CN106850318B - Ims信令流程可视化展现系统、方法及服务器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了IMS信令流程可视化展现系统、方法及服务器，包括：信令处理服务器，所述信令处理服务器与IMS网络中的核心交换机连接；所述核心交换机与IMS网络的网元设备连接；所述信令处理服务器还与信令查询计算机连接；IMS网络的网元设备产生信令数据报文，核心交换机将网元设备产生的信令数据报文发送给信令处理服务器，所述信令处理服务器采用信令协议栈接收核心交换机的信令数据报文，按照协议类型将信令数据报文解析存入数据库；当信令处理服务器接收到信令查询计算机的查询请求后，通过WEB服务从数据库中抽取查询结果，将查询结果推送到信令查询计算机，采用信令流程时序图的方式进行展现。
Description
技术领域
本发明涉及IMS通信网信令分析和可视化展示领域，尤其涉及IMS信令流程可视化展现系统、方法及服务器。
背景技术
国网信通部于2015年确定国家电网公司下一代行政交换网采用IMS技术体制，因此提前开展IMS网络部署的研究及应用具有非常重要的意义。根据国家电网公司信通[2015]7号文要求，IMS网络建设采用省级统一部署，集中管理的模式。
随着IMS网络的部署，SIP终端大规模应用，十三五末山东公司行政网用户数量预计达到12万。现有行政电话交换网运维模式已不能满足下一代行政交换网运维管理的要求。如何高效管理用户、优化运维流程、提升系统可靠性，是目前亟待解决的问题。在国网公司IMS网络架构中各主要业务单元，如SBC、P-CSCF、I-CSCF及S-CSCF，均单独部署，在保证各个业务处理逻辑单元相对独立工作提高整体的性能同时也增加了组网的复杂度。IMS网络是一个比较新的网络，需要研究其内部运行机制，更好的掌握其运行规律，运维人员希望通过一套直观的工具查看IMS微观网络上的会话信令数据的运行轨迹，如会话的建立过程、话机是如何注册、呼叫消息是如何转发处理等。
为了适应IMS这种新型网络的运维保障，提高行政电话的保障力度，亟需一种能够快速分析处理IMS网络信令消息，研制可将信令流程时序图展示在运维计算机上的运维工具，实时采集分析IMS网络各网元信令数据包，方便运维人员及时掌握网络运行状况，及时发现可能存在的网络故障隐患，提高日常运维效率。
发明内容
本发明的目的就是为了解决IMS网络信令的可视化展现和故障分析运维的问题，提供IMS信令流程可视化展现系统及方法，直观展示IMS网络上通信发生的情景。
本发明的目的之一是提供一种IMS信令流程可视化展现系统，
所述IMS信令流程可视化展现系统，包括：信令处理服务器，
所述信令处理服务器与IMS网络中的核心交换机连接；所述核心交换机与IMS网络的网元设备连接；所述信令处理服务器还与信令查询计算机连接；
IMS网络的网元设备产生信令数据报文，核心交换机将网元设备产生的信令数据报文发送给信令处理服务器，所述信令处理服务器采用信令协议栈接收核心交换机的信令数据报文，按照协议类型将信令数据报文解析存入数据库；当信令处理服务器接收到信令查询计算机的查询请求后，通过WEB服务从数据库中抽取查询结果，将查询结果推送到信令查询计算机，采用信令流程时序图的方式进行展现。
协议类型包括：http、SIP、SDP、Diameter、H.248等；
将信令数据报文解析按照不同协议的格式分析出主叫、被叫、主叫IP、被叫IP、开始时间、结束时间、消息内容等关键属性。
所述信令流程时序图是指在信令明细表中按照同一个call-ID分类，在按照生成的时间先后顺序绘制成从上到下采用有方向箭头标识的时序图；
协议栈是指网络中各层协议的总和，其形象的反映了一个网络中文件传输的过程：由上层协议到底层协议，再由底层协议到上层协议。
所述IMS网络的网元设备，包括：MRFC、AGCF、MGCF、S/I/P-CSCF、SLF/HSS、BGCF、SBC；
所述IMS网络通过接入层交换机与行政办公IP电话相连；
所述信令数据报文，包括用户注册流程、会话的建立过程；
所述会话的建立过程，包括：发起过程MO、SS过程、终结过程MT。
MO就是从主叫终端到主叫所在的S-CSCF/AS的呼叫过程；
SS就是从主叫S-CSCF/AS到被叫S-CSCF/AS的过程；
MT就是被叫终端所在I-CSCF/S-CSCF/AS到被叫UE的呼叫过程。
所述WEB服务为：利用查询请求中的关键字，通过数据库访问对象进行数据库查询操作；接收数据库查询结果数据集合，封装成JSON格式通过网络传送到信令查询计算机；按照WEB前端框架的CSS样式绘制信令流程时序图。
本发明的目的之二是提供一种IMS信令流程可视化展现方法；
所述IMS信令流程可视化展现方法，包括：
步骤(1)：信令采集分析处理：
IMS网络的网元设备产生信令数据报文，核心交换机将网元设备产生的信令数据报文发送给信令处理服务器，所述信令处理服务器采用信令协议栈接收核心交换机的信令数据报文，按照协议类型将信令数据报文解析存入数据库；
步骤(2)：信令流程时序图绘制：
当信令处理服务器接收到信令查询计算机的查询请求后，通过WEB服务从数据库中抽取查询结果，将查询结果推送到信令查询计算机，采用信令流程时序图的方式进行展现。
所述步骤(1)的步骤如下：
步骤(101)：信令处理服务器通过信令协议栈从IMS网络的核心交换机的镜像端口接收信令数据报文；
步骤(102)：接收到信令数据报文后，进行分协议压栈处理；
步骤(103)：通过信令协议栈解析各类信令数据报文，解析出报文头、消息类别及消息内容；
步骤(104)：将解析出的消息类别和消息主体保插入数据库详细协议解析结果表；数据库详细协议解析结果表包括：call-ID、主叫号码、主叫IP、被叫号码、被叫IP、请求方法、响应消息、开始时间、结束时间、消息体、原始报文；
步骤(105)：如果数据库详细协议解析结果表有数据更新，自动触发数据库详细协议解析结果表的消息内容保存字段的进一步分解，从消息内容保存字段中分解出属性内容存储到信令流程明细表中；
步骤(106)：在信令流程明细表中通过Call-ID进行分组合并，形成CDR及对应的信令流程明细关联，为信令流程查询完成数据准备。
通过Call-ID进行分组合并是指：每一个电话呼叫过程都会有IMS为其分配一个唯一Call-ID用以区别不同的呼叫过程，而每一个呼叫过程又会涉及到IMS网络中多个网元之间收发信令消息，而这些信令消息都有个共同的Call-ID，用来标识这些信令消息是归属同一个呼叫过程的。在信令明细表中就通过Call-ID来分组合并
CDR(CallDetailRecord)记录,即原始话单。
所述属性内容包括：Call-ID、From、To、CSeq、Via、Contact、Max-Fowords、Allow、Content-Length、Supported、User-Agent、Content-Type、SDP；
所述步骤(2)的步骤如下：
步骤(201)：通过信令查询计算机访问信令处理服务器；
步骤(202)：信令处理服务器接收查询请求，由Tomcat接收查询请求，Tomcat读取地址的web.xml配置并缓存，同时查看web.xml配置中是否有符合条件的Filter过滤器，若有则调用过滤器进行过滤处理；
所述过滤处理是将以待查询信令流程的号码作为条件去掉被检查号码以外的数据；
步骤(203)：指定spring的DispatcherServlet为处理请求的servlet，DispatcherServlet接收到Tomcat提交的请求进行处理；然后根据当前登录工号对应的权限进行分配；
步骤(204)：呼叫详细记录CDR通过WEB前端JQuery发送Ajax GET方式请求到服务端，然后调用服务端Controller获取数据；
步骤(205)：将获取到的数据格式封装成一个json格式的数组对象，然后返回到WEB前端进行解析；
步骤(206)：然后通过jqgrid数据表格形式展现信令详单数据列；
步骤(207)：根据信令详单数据列查询的某一呼叫通信记录，通过JQuery发送AjaxPOST方式请求到服务端，同样Controller映射找到相应的查询方法；
步骤(208)：WEB前端根据POST提交封装的JSON格式数据对象，解析出对应的查询参数值，根据查询Call-ID值通过MyBatis持久层框架查询postgresql数据库；
步骤(209)：通过Call-ID和当前通话的起始截止时间为查询条件，查询相同信令明细表中Call-ID相同记录；
步骤(210)：根据获取的信令明细记录按照处理时间先后顺序排序，以JSON格式封装数组对象返回给WEB前端进行展示；
步骤(211)：解析后的数据集通过IMS网络设备的地址先后访问IMS网络设备的顺序，依次根据javascript+css方式以图形结构展现出来。
本发明的目的之三是提供一种信令处理服务器，
所述信令处理服务器，包括：
信令采集模块，通过核心交换机采集各个网元设备产生的信令数据报文；
信令解析模块，将采集到的信令数据报文进行存储，然后再按照不同信令协议格式解析分类存储到信令明细表；
WEB服务模块，提供查询计算机的查询指令，并根据查询指令从信令明细表中查询对应的数据，并将查询结果推送给查询计算机，最终通过信令流程时序图的方式进行展现。
所述信令详单数据列包括主叫号码、主叫IP、被叫号码、被叫IP、消息代码、消息描述、信令数据包原文等列；
本发明的有益效果：通过信令可视化系统的实现，创造性的完成了IMS网络上运行的数据报文的分析，直观展示通信IMS网络上发生的情景，方便IMS运维人员很直观了解网络运行情况；根据信令流程可视化工具的查看结果，还能直观的发现网络上存在问题的节点及其问题原因，运维人员可通过分析这些问题和原因处理网络故障，为IMS网络运维人员提供了有力的保障工具。
附图说明
图1为本发明的IMS信令流程可视化展现系统结构示意图；
图2为本发明的信令采集分析处理的流程图；
图3为本发明的信令流程时序图绘制方法处理告警信息的流程图；
图4为信令流程时序图；
图5为信令处理服务器。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，IMS信令流程可视化展现系统，包括：信令处理服务器，
所述信令处理服务器与IMS网络中的核心交换机连接；所述核心交换机与IMS网络的网元设备连接；所述信令处理服务器还与信令查询计算机连接；
IMS网络的网元设备产生信令数据报文，核心交换机将网元设备产生的信令数据报文发送给信令处理服务器，所述信令处理服务器采用信令协议栈接收核心交换机的信令数据报文，按照协议类型将信令数据报文解析存入数据库；当信令处理服务器接收到信令查询计算机的查询请求后，通过WEB服务从数据库中抽取查询结果，将查询结果推送到信令查询计算机，采用信令流程时序图的方式进行展现。
协议类型包括：http、SIP、SDP、Diameter、H.248等；
将信令数据报文解析按照不同协议的格式分析出主叫、被叫、主叫IP、被叫IP、开始时间、结束时间、消息内容等关键属性。
所述信令流程时序图是指在信令明细表中按照同一个call-ID分类，在按照生成的时间先后顺序绘制成从上到下采用有方向箭头标识的时序图；
协议栈是指网络中各层协议的总和，其形象的反映了一个网络中文件传输的过程：由上层协议到底层协议，再由底层协议到上层协议。
所述IMS网络的网元设备，包括：MRFC、AGCF、MGCF、S/I/P-CSCF、SLF/HSS、BGCF、SBC；
所述IMS网络通过接入层交换机与行政办公IP电话相连；
所述信令数据报文，包括用户注册流程、会话的建立过程；
所述会话的建立过程，包括：发起过程MO、SS过程、终结过程MT。
MO就是从主叫终端到主叫所在的S-CSCF/AS的呼叫过程；
SS就是从主叫S-CSCF/AS到被叫S-CSCF/AS的过程；
MT就是被叫终端所在I-CSCF/S-CSCF/AS到被叫UE的呼叫过程。
所述WEB服务为：利用查询请求中的关键字，通过数据库访问对象进行数据库查询操作；接收数据库查询结果数据集合，封装成JSON格式通过网络传送到信令查询计算机；按照WEB前端框架的CSS样式绘制信令流程时序图。
如图2所示，信令采集分析处理详细步骤：
步骤(1)：信令处理服务器通过信令处理协议栈从IMS网络的组网核心交换机的镜像端口接收原始信令数据报文；
步骤(2)：信令处理服务器网卡接收到信令数据报文后，立即进行分协议压栈处理，实现高效接收；
步骤(3)：信令处理服务器通过信令协议栈快速解析各类信令消息，解析出报文头、消息类别及消息具体内容；
步骤(4)：将解析出的消息类别和消息主体保插入数据库详细协议解析结果表中；
步骤(5)：数据库详细协议解析结果表有数据更新，自动触发该表的消息具体内容保存字段的进一步计算，从该消息具体内容字段中分解出如Call-ID、From、To、CSeq、Via、Contact、Max-Fowords、Allow、Content-Length、Supported、User-Agent、Content-Type、SDP等属性内容分解到信令流程明细表；
步骤(6)：在信令流程明细表中通过Call-ID进行分组合并，形成CDR及对应的信令流程明细关联，为前端信令流程查询完成基础数据准备。
如图3所示，信令流程时序图绘制详细步骤：
步骤(1)：通过浏览器客户端访问信令查询服务器的地址(如：http://127.0.0.1/extsignal)；
步骤(2)：请求到达查询服务器端，由Tomcat接收查询请求，Tomcat读取地址的web.xml配置并缓存，同时自动查看配置中是否有符合条件的Filter过滤器，有则调用过滤器进行相应处理；
步骤(3)：处理请求的servlet被指定为spring的DispatcherServlet，DispatcherServlet接收到Tomcat提交的请求进行处理；
然后根据当前登录工号对应的权限分组进行菜单分配；
步骤(4)：信令详单呼叫信息通过WEB前端JQuery发送Ajax GET方式请求到服务端，然后调用后台Controller映射到相应的方法获取数据；
步骤(5)：获取到的数据格式是封装成一个json格式的数组对象返回到WEB前端进行解析；
步骤(6)：然后通过jqgrid数据表格形式展现信令详单数据列；
步骤(7)：根据信令详单查询的某一段呼叫，通过JQuery发送Ajax POST方式请求到服务端，同样Controller映射找到相应的查询方法；
步骤(8)：WEB前端通过POST提交封装的JSON格式数据对象进行解析对应的查询参数值，根据查询callid值通过MyBatis持久层框架查询postgresql数据库；
步骤(9)：通过callid值获取当前该段通话的起始截止时间去查询相同主被叫在该段通话时间内的所有callid呼叫信息；
步骤(10)：根据获取的呼叫信息数据的前后顺序排序，已JSON格式封装数组对象返回给WEB前端进行解析；
步骤(11)：解析后的数据集通过IP端先后访问设备的顺序，依次根据javascript+css方式以图形结构展现出来。
如图4所示，在信令明细表中按照同一个call-ID分类，在按照生成的时间先后顺序绘制成从上到下采用有方向箭头标识的时序图。
如图5所示，信令处理服务器内部结构说明：
X86服务器硬件：是指通用基于X86架构的PC服务器，包括CPU、内存、硬盘、网卡、主板等器件组成的硬件平台。
操作系统：是安装在服务器上的系统软件平台，本项目采用的CentOS 6.4版本操作系统。
数据库：是安装在操作系统之上，用于保存业务数据的数据库软件平台，本项目采用的Postgresql 9.2版本。
信令采集：通过本机网卡接收核心交换机网卡镜像数据，通过配置的过滤策略只采集需要的会话信令信息。
信令解析：将采集到的信令数据先保存为本地数据文件，然后再按照不同协议格式解析分类存储到信令明细表。
WEB服务：提供前端用户基于浏览器访问后台业务数据的连接、格式转换及数据呈现等功能。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (9)
1.IMS信令流程可视化展现方法，其特征是，包括：
步骤(1)：信令采集分析处理：
IMS网络的网元设备产生信令数据报文，核心交换机将网元设备产生的信令数据报文发送给信令处理服务器，所述信令处理服务器采用信令协议栈接收核心交换机的信令数据报文，按照协议类型将信令数据报文解析存入数据库；
步骤(2)：信令流程时序图绘制：
当信令处理服务器接收到信令查询计算机的查询请求后，通过WEB服务从数据库中抽取查询结果，将查询结果推送到信令查询计算机，采用信令流程时序图的方式进行展现；
所述步骤(2)的步骤如下：
步骤(201)：通过信令查询计算机访问信令处理服务器；
步骤(202)：信令处理服务器接收查询请求，由Tomcat接收查询请求，Tomcat读取信令查询服务器地址的web.xml配置并缓存，同时查看web.xml配置中是否有符合条件的Filter过滤器，若有则调用过滤器进行过滤处理；
步骤(203)：指定spring的DispatcherServlet为处理请求的servlet，DispatcherServlet接收到Tomcat提交的请求进行处理；然后根据当前登录工号对应的权限进行分配；
步骤(204)：呼叫详细记录CDR通过WEB前端JQuery发送Ajax GET方式请求到服务端，然后调用服务端Controller获取数据；
步骤(205)：将获取到的数据格式封装成一个json格式的数组对象，然后返回到WEB前端进行解析；
步骤(206)：然后通过jqgrid数据表格形式展现信令详单数据列；
步骤(207)：根据信令详单数据列查询的某一呼叫通信记录，通过JQuery发送AjaxPOST方式请求到服务端，同样Controller映射找到相应的查询方法；
步骤(208)：WEB前端根据POST提交封装的JSON格式数据对象，解析出对应的查询参数值，根据查询Call-ID值通过MyBatis持久层框架查询postgresql数据库；
步骤(209)：通过Call-ID和当前通话的起始截止时间为查询条件，查询相同信令明细表中Call-ID相同记录；
步骤(210)：根据获取的信令明细记录按照处理时间先后顺序排序，以JSON格式封装数组对象返回给WEB前端进行展示；
步骤(211)：解析后的数据集通过IMS网络设备的地址先后访问IMS网络设备的顺序，依次根据javascript+css方式以图形结构展现出来。
2.如权利要求1所述的IMS信令流程可视化展现方法，其特征是，所述步骤(1)的步骤如下：
步骤(101)：信令处理服务器通过信令协议栈从IMS网络的核心交换机的镜像端口接收信令数据报文；
步骤(102)：接收到信令数据报文后，进行分协议压栈处理；
步骤(103)：通过信令协议栈解析各类信令数据报文，解析出报文头、消息类别及消息内容；
步骤(104)：将解析出的消息类别、报文头和消息内容插入数据库详细协议解析结果表；
步骤(105)：如果数据库详细协议解析结果表有数据更新，自动触发数据库详细协议解析结果表的消息内容保存字段的进一步分解，从消息内容保存字段中分解出属性内容存储到信令流程明细表中；
步骤(106)：在信令流程明细表中通过Call-ID进行分组合并，形成CDR及对应的信令流程明细关联，为信令流程查询完成数据准备；所述CDR为呼叫详细记录。
3.如权利要求2所述的IMS信令流程可视化展现方法，其特征是，
数据库详细协议解析结果表包括：call-ID、主叫号码、主叫IP、被叫号码、被叫IP、请求方法、响应消息、开始时间、结束时间、消息体和原始报文。
4.如权利要求2所述的IMS信令流程可视化展现方法，其特征是，
通过Call-ID进行分组合并是指：每一个电话呼叫过程都会有IMS为其分配一个唯一Call-ID用以区别不同的呼叫过程，而每一个呼叫过程又会涉及到IMS网络中多个网元之间收发信令消息，而这些信令消息都有个共同的Call-ID，用来标识这些信令消息是归属同一个呼叫过程的。
5.实现如权利要求1所述的IMS信令流程可视化展现方法的系统，其特征是，包括：信令处理服务器，
所述信令处理服务器与IMS网络中的核心交换机连接；所述核心交换机与IMS网络的网元设备连接；所述信令处理服务器还与信令查询计算机连接；
IMS网络的网元设备产生信令数据报文，核心交换机将网元设备产生的信令数据报文发送给信令处理服务器，所述信令处理服务器采用信令协议栈接收核心交换机的信令数据报文，按照协议类型将信令数据报文解析存入数据库；当信令处理服务器接收到信令查询计算机的查询请求后，通过WEB服务从数据库中抽取查询结果，将查询结果推送到信令查询计算机，采用信令流程时序图的方式进行展现。
6.如权利要求5所述的IMS信令流程可视化展现系统，其特征是，
所述信令流程时序图是指在信令明细表中按照同一个call-ID分类，在按照生成的时间先后顺序绘制成从上到下采用有方向箭头标识的时序图。
7.如权利要求5所述的IMS信令流程可视化展现系统，其特征是，
所述信令数据报文，包括用户注册流程、会话的建立过程；
所述会话的建立过程，包括：发起过程MO、SS过程、终结过程MT；
发起过程MO就是从主叫终端到主叫所在的S-CSCF/AS的呼叫过程；
SS过程就是从主叫S-CSCF/AS到被叫S-CSCF/AS的过程；
终结过程MT就是被叫终端所在I-CSCF/S-CSCF/AS到被叫UE的呼叫过程。
8.如权利要求5所述的IMS信令流程可视化展现系统，其特征是，
所述WEB服务为：利用查询请求中的关键字，通过数据库访问对象进行数据库查询操作；接收数据库查询结果数据集合，封装成JSON格式通过网络传送到信令查询计算机；按照WEB前端框架的CSS样式绘制信令流程时序图。
9.如权利要求5所述的IMS信令流程可视化展现系统，其特征是，信令处理服务器包括：
信令采集模块，通过核心交换机采集各个网元设备产生的信令数据报文；
信令解析模块，将采集到的信令数据报文进行存储，然后再按照不同信令协议格式解析分类存储到信令明细表；
WEB服务模块，提供查询计算机的查询指令，并根据查询指令从信令明细表中查询对应的数据，并将查询结果推送给查询计算机，最终通过信令流程时序图的方式进行展现。
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