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        一種新型采集支撐系統(tǒng)的架構(gòu)研究及實(shí)現(xiàn)

        2011-08-09 02:53:10黃耀軍趙巖王尊義
        關(guān)鍵詞:核心網(wǎng)信令鏡像

        黃耀軍,趙巖,王尊義

        (中國移動通信集團(tuán)公司廣東有限公司深圳分公司,深圳 518048)

        隨著通信網(wǎng)絡(luò)的高速發(fā)展,業(yè)務(wù)和質(zhì)量成為通信運(yùn)營的關(guān)鍵環(huán)節(jié),為了提升網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量、開發(fā)更多增值業(yè)務(wù),各類支撐系統(tǒng)隨之產(chǎn)生并發(fā)展壯大。本文首先分析了目前采集支撐系統(tǒng)的現(xiàn)狀及存在問題,首次提出采集和應(yīng)用相分離的新型架構(gòu)。同時本文對采集方案進(jìn)行深入研究,提出基于底層分組化傳送網(wǎng)集中部署采集模塊的技術(shù)方案。

        1 采集支撐系統(tǒng)現(xiàn)狀

        1.1 現(xiàn)狀

        目前現(xiàn)網(wǎng)的支撐系統(tǒng),大致分為兩種類型:一是業(yè)務(wù)拓展類型,如小區(qū)短信系統(tǒng),通過對A接口進(jìn)行關(guān)鍵信令的提取,提供區(qū)域短信服務(wù);另一種是質(zhì)量提升型,如Abis、A接口、專線等信令監(jiān)測系統(tǒng),通過信令提取,挖掘網(wǎng)絡(luò)隱患,提升網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。其網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖1所示。

        如圖1所示,采集支撐系統(tǒng)一般包括兩部分內(nèi)容:采集和應(yīng)用,其采集部分通過和網(wǎng)絡(luò)的耦合,獲取網(wǎng)絡(luò)信息;其應(yīng)用部分則對信息進(jìn)行后處理。目前這兩個模塊一般合設(shè),不同采集系統(tǒng)單獨(dú)部署其采集及應(yīng)用模塊,實(shí)現(xiàn)各自的支撐功能。

        圖1 現(xiàn)網(wǎng)采集支撐系統(tǒng)架構(gòu)

        1.2 存在問題

        從圖1可以看出,這些系統(tǒng)都是各自部署,并且其采集和應(yīng)用是合并在一起。隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的發(fā)展,這樣的架構(gòu)存在較多缺點(diǎn)。

        1.2.1 部署效率低

        當(dāng)采集和應(yīng)用合設(shè)時,在部署時需要到各個機(jī)房、或設(shè)備側(cè)部署采集機(jī)。如果網(wǎng)絡(luò)較為分散(如分布到多個機(jī)房),則采集機(jī)數(shù)量需要翻倍,部署效率較低。

        1.2.2 建設(shè)成本高

        另一方面,各個支撐系統(tǒng)之間相互獨(dú)立,存在重復(fù)采集的缺點(diǎn)。如針對A接口的信令,在核心網(wǎng)質(zhì)量分析系統(tǒng)中,需要進(jìn)行采集;在小區(qū)短信系統(tǒng)中,也需要再次對A接口信令進(jìn)行采集。這種重復(fù)采集以支持不用應(yīng)用的情況,造成建設(shè)成本較高。另外由于采集探頭的專用性,也使得系統(tǒng)造價整體較高。

        1.2.3 系統(tǒng)協(xié)調(diào)差

        各個采集支撐系統(tǒng)獨(dú)立建設(shè),也帶來另外一種問題,即系統(tǒng)之間協(xié)調(diào)關(guān)聯(lián)性較差。例如進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量分析時,需要關(guān)聯(lián)多個接口的信息,而目前這樣的系統(tǒng)架構(gòu),難以在系統(tǒng)之間進(jìn)行有效的關(guān)聯(lián)分析。

        2 采集與應(yīng)用分離的新型架構(gòu)

        2.1 分離的思路

        目前,架構(gòu)分離成為網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的一個重要趨勢。分離一方面使得網(wǎng)絡(luò)部署變得靈活,另一方面在分離之后,其功能模塊分工更為專業(yè)和精細(xì),設(shè)備性能和網(wǎng)絡(luò)容量因此得到進(jìn)一步提升。

        我省以分離為主題的網(wǎng)絡(luò)演化主要包括如下:2006年開始部署“控制與承載”分離的軟交換架構(gòu);2009年部署“業(yè)務(wù)與控制”分離的IMS系統(tǒng);2011年部署“前端和后臺”分離的分布HLR系統(tǒng)。通過這些架構(gòu)分離,網(wǎng)絡(luò)容量、安全性、部署效率都得到較大提升。

        2.2 采集與應(yīng)用分離的支撐架構(gòu)

        將分離的思路引入到支撐系統(tǒng)中,把采集和應(yīng)用進(jìn)行分離,同時通過選擇合適的匯聚收斂點(diǎn),將采集進(jìn)行集中化處理,之后形成開放的數(shù)據(jù)接口,和應(yīng)用系統(tǒng)對接。其原理如圖2所示。

        圖2的系統(tǒng)架構(gòu)和現(xiàn)網(wǎng)的架構(gòu)(圖1)對比,可以發(fā)現(xiàn),這種架構(gòu)突出兩個特點(diǎn):首先是采集和應(yīng)用分離,將原來合設(shè)的采集部分和應(yīng)用部分分開,其次是采集集中化,將分離出的采集部分集中部署。將采集部分獲取的信息進(jìn)行適當(dāng)整合,并存放于數(shù)據(jù)庫中,和應(yīng)用部分以通用接口(如ODBC或IIOP)對接。

        圖2 采集與應(yīng)用分離的支撐系統(tǒng)架構(gòu)

        2.3 特點(diǎn)分析

        這種分離式的采集支撐架構(gòu),克服了之前采集支撐系統(tǒng)存在的部署問題、建設(shè)成本問題、系統(tǒng)關(guān)聯(lián)問題等,具有如下特點(diǎn)。

        2.3.1 一點(diǎn)接入,多樣采集

        通過在收斂比較高的匯聚點(diǎn)(如底層分組傳送網(wǎng)中的某節(jié)點(diǎn))上部署集中采集點(diǎn),可以用盡可能少的采集設(shè)備,獲取較多類型的數(shù)據(jù)信息。

        2.3.2 擴(kuò)展良好,易于部署

        由于采集部分從系統(tǒng)中分離出來,且集中部署采集點(diǎn),對于今后全I(xiàn)P化的網(wǎng)絡(luò)演進(jìn),具有良好的擴(kuò)展性。

        3 集中采集的實(shí)現(xiàn)

        上述以分離架構(gòu)為思路的支撐系統(tǒng),其關(guān)鍵在于選擇高收斂比的匯聚點(diǎn)。結(jié)合組網(wǎng)、收斂性能等因素,有如下兩種方案。

        3.1 選擇核心網(wǎng)側(cè)CE設(shè)備

        目前采集技術(shù)主要包括跨接、串接、分光、鏡像等4種技術(shù)手段,跨接、串接、分光由于部署分散而導(dǎo)致收斂性差,不適于大規(guī)模部署。

        另一方面,隨著核心網(wǎng)IP化的深入進(jìn)行,核心網(wǎng)側(cè)的CE設(shè)備匯聚多種業(yè)務(wù)流,通過在CE上進(jìn)行鏡像可以采集較多業(yè)務(wù)信息。因此這種方式可以作為一種較好的集中采集方案。

        3.2 選擇分組傳送網(wǎng)匯聚點(diǎn)設(shè)備

        目前,傳送網(wǎng)正在向分組化方向演進(jìn),PTN和PON技術(shù)在傳送網(wǎng)內(nèi)大規(guī)模部署。從業(yè)務(wù)、組網(wǎng)、和設(shè)備上看,傳送網(wǎng)可以作為良好的支撐系統(tǒng)采集點(diǎn)。

        3.2.1 從業(yè)務(wù)上分析

        傳送網(wǎng)作為各類網(wǎng)絡(luò)、業(yè)務(wù)的底層承載技術(shù),具有良好的業(yè)務(wù)匯聚性能,尤其是目前PTN、PON具有良好的二層收斂、統(tǒng)計復(fù)用功能。在接入網(wǎng)側(cè),目前PTN在接入/匯聚層廣泛應(yīng)用,承載3G基站、2G重要基站(Abis口IP化后將承載全部)、集團(tuán)專線、家庭客戶等多個類型的業(yè)務(wù);在核心網(wǎng),PON、IP over WDM在骨干匯聚層廣泛應(yīng)用,和各大核心機(jī)房、重要核心設(shè)備相連。因此從業(yè)務(wù)類型上看,在分組化的傳送設(shè)備側(cè)進(jìn)行采集,可以實(shí)現(xiàn)一點(diǎn)接入、多樣采集的效果。

        3.2.2 從組網(wǎng)上分析

        目前傳送網(wǎng)的組網(wǎng)模式是環(huán)狀組網(wǎng)、逐級匯聚的模式,這種組網(wǎng)結(jié)構(gòu)具有較好的匯聚性能。

        圖3 在分組傳送網(wǎng)上部署集中采集

        如圖3所示有兩種采集方案:采集點(diǎn)1是在接入層進(jìn)行采集,這種采集方案可以采集單個接入環(huán)(1Gbit/s)下的所有業(yè)務(wù)類型,如各類基站Abis口(2G、3G基站)、集團(tuán)客戶、家庭客戶等;采集點(diǎn)2是在匯聚層進(jìn)行采集,此節(jié)點(diǎn)匯聚了多個接入環(huán)的業(yè)務(wù)流(10Gbit/s),具備更高的收斂性能。

        3.2.3 從設(shè)備上分析

        從設(shè)備上看,目前各大主流分組傳送設(shè)備都是以路由器平臺改進(jìn)開發(fā)而來,如華為PTN1900(接入環(huán))、PTN3900(匯聚環(huán))。這些設(shè)備和常規(guī)二層數(shù)通設(shè)備一樣,具備良好的數(shù)據(jù)鏡像功能,可以很容易實(shí)現(xiàn)采集功能。如華為PTN設(shè)備具備本端光口1∶1的鏡像功能,遠(yuǎn)端光口N∶1的鏡像功能(通過遠(yuǎn)傳匯聚實(shí)現(xiàn))。

        3.3 兩種實(shí)現(xiàn)的對比

        在核心網(wǎng)CE上進(jìn)行集中采集,這種方式比較成熟,但缺點(diǎn)是只能采集核心網(wǎng)側(cè)信令,無法采集無線Abis信令、專線接入信令等,且大量采集會對CE設(shè)備性能產(chǎn)生一定影響,這種缺點(diǎn)限制了其進(jìn)一步的應(yīng)用。

        在分組傳送網(wǎng)上部署集中采集,這種方式可以獲得更高的收斂比,并且可以同時獲得多種業(yè)務(wù)類型(包括核心、無線等)的信息,使不同系統(tǒng)之間的有效關(guān)聯(lián)成為可能。因此可以預(yù)計,這種方式將成為今后支撐系統(tǒng)建設(shè)的主流方案。

        4 實(shí)施難點(diǎn)及現(xiàn)狀

        在分組傳送網(wǎng)上選擇合適的匯聚點(diǎn)部署采集,可以獲得高收斂性能的效果,但也存在如下實(shí)施難點(diǎn)。

        4.1 數(shù)據(jù)流速率匹配

        傳送網(wǎng)的數(shù)據(jù)流速率較高,尤其在匯聚環(huán)上進(jìn)行采集時,其速率一般為10Gbit/s。如何在高速流速下進(jìn)行數(shù)據(jù)提取,是非常關(guān)鍵的問題。解決此問題目前是通過過濾采集、高速緩存等方式,通過一定的過濾器,只采集專門的隧道,從而將速率降下來,達(dá)到采集的效果。

        4.2 數(shù)據(jù)分組識別問題

        分組化傳送網(wǎng)的數(shù)據(jù)封裝格式和TCP/IP之間仍存在一定差異,以PTN為例,在原來TCP/IP封裝基礎(chǔ)上,增加了MPLS-TP等PWE3類型的封裝,這種封轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)是和具體配置有關(guān),是一種靜態(tài)數(shù)據(jù)配置結(jié)構(gòu)。因此在利用現(xiàn)有開放的采集工具(如SNIFFER 等)之前,需要進(jìn)行處理預(yù)處理。將數(shù)據(jù)流進(jìn)行高速緩存,之后進(jìn)行PWE3數(shù)據(jù)解封、IP分組還原,完成數(shù)據(jù)分組識別。

        4.3 項(xiàng)目現(xiàn)狀

        本項(xiàng)目目前在某移動公司某新建傳輸接入環(huán)設(shè)備上進(jìn)行試點(diǎn)部署,接入層設(shè)備為PTN1900,采用1:1鏡像模式,采集下轄多個Abis接口和多條專線業(yè)務(wù)類型,目前正在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,后續(xù)計劃選取匯聚層設(shè)備進(jìn)行測試。

        5 結(jié)論

        采集支撐作為重要的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營手段,在通信網(wǎng)絡(luò)日常管理中發(fā)揮重要的作用。目前的各種采集平臺由于采集和應(yīng)用合設(shè),存在擴(kuò)展性差、重復(fù)采集等缺點(diǎn)。本文提出一種采集與應(yīng)用分離的支撐系統(tǒng)架構(gòu),并且對分離后的采集模塊進(jìn)行集中化部署,通過開放接口和應(yīng)用平臺對接,實(shí)現(xiàn)一點(diǎn)接入、多樣采集的效果。另外本文還針對集中部署采集點(diǎn)的方案進(jìn)行深入分析,提出基于分組傳送網(wǎng)接入、匯聚設(shè)備進(jìn)行集中采集的實(shí)施方案。以此提高采集效率,充分發(fā)揮支撐系統(tǒng)的效率。

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