基于DPI的移动上网业务投诉诊断系统研究

2017-09-15鲍伟华

移动通信 2017年15期

鲍伟华

鲍伟华

（中国移动通信集团上海有限公司，上海 201206）

为解决移动上网业务投诉量的日益增长及复杂化与电信运营商投诉问题处理效率低、质量差之间的矛盾，设计了一套智能投诉诊断系统。系统基于DPI系统架构，部署于DPI系统的应用层，并对接投诉处理系统和GIS系统，易用性高。详细分析了投诉判决规则的设计方法和思路，并总结系统部署效果。实际应用表明，该系统能够提升投诉处理效率和质量，且具备良好的扩展性。

深度报文检测投诉诊断判决规则呼叫/事务详细记录

1 引言

目前移动上网业务投诉处理主要依赖于信令监测平台，即通过对用户投诉时间段信令的回溯，来分析和判断导致移动上网业务出现问题的原因。另外，可通过MME（Mobility Management Entity，移动性管理实体）/SGSN（Serving GPRS Support Node，GPRS服务支持节点）或者SAEGW（System Architecture Evolution GateWay，系统架构演进网关）/GGSN（Gateway GPRS Support Node，GPRS网关支持节点）设备本身的抓包功能，对可复现的问题进行测试验证，排查问题，但这种方式无法回溯用户投诉时间段的问题。信令监测平台可以回溯用户投诉时间段的信令消息，但依赖于投诉处理人员对于信令协议的熟悉程度和分析判断能力，问题处理周期较长，处理质量不稳定，分析的维度有限，不能很好地解决日益复杂的投诉处理要求。此外，信令监测平台无法存储海量的用户面数据，基本不具备分析用户面诸如上网速度慢、某个APP无法使用等问题的能力。

本文设计并实现了一种自动诊断移动上网业务问题的系统，系统能够将用户投诉时间段的信令面和用户面消息从DPI（Deep Packet Inspection，深度报文检测）系统的数据库中提取出来，并通过自定义的判决规则，对导致业务使用问题产生的具体原因进行定界，并将标准化的诊断结果和投诉回复口径在较短时间内以直观的方式呈现给用户，投诉处理效率和质量得到提升。此外系统提供了与投诉管理系统和GIS（Geographic Information System，地理信息系统）的接口，可以进一步提高系统的易用性，辅助用户进行问题定位。

2 移动上网业务投诉诊断系统架构和流程

2.1 总体架构和流程

DPI系统通过对网络关键接口的流量和报文内容进行检测分析，根据事先定义的策略对检测流量进行过滤控制，可实现所在链路的业务精细化识别、业务流量流向分析、业务流量占比统计等功能。DPI系统能够将满足其它系统所需的流量或分析统计数据分发给各应用系统服务器，如上网日志留存、集中性能管理等[1-2]。

DPI系统分为三层架构，其中采集层和解码层负责数据采集、流量分析、日志合成，一般以XDR（call/ transaction Detail Record，呼叫/事务详细记录）记录方式存储在解码层的数据库内。应用层主要完成对XDR记录数据的计算、整理、统计，合理组织和存储数据，并进行呈现。

移动上网业务投诉诊断系统架构示意图如图1所示，该系统的主要功能是在DPI系统的应用层进行实现。通过调用采集层和解码层，从EPC（Evolved Packet Core，演进的分组核心网）/GPRS（General Packet Radio Service，通用分组无线服务）网络中的S1/S6a/S11/S10/Gn/Gb/Iu-PS/Uu/X2等接口采集和合成XDR记录数据，并通过判决规则，自动将导致业务使用问题产生的具体原因进行定界。

图1 移动上网业务投诉诊断系统架构示意图

采集层与解码层之间的接口为IF1接口，采用SDTP（Shared Data Transfer Protocol，共享数据传输协议），用于传输各接口原始XDR及XDR对应的原始数据。

解码层与应用层之间的接口为IF2接口，实现的功能包括：

◆解码层向应用层上传处理后的单接口XDR、新生成的合成XDR及单接口XDR对应的原始码流数据。

◆应用层向解码层反查单接口XDR对应的原始码流数据。

◆应用层通过KPI（Key Performance Indicator，关键性能指标）/KQI（Key Quality Indicator，关键质量指标）数据订阅接口，向解码层数据合成服务器订阅KPI和KQI指标数据。

由于该移动上网业务投诉诊断系统对实时性的要求不高，IF2接口可使用FTP（File Transfer Protocol，文件传送协议）/SFTP（Secure File Transfer Protocol，安全文件传送协议）进行XDR数据的传输[2]。系统作为FTP/SFTP服务端，为解码层的数据合成服务器分配文件上传目录及用户名和密码。解码层的数据合成服务器作为客户端，使用本系统分配的用户名和密码，通过FTP PUT方式将文件传送到指定的位置。系统运行流程如图2所示：输入投诉用户号码和上网业务发生问题的时间段后，系统从DPI系统解码层提取用户在该时段所有的信令面和用户面XDR记录，并通过自定义的判决规则，进行用户投诉诊断，并输出诊断报告。

图2 移动上网业务投诉诊断系统运行流程图

2.2 与外部系统的接口和处理流程

移动上网业务投诉诊断系统提供与投诉管理系统的接口，即可根据投诉用户提供的投诉号码和时间段自动启动投诉诊断流程。此外，为了提升系统的易用性，系统提供与GIS的接口，则可在地图上呈现用户业务发生的轨迹和发生问题的基站小区性能指标等。投诉诊断系统与外部系统的接口和流程示意图如图3所示：

图3 移动上网业务投诉诊断系统与外部系统的接口和流程

（1）与投诉管理系统的接口和处理流程

投诉管理系统是电信运营商用以管理用户投诉全流程的系统，功能包括投诉登记、投诉工单流转、质量监控、统计分析等。用户投诉时，发生业务问题的手机号、业务受到影响的时间、发生问题的现象等投诉信息由客服人员询问客户后进行录入。其中手机号和投诉时间段的信息在投诉工单建单完成后，自动通过接口送至移动上网业务投诉诊断系统，由系统完成问题诊断并返回诊断结果。投诉处理人员可以根据诊断结果，依照回复口径答复客户或者分派至各个设备的维护部门做进一步处理。

除单用户投诉外，系统还支持批量用户投诉的问题诊断。当客服人员发现有大量用户在集中的时间内反映类似的问题时，可在投诉管理系统内将此类用户投诉归并为一个批量投诉，由系统进行投诉诊断。此时，投诉用户号码列表和投诉时间段的信息会自动通过接口被送至问题诊断系统，由系统完成批量用户问题诊断并返回诊断结果。

投诉诊断系统与投诉管理系统间的接口采用WebService协议。接口流程遵循《中国移动电子运维系统技术规范》[3]，在此不再赘述。

（2）与GIS系统的接口和工作流程

移动上网业务投诉诊断系统在诊断用户上网问题时，可以从DPI系统解码层提取的XDR记录中，解析出为用户提供移动上网服务的基站小区信息CGI（Cell Global Identifier，小区全局标识符）或ECGI（E-UTRAN Cell Global Identifier，E-UTRAN小区全局标识符）。然后再根据预置在系统内的基站小区信息表，查询到基站具体的经纬度信息，并送至GIS系统，以获取地图信息。投诉诊断系统与GIS系统间的接口遵循OpenGIS规范。基站小区信息表会定期进行更新，样例如表1所示。

诊断系统可以在地图上清晰标注用户上网业务使用的轨迹，并以醒目的颜色标注发生问题的基站小区和该问题小区的KPI/KQI指标，以便于投诉处理人员判断是否是基站问题影响用户上网。

基站小区的KPI/KQI指标是通过诊断系统与解码层之间IF2接口的KPI/KQI数据订阅功能来实现的。该功能使用WebService协议，此时解码层数据合成服务器作为WebService服务端，诊断系统作为WebService客户端。解码层数据合成服务器可根据运营商的KPI/KQI指标定义规范进行统计。KPI/KQI数据订阅流程遵循《中国移动统一DPI设备技术规范》[2]，在此不再赘述。

表1 基站小区信息表

3 判决规则

判决规则的设计基于用户上网信令流程，从附着、承载建立、位置更新、DNS（Domain Name System，域名解析系统）查询、TCP（Transmission Control Protocol，传输控制协议）握手和HTTP（HyperText Transfer Protocol，超文本传输协议）交互6个阶段入手，根据用户上网问题在信令流程上的反映，通过分析信令的错误原因值、消息流程的成功率、某个时间段的消息数量等来定位问题[4-8]，并定位到小区、终端、HSS（Home Subscriber Server，归属签约用户服务器）/HLR（Home Location Register，归属位置寄存器）、MME、SAEGW、DNS、业务平台等精度。表2列举了系统内的部分判决规则。

判决规则共包括6个维度：

（1）问题阶段

根据移动上网业务的过程，分为附着、承载建立、位置更新、DNS查询、TCP握手和HTTP交互6个阶段。

（2）问题定界

定位出导致上网问题的设备，包括小区、终端、SIM（Subscriber Identification Module，客户识别模块）卡、HSS/HLR、MME、SAEGW、DNS、业务平台等移动上网业务所涉及的设备。

（3）定位精度

包括ECGI、IMEI（International Mobile Equipment Identity，国际移动设备识别码）、IMSI（International Mobile Subscriber Identity，国际移动用户识别码）、MME IP地址、SAEGW IP地址、DNS服务器IP地址、SP（Service Provider，服务提供商）URL（Uniform Resource Locator，统一资源定位器，即网址）/IP地址等设备标识。

表2 用户投诉判决规则

（4）详细说明

判决规则的判断逻辑。

（5）诊断结果

输出的诊断结果，便于专业维护部门进一步处理。

（6）答复口径

标准化的答复口径，便于集中化的投诉管理部门进一步处理：回复客户或者派单给相关设备的维护部门。

本系统的判决规则库已包含54条判决规则，可以满足用户无法上网、无法漫游、网站打不开、手机客户端软件无法使用、上网速度慢等常见投诉场景的处理要求。

判决规则的分析思路包括：

（1）分析信令消息携带的错误代码

通过信令过程确定业务失败在哪个环节，然后根据这个过程中出现的错误码对问题进行判断，关联定界到终端、无线网、核心网、业务平台。

（2）指标横向对比

比较相同类型的不同对象的指标，如果存在部分对象的指标异常，则认为这部分对象是需要重点排查的对象。

（3）信令消息关联分析

将用户的前后多条信令关联起来进行分析，最终定位问题环节。比如短时间内出现大量的跟踪区更新、切换信令等情况。

此外，系统的判决规则库具备可扩展性。判决规则从协议规范、网络测试、终端测试、日常投诉处理等经验中总结得到。经过规则可行性分析、代码开发和测试验证等开发步骤，确认信令特征与上网问题现象存在对应关系、回复口径合理恰当，即可将规则添加至判决规则库内。

4 系统界面

移动上网业务投诉诊断系统诊断结果界面如图4所示。

由图4可见，问题汇总分为三个部分，最上方的部分可呈现用户的手机号、终端品牌和型号，业务质量（延时、速率），以及使用无线小区数；中间部分将有异常问题的上网阶段以蓝色高亮显示；点击高亮显示的阶段，最下方会呈现诊断结果和答复口径。

在投诉诊断结果的下方，系统会在地图上标注用户上网业务使用的轨迹，并以醒目的颜色标注发生问题的基站小区和该问题小区的KPI/KQI指标，以便于投诉处理人员判断是否是基站问题影响用户上网业务。用户上网轨迹和基站指标情况如图5所示。

5 部署效果

在引入投诉诊断系统前，接到用户投诉后，网络部门的投诉处理人员需要进行大量的预处理工作，包括核查用户HSS功能、附着情况、上网记录、流量话单、需排查的基站和核心网设备的故障和性能指标，并进行信令回溯分析，若未发现明显异常还需预约上门测试，问题定位通常需要1～2天时间。

图4 移动上网业务投诉诊断系统诊断结果界面

图5 用户上网轨迹和基站指标情况

在引入投诉诊断系统后，诊断投诉问题的用时可控制在10分钟以内。根据系统提供的诊断报告，投诉处理人员可直接答复客户，或精准派单至维护部门来进行进一步有针对性的处理。移动上网业务投诉诊断系统引入前后电信运营商投诉处理流程如图6所示。

系统实际运行表明，投诉诊断有结果的占比达到65%以上，命中的规则主要为弱覆盖、乒乓TAU（Tracking Area Update，跟踪区更新）、TCP握手成功率低、DNS服务器错误、SP业务服务器问题和终端问题等。

值得注意的是，DPI系统数据的完整性是确保本系统有效性的基础。电信运营商已经认识到DPI系统是大数据的重要来源，均已不同程度地加大对DPI系统的投资。因此随着今后DPI系统的扩容，数据完整性提高后，投诉诊断系统诊断有结果的比例预计会得到进一步上升。另外，随着投诉判决规则的进一步扩充和优化，系统的有效性也会进一步提升。

此外，借助投诉诊断系统可以将投诉处理能力前移，提高客服投诉自处理率和网络部门投诉处理人员派单的准确性，从而提升运营商整体的投诉处理效率和水平，提高客户满意度。

图6 移动上网业务投诉诊断系统引入前后电信运营商网络投诉处理流程

6 结束语

本文介绍了基于DPI系统的移动上网业务投诉诊断系统，该系统通过预定义的投诉判决规则，对用户投诉时间段的信令面和用户面消息进行关联分析，对导致用户上网业务使用问题的具体原因自动定界。通过与投诉管理系统和GIS系统的对接，系统的易用性得到提升。实际应用表明，系统能够支撑电信运营商实现投诉处理前移至客服前台的目标，提升了投诉处理效率和质量，客户满意度提高。随着DPI系统及其应用系统的价值日益受到电信运营商的关注，数据采集完整性的提高和投诉判决规则的日益优化，系统的有效性预计会得到进一步提升。

未来随着网络技术和业务的发展，可对诊断系统进行拓展，使其可以进一步对VoLTE等业务进行投诉诊断。目前对VoLTE业务投诉诊断系统的开发工作已经全面开展。

[1] 刘志强,张治中. LTE网络中业务识别方案的研究与实现[J]. 电视技术, 2015,39(1): 99-102.

[2] 中国移动通信集团公司. 中国移动统一DPI设备技术规范[S]. 2014.

[3] 中国移动通信集团公司. 中国移动电子运维系统技术规范[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详解卷1：协议[M]. 北京: 机械工业出版社, 2000: 170-269.

[8] David Gourley, Brian Totty, Marjorie Sayer, et al. HTTP权威指南[M]. 北京: 人民邮电出版社, 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)