于富東 吉林吉大通信設計院股份有限公司工程師

IP化語音媒體流分析系統(tǒng)的應用研究

于富東 吉林吉大通信設計院股份有限公司工程師

目前，移動交換網絡已完成全部的M c、Nc、IU-CS以及部分A接口的IP化改造，改造后的語音均以IP包的方式進行傳輸。然而，現(xiàn)有的支撐手段（信令監(jiān)測系統(tǒng)、TRAFFICA、A+Abis系統(tǒng)）無法分析用戶面語音IP包的質量，更不能對IP化語音媒體流問題（如單通、雜音、噪音、串話問題）進行有效的定位和解決。本文以移動運營商試用的IP化語音媒體流分析系統(tǒng)解決方案為例，詳細闡述該系統(tǒng)的功能方案和部署方案，以求對工程設計、運營商的網絡維護提供幫助和指導意見。

TD-LTE 單通 小區(qū)分析 承載分析

1 引言

為滿足用戶日益增長的語音和數(shù)據(jù)業(yè)務需求，移動運營商在加快TD-LTE網絡建設的同時，也在努力優(yōu)化現(xiàn)有的2G/3G網絡。近年來，為積極推進IP化部署，移動運營商著力進行核心網層面的語音、信令承載的IP化改造，先后完成了全部的M c、Nc、IU-CS以及部分A接口的IP化改造工作，改造后的語音均以IP包的方式進行傳輸。然而，現(xiàn)有的支撐手段（信令監(jiān)測系統(tǒng)、TRAFFICA、A+Abis系統(tǒng)）無法分析用戶面語音IP包的質量，尤其是針對客戶投訴較多的單通、雜音、噪音、串話等問題，更不能對其進行準確分析和跟蹤定位，嚴重影響用戶感知，給運營商的網絡維護帶來極大的壓力。

2014 年年底，中國移動集團率先在部分省份商用VoLTE。而當前形勢下，VoLTE業(yè)務的實現(xiàn)，涉及與傳統(tǒng)電路域的互通。本文提及的軟交換IP化語音媒體流分析系統(tǒng)，便是針對電路域核心網IP包進行跟蹤分析和定位的一套系統(tǒng)，其對IMS系統(tǒng)各接口協(xié)議和媒體流也同樣適用。故本系統(tǒng)的建設對運營商網絡維護起到良好的輔助作用。

2 語音分析系統(tǒng)功能方案

IP化語音媒體流分析系統(tǒng)，是針對運營商維護中以IP包方式傳輸?shù)拿襟w流進行分析、跟蹤和定位而定制開發(fā)的一套應用系統(tǒng)，其系統(tǒng)功能主要包括記錄查詢、承載、小區(qū)、電路、BSC、MGW分析。以下將對上述功能進行詳細介紹。

2.1 記錄查詢分析

記錄查詢分析主要包括RTP過程分析和A接口過程分析兩項，其中：

（1）RTP過程分析

對RTP協(xié)議中的呼叫過程進行具體分析，顯示網關地址、媒體端口、LAC、CI、噪音包數(shù)、靜音包數(shù)、SID丟失包數(shù)、壞幀包數(shù)，單通時長、雙語時長、回音時長、串話時長、丟包時長、本對端電平時長、斷續(xù)時長、編碼類型等指標。

（2）A接口過程分析

把用戶的某個業(yè)務流程的所有消息合并成為一個呼叫詳細記錄（CDR），并提取其中的重要字段呈現(xiàn)出來用于信令分析，按照GSM ACDR進行過程合成，顯示跟蹤結果。

2.2 承載分析

承載分析主要包括IP地址和MAC統(tǒng)計分析，具體表現(xiàn)為：

（1）IP地址分析

以時間、源地址、目的地址為維度，對IP上承載的總包數(shù)、總字節(jié)數(shù)、分片包數(shù)、分片字節(jié)數(shù)、時延、丟包、抖動進行統(tǒng)計。

（2）MAC統(tǒng)計分析

以時間、MAC地址為維度，對MAC上承載的總包數(shù)、總字節(jié)數(shù)、發(fā)送包數(shù)、接收包數(shù)、發(fā)送字節(jié)數(shù)、接收字節(jié)數(shù)、時延、丟包、抖動進行統(tǒng)計。

2.3小區(qū)分析

小區(qū)分析是針對小區(qū)單通和回音而進行的分析，具體表現(xiàn)為：

（1）小區(qū)單通分析

以開始時間、LAC、CI為維度，對小區(qū)通話指標、本地通話指標進行統(tǒng)計。

（2）小區(qū)回音分析

以開始時間、LAC、CI為維度，對小區(qū)總通話次數(shù)、回音次數(shù)、回音率等指標進行統(tǒng)計。

2.4 電路分析

與小區(qū)分析相似，電路分析在于將媒體流中單通和回音的現(xiàn)象進行分析，表現(xiàn)為：

（1）電路單通分析

以開始時間、源地址、PCM、CIC為維度，對CIC電路單通次數(shù)、本地單通指標、本地確認單通指標進行統(tǒng)計。

（2）電路回音分析

以開始時間、源地址、PCM、CIC為維度，對CIC電路總通話次數(shù)、回音次數(shù)、回音率等指標進行統(tǒng)計。

2.5 BSC分析

（1）BSC單通分析

以開始時間、BSC地址為維度，對小區(qū)通話指標、本地通話指標進行統(tǒng)計。

（2）BSC回音分析

以開始時間、BSC地址為維度，對BSC總通話次數(shù)、回音次數(shù)、回音率等指標進行統(tǒng)計。

2.6 MGW分析

（1）MGW單通分析

以開始時間、本地網關地址為維度，對小區(qū)通話指標、本地通話的指標進行統(tǒng)計。

（2）MGW回音分析

以開始時間、本地網關地址為維度，對MGW總通話次數(shù)、回音次數(shù)、回音率等指標進行統(tǒng)計。

3 語音分析系統(tǒng)的軟件要求

通過對CSFB話音解決方案的分析，可以看到，CSFB技術的應用涉及到傳統(tǒng)電路域MSC和BSC、EPC核心網MME、分組域SGSN、用戶數(shù)據(jù)中心HSS/ HLR、LTE無線eNodeB等，以下將分別針對上述網元的部署和改造做簡要說明。

（1）軟件通用要求

●能夠支持統(tǒng)計功能、網絡KPI指標自定義，并能由維護人員對統(tǒng)計功能中的KPI進行修改，根據(jù)指標的計算公式，通過簡單配置就能自定義出新的統(tǒng)計功能，并能立即生效，修改方式基于Windows窗口界面，簡單方便。

●能夠對各統(tǒng)計項進行逐級展開關聯(lián)分析；能夠最終關聯(lián)到某一呼叫的具體數(shù)據(jù)包。

●對統(tǒng)計結果支持按通配符“？*”靈活設置查詢條件。

●統(tǒng)計數(shù)據(jù)支持表格、圖形兩種方式顯示，圖形包括曲線圖、柱狀圖、餅圖、雷達圖等。

●對統(tǒng)計結果能夠輸出（Excel或Txt等可編解格式），并能保存。

（2）操作系統(tǒng)

應采用Linux或Unix，同時具有較高的可靠性、容錯能力，系統(tǒng)軟件不易崩潰和破壞，具有良好的故障恢復能力。

（3）自定義KPI

根據(jù)具體情況，特定需要的KPI指標應可以自行定義。

（4）性能要求

對于IP鏈路，至少能夠正常監(jiān)測和處理600Mbit/s的數(shù)據(jù)流量，不應出現(xiàn)丟包情況。

4 語音分析系統(tǒng)建設方案及應用分析

4.1 語音分析系統(tǒng)的組織結構

語音質量分析系統(tǒng)主要分為采集處理機、數(shù)據(jù)庫服務和局域網交換機，均為通用設備，其中：

（1）采集處理機

主要用于處理MGW、BSC、RNC的媒體流數(shù)據(jù)；結合移動通信網絡現(xiàn)有運行數(shù)據(jù)的顆粒，采集處理機實時處理能力要求不低于400Mbit/s。

（2）數(shù)據(jù)庫服務器

要求CDR能保存1個月，統(tǒng)計分析數(shù)據(jù)保存半年，支持可擴展的磁盤存儲器系統(tǒng)，支持外接磁盤陣列。

（3）局域網交換機

用于組建系統(tǒng)內部的局域網。

目前，移動核心網大多以MSCPOOL的方式組建本地網。為此，該系統(tǒng)的建設，需要以MSCPOOL為實際應用場景：向外，采集處理機部署時通過鏡像或分光的方式獲取經由CE的媒體數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進行預處理后輸出CDR及統(tǒng)計數(shù)據(jù)；向內，通過系統(tǒng)自身提供的局域網交換機組建局域網絡，完成系統(tǒng)內部信息的互通，具體參見圖1。

圖1 語音質量分析系統(tǒng)組織結構圖

當前，語音分析系統(tǒng)監(jiān)測和分析的對象主要是2G/ 3G網絡頻發(fā)的單通、雜音、噪音、串話問題。由于VoLTE業(yè)務的控制面和用戶面編解碼方式與傳統(tǒng)的2G/3G完全不同，且獲取信息的顆粒度相差較大，故需廠家針對VoLTE做進一步的定制開發(fā)。

4.2 語音分析系統(tǒng)的應用分析

針對語音分析系統(tǒng)的功能要求，結合實際的網絡監(jiān)測結果，對其典型應用做如下簡要介紹：

（1）單用戶語音質量問題分析

提取單用戶的原始語音IP包，通過分析原始語音IP包內容，分析定位導致用戶出現(xiàn)語音質量問題的原因，具體參見圖2、3。

（2）小區(qū)分析

提供基于小區(qū)的語音指標分析，包括小區(qū)單通分析、小區(qū)噪音分析、小區(qū)斷續(xù)分析、小區(qū)回音分析、小區(qū)壞幀分析、小區(qū)感知分析、GIS單通和噪音分析，具體參見圖4。

（3）BSC/RNC分析

提供基于BSC/RNC的語音指標分析，包括BSC/ RNC單通分析、BSC/RNC噪音分析、BSC/RNC斷續(xù)分析、BSC/RNC回音分析、BSC/RNC壞幀分析、BSC/RNC感知分析，具體參見圖5。

通過以上分析和進一步跟蹤定位，初步確定引發(fā)用戶通話中單通的原因是無線網發(fā)送的語音幀異?；驌p壞導致，問題最終通過無線網升級得到解決。

此外，IMS系統(tǒng)的AS底層IP連接出現(xiàn)異常，利用常規(guī)的故障處理手段無法進行有效定位，最終通過該套IP化語音媒體流分析系統(tǒng)定位問題并快速解決。

圖2 通話一段時間后發(fā)生單通的波形

圖3 通話接通后發(fā)生單通的波形

圖4 基于小區(qū)的斷話、單通問題分析

圖5 基于BSC/RNC的斷話、單通問題分析

5 結束語

當前，中國移動擁有世界上最大規(guī)模、最大容量的核心網電路域，伴隨著VoLTE的商用，移動集團同時運營著2G/3G/4G復雜的網絡系統(tǒng)，給維護部門帶來了很大的壓力。為進一步提高移動語音通話質量、增強用戶體驗、提升移動品牌影響力，對整個網絡做進一步的優(yōu)化，成為運營商考慮的重要問題。本文介紹的語音分析系統(tǒng)對各運營商具有一定的輔助和參考。

1 中國移動通信企業(yè)標準.中國移動TD-SCDMA網絡技術體制.2009

2 中國移動通信企業(yè)標準.中國移動通信網絡組織規(guī)范_GSM_網絡路由組織原則V1.0.0.2013,5

2014-12-20）