語音呼叫路由匯聚的方法設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

全俊斌，廖康，李彬

（中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)廣東有限公司，廣東 廣州 510000）

0 引言

在移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中，語音呼叫涉及信令面及媒體面兩部分消息。信令消息建立接通后，再建立通話媒體數(shù)據(jù)的傳送。如要采集分析呼叫數(shù)據(jù)，目前業(yè)界通常采用“全量采集”方式，在全量網(wǎng)元的鏈路接口上部署探針，獲取信令、媒體碼流消息[1-6]。移動(dòng)通信運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)龐大而復(fù)雜，全量采集方式需要投入數(shù)以億計(jì)的資源成本。同時(shí)，若網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擴(kuò)容，需同步擴(kuò)容采集設(shè)備，難以應(yīng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)快速增長(zhǎng)的情況。本文提出一種方法，將號(hào)碼呼叫的信令及媒體數(shù)據(jù)先匯聚于指定網(wǎng)元，再接續(xù)至被叫用戶。區(qū)別于傳統(tǒng)“全量采集”方式，因呼叫路由均被匯聚于指定網(wǎng)元，可僅在指定網(wǎng)元的接口部署探針，實(shí)現(xiàn)全量數(shù)據(jù)的采集。

1 方法設(shè)計(jì)

1.1 路由匯聚方法

在網(wǎng)絡(luò)中新建路由匯聚控制單元，同步添加需匯聚路由的主叫號(hào)碼名單（以下簡(jiǎn)稱“路由名單”）?？刂茊卧c全網(wǎng)網(wǎng)關(guān)建立連接，所有呼叫信令經(jīng)網(wǎng)關(guān)后均先送至控制單元。呼叫經(jīng)控制單元進(jìn)行名單匹配后，先將其路由至指定的匯聚端局，再接續(xù)至被叫用戶，以實(shí)現(xiàn)路由的匯聚，便于單點(diǎn)采集信令及媒體數(shù)據(jù)。技術(shù)實(shí)現(xiàn)的邏輯流程如圖1 所示，步驟如下：

（1）信令面

a1、正常情況下，經(jīng)網(wǎng)關(guān)的用戶呼叫信令中，主被叫號(hào)碼格式為：主叫AA、被叫BB。

a2、網(wǎng)關(guān)將呼叫信令全量觸發(fā)至路由匯聚控制單元，判斷呼叫的主叫號(hào)碼是否命中路由名單。如是，對(duì)應(yīng)的被叫號(hào)碼前添加特殊數(shù)字前綴XXX，信令中的主被叫格式隨之變?yōu)椋褐鹘蠥A、被叫XXXBB。如否，則無操作。

a3、路由匯聚控制單元完成被叫號(hào)碼變換后，將信令送回至網(wǎng)關(guān)。

a4、網(wǎng)關(guān)接收返回的信令，分析被叫號(hào)碼，匹配路由策略。如果被叫號(hào)碼前綴為XXX，則先去除被叫前綴XXX，還原真實(shí)被叫號(hào)碼，并根據(jù)預(yù)設(shè)的匯聚路由策略，統(tǒng)一觸發(fā)信令至指定的核心網(wǎng)信令處理網(wǎng)元（即匯聚端局），轉(zhuǎn)過程a5。如否，則根據(jù)正常信令路由策略，直接將呼叫接續(xù)至被叫用戶。

a5、匯聚端局接收信令后，根據(jù)被叫號(hào)碼，向HLR/HSS 發(fā)起GRI 查詢。

a6、HLR/HSS 返回被叫號(hào)碼登記注冊(cè)的端局相關(guān)信息。

a7、匯聚端局將呼叫信令接續(xù)至被叫登記端局，實(shí)現(xiàn)信令的接通。

（2）媒體面

b1、伴隨著信令面數(shù)據(jù)的路由完成，網(wǎng)關(guān)接入呼叫的媒體數(shù)據(jù)。

b2、網(wǎng)關(guān)將媒體數(shù)據(jù)路由至指定的核心網(wǎng)媒體處理網(wǎng)元（即匯聚端局）。

b3、匯聚端局將媒體數(shù)據(jù)路由至被叫登記端局，實(shí)現(xiàn)媒體話務(wù)的接通。

圖1 路由匯聚流程

在圖1 中，網(wǎng)關(guān)可以是關(guān)口局、長(zhǎng)途局、IMS 核心網(wǎng)網(wǎng)元等與全網(wǎng)端局有信令鏈接的網(wǎng)元。當(dāng)路由名單的號(hào)碼發(fā)起呼叫時(shí)，對(duì)應(yīng)被叫的登記歸屬端局為某MSC/MGW。在核心網(wǎng)網(wǎng)元將呼叫信令和媒體數(shù)據(jù)發(fā)送至此MSC/MGW前，先發(fā)送至指定的匯聚端局，在匯聚端局進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，無需在現(xiàn)網(wǎng)全量MSC/MGW 進(jìn)行采集操作。若網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擴(kuò)容，即新增被叫登記端局，因數(shù)據(jù)均經(jīng)過匯聚端局，可無需對(duì)新增的被叫登記端局部署分光采集設(shè)備。

1.2 路由匯聚控制

（1）號(hào)碼控制

在路由匯聚控制單元，可修改路由名單，實(shí)現(xiàn)路由匯聚的主叫號(hào)碼控制。

（2）呼叫控制

對(duì)于某一個(gè)需路由匯聚的主叫號(hào)碼，通過設(shè)置邏輯判斷條件，抽取符合特定函數(shù)條件的部分呼叫進(jìn)行路由匯聚?？蛇x地采用函數(shù)進(jìn)行呼叫隨機(jī)抽取，步驟如下：

1）設(shè)置路由名單號(hào)碼在分鐘區(qū)間內(nèi)的呼叫抽取總次數(shù)上限為M，M可根據(jù)控制單元處理能力調(diào)整；

2）設(shè)置單個(gè)路由號(hào)碼在小時(shí)區(qū)間內(nèi)的呼叫抽取總次數(shù)上限為N，當(dāng)前已提取通話次數(shù)為n；

3）構(gòu)造偽隨機(jī)數(shù)生成函數(shù)f(M,n)，生成隨機(jī)數(shù)r：

r=f(M,n)=f(k×n/M)

其中r在[0,1]間按一定概率隨機(jī)取值，實(shí)現(xiàn)n值越大，r為1 的概率越?。籑值越大，r為1 的概率越大。

4）單個(gè)路由號(hào)碼每發(fā)起一次呼叫，隨機(jī)產(chǎn)生一個(gè)隨機(jī)數(shù)r。當(dāng)r=1 且此號(hào)碼的呼叫抽取的次數(shù)n＜N時(shí)，則抽取本次呼叫數(shù)據(jù)；如不滿足上述條件，則放棄抽取，直接放通。

2 測(cè)試結(jié)果

在南方某省的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)開展測(cè)試，選用容災(zāi)備份網(wǎng)元MSC/MGW 作為匯聚端局，在被叫號(hào)碼前添加“993”作為特殊前綴，以識(shí)別路由指向至匯聚端局的呼叫。偽隨機(jī)函數(shù)r取值1，即全量匯聚，測(cè)試結(jié)果如下。

2.1 網(wǎng)間號(hào)碼呼入

選用電信號(hào)碼A 作為主叫號(hào)碼，本地移動(dòng)號(hào)碼B 作為被叫號(hào)碼。正常情況下，呼叫路由為：主叫A→本地電信關(guān)口局→本地移動(dòng)關(guān)口局→本地移動(dòng)端局→被叫B。采用路由匯聚方法后，原路由中增加“匯聚端局”節(jié)點(diǎn)，呼叫路由變?yōu)椋褐鹘蠥→本地電信關(guān)口局→本地移動(dòng)關(guān)口局→匯聚端局→本地移動(dòng)端局→被叫B。

在本地移動(dòng)關(guān)口局上追蹤呼叫信令，呼叫建立IAM、呼叫響應(yīng)ANM、呼叫拆線REL 等信令消息均交互成功，即號(hào)碼A 撥打號(hào)碼B 的呼叫可正常接通及掛斷。

在匯聚端局追蹤呼叫信令，號(hào)碼A 撥打號(hào)碼B 的呼叫源信令點(diǎn)為本地移動(dòng)關(guān)口局，即呼叫路由被成功匯聚至該節(jié)點(diǎn)。

2.2 網(wǎng)內(nèi)號(hào)碼呼出

選用本地移動(dòng)號(hào)碼C 作為主叫號(hào)碼，跨片區(qū)的異地電信號(hào)碼D 作為被叫號(hào)碼。正常情況下，呼叫路由為：主叫C→本地端局→片區(qū)1 長(zhǎng)途局→片區(qū)2 長(zhǎng)途局→異地網(wǎng)間關(guān)口局→被叫D。采用路由匯聚方法后，原路由中增加“匯聚端局”節(jié)點(diǎn)，呼叫路由變?yōu)椋褐鹘蠧→本地端局→片區(qū)1 長(zhǎng)途局→匯聚端局→片區(qū)2 長(zhǎng)途局→異地網(wǎng)間關(guān)口局→被叫D。

在長(zhǎng)途局及匯聚端局的信令追蹤結(jié)果與2.1 節(jié)類似，匯聚端局的上一跳信令點(diǎn)為片區(qū)1 長(zhǎng)途局，呼叫可正常接通及掛斷。

2.3 性能及效益對(duì)比

（1）性能

分別選用未經(jīng)路由匯聚以及經(jīng)路由匯聚的主叫號(hào)碼，在相近時(shí)間點(diǎn)，對(duì)相同被叫號(hào)碼進(jìn)行一次撥測(cè)?；谛帕钭粉櫧Y(jié)果，計(jì)算每一次撥測(cè)的呼叫接通耗時(shí)，公式如下：

呼叫接通耗時(shí)=應(yīng)答消息（ANM）時(shí)間點(diǎn)-初始地址請(qǐng)求消息（IAM）時(shí)間點(diǎn)

每組實(shí)驗(yàn)的撥測(cè)方法為：分5 輪撥測(cè)，每一輪撥測(cè)相同被叫號(hào)碼20 次，共計(jì)100 次，計(jì)算其平均呼叫接通耗時(shí)。如圖2 所示，未經(jīng)路由匯聚的呼叫平均接通耗時(shí)為5.172 s，而經(jīng)路由匯聚后的呼叫平均接通耗時(shí)為5.407 s，因路由匯聚導(dǎo)致的時(shí)延為0.235 s。

類似地，進(jìn)行更多組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，因路由匯聚導(dǎo)致的時(shí)延均為毫秒級(jí)。

圖2 呼叫接通耗時(shí)對(duì)比

（2）效益

在現(xiàn)網(wǎng)采集指定號(hào)碼的呼叫數(shù)據(jù)，如采用業(yè)界傳統(tǒng)的“全量采集”方式，因呼叫路由的隨機(jī)性，需在所有核心網(wǎng)網(wǎng)元部署探針；如采用本文的“單點(diǎn)采集”方式，僅需在匯聚網(wǎng)元部署探針。按省級(jí)運(yùn)營(yíng)商千臺(tái)級(jí)的核心網(wǎng)網(wǎng)元規(guī)模測(cè)算，特定號(hào)碼的呼叫被匯聚至單臺(tái)網(wǎng)元后，“單點(diǎn)采集”方式采集成本僅為傳統(tǒng)“全量采集”方式的1‰。

2.4 測(cè)試小結(jié)

當(dāng)通話單方或雙方為非VoLTE 用戶時(shí)，測(cè)試各類通話場(chǎng)景（如跨地通話、跨網(wǎng)通話、漫游通話等），測(cè)試呼叫均能匯聚路由至指定端局，且能正常接通。經(jīng)路由匯聚后的呼叫接通耗時(shí)，較未匯聚呼叫的時(shí)延為毫秒級(jí)，不影響用戶通話感知。

3 結(jié)束語

本文提出了呼叫信令與媒體的數(shù)據(jù)路由匯聚方法。實(shí)踐表明，利用本方法，可將特定號(hào)碼的呼叫信令與媒體數(shù)據(jù)匯聚至指定網(wǎng)元，從而實(shí)現(xiàn)在單點(diǎn)網(wǎng)元上全量或抽樣采集呼叫數(shù)據(jù)。方法不影響正常用戶通話感知，可靈活適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)容量變化，同時(shí)降低了數(shù)據(jù)采集成本。