CDMA网络移动交换机系统间短消息寻呼技术研究及应用*

夏 雷，李 青，李东亮，陈思中

（1.中国电信股份有限公司上海研究院 上海200122；2.中国电信集团公司 北京100031）

1 引言

短消息业务作为中国电信集团公司（以下简称中国电信）CDMA网络的基础业务之一，其服务质量的优劣将对中国电信企业品牌形象、市场竞争力等产生重要影响。为确保CDMA网络移动基础业务质量稳步提升，持续改进其短消息业务的用户体验，中国电信在为期一年多的无线网优排查工作过程中发现，当出现“短消息首发失败”时，用户所在位置分布在基站边界区域的比例非常高，有些城市部分交换机在临界小区的“短消息首发失败率”竟高达42%以上，对中国电信CDMA网络用户短消息业务体验带来明显的负面影响。

以图1为例，“短消息首发失败”频繁的基站大多分布在MSC（mobile switching center，移动交换中心）边界区域（见图1中五角星标注的位置）。随后的信令跟踪及问题分析表明，由于网络不支持跨MSC系统的短消息寻呼而导致首发失败的占比颇高。针对此问题，本文对中国电信跨厂商、跨MSC的系统间短消息扩展寻呼技术进行了研究，提出了关键技术要求，并选择本地网进行了现网验证及效果评估。本文的研究成果为中国电信下一步全网部署提供了系统的技术指导依据和充分的试验数据，也为其他运营商提高移动网络基础业务质量提供了借鉴。

2 问题分析及MSC系统间短消息寻呼的技术原理

导致CDMA网络MSC边界区短消息首发成功率偏低的主要原因如下。

CDMA系统中，MS（mobile station，移动台）通常会在当前分配的频率上，连续搜索功率最强的引导信道信号。在特定时间段内搜索到比当前信号功率高3 dB的新信号时，MS会发生空闲切换，这一机制导致当MS处于边界交叠区域时，MS频繁发起位置登记操作。为解决这一问题，CDMA系统规定，当MS从一个注册区（REG_Zone_A）移动到另一个注册区（REG_Zone_B）时启用延迟登记策略。这一规定虽在一定程度上避免了MS的频繁切换，但MS需要真正进行跨位置区漫游时（注册区和位置区一般是一一对应的），因延迟登记策略而不能立即进行位置更新。现网信令跟踪情况表明，处于延迟登记阶段的MS的MT（mobile terminated）短消息寻呼无响应是导致MSC边界区域短消息首发成功率相对偏低的第一主因。

为此，本文提出了在短消息寻呼无响应阶段扩大MSCe/MSC交换机寻呼范围的方法，解决MT被叫短消息寻呼失败的问题。即对于MS发生跨MSCe/MSC的漫游移动且短消息首发失败时，在服务交换机MSC-A的相邻交换机MSCe/MSC-B/C上同步启动跨系统的短消息MT寻呼策略，尽最大可能保证CDMA网络有较高的短消息首发成功率和较好的用户业务体验。

跨MSC系统的短消息寻呼技术实现思路如图2所示。

3 MSC系统间短消息寻呼的技术要求

为实现CDMA网络短消息在边界区域首发寻呼无响应情况下，服务交换机MSCe/MSC能扩大寻呼范围，向相邻交换机发起二次短消息寻呼请求，本文对服务交换机、相邻交换机等提出了支持跨系统短信寻呼策略的技术要求。

3.1 服务MSCe/MSC的寻呼策略

服务MSC应支持以小区或位置区为粒度的短信系统间寻呼触发策略，同时支持虚拟位置区（即逻辑位置区，一般将某位置区和它相邻位置区的交界区域定义为逻辑位置区）的功能。服务MSC在触发短信系统间寻呼策略时，应支持向相邻MSC传递用户最近一次位置登记时所在的位置区参数LAI（location area ID）。

服务MSC的系统间短信寻呼策略如下。

·基于小区：服务MSC可将寻呼区划分为边界寻呼区和核心寻呼区，要求服务MSC能基于边界寻呼区向相邻MSC发起系统间寻呼请求。即当在边界寻呼区发生短消息寻呼无响应时，服务MSC应向与该边界寻呼区的所有相邻MSC发起系统间短消息寻呼请求。但在核心寻呼区发生短消息寻呼失败时，服务MSC无须启动系统间短消息寻呼。

·基于位置区：当MSC在设定的位置区下发生短消息寻呼无响应时，服务MSC应向与该位置区相邻的所有相邻MSC发起系统间短消息寻呼请求。

·基于虚拟位置区：要求服务MSC能基于虚拟位置区向相邻MSC发起系统间寻呼。即当服务MSC在设定的虚拟位置区下发生短消息寻呼无响应时，服务MSC应能向与该虚拟位置区相邻的所有相邻MSC发起系统间寻呼请求。

·为满足MT短消息鉴权要求，服务MSC应支持系统间短消息终呼时的鉴权，该鉴权过程应能通过开关参数的设置，选择启用或关闭终呼鉴权功能。

3.2 相邻MSCe/MSC的寻呼策略要求

相邻MSC应支持根据位置区LAI参数进行针对性的系统间寻呼，而非全局性的跨系统短消息寻呼。同时，相邻MSC应支持虚拟位置区短消息寻呼功能。具体寻呼策略如下。

·基于位置区：相邻MSC收到来自服务MSC的系统间短消息寻呼请求消息ISPAGE2中携带的服务MSC的位置区后，检索相邻MSC配置的位置信息映射表，转换出本局对应的寻呼位置区，并向该指定位置区定向发起短消息寻呼请求。

·基于虚拟位置区：相邻MSC可将与服务MSC相邻位置区边界的基站划分为一个虚拟位置区，每个虚拟位置区对应一个相邻MSC的位置区，边界基站可同时归属多个虚拟位置区。本策略要求相邻MSC能够基于虚拟位置区向终端发起寻呼请求。即相邻MSC收到来自服务MSC的ISPAGE2中携带的服务MSC的位置区后，检索相邻MSC的位置信息映射表，转换出本局对应的虚拟位置区，并向该虚拟位置区定向发起短消息寻呼请求。

·相邻MSC亦应支持系统间短消息的终呼鉴权，具体要求与服务MSCe/MSC一致。

·为避免跨系统间短消息寻呼在不同交换机之间产生环路，规定相邻MSC不再对来自服务MSC的系统间短消息寻呼请求触发二次跨系统扩展寻呼。

3.3 关于多条短消息连发的要求

（1）相邻交换机的要求

·相邻MSC应支持ISSMDPP消息中携带的SMSMSGCNT参数，在SMSMSGCNT>0的情况下，本条系统间短消息下发完成后，应在规定的时间周期内保证之前建立的业务信道不拆除，等待后续短消息下发请求到达。

·为防止多条短消息连发过程中，MS延迟登记策略到期后发起位置更新操作造成连发短消息流程中断，要求当且仅当本次所有连发短消息均成功后（即当前ISSMDPP消息中的SMSMSGCNT=0）才允许MS触发位置登记操作。

·短消息连发过程中，相邻MSC发送短消息失败时，需要立即拆除之前建立的业务信道，结束本次短消息连发流程（此时，服务MSC也应结束相应的连发流程），后续短消息按新的连发短消息流程处理。

（2）服务交换机的要求

·服务MSC应支持短消息中心（SMSC）在SMDPP消息中携带SMSMSGCNT参数。在SMSMSGCNT>0的情况下，本条系统间短消息下发完成后，服务MSC应在规定的时间周期内保证之前已建立的链路信道不拆除，等待后续短消息下发请求到达。

·短消息连发过程中，若相邻MSC发送短消息失败，服务MSC同步释放建立的短消息连发链路资源，结束本次连发流程，后续短消息按新的连发短消息流程处理。

（3）短消息中心的要求

SMSC需在SMDPP消息中携带待连发的短消息数量参数SMSMSGCNT。

当SMSC中有多条短消息连发时，在SMSC上设置“接收到前一条下发短消息的成功响应”和“下发后一条短消息”之间的时长时，应考虑与服务MSC定时器“inactivity timer”的配合要求，否则过短的时长设置会导致服务MSC在收到后一条短消息前已经释放了为前一条短消息发送所建立的信道资源。

4 MSC系统间短消息寻呼流程

4.1 多条短消息连发流程

CDMA移动交换网系统间短消息寻呼流程如图3所示。

流程说明如下。

（a）服务MSC收到SMSC发送的SMDPP消息，其中携带值大于零的SMSMSGCNT参数（大于零表示后续有连发短消息）。

（b）服务MSC在用户最近一次位置登记时所在的位置区寻呼该用户。（注：服务MSC上的寻呼策略可灵活配置，例如，在第一次寻呼时，服务MSC便可根据用户所在位置区、小区和边界交叠区域的关系，同时进行MSC系统内的扩展寻呼和系统间寻呼。)

（c）寻呼无响应。如果服务MSC发现该用户当前处于相邻MSC间的边界交叠区域，则服务MSC向相邻MSC发送ISPAGE2短消息系统间寻呼请求消息。其中，携带的业务选项参数CDMASO指示为短消息业务。

（d）相邻MSC收到携带短消息业务选项的ISPAGE2短消息系统间寻呼请求消息后，在本局下寻呼该用户。

（e）MS返回寻呼响应。

（f）相邻MSC进行业务信道指配。

（g）相邻MSC给服务MSC返回ispage2响应消息，其中携带鉴权参数。

（h）若服务MSC发现需要进行短消息终呼鉴权，则在鉴权成功后，服务MSC发送ISSMDPP消息到相邻MSC。其中，ISMDPP中携带从SMSC得到的、值大于零的SMSMSGCNT参数。

（i）相 邻MSC收到ISSMDPP消息 后，下 发ADDS Deliver消息。

（j）相邻MSC收到ADDS Deliver ACK消息。

（k）相邻MSC返回issmdpp响应消息给服务MSC，不释放业务信道，等待下一条短消息。

（l）服务MSC返回smdpp响应消息给短消息中心SMSC。

（m）短消息中心SMSC给服务MSC再次下发短消息SMDPP。若其中携带值为零的SMSMSGCNT参数，表示后续没有连发短消息;如果SMDPP消息中没有携带SMSMSGCNT参数，也表示后续没有连发短消息。

（n）服务MSC发送ISSMDPP消息到相邻MSC，其中携带从SMSC得到的、值为零的SMSMSGCNT参数。

（o）相邻MSC收到ISSMDPP消息后，下发ADDS Deliver消息。

（p）相邻MSC收到ADDS Deliver ACK消息。

（q）由于后续没有连发短消息，因此相邻MSC发送完本条短消息后，释放业务信道。

（r）相邻MSC返回issmdpp响应消息给服务MSC。

（s）服务MSC返回smdpp响应消息给短消息中心SMSC。

如果有两条以上的多条短消息，则步骤（m）中的SMSMSGCNT参 数 不 为 零，重 复 步 骤（h）～步 骤（k），直 至SMSMSGCNT参数等于零。

（t）由于用户已经在边界区发生漫游，因此相邻MSC发起位置登记到HLR（该位置登记过程只当该次所有连发短消息均成功后才允许触发）。

（u）HLR返回regnot响应消息给相邻MSC。

4.2 关于MSC定时器的说明

为实现短消息的系统间寻呼功能需求，规定了MSC/MSCe相关定时器要求，如表1所示。

表1 MSCe/MSC短消息系统间寻呼定时器要求

5 现网试验情况分析

本文所述技术已在中国电信现网进行了可行性验证及实施效果评估。从中国电信CDMA某本地网试验交换局的统计数据看，系统间短消息寻呼功能应用后，可显著改善CDMA网边界小区MT短消息的寻呼失败情况。

某日忙时1 h的服务MSC全局短消息寻呼数据如表2所示。

表2 MSCe/MSC忙时短消息寻呼情况

根据统计数据，服务MSC应用系统间短消息扩展寻呼后，MSC边界小区MT的短消息寻呼成功率平均提升7.33%，部分小区甚至提升高达50%，对于短消息业务寻呼成功率的贡献明显。CDMA移动交换网基于小区的系统间短消息寻呼成功率提升示意如图4所示。

另外，关于应用短消息系统间寻呼功能后，对交换机E口（交换机之间）信令链路产生的额外负荷估算及统计情况说明如下：E口信令额外负荷计算公式=（（ISPAGE2消息数+ISSMDPP消息数）×消息最大长度 （byte））×8/（64 kbit/s×时隙数）/统计周期（s）×100%。

启用短消息系统间寻呼功能后，假设短消息寻呼无响应后均触发短消息系统间寻呼（取最大值进行评估）。

·ISPAGE2消息数+ISSMDPP消息数=短消息寻呼无响应次数×2=20 404（采用最大值进行估算）。为简化计算模型，假设每个ISPAGE2消息都能触发ISSMDPP消息，同时假设收到的ISPAGE2消息数和发送的ISPAGE2消息数相等。

·消息最大长度按照640 byte进行估算。

·现网MSC局点的E口信令链路通常为TDM 2 Mbit/s链路，转换为64 kbit/s的时隙数为31。

根据以上假设条件，交换机MSC的E接口信令额外负荷估算为：MSC的E接口信令负荷增加=(20 404×640 byte)×8/(64 kbit/s×31)/3 600 s×100%=1.43%。

从以上估算结果可以看出，启用短消息系统间寻呼功能后，对交换机E口的信令链路负荷增加很小，可以忽略，现网统计信令监控情况也证实了此推理。

6 结束语

与话音寻呼相比，CDMA网络短消息寻呼的成功率一直相对较低。在移动基础业务市场竞争异常激烈的格局下，客户对移动网络服务质量将更加挑剔。本文所述的CDMA网络短消息系统间寻呼技术要求与处理流程等是打造精品网络、精品服务的重要环节，是落实中国电信“保存激增”战略目标的具体措施，对其他制式的移动通信网基础业务服务质量的提升也有着明显的借鉴价值。

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数字蜂窝移动通信网移动应用部分技术要求，1999