佟敏，趙艷利

（吉林吉大通信設(shè)計(jì)院股份有限公司， 長(zhǎng)春 130012）

LTE核心網(wǎng)信令監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)分析

佟敏，趙艷利

（吉林吉大通信設(shè)計(jì)院股份有限公司， 長(zhǎng)春 130012）

根據(jù)電信運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)管維護(hù)的要求，介紹了LTE核心網(wǎng)信令監(jiān)測(cè)系統(tǒng)平臺(tái)架構(gòu)和采集系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)，提出了具體的信令監(jiān)測(cè)系統(tǒng)流量采集方案和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)解析方案，對(duì)于后續(xù)工程的指導(dǎo)和建設(shè)有較好的實(shí)用價(jià)值。

LTE；信令采集；分光器

1　引言

隨著LTE網(wǎng)絡(luò)建設(shè)迅猛發(fā)展，建設(shè)集中化管理的LIE核心網(wǎng)信令監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)促進(jìn)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的發(fā)展將發(fā)揮重大的關(guān)鍵性作用。LIE核心網(wǎng)信令監(jiān)測(cè)系統(tǒng)部署在LTE核心網(wǎng)的S1-C、S1-U、S6a、SGs等接口。實(shí)現(xiàn)對(duì)鏈路、網(wǎng)元、終端、用戶和服務(wù)提供商的監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)用戶投訴分析、統(tǒng)計(jì)分析、流量分析、流向分析、短信分析、彩信分析、eNode B接入質(zhì)量分析、EPC核心網(wǎng)業(yè)務(wù)質(zhì)量分析、SP業(yè)務(wù)質(zhì)量分析、切換分析、CSFB分析等。信令采集與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)4G核心網(wǎng)上述接口鏈路進(jìn)行了統(tǒng)一分光匯聚，以滿足特通需求以及未來(lái)統(tǒng)一DPI、LTE信令監(jiān)測(cè)等系統(tǒng)的需求。各信令監(jiān)測(cè)類系統(tǒng)可以此進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和挖掘，從而達(dá)到快速定位網(wǎng)絡(luò)維護(hù)中的故障問(wèn)題、提升網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量、優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)資源的目的。

2　LTE信令監(jiān)測(cè)系統(tǒng)平臺(tái)架構(gòu)

LTE信令監(jiān)測(cè)系統(tǒng)劃分為應(yīng)用層、共享層、采集層3個(gè)層次，如圖1信令監(jiān)測(cè)系統(tǒng)平臺(tái)架構(gòu)所示。

采集層：建立統(tǒng)一采集平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集“全覆蓋、不重復(fù)、無(wú)遺漏”。

共享層：建立網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)共享平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)與應(yīng)用解耦，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)一建模、統(tǒng)一存儲(chǔ)、統(tǒng)一處理，數(shù)據(jù)向應(yīng)用層完全開放共享。

應(yīng)用層：建立“4+1”應(yīng)用系統(tǒng)，包括資源管理系統(tǒng)、故障管理系統(tǒng)、性能管理系統(tǒng)、優(yōu)化管理系統(tǒng)和運(yùn)維管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)的跨專業(yè)、端到端管理，并可基于數(shù)據(jù)共享平臺(tái)實(shí)現(xiàn)更多應(yīng)用的快速開發(fā)、靈活定制。

2.1采集系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

如圖2所示，LTE核心網(wǎng)信令監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（LCTS）由兩個(gè)進(jìn)程組成，它們分別為流量采集引擎TCE和信令處理引擎SPE。流量采集引擎以PFRING方式從所在服務(wù)器的網(wǎng)卡上收取鏡像報(bào)文存入共享內(nèi)存上的報(bào)文緩存隊(duì)列，并利用信號(hào)量通知信令處理引擎報(bào)文在報(bào)文緩存隊(duì)列中的狀態(tài)，信令處理引擎接收共享內(nèi)存隊(duì)列中緩存的報(bào)文，依次進(jìn)行處理，再將處理完的報(bào)文送入刪除隊(duì)列，最后TCE會(huì)將送入刪除隊(duì)列的報(bào)文內(nèi)存釋放。

圖1　信令監(jiān)測(cè)系統(tǒng)平臺(tái)架構(gòu)

圖2　信令采集系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

流量采集引擎依賴于硬件架構(gòu)的流量采集探針，探針部署于LTE核心網(wǎng)的鏈路上，負(fù)責(zé)大部分的流量采集和過(guò)濾工作。通過(guò)配置IP、端口、協(xié)議等過(guò)濾規(guī)則，流量采集探針可以將采集到的流量過(guò)濾并匯聚到TCE所在的網(wǎng)卡，再由TCE從PFRING采集網(wǎng)卡接收鏡像報(bào)文。信令處理引擎接收緩存隊(duì)列中的經(jīng)過(guò)過(guò)濾的鏡像報(bào)文，對(duì)不同協(xié)議的報(bào)文按照協(xié)議規(guī)范進(jìn)行解碼、匹配與關(guān)聯(lián)，從而將報(bào)文中包含的重要信息以及分析結(jié)果完整的記錄下來(lái)生成話單，并且支持將話單保存在本地或發(fā)送給其它模塊。

2.2LTE核心網(wǎng)信令監(jiān)測(cè)系統(tǒng)流量采集方案

LTE信令監(jiān)測(cè)系統(tǒng)需對(duì)各MME、S-GW與CE設(shè)備之間的鏈路進(jìn)行采集監(jiān)測(cè)，在CE設(shè)備側(cè)實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)。LTE核心網(wǎng)的S1-C、S1-U、S6a、SGs等接口鏈路在CE側(cè)通過(guò)分光采集后，統(tǒng)一匯聚到中心機(jī)房信令匯聚設(shè)備上。支持信令監(jiān)測(cè)、經(jīng)分、管局、集團(tuán)公司的信令數(shù)據(jù)提取。

信令監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以不影響網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的高阻跨接、端口鏡像、TAP分路、分光器分光等方式采集各類信令和協(xié)議數(shù)據(jù)，進(jìn)行信令和協(xié)議的消息解碼、CDR/TDR合成，再現(xiàn)業(yè)務(wù)接續(xù)全過(guò)程，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)各類指標(biāo)統(tǒng)計(jì)，從而使網(wǎng)絡(luò)維護(hù)人員掌握和分析網(wǎng)絡(luò)、業(yè)務(wù)運(yùn)行情況。

LTE核心網(wǎng)信令監(jiān)測(cè)鏈路類型有10GE單模光口，GE單模及多模光口。光口鏈路的監(jiān)測(cè)通過(guò)在核心網(wǎng)鏈路中串接1分2分光器來(lái)實(shí)現(xiàn)。單模光口鏈路進(jìn)行2級(jí)分光，1級(jí)進(jìn)行1分2分光（分光比2：8），然后再進(jìn)行放大后，進(jìn)行2級(jí)1分8分光。其中1路信號(hào)用于LTE信令監(jiān)測(cè)，其余7路作為備用，供其它系統(tǒng)使用。對(duì)于多模光口，需要進(jìn)行2級(jí)分光，其中1級(jí)分光進(jìn)行1分2分光（分光比2：8），2級(jí)分光進(jìn)行1分4分光，對(duì)于需求比較多的場(chǎng)合還可在2級(jí)1分4的基礎(chǔ)上再進(jìn)行放大后再進(jìn)行3級(jí)1分4分光。其中1路用于LTE信令監(jiān)測(cè)，其余作為備用。

經(jīng)過(guò)分光放大的鏈路再經(jīng)過(guò)流量匯聚設(shè)備。匯聚以后通過(guò)10 GE光口輸出給數(shù)據(jù)共享層，進(jìn)行信令解析和XDR合成、信令與承載分析、記錄跟蹤與查詢、核心網(wǎng)絡(luò)分析。

圖3　LTE核心網(wǎng)信令監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組網(wǎng)拓?fù)鋱D

2.3LTE核心網(wǎng)信令監(jiān)測(cè)系統(tǒng)解析方案

關(guān)于LTE相關(guān)接口，LTE相關(guān)信令使用采集解析設(shè)備，根據(jù)需要選擇不同計(jì)算能力的采集解析設(shè)備，如每臺(tái)處理能力為600 Mbit/s。再根據(jù)匯聚以后所有鏈路的流量選擇配置采集解析設(shè)備數(shù)量。系統(tǒng)組網(wǎng)拓?fù)鋱D如圖3所示。

同時(shí)需要根據(jù)流量及所產(chǎn)生的SDR記錄數(shù)量計(jì)算配置關(guān)聯(lián)回填服務(wù)器，訂閱共享服務(wù)器數(shù)量。另外根據(jù)組網(wǎng)需要配置至少1臺(tái)接口服務(wù)器。根據(jù)組網(wǎng)需求預(yù)計(jì)需要48口交換機(jī)1臺(tái)，根據(jù)現(xiàn)網(wǎng)組網(wǎng)為主備組網(wǎng)方案，因此實(shí)際需要項(xiàng)目配置2臺(tái)組網(wǎng)交換機(jī)。

3　結(jié)束語(yǔ)

隨著互聯(lián)網(wǎng)和手機(jī)業(yè)務(wù)的不斷發(fā)展，人們對(duì)于移動(dòng)通信的要求也不斷變化，越來(lái)越不滿足于現(xiàn)狀，用戶希望享受更高質(zhì)量的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。LTE技術(shù)自2004年底被提出后，經(jīng)過(guò)了10多年的發(fā)展，已經(jīng)逐漸成熟。信令網(wǎng)監(jiān)測(cè)在網(wǎng)絡(luò)資源規(guī)劃與優(yōu)化方面逐漸體現(xiàn)出優(yōu)勢(shì)，近年來(lái)得到了電信運(yùn)營(yíng)商越來(lái)越多的關(guān)注，成為網(wǎng)管建設(shè)方面必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié)。

［1］韋薇，張揚(yáng). 信令監(jiān)測(cè)系統(tǒng)架構(gòu)規(guī)范的演進(jìn)［J］. 電信工程技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化，2011（04）.

［2］王朝陽(yáng)， 曹龍漢， 張治中， 等. LTE網(wǎng)絡(luò)測(cè)試儀中S6a接口Diameter協(xié)議監(jiān)測(cè)方案研究［J］. 電信科學(xué)， 2014，30（5）.

［3］邊慶利， 李芙青. 信令分析及其在TD-LTE網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化中的應(yīng)用［J］.電子世界， 2014（16）.

［4］周冬玲， 胡曉娟， 孫震強(qiáng)， 等. LTE信令采集方案分析［J］. 郵電設(shè)計(jì)技術(shù)， 2014（10）.

Analysis on the construction of LTE core network signaling monitoring system

TONG Min， Zhao Yan-li
（Jilin Jlu Communication Design Institute Co.， Ltd.， Changchun 130012， China）

Based on the requirements of network management and maintenance of telecom operators， architecture of signaling monitoring system platform are introduced， traffic acquisition program and resolution scheme of signaling monitoring system are put forward. It has good practical value for guidance of future projects.

LTE； signaling acquisition； splitter

TN929.5

A

1008-5599（2016）10-0067-03

2016-08-14