1所示。

1.1.1 系統(tǒng)硬件架構(gòu)——終端信令捕捉工具

終端信令捕捉工具可以抓取的無線信令支持芯片廠家包括高通、T3G、聯(lián)芯、薩基姆等，終端廠家包括三星、HTC、諾基亞等。IP層分組抓取支持安卓、蘋果公司移動操作系統(tǒng)(IOS)、塞班和Windows Phone這四大智能手機操作系統(tǒng)。

1.1.2 系統(tǒng)硬件架構(gòu)——終端信令分析平臺

終端信令分析平臺功能包括以下4部分。

（1）智能分析：通過后臺程序統(tǒng)計信令提供的手機配置、無線環(huán)境、性能指標和各類業(yè)務清單、業(yè)務指標包括流量、速率、業(yè)務狀態(tài)等信息，自動生成報告和結(jié)論，同時對網(wǎng)絡環(huán)境評價，通過報告、結(jié)論和評價結(jié)果，初步判斷影響用戶感知的可能原因，如圖2所示。

（2）智能圖表：顯示無線網(wǎng)絡環(huán)境如信號強度、載干比(C/I)等參數(shù)，同時顯示手機資源使用情況如中央處理器(CPU)、內(nèi)存，還同時顯示業(yè)務使用情況如速率、時延。實現(xiàn)各種數(shù)據(jù)的關聯(lián)顯示和多圖表關聯(lián)呈現(xiàn)。

（3）信令流程：業(yè)務流程的網(wǎng)絡節(jié)點時序圖，可顯示無線信令流程和業(yè)務數(shù)據(jù)流程，同步顯示業(yè)務過程的無線環(huán)境、參數(shù)等信息。

（4）信令解碼：解碼數(shù)據(jù)協(xié)議層，呈現(xiàn)原始信令數(shù)據(jù)、業(yè)務數(shù)據(jù)列表；支持數(shù)據(jù)過濾，可實現(xiàn)與信令流程中的時序圖關聯(lián)分析對照。

1.2 系統(tǒng)軟件架構(gòu)

如圖3所示，系統(tǒng)軟件架構(gòu)共有4層，如下。

（1）功能層：主要有信令綜合解碼、信令分析、統(tǒng)計等功能。

圖1　基于信令的用戶感知問題診斷系統(tǒng)整體硬件架構(gòu)

（2）經(jīng)驗庫：在現(xiàn)網(wǎng)上分析出現(xiàn)用戶投訴最多的現(xiàn)象，根據(jù)分析結(jié)論，形成一個知識庫。

（3）分析層：包括根據(jù)協(xié)議本身進行分析判斷和根據(jù)協(xié)議流程進行分析判斷這兩個層面。

（4）采集層：管理數(shù)據(jù)來源，將終端信令文件實時傳送到分析平臺。

1.3 系統(tǒng)的特色和適用范圍

終端信令采集多樣化： 終端分組抓取工具支持多系統(tǒng)、多平臺運行；一鍵啟動即可同時采集IP、無線信令；IP信令格式采用業(yè)界通用格式，支持多種網(wǎng)絡類型，支持二次開發(fā)。

終端信令分析智能化：全自動智能分析，直接輸出分析報告定位問題原因，分析能力強；支持多種類型的問題分析，分析擴展性能強，提供智能經(jīng)驗分析庫；數(shù)據(jù)采集環(huán)境參數(shù)豐富，多種圖表呈現(xiàn)，IP信令和無線信令混合解碼，信令解碼呈現(xiàn)豐富。

終端軟件行為可控化：透視分析終端網(wǎng)絡行為，評估終端網(wǎng)絡資源消耗，管控終端軟件行為。

2　基于信令的用戶感知問題診斷系統(tǒng)的多種應用場景

由于系統(tǒng)支持對話音業(yè)務包括話音通話、視頻通話、短信收發(fā)和數(shù)據(jù)業(yè)務，包括彩信、文件傳輸協(xié)議(FTP)、網(wǎng)頁瀏覽、微博、即時通信業(yè)務如騰訊QQ、飛信、微信、米聊等的信令抓取和問題診斷，因此我們將該系統(tǒng)應用在多種場景診斷用戶感知問題。

2.1 場景1：終端使用移動互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務異常的問題

問題描述： HTC T9188在登錄新浪微博客戶端時出現(xiàn)域名解析服務(DNS)出錯的問題，同時無法使用Google Map和百度地圖的GPS，終端多次重啟故障仍存在。

圖2　智能分析舉例

圖3　基于信令的用戶感知問題診斷系統(tǒng)軟件架構(gòu)

預處理：該款終端是支持GSM/TD網(wǎng)絡且運行于Windows Mobile 6.5操作系統(tǒng)的定制終端，新浪微博客戶端版本為wm5.0專業(yè)版V1.4.6。我們首先通過檢查定制終端的上網(wǎng)接入點(APN)設置，重新定義和修改上網(wǎng)APN等基本操作，問題仍存在。由于問題不僅涉及到網(wǎng)絡和用戶配置問題，還涉及到終端的操作系統(tǒng)、終端應用程序客戶端、終端上網(wǎng)設置、網(wǎng)絡對第三方移動互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務支持等各方面因素。由于新浪微博屬于第三方移動互聯(lián)網(wǎng)應用，為了確定是否網(wǎng)絡配置對該業(yè)務有限制，我們檢查了網(wǎng)絡配置，發(fā)現(xiàn)配置正常，排除由于網(wǎng)絡原因?qū)е略搯栴}產(chǎn)生。

終端安裝信令捕捉工具后重現(xiàn)問題：在CMWap接入方式下手機新浪微博客戶端登錄和自動更新失敗。把采集到的終端信令接入系統(tǒng)進行智能分析和信令解析，智能分析結(jié)果顯示信令異常、存在多條隱患報錯，初步判斷為存在客戶感知問題。如圖4所示，進一步分析異常信令，異常信令顯示DNS解析失敗，但無法判斷是否終端引起。為了找出問題產(chǎn)生的準確原因，我們分別在以下終端安裝了信令捕捉工具進行對比測試：同廠家不同型號的HTC A9188（安卓系統(tǒng)，新浪微博客戶端版本為Android版2.9.1）、HTC Z710t（安卓系統(tǒng)、新浪微博版本為Android版2.9.1）、不同廠家型號的MT870（新浪微博客戶端版本為Android版2.9.1）、中興U880（新浪微博版本為Android版2.0.4.8）和塞班系統(tǒng)的NOKIA N8（新浪微博版本為Symbian2.9.6），測試結(jié)果顯示除了HTC A9188出現(xiàn)該問題外，其余4款終端均能正常使用；系統(tǒng)的智能分析和信令解析顯示所有抓取的信令均正常，由此排除了終端操作系統(tǒng)和客戶端版本問題。問題定位和解決措施：該問題為終端廠家對定制終端的設計和配置缺陷，通過定制終端強制APN接入方式后問題消除，該問題屬于終端原因?qū)е碌目蛻舾兄獑栴}，我們同時把問題反饋給終端廠家后續(xù)改進。

2.2 場景2：手機 “脫網(wǎng)”的問題

問題描述：部分智能終端如三星、iPhone4、iPhone4S等在某些有網(wǎng)絡信號的區(qū)域出現(xiàn)脫網(wǎng)，導致該區(qū)域多個用戶無法使用移動業(yè)務，用戶對公司服務產(chǎn)生不滿。

圖4　終端原因的客戶感知問題的終端異常信令解析結(jié)果

預處理：無線優(yōu)化測試人員在出現(xiàn)手機脫網(wǎng)問題的區(qū)域能重現(xiàn)問題，脫網(wǎng)可能出現(xiàn)的情況有以下兩種：第一種情況是鄰小區(qū)信號較強，但終端問題導致小區(qū)切換失敗導致脫網(wǎng)；第二種情況是所有能檢測到的鄰小區(qū)的信號強度比所在小區(qū)信號強度都差，多次檢測或者檢測時間超時導致脫網(wǎng)。但屬于上述哪種情況，需要通過終端信令分組抓取進一步定位。

終端信令捕捉及分析：終端安裝信令捕捉工具在該區(qū)域抓取信令，通過系統(tǒng)的智能分析和信令解碼進行診斷。智能分析結(jié)果顯示信令異常，初步判斷存在客戶感知問題。具體分析異常信令發(fā)現(xiàn)，終端信令采集到的信號強度一直在-100 dBm上下徘徊，信號較弱達到切換條件，如圖5所示。在終端發(fā)起小區(qū)切換時，因發(fā)現(xiàn)鄰小區(qū)的信號強度（-98 dBm）比所在小區(qū)的信號強度（-94 dBm）更差，因此終端多次上報 GSM Surround Cell BA List信令，匯報鄰小區(qū)的信號強度達不到切換要求，持續(xù)約1分鐘左右時間沒有更好的鄰小區(qū)可切換后直接脫網(wǎng)，從分析可見本次問題屬于第二種情況的脫網(wǎng)。問題定位和解決措施：該問題屬于網(wǎng)絡原因?qū)е碌目蛻舾兄獑栴}，聯(lián)系工程和無線部門聯(lián)查，該區(qū)域網(wǎng)絡受到工程建設階段的小區(qū)信號干擾引起，網(wǎng)絡調(diào)整后問題消除，回訪用戶業(yè)務可正常使用。

2.3 場景3：手機無法正常呼出的問題

問題描述：用戶投訴可以正常撥打10086客服熱線、接聽電話、收發(fā)短信和上網(wǎng)，但是無法撥打其他用戶號碼。

預處理：用戶到營業(yè)廳換手機卡、測試人員采用商用終端多次現(xiàn)場復查，問題仍存在，客戶產(chǎn)生強烈不滿情緒。

終端信令捕捉及分析：終端安裝信令捕捉工具后到故障地點多次撥測，問題重現(xiàn)。使用系統(tǒng)的智能分析發(fā)現(xiàn)，存在異常信令，初步判斷為存在客戶感知問題。如圖6所示，具體分析異常信令發(fā)現(xiàn)，終端采集到的信號強度在-80 dBm左右，C/I在16左右，GSM網(wǎng)絡的無線信號環(huán)境正常，排除無線信號強度的原因。接著，使用系統(tǒng)的“信令流程”診斷發(fā)現(xiàn)，用戶無法正常主叫的原因是網(wǎng)絡側(cè)在尋呼被叫之前，在發(fā)起“Call Proceeding”信令后直接主動連續(xù)發(fā)出“Disconnect”信令斷開手機與網(wǎng)絡的連接，Disconnect的原因碼為“Normal，Unspecified”。由此初步判斷導致這一信令異常的原因可能為核心網(wǎng)側(cè)配置引起主叫用戶無法通過驗證進行正常的主叫業(yè)務。問題定位和解決措施：核查網(wǎng)絡和用戶數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)由于個別用戶數(shù)據(jù)異常導致，調(diào)整后問題解決，回訪用戶可正常使用業(yè)務。該客戶感知問題屬于數(shù)據(jù)配置引起的，在現(xiàn)網(wǎng)中屬于較特殊的極個別情況，但為了盡量避免該類情況產(chǎn)生，現(xiàn)網(wǎng)多次對用戶數(shù)據(jù)進行全面有效核查。

從上述的3個場景我們發(fā)現(xiàn)，不管是對于終端引起的問題還是網(wǎng)絡調(diào)整、用戶數(shù)據(jù)引起的問題，基于信令的用戶感知問題診斷系統(tǒng)均能很好的指導和支撐實際工作。

3　結(jié)束語

基于信令的用戶感知問題診斷系統(tǒng)具備了一鍵分組抓取、智能分析、信令解碼等功能，基于終端信令的捕捉和分析為維護人員提供了終端與網(wǎng)絡問題診斷和準確定位的非常有力而且便捷的手段和方法，為我們提升用戶感知，改善網(wǎng)絡性能指標提供了重要的數(shù)據(jù)參考。同時，隨著LTE終端和LTE網(wǎng)絡的建設，可以預見，終

圖5　無線網(wǎng)絡原因的客戶感知問題的終端異常信令解析結(jié)果

Abstract In view of the cellphone and network collaborative development that telecom operator concerns, this paper proposes a diagnosis system of users’ perception problem based on signaling. The system focuses on collection, statistics and analysis of cellphone signaling, and fi nds the reason of the fault. Applications show that it is the tool of signaling for supporting the cellphone and network cooperative development, and provides a feasible technique for improving network quality and customer perception. It can be further applied to the user perception problem diagnosis in the long-term evolution network.

Keywords signaling; user perception; cellphone; diagnosis

Development and application of user perception problem diagnosis system based on signaling

LUO Xiao-xi1, YE Zhong2, ZHENG Hao-bin2, NING Ze-gong3

(1 China Mobile Group Guangdong Co., Ltd. Foshan Branch, Foshan 528000, China; 2 China Mobile Group Guangdong Co., Ltd., Guangzhou 510623, China; 3 Zhuhai Century Dingli Communications Polytron Technologies Inc, Zhuhai 519085, China)

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圖6　終端信令分析

收稿日期：2014-05-28

文章編號1008-5599（2015）01-0068-06

文獻標識碼A

中圖分類號TN929.5