一種新型采集支撐系統(tǒng)的架構(gòu)研究及實(shí)現(xiàn)

黃耀軍，趙巖，王尊義

（中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)公司廣東有限公司深圳分公司，深圳 518048）

隨著通信網(wǎng)絡(luò)的高速發(fā)展，業(yè)務(wù)和質(zhì)量成為通信運(yùn)營(yíng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，為了提升網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量、開發(fā)更多增值業(yè)務(wù)，各類支撐系統(tǒng)隨之產(chǎn)生并發(fā)展壯大。本文首先分析了目前采集支撐系統(tǒng)的現(xiàn)狀及存在問題，首次提出采集和應(yīng)用相分離的新型架構(gòu)。同時(shí)本文對(duì)采集方案進(jìn)行深入研究，提出基于底層分組化傳送網(wǎng)集中部署采集模塊的技術(shù)方案。

1 采集支撐系統(tǒng)現(xiàn)狀

1.1 現(xiàn)狀

目前現(xiàn)網(wǎng)的支撐系統(tǒng)，大致分為兩種類型：一是業(yè)務(wù)拓展類型，如小區(qū)短信系統(tǒng)，通過對(duì)A接口進(jìn)行關(guān)鍵信令的提取，提供區(qū)域短信服務(wù)；另一種是質(zhì)量提升型，如Abis、A接口、專線等信令監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，通過信令提取，挖掘網(wǎng)絡(luò)隱患，提升網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。其網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖1所示。

如圖1所示，采集支撐系統(tǒng)一般包括兩部分內(nèi)容：采集和應(yīng)用，其采集部分通過和網(wǎng)絡(luò)的耦合，獲取網(wǎng)絡(luò)信息；其應(yīng)用部分則對(duì)信息進(jìn)行后處理。目前這兩個(gè)模塊一般合設(shè)，不同采集系統(tǒng)單獨(dú)部署其采集及應(yīng)用模塊，實(shí)現(xiàn)各自的支撐功能。

圖1 現(xiàn)網(wǎng)采集支撐系統(tǒng)架構(gòu)

1.2 存在問題

從圖1可以看出，這些系統(tǒng)都是各自部署，并且其采集和應(yīng)用是合并在一起。隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的發(fā)展，這樣的架構(gòu)存在較多缺點(diǎn)。

1.2.1 部署效率低

當(dāng)采集和應(yīng)用合設(shè)時(shí)，在部署時(shí)需要到各個(gè)機(jī)房、或設(shè)備側(cè)部署采集機(jī)。如果網(wǎng)絡(luò)較為分散（如分布到多個(gè)機(jī)房），則采集機(jī)數(shù)量需要翻倍，部署效率較低。

1.2.2 建設(shè)成本高

另一方面，各個(gè)支撐系統(tǒng)之間相互獨(dú)立，存在重復(fù)采集的缺點(diǎn)。如針對(duì)A接口的信令，在核心網(wǎng)質(zhì)量分析系統(tǒng)中，需要進(jìn)行采集；在小區(qū)短信系統(tǒng)中，也需要再次對(duì)A接口信令進(jìn)行采集。這種重復(fù)采集以支持不用應(yīng)用的情況，造成建設(shè)成本較高。另外由于采集探頭的專用性，也使得系統(tǒng)造價(jià)整體較高。

1.2.3 系統(tǒng)協(xié)調(diào)差

各個(gè)采集支撐系統(tǒng)獨(dú)立建設(shè)，也帶來另外一種問題，即系統(tǒng)之間協(xié)調(diào)關(guān)聯(lián)性較差。例如進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量分析時(shí)，需要關(guān)聯(lián)多個(gè)接口的信息，而目前這樣的系統(tǒng)架構(gòu)，難以在系統(tǒng)之間進(jìn)行有效的關(guān)聯(lián)分析。

2 采集與應(yīng)用分離的新型架構(gòu)

2.1 分離的思路

目前，架構(gòu)分離成為網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的一個(gè)重要趨勢(shì)。分離一方面使得網(wǎng)絡(luò)部署變得靈活，另一方面在分離之后，其功能模塊分工更為專業(yè)和精細(xì)，設(shè)備性能和網(wǎng)絡(luò)容量因此得到進(jìn)一步提升。

我省以分離為主題的網(wǎng)絡(luò)演化主要包括如下：2006年開始部署“控制與承載”分離的軟交換架構(gòu)；2009年部署“業(yè)務(wù)與控制”分離的IMS系統(tǒng)；2011年部署“前端和后臺(tái)”分離的分布HLR系統(tǒng)。通過這些架構(gòu)分離，網(wǎng)絡(luò)容量、安全性、部署效率都得到較大提升。

2.2 采集與應(yīng)用分離的支撐架構(gòu)

將分離的思路引入到支撐系統(tǒng)中，把采集和應(yīng)用進(jìn)行分離，同時(shí)通過選擇合適的匯聚收斂點(diǎn)，將采集進(jìn)行集中化處理，之后形成開放的數(shù)據(jù)接口，和應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)接。其原理如圖2所示。

圖2的系統(tǒng)架構(gòu)和現(xiàn)網(wǎng)的架構(gòu)（圖1）對(duì)比，可以發(fā)現(xiàn)，這種架構(gòu)突出兩個(gè)特點(diǎn)：首先是采集和應(yīng)用分離，將原來合設(shè)的采集部分和應(yīng)用部分分開，其次是采集集中化，將分離出的采集部分集中部署。將采集部分獲取的信息進(jìn)行適當(dāng)整合，并存放于數(shù)據(jù)庫(kù)中，和應(yīng)用部分以通用接口（如ODBC或IIOP）對(duì)接。

圖2 采集與應(yīng)用分離的支撐系統(tǒng)架構(gòu)

2.3 特點(diǎn)分析

這種分離式的采集支撐架構(gòu)，克服了之前采集支撐系統(tǒng)存在的部署問題、建設(shè)成本問題、系統(tǒng)關(guān)聯(lián)問題等，具有如下特點(diǎn)。

2.3.1 一點(diǎn)接入，多樣采集

通過在收斂比較高的匯聚點(diǎn)（如底層分組傳送網(wǎng)中的某節(jié)點(diǎn)）上部署集中采集點(diǎn)，可以用盡可能少的采集設(shè)備，獲取較多類型的數(shù)據(jù)信息。

2.3.2 擴(kuò)展良好，易于部署

由于采集部分從系統(tǒng)中分離出來，且集中部署采集點(diǎn)，對(duì)于今后全I(xiàn)P化的網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)，具有良好的擴(kuò)展性。

3 集中采集的實(shí)現(xiàn)

上述以分離架構(gòu)為思路的支撐系統(tǒng)，其關(guān)鍵在于選擇高收斂比的匯聚點(diǎn)。結(jié)合組網(wǎng)、收斂性能等因素，有如下兩種方案。

3.1 選擇核心網(wǎng)側(cè)CE設(shè)備

目前采集技術(shù)主要包括跨接、串接、分光、鏡像等4種技術(shù)手段，跨接、串接、分光由于部署分散而導(dǎo)致收斂性差，不適于大規(guī)模部署。

另一方面，隨著核心網(wǎng)IP化的深入進(jìn)行，核心網(wǎng)側(cè)的CE設(shè)備匯聚多種業(yè)務(wù)流，通過在CE上進(jìn)行鏡像可以采集較多業(yè)務(wù)信息。因此這種方式可以作為一種較好的集中采集方案。

3.2 選擇分組傳送網(wǎng)匯聚點(diǎn)設(shè)備

目前，傳送網(wǎng)正在向分組化方向演進(jìn)，PTN和PON技術(shù)在傳送網(wǎng)內(nèi)大規(guī)模部署。從業(yè)務(wù)、組網(wǎng)、和設(shè)備上看，傳送網(wǎng)可以作為良好的支撐系統(tǒng)采集點(diǎn)。

3.2.1 從業(yè)務(wù)上分析

傳送網(wǎng)作為各類網(wǎng)絡(luò)、業(yè)務(wù)的底層承載技術(shù)，具有良好的業(yè)務(wù)匯聚性能，尤其是目前PTN、PON具有良好的二層收斂、統(tǒng)計(jì)復(fù)用功能。在接入網(wǎng)側(cè)，目前PTN在接入/匯聚層廣泛應(yīng)用，承載3G基站、2G重要基站（Abis口IP化后將承載全部）、集團(tuán)專線、家庭客戶等多個(gè)類型的業(yè)務(wù)；在核心網(wǎng)，PON、IP over WDM在骨干匯聚層廣泛應(yīng)用，和各大核心機(jī)房、重要核心設(shè)備相連。因此從業(yè)務(wù)類型上看，在分組化的傳送設(shè)備側(cè)進(jìn)行采集，可以實(shí)現(xiàn)一點(diǎn)接入、多樣采集的效果。

3.2.2 從組網(wǎng)上分析

目前傳送網(wǎng)的組網(wǎng)模式是環(huán)狀組網(wǎng)、逐級(jí)匯聚的模式，這種組網(wǎng)結(jié)構(gòu)具有較好的匯聚性能。

圖3 在分組傳送網(wǎng)上部署集中采集

如圖3所示有兩種采集方案：采集點(diǎn)1是在接入層進(jìn)行采集，這種采集方案可以采集單個(gè)接入環(huán)（1Gbit/s）下的所有業(yè)務(wù)類型，如各類基站Abis口（2G、3G基站）、集團(tuán)客戶、家庭客戶等；采集點(diǎn)2是在匯聚層進(jìn)行采集，此節(jié)點(diǎn)匯聚了多個(gè)接入環(huán)的業(yè)務(wù)流（10Gbit/s），具備更高的收斂性能。

3.2.3 從設(shè)備上分析

從設(shè)備上看，目前各大主流分組傳送設(shè)備都是以路由器平臺(tái)改進(jìn)開發(fā)而來，如華為PTN1900（接入環(huán)）、PTN3900（匯聚環(huán)）。這些設(shè)備和常規(guī)二層數(shù)通設(shè)備一樣，具備良好的數(shù)據(jù)鏡像功能，可以很容易實(shí)現(xiàn)采集功能。如華為PTN設(shè)備具備本端光口1∶1的鏡像功能，遠(yuǎn)端光口N∶1的鏡像功能（通過遠(yuǎn)傳匯聚實(shí)現(xiàn)）。

3.3 兩種實(shí)現(xiàn)的對(duì)比

在核心網(wǎng)CE上進(jìn)行集中采集，這種方式比較成熟，但缺點(diǎn)是只能采集核心網(wǎng)側(cè)信令，無法采集無線Abis信令、專線接入信令等，且大量采集會(huì)對(duì)CE設(shè)備性能產(chǎn)生一定影響，這種缺點(diǎn)限制了其進(jìn)一步的應(yīng)用。

在分組傳送網(wǎng)上部署集中采集，這種方式可以獲得更高的收斂比，并且可以同時(shí)獲得多種業(yè)務(wù)類型（包括核心、無線等）的信息，使不同系統(tǒng)之間的有效關(guān)聯(lián)成為可能。因此可以預(yù)計(jì)，這種方式將成為今后支撐系統(tǒng)建設(shè)的主流方案。

4 實(shí)施難點(diǎn)及現(xiàn)狀

在分組傳送網(wǎng)上選擇合適的匯聚點(diǎn)部署采集，可以獲得高收斂性能的效果，但也存在如下實(shí)施難點(diǎn)。

4.1 數(shù)據(jù)流速率匹配

傳送網(wǎng)的數(shù)據(jù)流速率較高，尤其在匯聚環(huán)上進(jìn)行采集時(shí)，其速率一般為10Gbit/s。如何在高速流速下進(jìn)行數(shù)據(jù)提取，是非常關(guān)鍵的問題。解決此問題目前是通過過濾采集、高速緩存等方式，通過一定的過濾器，只采集專門的隧道，從而將速率降下來，達(dá)到采集的效果。

4.2 數(shù)據(jù)分組識(shí)別問題

分組化傳送網(wǎng)的數(shù)據(jù)封裝格式和TCP/IP之間仍存在一定差異，以PTN為例，在原來TCP/IP封裝基礎(chǔ)上，增加了MPLS-TP等PWE3類型的封裝，這種封轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)是和具體配置有關(guān)，是一種靜態(tài)數(shù)據(jù)配置結(jié)構(gòu)。因此在利用現(xiàn)有開放的采集工具（如SNIFFER 等）之前，需要進(jìn)行處理預(yù)處理。將數(shù)據(jù)流進(jìn)行高速緩存，之后進(jìn)行PWE3數(shù)據(jù)解封、IP分組還原，完成數(shù)據(jù)分組識(shí)別。

4.3 項(xiàng)目現(xiàn)狀

本項(xiàng)目目前在某移動(dòng)公司某新建傳輸接入環(huán)設(shè)備上進(jìn)行試點(diǎn)部署，接入層設(shè)備為PTN1900，采用1:1鏡像模式，采集下轄多個(gè)Abis接口和多條專線業(yè)務(wù)類型，目前正在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，后續(xù)計(jì)劃選取匯聚層設(shè)備進(jìn)行測(cè)試。

5 結(jié)論

采集支撐作為重要的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)手段，在通信網(wǎng)絡(luò)日常管理中發(fā)揮重要的作用。目前的各種采集平臺(tái)由于采集和應(yīng)用合設(shè)，存在擴(kuò)展性差、重復(fù)采集等缺點(diǎn)。本文提出一種采集與應(yīng)用分離的支撐系統(tǒng)架構(gòu)，并且對(duì)分離后的采集模塊進(jìn)行集中化部署，通過開放接口和應(yīng)用平臺(tái)對(duì)接，實(shí)現(xiàn)一點(diǎn)接入、多樣采集的效果。另外本文還針對(duì)集中部署采集點(diǎn)的方案進(jìn)行深入分析，提出基于分組傳送網(wǎng)接入、匯聚設(shè)備進(jìn)行集中采集的實(shí)施方案。以此提高采集效率，充分發(fā)揮支撐系統(tǒng)的效率。