CN101098204B

CN101098204B - 全网信令时序还原方法

Info

Publication number: CN101098204B
Application number: CN2006100614812A
Authority: CN
Inventors: 谢伟
Original assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Current assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Priority date: 2006-06-29
Filing date: 2006-06-29
Publication date: 2011-07-06
Anticipated expiration: 2026-06-29
Also published as: CN101098204A; WO2008003221A1

Abstract

本发明公开了一种对现有的组网方式不会造成影响，设备在硬件上也不需要做改动的全网信令时序还原方法，其包括以下步骤：A、遍历软交换上报的信令消息，生成全网信令时序；B、将软交换上报的信令消息与网元上报的信令消息相比较，找出网元上报的信令消息中与软交换上报的信令消息不能匹配的信令消息；C、采用时钟校正来确定网元上报的信令消息中与软交换上报的信令消息不能匹配的信令消息在所述全网信令时序中的插入位置，并插入到所述全网信令时序中，从而还原出原始的全网信令时序。本发明的全网信令时序还原方法实现简单、低成本、低复杂度，适合大规模商用。

Description

全网信令时序还原方法

技术领域

本发明涉及时序还原方法，尤其涉及一种全网信令时序还原方法。

背景技术

NGN(Next Generation Network，下一代网络)是一个开放的网络，设备众多，且各设备的时钟并不是同步的，这样就导致在对各设备的信令进行分析时，不能根据信令中所带的时间戳来判断它们之间的先后顺序。给信令分析增加了困难。

目前有以下两种信令时序还原方案：

一是分散式GPS(Global Positioning System，全球定位系统)较时法。要准确的还原信令时序，一种可行的办法是协调各设备的本地时间，使其保持一致。在每一个有信令采集点存在的局部网络，设置一台较时服务器和一台GPS设备。较时服务器提供基准时间，该时间从GPS设备获取，精度大约1ms左右，作为本局部网络的基准时间。网络中的设备通过较时协议从较时服务器中获取基准时间，常见的较时协议有NTP(Network Time Protocol，网络时间协议)、SNTP(Simple Network Time Protocol，简单网络时间协议)等。然后各设备的信令中都打上这个基准时间戳。这样，在对各设备的信令做时序还原时，就可以根据该时间戳来进行排序了。

虽然上述分散式GPS较时法可以为网络中的设备提供精准一致的时间，但是它不适合大规模商用，缺点如下：

1.必须得提供大量的GPS设备和较时服务器，而且在开局时就把较时服务器布置好，对于维护局点，无法采用这种方式；

2.对现有的组网方式有影响，需要在网络中额外布置一台较时服务器，各设备都要从该服务器上获取基准时种，这样各设备都要修改获取时间的方式；

3.GPS系统受美国军方控制，其P码仅对美国军方和授权用户开放。民用C/A码的时间同步精度比P码低两个数量级，而且其安全性没有保障；

4.GPS信号通过无线方式传输，易受外界干扰；

5.GPS接收机的时刻信号是通过标准接口(如RS-232接口)输出的，很多网上在用设备(如交换机)并没有这种专用接口。

二是SDH(Synchronous Digital Hierarchy，同步数字体系)网络时间同步技术。该方案是通过在网络中设置一台时钟服务器，然后把该时钟服务器的时间输送到各设备，各设备在信令中都打上这个基准时间戳，只要保证时钟信号在传输过程中的稳定性和复现性，就可以保证各设备的时间是同步的。

国际上刚开始大规模建设SDH或SONET(Synchronous Optical Network，同步光纤网络)网络时，人们就提出利用SDH或SONET网络传送高精度时间编码信号。ITU-R S7组随后正式立项研究，美国、欧洲、日本等国家和地区也进行了大量相关的研究。这种技术的主要原理是把时间编码信号嵌入到SDH或SONET STM-N的复用段开销(MSOH)的空闲字节，信息长度为5bit，其帧结构符合ITU-T G.708建议。因此，只要不阻断MSOH信息，就可以实现长距离传输。该信息可以通过再生段，但是不能通过复用段。用SDH的STM-N信号传送时间频率信息的优点是对抖动的过滤能力强，不受支路指针调整的影响，因此，可以在STM-N端口之间实现时间信息的透明传输。利用SDH网络传送标准时间的方法有单向法、双向法和共视法。图1是共视法的原理图。共视法是将各节点的时钟同时和标准时钟进行比较，节点时钟之间的时刻值误差通过随后的数据交换进行比较和修正。

虽然STM-N传输时钟信号具备稳定性和复现性，但是由于实现复杂，因此不能得到广泛应用。

综上所述，现有技术的两种信令时序还原方案都会对现有的组网方式造成影响，且设备在硬件上需要做改动。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种对现有的组网方式不会造成影响，设备在硬件上也不需要做改动的全网信令时序还原方法。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：提供一种全网信令时序还原方法，其包括以下步骤：

A0、由全网信令跟踪设备启动全网信令跟踪任务，把信令跟踪任务命令消息下发给软交换；继而软交换接受所述跟踪任务，控制网元启动相应的跟踪任务，并周期地上报跟踪结果；网元在软交换的控制下启动跟踪任务，并周期地上报跟踪结果；

A、遍历软交换上报的信令消息，生成全网信令时序；

B、将软交换上报的信令消息与网元上报的信令消息相比较，找出网元上报的信令消息中与软交换上报的信令消息不能匹配的信令消息；

C、选择软交换的时间作为基准时间轴，将其他网元的时间都映射到软交换上，进而采用时钟校正来确定网元上报的信令消息中与软交换上报的信令消息不能匹配的信令消息在所述全网信令时序中的插入位置，并插入到所述全网信令时序中，从而还原出原始的全网信令时序。

上述技术方案的进一步改进在于：

所述步骤A进一步包括以下步骤：

A1、对软交换上报的每个单元的信令消息逐条进行遍历；所述单元是对软交换上报的信令消息以设备、跟踪ID和会话ID为单位进行划分的单元；

A2、每遍历一条信令消息就生成一个绘图元单元，遍历结束后得到的绘图元链表就表示了全网信令时序。

所述上报的信令消息中至少包含以下五个信息：跟踪ID、会话ID、源设备标识、目的设备标识和发出/接收标识。

所述步骤B进一步包括以下步骤：

B1、从软交换上报的信令消息中取出源设备标识、目的设备标识和发出/接收标识这三个字段，对于软交换发出的信令消息，则到目的设备信令消息中搜索其接收版本，对于软交换收到的信令消息，则到源设备信令消息中搜索其发送版本；

B2、顺序将每一条软交换上报的信令消息和网元上报的信令消息按位进行比较，找出网元上报的信令消息中与软交换上报的信令消息不能匹配的信令消息。

所述步骤B2进一步包括以下步骤：

当将一条软交换上报的信令消息和网元上报的一个采集周期内的信令消息按位进行比较时，如果在网元上报的一个采集周期内的信令消息中搜索到与该条软交换上报的信令消息比较结果完全一致的网元信令消息，则将该网元信令消息标识为已比较，然后再将下一条软交换上报的信令消息和该网元上报的一个采集周期内的后续的信令消息按位进行比较；对于在搜索到与该条软交换上报的信令消息比较结果完全一致的网元信令消息之前所搜索到的没有已比较标识的网元信令消息，则认为是网元上报的信令消息中与软交换上报的信令消息不能匹配的信令消息。

所述步骤B2进一步包括以下步骤：

当将一条软交换上报的信令消息和网元上报的一个采集周期内的信令消息按位进行比较时，如果在网元上报的一个采集周期内的信令消息中搜索不到与该条软交换上报的信令消息比较结果完全一致的网元信令消息，则将后续的软交换上报的信令消息和该网元上报的一个采集周期内的信令消息按位进行比较，如果在网元上报的一个采集周期内的信令消息中可以搜索到与后续的软交换上报的信令消息比较结果完全一致的网元信令消息，则之前的软交换信令消息认为是丢失的；如果在网元上报的一个采集周期的信令消息中搜索不到与软交换上报的与所述网元相关的信令消息比较结果完全一致的网元信令消息，则所述软交换上报的与所述网元相关的信令消息继续跟所述网元上报的下一个采集周期的信令消息进行比较。

步骤C所述的时钟校正方式是：假设网元上报的信令消息的时间是t(NU)，在软交换上对应的时间是t(SX)，软交换和网元之间的时间差是Δt，软交换和网元之间的传输时延是t(C)，则t(SX)＝t(NU)-(Δt+t(C))，其中，Δt+t(C)是从多条网元上报的信令消息中与软交换上报的信令消息匹配的信令消息中根据所述公式取得的平均值，根据所述公式再算出网元上报的信令消息中与软交换上报的信令消息不能匹配的信令消息在软交换上的对应的时间，从而根据算出的t(SX)确定该信令消息在时序中的位置。

本发明的有益效果是：由于本发明的全网信令时序还原方法利用简单的消息比较和时钟校正来实现全网信令的时序还原，对现有的组网方式不会造成影响，设备在硬件上也不需要做改动的，因此实现简单、低成本、低复杂度，适合大规模商用。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。

图1是现有技术利用SDH网络传送标准时间的共视法的原理图。

图2是本发明全网信令消息采集系统的示意图。

图3是本发明全网信令跟踪设备的示意图。

图4是本发明的全网信令时序还原方法的流程图。

图5是通过本发明的全网信令时序还原方法中的消息比较后还原得出的信令流程图。

图6是通过本发明的全网信令时序还原方法中的时钟校正后还原得出的原始信令流程图。

具体实施方式

请参阅图2，本发明全网信令消息采集系统包括全网信令跟踪设备、呼叫涉及的软交换和网元。

全网信令跟踪设备：负责在呼叫拨测前启动全网信令跟踪任务，采集全网中呼叫涉及的软交换和所有网元的信令消息，实现全网信令消息的采集和分析比较。全网信令跟踪设备作为FTP服务端，在创建信令跟踪任务时把任务ID、FTP服务器的IP地址、FTP目录、用户名和密码、及采集周期下发给软交换，并实时扫描FTP目录，以采集呼叫涉及的软交换和网元上传的信令消息文件，统一分析比较所有信令跟踪数据，显示跟踪结果。

软交换：接受全网信令跟踪设备的信令跟踪任务命令，根据跟踪号码确定其所在网关，并向网关下发启动信令跟踪命令；如不能立即确定，则在呼叫产生时才确定呼叫相关的网关和网元，通过扩展控制协议，控制网元启动信令跟踪任务。软交换作为FTP客户端，下发的信令跟踪任务命令消息中包括任务ID、FTP服务器的IP地址、FTP目录、用户名和密码、及采集周期；同时记录信令跟踪结果，并周期地将跟踪结果以FTP文件上传到FTP服务器的FTP目录下。

网元：网元作为FTP客户端，在软交换的控制下启动跟踪任务，记录信令跟踪结果，并周期地将跟踪结果以FTP文件上传到FTP服务器的FTP目录下。

请参阅图3，本发明全网信令跟踪设备包括任务管理模块、数据采集模块、FTP服务器、数据管理模块、协议解析模块、时序分析模块和结果显示模块。各模块的功能描述如下：

任务管理模块：负责创建和停止跟踪任务，管理当前运行的跟踪任务；

数据采集模块：监控FTP服务器收到数据，采集软交换和网元上报的信令跟踪数据；

FTP服务器：接收软交换和网元上传的跟踪数据；

数据管理模块：保存和维护跟踪任务的跟踪数据；支持历史跟踪任务和数据查询；

协议解析模块：负责解析不同协议的信令跟踪数据；

时序分析模块：比较和分析跟踪任务中采集到的所有信令数据；

结果显示模块：图形化显示跟踪任务中信令时序分析结果。

下面以一典型跟踪任务处理流程为例说明各模块间的关系：任务管理模块接受用户命令，创建跟踪任务，控制软交换启动跟踪任务，并管理当前运行的任务，在任务运行过程中，FTP服务器负责接收软交换和网元上传的数据；数据采集模块监控FTP服务器，采集收到的数据；数据采集模块将采集的数据交给数据管理模块统一保存维护；然后数据管理模块将跟踪任务数据经过协议解析模块和时序分析模块的实时解析分析，最后由结果显示模块以图形化实时显示分析结果。

全网信令跟踪设备采集软交换和各网元的信令消息的方式有多种：可以采取实时上报的方式，即软交换和各网元在信令跟踪过程中，通过Socket接口，实时地把信令消息上报给全网信令跟踪设备；也可以采取FTP文件上报的方式，这种方式以全网信令跟踪设备作为FTP服务端，软交换和各网元作为FTP客户端，软交换和各网元在信令跟踪过程中，把信令消息分周期地通过FTP文件上传给全网信令跟踪设备。

本发明全网信令消息采集系统涉及到全网信令时序的还原，本发明全网信令时序还原方法的原理如下：一个消息必然有发送端和接收端，两端都会把信令消息送到全网信令跟踪设备，而且两端的信令消息是完全一致的。举个例子，软交换和网关互相发送消息：软交换发送REQ，网关回应一个RSP，送到全网信令跟踪设备的有REQ(软交换发送)，REQ(网关接收)，RSP(网关发送)，RSP(软交换接收)，此时必然有REQ(软交换发送)＝REQ(网关接收)，RSP(软交换接收)＝RSP(网关发送)。只要网元保证自己的信令消息是有序的，在全网信令跟踪设备上就可以把网元的时间映射为软交换的时间，然后用软交换的时间作为基准来保证各信令消息的完全有序。在这种情况下，不需要保证网元间的时间同步，但是需要网元保证自己的信令消息是有序的，则全网的信令消息就是保序的。

这个方案一个关键的地方是要找出一个基准的时间轴，即以哪一个设备的时间为基准，在全网信令消息采集系统上可以把其他设备的时间都映射到该设备上去。由于在NGN网络中，软交换作为其中的核心设备，可以收到所有其他网元发出的信令，因此应该选择软交换的时间作为基准时间轴。

请参阅图4，本发明的全网信令时序还原方法包括以下步骤：

A、遍历软交换上报的信令消息，生成全网信令时序；

C、采用时钟校正来确定网元上报的信令消息中与软交换上报的信令消息不能匹配的信令消息在所述全网信令时序中的插入位置，并插入到所述全网信令时序中，从而还原出原始的全网信令时序。

下面具体描述本发明全网信令跟踪设备对采集到的软交换和各网元的信令消息进行全网信令时序还原过程：

A、遍历软交换上报的信令消息，生成全网信令时序。

每条上报的信令消息中至少包含以下五个信息：TraceRefId(跟踪ID)，SessionID(会话ID)，源设备标识，目的设备标识，发出/接收标识。其中，

TraceRefId用来区分各跟踪任务之间的消息；

SessionId用来区分一个跟踪任务不同呼叫之间的消息；

源设备标识用来标识该信令由哪个设备发出；

目的设备标识用来标识该信令由哪个设备接收；

发出/接收标识用来标识该信令是设备发出的还是接收到的。

正常情况下，由于软交换可以收到所有其他网元的消息，所以只要遍历软交换的消息就可以把信令流程图画出来；但是考虑到异常情况，如网元发出消息，而软交换没收到，这种消息也需要插入到信令流程中。所以还需要遍历网元的消息，找出其中不能和软交换的消息匹配上的消息，插入到信令流程图中。

一般情况下，软交换和各网元上报的数据量是很大的。所以还需要对软交换和各网元上报的消息进行划分，以缩小遍历比较范围。因此本发明以呼叫为最小单位。即，对消息以设备，TraceRefId，SessionId为单位进行划分。

1.遍历软交换上报的消息。

对软交换上报的每个单元的消息逐条进行遍历。每遍历一条消息就生成一个绘图元单元，遍历结束后得到的绘图元链表就表示了该呼叫的信令流程，根据该绘图元链表，就可以画出整个呼叫的流程图。

B、将软交换上报的信令消息与网元上报的信令消息相比较，找出网元上报的信令消息中与软交换上报的信令消息不能匹配的信令消息。

比较方式：从软交换上报的信令消息中取出源设备标识，目的设备标识，发出/接收标识这三个字段，对于软交换发出的信令消息，则到目的设备信令消息中搜索其接收版本，对于软交换收到的信令消息，则到源设备信令消息中搜索其发送版本。

搜索方式：顺序将每一条软交换上报的信令消息和网元上报的信令消息按位进行比较，找出网元上报的信令消息中与软交换上报的信令消息不能匹配的信令消息。

1.当将一条软交换上报的信令消息和网元上报的一个周期内的信令消息按位进行比较时，如果在网元上报的一个周期内的信令消息中搜索到与该条软交换上报的信令消息比较结果完全一致的网元信令消息，则将该网元信令消息标识为已比较，然后再将下一条软交换上报的信令消息和该网元上报的一个周期内的后续的信令消息按位进行比较；对于在搜索到与该条软交换上报的信令消息比较结果完全一致的网元信令消息之前所搜索到的没有已比较标识的网元信令消息，则认为是网元上报的信令消息中与软交换上报的信令消息不能匹配的信令消息。

例如，软交换上报了a，b两条消息，网关A上报了c，a’两条消息，经过比较，a和a’是一样的，则c就认为是丢失的消息。丢失的消息也要插到绘图元链表中。

2.当将一条软交换上报的信令消息和网元上报的一个周期内的信令消息按位进行比较时，如果在网元上报的一个周期内的信令消息中搜索不到与该条软交换上报的信令消息比较结果完全一致的网元信令消息，则将后续的软交换上报的信令消息和该网元上报的一个周期内的信令消息按位进行比较，如果在网元上报的一个周期内的信令消息中可以搜索到与后续的软交换上报的信令消息比较结果完全一致的网元信令消息，则之前的软交换信令消息认为是丢失的；如果在网元上报的一个周期的信令消息中搜索不到与软交换上报的与所述网元相关的信令消息比较结果完全一致的网元信令消息，则所述软交换上报的与所述网元相关的信令消息继续跟所述网元上报的下一个周期的信令消息进行比较。

例如，软交换上报了a，b两条消息，网关A上报了c一条消息，a和c比较不一样，如果b和c比较一样，则认为a是丢失的；如果b和c比较也不一样，则软交换的a，b和网关A的c继续放到下一个周期继续参加比较。

请参阅图5，假设全网信令跟踪设备收到如下三个设备的信令消息：

网关1(MG1)：a(发出，时间09:58:00)，b(发出，时间09:58:01)，c(收到，时间09:58:03)

软交换(SX)：d(收到，时间10:00:01)，e(发出，时间10:00:02)，f(发出，时间10:00:03)，g(发出，时间10:00:05)

网关2(MG2)：h(收到，时间10:00:04)，i(发出，时间10:00:06)，j(发出，时间10:00:07)

经过比较，发现b和d是一样的，e和h是一样的，c和f是一样的，g和i是一样的。

这时，还有a和i没有确定在流程图中的位置，需要做时钟校正。

时钟校正：因为各设备之间的时钟是不同步的，所以不能以各设备自身的时钟为基准来排序，要先做一下时钟校正。时钟校正以软交换的时钟为标准，只要在网元信令消息中能搜索到一条和软交换的信令消息相匹配的信令消息，那么就可以做时钟校正。假设网元上报的信令消息的时间是t(NU)，在软交换上对应的时间是t(SX)，软交换和网元之间的时间差是Δt，软交换和网元之间的传输时延是t(C)，则

t(SX)＝t(NU)-(Δt+t(C))

其中，Δt+t(C)是从多条网元上报的信令消息中与软交换上报的信令消息匹配的信令消息中根据所述公式取得的平均值，根据所述公式再算出网元上报的信令消息中与软交换上报的信令消息不能匹配的信令消息在软交换上的对应的时间，从而根据算出的t(SX)确定该信令消息在时序中的位置。

请参阅图5，对于MG1和SX，因为b和d，c和f可以匹配上，根据公式

t(SX)＝t(MG)-(Δt+t(C))

可以得出在MG1和SX之间，Δt+t(C)的平均值为2秒，a在SX上的时间为10:00:00。

同理，可以得出MG2的i在SX上的时间为10:00:04。

由此，还原之后的信令序列为a，b(d)，e(h)，f(c)，i，j(g)，如图6所示。由图中可以看出，MG1发出的a，SX并没有收到，所以MG1重发了b；MG2发出的i，SX并没有收到，所以MG2重发了j。

综上所述，本发明的全网信令时序还原方法只是利用简单的信令消息比较和时钟校正就可以实现全网信令的时序还原，而且对现有的组网方式并没有造成影响，设备在硬件上也不需要做改动。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种全网信令时序还原方法，其特征在于包括以下步骤：

A、遍历软交换上报的信令消息，生成全网信令时序；

2.如权利要求1所述的全网信令时序还原方法，其特征在于：所述步骤A进一步包括以下步骤：

3.如权利要求2所述的全网信令时序还原方法，其特征在于：所述上报的信令消息中至少包含以下五个信息：跟踪ID、会话ID、源设备标识、目的设备标识和发出/接收标识。

4.如权利要求1所述的全网信令时序还原方法，其特征在于：所述上报的信令消息中至少包含以下五个信息：跟踪ID、会话ID、源设备标识、目的设备标识和发出/接收标识。

5.如权利要求4所述的全网信令时序还原方法，其特征在于：所述步骤B进一步包括以下步骤：

6.如权利要求5所述的全网信令时序还原方法，其特征在于：所述步骤B2进一步包括以下步骤：

7.如权利要求5所述的全网信令时序还原方法，其特征在于：所述步骤B2进一步包括以下步骤：

8.如权利要求1所述的全网信令时序还原方法，其特征在于：步骤C所述的时钟校正方式是：假设网元上报的信令消息的时间是t(NU)，在软交换上对应的时间是t(SX)，软交换和网元之间的时间差是Δt，软交换和网元之间的传输时延是t(C)，则t(SX)＝t(NU)-(Δt+t(C))，其中，Δt+t(C)是从多条网元上报的信令消息中与软交换上报的信令消息匹配的信令消息中根据所述公式取得的平均值，根据所述公式再算出网元上报的信令消息中与软交换上报的信令消息不能匹配的信令消息在软交换上的对应的时间，从而根据算出的t(SX)确定该信令消息在时序中的位置。