移动互联网信令数据监测系统的采集方案研究及实践

陈伟栋



移动互联网信令数据监测系统的采集方案研究及实践

陈伟栋

中国移动通信集团广东有限公司，广东 广州 510300

运营商需要采集移动互联网各个接口的信令数据开展数据挖掘分析，从而实现对网络质量、用户行为、业务拓展等多方面的支撑。通过对移动互联网各个接口信令和数据的特点分析，提出一种灵活的具有按需采集能力的信令和数据采集网络方案，为信令监测系统、移动数据共享平台的建设奠定基础。

移动互联网；信令监测；信令采集网络

引言

移动终端及移动应用的发展使运营商管道化日益明显，加强面向用户、面向业务、面向区域、面向终端的多维数据业务分析是运营商应对市场竞争、开展流量经营的前提。由于移动通信网络PS域（2G/3G/4G-LTE及NB-IoT）是移动互联网和移动物联网业务的承载网网络，因此建设PS域网络信令监测和分析系统支撑手段是实现多维数据业务分析的基础。近年来，电信运营商都加大了信令监测和数据业务分析系统的投资，希望通过对网络质量、用户行为、业务发展等多方面进行挖掘分析，提升业务价值和客户服务质量。

1 信令数据采集点的选择

相对于其他的网管支撑手段基于设备的统计、告警、配置等信息，信令监测和业务分析系统详细记录并保存了移动用户的信令和业务过程，因此该系统提供了基于用户行为和业务过程的监测和分析支撑能力。信令监测和业务分析系统的功能总体上可分为面向维护、面向质量、面向市场及面向服务[1]。

由于移动互联网业务的业务链长，包括无线网络、PS域核心网络、CMNET骨干网络、WAP网关增值网络、SP等多个系统，因此各段的信令和数据包含的信息不尽相同[2]。根据不同的分析需求，其信令和数据的采集点则各有不同。另外，端到端的业务质量分析和问题定位，只有使用多个接口数据联合分析才能实现。但移动互联网的信令和数据流量巨大，数据业务信令监测和分析系统的建设必然面临投资大的难题。如何在投资和需求之间取得较好的平衡，确定信令监测和数据业务分析系统的数据采集点和信令采集方案是建设信令监测系统首先面临的问题。

表1 各接口的信令和数据信息特点

首先通过分析移动互联网网络结构和各接口的信令数据特征和信息，确定全面的信令监测点。从信息内容的丰富程度来看，2G Gb、3G Iu-PS和4G S1接口信息较为丰富，包含用户移动性行为和业务行为信息，较为适合面向网络质量、面向用户和面向市场的分析。Gn/S5/S8接口则主要包含用户会话管理信息和用户业务行为信息，较适合面向用户和面向市场的分析。因此Gb、Iu PS、S1接口相对于Gn、S5/S8接口信息而言，信息更为丰富，但采集的链路数量基本上比Gn接口采集链路数量多一倍，投资可能更高。详细的接口对比请见表1[3]。

为实现端到端的业务质量分析和定位故障，使用多接口数据关联分析是信令监测系统的重要需求之一。由于各个接口所包含的信息存在差异，因此部分需求也需要更多接口的信息内容进行分析。但数据业务流量巨大，采集更多接口的信令和数据就意味着更大的投资，运营商必须考虑投资收益的问题。因此，如何设计合适的信令采集方案，从而达到满足需求和控制投资的平衡是信令监测和数据业务分析系统建设的关键问题。

2 信令数据采集网络方案

考虑到移动互联网数据业务流量增长迅猛，同时国内存在明显的上下班和节假日人流量迁移的特征，从而造成网络负荷和流量潮汐现象，采用“分布采集、集中解码”方案可最大限度提升信令监测和数据业务分析系统的利用率和弹性。为了解决多接口采集和投资问题，实施对个别接口信令和数据的全采全监，而对其他接口则采用按需采集处理的系统方案是行之有效的。为此，我们需要设计一种灵活的具有按需采集能力的信令和数据采集网络方案，实现对各个接口、链路和地址的原始信令和数据进行自由选择采集的能力。

整个信令数据采集网络采用分级方案进行建设，

根据信令数据的传输路径采集网络可分为设备接口所在机房、地市采集汇聚中心、信令数据处理中心站三级（见图1）。由于数据业务流量大，为了进一步节省资源，数据业务原始信令和数据通过TAP、分光或镜像方式复制后直接通过分流设备或RSPAN技术，由专用的信令采集传输链路传送汇聚到信令处理中心节点，再通过分流设备将原始信令和数据码流分流到解码设备上进行处理。数据业务的流量采集将不采用CS域信令IP封装的IF1接口方式。在PS域设备所在的机房设置数据采集设备和分流器，原始信令和数据通过TAP、分光或镜像方式接入到分流器，并汇聚到各地市信令采集汇聚中心节点，再通过地市信令采集汇聚中心节点通过传输汇聚到全省的信令处理中心节点。各级的分流设备可根据实际需求、传输带宽等条件设置灵活的动态的流量过滤筛选策略，实现对信令数据的按需、按时的采集能力。

图1 信令数据采集网络拓扑

以广东某电信运营商为例，其移动通信网络核心网设备分别部署在8个地市，为此信令数据采集网络在全省设置8个信令采集汇聚中心，作为各片区的信令采集汇聚节点。每个信令采集汇聚节点部署两台Cisco Catalyst 6509设备作为片区的汇聚交换机。全省信令处理中心节点作为信令网络的汇聚核心，在全省形成双星型信令采集网络结构，确保信令采集网络的高可用性。全省信令处理中心节点作为信令监测系统的核心节点，将部署服务器集群，完成信令的编解码、共享、应用等。每个PS域机房的各个接口（Gb、Gn、Gi、Iu PS、S1、S11等）数据通过TAP、分光或镜像采集数据接入到分流器设备，并上联至6509交换机。通过在分流器设备上对采集的接口、链路和地址进行配置，则可实现对各个接口按需的信令采集能力。另外，信令采集骨干网络同时可支持CS信令的采集，实现对IP封装的CS信令的通过IP三层路由方式传送到信令处理中心节点，充分利用网络传输资源。

3 总结

通过以上方案可实现灵活多接口按需采集的信令采集网络，能较好地实现信令监测系统需求与投资的平衡。同时，信令数据处理中心可通过信令处理集群、数据存储集群、数据接口集群进行信令的集中处理和数据共享，为信令共享云平台建设奠定坚实的基础。

[1]孙宇彤. LTE教程：业务与信令[M]. 北京：电子工业出版社，2017.

[2]张云麟. 通信网的信令系统[M]. 北京：北京大学出版社，2009.

[3]蒋建峰. 路由与交换技术精要与实践[M]. 北京：电子工业出版社，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

陈伟栋，通信工程师，现任职于中国移动通信集团广东有限公司网管中心性能管理室，主要负责移动互联网信令采集分析及业务端到端质量分析优化工作。