IP化語音媒體流分析系統(tǒng)的應(yīng)用研究

于富東 吉林吉大通信設(shè)計(jì)院股份有限公司工程師

IP化語音媒體流分析系統(tǒng)的應(yīng)用研究

于富東 吉林吉大通信設(shè)計(jì)院股份有限公司工程師

目前，移動(dòng)交換網(wǎng)絡(luò)已完成全部的M c、Nc、IU-CS以及部分A接口的IP化改造，改造后的語音均以IP包的方式進(jìn)行傳輸。然而，現(xiàn)有的支撐手段（信令監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、TRAFFICA、A+Abis系統(tǒng)）無法分析用戶面語音IP包的質(zhì)量，更不能對(duì)IP化語音媒體流問題（如單通、雜音、噪音、串話問題）進(jìn)行有效的定位和解決。本文以移動(dòng)運(yùn)營商試用的IP化語音媒體流分析系統(tǒng)解決方案為例，詳細(xì)闡述該系統(tǒng)的功能方案和部署方案，以求對(duì)工程設(shè)計(jì)、運(yùn)營商的網(wǎng)絡(luò)維護(hù)提供幫助和指導(dǎo)意見。

TD-LTE 單通 小區(qū)分析 承載分析

1 引言

為滿足用戶日益增長的語音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求，移動(dòng)運(yùn)營商在加快TD-LTE網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的同時(shí)，也在努力優(yōu)化現(xiàn)有的2G/3G網(wǎng)絡(luò)。近年來，為積極推進(jìn)IP化部署，移動(dòng)運(yùn)營商著力進(jìn)行核心網(wǎng)層面的語音、信令承載的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，改造后的語音均以IP包的方式進(jìn)行傳輸。然而，現(xiàn)有的支撐手段（信令監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、TRAFFICA、A+Abis系統(tǒng)）無法分析用戶面語音IP包的質(zhì)量，尤其是針對(duì)客戶投訴較多的單通、雜音、噪音、串話等問題，更不能對(duì)其進(jìn)行準(zhǔn)確分析和跟蹤定位，嚴(yán)重影響用戶感知，給運(yùn)營商的網(wǎng)絡(luò)維護(hù)帶來極大的壓力。

2014 年年底，中國移動(dòng)集團(tuán)率先在部分省份商用VoLTE。而當(dāng)前形勢(shì)下，VoLTE業(yè)務(wù)的實(shí)現(xiàn)，涉及與傳統(tǒng)電路域的互通。本文提及的軟交換IP化語音媒體流分析系統(tǒng)，便是針對(duì)電路域核心網(wǎng)IP包進(jìn)行跟蹤分析和定位的一套系統(tǒng)，其對(duì)IMS系統(tǒng)各接口協(xié)議和媒體流也同樣適用。故本系統(tǒng)的建設(shè)對(duì)運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)維護(hù)起到良好的輔助作用。

2 語音分析系統(tǒng)功能方案

IP化語音媒體流分析系統(tǒng)，是針對(duì)運(yùn)營商維護(hù)中以IP包方式傳輸?shù)拿襟w流進(jìn)行分析、跟蹤和定位而定制開發(fā)的一套應(yīng)用系統(tǒng)，其系統(tǒng)功能主要包括記錄查詢、承載、小區(qū)、電路、BSC、MGW分析。以下將對(duì)上述功能進(jìn)行詳細(xì)介紹。

2.1 記錄查詢分析

記錄查詢分析主要包括RTP過程分析和A接口過程分析兩項(xiàng)，其中：

（1）RTP過程分析

對(duì)RTP協(xié)議中的呼叫過程進(jìn)行具體分析，顯示網(wǎng)關(guān)地址、媒體端口、LAC、CI、噪音包數(shù)、靜音包數(shù)、SID丟失包數(shù)、壞幀包數(shù)，單通時(shí)長、雙語時(shí)長、回音時(shí)長、串話時(shí)長、丟包時(shí)長、本對(duì)端電平時(shí)長、斷續(xù)時(shí)長、編碼類型等指標(biāo)。

（2）A接口過程分析

把用戶的某個(gè)業(yè)務(wù)流程的所有消息合并成為一個(gè)呼叫詳細(xì)記錄（CDR），并提取其中的重要字段呈現(xiàn)出來用于信令分析，按照GSM ACDR進(jìn)行過程合成，顯示跟蹤結(jié)果。

2.2 承載分析

承載分析主要包括IP地址和MAC統(tǒng)計(jì)分析，具體表現(xiàn)為：

（1）IP地址分析

以時(shí)間、源地址、目的地址為維度，對(duì)IP上承載的總包數(shù)、總字節(jié)數(shù)、分片包數(shù)、分片字節(jié)數(shù)、時(shí)延、丟包、抖動(dòng)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

（2）MAC統(tǒng)計(jì)分析

以時(shí)間、MAC地址為維度，對(duì)MAC上承載的總包數(shù)、總字節(jié)數(shù)、發(fā)送包數(shù)、接收包數(shù)、發(fā)送字節(jié)數(shù)、接收字節(jié)數(shù)、時(shí)延、丟包、抖動(dòng)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

2.3小區(qū)分析

小區(qū)分析是針對(duì)小區(qū)單通和回音而進(jìn)行的分析，具體表現(xiàn)為：

（1）小區(qū)單通分析

以開始時(shí)間、LAC、CI為維度，對(duì)小區(qū)通話指標(biāo)、本地通話指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

（2）小區(qū)回音分析

以開始時(shí)間、LAC、CI為維度，對(duì)小區(qū)總通話次數(shù)、回音次數(shù)、回音率等指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

2.4 電路分析

與小區(qū)分析相似，電路分析在于將媒體流中單通和回音的現(xiàn)象進(jìn)行分析，表現(xiàn)為：

（1）電路單通分析

以開始時(shí)間、源地址、PCM、CIC為維度，對(duì)CIC電路單通次數(shù)、本地單通指標(biāo)、本地確認(rèn)單通指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

（2）電路回音分析

以開始時(shí)間、源地址、PCM、CIC為維度，對(duì)CIC電路總通話次數(shù)、回音次數(shù)、回音率等指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

2.5 BSC分析

（1）BSC單通分析

以開始時(shí)間、BSC地址為維度，對(duì)小區(qū)通話指標(biāo)、本地通話指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

（2）BSC回音分析

以開始時(shí)間、BSC地址為維度，對(duì)BSC總通話次數(shù)、回音次數(shù)、回音率等指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

2.6 MGW分析

（1）MGW單通分析

以開始時(shí)間、本地網(wǎng)關(guān)地址為維度，對(duì)小區(qū)通話指標(biāo)、本地通話的指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

（2）MGW回音分析

以開始時(shí)間、本地網(wǎng)關(guān)地址為維度，對(duì)MGW總通話次數(shù)、回音次數(shù)、回音率等指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

3 語音分析系統(tǒng)的軟件要求

通過對(duì)CSFB話音解決方案的分析，可以看到，CSFB技術(shù)的應(yīng)用涉及到傳統(tǒng)電路域MSC和BSC、EPC核心網(wǎng)MME、分組域SGSN、用戶數(shù)據(jù)中心HSS/ HLR、LTE無線eNodeB等，以下將分別針對(duì)上述網(wǎng)元的部署和改造做簡(jiǎn)要說明。

（1）軟件通用要求

●能夠支持統(tǒng)計(jì)功能、網(wǎng)絡(luò)KPI指標(biāo)自定義，并能由維護(hù)人員對(duì)統(tǒng)計(jì)功能中的KPI進(jìn)行修改，根據(jù)指標(biāo)的計(jì)算公式，通過簡(jiǎn)單配置就能自定義出新的統(tǒng)計(jì)功能，并能立即生效，修改方式基于Windows窗口界面，簡(jiǎn)單方便。

●能夠?qū)Ω鹘y(tǒng)計(jì)項(xiàng)進(jìn)行逐級(jí)展開關(guān)聯(lián)分析；能夠最終關(guān)聯(lián)到某一呼叫的具體數(shù)據(jù)包。

●對(duì)統(tǒng)計(jì)結(jié)果支持按通配符“？*”靈活設(shè)置查詢條件。

●統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)支持表格、圖形兩種方式顯示，圖形包括曲線圖、柱狀圖、餅圖、雷達(dá)圖等。

●對(duì)統(tǒng)計(jì)結(jié)果能夠輸出（Excel或Txt等可編解格式），并能保存。

（2）操作系統(tǒng)

應(yīng)采用Linux或Unix，同時(shí)具有較高的可靠性、容錯(cuò)能力，系統(tǒng)軟件不易崩潰和破壞，具有良好的故障恢復(fù)能力。

（3）自定義KPI

根據(jù)具體情況，特定需要的KPI指標(biāo)應(yīng)可以自行定義。

（4）性能要求

對(duì)于IP鏈路，至少能夠正常監(jiān)測(cè)和處理600Mbit/s的數(shù)據(jù)流量，不應(yīng)出現(xiàn)丟包情況。

4 語音分析系統(tǒng)建設(shè)方案及應(yīng)用分析

4.1 語音分析系統(tǒng)的組織結(jié)構(gòu)

語音質(zhì)量分析系統(tǒng)主要分為采集處理機(jī)、數(shù)據(jù)庫服務(wù)和局域網(wǎng)交換機(jī)，均為通用設(shè)備，其中：

（1）采集處理機(jī)

主要用于處理MGW、BSC、RNC的媒體流數(shù)據(jù)；結(jié)合移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)有運(yùn)行數(shù)據(jù)的顆粒，采集處理機(jī)實(shí)時(shí)處理能力要求不低于400Mbit/s。

（2）數(shù)據(jù)庫服務(wù)器

要求CDR能保存1個(gè)月，統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)保存半年，支持可擴(kuò)展的磁盤存儲(chǔ)器系統(tǒng)，支持外接磁盤陣列。

（3）局域網(wǎng)交換機(jī)

用于組建系統(tǒng)內(nèi)部的局域網(wǎng)。

目前，移動(dòng)核心網(wǎng)大多以MSCPOOL的方式組建本地網(wǎng)。為此，該系統(tǒng)的建設(shè)，需要以MSCPOOL為實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景：向外，采集處理機(jī)部署時(shí)通過鏡像或分光的方式獲取經(jīng)由CE的媒體數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理后輸出CDR及統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)；向內(nèi)，通過系統(tǒng)自身提供的局域網(wǎng)交換機(jī)組建局域網(wǎng)絡(luò)，完成系統(tǒng)內(nèi)部信息的互通，具體參見圖1。

圖1 語音質(zhì)量分析系統(tǒng)組織結(jié)構(gòu)圖

當(dāng)前，語音分析系統(tǒng)監(jiān)測(cè)和分析的對(duì)象主要是2G/ 3G網(wǎng)絡(luò)頻發(fā)的單通、雜音、噪音、串話問題。由于VoLTE業(yè)務(wù)的控制面和用戶面編解碼方式與傳統(tǒng)的2G/3G完全不同，且獲取信息的顆粒度相差較大，故需廠家針對(duì)VoLTE做進(jìn)一步的定制開發(fā)。

4.2 語音分析系統(tǒng)的應(yīng)用分析

針對(duì)語音分析系統(tǒng)的功能要求，結(jié)合實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)結(jié)果，對(duì)其典型應(yīng)用做如下簡(jiǎn)要介紹：

（1）單用戶語音質(zhì)量問題分析

提取單用戶的原始語音IP包，通過分析原始語音IP包內(nèi)容，分析定位導(dǎo)致用戶出現(xiàn)語音質(zhì)量問題的原因，具體參見圖2、3。

（2）小區(qū)分析

提供基于小區(qū)的語音指標(biāo)分析，包括小區(qū)單通分析、小區(qū)噪音分析、小區(qū)斷續(xù)分析、小區(qū)回音分析、小區(qū)壞幀分析、小區(qū)感知分析、GIS單通和噪音分析，具體參見圖4。

（3）BSC/RNC分析

提供基于BSC/RNC的語音指標(biāo)分析，包括BSC/ RNC單通分析、BSC/RNC噪音分析、BSC/RNC斷續(xù)分析、BSC/RNC回音分析、BSC/RNC壞幀分析、BSC/RNC感知分析，具體參見圖5。

通過以上分析和進(jìn)一步跟蹤定位，初步確定引發(fā)用戶通話中單通的原因是無線網(wǎng)發(fā)送的語音幀異常或損壞導(dǎo)致，問題最終通過無線網(wǎng)升級(jí)得到解決。

此外，IMS系統(tǒng)的AS底層IP連接出現(xiàn)異常，利用常規(guī)的故障處理手段無法進(jìn)行有效定位，最終通過該套IP化語音媒體流分析系統(tǒng)定位問題并快速解決。

圖2 通話一段時(shí)間后發(fā)生單通的波形

圖3 通話接通后發(fā)生單通的波形

圖4 基于小區(qū)的斷話、單通問題分析

圖5 基于BSC/RNC的斷話、單通問題分析

5 結(jié)束語

當(dāng)前，中國移動(dòng)擁有世界上最大規(guī)模、最大容量的核心網(wǎng)電路域，伴隨著VoLTE的商用，移動(dòng)集團(tuán)同時(shí)運(yùn)營著2G/3G/4G復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，給維護(hù)部門帶來了很大的壓力。為進(jìn)一步提高移動(dòng)語音通話質(zhì)量、增強(qiáng)用戶體驗(yàn)、提升移動(dòng)品牌影響力，對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)做進(jìn)一步的優(yōu)化，成為運(yùn)營商考慮的重要問題。本文介紹的語音分析系統(tǒng)對(duì)各運(yùn)營商具有一定的輔助和參考。

1 中國移動(dòng)通信企業(yè)標(biāo)準(zhǔn).中國移動(dòng)TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)技術(shù)體制.2009

2 中國移動(dòng)通信企業(yè)標(biāo)準(zhǔn).中國移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)組織規(guī)范_GSM_網(wǎng)絡(luò)路由組織原則V1.0.0.2013,5

2014-12-20）