陳偉棟

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移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)信令數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的采集方案研究及實(shí)踐

陳偉棟

中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)廣東有限公司，廣東 廣州 510300

運(yùn)營(yíng)商需要采集移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)各個(gè)接口的信令數(shù)據(jù)開展數(shù)據(jù)挖掘分析，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量、用戶行為、業(yè)務(wù)拓展等多方面的支撐。通過對(duì)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)各個(gè)接口信令和數(shù)據(jù)的特點(diǎn)分析，提出一種靈活的具有按需采集能力的信令和數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)方案，為信令監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、移動(dòng)數(shù)據(jù)共享平臺(tái)的建設(shè)奠定基礎(chǔ)。

移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)；信令監(jiān)測(cè)；信令采集網(wǎng)絡(luò)

引言

移動(dòng)終端及移動(dòng)應(yīng)用的發(fā)展使運(yùn)營(yíng)商管道化日益明顯，加強(qiáng)面向用戶、面向業(yè)務(wù)、面向區(qū)域、面向終端的多維數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)分析是運(yùn)營(yíng)商應(yīng)對(duì)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)、開展流量經(jīng)營(yíng)的前提。由于移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)PS域（2G/3G/4G-LTE及NB-IoT）是移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的承載網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，因此建設(shè)PS域網(wǎng)絡(luò)信令監(jiān)測(cè)和分析系統(tǒng)支撐手段是實(shí)現(xiàn)多維數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)分析的基礎(chǔ)。近年來，電信運(yùn)營(yíng)商都加大了信令監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)分析系統(tǒng)的投資，希望通過對(duì)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量、用戶行為、業(yè)務(wù)發(fā)展等多方面進(jìn)行挖掘分析，提升業(yè)務(wù)價(jià)值和客戶服務(wù)質(zhì)量。

1 信令數(shù)據(jù)采集點(diǎn)的選擇

相對(duì)于其他的網(wǎng)管支撐手段基于設(shè)備的統(tǒng)計(jì)、告警、配置等信息，信令監(jiān)測(cè)和業(yè)務(wù)分析系統(tǒng)詳細(xì)記錄并保存了移動(dòng)用戶的信令和業(yè)務(wù)過程，因此該系統(tǒng)提供了基于用戶行為和業(yè)務(wù)過程的監(jiān)測(cè)和分析支撐能力。信令監(jiān)測(cè)和業(yè)務(wù)分析系統(tǒng)的功能總體上可分為面向維護(hù)、面向質(zhì)量、面向市場(chǎng)及面向服務(wù)[1]。

由于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的業(yè)務(wù)鏈長(zhǎng)，包括無線網(wǎng)絡(luò)、PS域核心網(wǎng)絡(luò)、CMNET骨干網(wǎng)絡(luò)、WAP網(wǎng)關(guān)增值網(wǎng)絡(luò)、SP等多個(gè)系統(tǒng)，因此各段的信令和數(shù)據(jù)包含的信息不盡相同[2]。根據(jù)不同的分析需求，其信令和數(shù)據(jù)的采集點(diǎn)則各有不同。另外，端到端的業(yè)務(wù)質(zhì)量分析和問題定位，只有使用多個(gè)接口數(shù)據(jù)聯(lián)合分析才能實(shí)現(xiàn)。但移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的信令和數(shù)據(jù)流量巨大，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信令監(jiān)測(cè)和分析系統(tǒng)的建設(shè)必然面臨投資大的難題。如何在投資和需求之間取得較好的平衡，確定信令監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)分析系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集點(diǎn)和信令采集方案是建設(shè)信令監(jiān)測(cè)系統(tǒng)首先面臨的問題。

表1 各接口的信令和數(shù)據(jù)信息特點(diǎn)

首先通過分析移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和各接口的信令數(shù)據(jù)特征和信息，確定全面的信令監(jiān)測(cè)點(diǎn)。從信息內(nèi)容的豐富程度來看，2G Gb、3G Iu-PS和4G S1接口信息較為豐富，包含用戶移動(dòng)性行為和業(yè)務(wù)行為信息，較為適合面向網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量、面向用戶和面向市場(chǎng)的分析。Gn/S5/S8接口則主要包含用戶會(huì)話管理信息和用戶業(yè)務(wù)行為信息，較適合面向用戶和面向市場(chǎng)的分析。因此Gb、Iu PS、S1接口相對(duì)于Gn、S5/S8接口信息而言，信息更為豐富，但采集的鏈路數(shù)量基本上比Gn接口采集鏈路數(shù)量多一倍，投資可能更高。詳細(xì)的接口對(duì)比請(qǐng)見表1[3]。

為實(shí)現(xiàn)端到端的業(yè)務(wù)質(zhì)量分析和定位故障，使用多接口數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)分析是信令監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的重要需求之一。由于各個(gè)接口所包含的信息存在差異，因此部分需求也需要更多接口的信息內(nèi)容進(jìn)行分析。但數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)流量巨大，采集更多接口的信令和數(shù)據(jù)就意味著更大的投資，運(yùn)營(yíng)商必須考慮投資收益的問題。因此，如何設(shè)計(jì)合適的信令采集方案，從而達(dá)到滿足需求和控制投資的平衡是信令監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)分析系統(tǒng)建設(shè)的關(guān)鍵問題。

2 信令數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)方案

考慮到移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)流量增長(zhǎng)迅猛，同時(shí)國(guó)內(nèi)存在明顯的上下班和節(jié)假日人流量遷移的特征，從而造成網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷和流量潮汐現(xiàn)象，采用“分布采集、集中解碼”方案可最大限度提升信令監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)分析系統(tǒng)的利用率和彈性。為了解決多接口采集和投資問題，實(shí)施對(duì)個(gè)別接口信令和數(shù)據(jù)的全采全監(jiān)，而對(duì)其他接口則采用按需采集處理的系統(tǒng)方案是行之有效的。為此，我們需要設(shè)計(jì)一種靈活的具有按需采集能力的信令和數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)方案，實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)接口、鏈路和地址的原始信令和數(shù)據(jù)進(jìn)行自由選擇采集的能力。

整個(gè)信令數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)采用分級(jí)方案進(jìn)行建設(shè)，

根據(jù)信令數(shù)據(jù)的傳輸路徑采集網(wǎng)絡(luò)可分為設(shè)備接口所在機(jī)房、地市采集匯聚中心、信令數(shù)據(jù)處理中心站三級(jí)（見圖1）。由于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)流量大，為了進(jìn)一步節(jié)省資源，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)原始信令和數(shù)據(jù)通過TAP、分光或鏡像方式復(fù)制后直接通過分流設(shè)備或RSPAN技術(shù)，由專用的信令采集傳輸鏈路傳送匯聚到信令處理中心節(jié)點(diǎn)，再通過分流設(shè)備將原始信令和數(shù)據(jù)碼流分流到解碼設(shè)備上進(jìn)行處理。數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的流量采集將不采用CS域信令I(lǐng)P封裝的IF1接口方式。在PS域設(shè)備所在的機(jī)房設(shè)置數(shù)據(jù)采集設(shè)備和分流器，原始信令和數(shù)據(jù)通過TAP、分光或鏡像方式接入到分流器，并匯聚到各地市信令采集匯聚中心節(jié)點(diǎn)，再通過地市信令采集匯聚中心節(jié)點(diǎn)通過傳輸匯聚到全省的信令處理中心節(jié)點(diǎn)。各級(jí)的分流設(shè)備可根據(jù)實(shí)際需求、傳輸帶寬等條件設(shè)置靈活的動(dòng)態(tài)的流量過濾篩選策略，實(shí)現(xiàn)對(duì)信令數(shù)據(jù)的按需、按時(shí)的采集能力。

圖1 信令數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/p>

以廣東某電信運(yùn)營(yíng)商為例，其移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)核心網(wǎng)設(shè)備分別部署在8個(gè)地市，為此信令數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)在全省設(shè)置8個(gè)信令采集匯聚中心，作為各片區(qū)的信令采集匯聚節(jié)點(diǎn)。每個(gè)信令采集匯聚節(jié)點(diǎn)部署兩臺(tái)Cisco Catalyst 6509設(shè)備作為片區(qū)的匯聚交換機(jī)。全省信令處理中心節(jié)點(diǎn)作為信令網(wǎng)絡(luò)的匯聚核心，在全省形成雙星型信令采集網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，確保信令采集網(wǎng)絡(luò)的高可用性。全省信令處理中心節(jié)點(diǎn)作為信令監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的核心節(jié)點(diǎn)，將部署服務(wù)器集群，完成信令的編解碼、共享、應(yīng)用等。每個(gè)PS域機(jī)房的各個(gè)接口（Gb、Gn、Gi、Iu PS、S1、S11等）數(shù)據(jù)通過TAP、分光或鏡像采集數(shù)據(jù)接入到分流器設(shè)備，并上聯(lián)至6509交換機(jī)。通過在分流器設(shè)備上對(duì)采集的接口、鏈路和地址進(jìn)行配置，則可實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)接口按需的信令采集能力。另外，信令采集骨干網(wǎng)絡(luò)同時(shí)可支持CS信令的采集，實(shí)現(xiàn)對(duì)IP封裝的CS信令的通過IP三層路由方式傳送到信令處理中心節(jié)點(diǎn)，充分利用網(wǎng)絡(luò)傳輸資源。

3 總結(jié)

通過以上方案可實(shí)現(xiàn)靈活多接口按需采集的信令采集網(wǎng)絡(luò)，能較好地實(shí)現(xiàn)信令監(jiān)測(cè)系統(tǒng)需求與投資的平衡。同時(shí)，信令數(shù)據(jù)處理中心可通過信令處理集群、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)集群、數(shù)據(jù)接口集群進(jìn)行信令的集中處理和數(shù)據(jù)共享，為信令共享云平臺(tái)建設(shè)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

[1]孫宇彤. LTE教程：業(yè)務(wù)與信令[M]. 北京：電子工業(yè)出版社，2017.

[2]張?jiān)器? 通信網(wǎng)的信令系統(tǒng)[M]. 北京：北京大學(xué)出版社，2009.

[3]蔣建峰. 路由與交換技術(shù)精要與實(shí)踐[M]. 北京：電子工業(yè)出版社，2017.

Research and Practice on Acquisition Scheme of Mobile Internet Signaling Data Monitoring System

Chen Weidong

China Mobile Communications Corporation Guangdong Co., Ltd., Guangdong Guangzhou 510300

Operators need to collect signaling data from various interfaces of the mobile internet to conduct data mining and analysis so as to support network quality, user behavior, and service development. Through the analysis of the characteristics of the signaling and data of each interface of the mobile internet, a flexible signaling and data acquisition network scheme with on-demand acquisition capability is proposed, which lays a foundation for the construction of the signaling monitoring system and the mobile data sharing platform.

mobile internet; signaling monitoring; signaling acquisition network

TN929.5；TP311.5

A

陳偉棟，通信工程師，現(xiàn)任職于中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)廣東有限公司網(wǎng)管中心性能管理室，主要負(fù)責(zé)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)信令采集分析及業(yè)務(wù)端到端質(zhì)量分析優(yōu)化工作。