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        NGN網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測系統(tǒng)中BICC協(xié)議的研究與應(yīng)用*

        2012-10-08 01:57:56李丹鳳張治中
        電信科學(xué) 2012年3期
        關(guān)鍵詞:注冊(cè)表信令解碼

        李丹鳳,張治中

        (重慶郵電大學(xué)通信網(wǎng)與測試技術(shù)重點(diǎn)試驗(yàn)室 重慶 400065)

        1 引言

        隨著internet網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展、基于IP網(wǎng)絡(luò)的各種業(yè)務(wù)的快速增長以及網(wǎng)絡(luò)用戶數(shù)量的日益劇增,TDM網(wǎng)絡(luò)在交換和傳輸容量上出現(xiàn)了嚴(yán)重不足[1]。為了在短期內(nèi)解決容量問題并兼顧未來網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展,ITU-T提出了BICC(bearer independent call control,與承載無關(guān)的呼叫控制)協(xié)議。它由ISUP演進(jìn)而來,重新定義了一個(gè)在骨干網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)承載與呼叫控制無關(guān)的協(xié)議,這樣呼叫控制信令就可以承載于SS7、ATM、IP等多種網(wǎng)絡(luò)[2]。BICC協(xié)議的研究與應(yīng)用是NGN網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測系統(tǒng)中最重要的部分之一。本文在認(rèn)真解讀BICC協(xié)議規(guī)范的基礎(chǔ)上,根據(jù)協(xié)議測試規(guī)范[3]要求,提出以一種高效散列索引算法和CDR(呼叫詳細(xì)記錄)選擇存儲(chǔ)的方式對(duì)消息進(jìn)行CDR合成,本方案已經(jīng)過大量現(xiàn)網(wǎng)數(shù)據(jù)的測試驗(yàn)證,具有更好的實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性、可移植性和可擴(kuò)展性,對(duì)NGN網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測系統(tǒng)中其他協(xié)議的研究具有重大的指導(dǎo)和推廣意義。

        2 BICC協(xié)議概述

        2.1 BICC協(xié)議的特點(diǎn)

        BICC協(xié)議定義了信令傳送轉(zhuǎn)換器(STC)、應(yīng)用傳送機(jī)制(APM)、承載控制隧道協(xié)議(BCTP)和IP承載控制協(xié)議(IPBCP),通過點(diǎn)編碼建立信令聯(lián)系,信令鏈路通過靜態(tài)SCTP連接,BICC節(jié)點(diǎn)采用正常呼叫的選路原則選定路由,為呼叫的信令建立通路[4]。BICC利用分層、獨(dú)立的結(jié)構(gòu)體系思想,真正實(shí)現(xiàn)了呼叫控制和承載控制的分離,呼叫控制協(xié)議基于N-ISUP信令,沿用ISUP中的相關(guān)信息,利用新增的 APM(application transport mechanism)傳送 BICC特定的承載控制信息,所以BICC可以承載全方位的PSTN/ISDN業(yè)務(wù),對(duì)于不同承載網(wǎng)絡(luò)之間的業(yè)務(wù)互通,只需要完成承載級(jí)的互通,業(yè)務(wù)級(jí)則不用進(jìn)行任何修改。BICC協(xié)議的一個(gè)顯著特點(diǎn)是直接面向電話業(yè)務(wù)的應(yīng)用,來自傳統(tǒng)的電信網(wǎng),體系架構(gòu)更加嚴(yán)謹(jǐn),因此能透明地在NGN中實(shí)施現(xiàn)有基于電路交換的電話網(wǎng)絡(luò)中的業(yè)務(wù),并采用和現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)相似的管理方式保持現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的功能不變。

        2.2 BICC消息和參數(shù)的報(bào)文格式

        BICC消息的每個(gè)PDU均由8 bit的整數(shù)倍組成,包含CIC(呼叫實(shí)例碼)、消息類型碼、必備固定部分、必備可變部分、任選部分(包含長度固定或可變的參數(shù)字段)5個(gè)部分[5]。BICC消息的簡單結(jié)構(gòu)如圖1所示。

        其中,CIC、消息類型碼、必備固定部分是每條BICC消息都具有的。CIC占4 byte、32 bit,用來識(shí)別兩個(gè)對(duì)等BICC實(shí)體間的一個(gè)信令關(guān)系;消息類型碼占1 byte、8 bit,唯一定義了每個(gè)BICC消息PDU的功能和格式;必備固定部分屬于BICC消息的參數(shù)部分,每個(gè)參數(shù)有一個(gè)專有名字,按8位位組編碼。參數(shù)的長度可以是固定的,也可以是可變的,每個(gè)參數(shù)可包括一個(gè)長度指示語,長度也是占1 byte的8位位組。對(duì)于一個(gè)指定的消息類型,必備固定部分包括必備且長度固定的參數(shù),參數(shù)的位置、長度和順序唯一地由消息類型規(guī)定,因此消息中不包括這些參數(shù)的名字和長度指示語。

        3 消息的基礎(chǔ)解碼

        消息數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)解碼是進(jìn)行CDR合成的基礎(chǔ),是監(jiān)測系統(tǒng)界面消息列表顯示、消息過濾、統(tǒng)計(jì)分析、呼叫追蹤等基礎(chǔ)應(yīng)用的前提?;A(chǔ)解碼為合成散列表提供索引Key值,如 OPC、DPC(源、目的信令點(diǎn))、CIC、SrcIP、DstIP(源目的 IP地址),其中 SrcIP、DstIP和 OPC、DPC分別由 BICC下層承載的IP層和SCTP(或者M(jìn)3UA)層提供,還有CDR過程中所需的一些KPI指標(biāo),如m_Msg Type Code、m_Calling Number、m_Called Number等信息。

        存放基礎(chǔ)解碼結(jié)果的結(jié)構(gòu)體代碼如下:

        typedef struct_summary_bicc_result

        {

        uint32 m_uCIC;//CIC呼叫實(shí)例碼

        int8 m_MsgTypeCode;//BICC消息類型

        TCHAR m_CallingNumber[52];//主叫號(hào)碼

        TCHAR m_CalledNumber[52];//被叫號(hào)碼

        TCHAR m_SubNumber[52];//后繼號(hào)碼

        };

        由于監(jiān)測系統(tǒng)要求實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、高效、獨(dú)立地對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行監(jiān)控,所以NGN監(jiān)測系統(tǒng)的解碼器部分采用注冊(cè)字段的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,這樣既降低了與合成模塊的耦合度,又減小了對(duì)內(nèi)存的消耗。所有的解碼結(jié)果字段注冊(cè)在內(nèi)存注冊(cè)表pSheet中,代碼實(shí)現(xiàn)如下:

        REGISTER_SHEET_ITEM(gchBICCItem[BICC_CIC],NORMAL_USE,

        CYDD_DT_UINT32,4,NULL,NULL);//申明注冊(cè)字段,不占內(nèi)存

        CYDD_VERIFY (GetItemRef(m_chProtocolName,gch BICCItem[BICC_CIC],m_ref[BICC_CIC])==0);

        在解碼器的Parse合成方法中,用解碼提取結(jié)果為注冊(cè)表中的參數(shù)設(shè)置字段值:

        SET_SHEET_VALUE(pSheet,m_ref[BICC_CIC],CYDD_DT_UINT32,

        &(result->m_uCIC)); //設(shè)置字段值

        在合成模塊Analyzer中,通過Register方法中的GetItemRef函數(shù)取出BICC協(xié)議中CIC注冊(cè)字段對(duì)應(yīng)的ITEMREF值:

        GetItemRef ("BICC", gchBICCItem [BICC_CIC],m_refBICC[BICC_CIC]);//取 ITEMREF 值

        再通過BuildCallInfo方法,根據(jù)字段注冊(cè)的名稱從注冊(cè)表中直接獲取解碼結(jié)果:

        GET_SHEET_VALUE(pSheet,m_refBICC[BICC_CIC],&(m_BiccCallInfo.CIC),bValid);//獲取字段值

        BICC消息列表的解碼器界面顯示結(jié)果如圖2所示。

        4 BICC的合成技術(shù)

        對(duì)消息進(jìn)行CDR合成的實(shí)質(zhì)就是對(duì)消息進(jìn)行呼叫流程歸類和存盤處理。由于同一時(shí)刻可能存在成千上萬甚至十多萬個(gè)未完成的呼叫,每一個(gè)新消息到來時(shí),都要迅速判別它屬于哪個(gè)未完成的呼叫流程,并將其加入所屬流程以保證用戶的話音質(zhì)量。這就需要在合成過程中處理與保存CDR信息,并對(duì)所有未完成的呼叫進(jìn)行所屬CDR的快速搜索[6]。

        4.1 BICC的CDR合成框架

        NGN監(jiān)測系統(tǒng)以實(shí)時(shí)處理為核心,以通過模塊化的方式降低協(xié)議間的合成耦合度為前提,以分布采集、集中分析的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)元及接口的綜合監(jiān)測。BICC協(xié)議的監(jiān)測架構(gòu)分為數(shù)據(jù)采集模塊、基礎(chǔ)解碼模塊、解碼器模塊、消息合成模塊、CDR存儲(chǔ)模塊5部分。本方案創(chuàng)新性地提出選擇性保存CDR信息的方法:存盤和不存盤,此創(chuàng)新點(diǎn)減小了內(nèi)存的消耗,提升了系統(tǒng)的處理速度,保證了網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測的實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確和有效性。同時(shí)在本方案中會(huì)為每個(gè)CDR分配唯一ID,將散列技術(shù)的Key值索引、CDR ID作為映射的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)管理模式[7],提高了網(wǎng)絡(luò)通話忙時(shí)對(duì)海量呼叫的有效處理速度,保證了用戶通話的流暢。

        4.2 BICC的CDR合成實(shí)現(xiàn)

        (1)合成算法設(shè)計(jì)

        本方案采取的合成算法流程如下。

        首先為CDR合成建立一張散列表,采用除余留數(shù)法定義散列函數(shù):

        采用線性探查法解決散列沖突:假設(shè)e為發(fā)生沖突的地址,依次探查e的下一個(gè)地址(當(dāng)?shù)竭_(dá)下標(biāo)為m-1的散列表尾時(shí),下一個(gè)探查的地址是表首地址0),直到找到空閑單位為止。線性探查法的數(shù)學(xué)遞推式為:

        (2)存儲(chǔ)能力算法

        解碼形成CDR后,將原始信令消息、CDR記錄、統(tǒng)計(jì)結(jié)果數(shù)據(jù)存入專用服務(wù)器。一般原始消息的保存周期要求為15~30天,CDR記錄要求保存90天,統(tǒng)計(jì)結(jié)果要求保存1年。以此為依據(jù),設(shè)監(jiān)測系統(tǒng)覆蓋范圍內(nèi)的用戶忙時(shí)每秒鐘產(chǎn)生的CDR總數(shù)為CDR_SUM個(gè),平均每個(gè)CDR的長度為M byte,忙時(shí)集中系數(shù)為l。每天CDR存儲(chǔ)需要占用的字節(jié)數(shù)量用CDR_SC表示,則有:

        當(dāng) CDR_SUM=6 400、M=150、l=0.1時(shí),每天監(jiān)測 CDR存儲(chǔ)所需的字節(jié)數(shù)為:

        設(shè)存儲(chǔ)N天CDR所需的字節(jié)數(shù)為N,則有:

        在CDR緩存模塊中,既保留CDR信息的存盤方式,又獨(dú)創(chuàng)重建一張HashBusf表來儲(chǔ)存CDR信息的方式。兩種方式的選擇是通過預(yù)編譯宏來實(shí)現(xiàn)的,具體實(shí)現(xiàn)代碼如下:

        CHashBuf m_HashsdBiccKey;//新建HashBuf存儲(chǔ)表

        #ifdef BICC_SAVE_DISK

        if(0==m_pWriteCDRBuf->GetCDR(cdrID,&cdr,nLength))//存盤方式

        #else

        if(0==m_HashsdBiccKey.GetCDR(cdrID,cdr))//用散列存儲(chǔ)方式

        #endif

        CDR合成算法的流程如圖3所示,具體介紹如下。

        (1)從現(xiàn)網(wǎng)采集數(shù)據(jù),提取出BICC消息,遞交給基礎(chǔ)解碼模塊。

        (2)基礎(chǔ)解碼模塊對(duì)消息數(shù)據(jù)分別進(jìn)行詳細(xì)解碼和簡單解碼,通過簡單解碼提取出界面顯示和合成所需要的關(guān)鍵信息。

        (3)解碼器注冊(cè)協(xié)議和簡單解碼提取關(guān)鍵字段。

        (4)解碼完成,啟動(dòng)合成Parse模塊,從注冊(cè)表中讀取關(guān)鍵字段,生成CDR合成所需要的呼叫信息。

        (5)進(jìn)行超時(shí)檢測,避免使系統(tǒng)發(fā)生越來越不穩(wěn)定甚至崩潰的現(xiàn)象,再根據(jù)BiccCallInfo傳送過來的關(guān)鍵信息建立該散列索引的關(guān)鍵Key值。

        (6)判斷選擇何種Key值作為散列索引。如果OPC、DPC不為空,則用CIC、OPC、DPC的Key值組合在合成緩沖區(qū)中搜索相關(guān)關(guān)鍵字的節(jié)點(diǎn)是否存在,否則就采用CIC、SrcIP、DstIP的Key值組合作為索引,存在就轉(zhuǎn)至步驟(7),不存在就轉(zhuǎn)至步驟(8)。

        (7)根據(jù)消息類型(呼叫信息中),調(diào)用不同的消息處理模塊進(jìn)行處理;修改CDR屬性信息、SDP信息并保存消息ID,然后判斷該消息是否為CDR結(jié)束消息,若該消息包含結(jié)束指示,則從緩存區(qū)中移除Key,然后結(jié)束合成,否則修改狀態(tài)指示并將CDR以存盤和散列存儲(chǔ)兩種方式放回緩存區(qū)。

        (8)判斷是否為起始IAM消息,若是就在散列表中創(chuàng)建一個(gè)CDR節(jié)點(diǎn),指派唯一ID,修改新CDR屬性值,將CDR以存盤和散列存儲(chǔ)兩種方式放回緩存區(qū),否則返回。

        在BICC的解碼合成方案中,不僅改良了通用的研究方法,采用偶合度更小的注冊(cè)表方式存儲(chǔ)關(guān)鍵消息,同時(shí)利用模塊化設(shè)計(jì)定義公共接口,以集中處理的方式實(shí)現(xiàn)各子模塊間的互通,提高代碼的重用性,還創(chuàng)新性地提出了選擇性存儲(chǔ)CDR的方式,為內(nèi)存減負(fù),提升整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)維的速度。

        5 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)驗(yàn)證結(jié)果

        此研究方案已應(yīng)用到中天重郵通信技術(shù)公司的NGN監(jiān)測系統(tǒng)中,部署于中國移動(dòng)通信集團(tuán)甘肅有限公司的話音質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)中,取得了良好的效果。BICC消息的CDR合成結(jié)果如圖4所示。

        6 結(jié)束語

        通過對(duì)NGN集中監(jiān)測系統(tǒng)架構(gòu)和BICC協(xié)議的分析和研究,筆者提出了一種符合測試規(guī)范要求,同時(shí)也滿足運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測需要的BICC協(xié)議監(jiān)測模塊的研究應(yīng)用方案。該方法的創(chuàng)新點(diǎn)在于:采用了注冊(cè)表方式存儲(chǔ)BICC關(guān)鍵信息和選擇性存儲(chǔ)CDR的新方法,利用高效散列索引有效解決了合成的難題。該方案已應(yīng)用到運(yùn)營商的現(xiàn)網(wǎng)監(jiān)測中,測試效果良好,驗(yàn)證了該方案的穩(wěn)定、有效和可靠性。

        1 姚平香,季紅軍,萬曉榆.支持PSTN向NGN演進(jìn)的協(xié)議——BICC.重慶郵電大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2004,16(6)

        2 中國電信DC1軟交換信令監(jiān)測系統(tǒng)項(xiàng)目測試功能規(guī)范書,2010

        3 Xu Li,Zheng Baoyu.Application and development of mobile agentin AN.JournalofChinaUniversitiesofPostsand Telecommunications,2004,11(1)

        4 YD/T 1193.1.與承載無關(guān)的呼叫控制(BICC)規(guī)范——第一部分:BICC的功能,2002

        5 YD/T 1193.1.與承載無關(guān)的呼叫控制(BICC)規(guī)范——第二部分:BICC的消息、參數(shù)的基本功能和格式,2002

        6 夏韃,雒江濤,張治中.TD-SCDMA測試儀中Iub接口CDR的合成方案.重慶郵電大學(xué)學(xué)報(bào),2007(3)

        7 陳玉花,張治中,左書川等.TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)Iu-PS接口CDR合成方案研究.電信科學(xué),2009,25(11)

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