CN102547783A - 一种通过信令分析识别网络拓扑的方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种通过信令分析识别网络拓扑的方法，该方法包括：采集信令数据，对所述信令数据进行解码；确定解码后信令数据对应的链路类型后，根据链路类型判断所述解码后信令数据对应的链路是新建链路，根据网元之间的关联关系，将解码后的信令数据中的网元合并；由合并后的网元，重新确定网络拓扑结构。本文还公开了通过信令分析识别网络拓扑的装置。应用本发明实施例以后，能够及时通过信令分析识别网络拓扑，保证信令监测的准确性。

Description

一种通过信令分析识别网络拓扑的方法和装置

技术领域

本发明涉及通信技术领域，更具体地，涉及一种通过信令分析识别网络拓扑的方法和装置。

背景技术

信令网用于承载和转接电信业务交换网的各种控制信令，相当于通信网络的神经系统，是通信网络的重要组成部分。信令网的运行状态直接影响到通信网络的业务质量。

当前电信业务不断地推陈出新，从传统的语音业务为主向以数据业务为主过渡。信令网为了适应新业务的特性，不断地引入新的网络结构、新的网元功能以及相对应的信令协议。信令网则变得越来越复杂，其管理和维护工作也变得繁重。需要提前预警来及早发现网络运行中存在的隐患，例如网络物理故障或者网络业务质量下降，以保证网络的正常运行。信令监测就是一种重要的维护手段。

信令监测通过高阻跨接、镜像接入、分光接入等接入手段，从信令网中旁路并精确复制信令链路上传输的信令数据。通过信令数据分析信令链路负荷、网络资源使用、业务信令流程、业务交换结果。信令检测为信令网的管理和维护，业务质量监测和分析提供了高效、及时的支撑。为移动网络运行的稳定性和安全性提供保障。

信令监测主要提供呼叫追踪、协议分析、告警管理等用于网络故障定位的功能；链路状态监测、链路基本统计、网络资源使用分析等用于辅助信令网管系统的功能；业务质量分析，漫游用户分析，VIP用户分析等用于分析用户移动行为和业务使用行为的功能，为网络扩容和业务优化建设提供依据；网络欺诈分析、垃圾短信分析、骚扰电话分析等用于保障网络业务健康的功能。

信令监测中的实时监测链路状态、告警管理、资源使用分析、业务指标实时监测、网络欺诈等功能，其基础都是信令网络拓扑。在信令监测中，只有拥有与实际网络环境相符的网络拓扑，才能够将链路状态、物理告警、业务指标及预警直观、准确反映在拓扑图上。

现有的信令监测，其拓扑管理包含网元配置和链路配置功能，网元属性及网络拓扑均是在信令监测开通时根据被监测网络的实际情况通过系统的配置界面人工输入的。开通信令监测时，运营商基于当时的网络结构和网元拓扑关系提供信息。在开通的一段时间内，信令监测中被监测网络的拓扑结构与实际网络情况一致。但是在移动网络中，由于用户的移动性特点，存在用户分布及业务分布不确定性的特点。当移动网络因业务发展需求而新增网元或者因重大活动临时动态调整网络拓扑关系时，信令监测所保存的网路拓扑结构与实际情况将出现偏差，从而导致信令监测分析结果出现偏差。

再次人工调整信令监测系统保存的拓扑结构的过程比较长，不能及时地准确地适应网络拓扑结构的变化。

发明内容

本发明实施例提出一种通过信令分析识别网络拓扑的方法，能够及时通过信令分析识别网络拓扑，保证信令监测的准确性。

本发明实施例还提出一种通过信令分析识别网络拓扑的装置，能够及时通过信令分析识别网络拓扑，保证信令监测的准确性。

本发明实施例的技术方案如下：

一种通过信令分析识别网络拓扑的方法，该方法包括：

采集信令数据，对所述信令数据进行解码；

确定解码后信令数据对应的链路类型后，根据链路类型判断所述解码后信令数据对应的链路是新建链路，根据网元之间的关联关系，将解码后的信令数据中的网元合并；

由合并后的网元，重新确定网络拓扑结构。

确定所述解码后的信令数据对应的链路类型是Abis链路，所述根据网元之间的关联关系，将解码后的信令数据中的网元合并包括，新增一个基站BTS网元和基站控制器BSC网元，以及连接两者的Abis链路；将所述解码后的数据中的Abis接口自动识别的基站控制器BSC网元与A接口自动识别的同一个BSC网元合并为一个BSC。

确定所述解码后的信令数据对应的链路类型是流控制传输协议SCTP信令链路中H248协议，所述根据网元之间的关联关系，将解码后的信令数据中的网元合并包括，新增移动交换中心服务器MSC Server和媒体网关MGW，并将SCTP偶联的两端IP地址分别赋予MSC Server和MGW；将Mc接口上自动识别的MSC Server网元与Nc/E接口自动识别的同一个MSC Server网元合并为一个MSC Server。

确定所述解码后的信令数据对应的链路类型是流控制传输协议SCTP信令链路中MxUA，或确定所述解码后的信令数据对应的链路类型是时分复用TDM承载的7号信令链路且所述解码后的信令数据的上层协议是电话用户部分类的呼叫类协议，所述根据网元之间的关联关系，将解码后的信令数据中的网元合并包括，新增移动交换中心MSC并添加E接口链路，合并E接口识别到的MSC；新增MSC Server并添加Nc接口链路，合并Nc接口与Mc接口识别到的MSC Server。

确定所述解码后的信令数据对应的链路类型是流控制传输协议SCTP信令链路中MxUA，或确定所述解码后的信令数据对应的链路类型是TDM承载的7号信令链路且所述解码后的数据的上层协议连接控制协议SCCP，所述根据网元之间的关联关系，将解码后的信令数据中的网元合并包括，新增归属位置寄存器HLR建立C/D接口链路，合并C接口和D接口的HLR；新增MSC建立E接口链路，合并E接口的MSC。

所述重新确定网络拓扑结构之前进一步包括，在解码后信令数据中分层建立地址索引，将负责信令的转接和转换的网元的地址和和所述网元的链路拓扑关系转移到新建的网元中。

所述重新确定网络拓扑结构之前进一步包括，在解码后信令数据中删除在老化时间内链路负载为0且具有物理报警的链路对应的网元。

所述重新确定网络拓扑结构之前进一步包括，在解码后信令数据中删除非行政管辖区域内的网元。

一种通过信令分析识别网络拓扑的装置，所述装置包括，

采集模块，用于采集信令数据；

解码模块，用于对所述信令数据进行解码；

合成模块，确定解码后信令数据对应的链路类型后，根据链路类型判断所述链路是新建链路，根据网元之间的关联关系，将解码后的信令数据中的网元合并；

识别模块，用于根据合并后的网元，重新确定网络拓扑结构。

所述装置进一步包括，控制模块，在解码后信令数据中用于分层建立地址索引，将述负责信令的转接和转换的网元的地址和所述网元的链路拓扑关系转移到新建的网元中。

所述控制模块进一步用于，在解码后信令数据中删除在老化时间内链路负载为0且具有物理报警的链路对应的网元。

所述控制模块进一步用于，在解码后信令数据中删除非行政管辖区域内的网元。

从上述技术方案中可以看出，在本发明实施例中，采集信令数据，对所述信令数据进行解码；确定解码后信令数据对应的链路类型后，根据链路类型判断所述链路是新建链路，根据网元之间的关联关系，将解码后的信令数据中的网元合并；由合并后的网元，重新确定网络拓扑结构。进而能够及时通过信令分析识别网络拓扑，减少了网络拓扑的复杂性，保证信令监测的准确性。

附图说明

图1为本发明实施例通过信令分析识别网络拓扑的方法流程示意图；

图2为本发明实施例通过信令分析识别网络拓扑的装置结构示意图；

图3为本发明实施例一中通过信令分析识别网络拓扑的方法流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点表达得更加清楚明白，下面结合附图及具体实施例对本发明再作进一步详细的说明。

在本发明实施例中，通过对解码后的信令分析，判断链路类型后发现网络中新增的网元，根据网元之间的关联关系合并网元，以简化网元之间的关系。从而重新确定网络拓扑，保证了信令监测的准确性。

参见附图1是通过信令分析识别网络拓扑的方法流程示意图，包括以下步骤：

步骤101、采集信令数据，对信令数据解码。

在不影响网络业务的情况下接入到信令网中，实现信令数据的复制与接收。并对接收的信令消息进行解码，以提取用于合成的关键信息和关键字段。信令解码的输出包含了IP地址、信令点地址、子系统号(SSN)、最上层协议类型和消息类型等。

步骤102、确定解码后信令数据对应的链路类型后，根据链路类型判断所述解码后信令数据对应的链路是新建链路，根据网元之间的关联关系，将解码后的信令数据中对应的链路的网元合并。

首先确定解码后信令数据对应的链路类型，判断所述解码后信令数据对应的链路是新建链路后，根据网元之间的关联关系，合并解码后信令数据中对应的链路的网元。

其中，在电路交换(CS)域，网元包括移动交换中心(MSC)、移动交换中心服务器(MSC Sever)、用户位置寄存器(VLR)、基站控制器(BSC)、媒体网关(MGW)、基站(BTS)、归属位置寄存器(HLR)、智能网业务控制点(SCP)和短信中心(MC)等，网元之间通过接口连接。如，A接口是MSC与BSC之间的接口；C接口是MSC与HLR之间、的接口；D接口是HLR与VLR之间的接口；E接口是MSC之间的接口；Nc接口是MSC Server之间的接口；Mc接口是MSC Server与MGW之间的接口。可见对于MSC、MSC Sever、BSC和HLR等网元有多个接口，可以将连接多个网元的同一个网元合并，这样简化了网络拓扑的复杂性。网元之间的关联关系就是指利用有些网元的多个接口，合并连接多个网元的同一个网元。而由于MGW、BTS、VLR、SCP和MC等均是单口网元，即仅连接一个其他网元，并不存在多口连接。因此在本发明中仅针对MSC、MSC Sever、BSC和HLR的多口连接，根据其连接关系进行网元合并。

步骤103、由合并后的网元，重新确定网络拓扑结构。

根据合并后的网元，就可以及时重新确定网络拓扑结构，保证了信令监测的准确性。

参见附图2是通过信令分析识别网络拓扑的装置结构示意图，具体包括：

采集模块201，用于采集信令数据。

解码模块202，用于对所述信令数据进行解码。

合成模块203，用于确定解码后信令数据对应的链路类型后，根据链路类型判断所述链路是新建链路，根据网元之间的关联关系，将解码后的信令数据中对应的链路的网元合并。

控制模块204，在解码后信令数据中用于分层建立地址索引，将述负责信令的转接和转换的网元的地址和所述网元的链路拓扑关系转移到合并网元中；删除在老化时间内链路负载为0且具有物理报警的链路；删除非行政管辖区域内的网元。

识别模块205，用于根据合并后的网元重新确定网络拓扑结构。

下面结合附图3详细说明通过信令分析识别网络拓扑的方法。

步骤301、分析链路类型。

根据解码结果，识别具体的链路类型。对于CS域，如果是数据链路层控制协议(LAPD)，则表明是BTS与BSC之间的接口链路Abis链路，即基于TDM承载的点对点链路，执行步骤302；如果是流控制传输协议(SCTP)信令链路，则执行步骤304；如果是TDM承载的7号信令链路则执行步骤307。

步骤302、判断新建链路。

根据该Abis链路是否识别过，判断该Abis链路是否为新建链路。如果该Abis链路未识别过，则该Abis链路为新建链路，新增一个BTS网元和BSC网元，以及连接两者的Abis链路；否则，执行步骤310。

步骤303、判断关联关系。

根据Abis信令中承载的临时移动用于识别码(TMSI)与A接口的TMSI进行关联判断，如果两个TMSI相同，则有关联关系，则执行步骤310。在步骤310中将Abis接口自动识别的基站控制器(BSC)网元与A接口自动识别的同一个BSC网元合并为一个BSC；如果两个TMIS不同，则没有关联关系，结束。A接口是MSC与BSC之间的接口。

在步骤302-303中可以合并多个网元连接的同一个BSC。

步骤304、SCTP信令承载分析。

判断解码后信令数据对应的SCTP偶联是否是新建SCTP偶联，该判断过程是现有技术。若判断出解码后信令数据对应的SCTP偶联是新建SCTP偶连，则继续判断解码后信令数据对应的上层承载的协议类型；否则，执行步骤310。一个偶联的两个SCTP端点都向对方提供一个SCTP端口号和一个IP地址列表，每个偶联都由两个SCTP端口号和两个IP地址列表来识别，多归属的端点可以接入到不同类型的网络。

判断解码后信令数据对应的上层承载类型是H248协议流程，则该链路类型是基于IP承载的媒体网关控制链路执行步骤305；判断解码后信令数据对应的上层承载类型是MxUA，则该链路类型是基于IP承载的7号信令链路执行步骤307。

步骤305、新增MSC Server和MGW。

分析消息类型以确定消息方向。例如Add Request命令由MSC Server发往MGW，反之Add Reply响应由MGW发往MSC Server；Notify Request请求由MGW发往MSC Server，Notify Reply响应则由MSC Server发往MGW。新增一个MSC Server和一个MGW，按照确定的消息方向，将SCTP偶联的两端IP地址分别赋予MSC Server和MGW。如Add Request命令，则偶联的源IP端对应MSC Server，目的IP端对应MGW。

步骤306、判断与呼叫类业务有关联。

对于H248协议流程与呼叫类承载无关的呼叫控制协议(BICC)/综合业务数字网(ISUP)用户部分业务流程进行关联。判断是否关联的依据是H268协议中的媒体流参数是否与BISS的媒体流参数相同；或H248协议流程的终端ID与ISDN中的电路识别码是否存在对应关系。如果有关联关系，则执行步骤310进行合并网元，将Mc接口上自动识别的MSC Server网元与Nc/E接口自动识别的同一个MSC Server网元合并为一个MSC Server。MC接口是MAC Server和MGW之间的接口。Nc接口是MSC Server之间的接口。若没有关联关系，则结束。

在步骤304-306中，可以合并多个网元连接的同一个MAC Server。

步骤307、分析上层协议。

判断解码后信令数据对应的M3UA/MTP3信令承载层协议以及上层协议，判断过程是现有技术。如果是新增信令点且上层协议是电话用户部分(BICC/ISUP/TUP)类的呼叫类协议，则执行步骤308；上层协议是信令连接控制协议(SCCP)则执行步骤309。

步骤308、新增网元。

新增MSC网元，属性中添加MSC信令点和SCTP偶联IP地址，并添加E接口链路，执行步骤310；新增MSC Server网元，属性中添加MSC Server信令点和SCTP偶联IP地址，并添加Nc接口链路，执行步骤310。

在步骤307-308中，可以合并多个网元连接的同一个MSC和多个网元连接的同一个MAC Server。

步骤309、分析子系统号(SSN)和全局码(GT)。

根据GT的网元地址和SSN判定是否为新增网元，判断过程是现有技术。并根据SSN判断新增网元的类型，如MSC/VLR、HLR、SCP、MC。

由于MSC Server发起的TCAP流程，其被叫GT通常使用的是用户号码。通过多个网元联系到用户号码，并不能依据被叫GT确定网元。因此在判断SCCP GT地址和SSN时，仅判断目的SSN为MSC/VLR的消息，并不依据判断源SSN为MSC/VLR的消息。

如果有新GT地址和SSN，则按照SSN建立新网元及其类型，并将SCTP偶联IP地址、信令点和GT赋予新增的网元。同时根据两端网元类型，若新增网元是HLR，则建立MSC与HLR之间的C接口链路，或建立HLR与VLR之间的D接口链路，合并C接口和D接口的HLR。若新增网元是MSC，则建立E接口链路，合并E接口的MSC。

通过步骤309可以识别出多个网元连接的同一HLR和多个网元连接的同一MSC。

步骤310、合并网元。

根据单条信令消息分析新增网元后，进行网元合并。

在网络中存在二种网元，第一种网元和第二种网元。第一种网元是网络业务控制信令的产生者，也是网络业务控制信令的消费者，例如BTS、BSC、MSCServer、MGW、HLR、MC等都属于第一种网元。第二种网元是负责信令的转接和转换，是信令网络中的交通枢纽，自身除了识别维护信令(如MTP2链路状态信令、MTP3的倒换、阻塞等信令)和进行寻址转换(如GT翻译)外，并不产生网络业务控制信令，而只是将网络业务控制信令转发到真正的目的地。例如信令网关(SG)、信令转接点(STP)均属于第二种网元。

对于第一种网元，由于存在不同链路接口则有各自的识别法则，对同一个网元分别建立了网元实例，因此需要进行网元合并。通过多接口协议关联，可以实现第一种网元的合并。

例如通过Abis和A接口的TMSI关联，合并BSC：当关联关系存在时，也即一次业务用户的TMSI出现在了一个Abis接口上，同时也出现在了一个A接口上，那么在该Abis接口上识别出的BSC与该A接口上识别出的BSC实际为同一个网元，则可合并为一个BSC。同理，通过A接口用户号码和C/D/E/Nc接口的关联，可以合并A接口上识别到的MSC/VLR与C/D/E/Nc口上识别到的MSC/HLR。通过Nc接口的呼叫中携带的媒体参数与Mc接口的媒体控制信令中携带的媒体参数，可以合并Nc接口识别到的MSC/VLR与Mc接口上识别到的MSC Server。

对于SG和STP这样的第二种网元，由于其负责转发信令，是信令通路上的跳转点而不是最终目的点。因此存在一个地址(SCTP偶联IP地址、MTP3层信令点)对应多个网元的现象，需要通过网元合并，发现SG和STP类型的网元。对于第二种网元的合并，实际上是分层建立地址索引，如果一个地址上存在2个及以上高层地址，则判定为经过了中间转接点。对于SCTP偶联层，如果某偶联地址上发现存在多个信令点，则判定该偶联地址实际属于一个SG，新建SG网元，并修改所影响的网元地址和链路拓扑关系。对于MTP3层，如果一个信令点上发现多个GT地址，则判定该信令点为具有GT翻译功能的信令转接点(STP)，新建一个STP网元，并修改所影响的网元地址和链路拓扑关系。

网元的老化管理是假定正常运行的信令链路上，都具有一定的链路负荷。如果在一定老化时间内发现该链路负荷为0且并不具有物理告警，则认为该链路已经不存在，删除该链路。当一个网元所有链路均被删除时，则认定该网元已经退出服务，自动拓扑管理则从网元表中删除该网元。

步骤311、过滤网元。

由于移动网络的技术体制允许HLR、MC等设备，可以与全国MSC直接交互，因此随着系统运行时间增长，发现的网元会越来越多，拓扑结构越来越复杂，其中绝大部分并不在关注的范围内。因此对非行政管辖区域的网元设置过滤条件，对于非行政管辖区域的网元不加入配置数据中的网元及链路拓扑表中。

步骤312、确定网络拓扑结构变更。

经过过滤网络，在行政管辖区域发现了新的网元或者链路拓扑，产生提示信号，通知信令监测系统使用人员；对于退出服务的链路和网元，产生提示信号，通知信令监测系统使用人员。

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，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种通过信令分析识别网络拓扑的方法，其特征在于，该方法包括：

采集信令数据，对所述信令数据进行解码；

确定解码后信令数据对应的链路类型后，根据链路类型判断所述解码后信令数据对应的链路是新建链路，根据网元之间的关联关系，将解码后的信令数据中的网元合并；

由合并后的网元，重新确定网络拓扑结构。

2.根据权利要求1所述通过信令分析识别网络拓扑的方法，其特征在于，确定所述解码后的信令数据对应的链路类型是Abis链路，所述根据网元之间的关联关系，将解码后的信令数据中的网元合并包括，新增一个基站BTS网元和基站控制器BSC网元，以及连接两者的Abis链路；将所述解码后的数据中的Abis接口自动识别的基站控制器BSC网元与A接口自动识别的同一个BSC网元合并为一个BSC。

3.根据权利要求1所述通过信令分析识别网络拓扑的方法，其特征在于，确定所述解码后的信令数据对应的链路类型是流控制传输协议SCTP信令链路中H248协议，所述根据网元之间的关联关系，将解码后的信令数据中的网元合并包括，新增移动交换中心服务器MSC Server和媒体网关MGW，并将SCTP偶联的两端IP地址分别赋予MSC Server和MGW；将Mc接口上自动识别的MSC Server网元与Nc/E接口自动识别的同一个MSC Server网元合并为一个MSC Server。

4.根据权利要求1所述通过信令分析识别网络拓扑的方法，其特征在于，确定所述解码后的信令数据对应的链路类型是流控制传输协议SCTP信令链路中MxUA，或确定所述解码后的信令数据对应的链路类型是时分复用TDM承载的7号信令链路且所述解码后的信令数据的上层协议是电话用户部分类的呼叫类协议，所述根据网元之间的关联关系，将解码后的信令数据中的网元合并包括，新增移动交换中心MSC并添加E接口链路，合并E接口识别到的MSC；新增MSC Server并添加Nc接口链路，合并Nc接口与Mc接口识别到的MSCServer。

5.根据权利要求1所述通过信令分析识别网络拓扑的方法，其特征在于，确定所述解码后的信令数据对应的链路类型是流控制传输协议SCTP信令链路中MxUA，或确定所述解码后的信令数据对应的链路类型是TDM承载的7号信令链路且所述解码后的数据的上层协议连接控制协议SCCP，所述根据网元之间的关联关系，将解码后的信令数据中的网元合并包括，新增归属位置寄存器HLR建立C/D接口链路，合并C接口和D接口的HLR；新增MSC建立E接口链路，合并E接口的MSC。

6.根据权利要求1所述通过信令分析识别网络拓扑的方法，其特征在于，所述重新确定网络拓扑结构之前进一步包括，在解码后信令数据中分层建立地址索引，将负责信令的转接和转换的网元的地址和和所述网元的链路拓扑关系转移到新建的网元中。

7.根据权利要求1所述通过信令分析识别网络拓扑的方法，其特征在于，所述重新确定网络拓扑结构之前进一步包括，在解码后信令数据中删除在老化时间内链路负载为0且具有物理报警的链路对应的网元。

8.根据权利要求1所述通过信令分析识别网络拓扑的方法，其特征在于，所述重新确定网络拓扑结构之前进一步包括，在解码后信令数据中删除非行政管辖区域内的网元。

9.一种通过信令分析识别网络拓扑的装置，其特征在于，所述装置包括，

采集模块，用于采集信令数据；

解码模块，用于对所述信令数据进行解码；

合成模块，确定解码后信令数据对应的链路类型后，根据链路类型判断所述链路是新建链路，根据网元之间的关联关系，将解码后的信令数据中的网元合并；

识别模块，用于根据合并后的网元，重新确定网络拓扑结构。

10.根据权利要求9所述通过信令分析识别网络拓扑的装置，其特征在于，所述装置进一步包括，控制模块，在解码后信令数据中用于分层建立地址索引，将述负责信令的转接和转换的网元的地址和所述网元的链路拓扑关系转移到新建的网元中。

11.根据权利要求10所述通过信令分析识别网络拓扑的装置，其特征在于，所述控制模块进一步用于，在解码后信令数据中删除在老化时间内链路负载为0且具有物理报警的链路对应的网元。

12.根据权利要求10所述通过信令分析识别网络拓扑的装置，其特征在于，所述控制模块进一步用于，在解码后信令数据中删除非行政管辖区域内的网元。

Images