基于信令的用户感知问题诊断系统研发及应用



基于信令的用户感知问题诊断系统研发及应用

罗骁茜1，叶忠2，郑浩彬2，宁泽功3

(1 中国移动通信集团广东有限公司佛山分公司, 佛山 528000；2 中国移动通信集团广东有限公司, 广州 510623；3 珠海世纪鼎利通信科技股份有限公司, 珠海 519085)

摘 要针对当前运营商对终端与网络协同发展的关注，提出了基于信令的用户感知问题诊断系统。该系统聚焦于终端信令的采集、统计和分析，给出问题定位和解决措施。应用场景显示该系统对网络与终端协同发展提供信令级支撑工具，为提升网络质量和客户感知提供可行的技术手段，经二次开发后该系统和思路可扩展应用于长期演进（LTE）网络的用户感知问题诊断。

关键词信令; 用户感知; 终端; 诊断

第三代移动通信时代智能手机业务广泛发展，从传统的话音、短信、彩信逐渐发展到手机上网、手机视频、手机游戏、移动商城等移动互联网应用，作为最直接最贴近客户的手机终端，客户感知最为明显。为了提升客户感知，运营商不仅关注网络结构和网络质量的优化，也越来越多的关注终端与移动网络协同发展，以及终端业务表现出来的用户感知问题。用户感知问题包括终端蓝屏、终端死机、终端主被叫异常、终端无法上网、移动互联网应用客户端无法正常使用等，随着终端智能化、终端功能复杂度提高，这些问题产生的原因包括终端的软硬件缺陷、用户设置、移动互联网应用软件不规范以及网络质量等各种原因中的一种或多种，有些问题属于终端原因、用户行为原因、网络原因，还有些则属于终端与网络交互产生的原因。不管何种原因引起，用户感知问题都或多或少直接或者间接导致用户对运营商网络的信任感下降，甚至用户转向其他运营商网络。然而，当前能真实测试和诊断商用智能终端使用感知的工具和系统欠缺，一方面，专业测试终端由于设计采用的方案不同无法模拟用户真实感受；另一方面，商用终端无有效的手段与方法实现终端信令分组抓取与分析。

在网络侧信令采集和分析作为发现问题、查找定位故障等网络维护管理的重要手段长期得到应用。利用双信令仪采集A口信令极大地缩小了寻呼问题分析范围；利用7号信令监测系统可对网间信令、回拨业务、日常话务、工程建设和日常投诉等工作起到很好的分析支撑作用；利用Gn口信令可以优化分析M2M业务的终端在线率；通过对网络信令流程、信令数据分析得出了信令风暴的成因及对网络质量造成的影响；通过信令技术对实时精确营销、数据业务进行数据支撑；通过在3G/LTE系统使用信令技术实现智能动态批价；通过将信令技术结合运用于IEEE802.16网络的服务质量(QoS)模型。大量文献都运用信令作为分析和解决问题的辅助手段。针对现有网络和终端的快速发展，以及运营商对用户感知问题的重视程度增加，本文提出了基于信令的用户感知问题诊断系统，并通过系统在不同场景的应用来体现该系统的有效性和实用性。

1　基于信令的用户感知问题诊断系统

基于信令的用户感知问题诊断系统通过收集终端软硬件信息的同时，采集终端无线信令和移动互联网网络之间互连的协议(IP)信令；通过对采集到的终端信令智能分析，自动生成初步的分析报告和结论。当信令均正常时，报告和结论将显示业务正常使用，此时我们认为该业务没有用户感知问题；当信令存在部分异常时，报告和结论将分类给出异常的次数等信息，此时我们认为该业务存在用户感知问题。这是对该业务对应的信令反映的用户感知问题的初步判断。由于采集的每一次信令包均有多条交互信息，智能分析可以缩短我们查找定位异常信令的时间，提高分析效率。因此通过逐条具体分析异常信令，可诊断出用户感知问题的具体原因，同时还便于判断和统计该问题是属于终端、网络或者终端与网络交互引起。

1.1 系统硬件架构

系统硬件架构包括终端信令捕捉工具和终端信令分析平台，工具负责问题测试、故障重现、信令抓取，分析平台负责对抓取到的信令处理包括信令解码、信令统计和可能故障点的信令分析，如图1所示。

1.1.1 系统硬件架构——终端信令捕捉工具

终端信令捕捉工具可以抓取的无线信令支持芯片厂家包括高通、T3G、联芯、萨基姆等，终端厂家包括三星、HTC、诺基亚等。IP层分组抓取支持安卓、苹果公司移动操作系统(IOS)、塞班和Windows Phone这四大智能手机操作系统。

1.1.2 系统硬件架构——终端信令分析平台

终端信令分析平台功能包括以下4部分。

（1）智能分析：通过后台程序统计信令提供的手机配置、无线环境、性能指标和各类业务清单、业务指标包括流量、速率、业务状态等信息，自动生成报告和结论，同时对网络环境评价，通过报告、结论和评价结果，初步判断影响用户感知的可能原因，如图2所示。

（2）智能图表：显示无线网络环境如信号强度、载干比(C/I)等参数，同时显示手机资源使用情况如中央处理器(CPU)、内存，还同时显示业务使用情况如速率、时延。实现各种数据的关联显示和多图表关联呈现。

（3）信令流程：业务流程的网络节点时序图，可显示无线信令流程和业务数据流程，同步显示业务过程的无线环境、参数等信息。

（4）信令解码：解码数据协议层，呈现原始信令数据、业务数据列表；支持数据过滤，可实现与信令流程中的时序图关联分析对照。

1.2 系统软件架构

如图3所示，系统软件架构共有4层，如下。

（1）功能层：主要有信令综合解码、信令分析、统计等功能。

图1　基于信令的用户感知问题诊断系统整体硬件架构

（2）经验库：在现网上分析出现用户投诉最多的现象，根据分析结论，形成一个知识库。

（3）分析层：包括根据协议本身进行分析判断和根据协议流程进行分析判断这两个层面。

（4）采集层：管理数据来源，将终端信令文件实时传送到分析平台。

1.3 系统的特色和适用范围

终端信令采集多样化： 终端分组抓取工具支持多系统、多平台运行；一键启动即可同时采集IP、无线信令；IP信令格式采用业界通用格式，支持多种网络类型，支持二次开发。

终端信令分析智能化：全自动智能分析，直接输出分析报告定位问题原因，分析能力强；支持多种类型的问题分析，分析扩展性能强，提供智能经验分析库；数据采集环境参数丰富，多种图表呈现，IP信令和无线信令混合解码，信令解码呈现丰富。

终端软件行为可控化：透视分析终端网络行为，评估终端网络资源消耗，管控终端软件行为。

2　基于信令的用户感知问题诊断系统的多种应用场景

由于系统支持对话音业务包括话音通话、视频通话、短信收发和数据业务，包括彩信、文件传输协议(FTP)、网页浏览、微博、即时通信业务如腾讯QQ、飞信、微信、米聊等的信令抓取和问题诊断，因此我们将该系统应用在多种场景诊断用户感知问题。

2.1 场景1：终端使用移动互联网业务异常的问题

问题描述： HTC T9188在登录新浪微博客户端时出现域名解析服务(DNS)出错的问题，同时无法使用Google Map和百度地图的GPS，终端多次重启故障仍存在。

图2　智能分析举例

图3　基于信令的用户感知问题诊断系统软件架构

预处理：该款终端是支持GSM/TD网络且运行于Windows Mobile 6.5操作系统的定制终端，新浪微博客户端版本为wm5.0专业版V1.4.6。我们首先通过检查定制终端的上网接入点(APN)设置，重新定义和修改上网APN等基本操作，问题仍存在。由于问题不仅涉及到网络和用户配置问题，还涉及到终端的操作系统、终端应用程序客户端、终端上网设置、网络对第三方移动互联网业务支持等各方面因素。由于新浪微博属于第三方移动互联网应用，为了确定是否网络配置对该业务有限制，我们检查了网络配置，发现配置正常，排除由于网络原因导致该问题产生。

终端安装信令捕捉工具后重现问题：在CMWap接入方式下手机新浪微博客户端登录和自动更新失败。把采集到的终端信令接入系统进行智能分析和信令解析，智能分析结果显示信令异常、存在多条隐患报错，初步判断为存在客户感知问题。如图4所示，进一步分析异常信令，异常信令显示DNS解析失败，但无法判断是否终端引起。为了找出问题产生的准确原因，我们分别在以下终端安装了信令捕捉工具进行对比测试：同厂家不同型号的HTC A9188（安卓系统，新浪微博客户端版本为Android版2.9.1）、HTC Z710t（安卓系统、新浪微博版本为Android版2.9.1）、不同厂家型号的MT870（新浪微博客户端版本为Android版2.9.1）、中兴U880（新浪微博版本为Android版2.0.4.8）和塞班系统的NOKIA N8（新浪微博版本为Symbian2.9.6），测试结果显示除了HTC A9188出现该问题外，其余4款终端均能正常使用；系统的智能分析和信令解析显示所有抓取的信令均正常，由此排除了终端操作系统和客户端版本问题。问题定位和解决措施：该问题为终端厂家对定制终端的设计和配置缺陷，通过定制终端强制APN接入方式后问题消除，该问题属于终端原因导致的客户感知问题，我们同时把问题反馈给终端厂家后续改进。

2.2 场景2：手机 “脱网”的问题

问题描述：部分智能终端如三星、iPhone4、iPhone4S等在某些有网络信号的区域出现脱网，导致该区域多个用户无法使用移动业务，用户对公司服务产生不满。

图4　终端原因的客户感知问题的终端异常信令解析结果

预处理：无线优化测试人员在出现手机脱网问题的区域能重现问题，脱网可能出现的情况有以下两种：第一种情况是邻小区信号较强，但终端问题导致小区切换失败导致脱网；第二种情况是所有能检测到的邻小区的信号强度比所在小区信号强度都差，多次检测或者检测时间超时导致脱网。但属于上述哪种情况，需要通过终端信令分组抓取进一步定位。

终端信令捕捉及分析：终端安装信令捕捉工具在该区域抓取信令，通过系统的智能分析和信令解码进行诊断。智能分析结果显示信令异常，初步判断存在客户感知问题。具体分析异常信令发现，终端信令采集到的信号强度一直在-100 dBm上下徘徊，信号较弱达到切换条件，如图5所示。在终端发起小区切换时，因发现邻小区的信号强度（-98 dBm）比所在小区的信号强度（-94 dBm）更差，因此终端多次上报 GSM Surround Cell BA List信令，汇报邻小区的信号强度达不到切换要求，持续约1分钟左右时间没有更好的邻小区可切换后直接脱网，从分析可见本次问题属于第二种情况的脱网。问题定位和解决措施：该问题属于网络原因导致的客户感知问题，联系工程和无线部门联查，该区域网络受到工程建设阶段的小区信号干扰引起，网络调整后问题消除，回访用户业务可正常使用。

2.3 场景3：手机无法正常呼出的问题

问题描述：用户投诉可以正常拨打10086客服热线、接听电话、收发短信和上网，但是无法拨打其他用户号码。

预处理：用户到营业厅换手机卡、测试人员采用商用终端多次现场复查，问题仍存在，客户产生强烈不满情绪。

终端信令捕捉及分析：终端安装信令捕捉工具后到故障地点多次拨测，问题重现。使用系统的智能分析发现，存在异常信令，初步判断为存在客户感知问题。如图6所示，具体分析异常信令发现，终端采集到的信号强度在-80 dBm左右，C/I在16左右，GSM网络的无线信号环境正常，排除无线信号强度的原因。接着，使用系统的“信令流程”诊断发现，用户无法正常主叫的原因是网络侧在寻呼被叫之前，在发起“Call Proceeding”信令后直接主动连续发出“Disconnect”信令断开手机与网络的连接，Disconnect的原因码为“Normal，Unspecified”。由此初步判断导致这一信令异常的原因可能为核心网侧配置引起主叫用户无法通过验证进行正常的主叫业务。问题定位和解决措施：核查网络和用户数据发现由于个别用户数据异常导致，调整后问题解决，回访用户可正常使用业务。该客户感知问题属于数据配置引起的，在现网中属于较特殊的极个别情况，但为了尽量避免该类情况产生，现网多次对用户数据进行全面有效核查。

从上述的3个场景我们发现，不管是对于终端引起的问题还是网络调整、用户数据引起的问题，基于信令的用户感知问题诊断系统均能很好的指导和支撑实际工作。

3　结束语

基于信令的用户感知问题诊断系统具备了一键分组抓取、智能分析、信令解码等功能，基于终端信令的捕捉和分析为维护人员提供了终端与网络问题诊断和准确定位的非常有力而且便捷的手段和方法，为我们提升用户感知，改善网络性能指标提供了重要的数据参考。同时，随着LTE终端和LTE网络的建设，可以预见，终

图5　无线网络原因的客户感知问题的终端异常信令解析结果

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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图6　终端信令分析

收稿日期：2014-05-28

文章编号1008-5599（2015）01-0068-06

文献标识码A

中图分类号TN929.5