移動互聯網信令數據監測系統的采集方案研究及實踐

陳偉棟

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移動互聯網信令數據監測系統的采集方案研究及實踐

陳偉棟

中國移動通信集團廣東有限公司，廣東 廣州 510300

運營商需要采集移動互聯網各個接口的信令數據開展數據挖掘分析，從而實現對網絡質量、用戶行為、業務拓展等多方面的支撐。通過對移動互聯網各個接口信令和數據的特點分析，提出一種靈活的具有按需采集能力的信令和數據采集網絡方案，為信令監測系統、移動數據共享平臺的建設奠定基礎。

移動互聯網；信令監測；信令采集網絡

引言

移動終端及移動應用的發展使運營商管道化日益明顯，加強面向用戶、面向業務、面向區域、面向終端的多維數據業務分析是運營商應對市場競爭、開展流量經營的前提。由于移動通信網絡PS域（2G/3G/4G-LTE及NB-IoT）是移動互聯網和移動物聯網業務的承載網網絡，因此建設PS域網絡信令監測和分析系統支撐手段是實現多維數據業務分析的基礎。近年來，電信運營商都加大了信令監測和數據業務分析系統的投資，希望通過對網絡質量、用戶行為、業務發展等多方面進行挖掘分析，提升業務價值和客戶服務質量。

1 信令數據采集點的選擇

相對于其他的網管支撐手段基于設備的統計、告警、配置等信息，信令監測和業務分析系統詳細記錄并保存了移動用戶的信令和業務過程，因此該系統提供了基于用戶行為和業務過程的監測和分析支撐能力。信令監測和業務分析系統的功能總體上可分為面向維護、面向質量、面向市場及面向服務[1]。

由于移動互聯網業務的業務鏈長，包括無線網絡、PS域核心網絡、CMNET骨干網絡、WAP網關增值網絡、SP等多個系統，因此各段的信令和數據包含的信息不盡相同[2]。根據不同的分析需求，其信令和數據的采集點則各有不同。另外，端到端的業務質量分析和問題定位，只有使用多個接口數據聯合分析才能實現。但移動互聯網的信令和數據流量巨大，數據業務信令監測和分析系統的建設必然面臨投資大的難題。如何在投資和需求之間取得較好的平衡，確定信令監測和數據業務分析系統的數據采集點和信令采集方案是建設信令監測系統首先面臨的問題。

表1 各接口的信令和數據信息特點

首先通過分析移動互聯網網絡結構和各接口的信令數據特征和信息，確定全面的信令監測點。從信息內容的豐富程度來看，2G Gb、3G Iu-PS和4G S1接口信息較為豐富，包含用戶移動性行為和業務行為信息，較為適合面向網絡質量、面向用戶和面向市場的分析。Gn/S5/S8接口則主要包含用戶會話管理信息和用戶業務行為信息，較適合面向用戶和面向市場的分析。因此Gb、Iu PS、S1接口相對于Gn、S5/S8接口信息而言，信息更為豐富，但采集的鏈路數量基本上比Gn接口采集鏈路數量多一倍，投資可能更高。詳細的接口對比請見表1[3]。

為實現端到端的業務質量分析和定位故障，使用多接口數據關聯分析是信令監測系統的重要需求之一。由于各個接口所包含的信息存在差異，因此部分需求也需要更多接口的信息內容進行分析。但數據業務流量巨大，采集更多接口的信令和數據就意味著更大的投資，運營商必須考慮投資收益的問題。因此，如何設計合適的信令采集方案，從而達到滿足需求和控制投資的平衡是信令監測和數據業務分析系統建設的關鍵問題。

2 信令數據采集網絡方案

考慮到移動互聯網數據業務流量增長迅猛，同時國內存在明顯的上下班和節假日人流量遷移的特征，從而造成網絡負荷和流量潮汐現象，采用“分布采集、集中解碼”方案可最大限度提升信令監測和數據業務分析系統的利用率和彈性。為了解決多接口采集和投資問題，實施對個別接口信令和數據的全采全監，而對其他接口則采用按需采集處理的系統方案是行之有效的。為此，我們需要設計一種靈活的具有按需采集能力的信令和數據采集網絡方案，實現對各個接口、鏈路和地址的原始信令和數據進行自由選擇采集的能力。

整個信令數據采集網絡采用分級方案進行建設，

根據信令數據的傳輸路徑采集網絡可分為設備接口所在機房、地市采集匯聚中心、信令數據處理中心站三級（見圖1）。由于數據業務流量大，為了進一步節省資源，數據業務原始信令和數據通過TAP、分光或鏡像方式復制后直接通過分流設備或RSPAN技術，由專用的信令采集傳輸鏈路傳送匯聚到信令處理中心節點，再通過分流設備將原始信令和數據碼流分流到解碼設備上進行處理。數據業務的流量采集將不采用CS域信令IP封裝的IF1接口方式。在PS域設備所在的機房設置數據采集設備和分流器，原始信令和數據通過TAP、分光或鏡像方式接入到分流器，并匯聚到各地市信令采集匯聚中心節點，再通過地市信令采集匯聚中心節點通過傳輸匯聚到全省的信令處理中心節點。各級的分流設備可根據實際需求、傳輸帶寬等條件設置靈活的動態的流量過濾篩選策略，實現對信令數據的按需、按時的采集能力。

圖1 信令數據采集網絡拓撲

以廣東某電信運營商為例，其移動通信網絡核心網設備分別部署在8個地市，為此信令數據采集網絡在全省設置8個信令采集匯聚中心，作為各片區的信令采集匯聚節點。每個信令采集匯聚節點部署兩臺Cisco Catalyst 6509設備作為片區的匯聚交換機。全省信令處理中心節點作為信令網絡的匯聚核心，在全省形成雙星型信令采集網絡結構，確保信令采集網絡的高可用性。全省信令處理中心節點作為信令監測系統的核心節點，將部署服務器集群，完成信令的編解碼、共享、應用等。每個PS域機房的各個接口（Gb、Gn、Gi、Iu PS、S1、S11等）數據通過TAP、分光或鏡像采集數據接入到分流器設備，并上聯至6509交換機。通過在分流器設備上對采集的接口、鏈路和地址進行配置，則可實現對各個接口按需的信令采集能力。另外，信令采集骨干網絡同時可支持CS信令的采集，實現對IP封裝的CS信令的通過IP三層路由方式傳送到信令處理中心節點，充分利用網絡傳輸資源。

3 總結

通過以上方案可實現靈活多接口按需采集的信令采集網絡，能較好地實現信令監測系統需求與投資的平衡。同時，信令數據處理中心可通過信令處理集群、數據存儲集群、數據接口集群進行信令的集中處理和數據共享，為信令共享云平臺建設奠定堅實的基礎。

[1]孫宇彤. LTE教程：業務與信令[M]. 北京：電子工業出版社，2017.

[2]張云麟. 通信網的信令系統[M]. 北京：北京大學出版社，2009.

[3]蔣建峰. 路由與交換技術精要與實踐[M]. 北京：電子工業出版社，2017.

Research and Practice on Acquisition Scheme of Mobile Internet Signaling Data Monitoring System

Chen Weidong

China Mobile Communications Corporation Guangdong Co., Ltd., Guangdong Guangzhou 510300

Operators need to collect signaling data from various interfaces of the mobile internet to conduct data mining and analysis so as to support network quality, user behavior, and service development. Through the analysis of the characteristics of the signaling and data of each interface of the mobile internet, a flexible signaling and data acquisition network scheme with on-demand acquisition capability is proposed, which lays a foundation for the construction of the signaling monitoring system and the mobile data sharing platform.

mobile internet; signaling monitoring; signaling acquisition network

TN929.5；TP311.5

A

陳偉棟，通信工程師，現任職于中國移動通信集團廣東有限公司網管中心性能管理室，主要負責移動互聯網信令采集分析及業務端到端質量分析優化工作。