（通信与信息系统专业论文）移动业务监控系统软件平台的设计与实现.pdf

移动业务监控系统软件平台的设计和实现 移动业务监控系统软件平台的设计和实现 摘要 随着移动网络规模的不断扩大以及移动业务的迅速增长，特别是 g s m ( g l o b a ls y s t e mf o rm o b i l ec o m m u n i c a t i o n ) 网络，对移动业务的维 护形成了很大的挑战，建设一个统一的监控平台来分析和实时监控网 络性能显得日益迫切。移动业务智能监控平台可以实时，周期性对网 络的语音，短信和g p r s ( g e n e r a l p a c k e t r a d i o s e r v i c e 通用分组无线业 务) 业务进行监控，并对网络的各项性能指标进行统计，对信令进行 分析和图形化回放显示，以及提供g i s ( g e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ns y s t e m ， 地理信息系统) 和告警功能。它是移动业务集中维护和管理，网络质 量监控和分析，故障快速定位和排除的有效的支持手段之一。 本文的研究内容包括：基于g s m 网络的移动业务监控平台的总 体框架，监控平台的功能，监控平台软件构架，监控系统各功能实体 的设计和实现等。本文首先对移动业务监控的发展趋势和研究意义进 行了介绍和分析，然后介绍了几种典型的移动业务，接下来对移动业 务监控系统的概念，功能需求进行了介绍。然后分析了本系统的总体 设计思路，功能分析和软件结构设计，并根据设计要求给出了监控系 统各功能实体的详细设计。本文最后给出了系统在实际网络中的部署 和测试结果，对平台目前所存在的一些问题进行了说明，并指出下一 步研究工作的主要方向。 关键词：移动业务，监控平台，软件设计，语音，s m s ，g p r s 北京邮电大学硕士论文移动业务监控系统软件平台的设计和实现 t h ed e s i g na n di m p l e m e n to f m o b i l et ra f f i cm o n i t o rp l a t f o r m a b s t r a c t w i t ht h er a p i dg r o w t ho fg s mm o b i l e i h m ca n dc o n t i n u o u s l y e x t e n do fi t sn e t w o r ks c a l e ，h a v i n gf o r m e dt h eg r e a tc h a l l e n g et ot h e m a i n t e n a n c e so fm o b i l et r a m c i ti su r g e n tt ob u i l dau n i f i e da n d i n t e l l i g e n tm o n i t o rp l a t f o r mt os u p e r v i s i n ga n da n a l y z i n gt h ep e r f o r m a n c e o fm o b i l en e t w o r k t h i sp l a t f o r mc a nc a r r yo nv o i c e ，s m sa n dg p r s m o n i t o r i n g o nr e a l t i m ea n dp e r i o d i cs c h e d u l et h a tc a na n a l y z et h e n e t w o r kp e r f o r m a n c e ，g r a p h i c a lr e p r e s e n t a t i o ns i g n a l i n gp r o c e d u r ea n d p r o v i d e g i sa n da l a r mf u n c t i o n t h ep l a t f o r mc a nb eu s e di nt h e f o l l o w i n ga p p l i c a b l es c o p e ：s e r v i c ea n a l y s i s ，s e r v i c em o n i t o r , n e t w o r k m o n i t o r , s e r v i c et r a c e ，f a u l td e t e c t i n g ，p r o t o c o la n a l y s i sa n ds oo n t h i st h e s i si sf o c u so nm o n i t o rp l a t f o r ma r c h i t e c t u r e t h ef u n c t i o no f o u rp l a t f o r n la n ds o f t w a r ea r c h i t e c t u r ea n di t sr e a l i z a t i o n i ti so r g a n i z e d i n t os e s s i o n sa sf o l l o w s ：f i r s t l yw ei n t r o d u c et h ep u r p o s ea n dt r e n do f s t u d y i n gm o n i t o rs y s t e m ，t h e ni n t r o d u c et h ec a t a l o g so fm o b i l et r a f f i c ， t h e ni n t r o d u c et h ec o n c e p to fn e t w o r km o n i t o rs y s t e m ，a n di t sf u n c t i o n t h e nr e v i e wt h ep l a t f o r m ，i n c l u d i n gt h ea r c h i t e c t u r e ，t h ef u n c t i o n ，a n d s o f t w a r ea r c h i t e c t u r e f o u r t h l y , w ei n t r o d u c et h es o f t w a r er e a l i z a t i o no f m o b i l et r a f f i cm o n i t o rs y s t e ma n di t sd e p l o y m e n ta n dt e s tr e s u l tw i t h i n a c t u a lm o b i l en e t w o r k f i n a l l y , w ep o i n to u tt h ep r o b l e m se x i t i n gi no u r s y s t e ma n dp r e s e n tt h ep l a nt oi m p r o v et h em o n i t o rp l a t f o r m k e yw o r d s ：m o b i l et r a f f i c ，m o n i t o rp l a t f o r m ，s o f t w a r ed e s i g n ，v o i c e ， s m s ，g p r s i l 北京邮电大学硕士论文移动业务监控系统软件平台的设计和实现 第二章： 图2 1 图2 2 图2 3 第三章 图3 1 图3 2 图3 - 3 第四章 图4 _ l 图4 2 图4 3 第五章 第 图表目录 短消息中心的结构7 m m s 参考体系结构8 g p r s 系统结构图9 通用的监控系统的功能组成l3 m t r 文件结构1 5 信令回放1 7 移动业务监控系统的结构图2 0 监测点在g s m 网络中的位置2 2 监控系统的软件构架2 6 5 1 监控主服务器功能模块3 0 5 2 服务器拨测远程监测点3l 5 3 远端监测点相互拨测3 l 5 4 监测点拨测软件流程图3 3 5 5 短信实时监控流程3 5 5 6m t r 解析程序类图3 9 5 7n e t 框架下的i b a t i s 4 2 5 8w e bs e r v i c e 的工作流程4 5 5 9 监控从服务器w e b s e r v i c e 结构4 6 5 1o 客户端功能结构图4 8 6 1测试部署的总体方案5 0 v 图图图图图图图图图图漳图 ，1 广 独创性( 或创新性) 声明 本人声明所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所 知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰 写过的研究成果，也不包含为获得北京邮电人学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材 料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢 意。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 本人签名：日期： 关于论文使用授权的说明 学位论文作者完全了解北京邮电大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校 攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京邮电大学。学校有权保留并向国家有关部门或 机构送交论文的复印件和磁盘，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部 或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。( 保密的学位 论文在解密后遵守此规定) 保密论文注释：本学位论文属于保密在一年解密后适用本授权书。非保密论 文注释：本学位 本人签名： 导师签名： 适用本授权书。 日期：丝堕：丝墨 日期：2 当趁：笙，兰 北京邮电大学硕士论文 移动业务监控系统软件平台的设计和实现 第一章绪论 1 1 研究背景 近年来，全球移动通信呈现迅速增长态势。特别是中国，2 0 0 7 年手机用户接近5 亿，移动用户总数已超过了固定电话用户数。欧洲许多国家的移动电话普及率高达 8 0 以上，有的国家甚至达到1 0 0 。从全球范围来看，当前一些发达国家网络已经 迈入3 g ，甚至在向4 g 演进，而更多的国家的网络正在逐步从2 5 g 向3 g 演进。同 时，移动业务的发展，特别是除语音业务以外的数据等其它新兴业务呈现方兴未艾之 势。未来的趋势是语音业务增长幅度将逐步放缓，而新兴的业务，如m m s ，g p r s 业务，多媒体业务，t m ，位置服务，游戏等业务的发展步伐将不断加快。 随着移动电话普及率的不断提高，市场竞争的加剧，移动运营商的a r p u 值呈 现下降趋势，传统的语音和短信业务已经不能满足运营商的收入需要。为此，运营商 在继续扩展语音，短信市场的同时，积极推广新兴的各类移动业务：包括m m s ，彩 铃，定位业务，互联网业务，多媒体业务，即时通信等来提高自身的竞争力。移动运 营商必须全面掌握各主要业务的运行情况，及时了解业务的各项指标，应对市场和技 术挑战，为用户提供可感知到的用户体验，保持企业的快速稳定发展。 从网络的运维角度来说，如何保证移动网络的高效而可靠的运行，实时发现网络 的故障，第一时间发现移动业务的运行状态，及时排除网络的故障，一直以来都是移 动业务发展的关键。为了获得特定区域的网络质量，传统的方式是利用机动车搭载测 试设备在通信网覆盖区域内走动，不间断的测试基站信号强度、多径效应等并向基站 发送信号，由基站测试车载设备发送的信号与信令，以评估该点的通信质量。但是由 于移动业务的不断扩展，除了传统的语音通信、文本短信通信之外，还出现了诸如多 方语音通信、彩信、无线上网、流媒体等业务，网络中信令的复杂程度也大大增加。 在这样的情况下，单纯依靠终端系统发送的信号与信令来评测网络质量的单向式方法 就显得不能满足需要了，需要相应的监控系统作为辅助工具来进行网络质量的分析， 因此基于业务的分布式移动通信监控系统的研发就被提上了日程。 这就要求移动运营商建设一个统一的，灵活的开放的数据采集和分析统计的监控 平台来对移动业务及网络进行集中监控u j 。 北京邮电大学硕士论文 移动业务监控系统软件平台的设计和实现 1 2 移动业务监控系统的发展趋势 目前，越来越多的无线相关的新技术和新服务的不断推出使得今天的网络运营维 护人员要面对越来越多的新技术和新服务的推广。对于网络运维人员来说，要使网络 可以提供用户满意的服务质量，使网络达到在激烈竞争的市场环境下处于领先地位， 就不仅需要加强传统的系统管理，数据库管理，网络管理等方面之外，建立一个面向 整体，面向业务的集中型的网络监控管理系统也是必不可少的【2 1 。 目前来说，国内外相关的移动网络监控系统的产品很多，而且每种监控系统的侧 重点都各不相同，针对的设备依赖性比较大，这种设备在网络发展的一段时期内发挥 着积极的作用，但是随着业务的不断增加，网络设备的多元化等特点使这种单一化的 监控系统越来越不能满足需要，今年来移动业务监控系统正在朝着以下的几个特点发 展： ( 1 ) 广泛的数据采集覆盖面 移动运营商的网络复杂度和业务多样性，包含了众多类型的网元、网元管理器、 网络管理器、主机系统、应用服务，数据库等，监控系统应该能够实现全面、实时、 准确的网络事件收集，集中的、实时的管理所有相关的信息，这将是保障以后的事件 集中处理和业务相关分析，网络性能分析等的前提，这是一个高水准的业务监控系统 所必须具备的条件。 一个优秀的监控平台需要能够对移动运营商广泛的网络基础框架的组件进行全 面监控，实时发现i ，r 基础框架的组件的问题。采集的数据可以是从o m c 中得到的， 也可以从网络的各个节点，各个网元直接获得的数据，可以通过合适的数据采集方式 或者设备( 如硬件采集终端，镜像，h n 甲，c m p p 等) 来采集各个接口的数据或者 信令。如a ，a b i t s ，g b ，g r ，g n 接口等。相应的采集方式，应该灵活多样，既包括 被动的事件收集方式( 即对网元设备上的数据的进行采集和处理) ，也要包括主动的事 件采集方式( 即对主动的、定期的收集和处理) 。 ( 2 ) 强大高效的业务分析处理能力 监控系统可以从被管理的对象，网元管理系统，网络管理系统甚至资产配置数 据库中提出和分析出相关的有用的信息，可以根据不同的业务类型，如语音，短信， 彩信，数据业务以及各种增值业务等，分析相应的性能。并能从这些数据中分析和 提取出有用的服务和业务信息，如某些网元设备的配置信息或业务关联信息，或者 是某些系统的关键性能指标的变化数据，而且这些信息中存在大量的关联关系，并 能够通过这些关联关系定义相应的关联策略进行实时处理等。也就是说，监控系统 2 北京邮电大学硕士论文 移动业务监控系统软件平台的设计和实现 可以分析移动运营商的重要服务，及应用与实际的i t 基础架构之间的依赖关系，并 能够固化为服务模型，从而了解r r 基础架构上的故障与性能下降，可用性变化等事 件对服务层、业务层的影响是怎样的，并能以此为依据完成业务级的服务水平实时 监控和历史统计等。 ( 3 ) 监控系统界面灵活，统一管理 监控系统的管理界面要灵活，信息分类要方便，安全性高，数据共享灵活，可 以使不同的管理部门，服务部门以及不同级别的人都可以使用该系统所具有的信 息，比如网维人员可以借助该系统及时发现系统，网络故障信息，性能参数变化情 况；而不同的业务支撑组( 如彩信，w a p 支撑组等) 借助该系统，可以看到各自所 管辖的网络设备，服务器等的状态和各种故障信息；管理人员可以通过这个系统获 得相应的网络质量和服务质量的状态等，形成一个统一的管理门户。 1 3 研究内容与应用价值 本文的主要研究方向是移动业务监控系统监控软件平台的相关技术，本平台是基 于g s m 网络的监控系统。移动业务监控系统分为监测点监控，v i p 用户监控和短信 实时监控三部分，系统由硬件的监测点，监控服务器集和客户软件组成。可以实时或 者周期性对移动网络的语音，短信和g p r s 业务进行监控，对网络的各项性能指标进 行统计，信令的分析和图形化回放显示，并提供g i s 和告警功能。 1 3 1 本文的研究内容 移动业务监控平台相关技术的研究主要包括： 监控平台的总体框架：该框架满足分层，分布式；可集中操作维护，配置灵 活，可扩展性；具有很好的开放性。 监控平台的功能：平台实现的功能用户管理，基础数据管理，信令的统计， 信令的回放，例行业务监控，告警定义，告警生成，地理化显示，报表生成等。 监控平台软件构架：监控系统运行的功能实体主要包括：监控主服务器，监 控从服务器，客户端，数据库等，各实体间的协作通过监控平台统一进行配置和 管理。 监控系统各功能实体的设计和实现：监控主服务器，监控从服务器和客户端 的设计思路分析和详细设计分析。笔者在项目中负责整个系统的设计，并参与监 控主服务器，监控从服务器的大部分开发和客户端的部分开发工作。 1 3 2 论文项目来源和作者的主要工作 北京邮电大学硕士论文 移动业务监控系统软件平台的设计和实现 移动业务监控系统来源于学院与广东惠迅公司合作，共同为广东移动惠州分公司 开发移动业务监控系统。项目的目标是基于当地移动的设备特点( 爱立信设备) ，设 计一套可以分析g s m 网络语音，短信和g p r s 业务的监控系统。作者主要的任务是： 根据实际调查分析获取系统的需求分析，设计系统的总体结构，系统关键部分的分析 设计，系统软件构架的设计，系统的现场测试与验收。 1 3 3 系统的创新点与应用价值 随着电信市场的进一步开放，运营商已经在市场推广，业务实施，运行维护和售 后服务等多方面形成了全国的竞争。从运营维护的角度来说，如何保证整个网络高效 可靠运转，及时发现网络的故障，性能瓶颈所在，在尽短的时间内排除网络的故障， 同时降低运维成本是在这场竞争中取胜的关键，而运维水平的不断提升必须依托于高 效而成熟的管理维护工具。虽然现有网络的网管系统可以提供系统的部分性能分析和 监控，但是网管系统的分析不够直观，系统分析比较复杂，而且不能进行多业务监控 和不同指标的监控，告警分析不够详细和及时，不能地图化显示等缺点。因此，必须 建设一个灵活，开放的数据采集和处理系统，实现网络的信令分析和网优指标分析， 及时分析和定位网络的性能，提高网络质量，提供给用户优良的网络，提高企业的竞 争力。 移动业务监控系统的创新点： ( 1 ) 智能化，实时监控移动通信业务的性能，及时发出报警。 ( 2 ) 可以实时捕捉一次通话过程的信令流程，给用户以直观的图形回放信令过程。 ( 3 ) 短信智能监控系统：用户通过发短信可以实时的激活监控程序，并能实时反 馈监控结果，给用户更方便，更智能的监控。 ( 4 ) 可以方便对直放站进行监控，提供直放站监控所需的功能。 ( 5 ) 系统有自动手动分析信令，通信指标的功能。 ( 6 ) 结合硬件终端可以更方便快捷的部署监控点，成本低廉，安装方便。 移动业务监控系统是部署在g s m 网络中的一个监控系统，实现集中维护，集中 监控，集中管理的目标。它能不间断的根据用户定义的监控任务采集网络的数据进行 分析和统计，并形成告警信息。移动业务监控平台的应用价值包括：实时周期的监 控网络的性能，可以对直放站，基站小区的性能进行监控，实时呈现信令过程，并可 以提供图形化的显示功能，方便网络维护人员进行故障的查看。提供网优需要的参数 供网优人员查看和分析。地图定位故障点和报警信息，为网络运行维护提供科学的依 据。 4 北京邮电大学硕上论文移动业务监控系统软件平台的设计和实现 1 4 论文的组织结构 这篇论文的组织结构如下： 第一章介绍了论文的研究背景，作者的主要工作，论文的创新点等内容。 第二章本章开始介绍了移动业务的种类以及简要的介绍了几种典型的业务。 第三章介绍了移动业务监控系统的概念，功能分析和需求分析。 第四章首先介绍了监控系统的总体设计方案，并对方案的各种部分进行了着重的 介绍，基于功能分析了系统的软件构架和特点，并给出合理的设计方案。 第五章介绍的是监控平台各功能实体，监控主服务器，监测从服务器和客户端各 功能实体的详细实现。 第六章首先介绍了系统的部署和测试结果。最后对监控平台进行了总结，对平台 目前所存在的一些问题进行说明，并介绍了下一步研究工作的主要方向。 5 北京邮电大学硕士论文移动业务监控系统软件平台的设计和实现 第二章移动业务介绍 2 1 移动业务的分类 移动业务从最初1 g 时只提供语音业务，到2 g 时增加短信，数据业务和增值业 务，到2 5 g 3 g 时相对于2 g 网络有了质的飞跃，体现在业务方面，就在于能够真正 提供移动多媒体数据业务，2 5 g 3 g 除了能够支持2 g 移动系统的短消息，m m s 外， 更能提供像定位业务( l b s ) ，可视电话业务，高速流媒体业务，视频监控业务等移 动多媒体数据业务。 移动业务可以从不同的角度进行不同的分类。每种分类所属的各种业务是相互交 错。从用途来看可以把业务划分为通信，资讯，娱乐，商务，个人应用和工业应用【3 】。 通信类：通信类包括基础语音业务，视像业务以及利用手机终端进行即时通信的 相关业务。 资讯类：资讯类业务是指用户通过移动通信的手段获得信息的业务。主要包括短 信息( 天气预报，航班信息，股票行情，新闻广告等) ，未来资讯内容将会通过 视频，音频来实现实时交互性传递。 娱乐类：包括移动游戏，视频音频点播业务和图片铃声下载等。 商务类：移动商务类业务指的是由手机，掌上电脑，笔记本电脑等移动通信设备 与无线上网技术结合构成的一个电子商务体系。移动电子商务因其快捷方便，无 所不在的特点正在一个发展的高峰期。比如：自动售货机，公共交通售票机，电 子钥匙，现金支付，电子银行和移动广告等。 个人应用类：用于个人生活的业务种类繁多，包括家庭自动化，防火防盗，医疗 保健，手机银行，照相摄像以及基于位置的服务器等等。 工业应用：移动业务会出现很多面向企业集团的应用。移动虚拟专网( m v p n ) 可提供集团用户优惠，控制个人话费等功能，并具有网外呼叫限制，缩位拨号等 业务特征，非常利于留住大客户。除此之外，3 g 应用可应用工业领域，通用移 动网技术实现工业自动化，遥感遥测等，从而为企业提供多种解决方案。 2 2 几种典型的移动业务 2 2 1s m s 业务 短消息业务分为点对多点的小区广播短消息业务和点对点的短消息业务两种 6 北京邮电人学硕士论文移动业务监控系统软件平台的设计和实现 类型。小区广播短消息业务是通过小区广播信道( c b c h ) ，向该区域内所有的有权 用户发送诸如天气预报，路况信息，业务通告德刚公共信息。移动终端只要在该服 务区并出于空闲状态即可接收短信。点对点的短消息业务是有短消息业务中心完成 存储和转发功能的。短消息业务中心是在功能上与g s m 网完全分离的实体，不仅 可服务与g s m 用户，亦可服务于具备接收短消息业务功能的固网用户，尤其是把 短消息业务于语音信箱业务相结合，更能经济地综合发挥短消息业务的优势。点对 点的信息发送或者接收既可以在m s 呼叫时也可以在m s 空闲时。 下图2 1 为短消息服务中心的系统结构【4 】： 5 m r r 厂 厂一l 广一 i s m g b矧esmeflsmg吲舵ismgcmpp c m p p 7 一一 c m p p c m p p 广一。厂j l 广 i c p i 叭喟关卜而刊i c p l 一l _ j 图2 1 短消息中心的结构 e s m e b s m g ：扩展短消息实体互联网短信网关。e s m e 指的是通过s m p p 协议于s m s c 通信，请求特定的短消息服务的功能实体。i s m g 是短消息中 心和移动运营商所组建的互联网之间的接口设备。i s m g 和互联网之间的接口 协议采用点对点短消息协议( s m p p ，s h o nm e s s a g ep e e rt op e e r ) ，即互联网中 个s p 的应用服务器均采用s m p p 协议与i s m g 进行通信。 i c p 是内容提供商：i c p 是短信应用内容服务的直接提供者，负责为用户开 发和提供适合手机用户使用的服务。 s c p 业务控制点：移动智能网实体，实现智能网用户的短消息鉴权及计费功 能。 m s 是移动台，b s s ，h l r ，m s c n l r 等是g s m 网络的原有设备。 2 2 2m m s 业务 7 北京邮电大学硕士论文移动业务监控系统软件平台的设计和实现 多媒体消息是一种非实时基于存储转发机制的多媒体通信方式，传递的消息中 集成了图像，音频信息，视频信息，数据以及文本等。在2 5 g ，3 g 宽带网络中， 由于网络宽带的优势，使为用户提供更多日益丰富，个性化服务的视听结合的多媒 体内容成为可能。多媒体消息可以实现端到端，终端到互联网和互联网到终端的传 送。按照具体应用类型，多媒体业务可以包括无线明信片，即时语音等。 m m s 的参考体系结构如图2 2 所示【5 】： 图2 2 m m s 参考体系结构 图中： m m s 终端用户代理：m m s 用户代理是驻留在用户终端设备上的应用程序，主 要功能是用来给用户显示多媒体信息，以及提供给用户进行多媒体消息的浏览， 编辑，处理，收发等功能。m m s 用户代理与m m s c 之间通过m m l 接口协议 进行交互。 多媒体消息业务中心( m m s c ) 由m m s 代理中继器( 负责与外部各功能实体 的通信，负责各接口消息的接收与发送，编码等) 和m m s 服务器组成( 多媒 体消息业务的核心功能实体，负责多媒体消息的存储与处理等) 。 m m s 用户数据库：m m s c 可以接入多个用户数据库，包括用户特征数据库， 签约信息数据库，h l r 等。 外部应用服务器：包括e m a i l 服务器，短信中心，f a x 服务器等，这些服务器属 于原有系统，接入m m s c 时不用作改造。 m m s 增值业务应用服务器( m m sv a s ) ：为m m s 提供增值业务。 w a p 网关：w a p 网关在技术上遵循w a p 论坛定义的m m s 规范，以支持多媒 体消息业务。通过w a p 网关建立m m s 用户代理与m m s c 的数据访问通道， 从而支持多媒体消息的发送，接收，通知等操作。 北京邮电大学硕士论文 移动业务j l ；f 控系统软件平台的设计和实现 计费系统：负责m m s 的计费功能，按照流量与时长生成业务服务使用记录 ( c d r ) ，传递给计费系统进行计费。 2 2 3g p r s 业务 g p r s ( g e n e r a lp a c k e tr a d i os e r v i c e ) ，即通用无线分组业务，它是一种叠加在 g s m 网络上，用于分组交换传输数据的高效率方式，提供高速和低速数据传输还 有信令传输的技术，让用户可以以较高的速率上网或者进行移动数据相关应用。 g p r s 基于现有的g s m 网络的基础上，是一种端到端的g s m 业务，与现有电 路交换业务互配，基于标准的开放接口，提供“总是在线，总是连接 的数据服务。 g p r s 的网络结构图如图2 3 所示，g p r s 网络在原有的g s m 网络的基础上 引入了两个网络节点：服务g p r s 节点( s g s n ) 和网关g p r s 节点( g g s n ) 。其 中s g s n 与m s c 是同一层次的，用来执行用户位置管理，安全功能和接入控制功 能，提供移动性管理功能。g g s n 则提供了与外部分组数据网的互联，并通过基于 i p 的g p r s 骨干网与s g s n 相连。g g s n 通过可选的g c 接口向h l r 请求用户的 位置信息，无g c 接口时g g s n 与h l r 间信令过程可以通过支持s s 7 的g s n 转发。 一个g p r s 网络中可以有多个g p r s 支持节点( g s n ) 。为了配合g p r s 网络相应 的h l r 增加了g p r s 用户信息，s m s g m s c 和s m s i w m s c 也通过改进支持经由 s g s n 来传输s m s ! 0 1 。 图2 3 g p r s 系统结构图 9 北京邮电大学硕士论文移动业务监控系统软件平台的设计和实现 第三章移动业务监控系统研究 3 1 移动业务监控系统介绍 要对移动业务监控系统下一个准确的定义并不是件简单的事，主要是因为对于不 同的监控系统来说可能侧重点不同，所以就可能产生不同的概念，每一种概念都代 表一种方式，都完成某种自身的功能。笔者根据自己参与的移动业务智能监控系统 的开发过程中的感触，给移动业务监控系统下了如下的定义： 移动业务监控系统是这样的一个系统：对于各种移动业务( 语音业务，短信业 务，数据业务和其它增值业务) ，它能实时，周期地对业务的状况和网络运行情况进 行监控，对移动网络的各项指标进行统计分析，并能提供相应的信令分析和告警功能； 它的作用是提供实时准确的分析数据，辅助网络维护和网络优化人员进行网络的维护 和优化。 移动业务监控系统存在的意义： ( 1 ) 随着移动业务的迅速增长以及移动网络规模的不断扩大，对移动业务的维护形 成了很大的挑战，建设一个统一的监控平台，在协议，网络，业务等层次分析 和实时监控网络显得日益迫切。 ( 2 ) 从网络运行维护的角度来说，目前对于移动网络和移动业务的监控是建立在设 备自身提供的网管功能基础上，并辅助各类仪表定位网络故障，这样的维护分 析效率不高，而且分析的结果不能实时告警，不能以统计化，图形化呈现给网 络运维人员，所以需要一个统一的监控平台，实时分析网络性能，以更好的辅 助网络运维人员及时发现网络故障，及时解决问题。 ( 3 ) 从运营商的角度来看，当今移动电话普及率不断提高，市场的竞争也在日益加 剧，并且伴随着资费的不断下降，运营商的a r p u 值呈现下降趋势，传统的 语音和短信业务已经不能满足运营商收入的需要，运营商需要推出各种新兴业 务和满足市场的需求，以更快的占据市场，留住用户，提高a r p u ，提高自身 的盈利能力。因此移动业务的不断推出，需要能有一个业务监控系统来实时监 控业务和网络的性能，全面掌握业务的各类质量指标，应对市场和技术的挑战， 保持企业的竞争力和吸引力。 ( 4 ) 从用户的角度来说，对于一个移动用户来说，他( 她) 只关心自身可感知的服 务质量，服务种类，而并不关心网络的实际运行情况，所以一旦用户的服务质 1 0 北京邮电大学硕士论文移动业务监控系统软件平台的设计和实现 量遇到问题，他( 她) 就可能去投诉相应的运营商或者不在使用某种服务，甚 或者换另一家运营商的服务，这必然会影响企业的发展，而且在用户业务受到 影响时，网络运维人员并不能及时发现故障，一般都要经过一段不小的延时才 能发现，这就要求一个业务监控系统来实时分析业务的性能，及时反馈告警信 息，及时发现问题及时解决问题。 3 2 移动业务监控系统的功能研究 3 2 1g s m 网络运维特点 目前我国的g s m 网络发展迅速，网络已经发展成为世界上最大的移动网络之一， 网络质量的好坏直接到通信质量的好坏和运营商的盈利能力。g s m 网络是一个动态 的多维系统，它在运行时期主要在网络运行环境的变化( 新的建筑，道路等) ，网络 结构的变化( 覆盖范围，系统容量) ，应用技术的变化( 新设备，新业务，新标准) 和终端用户的变化四个方面发生变化。所以g s m 网络从投入运营开始就开始不问断 的进行网络的优化，通过某些手段采集网络的运行参数，并对参数进行分析处理，从 而找出影响网络运行质量的原因，并通过参数调整和采取某些技术手段使网络运行达 到最佳的运行状态，使现有网络的资源获得最佳利用，获得最优效应，同时对网络的 未来的维护及规划建设提出合理建谢。7 1 。 3 2 2g s m 网络中常见网络质量问题 一个商业化的g s m 网络的各种性能取决于当地的用户行为、设备性能、最初的 网络设计规划、网络的资源分配利用方式等。g s m 网络的动态和多维性决定了它的 网络质量的动态变化性。本小节介绍几种主要的网络质量问题，这几种网络故障是现 实中遇到相对多的情况。 ( 1 ) s d c c h t c h 拥塞导致的呼叫失败【8 】 每个小区s d c c h ( s t a n d a l o n ed e d i c a t e dc o n t r o lc h a n n d ，独立专用控制信道) 信 道业务量和t c h ( t r a f f i cc h a n n e l ，业务信道) 信道业务量因不同的地域和用户行为不 同而不同，如位置区域边晃的小区、节假日期间大量的短信业务、早晚手机开关、 工作时间通话频繁但通话时长较短、非工作时间通话占用业务信道时间较长等，从 而导致不能合理地利用网络资源，若s d c c h 信道资源分配不足而t c h 信道资源分 配过多，将引起s d c c h 信道不够而t c h 信道闲置，或s d c c h 信道资源分配过多 北京邮电大学硕士论文移动业务监控系统软件平台的设计和实现 而t c h 信道资源分配不足，将引起s d c c h 信道闲置而t c h 信道不够，这都导致呼 叫不能成功建立。 ( 2 ) 单通 单通现象是g s m 网移动通信中比较常见的故障之一，严重影响了整个网络的 运行质量。它通常是指在电话接通后无法听到对方声音的现象，一般表现为：通话 双方在通话建立后都听不到对方语音、或只有一方听到话音等，由于这种情况算是 “通话已接通 ，计费系统开始计费，因此用户对此反映强烈。从影响的时长上看， 单通可分为“持续”、“间歇”两种情况。若把该问题定义的范围再扩大一些，在网络 运行中，还有很多其他的单通问题，如固定电话预付费i p ( p p i p ) 单通的问题，彩 铃单通，传话，回音等的问题都可以列入该类问题研究的范畴。 ( 3 ) 掉话 掉话是指通话的非正常终止，掉话率是指掉话次数在接通总次数中的比例，它 是衡量网络可用性的一个重要指标。无线网络的掉话可分为两种：一种是在s d c c h 信道上的掉话，另一种是在t c h 信道上的掉话。s d c c h 掉话是指在b s c 给m s 分 配了s d c c h 信道，而t c h 信道还没有分配成功期间发生的掉话。t c h 掉话是指在 b s c 给m s 成功分配了t c h 信道后，发生的不正常t c h 释放。 根据中国移动集团公司对掉话的定义： 掉话率指标定义：无线系统掉话率包括所有原因( 用户线侧的原因和网络侧的 原因) 引起的掉话，该指标表示了网络的可保持性能。在用户所要求通话的持续时 间内，网络应有连续为用户提供服务的能力。掉话率为忙时掉话次数与忙时系统应 答次数之比，即： 掉话率= ( 忙时话音信道掉话总次数忙时系统应答总次数) x1 0 0 其中，掉话次数的定义为无线侧统计“c l e a rr e q u e s t 消息，忙时话音信 道掉话总次数是指在指配话音信道完成( 即a s s i g n m e n tc o m p l e t e ) 后由于各种原 因导致的掉话。忙时系统应答次数的定义为交换侧统计“a n m 消息。 3 2 3 监控系统功能组成 对于每一个监控系统来言，它的功能都是来完成对相应的移动业务进行监控，分 析出网络的性能，辅助网络维护和优化人员来查找网络的质量问题，及时，及早的发 现问题，解决问题，提升网络质量。因此，对于业务监控系统来说，并结合现在g s m 网络的特点，它的功能至少可以监控常用的语音，短信等业务，并能发现掉话，单通 等常见的网络质量问题，而且应该能够分析网络的k p i ( k e yp e r f o r m a n c ei n d i c a t o r , 关 键性能指标) 。下图给出通用的监控系统的功能组成： 1 2 北京邮电大学硕上论文移动业务监控系统软件平台的设计和实现 分析g s m 网络的质 量状况并能给出租 应的告警信息 移动业务的信令采 g s m 网络的基础配 ( 如单通，掉话。集分析功能 置信息 弱信号，质差， g p r s 连接速度等) 监控调度系统 网络关键指标的跟 ( 基于不同模式的地理信息化踪分析，喇络质量的 调度方式)监控分析 移动业务分析监控 报表显示功能g s m 网络交互功能 能力 图3 1 通用的监控系统的功能组成 3 2 4 移动业务监控系统的作用 移动业务监控系统的作用是充分利用无线网络自身提供的指标数据，并结合自身 的数据采集和分析功能来实时分析和统计网络的运行质量和状况，提供给网络优化人 员的详细的，实时的分析统计数据，以辅助网优人员及时发现和解决问题。 移动业务监控系统对网络优化的辅助作用大体上说可以分为以下几个方面： ( 1 ) 一般来说，监控系统充分利用现有网络自身的网管功能，提供了与现网的 相关接口，可以采集，分析和统计网管系统中产生的各种类型的文件，剥 离和整理出其中的有用数据，以报表或者图形化的形式呈现给网优人员， 给网优人员以直观，方便，快捷的网络质量和状态指标，提高优化的效率。 ( 2 ) 对于大部分的监控系统来说都提供信令分析功能，可以以网优人员需要地 形式呈现给网优人员( 如统计报表，实时图形等) ，网优人员可以清晰的定 位出网络的信令流程，及时发现问题和解决问题。 ( 3 ) 监控系统结合自身的功能和网络本身的网管功能，可以实时产生网优需要 的各种告警信息( 比如掉话，单通，覆盖问题等等) ，并能通过告警信息分 析问题，定位信息。 ( 4 ) 笔者参加的业务监控系统的开发，提供了对v i p 用户的监控功能，这个功 能可以使网优人员随时监控v i p 用户的通信质量，提供给v i p 用户可感知 的网络质量的改善。另一种功能是网优人员实时短信监控功能，这个功能 可以让网优人员随时随地发起( 通过特殊的短信格式) 其所在地区的网络 质量监控。这些功能的加入，可以很好的体现人，网络和监控系统三者之 北京邮电大学硕士论文移动业务监控系统软件平台的设计和实现 间的互动，从用户角度提供给网优更灵活，及时和准确的切入点。 3 3 移动业务监控系统的需求分析 笔者在从事广东移动惠州分公司的移动的设计开发中，对比目前国内现有的系 统，结合当地移动公司的特点，结合移动业务监控的功能分析我们得到移动业务监控 的需求。对系统的功能需求进行简单的介绍。本系统通过监控主从服务器的内部处 理，通过一个统一友好的界面向用户提供以下几类功能。 3 3 1 用户管理 该功能主要是可以进行新用户的添加，同时可对所有用户的帐号密码修改。更重 要的是可以对不同的用户分配不同的权限。用户的管理包括用户信息，可以增加、删 除、修改用户信息、组信息、部门信息，可以设定用户的权限，来满足不同用户的使 用要求系统管理员有增加、删除用户的权限。 3 3 2 基础数据管理 基础数据管理功能是数据采集处理，统计分析，告警以及数据呈现等系统正常 运行和使用的前提和基础。 监控平台具备自动调用基础数据的功能，并且对其静态配置可以提供录入和编 辑功能。网络的基础数据管理具备对基础数据的维护和查询的功能，包括数据的导 入，报表导出，录入，编辑和更新。 c d i ) 数据：小区配置信息。主要的内容有：c e l l ，c g i ，s d c c h ，t n ， h o p ，b s i c ，b c c h n o ，b c c h t y p e ，邻小区等所有和小区有关的配置信息。 基站、直放站数据：维护基站和直放站的信息。主要的内容包括：名称， m s i s d n ，i m s i ，施主小区，b s c ，m s c ，l a c ，l a t ，b e a r i n g ，a r p c n ， b s i c ，c i ，频点，天线配置，经纬度，直放站类型，频带。 监测点数据：监测点是分布在市区内的任意地方，可根据需要部署上千台的 监测点，本系统用的最多的情景就是监测点放置在写字楼，住宅区等室内覆 盖的地方。主要的内容包括：监测点名称，所关联的小区或者直放站， m s i s d n ，i m s i ，经纬度，地址，监测点自身的状态报告信息。 v i p 用户信息：v i p 客户的资料信息，只有高权限的用户才能看到v i p 用户 的信息。 1 4 北京邮电人学硕士论文移动业务监控系统软件平台的设计和实现 3 3 3 信令统计回放 监控系统可以根据用户定制的监控任务进行语音，短信和数据业务的监控，并 能追踪业务的完整的信令过程，通过对信令文件的解析和分析，可以统计出信令流 程，并能通过分析获取网络的性能指标。 3 3 3 1 信令分析 此业务监控平台的信令获取主要通过b s c 中生产的m t r ( m o b i l et r a f f i c r e c o r d ) 二进制文件获得【9 】，m t r 文件是爱立信设备特有的文