IP化語音媒體流分析系統的應用研究

于富東 吉林吉大通信設計院股份有限公司工程師

IP化語音媒體流分析系統的應用研究

于富東 吉林吉大通信設計院股份有限公司工程師

目前，移動交換網絡已完成全部的M c、Nc、IU-CS以及部分A接口的IP化改造，改造后的語音均以IP包的方式進行傳輸。然而，現有的支撐手段（信令監測系統、TRAFFICA、A+Abis系統）無法分析用戶面語音IP包的質量，更不能對IP化語音媒體流問題（如單通、雜音、噪音、串話問題）進行有效的定位和解決。本文以移動運營商試用的IP化語音媒體流分析系統解決方案為例，詳細闡述該系統的功能方案和部署方案，以求對工程設計、運營商的網絡維護提供幫助和指導意見。

TD-LTE 單通 小區分析 承載分析

1 引言

為滿足用戶日益增長的語音和數據業務需求，移動運營商在加快TD-LTE網絡建設的同時，也在努力優化現有的2G/3G網絡。近年來，為積極推進IP化部署，移動運營商著力進行核心網層面的語音、信令承載的IP化改造，先后完成了全部的M c、Nc、IU-CS以及部分A接口的IP化改造工作，改造后的語音均以IP包的方式進行傳輸。然而，現有的支撐手段（信令監測系統、TRAFFICA、A+Abis系統）無法分析用戶面語音IP包的質量，尤其是針對客戶投訴較多的單通、雜音、噪音、串話等問題，更不能對其進行準確分析和跟蹤定位，嚴重影響用戶感知，給運營商的網絡維護帶來極大的壓力。

2014 年年底，中國移動集團率先在部分省份商用VoLTE。而當前形勢下，VoLTE業務的實現，涉及與傳統電路域的互通。本文提及的軟交換IP化語音媒體流分析系統，便是針對電路域核心網IP包進行跟蹤分析和定位的一套系統，其對IMS系統各接口協議和媒體流也同樣適用。故本系統的建設對運營商網絡維護起到良好的輔助作用。

2 語音分析系統功能方案

IP化語音媒體流分析系統，是針對運營商維護中以IP包方式傳輸的媒體流進行分析、跟蹤和定位而定制開發的一套應用系統，其系統功能主要包括記錄查詢、承載、小區、電路、BSC、MGW分析。以下將對上述功能進行詳細介紹。

2.1 記錄查詢分析

記錄查詢分析主要包括RTP過程分析和A接口過程分析兩項，其中：

（1）RTP過程分析

對RTP協議中的呼叫過程進行具體分析，顯示網關地址、媒體端口、LAC、CI、噪音包數、靜音包數、SID丟失包數、壞幀包數，單通時長、雙語時長、回音時長、串話時長、丟包時長、本對端電平時長、斷續時長、編碼類型等指標。

（2）A接口過程分析

把用戶的某個業務流程的所有消息合并成為一個呼叫詳細記錄（CDR），并提取其中的重要字段呈現出來用于信令分析，按照GSM ACDR進行過程合成，顯示跟蹤結果。

2.2 承載分析

承載分析主要包括IP地址和MAC統計分析，具體表現為：

（1）IP地址分析

以時間、源地址、目的地址為維度，對IP上承載的總包數、總字節數、分片包數、分片字節數、時延、丟包、抖動進行統計。

（2）MAC統計分析

以時間、MAC地址為維度，對MAC上承載的總包數、總字節數、發送包數、接收包數、發送字節數、接收字節數、時延、丟包、抖動進行統計。

2.3小區分析

小區分析是針對小區單通和回音而進行的分析，具體表現為：

（1）小區單通分析

以開始時間、LAC、CI為維度，對小區通話指標、本地通話指標進行統計。

（2）小區回音分析

以開始時間、LAC、CI為維度，對小區總通話次數、回音次數、回音率等指標進行統計。

2.4 電路分析

與小區分析相似，電路分析在于將媒體流中單通和回音的現象進行分析，表現為：

（1）電路單通分析

以開始時間、源地址、PCM、CIC為維度，對CIC電路單通次數、本地單通指標、本地確認單通指標進行統計。

（2）電路回音分析

以開始時間、源地址、PCM、CIC為維度，對CIC電路總通話次數、回音次數、回音率等指標進行統計。

2.5 BSC分析

（1）BSC單通分析

以開始時間、BSC地址為維度，對小區通話指標、本地通話指標進行統計。

（2）BSC回音分析

以開始時間、BSC地址為維度，對BSC總通話次數、回音次數、回音率等指標進行統計。

2.6 MGW分析

（1）MGW單通分析

以開始時間、本地網關地址為維度，對小區通話指標、本地通話的指標進行統計。

（2）MGW回音分析

以開始時間、本地網關地址為維度，對MGW總通話次數、回音次數、回音率等指標進行統計。

3 語音分析系統的軟件要求

通過對CSFB話音解決方案的分析，可以看到，CSFB技術的應用涉及到傳統電路域MSC和BSC、EPC核心網MME、分組域SGSN、用戶數據中心HSS/ HLR、LTE無線eNodeB等，以下將分別針對上述網元的部署和改造做簡要說明。

（1）軟件通用要求

●能夠支持統計功能、網絡KPI指標自定義，并能由維護人員對統計功能中的KPI進行修改，根據指標的計算公式，通過簡單配置就能自定義出新的統計功能，并能立即生效，修改方式基于Windows窗口界面，簡單方便。

●能夠對各統計項進行逐級展開關聯分析；能夠最終關聯到某一呼叫的具體數據包。

●對統計結果支持按通配符“？*”靈活設置查詢條件。

●統計數據支持表格、圖形兩種方式顯示，圖形包括曲線圖、柱狀圖、餅圖、雷達圖等。

●對統計結果能夠輸出（Excel或Txt等可編解格式），并能保存。

（2）操作系統

應采用Linux或Unix，同時具有較高的可靠性、容錯能力，系統軟件不易崩潰和破壞，具有良好的故障恢復能力。

（3）自定義KPI

根據具體情況，特定需要的KPI指標應可以自行定義。

（4）性能要求

對于IP鏈路，至少能夠正常監測和處理600Mbit/s的數據流量，不應出現丟包情況。

4 語音分析系統建設方案及應用分析

4.1 語音分析系統的組織結構

語音質量分析系統主要分為采集處理機、數據庫服務和局域網交換機，均為通用設備，其中：

（1）采集處理機

主要用于處理MGW、BSC、RNC的媒體流數據；結合移動通信網絡現有運行數據的顆粒，采集處理機實時處理能力要求不低于400Mbit/s。

（2）數據庫服務器

要求CDR能保存1個月，統計分析數據保存半年，支持可擴展的磁盤存儲器系統，支持外接磁盤陣列。

（3）局域網交換機

用于組建系統內部的局域網。

目前，移動核心網大多以MSCPOOL的方式組建本地網。為此，該系統的建設，需要以MSCPOOL為實際應用場景：向外，采集處理機部署時通過鏡像或分光的方式獲取經由CE的媒體數據，對數據進行預處理后輸出CDR及統計數據；向內，通過系統自身提供的局域網交換機組建局域網絡，完成系統內部信息的互通，具體參見圖1。

圖1 語音質量分析系統組織結構圖

當前，語音分析系統監測和分析的對象主要是2G/ 3G網絡頻發的單通、雜音、噪音、串話問題。由于VoLTE業務的控制面和用戶面編解碼方式與傳統的2G/3G完全不同，且獲取信息的顆粒度相差較大，故需廠家針對VoLTE做進一步的定制開發。

4.2 語音分析系統的應用分析

針對語音分析系統的功能要求，結合實際的網絡監測結果，對其典型應用做如下簡要介紹：

（1）單用戶語音質量問題分析

提取單用戶的原始語音IP包，通過分析原始語音IP包內容，分析定位導致用戶出現語音質量問題的原因，具體參見圖2、3。

（2）小區分析

提供基于小區的語音指標分析，包括小區單通分析、小區噪音分析、小區斷續分析、小區回音分析、小區壞幀分析、小區感知分析、GIS單通和噪音分析，具體參見圖4。

（3）BSC/RNC分析

提供基于BSC/RNC的語音指標分析，包括BSC/ RNC單通分析、BSC/RNC噪音分析、BSC/RNC斷續分析、BSC/RNC回音分析、BSC/RNC壞幀分析、BSC/RNC感知分析，具體參見圖5。

通過以上分析和進一步跟蹤定位，初步確定引發用戶通話中單通的原因是無線網發送的語音幀異常或損壞導致，問題最終通過無線網升級得到解決。

此外，IMS系統的AS底層IP連接出現異常，利用常規的故障處理手段無法進行有效定位，最終通過該套IP化語音媒體流分析系統定位問題并快速解決。

圖2 通話一段時間后發生單通的波形

圖3 通話接通后發生單通的波形

圖4 基于小區的斷話、單通問題分析

圖5 基于BSC/RNC的斷話、單通問題分析

5 結束語

當前，中國移動擁有世界上最大規模、最大容量的核心網電路域，伴隨著VoLTE的商用，移動集團同時運營著2G/3G/4G復雜的網絡系統，給維護部門帶來了很大的壓力。為進一步提高移動語音通話質量、增強用戶體驗、提升移動品牌影響力，對整個網絡做進一步的優化，成為運營商考慮的重要問題。本文介紹的語音分析系統對各運營商具有一定的輔助和參考。

1 中國移動通信企業標準.中國移動TD-SCDMA網絡技術體制.2009

2 中國移動通信企業標準.中國移動通信網絡組織規范_GSM_網絡路由組織原則V1.0.0.2013,5

2014-12-20）