基于5G技術的XDR采集建設方案研究

李京輝（中國聯(lián)通網絡技術研究院，北京100048）

1 背景

近年來，全球信息通信產業(yè)移動化、寬帶化和智能化的發(fā)展趨勢日益明顯。隨著傳統(tǒng)工業(yè)與互聯(lián)網的融合、物聯(lián)網的蓬勃發(fā)展，無線數(shù)據(jù)流量快速增長，信息消費將成為經濟增長新引擎。移動通信的發(fā)展不僅深刻地改變了人們的生活方式，并且已經成為推動國民經濟發(fā)展、提升社會信息化水平的重要驅動力。目前，全球已進入4G系統(tǒng)規(guī)模商用階段。國內4G用戶數(shù)已經超過10億，標志著我國全面進入4G時代。與此同時，面向2020年及未來的第5代移動通信（5G）系統(tǒng)正在穩(wěn)步推進中，2018年在深圳召開的IMT-2020（5G）峰會上，工業(yè)和信息化部副部長陳肇雄表示，要緊緊抓住5G發(fā)展的歷史機遇，加快推進5G技術產業(yè)發(fā)展，全面推動5G與實體經濟深度融合，助力我國經濟實現(xiàn)高質量發(fā)展。一是促進5G技術加快成熟。繼續(xù)推進5G技術研發(fā)試驗，確保2018年底前推出符合第1版本5G國際標準的商用系統(tǒng)設備，按時完成第3階段系統(tǒng)組網測試。二是出臺5G商用政策。強化統(tǒng)籌指導和規(guī)劃引領，適時發(fā)布頻譜規(guī)劃和商用牌照，滿足5G網絡建設與應用拓展需求。三是加快5G應用拓展。鼓勵支持企業(yè)推進5G在工業(yè)、能源、交通、醫(yī)療、環(huán)保、智慧城市等經濟社會各領域的應用，拓展5G發(fā)展空間。

隨著5G的快速發(fā)展，4G網絡時代大數(shù)據(jù)分析應用廣泛使用的XDR數(shù)據(jù)采集技術需要適應5G網絡建設的新需求。與XDR數(shù)據(jù)采集相關的5G技術主要包括NSA/SA組網方式、NFV虛擬化及NB-IoT物聯(lián)網，本文針對上述3種技術闡述XDR數(shù)據(jù)采集技術如何適應5G網絡及應用技術，為XDR數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)部署在5G網絡上提供技術參考。

2 基于NSA/SA技術的XDR數(shù)據(jù)采集方案

2.1 組網方式

目前3GPP發(fā)布的典型組網方案有4種：Option3、Option7、Option4、Option2（見圖1～圖4）。

圖1 Option3組網方式

圖2 Option7組網方式

圖3 Option4組網方式

圖4 Option2組網方式

其中Option3是非獨立組網（NSA）架構，Option7、Option4、Option2是獨立組網（SA）架構。目前國內運營商在建設初期選擇Option3x的組網方式，最終的目標是Option2組網方式。其中Option3x是所有的控制面信令都經由eNB轉發(fā)，gNB可將數(shù)據(jù)分流至eNB。下面主要介紹Option3x和Option2組網方式下XDR采集建設方案。

2.2 Option3x組網方式XDR采集建設方案

圖5示出的是Option3x組網方式。Option3x為eNB與EPC建立連接，gNB與EPC建立了用戶面連接，EPC與gNB間的信令面消息通過eNB轉發(fā)，EPC與UE間的部分5G流量可以通過gNB分流給eNB。

這種部署方式對于eNB影響較小，綜合利用了5G初期LTE的廣度覆蓋和5G新技術提供的大帶寬。探針可以采集到eNB與EPC間的S1MME和S1U流量、gNB與EPC間的流量，可以通過gNB IP識別5G用戶面流量。

圖5 Option3x組網方式

2.3 Option2組網方式XDR采集建設方案

圖6 示出的是Option2組網方式。

圖6 Option2組網方式（全接口）

針對上面SA的組網方式，如果按照目前對用戶的移動會話管理和用戶面數(shù)據(jù)進行分析的話，只需要采集N1、N2、N3和N4接口。

3 基于虛擬化設備的XDR采集建設方案

圖7示出的是虛擬化采集。

圖7 虛擬化采集

目前設備廠家基本已經達成一致意見，針對虛擬化設備將信令數(shù)據(jù)統(tǒng)一放置在核心交換機側。集成廠家可在核心交換機側對XDR信令數(shù)據(jù)進行采集合成。如果數(shù)據(jù)量過大，匯聚的信令數(shù)據(jù)可分布式地放在多個交換機側，起到負荷分擔的作用。

一般是通過對核心網交換機的信令鏈路進行分光彩集，目前沒有通過核心網交換機復制轉發(fā)的方式采集數(shù)據(jù)，其主要限制是這種方式會額外增加核心網交換機的負荷，需核心網交換機設備支持。

4 NB-IoT的XDR采集建設方案

4.1 總體要求

整個NB-IoT的網絡架構如圖8所示，其中SCEF網元現(xiàn)網暫不支持。

圖8 NB-IoT采集

NB-IoT網絡整體架構沿用LTE網絡架構，信令面各接口協(xié)議不變，只是增加了一些信令流程及字段；用戶面不再使用S1-U接口，而新引入了S11-U接口，但是S11-U接口所使用的傳輸協(xié)議與原S1-U接口是一樣的。

在實際組網中，對于NB接入網，NB-IoT基站與LTE基站都是合設的，采用多模基站的方式，并使用同一個SCA設備進行軟采數(shù)據(jù)輸出，通過在軟采數(shù)據(jù)包頭中增加一個標識來區(qū)分LTE及NB-IoT的軟采數(shù)據(jù)。對于NB-IoT核心網，部分省份復用LTE EPC，部分省份新建基于NFV的NB-IoT核心網。

總體評估，NB-IoT網絡相對于LTE網絡的變化較小，可重用LTE的統(tǒng)一DPI系統(tǒng)進行NB-IoT網絡數(shù)據(jù)采集，可通過對統(tǒng)一DPI技術規(guī)范和現(xiàn)網統(tǒng)一DPI系統(tǒng)進行升級，來實現(xiàn)對NB-IoT網絡數(shù)據(jù)采集的支持。

4.2 NB-IoT的采集接口及采集方式

NB-IoT網絡采集接口可參照LTE的采集接口，信令面包括Uu/S1-MME/S6a/SGs/S11-C接口，用戶面包括S11-U接口。

Uu接口數(shù)據(jù)采集通過軟采方式實現(xiàn)，由基站輸出原始碼流至SCA，SCA匯總之后輸出給統(tǒng)一DPI系統(tǒng)的軟采采集解析服務器。

S1-MME/S6a/SGs/S11-C接口數(shù)據(jù)采集通過硬采方式實現(xiàn)，通過在MME處部署分光器，將原始碼流復制出來給統(tǒng)一DPI系統(tǒng)的硬采采集解析服務器。

S11-U接口數(shù)據(jù)采集通過硬采方式實現(xiàn)，通過在SGW處部署分光器，將原始碼流復制出來給統(tǒng)一DPI系統(tǒng)的用戶面采集解析服務器（統(tǒng)一DPI設備）。需要說明的是，NB-IoT的用戶面數(shù)據(jù)大多采取加密方式，傳統(tǒng)用戶面的解析設備可能無法解析。

5 結束語

本文介紹了XDR采集技術如何應用于5G網絡中，主要包括NSA/SA的不同組網方式中如何制定XDR采集方案，虛擬化設備NFV環(huán)境下如何制定XDR采集方案以及NB-IoT業(yè)務如何采用XDR采集方案等。從廣義上講NB-IoT雖然是一種應用，在4G網絡、5G網絡中都可以實現(xiàn)，但是也可把NB-IoT技術作為5G的一個新技術。