NGN網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測系統(tǒng)中BICC協(xié)議的研究與應(yīng)用*

李丹鳳，張治中

（重慶郵電大學(xué)通信網(wǎng)與測試技術(shù)重點(diǎn)試驗(yàn)室 重慶 400065）

1 引言

隨著internet網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展、基于IP網(wǎng)絡(luò)的各種業(yè)務(wù)的快速增長以及網(wǎng)絡(luò)用戶數(shù)量的日益劇增，TDM網(wǎng)絡(luò)在交換和傳輸容量上出現(xiàn)了嚴(yán)重不足[1]。為了在短期內(nèi)解決容量問題并兼顧未來網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，ITU-T提出了BICC（bearer independent call control，與承載無關(guān)的呼叫控制）協(xié)議。它由ISUP演進(jìn)而來，重新定義了一個(gè)在骨干網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)承載與呼叫控制無關(guān)的協(xié)議，這樣呼叫控制信令就可以承載于SS7、ATM、IP等多種網(wǎng)絡(luò)[2]。BICC協(xié)議的研究與應(yīng)用是NGN網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測系統(tǒng)中最重要的部分之一。本文在認(rèn)真解讀BICC協(xié)議規(guī)范的基礎(chǔ)上，根據(jù)協(xié)議測試規(guī)范[3]要求，提出以一種高效散列索引算法和CDR（呼叫詳細(xì)記錄）選擇存儲(chǔ)的方式對消息進(jìn)行CDR合成，本方案已經(jīng)過大量現(xiàn)網(wǎng)數(shù)據(jù)的測試驗(yàn)證，具有更好的實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性、可移植性和可擴(kuò)展性，對NGN網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測系統(tǒng)中其他協(xié)議的研究具有重大的指導(dǎo)和推廣意義。

2 BICC協(xié)議概述

2.1 BICC協(xié)議的特點(diǎn)

BICC協(xié)議定義了信令傳送轉(zhuǎn)換器（STC）、應(yīng)用傳送機(jī)制（APM）、承載控制隧道協(xié)議（BCTP）和IP承載控制協(xié)議（IPBCP），通過點(diǎn)編碼建立信令聯(lián)系，信令鏈路通過靜態(tài)SCTP連接，BICC節(jié)點(diǎn)采用正常呼叫的選路原則選定路由，為呼叫的信令建立通路[4]。BICC利用分層、獨(dú)立的結(jié)構(gòu)體系思想，真正實(shí)現(xiàn)了呼叫控制和承載控制的分離，呼叫控制協(xié)議基于N-ISUP信令，沿用ISUP中的相關(guān)信息，利用新增的 APM（application transport mechanism）傳送 BICC特定的承載控制信息，所以BICC可以承載全方位的PSTN/ISDN業(yè)務(wù)，對于不同承載網(wǎng)絡(luò)之間的業(yè)務(wù)互通，只需要完成承載級的互通，業(yè)務(wù)級則不用進(jìn)行任何修改。BICC協(xié)議的一個(gè)顯著特點(diǎn)是直接面向電話業(yè)務(wù)的應(yīng)用，來自傳統(tǒng)的電信網(wǎng)，體系架構(gòu)更加嚴(yán)謹(jǐn)，因此能透明地在NGN中實(shí)施現(xiàn)有基于電路交換的電話網(wǎng)絡(luò)中的業(yè)務(wù)，并采用和現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)相似的管理方式保持現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的功能不變。

2.2 BICC消息和參數(shù)的報(bào)文格式

BICC消息的每個(gè)PDU均由8 bit的整數(shù)倍組成，包含CIC（呼叫實(shí)例碼）、消息類型碼、必備固定部分、必備可變部分、任選部分（包含長度固定或可變的參數(shù)字段）5個(gè)部分[5]。BICC消息的簡單結(jié)構(gòu)如圖1所示。

其中，CIC、消息類型碼、必備固定部分是每條BICC消息都具有的。CIC占4 byte、32 bit，用來識別兩個(gè)對等BICC實(shí)體間的一個(gè)信令關(guān)系；消息類型碼占1 byte、8 bit，唯一定義了每個(gè)BICC消息PDU的功能和格式；必備固定部分屬于BICC消息的參數(shù)部分，每個(gè)參數(shù)有一個(gè)專有名字，按8位位組編碼。參數(shù)的長度可以是固定的，也可以是可變的，每個(gè)參數(shù)可包括一個(gè)長度指示語，長度也是占1 byte的8位位組。對于一個(gè)指定的消息類型，必備固定部分包括必備且長度固定的參數(shù)，參數(shù)的位置、長度和順序唯一地由消息類型規(guī)定，因此消息中不包括這些參數(shù)的名字和長度指示語。

3 消息的基礎(chǔ)解碼

消息數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)解碼是進(jìn)行CDR合成的基礎(chǔ)，是監(jiān)測系統(tǒng)界面消息列表顯示、消息過濾、統(tǒng)計(jì)分析、呼叫追蹤等基礎(chǔ)應(yīng)用的前提。基礎(chǔ)解碼為合成散列表提供索引Key值，如 OPC、DPC（源、目的信令點(diǎn)）、CIC、SrcIP、DstIP（源目的 IP地址），其中 SrcIP、DstIP和 OPC、DPC分別由 BICC下層承載的IP層和SCTP（或者M(jìn)3UA）層提供，還有CDR過程中所需的一些KPI指標(biāo)，如m_Msg Type Code、m_Calling Number、m_Called Number等信息。

存放基礎(chǔ)解碼結(jié)果的結(jié)構(gòu)體代碼如下：

typedef struct_summary_bicc_result

{

uint32 m_uCIC;//CIC呼叫實(shí)例碼

int8 m_MsgTypeCode;//BICC消息類型

TCHAR m_CallingNumber[52];//主叫號碼

TCHAR m_CalledNumber[52];//被叫號碼

TCHAR m_SubNumber[52];//后繼號碼

…

};

由于監(jiān)測系統(tǒng)要求實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、高效、獨(dú)立地對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行監(jiān)控，所以NGN監(jiān)測系統(tǒng)的解碼器部分采用注冊字段的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，這樣既降低了與合成模塊的耦合度，又減小了對內(nèi)存的消耗。所有的解碼結(jié)果字段注冊在內(nèi)存注冊表pSheet中，代碼實(shí)現(xiàn)如下：

REGISTER_SHEET_ITEM(gchBICCItem[BICC_CIC],NORMAL_USE,

CYDD_DT_UINT32,4,NULL,NULL);//申明注冊字段，不占內(nèi)存

CYDD_VERIFY (GetItemRef(m_chProtocolName,gch BICCItem[BICC_CIC],m_ref[BICC_CIC])==0);

在解碼器的Parse合成方法中，用解碼提取結(jié)果為注冊表中的參數(shù)設(shè)置字段值：

SET_SHEET_VALUE(pSheet,m_ref[BICC_CIC],CYDD_DT_UINT32,

&(result->m_uCIC)); //設(shè)置字段值

在合成模塊Analyzer中，通過Register方法中的GetItemRef函數(shù)取出BICC協(xié)議中CIC注冊字段對應(yīng)的ITEMREF值：

GetItemRef ("BICC", gchBICCItem [BICC_CIC],m_refBICC[BICC_CIC]);//取 ITEMREF 值

再通過BuildCallInfo方法，根據(jù)字段注冊的名稱從注冊表中直接獲取解碼結(jié)果：

GET_SHEET_VALUE(pSheet,m_refBICC[BICC_CIC],&(m_BiccCallInfo.CIC),bValid);//獲取字段值

BICC消息列表的解碼器界面顯示結(jié)果如圖2所示。

4 BICC的合成技術(shù)

對消息進(jìn)行CDR合成的實(shí)質(zhì)就是對消息進(jìn)行呼叫流程歸類和存盤處理。由于同一時(shí)刻可能存在成千上萬甚至十多萬個(gè)未完成的呼叫，每一個(gè)新消息到來時(shí)，都要迅速判別它屬于哪個(gè)未完成的呼叫流程，并將其加入所屬流程以保證用戶的話音質(zhì)量。這就需要在合成過程中處理與保存CDR信息，并對所有未完成的呼叫進(jìn)行所屬CDR的快速搜索[6]。

4.1 BICC的CDR合成框架

NGN監(jiān)測系統(tǒng)以實(shí)時(shí)處理為核心，以通過模塊化的方式降低協(xié)議間的合成耦合度為前提，以分布采集、集中分析的方式實(shí)現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)元及接口的綜合監(jiān)測。BICC協(xié)議的監(jiān)測架構(gòu)分為數(shù)據(jù)采集模塊、基礎(chǔ)解碼模塊、解碼器模塊、消息合成模塊、CDR存儲(chǔ)模塊5部分。本方案創(chuàng)新性地提出選擇性保存CDR信息的方法：存盤和不存盤，此創(chuàng)新點(diǎn)減小了內(nèi)存的消耗，提升了系統(tǒng)的處理速度，保證了網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測的實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確和有效性。同時(shí)在本方案中會(huì)為每個(gè)CDR分配唯一ID，將散列技術(shù)的Key值索引、CDR ID作為映射的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)管理模式[7]，提高了網(wǎng)絡(luò)通話忙時(shí)對海量呼叫的有效處理速度，保證了用戶通話的流暢。

4.2 BICC的CDR合成實(shí)現(xiàn)

（1）合成算法設(shè)計(jì)

本方案采取的合成算法流程如下。

首先為CDR合成建立一張散列表，采用除余留數(shù)法定義散列函數(shù)：

采用線性探查法解決散列沖突：假設(shè)e為發(fā)生沖突的地址，依次探查e的下一個(gè)地址(當(dāng)?shù)竭_(dá)下標(biāo)為m-1的散列表尾時(shí)，下一個(gè)探查的地址是表首地址0)，直到找到空閑單位為止。線性探查法的數(shù)學(xué)遞推式為：

（2）存儲(chǔ)能力算法

解碼形成CDR后，將原始信令消息、CDR記錄、統(tǒng)計(jì)結(jié)果數(shù)據(jù)存入專用服務(wù)器。一般原始消息的保存周期要求為15～30天，CDR記錄要求保存90天，統(tǒng)計(jì)結(jié)果要求保存1年。以此為依據(jù)，設(shè)監(jiān)測系統(tǒng)覆蓋范圍內(nèi)的用戶忙時(shí)每秒鐘產(chǎn)生的CDR總數(shù)為CDR_SUM個(gè)，平均每個(gè)CDR的長度為M byte，忙時(shí)集中系數(shù)為l。每天CDR存儲(chǔ)需要占用的字節(jié)數(shù)量用CDR_SC表示，則有：

當(dāng) CDR_SUM=6 400、M=150、l=0.1時(shí)，每天監(jiān)測 CDR存儲(chǔ)所需的字節(jié)數(shù)為：

設(shè)存儲(chǔ)N天CDR所需的字節(jié)數(shù)為N，則有：

在CDR緩存模塊中，既保留CDR信息的存盤方式，又獨(dú)創(chuàng)重建一張HashBusf表來儲(chǔ)存CDR信息的方式。兩種方式的選擇是通過預(yù)編譯宏來實(shí)現(xiàn)的，具體實(shí)現(xiàn)代碼如下：

CHashBuf m_HashsdBiccKey;//新建HashBuf存儲(chǔ)表

#ifdef BICC_SAVE_DISK

if(0==m_pWriteCDRBuf->GetCDR(cdrID,&cdr,nLength))//存盤方式

#else

if(0==m_HashsdBiccKey.GetCDR(cdrID,cdr))//用散列存儲(chǔ)方式

#endif

CDR合成算法的流程如圖3所示，具體介紹如下。

（1）從現(xiàn)網(wǎng)采集數(shù)據(jù)，提取出BICC消息，遞交給基礎(chǔ)解碼模塊。

（2）基礎(chǔ)解碼模塊對消息數(shù)據(jù)分別進(jìn)行詳細(xì)解碼和簡單解碼，通過簡單解碼提取出界面顯示和合成所需要的關(guān)鍵信息。

（3）解碼器注冊協(xié)議和簡單解碼提取關(guān)鍵字段。

（4）解碼完成，啟動(dòng)合成Parse模塊，從注冊表中讀取關(guān)鍵字段，生成CDR合成所需要的呼叫信息。

（5）進(jìn)行超時(shí)檢測，避免使系統(tǒng)發(fā)生越來越不穩(wěn)定甚至崩潰的現(xiàn)象，再根據(jù)BiccCallInfo傳送過來的關(guān)鍵信息建立該散列索引的關(guān)鍵Key值。

（6）判斷選擇何種Key值作為散列索引。如果OPC、DPC不為空，則用CIC、OPC、DPC的Key值組合在合成緩沖區(qū)中搜索相關(guān)關(guān)鍵字的節(jié)點(diǎn)是否存在，否則就采用CIC、SrcIP、DstIP的Key值組合作為索引，存在就轉(zhuǎn)至步驟（7），不存在就轉(zhuǎn)至步驟（8）。

（7）根據(jù)消息類型（呼叫信息中），調(diào)用不同的消息處理模塊進(jìn)行處理；修改CDR屬性信息、SDP信息并保存消息ID，然后判斷該消息是否為CDR結(jié)束消息，若該消息包含結(jié)束指示，則從緩存區(qū)中移除Key，然后結(jié)束合成，否則修改狀態(tài)指示并將CDR以存盤和散列存儲(chǔ)兩種方式放回緩存區(qū)。

（8）判斷是否為起始IAM消息，若是就在散列表中創(chuàng)建一個(gè)CDR節(jié)點(diǎn)，指派唯一ID，修改新CDR屬性值，將CDR以存盤和散列存儲(chǔ)兩種方式放回緩存區(qū)，否則返回。

在BICC的解碼合成方案中，不僅改良了通用的研究方法，采用偶合度更小的注冊表方式存儲(chǔ)關(guān)鍵消息，同時(shí)利用模塊化設(shè)計(jì)定義公共接口，以集中處理的方式實(shí)現(xiàn)各子模塊間的互通，提高代碼的重用性，還創(chuàng)新性地提出了選擇性存儲(chǔ)CDR的方式，為內(nèi)存減負(fù)，提升整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)維的速度。

5 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)驗(yàn)證結(jié)果

此研究方案已應(yīng)用到中天重郵通信技術(shù)公司的NGN監(jiān)測系統(tǒng)中，部署于中國移動(dòng)通信集團(tuán)甘肅有限公司的話音質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)中，取得了良好的效果。BICC消息的CDR合成結(jié)果如圖4所示。

6 結(jié)束語

通過對NGN集中監(jiān)測系統(tǒng)架構(gòu)和BICC協(xié)議的分析和研究，筆者提出了一種符合測試規(guī)范要求，同時(shí)也滿足運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測需要的BICC協(xié)議監(jiān)測模塊的研究應(yīng)用方案。該方法的創(chuàng)新點(diǎn)在于：采用了注冊表方式存儲(chǔ)BICC關(guān)鍵信息和選擇性存儲(chǔ)CDR的新方法，利用高效散列索引有效解決了合成的難題。該方案已應(yīng)用到運(yùn)營商的現(xiàn)網(wǎng)監(jiān)測中，測試效果良好，驗(yàn)證了該方案的穩(wěn)定、有效和可靠性。

1 姚平香,季紅軍,萬曉榆.支持PSTN向NGN演進(jìn)的協(xié)議——BICC.重慶郵電大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2004,16(6)

2 中國電信DC1軟交換信令監(jiān)測系統(tǒng)項(xiàng)目測試功能規(guī)范書,2010

3 Xu Li,Zheng Baoyu.Application and development of mobile agentin AN.JournalofChinaUniversitiesofPostsand Telecommunications,2004,11(1)

4 YD/T 1193.1.與承載無關(guān)的呼叫控制（BICC）規(guī)范——第一部分：BICC的功能,2002

5 YD/T 1193.1.與承載無關(guān)的呼叫控制（BICC）規(guī)范——第二部分：BICC的消息、參數(shù)的基本功能和格式,2002

6 夏韃,雒江濤,張治中.TD-SCDMA測試儀中Iub接口CDR的合成方案.重慶郵電大學(xué)學(xué)報(bào),2007(3)

7 陳玉花,張治中,左書川等.TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)Iu-PS接口CDR合成方案研究.電信科學(xué),2009,25(11)