基于DPI的移動上網(wǎng)業(yè)務(wù)投訴診斷系統(tǒng)研究

鮑偉華

基于DPI的移動上網(wǎng)業(yè)務(wù)投訴診斷系統(tǒng)研究

鮑偉華

（中國移動通信集團上海有限公司，上海 201206）

為解決移動上網(wǎng)業(yè)務(wù)投訴量的日益增長及復(fù)雜化與電信運營商投訴問題處理效率低、質(zhì)量差之間的矛盾，設(shè)計了一套智能投訴診斷系統(tǒng)。系統(tǒng)基于DPI系統(tǒng)架構(gòu)，部署于DPI系統(tǒng)的應(yīng)用層，并對接投訴處理系統(tǒng)和GIS系統(tǒng)，易用性高。詳細分析了投訴判決規(guī)則的設(shè)計方法和思路，并總結(jié)系統(tǒng)部署效果。實際應(yīng)用表明，該系統(tǒng)能夠提升投訴處理效率和質(zhì)量，且具備良好的擴展性。

深度報文檢測 投訴診斷 判決規(guī)則 呼叫/事務(wù)詳細記錄

1 引言

目前移動上網(wǎng)業(yè)務(wù)投訴處理主要依賴于信令監(jiān)測平臺，即通過對用戶投訴時間段信令的回溯，來分析和判斷導(dǎo)致移動上網(wǎng)業(yè)務(wù)出現(xiàn)問題的原因。另外，可通過MME（Mobility Management Entity，移動性管理實體）/SGSN（Serving GPRS Support Node，GPRS服務(wù)支持節(jié)點）或者SAEGW（System Architecture Evolution GateWay，系統(tǒng)架構(gòu)演進網(wǎng)關(guān)）/GGSN（Gateway GPRS Support Node，GPRS網(wǎng)關(guān)支持節(jié)點）設(shè)備本身的抓包功能，對可復(fù)現(xiàn)的問題進行測試驗證，排查問題，但這種方式無法回溯用戶投訴時間段的問題。信令監(jiān)測平臺可以回溯用戶投訴時間段的信令消息，但依賴于投訴處理人員對于信令協(xié)議的熟悉程度和分析判斷能力，問題處理周期較長，處理質(zhì)量不穩(wěn)定，分析的維度有限，不能很好地解決日益復(fù)雜的投訴處理要求。此外，信令監(jiān)測平臺無法存儲海量的用戶面數(shù)據(jù)，基本不具備分析用戶面諸如上網(wǎng)速度慢、某個APP無法使用等問題的能力。

本文設(shè)計并實現(xiàn)了一種自動診斷移動上網(wǎng)業(yè)務(wù)問題的系統(tǒng)，系統(tǒng)能夠?qū)⒂脩敉对V時間段的信令面和用戶面消息從DPI（Deep Packet Inspection，深度報文檢測）系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫中提取出來，并通過自定義的判決規(guī)則，對導(dǎo)致業(yè)務(wù)使用問題產(chǎn)生的具體原因進行定界，并將標準化的診斷結(jié)果和投訴回復(fù)口徑在較短時間內(nèi)以直觀的方式呈現(xiàn)給用戶，投訴處理效率和質(zhì)量得到提升。此外系統(tǒng)提供了與投訴管理系統(tǒng)和GIS（Geographic Information System，地理信息系統(tǒng)）的接口，可以進一步提高系統(tǒng)的易用性，輔助用戶進行問題定位。

2 移動上網(wǎng)業(yè)務(wù)投訴診斷系統(tǒng)架構(gòu)和流程

2.1 總體架構(gòu)和流程

DPI系統(tǒng)通過對網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵接口的流量和報文內(nèi)容進行檢測分析，根據(jù)事先定義的策略對檢測流量進行過濾控制，可實現(xiàn)所在鏈路的業(yè)務(wù)精細化識別、業(yè)務(wù)流量流向分析、業(yè)務(wù)流量占比統(tǒng)計等功能。DPI系統(tǒng)能夠?qū)M足其它系統(tǒng)所需的流量或分析統(tǒng)計數(shù)據(jù)分發(fā)給各應(yīng)用系統(tǒng)服務(wù)器，如上網(wǎng)日志留存、集中性能管理等[1-2]。

DPI系統(tǒng)分為三層架構(gòu)，其中采集層和解碼層負責(zé)數(shù)據(jù)采集、流量分析、日志合成，一般以XDR（call/ transaction Detail Record，呼叫/事務(wù)詳細記錄）記錄方式存儲在解碼層的數(shù)據(jù)庫內(nèi)。應(yīng)用層主要完成對XDR記錄數(shù)據(jù)的計算、整理、統(tǒng)計，合理組織和存儲數(shù)據(jù)，并進行呈現(xiàn)。

移動上網(wǎng)業(yè)務(wù)投訴診斷系統(tǒng)架構(gòu)示意圖如圖1所示，該系統(tǒng)的主要功能是在DPI系統(tǒng)的應(yīng)用層進行實現(xiàn)。通過調(diào)用采集層和解碼層，從EPC（Evolved Packet Core，演進的分組核心網(wǎng)）/GPRS（General Packet Radio Service，通用分組無線服務(wù)）網(wǎng)絡(luò)中的S1/S6a/S11/S10/Gn/Gb/Iu-PS/Uu/X2等接口采集和合成XDR記錄數(shù)據(jù)，并通過判決規(guī)則，自動將導(dǎo)致業(yè)務(wù)使用問題產(chǎn)生的具體原因進行定界。

圖1 移動上網(wǎng)業(yè)務(wù)投訴診斷系統(tǒng)架構(gòu)示意圖

采集層與解碼層之間的接口為IF1接口，采用SDTP（Shared Data Transfer Protocol，共享數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議），用于傳輸各接口原始XDR及XDR對應(yīng)的原始數(shù)據(jù)。

解碼層與應(yīng)用層之間的接口為IF2接口，實現(xiàn)的功能包括：

◆解碼層向應(yīng)用層上傳處理后的單接口XDR、新生成的合成XDR及單接口XDR對應(yīng)的原始碼流數(shù)據(jù)。

◆應(yīng)用層向解碼層反查單接口XDR對應(yīng)的原始碼流數(shù)據(jù)。

◆應(yīng)用層通過KPI（Key Performance Indicator，關(guān)鍵性能指標）/KQI（Key Quality Indicator，關(guān)鍵質(zhì)量指標）數(shù)據(jù)訂閱接口，向解碼層數(shù)據(jù)合成服務(wù)器訂閱KPI和KQI指標數(shù)據(jù)。

由于該移動上網(wǎng)業(yè)務(wù)投訴診斷系統(tǒng)對實時性的要求不高，IF2接口可使用FTP（File Transfer Protocol，文件傳送協(xié)議）/SFTP（Secure File Transfer Protocol，安全文件傳送協(xié)議）進行XDR數(shù)據(jù)的傳輸[2]。系統(tǒng)作為FTP/SFTP服務(wù)端，為解碼層的數(shù)據(jù)合成服務(wù)器分配文件上傳目錄及用戶名和密碼。解碼層的數(shù)據(jù)合成服務(wù)器作為客戶端，使用本系統(tǒng)分配的用戶名和密碼，通過FTP PUT方式將文件傳送到指定的位置。系統(tǒng)運行流程如圖2所示：輸入投訴用戶號碼和上網(wǎng)業(yè)務(wù)發(fā)生問題的時間段后，系統(tǒng)從DPI系統(tǒng)解碼層提取用戶在該時段所有的信令面和用戶面XDR記錄，并通過自定義的判決規(guī)則，進行用戶投訴診斷，并輸出診斷報告。

圖2 移動上網(wǎng)業(yè)務(wù)投訴診斷系統(tǒng)運行流程圖

2.2 與外部系統(tǒng)的接口和處理流程

移動上網(wǎng)業(yè)務(wù)投訴診斷系統(tǒng)提供與投訴管理系統(tǒng)的接口，即可根據(jù)投訴用戶提供的投訴號碼和時間段自動啟動投訴診斷流程。此外，為了提升系統(tǒng)的易用性，系統(tǒng)提供與GIS的接口，則可在地圖上呈現(xiàn)用戶業(yè)務(wù)發(fā)生的軌跡和發(fā)生問題的基站小區(qū)性能指標等。投訴診斷系統(tǒng)與外部系統(tǒng)的接口和流程示意圖如圖3所示：

圖3 移動上網(wǎng)業(yè)務(wù)投訴診斷系統(tǒng)與外部系統(tǒng)的接口和流程

（1）與投訴管理系統(tǒng)的接口和處理流程

投訴管理系統(tǒng)是電信運營商用以管理用戶投訴全流程的系統(tǒng)，功能包括投訴登記、投訴工單流轉(zhuǎn)、質(zhì)量監(jiān)控、統(tǒng)計分析等。用戶投訴時，發(fā)生業(yè)務(wù)問題的手機號、業(yè)務(wù)受到影響的時間、發(fā)生問題的現(xiàn)象等投訴信息由客服人員詢問客戶后進行錄入。其中手機號和投訴時間段的信息在投訴工單建單完成后，自動通過接口送至移動上網(wǎng)業(yè)務(wù)投訴診斷系統(tǒng)，由系統(tǒng)完成問題診斷并返回診斷結(jié)果。投訴處理人員可以根據(jù)診斷結(jié)果，依照回復(fù)口徑答復(fù)客戶或者分派至各個設(shè)備的維護部門做進一步處理。

除單用戶投訴外，系統(tǒng)還支持批量用戶投訴的問題診斷。當(dāng)客服人員發(fā)現(xiàn)有大量用戶在集中的時間內(nèi)反映類似的問題時，可在投訴管理系統(tǒng)內(nèi)將此類用戶投訴歸并為一個批量投訴，由系統(tǒng)進行投訴診斷。此時，投訴用戶號碼列表和投訴時間段的信息會自動通過接口被送至問題診斷系統(tǒng)，由系統(tǒng)完成批量用戶問題診斷并返回診斷結(jié)果。

投訴診斷系統(tǒng)與投訴管理系統(tǒng)間的接口采用WebService協(xié)議。接口流程遵循《中國移動電子運維系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》[3]，在此不再贅述。

（2）與GIS系統(tǒng)的接口和工作流程

移動上網(wǎng)業(yè)務(wù)投訴診斷系統(tǒng)在診斷用戶上網(wǎng)問題時，可以從DPI系統(tǒng)解碼層提取的XDR記錄中，解析出為用戶提供移動上網(wǎng)服務(wù)的基站小區(qū)信息CGI（Cell Global Identifier，小區(qū)全局標識符）或ECGI（E-UTRAN Cell Global Identifier，E-UTRAN小區(qū)全局標識符）。然后再根據(jù)預(yù)置在系統(tǒng)內(nèi)的基站小區(qū)信息表，查詢到基站具體的經(jīng)緯度信息，并送至GIS系統(tǒng)，以獲取地圖信息。投訴診斷系統(tǒng)與GIS系統(tǒng)間的接口遵循OpenGIS規(guī)范。基站小區(qū)信息表會定期進行更新，樣例如表1所示。

診斷系統(tǒng)可以在地圖上清晰標注用戶上網(wǎng)業(yè)務(wù)使用的軌跡，并以醒目的顏色標注發(fā)生問題的基站小區(qū)和該問題小區(qū)的KPI/KQI指標，以便于投訴處理人員判斷是否是基站問題影響用戶上網(wǎng)。

基站小區(qū)的KPI/KQI指標是通過診斷系統(tǒng)與解碼層之間IF2接口的KPI/KQI數(shù)據(jù)訂閱功能來實現(xiàn)的。該功能使用WebService協(xié)議，此時解碼層數(shù)據(jù)合成服務(wù)器作為WebService服務(wù)端，診斷系統(tǒng)作為WebService客戶端。解碼層數(shù)據(jù)合成服務(wù)器可根據(jù)運營商的KPI/KQI指標定義規(guī)范進行統(tǒng)計。KPI/KQI數(shù)據(jù)訂閱流程遵循《中國移動統(tǒng)一DPI設(shè)備技術(shù)規(guī)范》[2]，在此不再贅述。

表1 基站小區(qū)信息表

3 判決規(guī)則

判決規(guī)則的設(shè)計基于用戶上網(wǎng)信令流程，從附著、承載建立、位置更新、DNS（Domain Name System，域名解析系統(tǒng)）查詢、TCP（Transmission Control Protocol，傳輸控制協(xié)議）握手和HTTP（HyperText Transfer Protocol，超文本傳輸協(xié)議）交互6個階段入手，根據(jù)用戶上網(wǎng)問題在信令流程上的反映，通過分析信令的錯誤原因值、消息流程的成功率、某個時間段的消息數(shù)量等來定位問題[4-8]，并定位到小區(qū)、終端、HSS（Home Subscriber Server，歸屬簽約用戶服務(wù)器）/HLR（Home Location Register，歸屬位置寄存器）、MME、SAEGW、DNS、業(yè)務(wù)平臺等精度。表2列舉了系統(tǒng)內(nèi)的部分判決規(guī)則。

判決規(guī)則共包括6個維度：

（1）問題階段

根據(jù)移動上網(wǎng)業(yè)務(wù)的過程，分為附著、承載建立、位置更新、DNS查詢、TCP握手和HTTP交互6個階段。

（2）問題定界

定位出導(dǎo)致上網(wǎng)問題的設(shè)備，包括小區(qū)、終端、SIM（Subscriber Identification Module，客戶識別模塊）卡、HSS/HLR、MME、SAEGW、DNS、業(yè)務(wù)平臺等移動上網(wǎng)業(yè)務(wù)所涉及的設(shè)備。

（3）定位精度

包括ECGI、IMEI（International Mobile Equipment Identity，國際移動設(shè)備識別碼）、IMSI（International Mobile Subscriber Identity，國際移動用戶識別碼）、MME IP地址、SAEGW IP地址、DNS服務(wù)器IP地址、SP（Service Provider，服務(wù)提供商）URL（Uniform Resource Locator，統(tǒng)一資源定位器，即網(wǎng)址）/IP地址等設(shè)備標識。

表2 用戶投訴判決規(guī)則

（4）詳細說明

判決規(guī)則的判斷邏輯。

（5）診斷結(jié)果

輸出的診斷結(jié)果，便于專業(yè)維護部門進一步處理。

（6）答復(fù)口徑

標準化的答復(fù)口徑，便于集中化的投訴管理部門進一步處理：回復(fù)客戶或者派單給相關(guān)設(shè)備的維護部門。

本系統(tǒng)的判決規(guī)則庫已包含54條判決規(guī)則，可以滿足用戶無法上網(wǎng)、無法漫游、網(wǎng)站打不開、手機客戶端軟件無法使用、上網(wǎng)速度慢等常見投訴場景的處理要求。

判決規(guī)則的分析思路包括：

（1）分析信令消息攜帶的錯誤代碼

通過信令過程確定業(yè)務(wù)失敗在哪個環(huán)節(jié)，然后根據(jù)這個過程中出現(xiàn)的錯誤碼對問題進行判斷，關(guān)聯(lián)定界到終端、無線網(wǎng)、核心網(wǎng)、業(yè)務(wù)平臺。

（2）指標橫向?qū)Ρ?/p>

比較相同類型的不同對象的指標，如果存在部分對象的指標異常，則認為這部分對象是需要重點排查的對象。

（3）信令消息關(guān)聯(lián)分析

將用戶的前后多條信令關(guān)聯(lián)起來進行分析，最終定位問題環(huán)節(jié)。比如短時間內(nèi)出現(xiàn)大量的跟蹤區(qū)更新、切換信令等情況。

此外，系統(tǒng)的判決規(guī)則庫具備可擴展性。判決規(guī)則從協(xié)議規(guī)范、網(wǎng)絡(luò)測試、終端測試、日常投訴處理等經(jīng)驗中總結(jié)得到。經(jīng)過規(guī)則可行性分析、代碼開發(fā)和測試驗證等開發(fā)步驟，確認信令特征與上網(wǎng)問題現(xiàn)象存在對應(yīng)關(guān)系、回復(fù)口徑合理恰當(dāng)，即可將規(guī)則添加至判決規(guī)則庫內(nèi)。

4 系統(tǒng)界面

移動上網(wǎng)業(yè)務(wù)投訴診斷系統(tǒng)診斷結(jié)果界面如圖4所示。

由圖4可見，問題匯總分為三個部分，最上方的部分可呈現(xiàn)用戶的手機號、終端品牌和型號，業(yè)務(wù)質(zhì)量（延時、速率），以及使用無線小區(qū)數(shù)；中間部分將有異常問題的上網(wǎng)階段以藍色高亮顯示；點擊高亮顯示的階段，最下方會呈現(xiàn)診斷結(jié)果和答復(fù)口徑。

在投訴診斷結(jié)果的下方，系統(tǒng)會在地圖上標注用戶上網(wǎng)業(yè)務(wù)使用的軌跡，并以醒目的顏色標注發(fā)生問題的基站小區(qū)和該問題小區(qū)的KPI/KQI指標，以便于投訴處理人員判斷是否是基站問題影響用戶上網(wǎng)業(yè)務(wù)。用戶上網(wǎng)軌跡和基站指標情況如圖5所示。

5 部署效果

在引入投訴診斷系統(tǒng)前，接到用戶投訴后，網(wǎng)絡(luò)部門的投訴處理人員需要進行大量的預(yù)處理工作，包括核查用戶HSS功能、附著情況、上網(wǎng)記錄、流量話單、需排查的基站和核心網(wǎng)設(shè)備的故障和性能指標，并進行信令回溯分析，若未發(fā)現(xiàn)明顯異常還需預(yù)約上門測試，問題定位通常需要1～2天時間。

圖4 移動上網(wǎng)業(yè)務(wù)投訴診斷系統(tǒng)診斷結(jié)果界面

圖5 用戶上網(wǎng)軌跡和基站指標情況

在引入投訴診斷系統(tǒng)后，診斷投訴問題的用時可控制在10分鐘以內(nèi)。根據(jù)系統(tǒng)提供的診斷報告，投訴處理人員可直接答復(fù)客戶，或精準派單至維護部門來進行進一步有針對性的處理。移動上網(wǎng)業(yè)務(wù)投訴診斷系統(tǒng)引入前后電信運營商投訴處理流程如圖6所示。

系統(tǒng)實際運行表明，投訴診斷有結(jié)果的占比達到65%以上，命中的規(guī)則主要為弱覆蓋、乒乓TAU（Tracking Area Update，跟蹤區(qū)更新）、TCP握手成功率低、DNS服務(wù)器錯誤、SP業(yè)務(wù)服務(wù)器問題和終端問題等。

值得注意的是，DPI系統(tǒng)數(shù)據(jù)的完整性是確保本系統(tǒng)有效性的基礎(chǔ)。電信運營商已經(jīng)認識到DPI系統(tǒng)是大數(shù)據(jù)的重要來源，均已不同程度地加大對DPI系統(tǒng)的投資。因此隨著今后DPI系統(tǒng)的擴容，數(shù)據(jù)完整性提高后，投訴診斷系統(tǒng)診斷有結(jié)果的比例預(yù)計會得到進一步上升。另外，隨著投訴判決規(guī)則的進一步擴充和優(yōu)化，系統(tǒng)的有效性也會進一步提升。

此外，借助投訴診斷系統(tǒng)可以將投訴處理能力前移，提高客服投訴自處理率和網(wǎng)絡(luò)部門投訴處理人員派單的準確性，從而提升運營商整體的投訴處理效率和水平，提高客戶滿意度。

圖6 移動上網(wǎng)業(yè)務(wù)投訴診斷系統(tǒng)引入前后電信運營商網(wǎng)絡(luò)投訴處理流程

6 結(jié)束語

本文介紹了基于DPI系統(tǒng)的移動上網(wǎng)業(yè)務(wù)投訴診斷系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過預(yù)定義的投訴判決規(guī)則，對用戶投訴時間段的信令面和用戶面消息進行關(guān)聯(lián)分析，對導(dǎo)致用戶上網(wǎng)業(yè)務(wù)使用問題的具體原因自動定界。通過與投訴管理系統(tǒng)和GIS系統(tǒng)的對接，系統(tǒng)的易用性得到提升。實際應(yīng)用表明，系統(tǒng)能夠支撐電信運營商實現(xiàn)投訴處理前移至客服前臺的目標，提升了投訴處理效率和質(zhì)量，客戶滿意度提高。隨著DPI系統(tǒng)及其應(yīng)用系統(tǒng)的價值日益受到電信運營商的關(guān)注，數(shù)據(jù)采集完整性的提高和投訴判決規(guī)則的日益優(yōu)化，系統(tǒng)的有效性預(yù)計會得到進一步提升。

未來隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和業(yè)務(wù)的發(fā)展，可對診斷系統(tǒng)進行拓展，使其可以進一步對VoLTE等業(yè)務(wù)進行投訴診斷。目前對VoLTE業(yè)務(wù)投訴診斷系統(tǒng)的開發(fā)工作已經(jīng)全面開展。

[1] 劉志強,張治中. LTE網(wǎng)絡(luò)中業(yè)務(wù)識別方案的研究與實現(xiàn)[J]. 電視技術(shù), 2015,39(1): 99-102.

[2] 中國移動通信集團公司. 中國移動統(tǒng)一DPI設(shè)備技術(shù)規(guī)范[S]. 2014.

[3] 中國移動通信集團公司. 中國移動電子運維系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范[S]. 2008.

[4] 3GPP TS 24.301-2011. NAS protocol for Evolved Packet System[S]. 2011.

[5] 3GPP TS 29.274-2014. Tunnelling Protocol for Control plane (GTPv2-C)[S]. 2014.

[6] 3GPP TS 29.272-2011. MME and SGSN related interfaces based on Diameter protocol[S]. 2011.

[7] W Richard Stevens. TCP/IP詳解 卷1：協(xié)議[M]. 北京: 機械工業(yè)出版社, 2000: 170-269.

[8] David Gourley, Brian Totty, Marjorie Sayer, et al. HTTP權(quán)威指南[M]. 北京: 人民郵電出版社, 2012: 45-78. ★

Study on Complaint Handing System of Mobile Internet Service Based on DPI

BAO Weihua
(China Mobile Group Shanghai Co., Ltd., Shanghai 201206, China)

Nowadays, the amount of complaints on mobile Internet services becoming increasing and complex. In the meantime, the low handling efficiency and bad quality of complaints perplex telecommunication operators. In order to deal with the difficulties, an intelligent complaint handling system was designed, which is based on the deep packet inspection (DPI) system and deployed on the application layer of the DPI system. The system is docked to the complaint handling system and GIS system with the high usability. The design method and idea of the complaint decision rule was analyzed in detail and the deployment effect of the system was summarized. The practical applications demonstrate that the system can enhance the handling efficiency and quality of the complaint handling and has the good expandability.

deep packet inspection (DPI) complaint handling decision rule call/transaction Detail Record (XDR)

10.3969/j.issn.1006-1010.2017.15.015

TN929.5

A

1006-1010(2017)15-0079-07

鮑偉華. 基于DPI的移動上網(wǎng)業(yè)務(wù)投訴診斷系統(tǒng)研究[J]. 移動通信, 2017,41(15): 79-85.

2017-05-25

責(zé)任編輯：文竹 liuwenzhu@mbcom.cn

鮑偉華：高級工程師，碩士畢業(yè)于上海大學(xué)，現(xiàn)任職于中國移動通信集團上海有限公司，主要研究方向為移動通信分組域和電路域核心網(wǎng)的演進，網(wǎng)絡(luò)管理，運維自動化。