移动互联网统一DPI方案浅析

□ 文 周娟

移动互联网网络流中包含着大量的用户使用习惯、网站访问统计及APP使用情况等数据，这些数据对于优化网络、实现精准营销、提升差异化服务等有着巨大的潜在价值。4G移动网上网日志留存DPI系统和业务感知分析DPI系统（DPI：Deep Packet Inspection，深度分组检测）是移动用户上网数据采集主要组成部分。移动互联网的快速发展，特别是不限量套餐的推出，移动互联网的流量增长迅速，对多套4G核心网DPI采集系统同步扩容，存在重复建设，投资较大的问题，需考虑对多套4G核心网DPI采集系统进行优化整合，形成统一DPI系统。

1、4G核心网DPI采集系统现状

电信运营商现网存在多套4G核心网DPI采集系统，如业务感知分析DPI系统和上网日志留存DPI系统，均对4G核心网的信令流和媒体流通过镜像或分光的方式进行了采集，并基于采集的信令流和媒体流进行相关数据的分析和话单的输出。

1.1 业务感知分析DPI系统

随着4G时代的到来，移动互联网发展迅猛，移动增值业务的发展进入一个全新的时期，用户的要求也越来越高，对移动用户数据业务感知满意度的测评显得尤为重要。在激烈的移动互联网竞争环境下，移动运营商必须迅速提升业务质量，需要建立“不唯指标，唯感知”的思想，最终提升用户对业务的感知、满足用户的需求，有针对性地开展建设、维护和优化工作，由此建设了业务感知分析DPI系统。

业务感知分析DPI系统架构主要包括前台感知采集解析系统和后台分析呈现系统两部分。前台感知采集解析系统包括分流器、分光器、光放大器、前端采集解析服务器等硬件设备；后台分析呈现系统包括上报接口、ETL、集群管理、数据存储计算，应用分析等几个部分。

业务感知分析DPI系统架构示意图如下所示：

业务感知分析系统采集的信令接口包含：S6a、S1-MME、S10/S11、Sta、S5/S8、Gx、Gy接口等。采集的用户面数据包含EPC网络用户面S1-U、S5/S8、S2a接口等。

业务感知分析DPI系统具备移动互联网业务感知数据采集能力，能够获得单个用户级别的业务感知指标，对业务关键业务感知指标KQI具备采集能力，如网页浏览、视频业务、即时通信等。采集的KQI指标包含：NS延时、网页首包延时、网页打开延时、网页首屏延时、TCP延时、视频播放延时、即时消息发送延时、游戏交互时延、DNS成功率、页面打开成功率、即时通信消息发送/接收成功率、网页下载速率、视频下载速率、即时消息图片视频发送/接收速率、视频卡顿次数、视频播放时长等。

1.2 上网日志留存DPI系统

为加强用户行为分析，对用户上网行为进行深度挖掘，细分用户类型、消费群体，充分了解用户需求，实现客户分群归类，精准营销，提升差异化服务能力，降低企业营销成本，由此建设了上网日志留存DPI系统，实现对4G流量全覆盖和用户行为分析功能，为多个系统提供数据话单。

上网日志留存DPI系统包括数据采集、后台分析两部分。数据采集部分包含分光器、分流器、采集服务器等设备，后台分析部分包含日志留存服务器、中心服务器、应用分析服务器等。

上网日志留存DPI系统负责采集S1-MME、S6a、S11接口的所有信令以及S8、S1-U链路流量，并通过接口输出到后台。

上网日志留存DPI系统支持按照不同应用、不同协议进行数据解析，解析后可以获得用户注册信息、互联网访问信息及网络安全信息解析等，互联网访问信息记录根据用户使用的业务应用为单位生成。

图1 业务感知分析DPI系统架构示意图

2、实现统一DPI的意义

4G移动网上网日志留存DPI系统和业务感知分析DPI系统是移动用户上网信息采集的主要的组成部分，存在多套DPI系统对移动网上网信息进行数据采集分析的情况。随着移动互联网不限量套餐的推出，4G核心网流量增长迅速，4G核心网DPI采集系统相应需进行扩容。

鉴于业务感知分析DPI系统和上网日志留存DPI系统采集的4G核心网信令接口和媒体流一致，系统架构类似，均为前台采集+后台分析两部分，为避免重复建设，节约投资，提升采集设备的运营效率，降低运维成本，对于现有的4G移动网上网日志留存DPI系统与业务感知DPI系统可以考虑融合，将多套系统优化为统一DPI系统，实现统一采集。

3、统一DPI系统的实现

3.1 总体原则

4G核心网统一DPI系统采集设备同时具备业务感知KQI数据和上网日志留存信息的采集能力，实现感知信息和上网信息的融合采集。现阶段4G核心网统一DPI信息采集设备部署主要基于现网4G业务感知分析DPI设备（或上网日志留存DPI设备）进行改造，使其同时满足业务感知及上网日志留存的采集要求，同时向集团业务感知分析系统和上网日志留存系统提供相应的xDR话单。

图2 4G网络统一DPI系统架构示意图

鉴于业务感知系统和上网日志留存系统对xDR话单的要求不同，短期内对xDR字段进行统一难度较大，所以近期由DPI设备向集团上网日志留存系统和业务感知分析系统分别上传满足对应格式和字段要求的上网日志留存xDR话单和业务感知xDR话单，减少对现有系统的影响。

3.2 系统架构

4G网络统一DPI系统架构如下图所示：

4G核心网统一DPI系统采用分光或镜像方式获取IP链路上的用户互联网访问数据，输出给分流器，并按相关要求进行数据解析、生成和存储记录，记录以文件接口、实时消息接口方式发送给其它需求系统，同时还能够根据运营需要，通过镜像/复制相关接口的原始报文提供给其它需求系统。

4G核心网统一DPI系统由数据解析设备、存储设备、接口等构成，向集团移动上网日志留存系统、业务感知分析系统、网络状态分析系统等各需求平台提供各种数据，如用户注册记录、访问互联网记录及业务质量感知等。数据解析及存储设备负责对数据报文进行DPI解析，按用户分业务使用生成相应的记录，并组成记录文件，存放在存储设备上。存储设备可以与数据解析设备或模块共享，也可以与数据解析设备或模块单独绑定使用；同时也能够基于接口协议判断进行接口原始报文的镜像/复制，再输出给其它的需求系统。

4G核心网统一DPI系统可通过镜像/复制接口提供原始报文给信令分析系统、恶意代码系统等，原始数据包括S1-MME、S1-U、S11接口报文、A11、A10接口报文（对应eHRPD接入）的镜像原始数据。

分流器通过集中收集各分光点的数据报文，按预设的工作模式，将数据报文均衡的分布到各数据解析设备进行报文解析；同时也能够基于端口、IP地址等方式镜像/复制接口的原始报文给其它需求系统。

3.3 实施方案

根据多套DPI系统整合的总体原则，从4G业务感知DPI系统或日志留存DPI系统选择一家进行扩容优化，形成4G核心网统一DPI系统。

上网日志留存DPI系统主要输出日志留存话单，涉及工信部检查、集团考核省内指标，以及集团/省内大数据系统；业务感知DPI系统主要提供感知话单，涉及集团考核省内指标。由此可见系统业务的重要性。因此，在进行系统整合时，需充分考虑业务承接的可靠性、稳定性，不应影响各项检查指标。

通过对厂家的技术能力、案例经验、响应速度、投资估算等方面进行综合考虑，优选在4G业务感知分析DPI系统上实现统一DPI，由其承接上网日志留存DPI系统相关功能，硬件部分主要是在前台采集部分增加日志留存分析机、在后台分析部分增加日志留存接口机等，软件部分需进行日志留存功能的软件开发。

实施4G业务感知DPI系统和日志留存DPI系统整合后，对于4G核心网的相关链路的采集仅需一次分光，分流器、采集服务器等设备也不再需重复建设，符合网络集约化运营的趋势。

结束语

在移动互联网流量迅速增长的大背景下，对多套4G核心网DPI采集系统进行优化整合，形成统一DPI系统，将有效节约投资，提升运营效率，集约化网络也有利于更好的基于移动互联网流量进行网络服务质量分析、用户行为分析、大数据分析等，助力开展移动互联网个性化的应用和业务精准营销，充分发挥移动互联网大数据的潜在价值。■