如何在IMS網(wǎng)絡(luò)中計算呼叫接通率

張琳 王志松

編者按

從著手技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)研究，列入發(fā)展藍(lán)圖，直至網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃建設(shè)，國內(nèi)IMS發(fā)展進(jìn)入第七個年頭。中國聯(lián)通近兩年在多個城市積極推進(jìn)IMS試驗與測試。沒有固網(wǎng)的中國移動在2010年就啟動CM-IMS二期工程，并于同年4月商用IMS。中國電信則于近期部署IMS系統(tǒng)，將語音、視頻和其他數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)等不同類型媒體整合到IP平臺上，為上海、山東、江蘇、浙江、新疆和四川六省市用戶提供多媒體服務(wù)。作為有史以來受電信產(chǎn)業(yè)、計算機(jī)產(chǎn)業(yè)和互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)共同關(guān)注的新技術(shù)，國內(nèi)電信產(chǎn)業(yè)鏈的迅速形成無疑是推動IMS走向成熟的主因。本刊曾于2009年推出IMS專題，今次繼續(xù)推出階段性專題，希望為業(yè)界提供探討平臺，擷取IMS發(fā)展的不同點(diǎn)、面，期待為讀者帶去新鮮的行業(yè)觀點(diǎn)和閱讀感受。

[摘要]文章提出71MS核心網(wǎng)絡(luò)中計算呼叫接通率的具體算法與公式，并歸納了IMS網(wǎng)絡(luò)中各種典型失敗因素，最后根據(jù)這些失敗因素，提煉出用以衡量網(wǎng)絡(luò)通信質(zhì)量的各種呼叫次數(shù)指標(biāo)。這些呼叫次數(shù)指標(biāo)不但是呼叫接通率公式的組成部分，也可從各種角度評估網(wǎng)絡(luò)的通信質(zhì)量。

[關(guān)鍵詞]3GPP IMS AS呼叫接通率呼叫失敗次數(shù)一號通無應(yīng)答次數(shù)

1引言

為了滿足多媒體通信的需要，3GPP組織在原有分組承載網(wǎng)的基礎(chǔ)上引入了IP多媒體子系統(tǒng)(IMS，IPMultimedia Subsystem)，IMS不僅能向用戶提供傳統(tǒng)語音業(yè)務(wù)，也能向用戶提供豐富的多媒體體驗。圖1描述了IMS網(wǎng)絡(luò)的基本架構(gòu)。

呼叫接通率是通信運(yùn)營商評估網(wǎng)絡(luò)通信質(zhì)量的重要指標(biāo)。中國國家通信標(biāo)準(zhǔn)中涉及呼叫接通率的標(biāo)準(zhǔn)見參考文獻(xiàn)[1]與[2]。這兩個文獻(xiàn)對通信網(wǎng)接續(xù)質(zhì)量提出了多個衡量指標(biāo)，其中兩個是呼損與網(wǎng)路接通率(即呼叫接通率)，并給出了呼損與網(wǎng)路接通率的定義與計算方法：

網(wǎng)路接通率(Call Completion Rate)是指在正常情況下，用戶發(fā)起呼叫后，網(wǎng)路完成的呼叫比率，該指標(biāo)用接通的次數(shù)與總的呼叫次數(shù)的比值來規(guī)定，其中總的呼叫次數(shù)不包括由于用戶原因造成的呼叫損失，如用戶錯撥號，中途放棄和網(wǎng)路無法連接的呼叫等。接通的次數(shù)包括呼叫接通后用戶應(yīng)答、用戶忙、用戶無應(yīng)答、用戶鎖定、用戶關(guān)機(jī)、用戶不在服務(wù)區(qū)和用戶拒絕等。接通的次數(shù)=(總的呼叫次數(shù)一呼叫損失的次數(shù))。

接通率指標(biāo)用百分?jǐn)?shù)表示，可以用如下公式進(jìn)行計算：網(wǎng)路接通率=接通的次數(shù)，總的呼叫次數(shù)1×100％。

呼叫損失(呼損，Call Loss Probability)是指在正常情況下，用戶發(fā)起呼叫后，由于網(wǎng)路原因呼叫未能完成而損失的比率。呼損指標(biāo)以百分?jǐn)?shù)表示，用如下公式進(jìn)行計算：呼損：(呼叫損失的次數(shù)/總的呼叫次數(shù))×100％。

同時這兩個文獻(xiàn)對各種網(wǎng)絡(luò)(包括固定電話網(wǎng)、移動電話網(wǎng)、lP網(wǎng))中，影響全程呼損的各個節(jié)點(diǎn)與中繼電路的呼損指標(biāo)進(jìn)行了規(guī)定。端到端接通率應(yīng)為各段電路或連接的接通率相乘，公式如下：接通率=(1-h1)×(1-h2)×(1-h3)×……×(1-hn)。其中h1，h2，h3……h(huán)n是在呼叫連接中產(chǎn)生的呼損。

運(yùn)營商除了統(tǒng)計接通率之外，還經(jīng)常對各種造成呼叫失敗(即呼叫損失)的因素產(chǎn)生的呼叫失敗次數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(得到這些次數(shù)也是得到接通率、呼損的前提條件，并可找到真正影響接通率的因素)。按上述兩個文獻(xiàn)的要求，傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)(固定通信網(wǎng)絡(luò)、移動通信網(wǎng)絡(luò)、IP網(wǎng)絡(luò))中，各個交換機(jī)需要計算這些呼叫失敗次數(shù)，并根據(jù)上述兩個標(biāo)準(zhǔn)提出的公式統(tǒng)計出呼叫接通率。

2IMS網(wǎng)絡(luò)中如何計算呼叫接通率

2.1現(xiàn)有技術(shù)的問題

在參考文獻(xiàn)[3]中，提到各個IMS核心網(wǎng)元要計算一些性能統(tǒng)計指標(biāo)，如試呼次數(shù)、應(yīng)答次數(shù)、呼叫失敗次數(shù)等少數(shù)幾個呼叫失敗次數(shù)。但沒有提及計算呼叫接通率的公式，也未對各種呼叫失敗次數(shù)進(jìn)行細(xì)化，也未提及各網(wǎng)元單獨(dú)統(tǒng)計出的統(tǒng)計指標(biāo)有何區(qū)別及有何聯(lián)系。故目前可以參考來計算呼叫接通率的標(biāo)準(zhǔn)還是參考文獻(xiàn)[1]和[2]，這兩份文獻(xiàn)對呼叫接通率的計算方式有詳細(xì)的描述，但并不適用于IMS網(wǎng)絡(luò)。

IMS網(wǎng)絡(luò)中，一個呼叫會經(jīng)過多個CSCF網(wǎng)元、主叫側(cè)AS與被叫側(cè)AS。按上述兩個中國標(biāo)準(zhǔn)的要求，各網(wǎng)元要計算呼叫損失的次數(shù)，首先要得到上述提到的各種呼叫失敗次數(shù)，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網(wǎng)絡(luò)與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)有不同之處。在傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)里，呼叫經(jīng)過的各個網(wǎng)元，不僅執(zhí)行基本的呼叫接續(xù)，還要her用戶的業(yè)務(wù)處理過程。在IMS網(wǎng)絡(luò)中，基本的呼叫接續(xù)由各種CSCF網(wǎng)元完成，而用戶的業(yè)務(wù)處理全部由AS完成。

這就造成兩個問題：

第一，只執(zhí)行呼叫接續(xù)的CSCF只知道呼叫是否成功或失敗。卻無法知道呼叫為何失敗。所以CSCF無法完全得到上述各種呼叫失敗次數(shù)，也無法按上述標(biāo)準(zhǔn)的要求計算呼叫接通率、呼損。只有AS能夠完全得出上述各種呼叫失敗次數(shù)。

第二，按上述兩個標(biāo)準(zhǔn)要求：端到端接通率應(yīng)為各段電路的接通率相乘。但I(xiàn)MS網(wǎng)絡(luò)中沒有電路的概念，各個網(wǎng)元間只有IP的連接，因此各個CSCF無法按上述標(biāo)準(zhǔn)計算呼叫接通率、呼損，則端到端的接通率無法得出。

所以目前的電信標(biāo)準(zhǔn)對于如何計算IMS網(wǎng)絡(luò)的呼叫接通率與IMS網(wǎng)絡(luò)典型的呼叫性能指標(biāo)，并沒有提出具可行性的建議與方案。

2.2解決方案

在IMS網(wǎng)絡(luò)中，所有業(yè)務(wù)處理均由AS完成。補(bǔ)充業(yè)務(wù)AS為了完成各種業(yè)務(wù)，會維護(hù)用戶的各種狀態(tài)，如是否注冊的狀態(tài)、用戶是否忙閑的狀態(tài)，AS會知道呼叫是如何失敗的。

我們可以認(rèn)為：IMS網(wǎng)絡(luò)中涉及呼叫的各網(wǎng)元(P-CSCF、S-CSCF、I-CSCF、AS)中，只能由補(bǔ)充業(yè)務(wù)AS來計算得出呼叫接通率(補(bǔ)充業(yè)務(wù)是對基本語音、視頻業(yè)務(wù)的改進(jìn)與補(bǔ)充)。

(1)呼叫失敗因素產(chǎn)生的次數(shù)

IMS網(wǎng)絡(luò)中補(bǔ)充業(yè)務(wù)AS為了計算呼叫接通率，需要計算各種呼叫失敗因素產(chǎn)生的次數(shù)。典型的呼叫失敗次數(shù)定義如下：

◆空號次數(shù)：用戶號碼為空或用戶號碼未分配導(dǎo)致呼叫失敗。

◆話務(wù)控制次數(shù)：設(shè)備CPU占用率超過預(yù)定的閥值，設(shè)備為了保證現(xiàn)有呼叫與高優(yōu)先級用戶的呼叫，對于普通用戶的呼叫會主動拒絕呼叫。

◆用戶早釋次數(shù)：主叫用戶摘機(jī)后在被叫振鈴之前掛斷而造成的失敗。

◆振鈴早釋次數(shù)：主叫用戶摘機(jī)后在被叫終端振鈴后掛斷而造成的失敗。

◆被叫拒絕次數(shù)：被叫用戶收到呼叫后，拒絕接受呼叫。

◆被叫忙次數(shù)：被叫用戶忙。

◆久叫不應(yīng)次數(shù)：被叫用戶收到呼叫后，久不摘機(jī)。

◆呼叫限制次數(shù)：主叫用戶或被叫用戶簽約了呼叫限制業(yè)務(wù)，或因其它權(quán)限問題而使得呼叫失敗，如被叫用戶有匿名呼叫拒絕業(yè)務(wù)。

◆被叫用戶未注冊次數(shù)：被叫用戶未注冊。

◆一號通未應(yīng)答次數(shù)：被叫用戶有一號通業(yè)務(wù)，且

一號通業(yè)務(wù)呼出的多個目標(biāo)方均產(chǎn)生了呼叫失敗。

◆終端不可及次數(shù)：被叫用戶因網(wǎng)絡(luò)故障產(chǎn)生的失敗。

◆設(shè)備正常釋放次數(shù)：用戶在終端上激活電話業(yè)務(wù)，這種呼叫不需要呼叫成功建立，AS會主動釋放呼叫。

◆其他失敗次數(shù)：不能歸類到上述失敗次數(shù)中的其它呼叫失敗。

(2)呼叫接通率

呼叫接通率統(tǒng)計公式如下：

呼叫接通率=(應(yīng)答次數(shù)+被叫忙次數(shù)+久叫不應(yīng)次數(shù)+被叫拒絕次數(shù)+被叫用戶未注冊次數(shù)+一號通未應(yīng)答次數(shù)+終端不可及次數(shù)+設(shè)備正常釋放次數(shù))/(試呼次數(shù)-空號次數(shù)-呼叫限制次數(shù)-用戶早釋次數(shù)-振鈴早釋次數(shù))×100％。

應(yīng)答表示呼叫成功，所以應(yīng)答次數(shù)就是呼叫成功的次數(shù)。試呼次數(shù)即用戶發(fā)起呼叫的次數(shù)。

AS可以將一個測量周期內(nèi)得出的各種次數(shù)，按上述呼叫接通率公式計算出呼叫接通率。測量周期結(jié)束后，各種次數(shù)應(yīng)清零。

呼叫接通率公式中的各種次數(shù)，統(tǒng)計方法如下：

◆應(yīng)答次數(shù)：當(dāng)呼叫成功建立后，應(yīng)答次數(shù)+1。

◆各種呼叫失敗次數(shù)：產(chǎn)生各種呼叫失敗次數(shù)的因素見上述各呼叫失敗次數(shù)的定義。

◆試呼次數(shù)：當(dāng)用戶發(fā)起一個呼叫時，試呼次數(shù)+1。此呼叫如成功，應(yīng)答次數(shù)+1。此呼叫如失敗，某個呼叫失敗次數(shù)會+1。

話務(wù)控制次數(shù)的產(chǎn)生，是因為網(wǎng)元負(fù)荷嚴(yán)重超載，一般是設(shè)計的性能不足以支持網(wǎng)絡(luò)的話務(wù)量，需要網(wǎng)元擴(kuò)充系統(tǒng)容量。當(dāng)話務(wù)控制次數(shù)產(chǎn)生時，統(tǒng)計網(wǎng)絡(luò)通信質(zhì)量已無意義，故未列入呼叫接通率中。但此次數(shù)對于網(wǎng)絡(luò)通信質(zhì)量無疑仍是一個重要的統(tǒng)計指標(biāo)。YD/T1285-2003公用電信網(wǎng)間通信質(zhì)量測試方法也提到：如果忙時的業(yè)務(wù)量超過了話務(wù)負(fù)荷的門限，應(yīng)協(xié)調(diào)雙方增開局間中繼，直到忙時業(yè)務(wù)負(fù)荷低于YD/T-1284-2003要求的門限值后，再重新測試。

設(shè)備正常釋放次數(shù)的產(chǎn)生，是因為用戶在終端呼叫特別的接入碼來激活業(yè)務(wù)而產(chǎn)生，此時不需要呼叫正常建立即可完成激活操作。從信令上來看，呼叫沒有正常建立，但它們不應(yīng)被作為呼叫失敗，故列入呼叫接通率公式的分子中。

對于一號通業(yè)務(wù)，當(dāng)一號通業(yè)務(wù)中定義的多個前轉(zhuǎn)目標(biāo)的呼叫均失敗時，可用一號通未應(yīng)答次數(shù)表達(dá)這種呼叫失敗的因素。

對于IMS用戶間的呼叫，一次呼叫會經(jīng)過主叫側(cè)AS與被叫側(cè)AS，上述呼叫失敗次數(shù)可能由主叫側(cè)AS產(chǎn)生，也可能由被叫側(cè)AS產(chǎn)生：

◆當(dāng)由主叫側(cè)AS發(fā)現(xiàn)呼叫應(yīng)失敗時，主叫側(cè)AS產(chǎn)生某個呼叫失敗次數(shù)，此時主叫側(cè)AS會終結(jié)呼叫信令，使得呼叫信令到不了被叫AS。被叫AS也不需要為此次呼叫進(jìn)行統(tǒng)計。

◆當(dāng)由被叫側(cè)AS發(fā)現(xiàn)呼叫應(yīng)失敗時，被叫側(cè)AS產(chǎn)生某個呼叫失敗次數(shù)，此時被叫側(cè)AS會終結(jié)呼叫信令，并產(chǎn)生一個SIP錯誤響應(yīng)消息發(fā)給主叫側(cè)AS，其中攜帶了具體的呼叫失敗原因，主叫側(cè)AS根據(jù)收到的SIP錯誤響應(yīng)消息中的呼叫失敗原因計算呼叫失敗次數(shù)。

2.3呼叫接通率的變體

若運(yùn)營商對“由于用戶原因造成的呼叫損失”的看法不同，會造成呼叫接通率公式的變化，分子、分母的位置可能會發(fā)生調(diào)整，比如可以把“終端不可及次數(shù)”放到分母，“呼叫限制次數(shù)”放到分子。得到以下的呼叫接通率公式：

呼叫接通率=(應(yīng)答次數(shù)+被叫忙次數(shù)+久叫不應(yīng)次數(shù)+被叫拒絕次數(shù)+被叫用戶未注冊次數(shù)+一號通未應(yīng)答次數(shù)+呼叫限制次數(shù)+設(shè)備正常釋放次數(shù))/(試呼次數(shù)一空號次數(shù)一用戶早釋次數(shù)一振鈴早釋次數(shù)一終端不可及次數(shù))×100％。

按上述兩個中國標(biāo)準(zhǔn)中對于呼損、網(wǎng)路接通率的要求，呼損=1-網(wǎng)路接通率。推導(dǎo)出的呼損公式略。

當(dāng)呼叫接通率公式變化后，呼損公式也會發(fā)生變化。

3具體計算的例子

3.1呼入限制業(yè)務(wù)的例子

當(dāng)被叫用戶有呼入限制業(yè)務(wù)時，被叫側(cè)AS會拒絕呼叫。圖2是呼入限制業(yè)務(wù)的例子(參考了3GPP TS24611V820，它是3GPP R8中呼叫限制業(yè)務(wù)的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn))。

根據(jù)圖2有：

步驟301：主叫用戶A發(fā)起呼叫請求，呼叫請求經(jīng)P-CSCF到達(dá)主叫側(cè)S-CSCF。

步驟302：主叫側(cè)S-CSCF按主叫用戶的IFC，將呼叫請求發(fā)到主叫側(cè)AS。主叫側(cè)AS收到一個呼叫請求。此時：試呼次數(shù)+1。

步驟303-304：主叫側(cè)AS做完主叫業(yè)務(wù)，將呼叫請求發(fā)給S-CSCF。S-CSCF經(jīng)I-CSCF，將呼叫請求發(fā)給被叫側(cè)S-CSCF。

步驟305：被叫側(cè)S-CSCF按被叫用戶的IFC，將呼叫請求發(fā)到被叫側(cè)AS。被叫側(cè)AS收到一個呼叫請求。此時：試呼次數(shù)+1。

步驟306：被叫側(cè)AS因為被叫用戶有呼入限制業(yè)務(wù)而拒絕呼叫。此時：呼叫限制次數(shù)+1。在306這一步產(chǎn)生的SIP 603響應(yīng)消息中，攜帶了一個Reason頭參數(shù)。Reason：Q.850；cause=16；text=“Terminated”。

步驟307-308：SIP 603響應(yīng)消息經(jīng)主叫側(cè)S-CSCF，轉(zhuǎn)發(fā)給主叫側(cè)AS。主叫側(cè)AS收到一個SIP6031]向應(yīng)消息，根據(jù)Reason頭參數(shù)中攜帶的cause值可知被叫側(cè)發(fā)生了呼叫限制業(yè)務(wù)。此時：呼叫限制次數(shù)+1。

步驟309-315：SIP 603響應(yīng)消息被發(fā)給了主叫用戶，主叫用戶回以確認(rèn)消息。

注1：SIP的Reason頭字段在RFC3326中定義。

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”中定義了傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中發(fā)生錯誤時，用一個cause值攜帶數(shù)字通知主叫側(cè)的交換機(jī)：發(fā)生了何種錯誤。這個標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的cause值可以表示IMS網(wǎng)絡(luò)的大部分呼叫失敗原因。但有些IMS網(wǎng)絡(luò)的呼叫失敗原因在這個標(biāo)準(zhǔn)中沒有定義，運(yùn)營商可以自己擴(kuò)充。

注3：SIP的Reason頭字段中攜帶ITU-TRecommendation 0.850標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的cause值的話，protocol字段的值應(yīng)為“Q.850”。

3.2統(tǒng)計呼叫接通率的例子

AS實(shí)際計算呼叫接通率與各種呼叫失敗次數(shù)(含應(yīng)答次數(shù)、試呼次數(shù))時，往往以某個預(yù)先定義的時間段為測量周期，計算某段時間內(nèi)各測量周期內(nèi)產(chǎn)生的各種呼叫失敗次數(shù)。測量周期結(jié)束后，各種次數(shù)應(yīng)清零。

以某個測量周期為例，有10次呼叫在這個測量周期內(nèi)結(jié)束，產(chǎn)生的呼叫失敗次數(shù)如下：

試呼次數(shù)=10；

應(yīng)答次數(shù)=5；

空號次數(shù)=1；

用戶早釋次數(shù)=1；

被叫忙次數(shù)：1；

其它失敗次數(shù)=1。

將這段時間內(nèi)各種呼叫失敗次數(shù)按次數(shù)累加(除了“其它失敗次數(shù)”之外)，再用于計算這段時間內(nèi)的呼叫接通率。

比如運(yùn)營商可以要求：以5分鐘為測量周期，計算某一天的呼叫接通率。一天內(nèi)有288個測量周期，將每個測量周期的試呼次數(shù)、應(yīng)答次數(shù)……其它呼叫失敗次數(shù)按次數(shù)累加后，按呼叫接通率公式可以得出這一天的呼叫接通率。

舉個簡單的例子，假如288個測量周期產(chǎn)生的呼叫失敗次數(shù)都是一樣的，如下：

試呼次數(shù)=10；

應(yīng)答次數(shù)=5；

空號次數(shù)=1；

用戶早釋次數(shù)=1；

被叫拒絕次數(shù)=1；

被叫忙次數(shù)=1；

其它失敗次數(shù)=1。

則一天內(nèi)的各呼叫失敗次數(shù)如下：

試呼次數(shù)=10×288；

應(yīng)答次數(shù)=5×288；

空號次數(shù)=1×288；

用戶早釋次數(shù)=1×288；

被叫拒絕次數(shù)=1×288；

被叫忙次數(shù)=1×288。

一天內(nèi)的呼叫接通率=(應(yīng)答次數(shù)+被叫忙次數(shù)+久叫不應(yīng)次數(shù)+被叫拒絕次數(shù)+被叫用戶未注冊次數(shù)十一號通未應(yīng)答次數(shù)+終端不可及次數(shù)+設(shè)備正常釋放次數(shù))/(試呼次數(shù)-空號次數(shù)-呼叫限制次數(shù)-用戶早釋次數(shù)-振鈴早釋次數(shù))×100％

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

=87.5％

主叫AS、被叫AS獨(dú)立計算呼叫接通率。

4結(jié)束語

呼叫接通率及各種呼叫失敗次數(shù)是衡量網(wǎng)絡(luò)通信質(zhì)量的重要方法。本文不但提出了接通率的公式，同時歸納了IMS網(wǎng)絡(luò)中各種典型失敗因素，根據(jù)這些失敗因素，提煉出用以衡量網(wǎng)絡(luò)通信質(zhì)量的各種呼叫失敗次數(shù)指標(biāo)。

作者簡介

張琳：任教于三江學(xué)院計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院，講師，碩士研究生，主要從事移動通信技術(shù)研究、設(shè)備運(yùn)維和國際標(biāo)準(zhǔn)化組織技術(shù)跟蹤。

王志松：任職于中興通訊股份有限公司產(chǎn)品研發(fā)體系無線經(jīng)營部，主任工程師，碩士研究生。目前主要從事IMS產(chǎn)品的研發(fā)，主要研究方向是SIP AS的框架與3GPP業(yè)務(wù)流程。