LTE核心網(wǎng)信令監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)分析

佟敏，趙艷利

（吉林吉大通信設(shè)計院股份有限公司， 長春 130012）

LTE核心網(wǎng)信令監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)分析

佟敏，趙艷利

（吉林吉大通信設(shè)計院股份有限公司， 長春 130012）

根據(jù)電信運營商網(wǎng)管維護的要求，介紹了LTE核心網(wǎng)信令監(jiān)測系統(tǒng)平臺架構(gòu)和采集系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)，提出了具體的信令監(jiān)測系統(tǒng)流量采集方案和監(jiān)測系統(tǒng)解析方案，對于后續(xù)工程的指導(dǎo)和建設(shè)有較好的實用價值。

LTE；信令采集；分光器

1　引言

隨著LTE網(wǎng)絡(luò)建設(shè)迅猛發(fā)展，建設(shè)集中化管理的LIE核心網(wǎng)信令監(jiān)測系統(tǒng)，對促進數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的發(fā)展將發(fā)揮重大的關(guān)鍵性作用。LIE核心網(wǎng)信令監(jiān)測系統(tǒng)部署在LTE核心網(wǎng)的S1-C、S1-U、S6a、SGs等接口。實現(xiàn)對鏈路、網(wǎng)元、終端、用戶和服務(wù)提供商的監(jiān)控，實現(xiàn)用戶投訴分析、統(tǒng)計分析、流量分析、流向分析、短信分析、彩信分析、eNode B接入質(zhì)量分析、EPC核心網(wǎng)業(yè)務(wù)質(zhì)量分析、SP業(yè)務(wù)質(zhì)量分析、切換分析、CSFB分析等。信令采集與監(jiān)測系統(tǒng)對4G核心網(wǎng)上述接口鏈路進行了統(tǒng)一分光匯聚，以滿足特通需求以及未來統(tǒng)一DPI、LTE信令監(jiān)測等系統(tǒng)的需求。各信令監(jiān)測類系統(tǒng)可以此進行數(shù)據(jù)分析和挖掘，從而達到快速定位網(wǎng)絡(luò)維護中的故障問題、提升網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量、優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)資源的目的。

2　LTE信令監(jiān)測系統(tǒng)平臺架構(gòu)

LTE信令監(jiān)測系統(tǒng)劃分為應(yīng)用層、共享層、采集層3個層次，如圖1信令監(jiān)測系統(tǒng)平臺架構(gòu)所示。

采集層：建立統(tǒng)一采集平臺，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集“全覆蓋、不重復(fù)、無遺漏”。

共享層：建立網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)共享平臺，實現(xiàn)數(shù)據(jù)與應(yīng)用解耦，實現(xiàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)一建模、統(tǒng)一存儲、統(tǒng)一處理，數(shù)據(jù)向應(yīng)用層完全開放共享。

應(yīng)用層：建立“4+1”應(yīng)用系統(tǒng)，包括資源管理系統(tǒng)、故障管理系統(tǒng)、性能管理系統(tǒng)、優(yōu)化管理系統(tǒng)和運維管理系統(tǒng)，實現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)的跨專業(yè)、端到端管理，并可基于數(shù)據(jù)共享平臺實現(xiàn)更多應(yīng)用的快速開發(fā)、靈活定制。

2.1采集系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

如圖2所示，LTE核心網(wǎng)信令監(jiān)測系統(tǒng)（LCTS）由兩個進程組成，它們分別為流量采集引擎TCE和信令處理引擎SPE。流量采集引擎以PFRING方式從所在服務(wù)器的網(wǎng)卡上收取鏡像報文存入共享內(nèi)存上的報文緩存隊列，并利用信號量通知信令處理引擎報文在報文緩存隊列中的狀態(tài)，信令處理引擎接收共享內(nèi)存隊列中緩存的報文，依次進行處理，再將處理完的報文送入刪除隊列，最后TCE會將送入刪除隊列的報文內(nèi)存釋放。

圖1　信令監(jiān)測系統(tǒng)平臺架構(gòu)

圖2　信令采集系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

流量采集引擎依賴于硬件架構(gòu)的流量采集探針，探針部署于LTE核心網(wǎng)的鏈路上，負責大部分的流量采集和過濾工作。通過配置IP、端口、協(xié)議等過濾規(guī)則，流量采集探針可以將采集到的流量過濾并匯聚到TCE所在的網(wǎng)卡，再由TCE從PFRING采集網(wǎng)卡接收鏡像報文。信令處理引擎接收緩存隊列中的經(jīng)過過濾的鏡像報文，對不同協(xié)議的報文按照協(xié)議規(guī)范進行解碼、匹配與關(guān)聯(lián)，從而將報文中包含的重要信息以及分析結(jié)果完整的記錄下來生成話單，并且支持將話單保存在本地或發(fā)送給其它模塊。

2.2LTE核心網(wǎng)信令監(jiān)測系統(tǒng)流量采集方案

LTE信令監(jiān)測系統(tǒng)需對各MME、S-GW與CE設(shè)備之間的鏈路進行采集監(jiān)測，在CE設(shè)備側(cè)實現(xiàn)監(jiān)測。LTE核心網(wǎng)的S1-C、S1-U、S6a、SGs等接口鏈路在CE側(cè)通過分光采集后，統(tǒng)一匯聚到中心機房信令匯聚設(shè)備上。支持信令監(jiān)測、經(jīng)分、管局、集團公司的信令數(shù)據(jù)提取。

信令監(jiān)測系統(tǒng)以不影響網(wǎng)絡(luò)運行的高阻跨接、端口鏡像、TAP分路、分光器分光等方式采集各類信令和協(xié)議數(shù)據(jù)，進行信令和協(xié)議的消息解碼、CDR/TDR合成，再現(xiàn)業(yè)務(wù)接續(xù)全過程，進行網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)各類指標統(tǒng)計，從而使網(wǎng)絡(luò)維護人員掌握和分析網(wǎng)絡(luò)、業(yè)務(wù)運行情況。

LTE核心網(wǎng)信令監(jiān)測鏈路類型有10GE單模光口，GE單模及多模光口。光口鏈路的監(jiān)測通過在核心網(wǎng)鏈路中串接1分2分光器來實現(xiàn)。單模光口鏈路進行2級分光，1級進行1分2分光（分光比2：8），然后再進行放大后，進行2級1分8分光。其中1路信號用于LTE信令監(jiān)測，其余7路作為備用，供其它系統(tǒng)使用。對于多模光口，需要進行2級分光，其中1級分光進行1分2分光（分光比2：8），2級分光進行1分4分光，對于需求比較多的場合還可在2級1分4的基礎(chǔ)上再進行放大后再進行3級1分4分光。其中1路用于LTE信令監(jiān)測，其余作為備用。

經(jīng)過分光放大的鏈路再經(jīng)過流量匯聚設(shè)備。匯聚以后通過10 GE光口輸出給數(shù)據(jù)共享層，進行信令解析和XDR合成、信令與承載分析、記錄跟蹤與查詢、核心網(wǎng)絡(luò)分析。

圖3　LTE核心網(wǎng)信令監(jiān)測系統(tǒng)組網(wǎng)拓撲圖

2.3LTE核心網(wǎng)信令監(jiān)測系統(tǒng)解析方案

關(guān)于LTE相關(guān)接口，LTE相關(guān)信令使用采集解析設(shè)備，根據(jù)需要選擇不同計算能力的采集解析設(shè)備，如每臺處理能力為600 Mbit/s。再根據(jù)匯聚以后所有鏈路的流量選擇配置采集解析設(shè)備數(shù)量。系統(tǒng)組網(wǎng)拓撲圖如圖3所示。

同時需要根據(jù)流量及所產(chǎn)生的SDR記錄數(shù)量計算配置關(guān)聯(lián)回填服務(wù)器，訂閱共享服務(wù)器數(shù)量。另外根據(jù)組網(wǎng)需要配置至少1臺接口服務(wù)器。根據(jù)組網(wǎng)需求預(yù)計需要48口交換機1臺，根據(jù)現(xiàn)網(wǎng)組網(wǎng)為主備組網(wǎng)方案，因此實際需要項目配置2臺組網(wǎng)交換機。

3　結(jié)束語

隨著互聯(lián)網(wǎng)和手機業(yè)務(wù)的不斷發(fā)展，人們對于移動通信的要求也不斷變化，越來越不滿足于現(xiàn)狀，用戶希望享受更高質(zhì)量的移動通信網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。LTE技術(shù)自2004年底被提出后，經(jīng)過了10多年的發(fā)展，已經(jīng)逐漸成熟。信令網(wǎng)監(jiān)測在網(wǎng)絡(luò)資源規(guī)劃與優(yōu)化方面逐漸體現(xiàn)出優(yōu)勢，近年來得到了電信運營商越來越多的關(guān)注，成為網(wǎng)管建設(shè)方面必不可少的一個環(huán)節(jié)。

［1］韋薇，張揚. 信令監(jiān)測系統(tǒng)架構(gòu)規(guī)范的演進［J］. 電信工程技術(shù)與標準化，2011（04）.

［2］王朝陽， 曹龍漢， 張治中， 等. LTE網(wǎng)絡(luò)測試儀中S6a接口Diameter協(xié)議監(jiān)測方案研究［J］. 電信科學(xué)， 2014，30（5）.

［3］邊慶利， 李芙青. 信令分析及其在TD-LTE網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化中的應(yīng)用［J］.電子世界， 2014（16）.

［4］周冬玲， 胡曉娟， 孫震強， 等. LTE信令采集方案分析［J］. 郵電設(shè)計技術(shù)， 2014（10）.

Analysis on the construction of LTE core network signaling monitoring system

TONG Min， Zhao Yan-li
（Jilin Jlu Communication Design Institute Co.， Ltd.， Changchun 130012， China）

Based on the requirements of network management and maintenance of telecom operators， architecture of signaling monitoring system platform are introduced， traffic acquisition program and resolution scheme of signaling monitoring system are put forward. It has good practical value for guidance of future projects.

LTE； signaling acquisition； splitter

TN929.5

A

1008-5599（2016）10-0067-03

2016-08-14