移動互聯(lián)網(wǎng)信令數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)的采集方案研究及實踐

陳偉棟

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移動互聯(lián)網(wǎng)信令數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)的采集方案研究及實踐

陳偉棟

中國移動通信集團廣東有限公司，廣東 廣州 510300

運營商需要采集移動互聯(lián)網(wǎng)各個接口的信令數(shù)據(jù)開展數(shù)據(jù)挖掘分析，從而實現(xiàn)對網(wǎng)絡質量、用戶行為、業(yè)務拓展等多方面的支撐。通過對移動互聯(lián)網(wǎng)各個接口信令和數(shù)據(jù)的特點分析，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)絡方案，為信令監(jiān)測系統(tǒng)、移動數(shù)據(jù)共享平臺的建設奠定基礎。

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

引言

移動終端及移動應用的發(fā)展使運營商管道化日益明顯，加強面向用戶、面向業(yè)務、面向區(qū)域、面向終端的多維數(shù)據(jù)業(yè)務分析是運營商應對市場競爭、開展流量經(jīng)營的前提。由于移動通信網(wǎng)絡PS域（2G/3G/4G-LTE及NB-IoT）是移動互聯(lián)網(wǎng)和移動物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務的承載網(wǎng)網(wǎng)絡，因此建設PS域網(wǎng)絡信令監(jiān)測和分析系統(tǒng)支撐手段是實現(xiàn)多維數(shù)據(jù)業(yè)務分析的基礎。近年來，電信運營商都加大了信令監(jiān)測和數(shù)據(jù)業(yè)務分析系統(tǒng)的投資，希望通過對網(wǎng)絡質量、用戶行為、業(yè)務發(fā)展等多方面進行挖掘分析，提升業(yè)務價值和客戶服務質量。

1 信令數(shù)據(jù)采集點的選擇

相對于其他的網(wǎng)管支撐手段基于設備的統(tǒng)計、告警、配置等信息，信令監(jiān)測和業(yè)務分析系統(tǒng)詳細記錄并保存了移動用戶的信令和業(yè)務過程，因此該系統(tǒng)提供了基于用戶行為和業(yè)務過程的監(jiān)測和分析支撐能力。信令監(jiān)測和業(yè)務分析系統(tǒng)的功能總體上可分為面向維護、面向質量、面向市場及面向服務[1]。

由于移動互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務的業(yè)務鏈長，包括無線網(wǎng)絡、PS域核心網(wǎng)絡、CMNET骨干網(wǎng)絡、WAP網(wǎng)關增值網(wǎng)絡、SP等多個系統(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)的采集點則各有不同。另外，端到端的業(yè)務質量分析和問題定位，只有使用多個接口數(shù)據(jù)聯(lián)合分析才能實現(xiàn)。但移動互聯(lián)網(wǎng)的信令和數(shù)據(jù)流量巨大，數(shù)據(jù)業(yè)務信令監(jiān)測和分析系統(tǒng)的建設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)測和數(shù)據(jù)業(yè)務分析系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集點和信令采集方案是建設信令監(jiān)測系統(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

首先通過分析移動互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡結構和各接口的信令數(shù)據(jù)特征和信息，確定全面的信令監(jiān)測點。從信息內容的豐富程度來看，2G Gb、3G Iu-PS和4G S1接口信息較為豐富，包含用戶移動性行為和業(yè)務行為信息，較為適合面向網(wǎng)絡質量、面向用戶和面向市場的分析。Gn/S5/S8接口則主要包含用戶會話管理信息和用戶業(yè)務行為信息，較適合面向用戶和面向市場的分析。因此Gb、Iu PS、S1接口相對于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。詳細的接口對比請見表1[3]。

為實現(xiàn)端到端的業(yè)務質量分析和定位故障，使用多接口數(shù)據(jù)關聯(lián)分析是信令監(jiān)測系統(tǒng)的重要需求之一。由于各個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容進行分析。但數(shù)據(jù)業(yè)務流量巨大，采集更多接口的信令和數(shù)據(jù)就意味著更大的投資，運營商必須考慮投資收益的問題。因此，如何設計合適的信令采集方案，從而達到滿足需求和控制投資的平衡是信令監(jiān)測和數(shù)據(jù)業(yè)務分析系統(tǒng)建設的關鍵問題。

2 信令數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡方案

考慮到移動互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)業(yè)務流量增長迅猛，同時國內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)絡負荷和流量潮汐現(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)測和數(shù)據(jù)業(yè)務分析系統(tǒng)的利用率和彈性。為了解決多接口采集和投資問題，實施對個別接口信令和數(shù)據(jù)的全采全監(jiān)，而對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，我們需要設計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)絡方案，實現(xiàn)對各個接口、鏈路和地址的原始信令和數(shù)據(jù)進行自由選擇采集的能力。

整個信令數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡采用分級方案進行建設，

根據(jù)信令數(shù)據(jù)的傳輸路徑采集網(wǎng)絡可分為設備接口所在機房、地市采集匯聚中心、信令數(shù)據(jù)處理中心站三級（見圖1）。由于數(shù)據(jù)業(yè)務流量大，為了進一步節(jié)省資源，數(shù)據(jù)業(yè)務原始信令和數(shù)據(jù)通過TAP、分光或鏡像方式復制后直接通過分流設備或RSPAN技術，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，再通過分流設備將原始信令和數(shù)據(jù)碼流分流到解碼設備上進行處理。數(shù)據(jù)業(yè)務的流量采集將不采用CS域信令IP封裝的IF1接口方式。在PS域設備所在的機房設置數(shù)據(jù)采集設備和分流器，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，再通過地市信令采集匯聚中心節(jié)點通過傳輸匯聚到全省的信令處理中心節(jié)點。各級的分流設備可根據(jù)實際需求、傳輸帶寬等條件設置靈活的動態(tài)的流量過濾篩選策略，實現(xiàn)對信令數(shù)據(jù)的按需、按時的采集能力。

圖1 信令數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡拓撲

以廣東某電信運營商為例，其移動通信網(wǎng)絡核心網(wǎng)設備分別部署在8個地市，為此信令數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡在全省設置8個信令采集匯聚中心，作為各片區(qū)的信令采集匯聚節(jié)點。每個信令采集匯聚節(jié)點部署兩臺Cisco Catalyst 6509設備作為片區(qū)的匯聚交換機。全省信令處理中心節(jié)點作為信令網(wǎng)絡的匯聚核心，在全省形成雙星型信令采集網(wǎng)絡結構，確保信令采集網(wǎng)絡的高可用性。全省信令處理中心節(jié)點作為信令監(jiān)測系統(tǒng)的核心節(jié)點，將部署服務器集群，完成信令的編解碼、共享、應用等。每個PS域機房的各個接口（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)接入到分流器設備，并上聯(lián)至6509交換機。通過在分流器設備上對采集的接口、鏈路和地址進行配置，則可實現(xiàn)對各個接口按需的信令采集能力。另外，信令采集骨干網(wǎng)絡同時可支持CS信令的采集，實現(xiàn)對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，充分利用網(wǎng)絡傳輸資源。

3 總結

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

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

[2]張云麟. 通信網(wǎng)的信令系統(tǒng)[M]. 北京：北京大學出版社，2009.

[3]蔣建峰. 路由與交換技術精要與實踐[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)任職于中國移動通信集團廣東有限公司網(wǎng)管中心性能管理室，主要負責移動互聯(lián)網(wǎng)信令采集分析及業(yè)務端到端質量分析優(yōu)化工作。