CN108632864A - 一种基于终端基带芯片收集信令的网络优化系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于终端基带芯片收集信令的网络优化系统，其利用智能终端的无线信令作为采集数据的样本，在常规智能终端设计和添加无线协议提取接口，在操作系统中添加代理进程Agent的方式来管理和提取信令参数，再使用通信模块上传信令数据包、同时使用网络模型分析信令参数，最后利用大数据分析等技术进行显示、分析诊断。主要解决智能终端的异常信令数据上报、协议分析、预测网络问题、建立网络优化模型，为无线网络优化提供更快速、更准确的智能诊断系统。同时对无线信令参数的大数据分析，将有助于建立终端的行为模型、网络侧的设备状态，从而提供一定空间范围内的最优网络配置方案。

Description

一种基于终端基带芯片收集信令的网络优化系统

技术领域

本发明涉及智能终端产品、信令解析、大数据分析领域，具体涉及一种基于终端基带芯片收集信令的网络优化系统。

背景技术

现有的网络优化技术存在下面几个不足：

1、无线网络异常时，普通终端无法定位详细原因，一般的网络优化信息采集需要专用路测终端和抓包工具。

2、时效性体验不好：路测一般采用定期巡查的方式，问题上报不及时，事后一段时间后上报、处理。特别在5G即将来临，物联网、工业互联网等工业控制领域大规模应用，传统的网络优化服务实时性不能满足要求。

3、人力成本巨大：因无目的性的定期的全网覆盖和路测，需要投入大量的人力和财力。

4、不能预警问题：现有的网优过程是首先发现问然后解决问题，问题出现后才能觉察，解决问题时效性差。

5、数据零散化，不能提供全局性的网络配置方案。

现有中国专利文件CN201110090494.3公布了一种网络优化系统，其主要技术方案为：网络优化系统，包括信令采集装置、数据库服务器、数据处理模块和优化应用模块，其中信令采集装置，从移动通讯网络采集信令数据作为网络优化分析基础数据，并存储采集的信令数据；

数据库服务器，存储采集的包括无线网络基础数据、用户数据和DT数据的网络优化分析辅助数据；及存储经过数据处理模块处理信令数据后生成的用于网络优化查询、统计及调取的数据；

数据处理模块，汇总网络优化分析基础数据和网络优化分析辅助数据，完成数据处理及分析，并将处理及分析结果存储至数据库服务器的多层数据库构架以实现网络优化所需的数据关联、问题点联合定位和问题数据查询；

优化应用模块，是网络优化系统的人机接口，用于调用数据库服务器中的多层数据构架中的处理及分析结果。与本发明技术方案不同。

发明内容

本发明的目的是解决上述问题，提供一种基于终端基带芯片收集信令的网络优化系统及其方法，其适用于一般的常规终端，无需添加硬件，时效性高，人力成本低，能够立即发现问题、预警问题，实现全局性优化网络规划。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于终端基带芯片收集信令的网络优化系统，包括后台分析系统及信令采集终端，所述信令采集终端包括代理(下称Agent)、基带芯片及其接口适配模块，文件系统及无线传输模块，所述基带芯片及Agent与接口适配模块、文件系统及无线传输模块均为双向电连接；

所述Agent负责信令采集终端启动的时机、信令的解析调用指令、文件系统的操作指令、调用通信链路的指令；所述信令采集终端通过无线网络将数据发送至到后台分析系统，所述后台系统对网络信令参数进行大数据分析，建立网络优化模型和对异常数据分析，最终将分析数据上报给运营商的网络设备部署和设备维护部门进行跟踪。

所述后台分析系统负责整个系统的后端数据通信采集、数据存储、业务应用、分析模型算法，包括通信服务器、数据库服务器、文件服务器及应用服务器，所述通信服务器依次电连接采集软件及业务应用，所述数据库服务器及文件服务器依次电连接存储单元及模型分析模块，所述应用服务器电连接分布式文件系统；

所述业务应用包括采集终端管理、信令管理、数据管理及权限管理，所述模型分析模块算法包括关系型数据模型的建立、信令参数与网络设备的关联统计；

所述后台分析系统及信令采集终端通过无线传输模块进行连接。

进一步的，后台分析系统通过大数据分析及建立网络模型来优化网络配置。

进一步的，所述无线传输模块为GPRS/4G/5G或蓝牙/Wifi模块，所述信令采集终端通过蓝牙或GPRS连接手机；所述数据存储采用分布式存储。

进一步的，所述信令采集终端的管理配置包括：提取信令的配置表、上报数据的时机、无线通信的选择(蓝牙或GPRS)及主动查询数据类型。

进一步的，所述后台分析系统的数据采集程序使用TCP/IP协议；采集的数据结构应至少包括：采集终端序列号、信令类型、采集对象、采集时间及参数值。

一种基于终端基带芯片收集信令的网络优化系统的操作方法，其中：

所述信令采集终端的工作过程如下：

a)开机时，根据任务优先级启动Agent；

b)读取配置文件，确定解析哪些信令和设备参数；

c)信令产生时，从基带芯片接口读取信令数据并打包；

d)对信令及其他设备信息打包成Metric，并存储到文件系统中；

e)根据配置文件的定义和网络条件，进行Metric包的上传；

f)Agent调用无线传输模块指令，上传报文并删除已上传文件；没有上传成功的，根据配置文件定义另外选择时间主动上传；

g)Agent接收来自于服务端的指令；

所述后台分析系统的工作过程如下：

a)后台的采集程序：使用TCP/IP协议和各个采集终端建立通信链路，同时将采集终端发送的数据实时保存在实时数据库存储单元中；

b)各采集终端上报的数据以Metric包的形式存储在分布式文件系统中，后台的模型分析模块对Metric数据包进行解析，解析的协议根据3GPP协议数据结构定义，同时将解析后的数据存储在数据库存储单元中，数据结构应至少包括：采集终端序列号、信令类型、采集对象、采集时间及参数值；

c)对分类后的参数进行大数据分析：①建立关系型数据库；②对有意义的指标进行多维度的统计和归类；③对某一项指标与疾病建立统计方法；④对某一信令在不同终端的差异建立统计方法；⑤不同参数值对网络状况的影响统计；

d)根据统计与分析模型，得出最佳网络优化配置，并反馈到运营商建设部门；

e)根据异常信令报文，得出需维修和优化的网络设备状态，并反馈到运营商维护部门。

本发明的有益效果在于：

传统的网络优化方式是通过特殊终端路测发现和采集信令，将网络问题通过log的形式保存在文件系统中，然后通过工具转换为信令文件，而本发明利用终端运行过程中产生的信令为基础，因为基带芯片本身需要接收和处理上下行信令，设计备份基带芯片的信令处理接口，将上下行信令通过log模块或diag模块备份到自建的文件系统，以Metric或包的形式发送到服务后端。

传统的人工导入导出和工具辅助、人工分析的常规方式。而本发明的信令包来自于分散的智能终端，符合数量巨大、结构复杂、类型众多数据构成的大数据特点，通过大数据分析和建立网络模型优化网络配置。

收集信令的进程优先级智能排序，符合在线诊断的特点，不会对智能终端的正常业务带来影响，符合业务可配置，智能选择性的上传、采集。

本发明基于基带芯片的提取信令的系统设计和方法，在常规智能终端设计和添加无线协议提取接口，在操作系统例如Android、IOS、其他实时操作系统中添加代理进程Agent的方式来管理和提取信令参数，再使用wifi、4G、5G等通信模块上传信令数据包、同时使用网络模型分析信令参数，最后利用大数据分析等技术进行显示、分析诊断。主要解决智能终端的异常信令数据上报、协议分析、预测网络问题、建立网络优化模型，为无线网络优化提供更快速、更准确的智能诊断系统；同时对无线信令参数的大数据分析，将有助于建立终端的行为模型、网络侧的设备状态，从而提供一定空间范围内的最优网络配置方案，达到节省网络设备的日常维护成本，减小网络设备故障的处理时间，为工业互联网、物联网、用户的体验提供更优质、更稳当的服务。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的整体系统架构图；

图2为本发明的采集终端工作原理示意图；

图3为本发明的采集终端程序处理流程图；

图4为本发明的后台分析系统程序处理流程图。

具体实施方式

如图1-4所示的一种基于终端基带芯片收集信令的网络优化系统，其利用智能终端的无线信令作为采集数据的样本，在常规智能终端设计和添加无线协议提取接口，在操作系统例如Android、IOS、其他实时操作系统中添加代理进程Agent的方式来管理和提取信令参数，再使用wifi/4G/5G等通信模块上传信令数据包、同时使用网络模型分析信令参数，最后利用大数据分析等技术进行显示、分析诊断。主要解决智能终端的异常信令数据上报、协议分析、预测网络问题、建立网络优化模型，为无线网络优化提供更快速、更准确的智能诊断系统。同时对无线信令参数的大数据分析，将有助于建立终端的行为模型、网络侧的设备状态，从而提供一定空间范围内的最优网络配置方案。目前有相似创新的系统只能获取终端信号质量等简单参数，更多的系统性信令没有获取，大大降低了系统的实用价值。

现有的网优过程是首先发现问然后解决问题，解决问题时效性差，且投入人力成本巨大，本发明利用普通终端提取信令，将实现“立即发现问题”、“预警问题”、“全局性”优化网络规划。

本发明的技术创新点：

(1)基于芯片级的提取信令方法：传统的网络优化方式是通过特殊终端路测发现和采集信令，将网络问题通过log的形式保存在文件系统中，然后通过工具转换为信令文件，而本发明利用终端运行过程中产生的信令为基础，因为基带芯片本身需要接收和处理上下行信令，设计备份基带芯片的信令处理接口，将上下行信令通过log模块或diag模块备份到自建的文件系统，以Metric或包的形式发送到服务后端。

(2)信令的处理方式：传统的人工导入导出和工具辅助、人工分析的常规方式。而本发明的信令包来自于分散的智能终端，符合数量巨大、结构复杂、类型众多数据构成的大数据特点，通过大数据分析和建立网络模型优化网络配置。

(3)收集信令的进程优先级智能排序：符合在线诊断的特点，不会对智能终端的正常业务带来影响，符合业务可配置，智能选择性的上传、采集。

如图1，本发明系统由两大部分组成：后台分析系统、信令采集终端，信令采集终端中代理进程“Agent”、解析信令模块、文件系统等组成信令采集终端。其中代理进程Agent总体负责启动的时机、信令的解析调用指令、文件系统的操作指令、调用通信链路的指令等，信令采集终端根据网络条件将数据通过无线链路接入到公用通信网络，也可通过蓝牙、WIFI发送数据到后台分析，后台分析系统对网络信令参数进行大数据分析，建立网络优化模型和对异常数据分析，最终将分析数据上报给运营商的网络设备部署和设备维护部门进行跟踪。

1、后台分析系统

负责整个系统的后端数据通信采集、数据存储、业务应用、分析模型算法，其中业务应用包括采集终端管理、信令管理、数据管理、权限管理等。模型算法包括关系型数据模型的建立、信令参数与网络设备的关联统计等。后台分析系统具备以下基本功能：

A、数据通信采集

各个终端上报数据的网络通信链路的建立，以及链路的稳定性、长连行，满足大规模终端接入的要求。同时根据数据库设计标准对数据进行分布式存储。

B、数据存储

根据分布式系统的要求，对存储服务器进行管理，建立分布式文件系统，为后面的大数据分析提供存储支持。

C、业务应用

a、对各个信令的数据进行实时管理，对产生当前信令的终端状态进行诊断，比如低电状态等，以增强数据的有效性。

b、采集终端的参数配置

后台中心可以对各采集终端进行下发配置文件，采集终端根据配置文件完成相关操作，这样提高设备维护的效率，及时调整不稳定的因素和参数。各个采集终端的管理配置包括：提取信令的配置表、上报数据的时机、无线通信的选择(蓝牙或GPRS)、主动查询数据类型。

c、返回终端数据

根据后台分析系统的得出的模型分析结论，及时反馈给智能终端进行更新本地配置文件。

D、统计报表

上报的信令参数存储进数据库。可以按需求对不同终端的数据按时间或按信令类型等方式进行统计，方便了解各个终端在同一异常事件中的统计情况，并更新模型设计。

2、信令采集终端

信令采集终端可以定时或主动采集某一个或某些信令的数据，每个采集终端有一个代理Agent、基带芯片的接口适配模块、文件系统、无线传输模块，信令数据根据监测对象的不同进行自由配置，并实时根据配置要求上传采集的数据到后台中心。

信令采集终端原理：

如图2，代理进程Agent在操作系统开机时启动，根据任务优先级的设置进行管理，代理进程负责调度信令的解析，同时调用文件系统进行存储为Metric包，根据网络情况和配置文件判断是否上传的信令报文Metric。如果上传，代理进程Agent负责调用无线传输模块进行拨号、上传动作，并且删除文件系统中已上传的Metric报文。上传失败时，选择下一次继续上传，直到上传成功。

如图3，信令采集终端的数据和程序处理流程为：

a)开机时，根据任务优先级启动Agent；

b)读取配置文件，确定解析哪些信令和设备参数；

c)信令产生时，从基带芯片接口读取信令数据并打包；

d)对信令及其他设备信息打包成Metric，并存储到文件系统中；

e)根据配置文件的定义和网络条件，进行Metric包的上传；

f)Agent调用无线传输模块指令，上传报文并删除已上传文件；没有上传成功的，根据配置文件定义另外选择时间主动上传；

g)Agent接收来自于服务端的指令，如更新配置文件、查询某信令参数等。

如图4，后台分析系统的数据和程序处理流程为：

a)后台的采集程序：使用TCP/IP协议和各个采集终端建立通信链路，同时将采集终端发送的数据实时保存在实时数据库存储单元中；

b)各采集终端上报的数据以Metric包的形式存储在分布式文件系统中，后台的模型分析模块对Metric数据包进行解析，解析的协议根据3GPP协议数据结构定义，同时将解析后的数据存储在数据库存储单元中，数据结构应至少包括：采集终端序列号、信令类型、采集对象、采集时间及参数值；

c)对分类后的参数进行大数据分析：①建立关系型数据库；②对有意义的指标进行多维度的统计和归类；③对某一项指标与疾病建立统计方法；④对某一信令在不同终端的差异建立统计方法；⑤不同参数值对网络状况的影响统计；

d)根据统计与分析模型，得出最佳网络优化配置，并反馈到运营商建设部门；

e)根据异常信令报文，得出需维修和优化的网络设备状态，并反馈到运营商维护部门。

本发明提供一种可以通过在普通智能终端的基带芯片设计接口来获取网络信令参数的系统及方法，通过终端进行存储，根据网络条件通过无线通信模块上报异常信令报文，最终在服务端接收和分析网络信令参数，进行模型匹配和网络设备的日志大数据分析，计算无线网络更优的配置，达到节省网络设备的日常维护成本，减小网络设备故障的处理时间，为工业互联网、物联网、用户的体验提供更优质、更稳当的服务。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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 (6)

1.一种基于终端基带芯片收集信令的网络优化系统，其特征在于，包括后台分析系统及信令采集终端，所述信令采集终端包括代理(下称Agent)、基带芯片及其接口适配模块，文件系统及无线传输模块，所述基带芯片及Agent与接口适配模块、文件系统及无线传输模块均为双向电连接；

所述Agent负责信令采集终端启动的时机、信令的解析调用指令、文件系统的操作指令、调用通信链路的指令；

所述后台分析系统负责整个系统的后端数据通信采集、数据存储、业务应用、分析模型算法，包括通信服务器、数据库服务器、文件服务器及应用服务器，所述通信服务器依次电连接采集软件及业务应用，所述数据库服务器及文件服务器依次电连接存储单元及模型分析模块，所述应用服务器电连接分布式文件系统；

所述业务应用包括采集终端管理、信令管理、数据管理及权限管理，所述模型分析模块算法包括关系型数据模型的建立、信令参数与网络设备的关联统计；

所述后台分析系统及信令采集终端通过无线传输模块进行连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于终端基带芯片收集信令的网络优化系统，其特征在于，后台分析系统通过大数据分析及建立网络模型来优化网络配置。

3.根据权利要求1所述的一种基于终端基带芯片收集信令的网络优化系统，其特征在于，所述无线传输模块为GPRS/4G/5G或蓝牙/Wifi模块，所述信令采集终端通过蓝牙或GPRS连接手机；所述数据存储采用分布式存储。

4.根据权利要求1所述的一种基于终端基带芯片收集信令的网络优化系统，其特征在于，所述信令采集终端的管理配置包括：提取信令的配置表、上报数据的时机、无线通信的选择(蓝牙或GPRS)及主动查询数据类型。

5.根据权利要求1所述的一种基于终端基带芯片收集信令的网络优化系统，其特征在于，所述后台分析系统的数据采集程序使用TCP/IP协议；采集的数据结构应至少包括：采集终端序列号、信令类型、采集对象、采集时间及参数值。

6.根据权利要求1至5任一项所述的一种基于终端基带芯片收集信令的网络优化系统的操作方法，其特征在于，所述信令采集终端的工作过程如下：

a)开机时，根据任务优先级启动Agent；

b)读取配置文件，确定解析哪些信令和设备参数；

c)信令产生时，从基带芯片接口读取信令数据并打包；

d)对信令及其他设备信息打包成Metric，并存储到文件系统中；

e)根据配置文件的定义和网络条件，进行Metric包的上传；

f)Agent调用无线传输模块指令，上传报文并删除已上传文件；没有上传成功的，根据配置文件定义另外选择时间主动上传；

g)Agent接收来自于服务端的指令；

所述后台分析系统的工作过程如下：

a)后台的采集程序：使用TCP/IP协议和各个采集终端建立通信链路，同时将采集终端发送的数据实时保存在实时数据库存储单元中；

b)各采集终端上报的数据以Metric包的形式存储在分布式文件系统中，后台的模型分析模块对Metric数据包进行解析，解析的协议根据3GPP协议数据结构定义，同时将解析后的数据存储在数据库存储单元中，数据结构应至少包括：采集终端序列号、信令类型、采集对象、采集时间及参数值；

c)对分类后的参数进行大数据分析：①建立关系型数据库；②对有意义的指标进行多维度的统计和归类；③对某一项指标与疾病建立统计方法；④对某一信令在不同终端的差异建立统计方法；⑤不同参数值对网络状况的影响统计；

d)根据统计与分析模型，得出最佳网络优化配置，并反馈到运营商建设部门；

e)根据异常信令报文，得出需维修和优化的网络设备状态，并反馈到运营商维护部门。