CN111988199B - 一种电力交换网ims信令分析系统及方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种电力交换网IMS信令分析系统及方法，包括核心信令处理单元、若干服务器和镜像交换机，所述镜像交换机为支持端口镜像功能的多层网络交换机，将IMS各核心网元和接入网终端的信令数据通过端口镜像方式发送到相应的服务器，各服务器与所述核心信令处理单元通信；核心信令处理单元，被配置为对获取的信令数据进行过滤，滤除非SIP协议的信令数据，保留SIP报文，根据所述报文关键字段判断SIP报文的消息类型和消息流程信息，根据SIP报文的消息类型和消息流程信息，绘制SIP报文的信令流程图，结合所述SIP报文的信令流程图和SIP报文的报文关键字段，进行故障诊断运维处理。

Description

一种电力交换网IMS信令分析系统及方法

技术领域

本公开属于通信信令分析技术领域，具体涉及一种电力交换网IMS信令分析系统及方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

目前行政交换网多采用IP多媒体子系统(IP Multimedia Subsystem，IMS)技术体制，行政交换网不断向IMS进行演进。除提供日常办公语音通信业务以外，IMS行政交换网还在多种重要场景承担着通话功能。首先，IMS行政交换网是调度电话的重要备用方式，其重要性在电网调度指挥通信场景下显得愈发突出。

根据相关要求，IMS网络建设采用省级统一部署、集中管理的模式。部分单位已初步完成由电路交换网向IMS交换网割接演进工作。在电路交换时期，省、市、县各单位分别对自有程控交换机进行建设和运维管理，而IMS核心网设备则在总部、省公司(直辖市)集中进行部署，以数据通信网为承载网，IP话机、AG/IAD等接入网设备部署于省、市、县公司，呈“一级部署，三级应用”模式。传统运维与故障定位模式已无法有效支撑IMS行政交换网的高效运维管理。

具体而言，IMS行政交换网用户通话功能出现异常时，故障原因可能存在于核心网、承载网及接入网中的任一或多个环节。为实现故障点的快速定位，常规手段是在接入网中部署软终端，对接入网设备行为进行仿真，从而对接入网设备的注册和呼叫过程进行模拟，并使用抓包工具对信令流程进行查看分析。这种分析方式有很多缺点：

(1)事后模拟手段无法完全准确复现和反映故障发生时的信令流程。部署软终端的方式难以对故障发生时的终端状态、接入网络交换机状态、数据网状态、接入线缆状态进行完全模拟。

(2)操作过程复杂，一般运维人员不易掌握。为实现对接入网设备的行为进行仿真，运维人员需要对软终端、网络交换机以及抓包工具进行配置，数据配置过程复杂、易出错。

(3)信令流程数据无法集中保存，难以对多次分析结果进行对比。抓包工具仅能通过手动方式进行信令数据存储，不支持集中、自动化的保存与查询方式。

(4)核心网中的信令流程无法获取。核心网数据面向接入网不可见，对于市县公司运维人员而言，通过软终端仿真手段仅能获取接入网部分信令流程，无法对通话进行全流程分析。

发明内容

本公开为了解决上述问题，提出了一种电力交换网IMS信令分析系统及方法，本公开能够实现IMS网络信令的实时监测和微观通话故障的信令交互层面分析，有效提升了IMS系统运行监控与故障定位的快捷性、灵活性。

根据一些实施例，本公开采用如下技术方案：

一种电力交换网IMS信令分析系统，包括：核心信令处理单元、若干服务器和镜像交换机，其中：

所述镜像交换机为支持端口镜像功能的多层网络交换机，将IMS各核心网元和接入网终端的信令数据通过端口镜像方式发送到相应的服务器，各服务器与所述核心信令处理单元通信；

所述核心信令处理单元，被配置为对获取的信令数据进行过滤，滤除非SIP协议的信令数据，保留SIP报文，提取报文关键字段，根据所述报文关键字段判断SIP报文的消息类型和消息流程信息，根据SIP报文的消息类型和消息流程信息，绘制SIP报文的信令流程图，结合所述SIP报文的信令流程图和SIP报文的报文关键字段，进行故障诊断运维处理。

作为可选择的实施方式，所述核心信令处理单元包括IMS信令采集模块、IMS信令解析模块、IMS信令流程自动绘制与监控模块、IMS信令数据库和IMS故障诊断运维模块，其中：

所述IMS信令采集模块，用于采集信令数据，将信令数据进行过滤，将非SIP协议的信令数据进行滤除，并将过滤后的信令数据传递给IMS信令报文解析模块；

所述IMS信令解析模块，用于对接收的信令数据进行解码分析，对信令数据进行筛选，提取信令数据中SIP报文中的关键字段，并同设定的通话建立关联，将SIP报文和关键字段传递给IMS信令流程自动绘制与监控模块和IMS信令数据库；

所述IMS信令流程自动绘制与监控模块，用于根据SIP报文和关键字段，动态绘制IMS呼叫会话的详细信令流程图，记录信令流程全流程记录和展示统计报表；

所述IMS信令数据库，用于对SIP报文和关键字段进行存储；

所述IMS故障诊断运维模块，用于以WEB前端方式，为IMS用户提供电话故障申告页面、为受理员提供故障申告登记页面、为运维人员提供故障分析可视化页面。

作为可选择的实施方式，所述核心信令处理单元的各个模块，分别通过一服务器与镜像交换机通信。

作为可选择的实施方式，所述IMS信令解析模块支持的报文类型包括会话类请求和非会话类请求。

进一步的，所述会话类请求包括INVITE、ACK、BYE、CANCLE、REGISTER、OPTIONS、PRACK；非会话请求包括INFO、MESSAGE、SUBSCRIBE、NOTIFY、UPDATE、REFER、PUBLISH。

优选的，IMS信令解析模块提取的关键字段包括但不限于Call ID、主叫号码、被叫号码、时间、源IP、目标IP。

作为可选择的实施方式，所述镜像交换机为支持端口镜像功能的三层网络交换机，将IMS各核心网元和接入网终端的信令数据通过端口镜像方式发送到信令采集服务器。

上述系统的IMS信令分析方法，包括以下步骤：

通过高速信令采集协议栈收集信令数据报文，将IMS各核心网元和接入网终端收集到的信令数据报文通过端口镜像方式进行传输；

对信令数据报文进行解析，检查所收到信令数据报文是否是SIP报文，并过滤掉其中的非SIP报文；

提取过滤后得到的SIP报文中的报文关键字段，根据所述报文关键字段判断SIP报文的消息类型和消息流程信息；

根据SIP报文的消息类型和消息流程信息，绘制SIP报文的信令流程图；

结合所述SIP报文的信令流程图和SIP报文的报文关键字段，进行故障诊断运维处理。

作为可选择的实施方式，将IMS各核心网元和接入网终端收集到的信令数据报文通过端口镜像方式进行传输的具体过程，包括：

步骤(1)：查找网络设备，指定网络接口进行嗅探；

步骤(2)：打开网络设备，获取信令数据报文捕获描述字；

步骤(3)：设置信令数据报文的过滤规则，将预设的过滤策略编译到过滤流程中；

步骤(4)：进入循环模式，以回调函数的方式，执行信令数据报文抓取，并进行信令数据报文预处理；

步骤(5)：接到停止采集的指令后，关闭网络设备，并释放资源。

作为可选择的实施方式，所述步骤(1)中，确定方式包括默认接口调用方式和指定接口名调用方式；在默认接口调用方式中，Linux系统下默认调用eth0，BSD系统下默认调用xl1；在指定接口名调用方式中，通过指定接口名字符串确定网络接口。

作为可选择的实施方式，对传输接收到的信令数据报文进行解析的具体过程，包括：

步骤(a)：解析信令数据报文中的IP报文，从IP报文中获取源IP、目标IP、报文时间；

步骤(b)：解析信令数据报文中的UDP报文，从UDP报文中获取源端口和目标端口；

步骤(c)：根据SIP报文规范，检查所收到的UDP报文是否为SIP报文，并过滤掉非SIP信令报文；

步骤(d)：执行无关SIP报文筛选，将与通话和注册无关的SIP报文进行滤除；

步骤(e)：报文关键字段提取，提取主叫号码、被叫号码和Call ID号码；

步骤(f)：根据报文的消息类型、源IP和目标IP，确定信令类型；

步骤(g)：根据消息类型、Call ID、源IP和目标IP，获取本次呼叫或注册结束时SBC网元发送至接入网终端，并根据本消息获得本次通话的结束时间；

步骤(h)：根据开始时间、结束时间、主叫号码、被叫号码，获取本次呼叫或注册所涉及的所有消息，并为所有消息赋予相同的信令组号；

步骤(i)：存储通话信令数据和注册信令数据。

作为可选择的实施方式，所述步骤(f)的具体过程包括：

获取接入网终端发起呼叫或注册时发送至SBC网元的INVITE或REGISTER消息，并根据本消息获得本次通话的开始时间、主叫号码、被叫号码、Call ID，并使用Call ID为该组信令的信令组号赋值；

如果该消息为INVITE消息，则该组信令被判定为通话信令；如果该消息为REGISTER消息，则该组信令被判定为注册信令；

或，

所述步骤(i)中，通话信令数据分为两部分进行存储，一部分为通话关键数据，包括主叫号码、被叫号码、通话开始时间、通话持续时长、通话结束时间和返回值；

另一部分为该通话涉及的所有原始报文记录；

或，

所述步骤(i)中，注册数据分为两部分进行存储，一部分为注册关键数据，包括注册号码、注册时间、注册结果信息；另一部分为该注册涉及的所有原始报文记录。

作为可选择的实施方式，绘制SIP报文的信令流程图的具体过程包括：

步骤(i)：选中一条需要查看详细信令流程的通话记录；

步骤(ii)：根据通话记录的Call ID获取当前通话的明细信令数据记录，再封装成json数据格式，等待前端程序处理；

步骤(iii)：创建数据源，并接收步骤(ii)产生的json数据，并用Jquery解析出数据对象；

步骤(iv)：根据初始化参数和步骤(iii)解析的数据对象，得到通话涉及网元数、通话涉及信令记录条数，并以此对信令流程图进行初始绘制，包括横轴、纵轴、分割线和量度；

步骤(v)：按照分割线位置，将网元及IP地址绘制于在横轴，将信令明细流程数据从发起设备和接受设备之间建立连接关系，完成信令流程图绘制；

步骤(vi)：将同一通话涉及的所有信令流程进行端到端关联分析，提供多维度的检索方式；

步骤(vii)：将指定筛选条件下涉及的所有通话进行统计分析，定期形成统计报表，展示内容包括但不限于不同时段、不同周期、不同地区、不同核心网下整体的话务流量、话务流向、呼损率和故障率。

作为可选择的实施方式，IMS故障诊断运维的具体过程包括：

步骤(1)：用户申告电话故障，故障受理人员对故障详情进行登记；

步骤(2)：根据故障详情登记信息，同相关设备、通话信令记录、注册信令记录建立关联；

步骤(3)：将故障详情及关联信息展示在网管终端界面；

步骤(4)：运维人员根据关联设备、通话信令记录、注册信令记录，并结合信令流程图，对故障进行诊断；

步骤(5)：运维人员对故障进行定位和排除，并将处理结果填报至网管终端。

与现有技术相比，本公开的有益效果为：

1、本公开调电力交换网IMS信令分析系统可靠性强。本公开以通过数据包筛选、解析的方式，最大程度地滤除无效信息和保留关键信息，无数据遗失现象，数据记录可信、可靠。

2、本公开电力交换网IMS信令分析系统可扩展性高，灵活性强。本公开认证机制不依赖于专用硬件设备，IMS信令采集模块、IMS信令解析模块、IMS信令流程自动绘制与监控模块、IMS信令数据库、IMS故障诊断运维模块等模块都可根据相关技术的发展不断进行迭代、优化或替换。

3、本公开电力交换网IMS信令分析系统使用效率高。本公开实现了信令全流程记录集成展示，并提供多维度(时间、设备、用户、业务)的快捷检索方式与图形化展示方式，信令流程检索便捷，故障定位速度快，使用效率高。

附图说明

构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。

图1为本实施例提供的一种电力交换网IMS信令分析系统功能架构图。

图2为一种电力交换网IMS信令分析系统信令流程图。

图3为一种电力交换网IMS信令分析系统信令记录集成展示。

图4为一种电力交换网IMS信令分析系统组网架构图。

图5为一种电力交换网IMS信令分析系统IMS信令报文解析机制。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

为满足电力交换网IMS系统的精益运维需求，本实施例公开了一种电力交换网IMS信令分析系统及方法，通过研究基于端口镜像的IMS信令采集机制、IMS信令报文解析机制、IMS信令流程自动绘制与监控机制、IMS故障诊断运维机制，实现了IMS网络信令的实时监测和微观通话故障的信令交互层面分析，有效提升了IMS系统运行监控与故障定位的快捷性、灵活性。

本实施例提供一种IMS信令分析系统，以实现IMS信令数据的集中采集、快速解析、实时监控以及故障定位。

具体如图1所示，包括：核心信令处理单元、镜像交换机、信令采集服务器、信令解析服务器、信令存储服务器、信令绘制与监控服务器和故障诊断运维服务器。

所述核心信令处理单元，包括IMS信令采集模块、IMS信令解析模块、IMS信令流程自动绘制与监控模块、IMS信令数据库、IMS故障诊断运维模块五部分。

镜像交换机通过信令采集服务器与核心信令处理单元的IMS信令采集模块通信，镜像交换机通过信令解析服务器与核心信令处理单元的IMS信令解析模块通信，镜像交换机通过信令绘制与监控服务器与所述核心信令处理单元的IMS信令流程自动绘制与监控模块通信，镜像交换机通过信令存储服务器与所述核心信令处理单元的IMS信令数据库通信，镜像交换机通过故障诊断运维服务器与所述核心信令处理单元的IMS故障诊断运维模块通信。

如图4所示，IMS信令采集模块，用于对网络设备采集数据包，将数据包进行过滤和预处理，将非SIP协议的数据包进行滤除，并将数据包传递给IMS信令报文解析模块。

所述IMS信令解析模块，用于对数据包进行解码分析，对SIP报文进行筛选，提取报文中的关键字段，并同某一特定通话建立关联。然后将SIP报文和关键字段传递给IMS信令流程自动绘制与监控模块和IMS信令数据库。

优选的，IMS信令解析模块支持的报文类型包括会话类请求和非会话类请求。会话类请求包括INVITE、ACK、BYE、CANCLE、REGISTER、OPTIONS、PRACK；非会话请求包括I NFO、MESSAGE、SUBSCRI BE、NOT I FY、UPDATE、REFER、PUBL I SH。

优选的，I MS信令解析模块提取的关键字段包括但不限于Call ID、主叫号码、被叫号码、时间、源IP、目标IP。

所述IMS信令流程自动绘制与监控模块，用于根据SIP报文和关键字段，进行动态绘制IMS呼叫会话的详细信令流程图、信令流程全流程记录、统计报表的集成展示。

所述IMS信令数据库，用于对SIP报文和关键字段进行存储。

优选的，所述IMS信令数据库采用PostgreSQL数据库，以满足信令存储快速、安全、可靠的要求。

所述IMS故障诊断运维模块，用于以WEB前端方式，为IMS用户提供电话故障申告页面、为受理员提供故障申告登记页面、为运维人员提供故障分析可视化页面。

所述镜像交换机为支持端口镜像功能的三层网络交换机，将IMS各核心网元和接入网终端的信令数据通过端口镜像方式发送到信令采集服务器。

所述信令采集服务器为X86服务器，为IMS信令采集模块提供硬件环境。信令采集服务器连接到镜像交换机，并接收端口镜像传来的数据包，采集完成后，将数据发送至信令解析服务器。

所述信令解析服务器为X86服务器，为IMS信令解析模块提供硬件环境。信令解析服务器连接到镜像交换机，并接收来自信令采集服务器的数据，解析完成后，将数据发送至信令存储服务器。

所述信令存储服务器为X86服务器，为IMS信令数据库提供硬件环境。信令存储服务器连接到镜像交换机，并接收来自信令解析服务器的数据，并将数据在本地数据库进行存储。

所述信令绘制与监控服务器为X86服务器，为IMS信令流程自动绘制与监控模块提供硬件环境。信令绘制与监控服务器连接到镜像交换机，从信令存储服务器读取数据，并对数据进行绘制和监控。

所述故障诊断运维服务器为X86服务器，为IMS故障诊断运维模块提供硬件环境。故障诊断运维服务器连接到镜像交换机，从信令存储服务器读取数据，并为IMS用户、受理员、运维人员提供故障申告、登记、分析WEB页面。

优选的，所述信令采集服务器、信令解析服务器、信令存储服务器、信令绘制与监控服务器、故障诊断运维服务器使用Redhat Linux操作系统。

本实施例提供一种IMS信令分析方法，如图2所示，包括：

步骤(1)：采用基于端口镜像的IMS信令采集机制，通过高速信令采集协议栈收集信令数据报文，完成IMS信令采集。

步骤(2)：采用IMS信令报文解析机制，对数据包进行分析，获取SIP报文与关键字段。

步骤(3)：采用IMS信令流程自动绘制与监控机制，基于Echarts+Jquery技术，对IMS信令流程进行自动绘制与自动监控，如图3所示。

步骤(4)：采用IMS故障诊断运维机制，提供IMS故障申告、受理、分析全流程处理机制，并提供故障快速分析诊断工具。

所述基于端口镜像的IMS信令采集机制，包括：

步骤(1)：查找网络设备，指定网络接口进行嗅探。确定方式包括默认接口调用方式和指定接口名调用方式。在默认接口调用方式中，Linux系统下默认调用eth0，BSD系统下默认调用xl1。在指定接口名调用方式中，通过指定接口名字符串确定网络接口。

步骤(2)：打开网络设备，获取数据包捕获描述字。捕获描述字至少包括文件句柄。

步骤(3)：编译数据包过滤规则，将用户制定的过滤策略编译到过滤程序中。过滤规则包括但不限于包类型(TCP/UDP)、源IP地址、目的IP地址、目的端口。

步骤(4)：进入循环模式，以回调函数的方式，执行数据包抓取。循环模式下IMS信令采集模块收到包后，进行数据包预处理。数据包预处理包括但不限于包内容打印、转存文件、转存数据库表。

步骤(5)：IMS信令采集模块接到停止采集的指令后，关闭网络设备，并释放资源。

优选的，IMS信令采集程序使用C语言编写，以保证信令采集的实时性要求和对硬件设备的访问控制。

所述IMS信令报文解析机制，如图5所示，包括：

步骤(1)：解析IP报文。从IP报文中获取源IP、目标IP、报文时间。

步骤(2)：解析UDP报文。从UDP报文中获取源端口和目标端口。

步骤(3)：执行SIP报文筛选。根据SIP报文规范，检查所收到的UDP报文是否为SIP报文，并过滤掉非SIP信令报文。

步骤(4)：执行无关SIP报文筛选。将与通话和注册无关的SIP报文进行滤除，滤除的报文类型包括Refer、Subscribe、Notify、Update、Options及其响应报文。

步骤(5)：报文关键字段提取。一般的，从SIP报文的From域中提取主叫号码，从To域中提取被叫号码，从Call ID域中提取Call ID号码。若报文类型为INVITE，则优先以INVITE所附号码作为被叫号码。

步骤(6)：根据消息类型、源IP和目标IP，获取接入网终端发起呼叫或注册时发送至SBC网元的INVITE或REGISTER消息，并根据本消息获得本次通话的开始时间、主叫号码、被叫号码、Call ID，并使用Call ID为该组信令的信令组号赋值。如果该消息为INVITE消息，则该组信令被判定为通话信令；如果该消息为REGISTER消息，则该组信令被判定为注册信令。

步骤(7)：根据消息类型、Call ID、源IP和目标IP，获取本次呼叫或注册结束时SBC网元发送至接入网终端的200OK等消息，并根据本消息获得本次通话的结束时间。

步骤(8)：根据开始时间、结束时间、主叫号码、被叫号码，获取本次呼叫或注册所涉及的所有消息，并为所有消息赋予相同的信令组号。

步骤(9)：通话信令数据存储。如图3所示，通话数据分为两部分进行存储，一部分为通话关键数据，包括主叫号码、被叫号码、通话开始时间、通话持续时长、通话结束时间、返回值。另一部分为该通话涉及的所有原始报文记录。通话关键数据和原始报文记录都基于信令组号进行索引。

步骤(10)：注册信令数据存储。注册数据分为两部分进行存储，一部分为注册关键数据，包括注册号码、注册时间、注册结果等信息。另一部分为该注册涉及的所有原始报文记录。注册关键数据和原始报文记录都基于信令组号进行索引。优选的，因注册过程频率高、数据量大，相关原始报文记录将被舍弃，仅保存注册关键数据。

所述IMS信令流程自动绘制与监控机制，包括：

步骤(1)：采用Echarts+Jquery技术，实现动态绘制IMS呼叫会话的详细信令流程图，方便运维人员可通过信令流程图直观查看会话建立的详细过程。

步骤(2)：运维人员在Web前端界面选中一条需要查看详细信令流程的通话记录(CDR)。

步骤(3)：根据通话记录(CDR)的Call ID获取当前通话的明细信令数据记录，再封装成json数据格式，等待前端程序处理。

步骤(4)：Web前端的Echarts创建数据源，并接收步骤(3)产生的json数据，并用Jquery解析出数据对象。

步骤(5)：Echarts根据初始化参数和步骤(4)解析的数据对象，得到通话涉及网元数、通话涉及信令记录条数，并以此对信令流程图进行初始绘制，包括横轴、纵轴、分割线、量度；

步骤(6)：IMS信令流程自动绘制与监控模块按照分割线位置，将网元及IP地址绘制于在横轴，将信令明细流程数据从发起设备和接受设备之间建立连接关系，完成信令流程图绘制。

步骤(7)：IMS信令流程自动绘制与监控模块将同一通话涉及的所有信令流程进行端到端关联分析，实现信令流程全流程记录集成展示，并提供多维度(时间、设备、用户、业务)检索方式。

步骤(8)：IMS信令流程自动绘制与监控模块将指定筛选条件下涉及的所有通话进行统计分析，定期形成统计报表，展示内容包括但不限于不同时段、不同周期、不同地区、不同核心网下整体的话务流量、话务流向、呼损率、故障率。

所述IMS故障诊断运维机制，包括：

步骤(1)：用户申告电话故障，故障受理人员对故障详情进行登记。故障申告方式包括拨打受理电话申告、WEB端自助申告两种方式。

步骤(2)：故障诊断运维模块根据故障详情登记信息，自动同相关设备、通话信令记录、注册信令记录建立关联。

步骤(3)：故障诊断运维模块将故障详情及关联信息展示在网管终端界面。

步骤(4)：运维人员根据关联设备、通话信令记录、注册信令记录，并结合信令流程图，对故障进行诊断。

步骤(5)：运维人员对故障进行定位和排除，并将处理结果填报至网管终端。

本领域内的技术人员应明白，本公开的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本公开可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本公开可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本公开是参照根据本公开实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开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公开的保护范围以内。

Claims (12)

1.一种IMS信令分析方法，其特征是：包括以下步骤：

通过高速信令采集协议栈收集信令数据报文，将IMS各核心网元和接入网终端收集到的信令数据报文通过端口镜像方式进行传输；

对传输接收到的信令数据报文进行解析，检查所收到信令数据报文是否是SIP报文，并过滤掉其中的非SIP报文；

提取过滤后得到的SIP报文中的报文关键字段，根据所述报文关键字段判断SIP报文的消息类型和消息流程信息；

根据SIP报文的消息类型和消息流程信息，绘制SIP报文的信令流程图；

结合所述SIP报文的信令流程图和SIP报文的报文关键字段，进行故障诊断运维处理；

将IMS各核心网元和接入网终端收集到的信令数据报文通过端口镜像方式进行传输的具体过程，包括：

步骤(1)：查找网络设备，指定网络接口进行嗅探；

步骤(2)：打开网络设备，获取信令数据捕获描述字；

步骤(3)：设置信令数据的过滤规则，将预设的过滤策略编译到过滤流程中；

步骤(4)：进入循环模式，以回调函数的方式，执行信令数据抓取，并进行信令数据预处理；

步骤(5)：接到停止采集的指令后，关闭网络设备，并释放资源。

2.如权利要求1所述的一种IMS信令分析方法，其特征是：所述步骤(1)中，确定方式包括默认接口调用方式和指定接口名调用方式；在默认接口调用方式中，Linux系统下默认调用eth0，BSD系统下默认调用xl1；在指定接口名调用方式中，通过指定接口名字符串确定网络接口。

3.如权利要求1所述的一种IMS信令分析方法，其特征是：对传输接收到的信令数据报文进行解析的具体过程，包括：

步骤(a)：解析信令数据报文中的IP报文，从IP报文中获取源IP、目标IP、报文时间；

步骤(b)：解析信令数据报文中的UDP报文，从UDP报文中获取源端口和目标端口；

步骤(c)：根据SIP报文规范，检查所收到的UDP报文是否为SIP报文，并过滤掉非SIP信令报文；

步骤(d)：执行无关SIP报文筛选，将与通话和注册无关的SIP报文进行滤除；

步骤(e)：报文关键字段提取，提取主叫号码、被叫号码和Call ID号码；

步骤(f)：根据报文的消息类型、源IP和目标IP，确定信令类型；

步骤(g)：根据消息类型、Call ID、源IP和目标IP，获取本次呼叫或注册结束时SBC网元发送至接入网终端，并根据本消息获得本次通话的结束时间；

步骤(h)：根据开始时间、结束时间、主叫号码、被叫号码，获取本次呼叫或注册所涉及的所有消息，并为所有消息赋予相同的信令组号；

步骤(i)：存储通话信令数据和注册信令数据。

4.如权利要求3所述的一种IMS信令分析方法，其特征是：所述步骤(f)的具体过程包括：

获取接入网终端发起呼叫或注册时发送至SBC网元的INVITE或REGISTER消息，并根据本消息获得本次通话的开始时间、主叫号码、被叫号码、Call ID，并使用Call ID为该组信令的信令组号赋值；

如果该消息为INVITE消息，则该组信令被判定为通话信令；如果该消息为REGISTER消息，则该组信令被判定为注册信令。

5.如权利要求3所述的一种IMS信令分析方法，其特征是：所述步骤(i)中，通话信令数据分为两部分进行存储，一部分为通话关键数据，包括主叫号码、被叫号码、通话开始时间、通话持续时长、通话结束时间和返回值；

另一部分为该通话涉及的所有原始报文记录。

6.如权利要求3所述的一种IMS信令分析方法，其特征是：所述步骤(i)中，注册数据分为两部分进行存储，一部分为注册关键数据，包括注册号码、注册时间、注册结果信息；另一部分为该注册涉及的所有原始报文记录。

7.如权利要求1所述的一种IMS信令分析方法，其特征是：绘制SIP报文的信令流程图的具体过程包括：

步骤(i)：选中一条需要查看详细信令流程的通话记录；

步骤(ii)：根据通话记录的Call ID获取当前通话的明细信令数据记录，再封装成json数据格式，等待前端程序处理；

步骤(iii)：创建数据源，并接收步骤(ii)产生的json数据，并用Jquery解析出数据对象；

步骤(iv)：根据初始化参数和步骤(iii)解析的数据对象，得到通话涉及网元数、通话涉及信令记录条数，并以此对信令流程图进行初始绘制，包括横轴、纵轴、分割线和量度；

步骤(v)：按照分割线位置，将网元及IP地址绘制于在横轴，将信令明细流程数据从发起设备和接受设备之间建立连接关系，完成信令流程图绘制；

步骤(vi)：将同一通话涉及的所有信令流程进行端到端关联分析，提供多维度的检索方式；

步骤(vii)：将指定筛选条件下涉及的所有通话进行统计分析，定期形成统计报表，展示内容包括但不限于不同时段、不同周期、不同地区、不同核心网下整体的话务流量、话务流向、呼损率和故障率。

8.如权利要求1所述的一种IMS信令分析方法，其特征是：IMS故障诊断运维的具体过程包括：

步骤(1)：用户申告电话故障，故障受理人员对故障详情进行登记；

步骤(2)：根据故障详情登记信息，同相关设备、通话信令记录、注册信令记录建立关联；

步骤(3)：将故障详情及关联信息展示在网管终端界面；

步骤(4)：根据关联设备、通话信令记录、注册信令记录，并结合信令流程图，对故障进行诊断；

步骤(5)：对故障进行定位和排除，并将处理结果填报至网管终端。

9.一种电力交换网IMS信令分析系统，其特征是：采用如权利要求1-8任一项所述的方法进行IMS信令分析，包括：核心信令处理单元、若干服务器和镜像交换机，其中：

所述镜像交换机为支持端口镜像功能的多层网络交换机，将IMS各核心网元和接入网终端的信令数据通过端口镜像方式发送到相应的服务器，各服务器与所述核心信令处理单元通信；

所述核心信令处理单元，被配置为对获取的信令数据进行过滤，滤除非SIP协议的信令数据，保留SIP报文，提取报文关键字段，根据所述报文关键字段判断SIP报文的消息类型和消息流程信息，根据SIP报文的消息类型和消息流程信息，绘制SIP报文的信令流程图，结合所述SIP报文的信令流程图和SIP报文的报文关键字段，进行故障诊断运维处理。

10.如权利要求9所述的一种电力交换网IMS信令分析系统，其特征是：所述核心信令处理单元包括IMS信令采集模块、IMS信令解析模块、IMS信令流程自动绘制与监控模块、IMS信令数据库和IMS故障诊断运维模块，其中：

所述IMS信令采集模块，用于采集信令数据，将信令数据进行过滤，将非SIP协议的信令数据进行滤除，并将过滤后的信令数据传递给IMS信令报文解析模块；

所述IMS信令解析模块，用于对接收的信令数据进行解码分析，对信令数据进行筛选，提取信令数据中SIP报文中的关键字段，并同设定的通话建立关联，将SIP报文和关键字段传递给IMS信令流程自动绘制与监控模块和IMS信令数据库；

所述IMS信令流程自动绘制与监控模块，用于根据SIP报文和关键字段，动态绘制IMS呼叫会话的详细信令流程图，记录信令流程全流程记录和展示统计报表；

所述IMS信令数据库，用于对SIP报文和关键字段进行存储；

所述IMS故障诊断运维模块，用于以WEB前端方式，为IMS用户提供电话故障申告页面、为受理员提供故障申告登记页面、为运维人员提供故障分析可视化页面。

11.如权利要求9所述的一种电力交换网IMS信令分析系统，其特征是：所述核心信令处理单元的各个模块，分别通过一服务器与镜像交换机通信。

12.如权利要求9所述的一种电力交换网IMS信令分析系统，其特征是：所述镜像交换机为支持端口镜像功能的三层网络交换机，将IMS各核心网元和接入网终端的信令数据通过端口镜像方式发送到信令采集服务器。

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