短信業(yè)務(wù)對(duì)GSM網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷的影響

韓永濤

（中國(guó)聯(lián)通福建分公司 廈門 361012）

目前，隨著GSM網(wǎng)絡(luò)用戶快速增長(zhǎng)，短信業(yè)務(wù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的影響越來越大。特別是遇到節(jié)假日的時(shí)候，大量短信集中發(fā)送，對(duì)網(wǎng)絡(luò)的沖擊很大。我們認(rèn)為有必要分析短信業(yè)務(wù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷的影響，并找到合適的方法，既保證業(yè)務(wù)的暢通，又能保證網(wǎng)絡(luò)安全。

1 短信業(yè)務(wù)對(duì)GSM無線網(wǎng)絡(luò)的影響

1.1 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)短信業(yè)務(wù)對(duì)無線網(wǎng)絡(luò)的影響

在小區(qū)中增加點(diǎn)對(duì)點(diǎn)消息，主要是增加了控制信道的負(fù)荷，特別是SDCCH信道的負(fù)荷。SDCCH信道上主要傳送手機(jī)呼叫信息，位置更新等，因此較大的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)短信流量可能會(huì)阻塞正常的語音呼叫過程，手機(jī)的位置更新等。另外，由于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)短信大量申請(qǐng)信道也可能阻塞手機(jī)申請(qǐng)信道，因此會(huì)降低手機(jī)的接通率。

1.2 小區(qū)廣播短信對(duì)無線網(wǎng)絡(luò)的影響

小區(qū)廣播短信是在小區(qū)內(nèi)，以廣播的方式在下行方向發(fā)送短信，小區(qū)中所有的用戶都可以接收這些短信。小區(qū)廣播短信的邏輯信道是CBCH，在無線接口部分占用SDCCH2子信道的位置進(jìn)行發(fā)送，也就是說，如果小區(qū)有廣播短信，那么，廣播短信是放在SDCCH2子信道上發(fā)送的。CBCH占用SDCCH2子信道發(fā)送廣播短信，因此對(duì)原小區(qū)會(huì)產(chǎn)生一定的影響。小區(qū)的容量越小，小區(qū)廣播短信對(duì)小區(qū)的影響越大，隨著小區(qū)容量的增加，引入短信廣播造成的影響則越小。

從上面的分析可知，小區(qū)引入點(diǎn)對(duì)點(diǎn)短信增加了SDCCH信道話務(wù)量，增加廣播短信則原小區(qū)減少1條SDCCH子信道。正常情況下，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)短信不會(huì)對(duì)無線網(wǎng)絡(luò)有太大影響，如果遇上重大節(jié)日，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)短信發(fā)送呈突發(fā)狀態(tài)，會(huì)對(duì)無線網(wǎng)絡(luò)造成很大的影響。

1.3 短信業(yè)務(wù)對(duì)無線網(wǎng)絡(luò)影響的應(yīng)急措施

為了減輕由點(diǎn)對(duì)點(diǎn)短信造成的突發(fā)SDCCH信道話務(wù)量的影響，可以用以下方法。

（1）對(duì)于臨時(shí)突發(fā)增加的SDCCH信道話務(wù)量，可以把1條業(yè)務(wù)信道配置為SDCCH，這樣就提供了8條SDCCH子信道，其不利影響就是減少了1條業(yè)務(wù)信道；

（2）話音接入時(shí)不分配SDCCH信道，直接分配業(yè)務(wù)信道，利用FACCH信道完成信令的交互，可以減少SDCCH信道的話務(wù)量；

（3）根據(jù)話務(wù)量分析，如果點(diǎn)對(duì)點(diǎn)短信對(duì)SDCCH話務(wù)量影響較大，則需要增加1個(gè)載頻。增加小區(qū)廣播短信后，對(duì)小容量小區(qū)影響較大，對(duì)大容量小區(qū)影響較小，因此對(duì)于大容量小區(qū)可以只增加CBCH，而對(duì)原小區(qū)不用改動(dòng)。對(duì)于小容量和中容量小區(qū)，可以采用以下方法：增加1個(gè)載頻，這樣可以增加8條物理信道，其中有SDCCH信道和業(yè)務(wù)信道；根據(jù)話務(wù)量分析，如果引入廣播短信造成的影響不是很大，可以采用話音接入時(shí)不分配SDCCH信道，直接分配業(yè)務(wù)信道，利用FACCH信道完成信令的交互，以減少SDCCH信道的話務(wù)量。

2 短信業(yè)務(wù)對(duì)GSM核心網(wǎng)絡(luò)的影響

假設(shè)短信發(fā)送一次性成功率為70%，且為簡(jiǎn)單起見，假設(shè)失敗原因僅為被叫用戶不可及，不考慮被叫用戶內(nèi)存滿的情況。失敗后重發(fā)一次即成功，而且不包括短信多條發(fā)送的情況。下面，將短信業(yè)務(wù)與移動(dòng)用戶之間的語音呼叫業(yè)務(wù)進(jìn)行比較，分析短信業(yè)務(wù)的開展對(duì)GSM核心網(wǎng)絡(luò)的影響。

2.1 對(duì)HLR的影響

語音呼叫中，HLR的路由業(yè)務(wù)包括4條信令。短信發(fā)送中，HLR路由業(yè)務(wù)包括2條信令?？紤]到30%的消息發(fā)送失敗情況，則失敗處理消息包括7條消息。假設(shè)失敗時(shí)7條消息出現(xiàn)的概率是60%。由此可以算出短信處理共需要到HLR的信令為2＋7×30%×60%＝3.26條。由此可以判別對(duì)于HLR而言，短信等于3.26/4＝0.8次呼叫。

2.2 對(duì)MSC/VLR的影響

以本局呼叫的信令中移動(dòng)呼叫處理部分比較：

語音呼出時(shí)，不包括加密流程，MSC/VLR有14條信令。短信呼出時(shí)，MSC/VLR有6條信令。可見，對(duì)于MSC/VLR，短信出呼約等于6/14=0.4次語音出呼。

165 Effect of antiosteoporotic active fraction from Er-Xian Decoction on retinoic acid-induced bone loss in rats

語音呼入時(shí)，同樣不包括加密，MSC/VLR有15條消息。短信呼入則包括6條消息。失敗處理消息有ReadyForSM及重發(fā)過程。因此可計(jì)算出短信處理共需占用到MSC的信令為6＋30%×（2＋6）＝8.4條。即對(duì)于MSC/VLR，短信呼入約等于8.4/15=0.6次語音呼入。此外，語音呼叫GSMC和VLR還參與路由信令4條。

總體而言，對(duì)于MSC/VLR，一次短信相當(dāng)于0.5次以上的呼叫。

3 群發(fā)短信對(duì)西門子交換機(jī)CP負(fù)荷的影響

3.1 影響西門子交換機(jī)CP負(fù)荷的原因

我們知道，西門子交換機(jī)屬于集中控制式的，其系統(tǒng)處理器負(fù)荷體現(xiàn)為CP LOAD（CP負(fù)荷）。當(dāng)CP LOAD大于0.9時(shí)，稱為CP負(fù)荷過載。當(dāng)CP負(fù)荷過載時(shí)，交換機(jī)會(huì)限制一些呼叫；如果過載持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，交換機(jī)會(huì)出現(xiàn)不同級(jí)別的系統(tǒng)重啟?，F(xiàn)網(wǎng)某些交換機(jī)CP負(fù)荷比較高，存在安全隱患。

影響西門子交換機(jī)CP負(fù)荷的原因，對(duì)于HLR來講，有呼叫、位置更新以及短信業(yè)務(wù)；對(duì)于MSC來講，主要有呼叫、位置更新、切換以及短信業(yè)務(wù)。但是最主要還是語音的影響（這可以由CP LOAD及全天話務(wù)的曲線圖看出，其曲線走勢(shì)基本相同），所以要徹底降低CP負(fù)荷，還是應(yīng)從減少該局話務(wù)（例如將一些來話改走T局或話務(wù)量較小的局）、增加CAP板、使用POWER CP等辦法。

這里我們主要分析短信業(yè)務(wù)對(duì)CP負(fù)荷的影響。

對(duì)于MSC/VLR，一次短信相當(dāng)于0.5次以上的呼叫；對(duì)于HLR，一次短信相當(dāng)于0.8次以上的呼叫?？梢姡绻M(jìn)行大量短信群發(fā)，會(huì)大大增加交換機(jī)CP負(fù)荷。

最近由于“六合彩”和詐騙等惡意短信群發(fā)的緣故，特別是每星期二和星期四“六合彩”開彩之時(shí)（20點(diǎn)附近），西門子交換機(jī)的CP負(fù)荷明顯增加，忙時(shí)CP LOAD達(dá)到了85%，經(jīng)常超過春節(jié)、中秋節(jié)等節(jié)假日時(shí)的CP負(fù)荷。

因?yàn)閻阂舛绦湃喊l(fā)，造成大量正常用戶投訴，嚴(yán)重影響運(yùn)營(yíng)商的業(yè)務(wù)收入，并且使交換機(jī)CP負(fù)荷過載，使網(wǎng)絡(luò)存在安全隱患，所以我們需要找到比較合適的解決方法，降低西門子交換機(jī)CP負(fù)荷。

3.2 關(guān)閉某些基站發(fā)送短信的功能

從圖1，我們可以很明顯的看到，在上午9：00～9：30，用戶發(fā)短信的數(shù)量有一個(gè)非常明顯的降低。

那限制群發(fā)短信會(huì)對(duì)交換機(jī)的CP負(fù)荷有什么影響呢？

從圖2，我們可以看到CP負(fù)荷在9：00～9:30 這段時(shí)間內(nèi)，有一個(gè)非常明顯的回落，這說明我們關(guān)閉某些基站的發(fā)短信功能對(duì)降低CP負(fù)荷是很有效的。

圖1 用戶發(fā)送短信量的全天曲線圖

圖2 CP LOAD 的全天曲線圖

3.3 在VLR中刪除一些短信中心的GT數(shù)據(jù)

我們這里存在一些非正常用戶，大量使用異地手機(jī)卡，通過電腦或群發(fā)機(jī)器，進(jìn)行惡意短信群發(fā)，嚴(yán)重影響網(wǎng)絡(luò)。經(jīng)常出現(xiàn)把一個(gè)小區(qū)的SDCCH信道占死，導(dǎo)致正常用戶無法使用。因?yàn)槭钱惖乜?，本地限制存在較大困難；而且我們要求把該異地卡停機(jī)，異地公司往往不會(huì)好好配合（一是怕投訴，二是怕減少收入）。

我們通過跟蹤VLR到HSTP的信令，分析惡意群發(fā)短信的異地卡所使用的短信中心號(hào)碼，在MSC/VLR上刪除。這樣惡意群發(fā)短信就發(fā)送不成功，他們就會(huì)換一批卡。我們持續(xù)這樣限制，就可以減少惡意用戶的數(shù)量，降低交換機(jī)CP負(fù)荷。

圖3 未刪短信中心GT數(shù)據(jù)時(shí)CP負(fù)荷全天曲線圖（5月14日）

圖4 刪短信中心GT數(shù)據(jù)前后CP負(fù)荷曲線圖（5月21日）

以上兩張圖分別為5月14日和5月21日的CP負(fù)荷全天曲線，這兩天都為周四（六合彩開彩日），所以19：00～21：00 CP負(fù)荷明顯增加，但是整個(gè)曲線的走勢(shì)基本相同。由于5月21日白天有刪短信中心數(shù)據(jù)，而5月14 日沒有刪短信中心數(shù)據(jù)。所以從上面兩張圖可以看出，刪短信中心的數(shù)據(jù)可以將CP負(fù)荷的值平均降低 0.1Erl。

3.4 在VLR中刪除惡意群發(fā)用戶的IMSI數(shù)據(jù)或GT數(shù)據(jù)

我們從上面的分析可以看出，減少惡意短信群發(fā)，確實(shí)可以降低西門子交換機(jī)CP負(fù)荷。

在VLR中，刪除惡意群發(fā)用戶的IMSI數(shù)據(jù)，該用戶需要重新在VLR登記，可以暫時(shí)使其短信發(fā)送失敗。但是需要不斷刪除，每次只能針對(duì)一個(gè)用戶，工作量很大，收效不明顯。

在VLR中，刪除惡意群發(fā)用戶的IMSI的GT數(shù)據(jù)，使其無法上網(wǎng)。這種辦法最好，不僅降低西門子交換機(jī)CP負(fù)荷，而且減少對(duì)無線網(wǎng)絡(luò)的影響。缺點(diǎn)是使VLR的GT數(shù)據(jù)混亂，不符合總部的交換機(jī)局?jǐn)?shù)據(jù)規(guī)范。

4 目前限制短信群發(fā)的辦法

我們可以信令儀跟蹤用戶發(fā)短信的情況，統(tǒng)計(jì)出用戶在某一時(shí)間段內(nèi)發(fā)短信量的情況，以此來找出群發(fā)短信的用戶。當(dāng)某一用戶每分鐘的發(fā)短信量在10條以上，則查看其短信內(nèi)容是否為六合彩的群發(fā)信息。若是，則查看該用戶是本地用戶還是漫游用戶，并查出使用的短信中心號(hào)碼。這些用戶假如是本地的，那直接在HLR上關(guān)閉該用戶的發(fā)短信功能。對(duì)于漫游用戶，我們則把這些群發(fā)短信的用戶號(hào)碼發(fā)給當(dāng)?shù)?，由?dāng)?shù)囟绦胖行倪M(jìn)行流量控制。但是如果當(dāng)?shù)囟绦胖行臒o法處理，我們就針對(duì)每一個(gè)短信中心號(hào)碼，視群發(fā)短信的量及群發(fā)用戶的多少確定是否把它列入刪除的行列，一般來說，刪除的短信中心號(hào)碼不超過10個(gè)。在忙時(shí)操作，來緩解一下CP負(fù)荷過高的問題，但是考慮到短信群發(fā)24h不斷，在白天很有可能引起話路擁塞，所以我們決定白天刪數(shù)據(jù)，晚上建數(shù)據(jù)，這樣收到了良好的效果。

5 小結(jié)

雖然以上辦法對(duì)降低西門子交換機(jī)CP負(fù)荷很有效，但這些都是治標(biāo)不治本的，依然會(huì)引起用戶投訴。所以對(duì)于這種問題，我們還是希望各地的短信中心能夠逐漸完善起來，能對(duì)惡意群發(fā)短信進(jìn)行監(jiān)控。

現(xiàn)在我們處于一個(gè)信息時(shí)代，信息犯罪不再陌生，如發(fā)短信欺詐、誘騙、騷擾等。為了用戶的利益，為了不影響正常的業(yè)務(wù)收入，為了網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量，我們應(yīng)該努力優(yōu)化并完善我們的通信網(wǎng)絡(luò)，把它真正地建設(shè)成為“精品網(wǎng)絡(luò)”。

[1]GSM短信對(duì)無線網(wǎng)絡(luò)影響的分析.中興通訊技術(shù)（簡(jiǎn)訊）,第116期

[2]短信業(yè)務(wù)對(duì)GSM網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的影響.中興通訊技術(shù)（簡(jiǎn)訊）,第116期