IP化语音媒体流分析系统的应用研究

于富东 吉林吉大通信设计院股份有限公司工程师

IP化语音媒体流分析系统的应用研究

于富东 吉林吉大通信设计院股份有限公司工程师

目前，移动交换网络已完成全部的M c、Nc、IU-CS以及部分A接口的IP化改造，改造后的语音均以IP包的方式进行传输。然而，现有的支撑手段（信令监测系统、TRAFFICA、A+Abis系统）无法分析用户面语音IP包的质量，更不能对IP化语音媒体流问题（如单通、杂音、噪音、串话问题）进行有效的定位和解决。本文以移动运营商试用的IP化语音媒体流分析系统解决方案为例，详细阐述该系统的功能方案和部署方案，以求对工程设计、运营商的网络维护提供帮助和指导意见。

TD-LTE 单通 小区分析 承载分析

1 引言

为满足用户日益增长的语音和数据业务需求，移动运营商在加快TD-LTE网络建设的同时，也在努力优化现有的2G/3G网络。近年来，为积极推进IP化部署，移动运营商着力进行核心网层面的语音、信令承载的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，改造后的语音均以IP包的方式进行传输。然而，现有的支撑手段（信令监测系统、TRAFFICA、A+Abis系统）无法分析用户面语音IP包的质量，尤其是针对客户投诉较多的单通、杂音、噪音、串话等问题，更不能对其进行准确分析和跟踪定位，严重影响用户感知，给运营商的网络维护带来极大的压力。

2014 年年底，中国移动集团率先在部分省份商用VoLTE。而当前形势下，VoLTE业务的实现，涉及与传统电路域的互通。本文提及的软交换IP化语音媒体流分析系统，便是针对电路域核心网IP包进行跟踪分析和定位的一套系统，其对IMS系统各接口协议和媒体流也同样适用。故本系统的建设对运营商网络维护起到良好的辅助作用。

2 语音分析系统功能方案

IP化语音媒体流分析系统，是针对运营商维护中以IP包方式传输的媒体流进行分析、跟踪和定位而定制开发的一套应用系统，其系统功能主要包括记录查询、承载、小区、电路、BSC、MGW分析。以下将对上述功能进行详细介绍。

2.1 记录查询分析

记录查询分析主要包括RTP过程分析和A接口过程分析两项，其中：

（1）RTP过程分析

对RTP协议中的呼叫过程进行具体分析，显示网关地址、媒体端口、LAC、CI、噪音包数、静音包数、SID丢失包数、坏帧包数，单通时长、双语时长、回音时长、串话时长、丢包时长、本对端电平时长、断续时长、编码类型等指标。

（2）A接口过程分析

把用户的某个业务流程的所有消息合并成为一个呼叫详细记录（CDR），并提取其中的重要字段呈现出来用于信令分析，按照GSM ACDR进行过程合成，显示跟踪结果。

2.2 承载分析

承载分析主要包括IP地址和MAC统计分析，具体表现为：

（1）IP地址分析

以时间、源地址、目的地址为维度，对IP上承载的总包数、总字节数、分片包数、分片字节数、时延、丢包、抖动进行统计。

（2）MAC统计分析

以时间、MAC地址为维度，对MAC上承载的总包数、总字节数、发送包数、接收包数、发送字节数、接收字节数、时延、丢包、抖动进行统计。

2.3小区分析

小区分析是针对小区单通和回音而进行的分析，具体表现为：

（1）小区单通分析

以开始时间、LAC、CI为维度，对小区通话指标、本地通话指标进行统计。

（2）小区回音分析

以开始时间、LAC、CI为维度，对小区总通话次数、回音次数、回音率等指标进行统计。

2.4 电路分析

与小区分析相似，电路分析在于将媒体流中单通和回音的现象进行分析，表现为：

（1）电路单通分析

以开始时间、源地址、PCM、CIC为维度，对CIC电路单通次数、本地单通指标、本地确认单通指标进行统计。

（2）电路回音分析

以开始时间、源地址、PCM、CIC为维度，对CIC电路总通话次数、回音次数、回音率等指标进行统计。

2.5 BSC分析

（1）BSC单通分析

以开始时间、BSC地址为维度，对小区通话指标、本地通话指标进行统计。

（2）BSC回音分析

以开始时间、BSC地址为维度，对BSC总通话次数、回音次数、回音率等指标进行统计。

2.6 MGW分析

（1）MGW单通分析

以开始时间、本地网关地址为维度，对小区通话指标、本地通话的指标进行统计。

（2）MGW回音分析

以开始时间、本地网关地址为维度，对MGW总通话次数、回音次数、回音率等指标进行统计。

3 语音分析系统的软件要求

通过对CSFB话音解决方案的分析，可以看到，CSFB技术的应用涉及到传统电路域MSC和BSC、EPC核心网MME、分组域SGSN、用户数据中心HSS/ HLR、LTE无线eNodeB等，以下将分别针对上述网元的部署和改造做简要说明。

（1）软件通用要求

●能够支持统计功能、网络KPI指标自定义，并能由维护人员对统计功能中的KPI进行修改，根据指标的计算公式，通过简单配置就能自定义出新的统计功能，并能立即生效，修改方式基于Windows窗口界面，简单方便。

●能够对各统计项进行逐级展开关联分析；能够最终关联到某一呼叫的具体数据包。

●对统计结果支持按通配符“？*”灵活设置查询条件。

●统计数据支持表格、图形两种方式显示，图形包括曲线图、柱状图、饼图、雷达图等。

●对统计结果能够输出（Excel或Txt等可编解格式），并能保存。

（2）操作系统

应采用Linux或Unix，同时具有较高的可靠性、容错能力，系统软件不易崩溃和破坏，具有良好的故障恢复能力。

（3）自定义KPI

根据具体情况，特定需要的KPI指标应可以自行定义。

（4）性能要求

对于IP链路，至少能够正常监测和处理600Mbit/s的数据流量，不应出现丢包情况。

4 语音分析系统建设方案及应用分析

4.1 语音分析系统的组织结构

语音质量分析系统主要分为采集处理机、数据库服务和局域网交换机，均为通用设备，其中：

（1）采集处理机

主要用于处理MGW、BSC、RNC的媒体流数据；结合移动通信网络现有运行数据的颗粒，采集处理机实时处理能力要求不低于400Mbit/s。

（2）数据库服务器

要求CDR能保存1个月，统计分析数据保存半年，支持可扩展的磁盘存储器系统，支持外接磁盘阵列。

（3）局域网交换机

用于组建系统内部的局域网。

目前，移动核心网大多以MSCPOOL的方式组建本地网。为此，该系统的建设，需要以MSCPOOL为实际应用场景：向外，采集处理机部署时通过镜像或分光的方式获取经由CE的媒体数据，对数据进行预处理后输出CDR及统计数据；向内，通过系统自身提供的局域网交换机组建局域网络，完成系统内部信息的互通，具体参见图1。

图1 语音质量分析系统组织结构图

当前，语音分析系统监测和分析的对象主要是2G/ 3G网络频发的单通、杂音、噪音、串话问题。由于VoLTE业务的控制面和用户面编解码方式与传统的2G/3G完全不同，且获取信息的颗粒度相差较大，故需厂家针对VoLTE做进一步的定制开发。

4.2 语音分析系统的应用分析

针对语音分析系统的功能要求，结合实际的网络监测结果，对其典型应用做如下简要介绍：

（1）单用户语音质量问题分析

提取单用户的原始语音IP包，通过分析原始语音IP包内容，分析定位导致用户出现语音质量问题的原因，具体参见图2、3。

（2）小区分析

提供基于小区的语音指标分析，包括小区单通分析、小区噪音分析、小区断续分析、小区回音分析、小区坏帧分析、小区感知分析、GIS单通和噪音分析，具体参见图4。

（3）BSC/RNC分析

提供基于BSC/RNC的语音指标分析，包括BSC/ RNC单通分析、BSC/RNC噪音分析、BSC/RNC断续分析、BSC/RNC回音分析、BSC/RNC坏帧分析、BSC/RNC感知分析，具体参见图5。

通过以上分析和进一步跟踪定位，初步确定引发用户通话中单通的原因是无线网发送的语音帧异常或损坏导致，问题最终通过无线网升级得到解决。

此外，IMS系统的AS底层IP连接出现异常，利用常规的故障处理手段无法进行有效定位，最终通过该套IP化语音媒体流分析系统定位问题并快速解决。

图2 通话一段时间后发生单通的波形

图3 通话接通后发生单通的波形

图4 基于小区的断话、单通问题分析

图5 基于BSC/RNC的断话、单通问题分析

5 结束语

当前，中国移动拥有世界上最大规模、最大容量的核心网电路域，伴随着VoLTE的商用，移动集团同时运营着2G/3G/4G复杂的网络系统，给维护部门带来了很大的压力。为进一步提高移动语音通话质量、增强用户体验、提升移动品牌影响力，对整个网络做进一步的优化，成为运营商考虑的重要问题。本文介绍的语音分析系统对各运营商具有一定的辅助和参考。

1 中国移动通信企业标准.中国移动TD-SCDMA网络技术体制.2009

2 中国移动通信企业标准.中国移动通信网络组织规范_GSM_网络路由组织原则V1.0.0.2013,5

2014-12-20）