CN102932198B - 一种实现ps域分布式架构的信令监测装置 - Google Patents

Abstract

提出了一种实现PS域分布式架构的信令监测装置，包括：Probe模块，用于完成原始信令数据的采集，打时间戳，并从解码中获取用户信息、位置信息、网络质量信息、用户行为信息、业务流量信息、业务结果，合成详细的CDR记录；Utrace模块，用于完成单次业务过程中各接口CDR的关联和标记，并对用户身份信息、用户终端信息等进行映射和填充；DMPP模块，用于完成数据的预统计、信令关联、告警信息处理、对外接口输出、响应客户端查询请求等功能；DMPA模块，用于在客户端软件呈现各类应用功能，响应客户端提交的处理请求，有效完成对处理请求的执行,实现人机交互。

Description

一种实现PS域分布式架构的信令监测装置

技术领域

本发明属于通信领域，特别涉及本发明涉及业务支撑技术领域。

背景技术

本发明主要是面向CS域、PS域和FGW关口局全面实现本地网语音业务、国内长途语音业务、国际长途语音业务、智能网业务、短信业务、3G语音/可视电话业务、VoIP业务、彩信、WAP上网业务等各种电信业务的信令监测与分析。

信令监测系统通过高阻跨接、镜像接入、分光接入等接入手段，从信令网络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。为信令网的管理和维护，业务质量监测和分析提供了高效、及时的支撑手段。为移动网络运行的稳定性和安全性提供保障。

但是现有的监测系统的建设模式一直以来从采集接入、协议分析、网络指标分析通常都是线性的，单独针对信令的质量分析或者单独针对业务的统计分析；并且通常由同一家信令监测系统提供商来完成，其内部采用私有接口，并不对外开放。上述的采集、解析、统计、分析等各阶段的分析结果想从现有监测系统中获取信息，都需要协商并开发接口，从沟通协作以及完成时效上均存在一定的缺陷。

其中，PS重点实现Gn接口全量GTP-C信令记录、HTTP业务L7记录、FDR业务流记录生成；以及Gn业务记录和信令记录的全量关联回填；提供上层业务流量按照网络（APN、CI等）、业务（业务类型）等维度的分析。

现有的信令监测系统存在如下缺陷：现有监测系统的层次结构不清晰，单一设备处理复杂逻辑导致性能低下，中间过程的处理结果提取困难，数据采集和网设规划不能灵活应对PS域流量的爆炸式增长的监测要求等。

本发明就是要提供一个高效、安全、稳定，能够平滑演进的分布式信令数据采集和处理平台，该平台以不影响运营商的网络运行正常情况下，通过高阻跨接、LanSwitch镜像、TAP分路、分光器分光等方式采集各类信令链路，进行协议解码、CDR合成，再现业务接续全过程，进行网络和业务各类指标统计，并进行各种数据的统一存储。

发明内容

为了解决现有技术问题，本发明提出了一种实现PS域分布式架构的信令监测装置，所述装置包括Probe模块、Utrace模块、DMPP模块、DMPA模块，其中：Probe模块，用于完成原始信令数据的采集，打时间戳，并从解码中获取用户信息、位置信息、网络质量信息、用户行为信息、业务流量信息、业务结果，合成详细的CDR记录；Utrace模块，用于完成单次业务过程中各接口CDR的关联和标记，并对用户身份信息、用户终端信息等进行映射和填充；DMPP模块，用于完成数据的预统计、信令关联、告警信息处理、对外接口输出、响应客户端查询请求等功能；DMPA模块，用于在客户端软件呈现各类应用功能，响应客户端提交的处理请求，有效完成对处理请求的执行,实现人机交互。

根据本发明另一方面，其中Probe模块的所述完成原始信令数据的采集，打时间戳具体为通过采集板卡捕获接入的对应的链路/端口的信令数据或业务数据，并将接收的原始数据包，根据同步时钟源打时间戳标记；根据本发明另一方面，其中所述从解码中获取用户信息、位置信息、网络质量信息、用户行为信息、业务流量信息、业务结果具体为解析原始数据包二进制编码，完成信令编码的解析，并从解码中获取用户信息、位置信息、网络质量信息、用户行为信息、业务流量信息、业务结果。

根据本发明另一方面，其中所述Probe模块进一步包括：信令采集单元，用于接收链路中的原始数据，并进行打时间戳等功能；信令记录合成单元，用于将原始数据中的信令面数据进行解码与合成；业务记录合成单元，用于将原始数据中的业务面数据进行解码与合成；原始消息存储单元，用于将对应与合成记录的原始数据码流进行存储；链路信息统计单元，用于通过网元间承载层链路的IP地址，将其承载的原始数据包流量进行统计。

根据本发明另一方面，其中所述DMPP模块进一步完成：实现CDR到BDR的扩展，将原始数据中无法提取的信息，根据外部数据进行扩展，将生成的BDR存储到数据库中；对于基础功能报表，基于业务记录的形成预统计表；将KPI数据和告警数据存入数据库中；根据系统设置的门限阀值，进行实时业务告警；并实现对DMPA模块访问请求的响应和支持。

根据本发明另一方面，其中所述DMPP模块进一步包括：数据处理单元和DMPA处理支持单元，其中，数据处理单元用于完成BDR扩展、BDR扩展、业务告警、入库存储；DMPA支持单元用于完成统计数据交互、指令传递、服务调度。

本发明提出的技术方案采用在各个远端机房部署Probe探针和关联回填程序，在PS的采集场景中，业务处理板与信令处理板集成统一到Probe设备中，集成度和规格化程度较高，该设备提供从DPI业务分析、GTP-C信令分析等提供的处理能力和数据输出能力。并且，直接完成信令解码和记录合成关联，业务处理板与信令处理板之间的数据交换在设备内部完成，无需外置附属网络设备和施工，更便于项目实施和维护，这样可以有效为运营商节省远端站和中心站间传输带宽。

附图说明

图1为在本发明提出的装置所应用的系统架构示意图；

图2为本发明提出的实现PS域分布式架构的信令监测装置的结构示意图；

图3为Probe模块的功能示意图；

图4为单次业务过程中各接口CDR的关联和标记的示意图；

图5为DMPP模块的功能示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的阐述。

图1为本发明的系统结构示意图，由图可以看到，该系统结构由整体的组网架构上可分为四层，包括信令接入层、信令采集层、信令处理层和应用层。

信令接入层：提供各种类型信令链路的物理接入。在通信网络中，链路类型包括E1/64K的TDM链路、100M/1000M电口、各种速率光口等，系统接入层分别通过高阻跨接+DXC收敛、LanSwitch镜像/TAP、分光的方式完成对应链路的物理接入。

信令采集层：除需要部署Probe完成原始信令数据的采集，打时间戳和CDR合成后，信令采集层还需要部署关联回填服务器，完成CDR数据的关联回填服务器工作。

信令处理层：信令处理层完成数据的预统计、信令关联、告警信息处理、对外接口输出、响应客户端查询请求等功能。处理层在逻辑上将包含各种服务器设备，包括数据分析服务器、云存储服务器、接口服务器、Web服务器。

应用层：利用客户端软件呈现各类应用功能，实现人机交互。

本发明提出的PS域分布式架构的信令监测装置应用于上述系统中。

图2为本发明提出的实现PS域分布式架构的信令监测装置的结构示意图。由图可以看到，本装置是由四个主要部分组成：Probe模块、Utrace模块、DMPP模块、DMPA模块，其中：

接入层模块，用于提供各种类型信令链路的物理接入。在通信网络中，链路类型包括E1/64K的TDM链路、100M/1000M电口、各种速率光口等，系统接入层分别通过高阻跨接+DXC收敛、LanSwitch镜像/TAP、分光的方式完成对应链路的物理接入。

Probe模块，用于完成原始信令数据的采集，打时间戳，并从解码中获取用户信息、位置信息、网络质量信息、用户行为信息、业务流量信息、业务结果等，合成详细的CDR记录。

Utrace模块，用于完成单次业务过程中各接口CDR的关联和标记，并对用户身份信息、用户终端信息等进行映射和填充。

DMPP模块，用于完成数据的预统计、信令关联、告警信息处理、对外接口输出、响应客户端查询请求等功能。

DMPA模块，用于在客户端软件呈现各类应用功能，响应客户端提交的处理请求，有效完成对处理请求的执行,实现人机交互。

下面将针对各模块进行详细描述。

<1>Probe模块。

Probe模块，部署在信令采集层的Probe设备上，用于通过采集板卡捕获接入的对应的链路/端口的信令数据或业务数据；并将接收的原始数据包，根据同步时钟源打时间戳标记；解析原始数据包二进制编码，完成信令编码的解析；并从解码中获取用户信息、位置信息、网络质量信息、用户行为信息、业务流量信息、业务结果等，合成详细的业务记录。

Probe模块分为五单元：信令采集单元、信令记录合成单元、业务记录合成单元、原始消息存储单元、链路统计单元。如图3所示，其中各单元功能如下:

信令采集单元，用于接收链路中的原始数据，并进行打时间戳等功能；信令记录合成单元，用于将原始数据中的信令面数据进行解码与合成；业务记录合成单元，用于将原始数据中的业务面数据进行解码与合成；原始消息存储单元，用于将对应与合成记录的原始数据码流进行存储；链路信息统计单元，用于通过网元间承载层链路的IP地址，将其承载的原始数据包流量进行统计。

<2>Utrace模块

Utrace模块，部署在信令处理层的Utrace服务器上，用于完成单次业务过程中各接口CDR的关联和标记，并对用户身份信息、用户终端信息等进行映射和填充。

参见图4，其为单次业务过程中各接口CDR的关联和标记的示意图。其中，全局关联分为接口内关联和接口间关联两级，接口内的信令通过接口间类型实现向外部关联。例如，Gb信令过程关联路径为：Gb信令过程→Gb通信过程→Gr信令过程和Gn通信过程→彩信MO、MT，WAPGET和WAPPOST。

如图4所示：图中的箭头表示关联方向，单向箭头表示只能单向关联，如Gn信令过程可以向Gn通信过程关联。双向箭头可以互相关联，如Gn通信过程可以向Gb通信过程关联，Gb通信过程也可以向Gn通信过程关联。

链路标记为1-3表示接口内部关联，如Gb信令过程和Gb通信过程的关联；链路标记为4-9的表示接口间关联，如Gn通信过程和彩信业务的关联。

Gb接口关联规则

关联标识：TLLI

开始时间:当前信令向前24小时搜索同TLLI的“激活PDP上下文请求”信令的时间。如果没有搜索到所需信令，则开始时间为当前信令时间向前540秒。

结束时间:当前信令向后搜索到的“去激活PDP上下文请求”信令的时间。如果没有搜索到所需信令，则结束时间为当前信令时间向后540秒。

关联时间范围：开始时间—60秒<关联时间范围<结束时间+60秒。

特殊说明：如果关联到多条Gb通信记录，则取时间上最近的一条记录。

Gn接口关联规则

GTP版本0关联标识：TID隧道端点标识号

GTP版本1关联标识：Gn信令的TEID与Gn通信过程中的“建立PDP请求消息中的SGSNCPTEID”。

开始时间：当前信令向前24小时搜索同TEID的“建立PDP上下文请求”信令的时间。如果没有搜索到所需信令，则开始时间为当前信令时间向前540秒。

结束时间：当前信令向后24小时搜索到的“删除PDP上下文请求”信令的时间。如果没有搜索到所需信令，则结束时间为当前信令时间向后540秒。

关联时间范围：开始时间—60秒<关联时间范围<结束时间+60秒。

特殊说明：如果关联到多条Gb通信记录，则取时间上最近的一条记录。

<3>DMPP模块

DMPP模块，部署在应用处理层的分析服务器和数据库服务器上，用于实现CDR到BDR的扩展，将原始数据中无法提取的信息，根据外部数据进行扩展(比如，IMSI所归属的城市、IMEI所对应的厂家和型号等)；将生成的BDR存储到数据库中；对于基础功能报表，由DMPP程序基于业务记录的形成预统计表；将KPI数据和告警数据存入数据库中；根据系统设置的门限阀值，进行实时业务告警；并实现对DMPA访问请求的响应和支持。

参见图5，DMPP模块进一步包括两个单元：数据处理单元和DMPA处理支持单元。其中，数据处理单元主要完成BDR扩展、BDR扩展、业务告警、入库存储等功能；DMPA支持单元主要完成统计数据交互、指令传递、服务调度等。

<4>DMPA模块

DMPA模块，部署在应用处理层的Web服务器上，用于提供对用户终端软件的下载支持；响应客户端提交的处理请求，并与DMPP模块相结合，有效完成对处理请求的执行后，获取返回的结果数据，在客户端予以呈现。

本系统采用在各个远端机房部署Probe探针和关联回填程序，在PS的采集场景中，业务处理板与信令处理板集成统一到Probe设备中，集成度和规格化程度较高，该设备提供从DPI业务分析、GTP-C信令分析等提供的处理能力和数据输出能力。直接完成信令解码和记录合成关联，业务处理板与信令处理板之间的数据交换在设备内部完成，无需外置附属网络设备和施工，更便于项目实施和维护，这样可以有效为运营商节省远端站和中心站间传输带宽。对于大流量链路，采用EP设备进行过滤和均衡分流的接入方式，同时采用大流量探针，单台支持10G流量的接入处理。对于E1链路，采用DXC进行链路收敛后接入Probe，有效节省Probe设备数量。对于Gn接口在软件处理机制上，在进行DPI业务识别的同时，将对HTTP报文进行深度分析，包括L7事务流切分、L7事务参数提取（URL、Host、User-Agent等）、流量计算等，并直接向关联服务器输出L7的HTTP业务记录。可大大节省信令处理部分的负荷，从而大幅削减信令处理刀片的数量。

对于其他接口，通过EP分流器从Gb、IuPS、Gr、Gi等接口汇聚或过滤相应的信令进行深度业务分析、参数提取、会话合成、记录输出、报文存储，以提供流量接入能力。

系统基于更加开放的构架和分布式软件技术，无需多核处理平台和特殊加速硬件，统一采用通用x86架构的主机，可为运营商提供新需求快速开发环境。Probe运行在稳定的Linux操作系统，服务器运行在稳定的Linux或Solaris操作系统。合成软件采用嵌入式多核多线程的高效数据合成机制，保证了大数据量处理能力。应用软件采用分布式处理架构，可有效应对并发大数据量读写操作。系统采用开放式平台架构，对于监测网络的演进，可以平滑向下兼容。对于接入层、采集层、处理层、应用层，均可以通过增加硬件设备进行单独的升级扩容。系统采集接入方式采用高阻跨接、LanSwitch镜像、TAP和分光，不影响监测网络正常运行。系统自组局域网，通过防火墙与主网络隔离，不对监测网络造成任何影响。

综上所述，虽然本发明已以优选实施例披露如上，然而其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，可作各种变动与修饰。因此，本发明的保护范围当视所附的权利要求所界定的范围为准。

Claims (5)

1.一种实现PS域分布式架构的信令监测装置，所述装置包括Probe模块、Utrace模块、DMPP模块、DMPA模块，其中：

Probe模块，用于完成原始信令数据的采集，打时间戳，并从解码中获取用户信息、位置信息、网络质量信息、用户行为信息、业务流量信息、业务结果，合成详细的CDR记录；

Utrace模块，用于完成单次业务过程中各接口CDR的关联和标记，并对用户身份信息、用户终端信息进行映射和填充；

DMPP模块，用于完成数据的预统计、信令关联、告警信息处理、对外接口输出、响应客户端查询请求功能；实现CDR到BDR的扩展，将原始数据中无法提取的信息，根据外部数据进行扩展，将生成的BDR存储到数据库中；对于基础功能报表，基于业务记录的形成预统计表；将KPI数据和告警数据存入数据库中；根据系统设置的门限阀值，进行实时业务告警；实现对DMPA模块访问请求的响应和支持；

DMPA模块，用于在客户端软件呈现各类应用功能，响应客户端提交的处理请求，有效完成对处理请求的执行,实现人机交互。

2.如权利要求1所述的装置，其中，Probe模块的所述完成原始信令数据的采集，打时间戳具体为：

通过采集板卡捕获接入的对应的链路或端口的信令数据或业务数据，并将接收的原始数据包，根据同步时钟源打时间戳标记。

3.如权利要求1所述的装置，其中，所述从解码中获取用户信息、位置信息、网络质量信息、用户行为信息、业务流量信息、业务结果具体为：

解析原始数据包二进制编码，完成信令编码的解析，并从解码中获取用户信息、位置信息、网络质量信息、用户行为信息、业务流量信息、业务结果。

4.如权利要求1所述的装置，其中，所述Probe模块进一步包括：

信令采集单元，用于接收链路中的原始数据，并进行打时间戳功能；

信令记录合成单元，用于将原始数据中的信令面数据进行解码与合成；

业务记录合成单元，用于将原始数据中的业务面数据进行解码与合成；

原始消息存储单元，用于将对应与合成记录的原始数据码流进行存储；

链路信息统计单元，用于通过网元间承载层链路的IP地址，将其承载的原始数据包流量进行统计。

5.如权利要求1所述的装置，其中，所述DMPP模块进一步包括：数据处理单元和DMPA处理支持单元，其中

数据处理单元用于完成BDR扩展、BDR扩展、业务告警、入库存储；

DMPA支持单元用于完成统计数据交互、指令传递、服务调度。