CN104955097B - 基于核密度分布的移动网络信令监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于核密度分布的移动网络信令监测方法，包括：获取移动数据业务网络的原始信令数据；获取预设的IMSI过滤规则并对获取的原始信令数据进行过滤后，插入移动网络数据表中；获取每个网络动作代码对应的文字描述，同时获取每个IMSI对应的用户别称；针对每个区域，分别统计每个用户在该区域的驻留时长，并对每个驻留时长进行采样；计算采集的驻留时长样本的第一四分位数将其作为统计区间，将整个样本按照统计区间递增，计算其核密度分布。本发明无需配置警用伪基站，可实现全面监控、轨迹再现和实时的位置追踪，而且通过计算核密度分布，可方便地过滤掉驻留用户，减少计算量，更为快速、准确，可广泛应用于信令监测领域中。

Description

基于核密度分布的移动网络信令监测方法

技术领域

本发明涉及信令监测领域，特别是基于核密度分布的移动网络信令监测方法。

背景技术

名词解释：

LAC：location area code，位置区码，用于移动通信系统中，是为寻呼而设置的一个区域，覆盖一片地理区域；

IMSI：International Mobile Subscriber Identification Number，国际移动用户识别码；

IMEI：International Mobile Equipment Identity，移动设备国际身份码；

四分位数：统计学中，把所有数值由小到大排列并分成四等份，处于三个分割点位置的数值就是四分位数，依次包括第一四分位数、第二四分位数和第三四分位数。

目前公安系统主要使用警用伪基站来监控重点区域人员情况，但是这种方式存在众多弊端，警用伪基站系统需要基站硬件投入，牵涉到基站的硬件成本，安装维护成本和选址问题，而且会对现有运营商的移动通信网络产生干扰。特别是在现如今城市人员设施高度密集的情况下，警用伪基站选址问题以及对现有移动网络干扰的硬伤就决定了警用伪基站不可能做到全覆盖，只能对几个重点路口覆盖，监控重点路口的人员情况，因而无法不能实现全面监控、轨迹再现和实时的位置追踪。

发明内容

为了解决上述的技术问题，本发明的目的是提供基于核密度分布的移动网络信令监测方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

基于核密度分布的移动网络信令监测方法，包括：

S1、获取移动数据业务网络的原始信令数据；

S2、获取预设的IMSI过滤规则并根据该过滤规则对获取的原始信令数据进行过滤，并将过滤后的原始信令数据插入移动网络数据表中；

S3、将移动网络数据表和预设的网络动作代码表进行字段关联后，获取每个网络动作代码对应的文字描述，同时将移动网络数据表与预设的用户名称对照表进行关联后，获取每个IMSI对应的用户别称；

S4、针对每个区域，分别统计每个用户在该区域的驻留时长，并对每个驻留时长进行采样；

S5、计算采集的驻留时长样本的第一四分位数，并将该第一四分位数作为统计区间，将整个样本按照统计区间递增，计算其核密度分布；

所述移动网络数据表包括时间戳、IMSI、IMEI、位置区码和小区ID、网络动作代码以及接口类型。

进一步，所述步骤S3之后还包括以下步骤：

根据时间戳的先后顺序，按照每个用户对应的位置区码和小区ID，绘制该用户的实时运动轨迹图。

进一步，所述步骤S4中所述统计每个用户在该区域的驻留时长的步骤，其具体为：

根据网络动作代码，计算每个用户在该区域连续触发两次路由更新的时间差作为该用户在该区域的驻留时长。

进一步，所述步骤S5中所述计算采集的驻留时长样本的第一四分位数的步骤，其具体为：

将采集的驻留时长样本按照由小到大的顺序进行排序后，获取第(n+1)×25％位置的驻留时长作为第一四分位数，其中n表示驻留时长的样本数量。

进一步，所述步骤S1，其具体为：

获取移动数据业务网络的网络控制面原始信令数据和网络用户面原始信令数据。

进一步，所述步骤S2，其具体为：

获取预设的IMSI过滤规则并根据该过滤规则对获取的网络控制面原始信令数据进行过滤，并对网络用户面原始信令数据和过滤后的网络控制面原始信令数据进行解析后获得对应的时间戳、IMSI、IMEI、位置区码和小区ID、网络动作代码以及接口类型后，插入移动网络数据表中。

进一步，所述步骤S1之前，还包括以下步骤：

S0、根据每个网络动作代码及其对应的文字描述，建立网络动作代码表，同时根据每个IMSI对应的实名登记信息，建立用户名称对照表。

进一步，所述步骤S5之后，还包括以下步骤：

S6、分别根据每个区域的核密度分布，绘制该区域的用户驻留时长的频率直方图。

本发明的有益效果是：基于核密度分布的移动网络信令监测方法，包括：S1、获取移动数据业务网络的原始信令数据；S2、获取预设的IMSI过滤规则并根据该过滤规则对获取的原始信令数据进行过滤，并将过滤后的原始信令数据插入移动网络数据表中；S3、将移动网络数据表和预设的网络动作代码表进行字段关联后，获取每个网络动作代码对应的文字描述，同时将移动网络数据表与预设的用户名称对照表进行关联后，获取每个IMSI对应的用户别称；S4、针对每个区域，分别统计每个用户在该区域的驻留时长，并对每个驻留时长进行采样；S5、计算采集的驻留时长样本的第一四分位数，并将该第一四分位数作为统计区间，将整个样本按照统计区间递增，计算其核密度分布。本方法通过直接获取移动数据业务网络的原始信令数据进行分析，无需配置警用伪基站，可以全面地对每个区域的用户进行监控，而且可以实现用户运动轨迹的再现，还可以对用户的实时位置进行追踪，另外，本方法通过计算用户驻留时长的核密度分布，可以方便过滤掉驻留用户，减少计算量，更为快速、准确。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明的基于核密度分布的移动网络信令监测方法的一具体实施例获得的核密度分布的平滑曲线图；

图2是本发明的基于核密度分布的移动网络信令监测方法的一具体实施例获得的频率直方图。

具体实施方式

本发明提供了一种基于核密度分布的移动网络信令监测方法，包括：

S1、获取移动数据业务网络的原始信令数据；

S2、获取预设的IMSI过滤规则并根据该过滤规则对获取的原始信令数据进行过滤，并将过滤后的原始信令数据插入移动网络数据表中；

S3、将移动网络数据表和预设的网络动作代码表进行字段关联后，获取每个网络动作代码对应的文字描述，同时将移动网络数据表与预设的用户名称对照表进行关联后，获取每个IMSI对应的用户别称；

S4、针对每个区域，分别统计每个用户在该区域的驻留时长，并对每个驻留时长进行采样；

S5、计算采集的驻留时长样本的第一四分位数，并将该第一四分位数作为统计区间，将整个样本按照统计区间递增，计算其核密度分布；

所述移动网络数据表包括时间戳、IMSI、IMEI、位置区码和小区ID、网络动作代码以及接口类型。

进一步作为优选的实施方式，所述步骤S3之后还包括以下步骤：

根据时间戳的先后顺序，按照每个用户对应的位置区码和小区ID，绘制该用户的实时运动轨迹图。

进一步作为优选的实施方式，所述步骤S4中所述统计每个用户在该区域的驻留时长的步骤，其具体为：

根据网络动作代码，计算每个用户在该区域连续触发两次路由更新的时间差作为该用户在该区域的驻留时长。

进一步作为优选的实施方式，所述步骤S5中所述计算采集的驻留时长样本的第一四分位数的步骤，其具体为：

将采集的驻留时长样本按照由小到大的顺序进行排序后，获取第(n+1)×25％位置的驻留时长作为第一四分位数，其中n表示驻留时长的样本数量。

进一步作为优选的实施方式，所述步骤S1，其具体为：

获取移动数据业务网络的网络控制面原始信令数据和网络用户面原始信令数据。

进一步作为优选的实施方式，所述步骤S2，其具体为：

获取预设的IMSI过滤规则并根据该过滤规则对获取的网络控制面原始信令数据进行过滤，并对网络用户面原始信令数据和过滤后的网络控制面原始信令数据进行解析后获得对应的时间戳、IMSI、IMEI、位置区码和小区ID、网络动作代码以及接口类型后，插入移动网络数据表中。

进一步作为优选的实施方式，所述步骤S1之前，还包括以下步骤：

S0、根据每个网络动作代码及其对应的文字描述，建立网络动作代码表，同时根据每个IMSI对应的实名登记信息，建立用户名称对照表。

进一步作为优选的实施方式，所述步骤S5之后，还包括以下步骤：

S6、分别根据每个区域的核密度分布，绘制该区域的用户驻留时长的频率直方图。

以下结合一具体实施例对本发明做详细说明。

一种基于核密度分布的移动网络信令监测方法，包括：

S0、根据每个网络动作代码及其对应的文字描述，建立网络动作代码表，同时根据每个IMSI对应的实名登记信息，建立用户名称对照表，用户名称对照表中记录了每个IMSI对应的用户名称信息。

S1、获取移动数据业务网络的原始信令数据，具体为：获取移动数据业务网络的网络控制面原始信令数据和网络用户面原始信令数据，更具体的，网络控制面原始信令数据和网络用户面原始信令数据分别是从对应的sigraw服务器和appsum服务器获取的，其中sigraw服务器用于存储网络控制面原始信令数据，包含如鉴权、PDP、路由更新等信令数据，appsum服务器用于存储网络用户面原始信令数据，包含如业务时长、流量等信令数据。

S2、获取预设的IMSI过滤规则并根据该过滤规则对获取的原始信令数据进行过滤，并将过滤后的原始信令数据插入移动网络数据表中，其具体为：获取预设的IMSI过滤规则并根据该过滤规则对获取的网络控制面原始信令数据进行过滤，并对网络用户面原始信令数据和过滤后的网络控制面原始信令数据进行解析后获得对应的时间戳、IMSI、IMEI、位置区码和小区ID、网络动作代码以及接口类型后，插入移动网络数据表中。

移动网络数据表包括时间戳、IMSI、IMEI、位置区码和小区ID、网络动作代码以及接口类型。

根据预设的IMSI过滤规则进行过滤，可以对指定的若干用户进行过滤，例如对某个区域的固定居住人员，可以进行过滤，减少后续的计算量。

S3、将移动网络数据表和预设的网络动作代码表进行字段关联后，获取每个网络动作代码对应的文字描述，同时将移动网络数据表与预设的用户名称对照表进行关联后，获取每个IMSI对应的用户别称；本步骤中，获得网络动作代码对应的文字描述、每个IMSI对应的用户别称后，可以结合时间戳、该区域的详细地址等建立一个用户位置数据表，直观实时的反应用户的驻留位置，需要时可直接打印。

S3-2、根据时间戳的先后顺序，按照每个用户对应的位置区码和小区ID，绘制该用户的实时运动轨迹图，可按照选择的时间段调取用户按照时间顺序驻留的区域信息，然后在WEB终端的GIS地图上将这些区域着色显示，同时根据每个用户的不同时间戳对应的位置区码和小区ID，可以绘制该用户的实时运动轨迹，可以更完整地显示、保存用户的轨迹，方便对某一特定用户进行轨迹分析。

S4、针对每个区域，分别统计每个用户在该区域的驻留时长，并对每个驻留时长进行采样；

所述统计每个用户在该区域的驻留时长的步骤，其具体为：根据网络动作代码，计算每个用户在该区域连续触发两次路由更新的时间差作为该用户在该区域的驻留时长。实现由运营商将每个区域划分为单独的LAC和路由区，用户进入该类区域就会强制触发路由更新，将每个用户的两次路由更新的时间之差作为该用户在该区域的驻留时长。

S5、计算采集的驻留时长样本的第一四分位数，并将该第一四分位数作为统计区间，将整个样本按照统计区间递增进行计数，计算其核密度分布；

计算采集的驻留时长样本的第一四分位数的步骤，其具体为：将采集的驻留时长样本按照由小到大的顺序进行排序后，获取第(n+1)×25％位置的驻留时长作为第一四分位数，其中n表示驻留时长的样本数量。

将整个样本按照统计区间递增进行计数后可以获得每个统计区间通过的用户的总数，本申请中称为核密度分布，本实施例对一具体区域进行核密度分布计算并进行平滑处理后获得的核密度分布图如图1所示，由图中可看出，大多数的用户都是在200秒左右通过该区域的，如图1中左边的框框部分所示，因而右边框框部分的用户极大可能是驻留用户，公安人员进行处理时可以对这些用户进行筛选。

S6、分别根据每个区域的核密度分布，绘制该区域的用户驻留时长的频率直方图，如图2所示。图2中，对应的驻留时长样本的样本数量n为100，计算获得的第一四分位数为5。核密度分布的计算结果为每个统计区间通过的用户的总数，因此，可直接根据核密度分布绘制对应的频率直方图，直观地统计某一段时间内，每个区域通过的用户的情况。根据统计的核密度分布或者更为直观的频率直方图，可以大致区分快速通过该区域的用户，慢速通过该区域的用户，以及驻留用户，并把每个出现在该区域内的用户打上所属区域的标签，公安人员就可以对这些用户进行筛选以过滤嫌疑人，减少计算量。

本方法直接获取移动数据业务网络的原始信令数据进行分析，无需配置警用伪基站，可以全面地对每个区域的用户进行监控，而且可以实现用户运动轨迹的再现，还可以对用户的实时位置进行追踪，另外，本方法通过计算用户驻留时长的核密度分布，可以方便过滤掉驻留用户，减少计算量，更为快速、准确。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (8)

1.基于核密度分布的移动网络信令监测方法，其特征在于，包括：

S1、获取移动数据业务网络的原始信令数据；

S2、获取预设的IMSI过滤规则并根据该过滤规则对获取的原始信令数据进行过滤，并将过滤后的原始信令数据插入移动网络数据表中；

S3、将移动网络数据表和预设的网络动作代码表进行字段关联后，获取每个网络动作代码对应的文字描述，同时将移动网络数据表与预设的用户名称对照表进行关联后，获取每个IMSI对应的用户别称；

S4、针对每个区域，分别统计每个用户在该区域的驻留时长，并对每个驻留时长进行采样；

S5、计算采集的驻留时长样本的第一四分位数，并将该第一四分位数作为统计区间，将整个样本按照统计区间递增，计算其核密度分布；

所述移动网络数据表包括时间戳、IMSI、IMEI、位置区码和小区ID、网络动作代码以及接口类型；

IMSI表示国际移动用户识别码，IMEI表示移动设备国际身份码。

2.根据权利要求1所述的基于核密度分布的移动网络信令监测方法，其特征在于，所述步骤S3之后还包括以下步骤：

根据时间戳的先后顺序，按照每个用户对应的位置区码和小区ID，绘制该用户的实时运动轨迹图。

3.根据权利要求1所述的基于核密度分布的移动网络信令监测方法，其特征在于，所述步骤S4中所述统计每个用户在该区域的驻留时长的步骤，其具体为：

根据网络动作代码，计算每个用户在该区域连续触发两次路由更新的时间差作为该用户在该区域的驻留时长。

4.根据权利要求1所述的基于核密度分布的移动网络信令监测方法，其特征在于，所述步骤S5中所述计算采集的驻留时长样本的第一四分位数的步骤，其具体为：

将采集的驻留时长样本按照由小到大的顺序进行排序后，获取第(n+1)×25％位置的驻留时长作为第一四分位数，其中n表示驻留时长的样本数量。

5.根据权利要求1所述的基于核密度分布的移动网络信令监测方法，其特征在于，所述步骤S1，其具体为：

获取移动数据业务网络的网络控制面原始信令数据和网络用户面原始信令数据。

6.根据权利要求5所述的基于核密度分布的移动网络信令监测方法，其特征在于，所述步骤S2，其具体为：

获取预设的IMSI过滤规则并根据该过滤规则对获取的网络控制面原始信令数据进行过滤，并对网络用户面原始信令数据和过滤后的网络控制面原始信令数据进行解析后获得对应的时间戳、IMSI、IMEI、位置区码和小区ID、网络动作代码以及接口类型后，插入移动网络数据表中。

7.根据权利要求1所述的基于核密度分布的移动网络信令监测方法，其特征在于，所述步骤S1之前，还包括以下步骤：

S0、根据每个网络动作代码及其对应的文字描述，建立网络动作代码表，同时根据每个IMSI对应的实名登记信息，建立用户名称对照表。

8.根据权利要求1所述的基于核密度分布的移动网络信令监测方法，其特征在于，所述步骤S5之后，还包括以下步骤：

S6、分别根据每个区域的核密度分布，绘制该区域的用户驻留时长的频率直方图。