CN113852673B - 核心网网元的信令追踪方法、装置及存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种核心网网元的信令追踪方法、装置及存储介质，包括：WEB端获取若干个网元的追踪指令；服务器通过第一HTTP服务获取追踪指令，并根据追踪指令确定过滤条件以及将过滤条件写入zookeeper；各网元通过连接zookeeper获取过滤条件，并根据过滤条件生成信令追踪数据，以及信令追踪数据写入Redis；traceAgent读取信令追踪数据，并根据信令追踪数据生成目标文件；tceServer通过ftp将目标文件传输到预设的目录，并将目录的路径写入mariadb数据库；WEB端根据目录的路径通过ftp下载目标文件到客户端。本发明实施例操作便捷、效率高且安全性好，可广泛应用于通信领域。

Description

核心网网元的信令追踪方法、装置及存储介质
技术领域
本发明涉及通信领域，尤其涉及一种核心网网元的信令追踪方法、装置及存储介质。
背景技术
在5G通信中，随着移动通信网络系统复杂度的提升，同时为了更好的实现解耦，以及满足虚拟化和软件化的要求，减少对硬件的过多的依赖；因此5G核心网的网元按照各自的功能进行分类，主要有AMF、SFM、UPF或PCF等网元。在实际的网络通讯中，经常出现各种数据通信的异常，因此需要一种手段来快速排查故障产生的原因，而信令追踪系统就能解决生产环境下的痛点，迅速定位原因并解决问题，从而为客户提供更优质的服务。在5G核心网中，目前通常的做法是通过抓包并用wireshark来分析定位问题，需要到后台进行操作，专业要求高，效率低；并且要获得root权限，可能会造成一定的安全隐患。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例的目的是提供一种核心网网元的信令追踪方法、装置及存储介质，操作便捷、效率高且安全性好。
第一方面，本发明实施例提供了一种核心网网元的信令追踪方法，包括以下步骤：
WEB端获取若干个网元的追踪指令，所述追踪指令包括触发事件和所述触发事件对应的接口；
服务器通过第一HTTP服务获取所述追踪指令，并根据所述追踪指令确定过滤条件以及将所述过滤条件写入zookeeper；
各网元通过连接zookeeper获取所述过滤条件，并根据过滤条件生成信令追踪数据，以及所述信令追踪数据写入Redis；
traceAgent读取所述信令追踪数据，并根据所述信令追踪数据生成目标文件；
tceServer通过ftp将所述目标文件传输到预设的目录，并将所述目录的路径写入mariadb数据库；
WEB端获取所述目录的路径，并根据所述目录的路径通过所述ftp下载所述目标文件到客户端；
其中，所述zookeeper、所述mariadb及所述Redis设置于所述服务器，所述traceAgent及所述tceServer设置于网元侧。
可选地，所述方法还包括：
WEB端获取若干个追踪深度中的任意一种，所述若干个追踪深度对应的追踪内容范围不同。
可选地，所述方法还包括：
WEB端获取最大追踪时间，当追踪时间大于所述最大追踪时间，停止对网元的信令追踪。
可选地，所述tceServer通过ftp将所述目标文件传输到预设的目录，具体包括：
tceServer按照第一预设时间间隔获取所述目标文件，并根据预设字段将所述目标文件通过ftp传输到预设的目录；
当传输成功，删除所述目标文件；
当传输失败，按照第二预设时间间隔重新传输所述目标文件。
可选地，所述ftp包括若干个，所述tceServer通过若干个ftp中的任一个将所述目标文件传输到预设的目录，所述WEB通过若干个ftp中的任一个下载所述目标文件到客户端。
可选地，所述方法还包括：
所述服务器保存所述追踪指令，并通过第二HTTP服务将所述过滤条件发送给对应网元。
第二方面，本发明实施例提供了一种核心网网元的信令追踪方法，应用于WEB端，包括：
获取若干个网元的追踪指令，所述追踪指令包括触发事件和所述触发事件对应的接口；
服务器通过第一HTTP服务获取所述追踪指令，并根据所述追踪指令确定过滤条件以及将所述过滤条件写入zookeeper，以使各网元根据所述过滤条件生成目标文件、将所述目标文件传输到预设的目录以及将所述目录的路径写入mariadb数据库；
获取所述目录的路径，并根据所述目录的路径通过ftp下载所述目标文件到客户端。
第三方面，本发明实施例提供了一种核心网网元的信令追踪方法，应用于网元侧，包括：
通过连接zookeeper获取所述过滤条件，并根据过滤条件生成信令追踪数据，以及所述信令追踪数据写入Redis；
traceAgent读取所述信令追踪数据，并根据所述信令追踪数据生成目标文件；
tceServer通过ftp将所述目标文件传输到预设的目录，并将所述目录的路径写入mariadb数据库，以使WEB端获取所述目录的路径并根据所述目录的路径通过所述ftp下载所述目标文件到客户端。
第四方面，本发明实施例提供了一种核心网网元的信令追踪装置，包括：
至少一个处理器；
至少一个存储器，用于存储至少一个程序；
当所述至少一个程序被所述至少一个处理器执行，使得所述至少一个处理器实现上述的信令追踪方法。
第五方面，本发明实施例提供了一种存储介质，其中存储有处理器可执行的程序，所述处理器可执行的程序在由处理器执行时用于执行上述的信令追踪方法。
实施本发明实施例包括以下有益效果：本发明实施例通过WEB端获取追踪指令并根据追踪指令确定过滤条件；网元侧根据过滤条件生成信令追踪数据，并根据信令追踪数据生成目标文件，以及目标文件传输到预设的目录，并将目录的路径写入数据库；WEB端根据目录的路径下载目标文件到客户端；即WEB端用于获取追踪指令及根据目录的路径下载目标文件到客户端，网元侧根据根据过滤条件生成信令追踪数据、目标文件及保存目标文件到预设的目录，从而通过WEB端将前端和网元后台分离，提高了网元后台的安全性；通过WEB端获取追踪指令，无需后台操作，操作便捷且效率高。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种5G核心网网元的部署拓扑图；
图2是本发明实施例提供的一种核心网网元的信令追踪方法的步骤流程示意图；
图3是本发明实施例提供的一种核心网网元的信令追踪的结构框图；
图4是本发明实施例提供的一种WEB端获取追踪指令的页面示意图；
图5是本发明实施例提供的一种WEB端发起网元信令追踪的拓扑图；
图6是本发明实施例提供的一种网元生成并传输目标文件的拓扑图；
图7是本发明实施例提供的一种网元传输目标文件的具体拓扑图；
图8是本发明实施例提供的一种网元通过多个ftp服务器上传目标文件的时序图；
图9是本发明实施例提供的一种通过HTTP获取追踪指令并生成目标文件的时序图；
图10是本发明实施例提供的一种核心网网元的信令追踪装置的结构框图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。对于以下实施例中的步骤编号，其仅为了便于阐述说明而设置，对步骤之间的顺序不做任何限定，实施例中的各步骤的执行顺序均可根据本领域技术人员的理解来进行适应性调整。
如图1所示，在5G核心网网元部署拓扑图中，UE(User Equipment，用户设备)可以通过基站群中的某个基站再通过N2接口注册上AMF(Access and Mobility ManagementFunction，接入和移动性管理功能)，UE也可以直接和AMF通过N1接口进行通信，基站可以通过N3接口直接与UPF(User Plane Function，用户面功能)网元进行通信，SMF(SessiontManagement Function，会话管理功能)和UPF之间通过N4接口进行通信，UPF与DN(DataNetwork，数据网络)可以通过N6接口通信，AMF与SMF可以通过N11接口通信，AMF及SMF均可与PCF(Policy Control Function，策略控制系统)通信。
参阅图2及图3，本发明实施例提供了一种核心网网元的信令追踪方法，其包括的步骤S100至步骤S600。
S100、WEB端获取若干个网元的追踪指令，所述追踪指令包括触发事件和所述触发事件对应的接口。
参阅图3及图4，WEB作为客户端通过用户界面交互的方式发起对某个或者多个网元的trace触发事件和对应的接口的追踪，WEB端采用的HTTP服务的Restful接口与Server段通信，Server段获取到各网元的信令追踪的过滤条件后，会将过滤条件写入到zookeeper中，同时会存储一份到Mariadb数据库中作为备份。
本领域技术人员可以理解的是，通过WEB端的界面勾选任意多个的网元实例进行信令追踪，同一个ims下和同一个traceId下可选一个或多个网元进行追踪，同时可以对触发条件和接口列表进行任意组合，网元端会根据该网元的组合过滤条件进行追踪。通过对网元实例前面的勾选框实现对一个或多个网元的信令追踪，通过对触发事件和接口列表的勾选框的勾选，可以实现对某个网元的trace条件的任意组合。
可选地，所述方法还包括：
S110、WEB端获取若干个追踪深度中的任意一种，所述若干个追踪深度对应的追踪内容范围不同。
在一种可选的实施例中，参阅图4，追踪深度可三种，如分别为Minimum，Medium和Maximum，并通过下拉框的方式进行选；其中，选择Maximum会生成rawdata数据等，而选择Minimum只生成追踪指令需要的最少数据。
可选地，所述方法还包括：
S120、WEB端获取最大追踪时间，当追踪时间大于所述最大追踪时间，停止对网元的信令追踪。
在一种可选的实施例中，参阅图4，最大追踪时间可以通过用户自己输入，单位以秒计算，当起始跟踪时间与结束跟踪时间之间的间隔大于设置的最大跟踪时间，则会停止对该网元的信令追踪，该网元的追踪会从开始创建时候的activate状态转变为deactivate状态。
S200、服务器通过第一HTTP服务获取所述追踪指令，并根据所述追踪指令确定过滤条件以及将所述过滤条件写入zookeeper。
在一种可选的实施例中，第一HTTP服务指的是通过HTTP/1.1的RESTful接口进行通信的服务。
在一种可选的实施例中，参阅图5，WEB前端下发对网元的trace追踪筛选条件后，oamtraceAgent会生成traceId，并在zookeeper中生成对应的网元实例节点目录key值，同时将筛选条件信息数据写入到该网元节点对应value中。
需要说明的是，各网元实例的触发时间和接口列表等信息数据以json的格式写入到zookeeper中去。
S300、各网元通过连接zookeeper获取所述过滤条件，并根据过滤条件生成信令追踪数据，以及所述信令追踪数据写入Redis。
参阅图6，各网元从zookeeper对应的节点目录中读到筛选条件，并根据筛选条件生成相应的trace数据存入到redis中。具体地，各网元从zookeeper中获取前端对网元筛选后的触发时间以及相应的接口列表，会根据对应的触发事件，如注册、服务请求、切换、UE去注册、UE移动性管理、N4会话、SM策略控制、PDU会话建立修改或释放等，将触发事件和对应的接口列表涉及到流程数据写入到redis服务器中列表中，列表的key以各网元的网元类型命名。
需要说明的是，3GPP TS 32422协议定义了信令追踪生成的xml文件默认的存储路径，作为信令追踪文件的参考，Redis的list数据结构向traceAgent发送Trace内容，List的命名采用3GPP TS 32422 5.4中的定义，如AMF/SMF/UPF等等。
S400、traceAgent读取所述信令追踪数据，并根据所述信令追踪数据生成目标文件。
参阅图6，traceAgent负责从redis读取各网元生成的trace数据，将trace数据根据IMIS和traceId解析成xml文件；当trace的深度为Maximum时，还会将trace流程数据中的rawData进行收集，并生成pcap文件。
S500、tceServer通过ftp将所述目标文件传输到预设的目录，并将所述目录的路径写入mariadb数据库。
可选地，所述tceServer通过ftp将所述目标文件传输到预设的目录，具体包括：
S510、tceServer按照第一预设时间间隔获取所述目标文件，并根据预设字段将所述目标文件通过ftp传输到预设的目录；
S520、当传输成功，删除所述目标文件；
S530、当传输失败，按照第二预设时间间隔重新传输所述目标文件。
参阅图7，tceServer设备默认开启FTP服务，信令最终文件默认存储路径为traceFile指定的文件目录，tceServer定时扫描该目录，发现有上传成功的文件，则读取该文件，根据文件中的imsi和traceId将文件保存到存储目录中，并在mariadb数据库中更新信令追踪的数据。如果上传失败则间隔一段时间后继续尝试上传；如果上传成功则删除信令追踪文件。
需要说明的是，如果tceServer服务中断，则将xml文件或pcap文件保存到本地，等tceServer恢复后上传。Xml文件的生成规则是参考3GPP TS32.422 5.4中的定义。
具体地，traceFile文件根据时间/imis/traceId进行存储，文件名字由traceAgent生成，存储目录设计如下：/dataspace/5gc/calltrace/yyyy-mm-dd/imsi/traceId，tceServer负责维护改目录下的文件，如定时清理等，清理间隔可通过配置文件自定义配置。
本领域技术人员可以理解的是，各网元的trace文件在以下两种情况下会关闭：一、收到网页前端出发的deactivate的Trace内容；二、超过了maxTracetime设置时间，超时的时间可以通过web端进行配置。
S600、WEB端获取所述目录的路径，并根据所述目录的路径通过所述ftp下载所述目标文件到客户端；其中，所述zookeeper、所述mariadb及所述Redis设置于所述服务器，所述traceAgent及所述tceServer设置于网元侧。
具体地，WEB端根据目录的路径通过ftp下载最终需要的目标文件到客户端。
可选地，所述ftp包括若干个，所述tceServer通过若干个ftp中的任一个将所述目标文件传输到预设的目录，所述WEB通过若干个ftp中的任一个下载所述目标文件到客户端。
参阅图8，traceAgent生成各网元的xml或pcap文件，并由tceServer将xml或pcap目标文件上传到ftp1服务器和/或ftp2服务器，WEB端通过ftp1服务器和/或ftp2服务器下载目标文件到本地客户端。
目标文件可以通过指定一个或多个ftp服务器传输到对应的文件系统目录中，从而可以避免某个ftp服务器宕机的情况下，文件仍然可以实时的传输，同时在ftp出现异常的情况下，各网元会将文件暂存在本地，等ftp服务器恢复后，重新传输到指定的ftp服务器。
可选地，所述方法还包括：
所述服务器保存所述追踪指令，并通过第二HTTP服务将所述过滤条件发送给对应网元。
在一种可选的实施例中，第二HTTP服务指的是通过HTTP/2的RESTful接口进行通信的服务。
具体地，当zookeeper服务端异常中止后，会造成数据丢失的可能。参阅图9，WEB端获取创建多网元trace任务后发送给OAM，OAM将trace数据写入数据库并封装转发到HTTP2服务接口，HTTP2服务接口将触发事情和接口组合过滤后形成过滤条件发送给各网元，网元根据过滤条件生成trace数据写入REDIS，信令追踪模块(包括traceAgent及tceServer)读取各网元的trace数据并生成xml或pcap目标文件。
本领域技术人员可以理解的是，HTTP2服务不会出现数据丢失的情况，因为HTTP2接口获取的数据是从持久化存储数据库中获取的(OAM模块会将数据存储到数据库表中，从而可以避免zookeeper服务down掉而丢失数据的情况)，本申请方案可以完全采取使用HTTP2服务的方案或单独采用zookeeper服务的方案，或同时支持HTTP2服务和zookeeper结合的方式；通过HTTP2的方式部分或全部替代zookeeper方案，可以提高系统的自主可控性以及稳定性。
实施本发明实施例包括以下有益效果：本发明实施例通过WEB端获取追踪指令并根据追踪指令确定过滤条件；网元侧根据过滤条件生成信令追踪数据，并根据信令追踪数据生成目标文件，以及目标文件传输到预设的目录，并将目录的路径写入数据库；WEB端根据目录的路径下载目标文件到客户端；即WEB端用于获取追踪指令及根据目录的路径下载目标文件到客户端，网元侧根据根据过滤条件生成信令追踪数据、目标文件及保存目标文件到预设的目录，从而通过WEB端将前端和网元后台分离，提高了网元后台的安全性；通过WEB端获取追踪指令，无需后台操作，操作便捷且效率高。
本发明实施例还提供了一种核心网网元的信令追踪方法，应用于WEB端，包括：
S710、获取若干个网元的追踪指令，所述追踪指令包括触发事件和所述触发事件对应的接口；
S720、服务器通过第一HTTP服务获取所述追踪指令，并根据所述追踪指令确定过滤条件以及将所述过滤条件写入zookeeper，以使各网元根据所述过滤条件生成目标文件、将所述目标文件传输到预设的目录以及将所述目录的路径写入mariadb数据库；
S760、获取所述目录的路径，并根据所述目录的路径通过ftp下载所述目标文件到客户端。
本发明实施例还提供了一种核心网网元的信令追踪方法，应用于网元侧，包括：
S730、通过连接zookeeper获取所述过滤条件，并根据过滤条件生成信令追踪数据，以及所述信令追踪数据写入Redis；
S740、traceAgent读取所述信令追踪数据，并根据所述信令追踪数据生成目标文件；
S750、tceServer通过ftp将所述目标文件传输到预设的目录，并将所述目录的路径写入mariadb数据库，以使WEB端获取所述目录的路径并根据所述目录的路径通过所述ftp下载所述目标文件到客户端。
如图10所示，本发明实施例提供了一种核心网网元的信令追踪装置，包括：
至少一个处理器；
至少一个存储器，用于存储至少一个程序；
当所述至少一个程序被所述至少一个处理器执行，使得所述至少一个处理器实现上述的信令追踪方法。
可见，上述方法实施例中的内容均适用于本装置实施例中，本装置实施例所具体实现的功能与上述方法实施例相同，并且达到的有益效果与上述方法实施例所达到的有益效果也相同。
此外，本申请实施例还公开了一种计算机程序产品或计算机程序，计算机程序产品或计算机程序存储在计算机可读存介质中。计算机设备的处理器可以从计算机可读存储介质读取该计算机程序，处理器执行该计算机程序，使得该计算机设备执行上述的信令追踪方法。同样地，上述方法实施例中的内容均适用于本存储介质实施例中，本存储介质实施例所具体实现的功能与上述方法实施例相同，并且达到的有益效果与上述方法实施例所达到的有益效果也相同。
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作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种核心网网元的信令追踪方法，其特征在于，包括：
WEB端获取若干个网元的追踪指令，所述追踪指令包括触发事件和所述触发事件对应的接口；
服务器通过第一HTTP服务获取所述追踪指令，并根据所述追踪指令确定过滤条件以及将所述过滤条件写入zookeeper；
各网元通过连接zookeeper获取所述过滤条件，并根据过滤条件生成信令追踪数据，以及所述信令追踪数据写入Redis；
traceAgent读取所述信令追踪数据，并根据所述信令追踪数据生成目标文件；
tceServer通过ftp将所述目标文件传输到预设的目录，并将所述目录的路径写入mariadb数据库；
WEB端获取所述目录的路径，并根据所述目录的路径通过所述ftp下载所述目标文件到客户端；
其中，所述zookeeper、所述mariadb及所述Redis设置于所述服务器，所述traceAgent及所述tceServer设置于网元侧，所述traceAgent及所述tceServer组成信令追踪模块。
2.根据权利要求1所述的信令追踪方法，其特征在于，所述方法还包括：
WEB端获取若干个追踪深度中的任意一种，所述若干个追踪深度对应的追踪内容范围不同。
3.根据权利要求1所述的信令追踪方法，其特征在于，所述方法还包括：
WEB端获取最大追踪时间，当追踪时间大于所述最大追踪时间，停止对网元的信令追踪。
4.根据权利要求1所述的信令追踪方法，其特征在于，所述tceServer通过ftp将所述目标文件传输到预设的目录，具体包括：
tceServer按照第一预设时间间隔获取所述目标文件，并根据预设字段将所述目标文件通过ftp传输到预设的目录；
当传输成功，删除所述目标文件；
当传输失败，按照第二预设时间间隔重新传输所述目标文件。
5.根据权利要求1-4任一项所述的信令追踪方法，其特征在于，所述ftp包括若干个，所述tceServer通过若干个ftp中的任一个将所述目标文件传输到预设的目录，所述WEB通过若干个ftp中的任一个下载所述目标文件到客户端。
6.根据权利要求1-4任一项所述的信令追踪方法，其特征在于，所述方法还包括：
所述服务器保存所述追踪指令，并通过第二HTTP服务将所述过滤条件发送给对应网元。
7.一种核心网网元的信令追踪方法，其特征在于，应用于WEB端，包括：
获取若干个网元的追踪指令，所述追踪指令包括触发事件和所述触发事件对应的接口；
服务器通过第一HTTP服务获取所述追踪指令，并根据所述追踪指令确定过滤条件以及将所述过滤条件写入zookeeper，以使各网元根据所述过滤条件生成目标文件、将所述目标文件传输到预设的目录以及将所述目录的路径写入mariadb数据库；
获取所述目录的路径，并根据所述目录的路径通过ftp下载所述目标文件到客户端。
8.一种核心网网元的信令追踪方法，其特征在于，应用于网元侧，包括：
通过连接zookeeper获取过滤条件，并根据过滤条件生成信令追踪数据，以及所述信令追踪数据写入Redis；
traceAgent读取所述信令追踪数据，并根据所述信令追踪数据生成目标文件；
tceServer通过ftp将所述目标文件传输到预设的目录，并将所述目录的路径写入mariadb数据库，以使WEB端获取所述目录的路径并根据所述目录的路径通过所述ftp下载所述目标文件到客户端；
其中，所述traceAgent及所述tceServer组成信令追踪模块。
9.一种核心网网元的信令追踪装置，其特征在于，包括：
至少一个处理器；
至少一个存储器，用于存储至少一个程序；
当所述至少一个程序被所述至少一个处理器执行，使得所述至少一个处理器实现如权利要求1-8任一项所述的信令追踪方法。
10.一种存储介质，其中存储有处理器可执行的程序，其特征在于，所述处理器可执行的程序在由处理器执行时用于执行如权利要求1-8任一项所述的信令追踪方法。
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