短信業務對GSM網絡負荷的影響

韓永濤

（中國聯通福建分公司 廈門 361012）

目前，隨著GSM網絡用戶快速增長，短信業務對網絡的影響越來越大。特別是遇到節假日的時候，大量短信集中發送，對網絡的沖擊很大。我們認為有必要分析短信業務對網絡負荷的影響，并找到合適的方法，既保證業務的暢通，又能保證網絡安全。

1 短信業務對GSM無線網絡的影響

1.1 點對點短信業務對無線網絡的影響

在小區中增加點對點消息，主要是增加了控制信道的負荷，特別是SDCCH信道的負荷。SDCCH信道上主要傳送手機呼叫信息，位置更新等，因此較大的點對點短信流量可能會阻塞正常的語音呼叫過程，手機的位置更新等。另外，由于點對點短信大量申請信道也可能阻塞手機申請信道，因此會降低手機的接通率。

1.2 小區廣播短信對無線網絡的影響

小區廣播短信是在小區內，以廣播的方式在下行方向發送短信，小區中所有的用戶都可以接收這些短信。小區廣播短信的邏輯信道是CBCH，在無線接口部分占用SDCCH2子信道的位置進行發送，也就是說，如果小區有廣播短信，那么，廣播短信是放在SDCCH2子信道上發送的。CBCH占用SDCCH2子信道發送廣播短信，因此對原小區會產生一定的影響。小區的容量越小，小區廣播短信對小區的影響越大，隨著小區容量的增加，引入短信廣播造成的影響則越小。

從上面的分析可知，小區引入點對點短信增加了SDCCH信道話務量，增加廣播短信則原小區減少1條SDCCH子信道。正常情況下，點對點短信不會對無線網絡有太大影響，如果遇上重大節日，點對點短信發送呈突發狀態，會對無線網絡造成很大的影響。

1.3 短信業務對無線網絡影響的應急措施

為了減輕由點對點短信造成的突發SDCCH信道話務量的影響，可以用以下方法。

（1）對于臨時突發增加的SDCCH信道話務量，可以把1條業務信道配置為SDCCH，這樣就提供了8條SDCCH子信道，其不利影響就是減少了1條業務信道；

（2）話音接入時不分配SDCCH信道，直接分配業務信道，利用FACCH信道完成信令的交互，可以減少SDCCH信道的話務量；

（3）根據話務量分析，如果點對點短信對SDCCH話務量影響較大，則需要增加1個載頻。增加小區廣播短信后，對小容量小區影響較大，對大容量小區影響較小，因此對于大容量小區可以只增加CBCH，而對原小區不用改動。對于小容量和中容量小區，可以采用以下方法：增加1個載頻，這樣可以增加8條物理信道，其中有SDCCH信道和業務信道；根據話務量分析，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不分配SDCCH信道，直接分配業務信道，利用FACCH信道完成信令的交互，以減少SDCCH信道的話務量。

2 短信業務對GSM核心網絡的影響

假設短信發送一次性成功率為70%，且為簡單起見，假設失敗原因僅為被叫用戶不可及，不考慮被叫用戶內存滿的情況。失敗后重發一次即成功，而且不包括短信多條發送的情況。下面，將短信業務與移動用戶之間的語音呼叫業務進行比較，分析短信業務的開展對GSM核心網絡的影響。

2.1 對HLR的影響

語音呼叫中，HLR的路由業務包括4條信令。短信發送中，HLR路由業務包括2條信令?？紤]到30%的消息發送失敗情況，則失敗處理消息包括7條消息。假設失敗時7條消息出現的概率是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。由此可以判別對于HLR而言，短信等于3.26/4＝0.8次呼叫。

2.2 對MSC/VLR的影響

以本局呼叫的信令中移動呼叫處理部分比較：

語音呼出時，不包括加密流程，MSC/VLR有14條信令。短信呼出時，MSC/VLR有6條信令。可見，對于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，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及重發過程。因此可計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，對于MSC/VLR，一次短信相當于0.5次以上的呼叫。

3 群發短信對西門子交換機CP負荷的影響

3.1 影響西門子交換機CP負荷的原因

我們知道，西門子交換機屬于集中控制式的，其系統處理器負荷體現為CP LOAD（CP負荷）。當CP LOAD大于0.9時，稱為CP負荷過載。當CP負荷過載時，交換機會限制一些呼叫；如果過載持續時間較長，交換機會出現不同級別的系統重啟?，F網某些交換機CP負荷比較高，存在安全隱患。

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

這里我們主要分析短信業務對CP負荷的影響。

對于MSC/VLR，一次短信相當于0.5次以上的呼叫；對于HLR，一次短信相當于0.8次以上的呼叫?？梢姡绻M行大量短信群發，會大大增加交換機CP負荷。

最近由于“六合彩”和詐騙等惡意短信群發的緣故，特別是每星期二和星期四“六合彩”開彩之時（20點附近），西門子交換機的CP負荷明顯增加，忙時CP LOAD達到了85%，經常超過春節、中秋節等節假日時的CP負荷。

因為惡意短信群發，造成大量正常用戶投訴，嚴重影響運營商的業務收入，并且使交換機CP負荷過載，使網絡存在安全隱患，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CP負荷。

3.2 關閉某些基站發送短信的功能

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

那限制群發短信會對交換機的CP負荷有什么影響呢？

從圖2，我們可以看到CP負荷在9：00～9:30 這段時間內，有一個非常明顯的回落，這說明我們關閉某些基站的發短信功能對降低CP負荷是很有效的。

圖1 用戶發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數據

我們這里存在一些非正常用戶，大量使用異地手機卡，通過電腦或群發機器，進行惡意短信群發，嚴重影響網絡。經常出現把一個小區的SDCCH信道占死，導致正常用戶無法使用。因為是異地卡，本地限制存在較大困難；而且我們要求把該異地卡停機，異地公司往往不會好好配合（一是怕投訴，二是怕減少收入）。

我們通過跟蹤VLR到HSTP的信令，分析惡意群發短信的異地卡所使用的短信中心號碼，在MSC/VLR上刪除。這樣惡意群發短信就發送不成功，他們就會換一批卡。我們持續這樣限制，就可以減少惡意用戶的數量，降低交換機CP負荷。

圖3 未刪短信中心GT數據時CP負荷全天曲線圖（5月14日）

圖4 刪短信中心GT數據前后CP負荷曲線圖（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負荷明顯增加，但是整個曲線的走勢基本相同。由于5月21日白天有刪短信中心數據，而5月14 日沒有刪短信中心數據。所以從上面兩張圖可以看出，刪短信中心的數據可以將CP負荷的值平均降低 0.1Erl。

3.4 在VLR中刪除惡意群發用戶的IMSI數據或GT數據

我們從上面的分析可以看出，減少惡意短信群發，確實可以降低西門子交換機CP負荷。

在VLR中，刪除惡意群發用戶的IMSI數據，該用戶需要重新在VLR登記，可以暫時使其短信發送失敗。但是需要不斷刪除，每次只能針對一個用戶，工作量很大，收效不明顯。

在VLR中，刪除惡意群發用戶的IMSI的GT數據，使其無法上網。這種辦法最好，不僅降低西門子交換機CP負荷，而且減少對無線網絡的影響。缺點是使VLR的GT數據混亂，不符合總部的交換機局數據規范。

4 目前限制短信群發的辦法

我們可以信令儀跟蹤用戶發短信的情況，統計出用戶在某一時間段內發短信量的情況，以此來找出群發短信的用戶。當某一用戶每分鐘的發短信量在10條以上，則查看其短信內容是否為六合彩的群發信息。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碼。這些用戶假如是本地的，那直接在HLR上關閉該用戶的發短信功能。對于漫游用戶，我們則把這些群發短信的用戶號碼發給當地，由當地短信中心進行流量控制。但是如果當地短信中心無法處理，我們就針對每一個短信中心號碼，視群發短信的量及群發用戶的多少確定是否把它列入刪除的行列，一般來說，刪除的短信中心號碼不超過10個。在忙時操作，來緩解一下CP負荷過高的問題，但是考慮到短信群發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據，晚上建數據，這樣收到了良好的效果。

5 小結

雖然以上辦法對降低西門子交換機CP負荷很有效，但這些都是治標不治本的，依然會引起用戶投訴。所以對于這種問題，我們還是希望各地的短信中心能夠逐漸完善起來，能對惡意群發短信進行監控。

現在我們處于一個信息時代，信息犯罪不再陌生，如發短信欺詐、誘騙、騷擾等。為了用戶的利益，為了不影響正常的業務收入，為了網絡質量，我們應該努力優化并完善我們的通信網絡，把它真正地建設成為“精品網絡”。

[1]GSM短信對無線網絡影響的分析.中興通訊技術（簡訊）,第116期

[2]短信業務對GSM網絡系統的影響.中興通訊技術（簡訊）,第116期