基于信令监测的网络质量评估体系及实现

水生军 薛雯

【摘要】 随着通信行业的迅速发展和通信市场竞争的日趋激烈，网络质量已成为用户选择运营商的首要要素。运营商需要将传统基于单个网元的网络质量评价和监控方式转变为关注用户感知、反映端到端网络质量的实时评估手段。本文基于信令监测Mc口、Gn口和Gb口的监测分析，分别从接入性、保持性和完整性三大维度进行分析，重点梳理CS域和PS域两网密切相关的指标，并在此基础上进行建模和聚合，形成分析评估模型，并通过上层呈现，达到从不同时间粒度和不同空间维度进行整体端到端网络质量评估的效果。

【关键词】 信令监测 网络质量 联合评估

一、引言

随着通信行业的迅速发展和通信市场竞争的日趋激烈，网络质量成为用户选择运营商的首要要素。用户从最初满足基本的通信需求，变得更加关注整体网络质量感知，对通信服务质量的要求越来越高。通信行业传统的网络质量评价办法，主要是基于网络设备性能而形成的网络监控系统或评估体系，随着近几年的发展虽然有了比较全面的监控指标体系，但是仍以话务统计数据分析为主，缺少贴近业务、贴近用户的评价手段，难以有效反映全面的网络质量和用户感知[1]。因此，业务的发展和用户的需求要求运行商要从过去面向设备的网络质量评估转型为面向业务、面向用户感知的网络质量评估，需要构建新的网络质量评估体系，进行CS+PS整体的联合业务质量评估。

本文基于信令数据对网络质量评估方法进行探索和创新，建立更加客观、有效、全面、贴近用户感知的网络质量评估体系，是为了真实反映网络水平、精确定位网络故障、提升网络维护质量，从而达到提高用户满意度的目的。

二、基于信令监测的网络质量评估体系

2.1 指标梳理

根据ETSI TS 102 250-1[2]规范，应用级服务质量KPI可以定义为三类：

（1）服务接入性质量——如果用户想要使用一项应用服务，运营商尽可能快地保证服务接入，如：呼叫接入成功率，呼叫接入时间。

（2）服务保持性质量——用来描述一项应用服务的终止（是否和用户的意愿一致），如：掉话率。

（3）服务完整性质量——在用户使用应用服务过程的质量，如：上下行话音质量。

同时，利用信令监测Mc口、Gn口、Gb口的信令数据，我们可以获得用户在使用语音通话、短信收发、上网浏览等各项CS和PS业务时的真实网络感知指标。

网络质量评估体系从接入性、保持性和完整性三个方面，结合近年来贴近用户感知的网络质量分析结果，梳理整合了CS域+PS域联合评估指标集，指标集如图1所示。

由此，结合对网络CS域和PS域的联合评估以及对网络服务质量三个方面的联合评价，使网络评估体系所反映的现状、问题更加真实、全面。

2.2 评估算法

依据图1中CS域和PS域两网业务质量密切相关的网络质量评估体系指标集进行建模，通过加权综合评价算法，将指标聚合，建立起一个能够直观反映两网联合的综合网络业务质量的模型。

网络质量综合得分=∑各项指标权重×各项指标综合得分 （1）

其中，各项指标综合得分=Si×Ti×NCi×Pi （2）

Si表示在不同区域下该指标与网络质量的关联程度，比如：城区、郊区、农村、商业区、校园等，即该指标在空间维度上的权重考虑。Ti表示在不同时段该指标与网络质量的关联程度，比如：忙时、闲时、节假日、工作日、全天平均等情况，即该指标在时间维度上的权重考虑。NCi为不同网络资源配置下该指标与网络的关联程度，例如半速率开通门限比例，即该指标在不同网络资源配置状况下对网络的影响程度，但在实际情况中，网络资源的配置情况大多直接可以通过指标值反映出来，所以无需单独体现。Pi 为各项指标的初始得分情况，在系统实际处理时，各指标初始得分可以通过对指标值进行同向归一化处理而得到。

综上所述，公式（1）也可以整理如下：

网络质量综合得分=Si×Ti×∑各项指标权重×Pi

（3）

网络质量综合得分的变化以概率分布函数形式体现，因此指标变化、空间变化、时间变化或者网络资源配置情况的变化都只是在一定程度上影响评估指数变化概率，而不是确定性的影响。

根据应用级服务质量KPI的三个不同方面，结合网络质量综合得分公式，也可以从接入性、保持性、完整性三个维度对具体的网络质量指数进行定义：

接入性网络质量综合指数=∑接入性各项指标权重×接入性各项指标综合得分 （4）

其中， 接入性各项指标得分=Si×Ti×NCi×接入性指标Pi （5）

保持性网络质量综合指数=∑保持性各项指标权重×保持性各项指标综合得分 （6）

其中，保持性各项指标得分=Si×Ti×NCi×保持性指标Pi （7）

完整性网络质量综合指数=∑完整性各项指标权重×完整性各项指标综合得分 （8）

其中，完整性各项指标得分=Si×Ti×NCi×完整性指标Pi （9）

2.3 系统实现

在信令监测对全省主要信令接口实现全采全监的基础上，依据前两部分指标梳理的结果和构建的评估模型，既可以对单个用户进行具体分析，也可以从众多移动用户中抽取具有相似业务行为的用户，构成样本空间，通过对样本空间做详细分析，反映整体的CS+PS联合业务质量评估。因此，系统以Mc口、Gn口、Gb口信令数据为基础，打破过去CS和PS域孤立评价的模式，构建CS域与PS域联合的网络质量评估体系。

图2为网络质量评估体系系统架构图，信令监测系统作为数据源，通过FTP接口方式以5分钟粒度将数据送至数据处理层，数据处理层对5分钟小区级数据按15分钟、小时、天、月的时间粒度和LAC、BSC（RNC）、MSC（或SGSN）、市、省的空间粒度进行汇聚计算，在上层展现平台进行呈现。

三、系统功能应用

基于信令监测的网络质量评估体系上层展现平台功能可以分为两大部分，一部分是网络质量评估应用，一部分是实时场景监控应用。

3.1 网络质量评估应用

网络质量评估部分，可以分T网（TD-SCDMA网络）和G网（GSM网络）、分CS域和PS域看到不同空间粒度、不同时间粒度的网络质量评估结果，也可以形成组合评价。在不同的空间粒度上，系统支持自上而下逐级钻取的方式，便于快速精确地定位网络问题、发现网络死角；在不同的时间粒度上，系统支持横向和纵向的历史指标回溯和指标对比，便于发现网络质量变化情况、进行网络状况预警。同时，系统支持网元资源详情呈现，在观察网元性能指标的同时能够关联该网元的归属关系及资源配置情况；也支持优良中差小区分布的GIS呈现。

3.2 实时场景监控应用

为了满足网络运维工作中对突发事件、重点区域的监控需求，系统支持自定义监控场景的功能，可以分城市、农村、高校、商区、铁路等不同区域进行监控呈现，也可以在地震、汛情等自然灾害或节假日重点保障时按照具体需求自定义部分小区进行重点监控。实时场景监控既能直观展现该区域的网络质量优劣结果，也可以通过具体查询每项指标实时值以定位引起质差的根源。

3.3 应用效果评估

网络质量评估体系简明直观的功能结构便于维护人员直接使用，而其对关联、钻取和自定义的支持，也为运维工作节约了大量人力和时间成本。

利用系统观察某日全省2G寻呼响应成功率，发现A地市指标明显低于其他地市，直接由柱状图钻取确认指标最差的端局为端局A，继续逐级钻取确认寻呼响应最差的下一级网元为BSC-A，最后精确定位至影响该指标的位置区，如图3所示。

传统手段定位以上问题时需要在各个网管系统上提取相关数据进行分析：（1）通过话务网管或其他系统提取全省各市州指标进行排序对比；（2）提取最差市州下级网元分析最差端局；（3）依据最差端局从OMC提取相关BSC以及LAC级指标，再进行排序筛选，整个过程耗时1-2个小时。与传统分析过程相比，网络质量评估体系对该问题的定位过程不到10秒，相比原来用时缩短99%以上，节约了大量人力和时间成本，效率明显提升。

四、总结

基于信令监测的网络质量评估体系，是基于真实、全面的网络信令数据，从关注用户感知的角度出发，对移动通信网络质量评估手段的一种新探索。该体系从网络服务质量的接入性、保持性、完整性三方面出发，突破传统网络孤立分散的评价模式，形成可独立、可组合的联合评估体系。在实际使用中，网络质量评估体系能够快速发现问题、精确定位问题、支持指标回溯和对比分析、支持自定义场景监控，为网络质量运维工作带来极大便利。