基于DPI的移動上網業務投訴診斷系統研究

鮑偉華

基于DPI的移動上網業務投訴診斷系統研究

鮑偉華

（中國移動通信集團上海有限公司，上海 201206）

為解決移動上網業務投訴量的日益增長及復雜化與電信運營商投訴問題處理效率低、質量差之間的矛盾，設計了一套智能投訴診斷系統。系統基于DPI系統架構，部署于DPI系統的應用層，并對接投訴處理系統和GIS系統，易用性高。詳細分析了投訴判決規則的設計方法和思路，并總結系統部署效果。實際應用表明，該系統能夠提升投訴處理效率和質量，且具備良好的擴展性。

深度報文檢測 投訴診斷 判決規則 呼叫/事務詳細記錄

1 引言

目前移動上網業務投訴處理主要依賴于信令監測平臺，即通過對用戶投訴時間段信令的回溯，來分析和判斷導致移動上網業務出現問題的原因。另外，可通過MME（Mobility Management Entity，移動性管理實體）/SGSN（Serving GPRS Support Node，GPRS服務支持節點）或者SAEGW（System Architecture Evolution GateWay，系統架構演進網關）/GGSN（Gateway GPRS Support Node，GPRS網關支持節點）設備本身的抓包功能，對可復現的問題進行測試驗證，排查問題，但這種方式無法回溯用戶投訴時間段的問題。信令監測平臺可以回溯用戶投訴時間段的信令消息，但依賴于投訴處理人員對于信令協議的熟悉程度和分析判斷能力，問題處理周期較長，處理質量不穩定，分析的維度有限，不能很好地解決日益復雜的投訴處理要求。此外，信令監測平臺無法存儲海量的用戶面數據，基本不具備分析用戶面諸如上網速度慢、某個APP無法使用等問題的能力。

本文設計并實現了一種自動診斷移動上網業務問題的系統，系統能夠將用戶投訴時間段的信令面和用戶面消息從DPI（Deep Packet Inspection，深度報文檢測）系統的數據庫中提取出來，并通過自定義的判決規則，對導致業務使用問題產生的具體原因進行定界，并將標準化的診斷結果和投訴回復口徑在較短時間內以直觀的方式呈現給用戶，投訴處理效率和質量得到提升。此外系統提供了與投訴管理系統和GIS（Geographic Information System，地理信息系統）的接口，可以進一步提高系統的易用性，輔助用戶進行問題定位。

2 移動上網業務投訴診斷系統架構和流程

2.1 總體架構和流程

DPI系統通過對網絡關鍵接口的流量和報文內容進行檢測分析，根據事先定義的策略對檢測流量進行過濾控制，可實現所在鏈路的業務精細化識別、業務流量流向分析、業務流量占比統計等功能。DPI系統能夠將滿足其它系統所需的流量或分析統計數據分發給各應用系統服務器，如上網日志留存、集中性能管理等[1-2]。

DPI系統分為三層架構，其中采集層和解碼層負責數據采集、流量分析、日志合成，一般以XDR（call/ transaction Detail Record，呼叫/事務詳細記錄）記錄方式存儲在解碼層的數據庫內。應用層主要完成對XDR記錄數據的計算、整理、統計，合理組織和存儲數據，并進行呈現。

移動上網業務投訴診斷系統架構示意圖如圖1所示，該系統的主要功能是在DPI系統的應用層進行實現。通過調用采集層和解碼層，從EPC（Evolved Packet Core，演進的分組核心網）/GPRS（General Packet Radio Service，通用分組無線服務）網絡中的S1/S6a/S11/S10/Gn/Gb/Iu-PS/Uu/X2等接口采集和合成XDR記錄數據，并通過判決規則，自動將導致業務使用問題產生的具體原因進行定界。

圖1 移動上網業務投訴診斷系統架構示意圖

采集層與解碼層之間的接口為IF1接口，采用SDTP（Shared Data Transfer Protocol，共享數據傳輸協議），用于傳輸各接口原始XDR及XDR對應的原始數據。

解碼層與應用層之間的接口為IF2接口，實現的功能包括：

◆解碼層向應用層上傳處理后的單接口XDR、新生成的合成XDR及單接口XDR對應的原始碼流數據。

◆應用層向解碼層反查單接口XDR對應的原始碼流數據。

◆應用層通過KPI（Key Performance Indicator，關鍵性能指標）/KQI（Key Quality Indicator，關鍵質量指標）數據訂閱接口，向解碼層數據合成服務器訂閱KPI和KQI指標數據。

由于該移動上網業務投訴診斷系統對實時性的要求不高，IF2接口可使用FTP（File Transfer Protocol，文件傳送協議）/SFTP（Secure File Transfer Protocol，安全文件傳送協議）進行XDR數據的傳輸[2]。系統作為FTP/SFTP服務端，為解碼層的數據合成服務器分配文件上傳目錄及用戶名和密碼。解碼層的數據合成服務器作為客戶端，使用本系統分配的用戶名和密碼，通過FTP PUT方式將文件傳送到指定的位置。系統運行流程如圖2所示：輸入投訴用戶號碼和上網業務發生問題的時間段后，系統從DPI系統解碼層提取用戶在該時段所有的信令面和用戶面XDR記錄，并通過自定義的判決規則，進行用戶投訴診斷，并輸出診斷報告。

圖2 移動上網業務投訴診斷系統運行流程圖

2.2 與外部系統的接口和處理流程

移動上網業務投訴診斷系統提供與投訴管理系統的接口，即可根據投訴用戶提供的投訴號碼和時間段自動啟動投訴診斷流程。此外，為了提升系統的易用性，系統提供與GIS的接口，則可在地圖上呈現用戶業務發生的軌跡和發生問題的基站小區性能指標等。投訴診斷系統與外部系統的接口和流程示意圖如圖3所示：

圖3 移動上網業務投訴診斷系統與外部系統的接口和流程

（1）與投訴管理系統的接口和處理流程

投訴管理系統是電信運營商用以管理用戶投訴全流程的系統，功能包括投訴登記、投訴工單流轉、質量監控、統計分析等。用戶投訴時，發生業務問題的手機號、業務受到影響的時間、發生問題的現象等投訴信息由客服人員詢問客戶后進行錄入。其中手機號和投訴時間段的信息在投訴工單建單完成后，自動通過接口送至移動上網業務投訴診斷系統，由系統完成問題診斷并返回診斷結果。投訴處理人員可以根據診斷結果，依照回復口徑答復客戶或者分派至各個設備的維護部門做進一步處理。

除單用戶投訴外，系統還支持批量用戶投訴的問題診斷。當客服人員發現有大量用戶在集中的時間內反映類似的問題時，可在投訴管理系統內將此類用戶投訴歸并為一個批量投訴，由系統進行投訴診斷。此時，投訴用戶號碼列表和投訴時間段的信息會自動通過接口被送至問題診斷系統，由系統完成批量用戶問題診斷并返回診斷結果。

投訴診斷系統與投訴管理系統間的接口采用WebService協議。接口流程遵循《中國移動電子運維系統技術規范》[3]，在此不再贅述。

（2）與GIS系統的接口和工作流程

移動上網業務投訴診斷系統在診斷用戶上網問題時，可以從DPI系統解碼層提取的XDR記錄中，解析出為用戶提供移動上網服務的基站小區信息CGI（Cell Global Identifier，小區全局標識符）或ECGI（E-UTRAN Cell Global Identifier，E-UTRAN小區全局標識符）。然后再根據預置在系統內的基站小區信息表，查詢到基站具體的經緯度信息，并送至GIS系統，以獲取地圖信息。投訴診斷系統與GIS系統間的接口遵循OpenGIS規范。基站小區信息表會定期進行更新，樣例如表1所示。

診斷系統可以在地圖上清晰標注用戶上網業務使用的軌跡，并以醒目的顏色標注發生問題的基站小區和該問題小區的KPI/KQI指標，以便于投訴處理人員判斷是否是基站問題影響用戶上網。

基站小區的KPI/KQI指標是通過診斷系統與解碼層之間IF2接口的KPI/KQI數據訂閱功能來實現的。該功能使用WebService協議，此時解碼層數據合成服務器作為WebService服務端，診斷系統作為WebService客戶端。解碼層數據合成服務器可根據運營商的KPI/KQI指標定義規范進行統計。KPI/KQI數據訂閱流程遵循《中國移動統一DPI設備技術規范》[2]，在此不再贅述。

表1 基站小區信息表

3 判決規則

判決規則的設計基于用戶上網信令流程，從附著、承載建立、位置更新、DNS（Domain Name System，域名解析系統）查詢、TCP（Transmission Control Protocol，傳輸控制協議）握手和HTTP（HyperText Transfer Protocol，超文本傳輸協議）交互6個階段入手，根據用戶上網問題在信令流程上的反映，通過分析信令的錯誤原因值、消息流程的成功率、某個時間段的消息數量等來定位問題[4-8]，并定位到小區、終端、HSS（Home Subscriber Server，歸屬簽約用戶服務器）/HLR（Home Location Register，歸屬位置寄存器）、MME、SAEGW、DNS、業務平臺等精度。表2列舉了系統內的部分判決規則。

判決規則共包括6個維度：

（1）問題階段

根據移動上網業務的過程，分為附著、承載建立、位置更新、DNS查詢、TCP握手和HTTP交互6個階段。

（2）問題定界

定位出導致上網問題的設備，包括小區、終端、SIM（Subscriber Identification Module，客戶識別模塊）卡、HSS/HLR、MME、SAEGW、DNS、業務平臺等移動上網業務所涉及的設備。

（3）定位精度

包括ECGI、IMEI（International Mobile Equipment Identity，國際移動設備識別碼）、IMSI（International Mobile Subscriber Identity，國際移動用戶識別碼）、MME IP地址、SAEGW IP地址、DNS服務器IP地址、SP（Service Provider，服務提供商）URL（Uniform Resource Locator，統一資源定位器，即網址）/IP地址等設備標識。

表2 用戶投訴判決規則

（4）詳細說明

判決規則的判斷邏輯。

（5）診斷結果

輸出的診斷結果，便于專業維護部門進一步處理。

（6）答復口徑

標準化的答復口徑，便于集中化的投訴管理部門進一步處理：回復客戶或者派單給相關設備的維護部門。

本系統的判決規則庫已包含54條判決規則，可以滿足用戶無法上網、無法漫游、網站打不開、手機客戶端軟件無法使用、上網速度慢等常見投訴場景的處理要求。

判決規則的分析思路包括：

（1）分析信令消息攜帶的錯誤代碼

通過信令過程確定業務失敗在哪個環節，然后根據這個過程中出現的錯誤碼對問題進行判斷，關聯定界到終端、無線網、核心網、業務平臺。

（2）指標橫向對比

比較相同類型的不同對象的指標，如果存在部分對象的指標異常，則認為這部分對象是需要重點排查的對象。

（3）信令消息關聯分析

將用戶的前后多條信令關聯起來進行分析，最終定位問題環節。比如短時間內出現大量的跟蹤區更新、切換信令等情況。

此外，系統的判決規則庫具備可擴展性。判決規則從協議規范、網絡測試、終端測試、日常投訴處理等經驗中總結得到。經過規則可行性分析、代碼開發和測試驗證等開發步驟，確認信令特征與上網問題現象存在對應關系、回復口徑合理恰當，即可將規則添加至判決規則庫內。

4 系統界面

移動上網業務投訴診斷系統診斷結果界面如圖4所示。

由圖4可見，問題匯總分為三個部分，最上方的部分可呈現用戶的手機號、終端品牌和型號，業務質量（延時、速率），以及使用無線小區數；中間部分將有異常問題的上網階段以藍色高亮顯示；點擊高亮顯示的階段，最下方會呈現診斷結果和答復口徑。

在投訴診斷結果的下方，系統會在地圖上標注用戶上網業務使用的軌跡，并以醒目的顏色標注發生問題的基站小區和該問題小區的KPI/KQI指標，以便于投訴處理人員判斷是否是基站問題影響用戶上網業務。用戶上網軌跡和基站指標情況如圖5所示。

5 部署效果

在引入投訴診斷系統前，接到用戶投訴后，網絡部門的投訴處理人員需要進行大量的預處理工作，包括核查用戶HSS功能、附著情況、上網記錄、流量話單、需排查的基站和核心網設備的故障和性能指標，并進行信令回溯分析，若未發現明顯異常還需預約上門測試，問題定位通常需要1～2天時間。

圖4 移動上網業務投訴診斷系統診斷結果界面

圖5 用戶上網軌跡和基站指標情況

在引入投訴診斷系統后，診斷投訴問題的用時可控制在10分鐘以內。根據系統提供的診斷報告，投訴處理人員可直接答復客戶，或精準派單至維護部門來進行進一步有針對性的處理。移動上網業務投訴診斷系統引入前后電信運營商投訴處理流程如圖6所示。

系統實際運行表明，投訴診斷有結果的占比達到65%以上，命中的規則主要為弱覆蓋、乒乓TAU（Tracking Area Update，跟蹤區更新）、TCP握手成功率低、DNS服務器錯誤、SP業務服務器問題和終端問題等。

值得注意的是，DPI系統數據的完整性是確保本系統有效性的基礎。電信運營商已經認識到DPI系統是大數據的重要來源，均已不同程度地加大對DPI系統的投資。因此隨著今后DPI系統的擴容，數據完整性提高后，投訴診斷系統診斷有結果的比例預計會得到進一步上升。另外，隨著投訴判決規則的進一步擴充和優化，系統的有效性也會進一步提升。

此外，借助投訴診斷系統可以將投訴處理能力前移，提高客服投訴自處理率和網絡部門投訴處理人員派單的準確性，從而提升運營商整體的投訴處理效率和水平，提高客戶滿意度。

圖6 移動上網業務投訴診斷系統引入前后電信運營商網絡投訴處理流程

6 結束語

本文介紹了基于DPI系統的移動上網業務投訴診斷系統，該系統通過預定義的投訴判決規則，對用戶投訴時間段的信令面和用戶面消息進行關聯分析，對導致用戶上網業務使用問題的具體原因自動定界。通過與投訴管理系統和GIS系統的對接，系統的易用性得到提升。實際應用表明，系統能夠支撐電信運營商實現投訴處理前移至客服前臺的目標，提升了投訴處理效率和質量，客戶滿意度提高。隨著DPI系統及其應用系統的價值日益受到電信運營商的關注，數據采集完整性的提高和投訴判決規則的日益優化，系統的有效性預計會得到進一步提升。

未來隨著網絡技術和業務的發展，可對診斷系統進行拓展，使其可以進一步對VoLTE等業務進行投訴診斷。目前對VoLTE業務投訴診斷系統的開發工作已經全面開展。

[1] 劉志強,張治中. LTE網絡中業務識別方案的研究與實現[J]. 電視技術, 2015,39(1): 99-102.

[2] 中國移動通信集團公司. 中國移動統一DPI設備技術規范[S]. 2014.

[3] 中國移動通信集團公司. 中國移動電子運維系統技術規范[S]. 2008.

[4] 3GPP TS 24.301-2011. NAS protocol for Evolved Packet System[S]. 2011.

[5] 3GPP TS 29.274-2014. Tunnelling Protocol for Control plane (GTPv2-C)[S]. 2014.

[6] 3GPP TS 29.272-2011. MME and SGSN related interfaces based on Diameter protocol[S]. 2011.

[7] W Richard Stevens. TCP/IP詳解 卷1：協議[M]. 北京: 機械工業出版社, 2000: 170-269.

[8] David Gourley, Brian Totty, Marjorie Sayer, et al. HTTP權威指南[M]. 北京: 人民郵電出版社, 2012: 45-78. ★

Study on Complaint Handing System of Mobile Internet Service Based on DPI

BAO Weihua
(China Mobile Group Shanghai Co., Ltd., Shanghai 201206, China)

Nowadays, the amount of complaints on mobile Internet services becoming increasing and complex. In the meantime, the low handling efficiency and bad quality of complaints perplex telecommunication operators. In order to deal with the difficulties, an intelligent complaint handling system was designed, which is based on the deep packet inspection (DPI) system and deployed on the application layer of the DPI system. The system is docked to the complaint handling system and GIS system with the high usability. The design method and idea of the complaint decision rule was analyzed in detail and the deployment effect of the system was summarized. The practical applications demonstrate that the system can enhance the handling efficiency and quality of the complaint handling and has the good expandability.

deep packet inspection (DPI) complaint handling decision rule call/transaction Detail Record (XDR)

10.3969/j.issn.1006-1010.2017.15.015

TN929.5

A

1006-1010(2017)15-0079-07

鮑偉華. 基于DPI的移動上網業務投訴診斷系統研究[J]. 移動通信, 2017,41(15): 79-85.

2017-05-25

責任編輯：文竹 liuwenzhu@mbcom.cn

鮑偉華：高級工程師，碩士畢業于上海大學，現任職于中國移動通信集團上海有限公司，主要研究方向為移動通信分組域和電路域核心網的演進，網絡管理，運維自動化。