如何在IMS网络中计算呼叫接通率

张琳 王志松

编者按

从着手技术标准研究，列入发展蓝图，直至网络规划建设，国内IMS发展进入第七个年头。中国联通近两年在多个城市积极推进IMS试验与测试。没有固网的中国移动在2010年就启动CM-IMS二期工程，并于同年4月商用IMS。中国电信则于近期部署IMS系统，将语音、视频和其他数据业务等不同类型媒体整合到IP平台上，为上海、山东、江苏、浙江、新疆和四川六省市用户提供多媒体服务。作为有史以来受电信产业、计算机产业和互联网产业共同关注的新技术，国内电信产业链的迅速形成无疑是推动IMS走向成熟的主因。本刊曾于2009年推出IMS专题，今次继续推出阶段性专题，希望为业界提供探讨平台，撷取IMS发展的不同点、面，期待为读者带去新鲜的行业观点和阅读感受。

[摘要]文章提出71MS核心网络中计算呼叫接通率的具体算法与公式，并归纳了IMS网络中各种典型失败因素，最后根据这些失败因素，提炼出用以衡量网络通信质量的各种呼叫次数指标。这些呼叫次数指标不但是呼叫接通率公式的组成部分，也可从各种角度评估网络的通信质量。

[关键词]3GPP IMS AS呼叫接通率呼叫失败次数一号通无应答次数

1引言

为了满足多媒体通信的需要，3GPP组织在原有分组承载网的基础上引入了IP多媒体子系统(IMS，IPMultimedia Subsystem)，IMS不仅能向用户提供传统语音业务，也能向用户提供丰富的多媒体体验。图1描述了IMS网络的基本架构。

呼叫接通率是通信运营商评估网络通信质量的重要指标。中国国家通信标准中涉及呼叫接通率的标准见参考文献[1]与[2]。这两个文献对通信网接续质量提出了多个衡量指标，其中两个是呼损与网路接通率(即呼叫接通率)，并给出了呼损与网路接通率的定义与计算方法：

网路接通率(Call Completion Rate)是指在正常情况下，用户发起呼叫后，网路完成的呼叫比率，该指标用接通的次数与总的呼叫次数的比值来规定，其中总的呼叫次数不包括由于用户原因造成的呼叫损失，如用户错拨号，中途放弃和网路无法连接的呼叫等。接通的次数包括呼叫接通后用户应答、用户忙、用户无应答、用户锁定、用户关机、用户不在服务区和用户拒绝等。接通的次数=(总的呼叫次数一呼叫损失的次数)。

接通率指标用百分数表示，可以用如下公式进行计算：网路接通率=接通的次数，总的呼叫次数1×100％。

呼叫损失(呼损，Call Loss Probability)是指在正常情况下，用户发起呼叫后，由于网路原因呼叫未能完成而损失的比率。呼损指标以百分数表示，用如下公式进行计算：呼损：(呼叫损失的次数/总的呼叫次数)×100％。

同时这两个文献对各种网络(包括固定电话网、移动电话网、lP网)中，影响全程呼损的各个节点与中继电路的呼损指标进行了规定。端到端接通率应为各段电路或连接的接通率相乘，公式如下：接通率=(1-h1)×(1-h2)×(1-h3)×……×(1-hn)。其中h1，h2，h3……hn是在呼叫连接中产生的呼损。

运营商除了统计接通率之外，还经常对各种造成呼叫失败(即呼叫损失)的因素产生的呼叫失败次数进行统计(得到这些次数也是得到接通率、呼损的前提条件，并可找到真正影响接通率的因素)。按上述两个文献的要求，传统网络(固定通信网络、移动通信网络、IP网络)中，各个交换机需要计算这些呼叫失败次数，并根据上述两个标准提出的公式统计出呼叫接通率。

2IMS网络中如何计算呼叫接通率

2.1现有技术的问题

在参考文献[3]中，提到各个IMS核心网元要计算一些性能统计指标，如试呼次数、应答次数、呼叫失败次数等少数几个呼叫失败次数。但没有提及计算呼叫接通率的公式，也未对各种呼叫失败次数进行细化，也未提及各网元单独统计出的统计指标有何区别及有何联系。故目前可以参考来计算呼叫接通率的标准还是参考文献[1]和[2]，这两份文献对呼叫接通率的计算方式有详细的描述，但并不适用于IMS网络。

IMS网络中，一个呼叫会经过多个CSCF网元、主叫侧AS与被叫侧AS。按上述两个中国标准的要求，各网元要计算呼叫损失的次数，首先要得到上述提到的各种呼叫失败次数，才能得到本身的接通率，最后才能得出端到端接通率。

但是IMS网络与传统网络的技术有不同之处。在传统网络里，呼叫经过的各个网元，不仅执行基本的呼叫接续，还要her用户的业务处理过程。在IMS网络中，基本的呼叫接续由各种CSCF网元完成，而用户的业务处理全部由AS完成。

这就造成两个问题：

第一，只执行呼叫接续的CSCF只知道呼叫是否成功或失败。却无法知道呼叫为何失败。所以CSCF无法完全得到上述各种呼叫失败次数，也无法按上述标准的要求计算呼叫接通率、呼损。只有AS能够完全得出上述各种呼叫失败次数。

第二，按上述两个标准要求：端到端接通率应为各段电路的接通率相乘。但IMS网络中没有电路的概念，各个网元间只有IP的连接，因此各个CSCF无法按上述标准计算呼叫接通率、呼损，则端到端的接通率无法得出。

所以目前的电信标准对于如何计算IMS网络的呼叫接通率与IMS网络典型的呼叫性能指标，并没有提出具可行性的建议与方案。

2.2解决方案

在IMS网络中，所有业务处理均由AS完成。补充业务AS为了完成各种业务，会维护用户的各种状态，如是否注册的状态、用户是否忙闲的状态，AS会知道呼叫是如何失败的。

我们可以认为：IMS网络中涉及呼叫的各网元(P-CSCF、S-CSCF、I-CSCF、AS)中，只能由补充业务AS来计算得出呼叫接通率(补充业务是对基本语音、视频业务的改进与补充)。

(1)呼叫失败因素产生的次数

IMS网络中补充业务AS为了计算呼叫接通率，需要计算各种呼叫失败因素产生的次数。典型的呼叫失败次数定义如下：

◆空号次数：用户号码为空或用户号码未分配导致呼叫失败。

◆话务控制次数：设备CPU占用率超过预定的阀值，设备为了保证现有呼叫与高优先级用户的呼叫，对于普通用户的呼叫会主动拒绝呼叫。

◆用户早释次数：主叫用户摘机后在被叫振铃之前挂断而造成的失败。

◆振铃早释次数：主叫用户摘机后在被叫终端振铃后挂断而造成的失败。

◆被叫拒绝次数：被叫用户收到呼叫后，拒绝接受呼叫。

◆被叫忙次数：被叫用户忙。

◆久叫不应次数：被叫用户收到呼叫后，久不摘机。

◆呼叫限制次数：主叫用户或被叫用户签约了呼叫限制业务，或因其它权限问题而使得呼叫失败，如被叫用户有匿名呼叫拒绝业务。

◆被叫用户未注册次数：被叫用户未注册。

◆一号通未应答次数：被叫用户有一号通业务，且

一号通业务呼出的多个目标方均产生了呼叫失败。

◆终端不可及次数：被叫用户因网络故障产生的失败。

◆设备正常释放次数：用户在终端上激活电话业务，这种呼叫不需要呼叫成功建立，AS会主动释放呼叫。

◆其他失败次数：不能归类到上述失败次数中的其它呼叫失败。

(2)呼叫接通率

呼叫接通率统计公式如下：

呼叫接通率=(应答次数+被叫忙次数+久叫不应次数+被叫拒绝次数+被叫用户未注册次数+一号通未应答次数+终端不可及次数+设备正常释放次数)/(试呼次数-空号次数-呼叫限制次数-用户早释次数-振铃早释次数)×100％。

应答表示呼叫成功，所以应答次数就是呼叫成功的次数。试呼次数即用户发起呼叫的次数。

AS可以将一个测量周期内得出的各种次数，按上述呼叫接通率公式计算出呼叫接通率。测量周期结束后，各种次数应清零。

呼叫接通率公式中的各种次数，统计方法如下：

◆应答次数：当呼叫成功建立后，应答次数+1。

◆各种呼叫失败次数：产生各种呼叫失败次数的因素见上述各呼叫失败次数的定义。

◆试呼次数：当用户发起一个呼叫时，试呼次数+1。此呼叫如成功，应答次数+1。此呼叫如失败，某个呼叫失败次数会+1。

话务控制次数的产生，是因为网元负荷严重超载，一般是设计的性能不足以支持网络的话务量，需要网元扩充系统容量。当话务控制次数产生时，统计网络通信质量已无意义，故未列入呼叫接通率中。但此次数对于网络通信质量无疑仍是一个重要的统计指标。YD/T1285-2003公用电信网间通信质量测试方法也提到：如果忙时的业务量超过了话务负荷的门限，应协调双方增开局间中继，直到忙时业务负荷低于YD/T-1284-2003要求的门限值后，再重新测试。

设备正常释放次数的产生，是因为用户在终端呼叫特别的接入码来激活业务而产生，此时不需要呼叫正常建立即可完成激活操作。从信令上来看，呼叫没有正常建立，但它们不应被作为呼叫失败，故列入呼叫接通率公式的分子中。

对于一号通业务，当一号通业务中定义的多个前转目标的呼叫均失败时，可用一号通未应答次数表达这种呼叫失败的因素。

对于IMS用户间的呼叫，一次呼叫会经过主叫侧AS与被叫侧AS，上述呼叫失败次数可能由主叫侧AS产生，也可能由被叫侧AS产生：

◆当由主叫侧AS发现呼叫应失败时，主叫侧AS产生某个呼叫失败次数，此时主叫侧AS会终结呼叫信令，使得呼叫信令到不了被叫AS。被叫AS也不需要为此次呼叫进行统计。

◆当由被叫侧AS发现呼叫应失败时，被叫侧AS产生某个呼叫失败次数，此时被叫侧AS会终结呼叫信令，并产生一个SIP错误响应消息发给主叫侧AS，其中携带了具体的呼叫失败原因，主叫侧AS根据收到的SIP错误响应消息中的呼叫失败原因计算呼叫失败次数。

2.3呼叫接通率的变体

若运营商对“由于用户原因造成的呼叫损失”的看法不同，会造成呼叫接通率公式的变化，分子、分母的位置可能会发生调整，比如可以把“终端不可及次数”放到分母，“呼叫限制次数”放到分子。得到以下的呼叫接通率公式：

呼叫接通率=(应答次数+被叫忙次数+久叫不应次数+被叫拒绝次数+被叫用户未注册次数+一号通未应答次数+呼叫限制次数+设备正常释放次数)/(试呼次数一空号次数一用户早释次数一振铃早释次数一终端不可及次数)×100％。

按上述两个中国标准中对于呼损、网路接通率的要求，呼损=1-网路接通率。推导出的呼损公式略。

当呼叫接通率公式变化后，呼损公式也会发生变化。

3具体计算的例子

3.1呼入限制业务的例子

当被叫用户有呼入限制业务时，被叫侧AS会拒绝呼叫。图2是呼入限制业务的例子(参考了3GPP TS24611V820，它是3GPP R8中呼叫限制业务的协议标准)。

根据图2有：

步骤301：主叫用户A发起呼叫请求，呼叫请求经P-CSCF到达主叫侧S-CSCF。

步骤302：主叫侧S-CSCF按主叫用户的IFC，将呼叫请求发到主叫侧AS。主叫侧AS收到一个呼叫请求。此时：试呼次数+1。

步骤303-304：主叫侧AS做完主叫业务，将呼叫请求发给S-CSCF。S-CSCF经I-CSCF，将呼叫请求发给被叫侧S-CSCF。

步骤305：被叫侧S-CSCF按被叫用户的IFC，将呼叫请求发到被叫侧AS。被叫侧AS收到一个呼叫请求。此时：试呼次数+1。

步骤306：被叫侧AS因为被叫用户有呼入限制业务而拒绝呼叫。此时：呼叫限制次数+1。在306这一步产生的SIP 603响应消息中，携带了一个Reason头参数。Reason：Q.850；cause=16；text=“Terminated”。

步骤307-308：SIP 603响应消息经主叫侧S-CSCF，转发给主叫侧AS。主叫侧AS收到一个SIP6031]向应消息，根据Reason头参数中携带的cause值可知被叫侧发生了呼叫限制业务。此时：呼叫限制次数+1。

步骤309-315：SIP 603响应消息被发给了主叫用户，主叫用户回以确认消息。

注1：SIP的Reason头字段在RFC3326中定义。

注2：在ITU-i-Recommendation Q.850(1998)：“Usage of cause and Iocation in the Digital SubscriberSignalling System No.1 and the Signalling System No.7ISDN User Part”中定义了传统网络中发生错误时，用一个cause值携带数字通知主叫侧的交换机：发生了何种错误。这个标准中规定的cause值可以表示IMS网络的大部分呼叫失败原因。但有些IMS网络的呼叫失败原因在这个标准中没有定义，运营商可以自己扩充。

注3：SIP的Reason头字段中携带ITU-TRecommendation 0.850标准中规定的cause值的话，protocol字段的值应为“Q.850”。

3.2统计呼叫接通率的例子

AS实际计算呼叫接通率与各种呼叫失败次数(含应答次数、试呼次数)时，往往以某个预先定义的时间段为测量周期，计算某段时间内各测量周期内产生的各种呼叫失败次数。测量周期结束后，各种次数应清零。

以某个测量周期为例，有10次呼叫在这个测量周期内结束，产生的呼叫失败次数如下：

试呼次数=10；

应答次数=5；

空号次数=1；

用户早释次数=1；

被叫忙次数：1；

其它失败次数=1。

将这段时间内各种呼叫失败次数按次数累加(除了“其它失败次数”之外)，再用于计算这段时间内的呼叫接通率。

比如运营商可以要求：以5分钟为测量周期，计算某一天的呼叫接通率。一天内有288个测量周期，将每个测量周期的试呼次数、应答次数……其它呼叫失败次数按次数累加后，按呼叫接通率公式可以得出这一天的呼叫接通率。

举个简单的例子，假如288个测量周期产生的呼叫失败次数都是一样的，如下：

试呼次数=10；

应答次数=5；

空号次数=1；

用户早释次数=1；

被叫拒绝次数=1；

被叫忙次数=1；

其它失败次数=1。

则一天内的各呼叫失败次数如下：

试呼次数=10×288；

应答次数=5×288；

空号次数=1×288；

用户早释次数=1×288；

被叫拒绝次数=1×288；

被叫忙次数=1×288。

一天内的呼叫接通率=(应答次数+被叫忙次数+久叫不应次数+被叫拒绝次数+被叫用户未注册次数十一号通未应答次数+终端不可及次数+设备正常释放次数)/(试呼次数-空号次数-呼叫限制次数-用户早释次数-振铃早释次数)×100％

=(5×288+1×2882+1×288)/(10×288-1×288-1×288)×100％

=87.5％

主叫AS、被叫AS独立计算呼叫接通率。

4结束语

呼叫接通率及各种呼叫失败次数是衡量网络通信质量的重要方法。本文不但提出了接通率的公式，同时归纳了IMS网络中各种典型失败因素，根据这些失败因素，提炼出用以衡量网络通信质量的各种呼叫失败次数指标。

作者简介

张琳：任教于三江学院计算机科学与工程学院，讲师，硕士研究生，主要从事移动通信技术研究、设备运维和国际标准化组织技术跟踪。

王志松：任职于中兴通讯股份有限公司产品研发体系无线经营部，主任工程师，硕士研究生。目前主要从事IMS产品的研发，主要研究方向是SIP AS的框架与3GPP业务流程。