魏　瑤　　北京中創(chuàng)信測科技股份有限公司監(jiān)測系統(tǒng)產(chǎn)品線產(chǎn)品規(guī)劃部產(chǎn)品經(jīng)理

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中創(chuàng)信測技術(shù)專欄

VoLTE注冊過程質(zhì)量分析應(yīng)用報(bào)告

魏瑤北京中創(chuàng)信測科技股份有限公司監(jiān)測系統(tǒng)產(chǎn)品線產(chǎn)品規(guī)劃部產(chǎn)品經(jīng)理

編者按：VoLTE用戶在IMS網(wǎng)絡(luò)下注冊成功是使用VoLTE進(jìn)行高清語音、視頻通話的前提，也直接影響用戶的感知。北京中創(chuàng)信測科技股份有限公司監(jiān)測系統(tǒng)產(chǎn)品線產(chǎn)品規(guī)劃部魏瑤所撰《VoLTE注冊過程質(zhì)量分析應(yīng)用報(bào)告》一文結(jié)合中創(chuàng)信測的實(shí)際案例，論述了中創(chuàng)VoLTE信令監(jiān)測系統(tǒng)可分別統(tǒng)計(jì)出IMS網(wǎng)絡(luò)注冊成功率和第三方注冊成功率，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和定位問題?？蔀?G網(wǎng)絡(luò)維護(hù)人員在實(shí)際工作中帶來參考。

摘要：4G網(wǎng)絡(luò)處于大規(guī)模建設(shè)和快速發(fā)展時(shí)期，初期網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行出現(xiàn)較多的問題。VoLTE用戶在IMS網(wǎng)絡(luò)下注冊成功是使用VoLTE進(jìn)行高清語音、視頻通話的前提。VoLTE用戶注冊失敗或者時(shí)延過長，都會影響VoLTE用戶的感知。本文論述了整個(gè)注冊過程，并結(jié)合中創(chuàng)信令監(jiān)測系統(tǒng)實(shí)際案例，論證了通過中創(chuàng)VoLTE信令監(jiān)測系統(tǒng)提升和優(yōu)化注冊質(zhì)量的方案。

關(guān)鍵詞：信令監(jiān)測；VoLTE；注冊成功率；故障定位

1　引言

VoLTE業(yè)務(wù)以EPC（Evolved Packet Core）為承載網(wǎng)，IMS（IP Multimedia Subsystem）為控制中心，支持傳統(tǒng)的語音通話，還可以提供穩(wěn)定、高清的視頻通話，并具備接續(xù)時(shí)延短、通話過程穩(wěn)定的特點(diǎn)。

VoLTE用戶在IMS網(wǎng)絡(luò)下注冊成功是使用VoLTE進(jìn)行高清語音、視頻通話的前提。本文結(jié)合實(shí)際案例，論述中創(chuàng)VoLTE信令監(jiān)測系統(tǒng)對注冊質(zhì)量分析與優(yōu)化的方案。

2　VoLTE注冊流程簡介及指標(biāo)定義

2.1注冊流程簡介

VoLTE用戶的注冊流程包含初始注冊、第三方注冊兩部分，詳細(xì)流程如圖1所示。

（1）在LTE網(wǎng)絡(luò)完成附著和聯(lián)合位置更新。

（2）默認(rèn)承載建立完后，終端會向IMS發(fā)起SIP的注冊消息。注冊消息發(fā)給終端配置的P-CSCF地址或者是動(dòng)態(tài)發(fā)現(xiàn)的P-CSCF地址（靜態(tài)和動(dòng)態(tài)P-CSCF發(fā)現(xiàn)附著流程說明，這里所說的P-CSCF其實(shí)為IMS的SBC接入地址）。

（3）SBC收到注冊消息，發(fā)送給P-CSCF，P-CSCF發(fā)送給ATCF。ATCF會在消息中添加FEATURE-CAPS頭部將消息發(fā)送到I—CSCF。

圖1　注冊流程圖

（4）2～17，為普通IMS用戶初始注冊流程。

（5）18，SCSCF向VoLTEAS發(fā)起第三方注冊，將FEATURE-CAPS頭部傳遞給SCCAS。

（6）19～20，VoLTE AS執(zhí)行普通的MMTEL功能下載用戶補(bǔ)充業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。

（7）21～22，VoLTE AS執(zhí)行SCC-AS功能到EPC-HSS下載用戶的SRVCC相關(guān)數(shù)據(jù)。

（8）23～24，如果VoLTE AS發(fā)現(xiàn)從EPC-HSS下載的STN-SR與ATCF在注冊FEATURE-CAPS頭部時(shí)包含的STN-SR不一致，VoLTEAS向EPC-HSS發(fā)起更新。

（9）25，VoLTE AS向SCSCF返回200OK表示第三方注冊成功。

（10）26～29，VoLTEAS向ATCF發(fā)送MESSAGE，攜帶該用戶的MSISDN號碼、ATU-STI參數(shù)，ATCF返回200OK。

（11）30～31如果VoLTEAS向EPC-HSS發(fā)起更新STN-SR（23、24步），那么，HSS會向MME發(fā)送IDR，MME返回IDA。

（12）32～39步驟為普通的終端訂閱流程。

2.2注冊指標(biāo)定義

2.2.1初始注冊成功率定義

根據(jù)集團(tuán)規(guī)范，VoLTE初始注冊成功率指標(biāo)定義如圖2所示。

圖2　VoLTE初始注冊成功率

UE成功注冊次數(shù)：S-CSCF針對初始注冊請求發(fā)送200 OK（圖2消息10）的次數(shù)；UE注冊請求次數(shù)：S-CSCF收到初始注冊請求（圖2消息3）的總次數(shù)。注冊成功率=UE成功注冊次數(shù)/UE注冊請求次數(shù)。

2.2.2第三方注冊成功率定義

根據(jù)集團(tuán)規(guī)范，VoLTE第三方注冊成功率指標(biāo)定義如圖3所示。

圖3　VoLTE第三方注冊成功率

第三方注冊成功次數(shù)：S-CSCF收到AS發(fā)送初始200OK（圖2消息8）的次數(shù)；第三方注冊請求次數(shù)：S-CSCF發(fā)送給AS注冊請求（圖2消息7）的總次數(shù)。第三方注冊成功率=第三方成功注冊次數(shù)/第三方注冊請求次數(shù)。

3　分析涉及典型功能

3.1綜合記錄查詢功能

集成了多接口、多協(xié)議信令過程字段的端到端查詢功能，具備全流程信令關(guān)聯(lián)功能，支持查詢結(jié)果保存，支持流程圖保存及原始信令保存。

3.2信令記錄查詢功能

分接口、分協(xié)議呈現(xiàn)，記錄信令過程關(guān)鍵信息，面向信令故障精細(xì)化分析，支持查詢結(jié)果保存，支持流程圖保存及原始信令保存。

3.3集團(tuán)指標(biāo)查詢功能

按照集團(tuán)對VoLTE考核指標(biāo)的定義，統(tǒng)計(jì)語音通話、視頻通話、注冊、切換過程各指標(biāo)結(jié)果，反映網(wǎng)絡(luò)整體狀況，支持查詢結(jié)果保存，支持詳單下鉆。

4　VoLTE注冊成功率分析過程

中創(chuàng)信測在某省移動(dòng)創(chuàng)建VoLTE信令監(jiān)測系統(tǒng)試驗(yàn)局，通過中創(chuàng)VoLTE信令監(jiān)測系統(tǒng)，可客觀地分析出該省網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行整體狀況，定位網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行中的問題，解決VoLTE用戶投訴。

4.1網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)概覽

在中創(chuàng)VoLTE信令監(jiān)測系統(tǒng)上，可分別統(tǒng)計(jì)出IMS網(wǎng)絡(luò)注冊成功率和第三方注冊成功率。統(tǒng)計(jì)時(shí)間為2015年12 月21—27日。

4.1.1注冊成功率

以一周為時(shí)間單位，統(tǒng)計(jì)2015年12月21—27日某省移動(dòng)VoLTE注冊成功率指標(biāo)結(jié)果如圖4所示。

圖4　VoLTE注冊成功率指標(biāo)結(jié)果

圖4的數(shù)據(jù)表明，VoLTE注冊成功率指標(biāo)整體偏低，最高是2015年12月21日，成功率為56.02%，最低是2015年12月27日，成功率為38.07%，其注冊成功率指標(biāo)均在57%以下。由此可以看出，VoLTE注冊流程存在問題，成功率遠(yuǎn)低于正常水平。需進(jìn)一步重點(diǎn)分析造成成功率偏低的原因，以定位到網(wǎng)絡(luò)中存在的問題。

4.1.2第三方注冊成功率

以一周為時(shí)間單位，統(tǒng)計(jì)2015年12月21—27日某省移動(dòng)VoLTE第三方注冊成功率指標(biāo)結(jié)果如圖5所示。

圖5　VoLTE第三方注冊成功率指標(biāo)結(jié)果

通過圖5所示數(shù)據(jù)可看出，12月21—27日第三方注冊成功率均在98%以上，最低為12月27日的98.89%。

以上數(shù)據(jù)說明，VoLTE第三方注冊流程正常，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備正常。

4.2分析過程

4.2.1錯(cuò)誤碼分布情況

2015年12月21—27日，造成VoLTE注冊失敗的錯(cuò)誤碼原因及其占比如圖6所示。

圖6　VoLTE注冊失敗原因及占比

從圖6可以看到，禁止錯(cuò)誤（SIP錯(cuò)誤代碼為403）在12月21—27日這7天內(nèi)共出現(xiàn)了4862次，占所有失敗次數(shù)的91%。其余被叫忙、未授權(quán)、無效請求、服務(wù)器內(nèi)部錯(cuò)誤共占9%。由此可見，禁止（SIP錯(cuò)誤代碼為403）是造成整體VoLTE注冊成功率遠(yuǎn)低于正常值的重要原因，需重點(diǎn)對禁止錯(cuò)誤進(jìn)行分析，定位該錯(cuò)誤產(chǎn)生原因。

為準(zhǔn)備定位影響VoLTE注冊成功率遠(yuǎn)低于正常值的原因，還需對錯(cuò)誤碼按天粒度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，以確定造成每天注冊率均低于正常值的原因。統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表1所示。

從表1的統(tǒng)計(jì)可看出，12月21—27日，禁止（403）錯(cuò)誤均是造成注冊失敗的最主要原因。

由此可以表明，禁止（403）錯(cuò)誤是致使全省VoLTE注冊成功率在12月21—27日期間均遠(yuǎn)低于正常值的原因。需對禁止（403）錯(cuò)誤重點(diǎn)分析，定位產(chǎn)生該錯(cuò)誤的原因，為優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)提供依據(jù)。

4.2.2信令分析

（1）SIP信令回溯分析

用戶注冊時(shí)，通過SIP信令，可最直觀地得到其注冊結(jié)果。所以先從SIP信令開始分析。通過對Mw接口的信令分析，對其具體的信令流程進(jìn)行回溯，發(fā)現(xiàn)如圖7所示的問題。

圖7　注冊實(shí)際流程（1）

通過圖8可看出，IMSI為4600781xxxx9006的用戶，在發(fā)生注冊時(shí)，當(dāng)P-CSCF給I-CSCF發(fā)REGISTER消息后，收到了I-CSCF的403Forbidden回應(yīng)，導(dǎo)致此次注冊失敗。信令中攜帶的警告信息Warning頭域中提示“RoamingRestricted”。

通過圖9、10可以看出，IMSI為4600055xxxx1227的用戶，在發(fā)生注冊時(shí)，當(dāng)P-CSCF給I-CSCF發(fā)REG-ISTER消息后，收到了I-CSCF的403Forbidden回應(yīng)，導(dǎo)致此次注冊失敗。信令中攜帶的警告信息Warning頭域中提示“RoamingRestricted”。

表1　VoLTE注冊失敗原因分布

圖8　403消息詳細(xì)解碼（1）

圖9　注冊實(shí)際流程（2）

在中創(chuàng)信令監(jiān)測系統(tǒng)中查看多個(gè)用戶，多次注冊的情況均是以上兩種提示，說明造成VoLTE注冊失敗的原因是相同的，那么是什么原因?qū)е翴-CSCF回復(fù)403Forbidden給P-CSCF，是I-CSCF直接做出的回應(yīng)，還是轉(zhuǎn)發(fā)S-CSCF的回應(yīng)現(xiàn)在還不能明確，需進(jìn)一步分析。

（2）綜合記錄查詢分析

通過上文提到的綜合記錄查詢功能，可直觀地看出注冊的整體流程。以IMSI為4600781xxxx9006的用戶，在2015年12月23日10：24：33注冊為例，查看整體流程如圖11所示。

圖12表明，用戶發(fā)送REGISTER消息到SBC（Gm接口）后只有一條Mw接口，也就是只有P-CSCF到I-CSCF之間的消息，并沒有I-CSCF與S-CSCF之間的消息，說明 I-CSCF直接回復(fù) 403 Forbidden給P-CSCF。注冊請求沒有發(fā)送給S-CSCF就已經(jīng)失敗。說明問題出現(xiàn)在I-CSCF網(wǎng)元上。那么，I-CSCF與HSS之間的Diameter消息是否出現(xiàn)問題，將是下一步分析的內(nèi)容。

圖10　403消息詳細(xì)解碼

圖11　注冊端到端記錄

圖12　注冊端到端流程

（3）Diameter信令分析

通過注冊信令流程可以知道，當(dāng)I-CSCF收到注冊請求REGISTER后，會向HSS發(fā)送UAR（用戶鑒權(quán)請求）消息，并且I-CSCF并沒有把注冊請求REGISTER轉(zhuǎn)發(fā)給S-CSCF，而是直接回復(fù)403給P-CSCF，因此初步懷疑是否為用戶數(shù)據(jù)配置異常導(dǎo)致。那么，以上例子中I-CSCF與HSS之間的消息內(nèi)容對本次注冊分析至關(guān)重要。

圖13查詢本次注冊時(shí)HSS回復(fù)給I-CSCF的針對UAR的響應(yīng)消息UAA的具體參數(shù)。

圖13　注冊Diameter消息流程圖

由圖14可見，UAA回復(fù)的消息參數(shù)中攜帶5004的錯(cuò)誤碼。5004錯(cuò)誤碼代表發(fā)送的錯(cuò)誤是：DIAMETER_ERROR_ROAMING_NOT_ALLOWED（5004）。造成此錯(cuò)誤碼產(chǎn)生的原因是用戶在拜訪網(wǎng)絡(luò)沒有漫游權(quán)限。

多次查看各用戶的注冊流程發(fā)現(xiàn)均是以上原因造成注冊時(shí)出現(xiàn)禁止（403）錯(cuò)誤碼。由此可知以上注冊情況為典型錯(cuò)誤流程。

通過對注冊流程的信令分析過程可發(fā)現(xiàn)，造成VoLTE注冊失敗的最主要原因是漫游用戶在拜訪網(wǎng)絡(luò)沒有漫游權(quán)限。此原因?qū)儆谟脩粼?，因此為了解決這個(gè)問題，需重點(diǎn)關(guān)注涉及到的用戶。

4.2.3用戶分析

通過信令的分析，已確定造成注冊成功率低于正常水平值的原因?yàn)橛脩粼?，還需進(jìn)一步定位到具體的用戶。通過中創(chuàng)信令監(jiān)測系統(tǒng)，集團(tuán)指標(biāo)功能支持查看詳單功能，可直接得到所有注冊失敗的詳細(xì)記錄。統(tǒng)計(jì)2015年12月21—27日所有出現(xiàn)的錯(cuò)誤碼為禁止（403）的注冊記錄，可查出用戶的詳細(xì)信息，統(tǒng)計(jì)所有IMSI以及IMSI對應(yīng)發(fā)生注冊失敗的次數(shù)。數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示，共涉及104個(gè)用戶，選擇TOP15用戶作為重點(diǎn)關(guān)注對象，具體如表2所示。

圖14　Diameter消息詳細(xì)解碼

由此可見，在VoLTE建網(wǎng)初期，用戶的漫游權(quán)限是否開通，也是用戶入網(wǎng)時(shí)需要考慮的因素。

5　結(jié)束語

通過中創(chuàng)信測的VoLTE信令監(jiān)測系統(tǒng)，可監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常指標(biāo)并定位原因，通過對錯(cuò)誤原因及占比和用戶等方面進(jìn)行分析，同時(shí)通過分析信令消息進(jìn)行問題的具體定位，可對VoLTE注冊率指標(biāo)分析主要結(jié)論如下：

表2　注冊失敗用戶統(tǒng)計(jì)表

造成2015年12月21—27日注冊成功率遠(yuǎn)低于正常值的錯(cuò)誤原因是由于出現(xiàn)了禁止（403）錯(cuò)誤。而造成出現(xiàn)禁止（403）錯(cuò)誤的原因是由于HSS收到I-CSCF發(fā)送的UAR后，根據(jù)用戶配置數(shù)據(jù)，HSS反饋用戶在拜訪網(wǎng)絡(luò)沒有漫游權(quán)限。并且在7天內(nèi)就涉及了104個(gè)用戶，由此可見這并非是個(gè)別現(xiàn)象。而造成出現(xiàn)該現(xiàn)象的原因有兩種：

（1）P-CSCF的本域網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識配置錯(cuò)誤。

（2）用戶在HSS上的漫游權(quán)限沒有打開，在開戶過程中未給漫游用戶配置漫游權(quán)限或漫游權(quán)限配置錯(cuò)誤。

建議檢查上文中發(fā)現(xiàn)的104個(gè)用戶的漫游權(quán)限是否正常開通，如果用戶漫游權(quán)限已開通，則需檢查P-CSCF網(wǎng)元的本域網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識配置是否正確。

中興助力遵義建設(shè)大數(shù)據(jù)應(yīng)用示范城市

近日，正在貴陽市舉行的中國大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)峰會暨中國電子商務(wù)創(chuàng)新發(fā)展峰會（簡稱“數(shù)博會”）上，中興通訊旗下專注智慧城市的子公司中興網(wǎng)信宣布將與貴州省遵義市聯(lián)手打造大數(shù)據(jù)應(yīng)用示范城市，共同探索大數(shù)據(jù)應(yīng)用城市建設(shè)的路徑、標(biāo)準(zhǔn)和機(jī)制，努力成為大數(shù)據(jù)應(yīng)用的城市典范。

此次中興與遵義市之間的合作內(nèi)容不是簡單的技術(shù)合作，而是從更深層次從機(jī)制、原理上進(jìn)行大數(shù)據(jù)城市建設(shè)的摸索與實(shí)踐。項(xiàng)目包括遵義智慧城市的頂層規(guī)劃設(shè)計(jì)、智慧旅游等應(yīng)用模塊的建設(shè)，遵義大數(shù)據(jù)中心的建設(shè)以及大數(shù)據(jù)示范城市體驗(yàn)中心“中國智慧未來城”的交付。目前，中興網(wǎng)信已協(xié)助遵義市政府完成了遵義旅游集散中心項(xiàng)目的建設(shè)，打造遵義全域智慧旅游的新名片。

中興通訊助力河北移動(dòng)成功完成vIMS試點(diǎn)測試

近日，中興通訊與河北移動(dòng)成功完成vIMS試點(diǎn)測試，重點(diǎn)驗(yàn)證了虛擬化環(huán)境下網(wǎng)絡(luò)的彈性擴(kuò)縮容、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維以及云管理能力，測試結(jié)果得到了中國移動(dòng)的高度肯定和贊揚(yáng)。

本次vIMS的河北移動(dòng)試點(diǎn)項(xiàng)目，是中國移動(dòng)VoLTEIMS核心網(wǎng)逐步轉(zhuǎn)向虛擬化架構(gòu)的重要里程碑，中興通訊在不到4個(gè)月的時(shí)間里，完成了所有要求測試條目，對后續(xù)4G 及IMS網(wǎng)絡(luò)實(shí)施虛擬化架構(gòu)具有特別重要的借鑒意義，項(xiàng)目階段性試點(diǎn)成功對加快VoLTE使用vIMS有重要的里程碑價(jià)值。

vIMS是中興通訊云化核心網(wǎng)CloudUniCore整體解決方案的一部分，為服務(wù)供應(yīng)商提供最前沿、且切合實(shí)際的解決方案來遷移傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。在未來支持無縫的網(wǎng)元虛擬化和網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化。通過引入NFV等云化技術(shù)，為運(yùn)營商打造一個(gè)更簡單、更高性價(jià)比、更可靠、更開放的網(wǎng)絡(luò)。