（通信与信息系统专业论文）移动核心网优化分析系统应用程序框架的研究与开发.pdf

摘要 摘要 随着3 g 网络的不断演进以及多媒体业务的发展，提高和优化移动通信网络业 务的使用质量以及服务质量成为了运营商在3 g 时代的核心竞争力，以及在未来市 场竞争中占据优势的主导因素。传统的网络监测手段已不能够满足要求。传统监 测手段之一的信令仪表在处理用户投诉和单点故障分析方面发挥着重要作用，但 它在监测范围、处理能力、存储能力方面存在非常大的局限；另一种重要的监测 手段是集中监测系统。它具有全网监测、始终在线、存储容量大等优势，曾在传 统固网、g s m 网络建设、维护和优化等方面发挥了非常重要作用，但随着3 g 网 络规模建设和数据业务比重的日益增大，其封闭性、缺乏优化分析能力的不足也 越来越明显。运营商越来越需要一种将监测和优化分析合二为一的系统，它能够 自动完成优化分析，实现自动预警、智能优化，并能向第三方应用开放。本文的 工作正是在这样一个系统的开发中承担了上层应用程序框架的研究和实现。 本文以整个移动核心网优化分析系统的研发为背景，在概要介绍移动网络监 测技术发展的基础上，重点分析了信令共享技术的前景，并着重对移动核心网优 化分析系统及其应用程序框架进行了需求分析、模块设计与实现。论文的主要工 作和贡献包括如下几个方面： 第一，在精研3 g p p 协议规范、移动网络监测技术和移动核心网优化分析的相 关技术指标的基础上，提出了完全满足需求的应用程序框架结构。 第二，详细设计核心网优化分析系统架构，包括系统功能要求、分层结构以 及各层间接v i ，保证了整体系统的模块化、分层架构、可靠性、可扩展性、稳定 性，并且为第三方开发预留开发接口。 第三，本应用程序框架采用p 肿+ a p a c h e + m y s q l + d r e a m w e a v e r 等开发工 具，设计和实现了数据库模块、用户管理模块、查询模块、统计分析模块和报表 模块。并对关键的查询、统计分析模块的程序功能模块及相关流程进行了详细描 述，主要包括模块与数据库的交互、接1 3 及页面流程等。 第四，本子系统与其他子系统一起获得了中国联通集团公司技术综合排名第 三的优异成绩；并在重庆联通实际商用系统建设中对各个模块功能和性能进行验 证和测试，测试结果良好。 最后，通过总结前期工作的不足，提出下一步工作的难点和方向。 关键词：移动核心网；分析与优化；w e b 应用程序框架；p h p 重庆邮电大学硕士论文 a b s t r a c t a b s t r a c t w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to f3 gn e t w o r k sa n dm u l t i m e d i as e r v i c e s ，i m p r o v i n g a n do p t i m i z i n gt h em o b i l ec o m m u n i c a t i o nn e t w o r ko p e r a t i o na n ds e r v i c eq u a l i t y b e c o m et h ec o r ec o m p e t i t i v e n e s so ft h e3 ge r af o ro p e r a t o r s ，a n da l s ot h ed o m i n a n t f a c t o r so fm a r k e t i n gc o m p e t i t i o ni nt h ef u t u r e a tp r e s e n t ，t r a d i t i o n a lm o n i t o r i n gt o o l s c a n n o tm e e tt h er e q u i r e m e n t s t h es i g n a l i n ga n a l y z e r , o n eo ft h em o s ti m p o r t a n t m o n i t o r i n gt o o l si nt h ep a s ty e a r s ，p l a y sas i g n i f i c a n tr o l ei nd e a l i n gw i t hc u s t o m e r c o m p l a i n s ，s i n g l e - p o i n tf a u l tp o s i t i o n i n g ，b u ti t s t i l ls h o w sw e a k n e s si nm o n i t o r i n g r a n g e ，p r o c e s s i n gp e r f o r m a n c e a n d s t o r a g ec a p a c i t y t h e c e n t r a l i z e ds i g n a l i n g m o n i t o r i n gs y s t e m ，a n o t h e ri m p o r t a n tt o o l ，h a s t h ea d v a n t a g ei no v e r a l ln e t w o r k d i s c o v e r a g e ，a l w a y so n l i n e ，h u g es t o r a g ec a p a c i t y , a n de t e ，a n dh a sc o n t r i b u t e dm u c ht o t h ec o n s t r u c t i o n ，m a i n t e n a n c eo fp s t na n dg s mn e t w o r k 。h o w e v e r , a st h ee x p a n s i o n o f3 gn e t w o r k sa n dt h ed o m i n a n c eo fd a t as e r v i c e s ，i t sc l o s e n e s sa n da b s e n c eo f a u t o - o p t i m i z a t i o ni sm o r ea n dm o r ec l e a r t h e r e f o r e , o p e r a t o r sn o wi nu r g e n tn e e da d i s t r i b u t e d s i g n a l i n gm o n i t o r i n gs y s t e m ，w h i c hc a nc o m b i n et h em o n i t o r i n ga n d o p t i m i z a t i o no nm u l t i m e d i ab u s i n e s s ，t r a d i t i o n a ls i g n a l i n gp r o c e s sa n dm a n yo t h e r a s p e c t st or e a l i z et h ea u t o m a t i cw a r n i n g ，i n t e l l i g e n to p t i m i z a t i o n t h et h s i sw o r kw a s j u s ta ni m p o r t a n tp a r to fs u c has y s t e m ，w h i c hw a sr e s p o n s i b l eo fd e v e l o p i n gt h e a p p l i c a t i o nf r a m e w o r k b a s e do nt h eb a c k g r o u n da n dr e l i e do nt h es e c o n dp h a s ec h i n au n i c o mo s sa n d o p t i m i z a t i o ns y s t e mp r o j e c t ，t h e a u t h o rt a k e sr e s p o n s i b l ef o r r e s e a r c h i n g a n d i m p l e m e n t a t i o no na p p l i c a t i o np r o g r a mf r a m e w o r ko ft h ec o r e - n e t w o r ko p t i m i z a t i o n a n a l y s i ss y s t e mp r o j e c t b a s e do nt h ec o r e n e t w o r ko p t i m i z a t i o na n a l y s i s s y s t e m r e s e a r c ha n dd e v e l o p m e n ta sb a c k g r o u n d ，t h ep a p e ri n t r o d u c e st h ed e v e l o p m e n to f m o b i l en e t w o r km o n i t o r i n gt e c h n o l o g y ；p r e d i c t st h es i g n a l i n gs h a r i n gp r o s p e c to ft h i s t e c h n o l o g y , a n df o c u so nt h er e q u i r e m e n ta n a l y s i s ，m o d u l ed e s i g na n di m p l e m e n t a t i o n f o rm o b i l ec o r en e t w o r ko p t i m i z a t i o na n a l y s i ss y s t e ma n di t sa p p l i c a t i o nf r a m e w o r k t h ea u t h o r sm a i nw o r ka n dc o n t r i b u t i o n si n c l u d et h ef o l l o w i n ga s p e c t s ： f i r s t ，o nt h eb a s i so f3 g p pa g r e e m e n ts t a n d a r d ，d y n a m i cn e t w o r km o n i t o r i n g t e c h n o l o g ya n dm o b i l ec o r en e t w o r ko p t i m i z a t i o na n a l y s i sr e l a t e dt e c h n i c a li n d e x ，t h e p a p e rp u t sf o r w a r dt h ea p p l i c a t i o nf r a m es t r u c t u r ew h i c hc a nm e e td e m a n dp e r f e c t l y s e c o n d ，t h ep a p e rg i v e sad e t a i l e dd e s i g no fc o r en e t w o r ko p t i m i z a t i o na n a l y s i s s y s t e ma r c h i t e c t u r e ，i n c l u d i n gt h es y s t e mf u n c t i o nr e q u i r e m e n t s ，l a y e r e ds t r u c t u r ea n d 重庆邮电大学硕士论文 e a c hl a y e r , g u a r a n t e e i n gt h eo v e r a l ls y s t e mm o d u l a r i z a t i o n ，l a y e r e ds t r u c t u r e ，r e l i a b i l i t y , e x p a n s i b i l i t y , s t a b i l i t ya n dr e s e r v e dd e v e l o p m e n ti n t e r f a c e sf o rt h i r d - p a r t y t h i r d ，t h i sa p p l i c a t i o nf r a m e w o r ku s i n gp 肿却a c h e + m y s q l + d r e a m w e a v e r e r ed e v e l o p m e n tt o o l sd e s i g n e da n di m p l e m e n t e dd a t a b a s em o d u l e ，u s e rm a n a g e m e n t m o d u l e ，q u e r ym o d u l e ，s t a t i s t i c a la n a l y s i sm o d u l ea n ds t a t e m e n t sm o d u l e a n di th a sa b r i e fi n t r o d u c t i o no ft h ek e yi n q u i r y , p r o g r a mf u n c t i o nm o d u l ei n s t a t i s t i c sa n a l y s i s m o d u l ea n dr e l a t e dp r o c e s s ，i n c l u d i n gm o d u l ea n dd a t a b a s ei n t e r a c t i o n ，p a g ei n t e r f a c e ， p a g ef l o w , e t c f o u r t h ，c o m b i n e dw i t hc o r e n e t ss i g n a l i n go p t i m i z a t i o na n a l y s i ss y s t e mi n c h o n g q i n gu n i c o mn e tt e s t ，t h ep r o g r a mt e s t st h ef u n c t i o na n dp e r f o r m a n c eo ft h e a p p l i c a t i o nf r a m e w o r k ，t h er e s u l ts h o w ss a t i s f y i n g t h ev e r i f i c a t i o na n dt e s t i n gr e s u l t s p r o v et h a ta p p l i c a t i o nf r a m e w o r kw i t l lt h ea d v a n t a g e so fr e l i a b i l i t y , s t a b i l i t ya n d s c a l a b i l i t y t h i ss u b s y s t e ma n do t h e rs u b s y s t e m sw o nc h i n au n i c o mc o r p o r a t i o n t e c h n o l o g yt h ei n t e g r a t e dt h i r di nt h ee x c e l l e n tg r a d e s 。 f i n a l y , s u m m a r i z i n gt h ep r e v i o u sw o r k ，t h i sp a p e rp u t sf o r w a r dt h ei n s u f f i c i e n t d i f f i c u l t ya n dd i r e c t i o no nt h en e x tj o b k e yw o r d s ：m o b i l ec o r en e t w o r k ；a n a l y s i sa n do p t i m i z a t i o n ；w e ba p p l i c a t i o n f r a m e w o r k ；p h p i v 插图清单 缩略字表 英文缩写中文译文英文全称 c n核心网c o r en e t w o r k r a n无线接入网r a d i oa c c e s sn e t w o r k u e 用户设备 u s e re q u i p m e n t t d s c d m a时分同步码分多址 t i m ed i v i s i o n s y n c h r o n o u sc o d ed i v i s i o n m u l t i p l ea c c e s s w c d m a宽带码分多址w i d e b a n dc o d ed i v i s i o nm u l t i p l ea c c e s s c d m a 2 0 0 0码分多址c o d ed i v i s i o nm u r i p l ea c c e s s2 0 0 0 g s m全球移动通信系统 g l o b a l s y s t e m f o rm o b i l e c o m m u n i c a t i o n s c d r呼叫详细记录c a l ld e t a i lr e c o r d t d r 事务详细记录 t r a n s a c t i o nd e t a i lr e c o r d s d r会话详细记录s e s s i o nd e t a i lr e c o r d p h p 超级文本预处理语言h y p e r t e x tp r e p r o c e s s o r s q l结构化查询语言 s t r u c t u r e dq u e r yl a n g u a g e p s分组交换p a c k e ts w i t c h c s电路交换 c i r c u i ts w i t c h i n g g p r s通用分组无线业务g e n e r a lp a c k e tr a d i os e r v i c e g g s ng p r s 网关支持节点 g p r ss u p p o r tn o d eg a t e w a y s g s ng p r s 服务支持结点 s e r v i n gg p r ss u p p o r t i n gn o d e m s i国际移动用户识别码 i n t e r n a t i o n a lm o b i l es u b s c r i b e ri d e n t i t y w a p无线应用协议 w i r e l e s sa p p l i c a t i o np r o t o c o l m a p移动应用部分 m o b i l ea p p l i c a t i o np a r t h t t p超文本传输协议 h y p e r t e x tt r a n s f e rp r o t o c o l i x 重庆邮电大学硕士论文 x 插图清单 插图清单 第一章 图1 1 基于c s 架构的核心网优化分析平台2 第二章 图2 1 移动通信演进路线5 图2 2r 4 版本移动核心网7 图2 3 七号信令监测系统结构9 图2 4 系统整体框架结构1 0 第三章 图3 1 优化分析系统功能结构1 5 图3 2 系统整体框架结构1 9 第四章 图4 1 上层系统架构2 5 图4 2 文件接口方式采集原理图2 8 图4 3p h p m y a d m i n 界面。3 2 图4 4d r e a m w e a v e r 8 界面3 3 图4 5 系统模块图3 5 图4 6 系统流程图3 8 图4 7 系统拓扑图3 9 第五章 图5 1s q l 执行语句方法4 3 图5 2s q l 查询语句方法。4 4 图5 3 查询实现方法。5 1 图5 4 统计分析实现方法5 3 第六章 图6 1 系统登录界面。6 0 图6 2 用户管理6 0 图6 3 显示用户信息6 1 图6 4 增加用户6 1 图6 5 修改用户6 2 图6 6 业务请求查询6 2 图6 7 寻呼分析界面6 3 图6 8 统计分析过滤选项6 3 图6 9 鉴权分析报表6 4 x i 重庆邮电大学硕士论文 图6 1 0 鉴权成功率统计柱状图6 4 图6 1 1 鉴权时延曲线图。6 4 图6 1 2 协议关联图6 5 x 第一章绪论 1 1 课题研究背景 第一章绪论 近年，随着我国通信行业迅猛的发展，移动通信市场的竞争也随之越来越激 烈。与此同时，移动通信网络中多种多样的业务也在蓬勃发展，如多媒体数据业 务、可视电话业务、移动互联网业务以及各种增值业务等【l 】。然而用户的满意度不 仅仅停留于简单的话音业务上，用户将对更高层次的服务提出要求，用户将更多 地根据服务质量决定对网络和服务的选择。上述需求促使了移动网络优化技术的 发展和系统的建设，从而使得信令优化分析系统成为提供用户的满意度的可靠保 证和必要的支撑工具，成为运营商在3 g 时代竞争的关键。 随着n g n 网络的建设、电信行业的新一轮重组以及3 g 网络的部署和建设， 移动通信网络的架构也变得愈加庞大和复杂【2 】。另一方面，用户数量的剧增对移动 网络的可靠运行提出了更高的要求。因此各大运营商为了在3 g 时代保持并提高各 自移动网络的优势和用户数量的市场份额，不得不进一步提高服务质量、网络质 量以及改善新兴业务的使用质量。这些目标都需要通过移动网络优化分析系统来 实现。移动网络的优化分析系统包括核心网优化分析系统和无线接入网优化分析 系统，其中移动核心网优化分析系统占的比重很大。目前，我国各大运营商有的 在对移动网络优化分析系统进行建设和优化升级，有的利用现有的网优平台对移 动网络进行运行维护和新业务的开发。如中国移动正在开展信令监测系统三期的 建设，中国联通在一期平台基础上进行网络优化支撑系统二期的建设。 移动网络环境的复杂庞大、市场竞争的残酷性、网络业务的多样性及其他因 素共同促进了移动网络监测技术的发展。现在的监测技术从原来的信令仪表监测 到七号信令监测系统，再到n g n 集中信令监测系统，发展到现在的信令优化分析 系统，以及正在建设和发展的信令共享平台技术。本课题正是基于此现状以及对 相关3 g p p 文档的阅读【2 栩，在移动核心网优化分析系统的上层应用程序这一领域 进行一次探索研究与开发，并实现一定的移动网优化分析的功能。 1 2 国内外研究现状 目前，中国联通正在进行“中国联通网络优化支撑系统二期建设 ，其中核心 网分析与优化模块是最重要的部分。本节将就目前运营商常见的优化支撑系统进 行简要概述。 重庆邮电大学硕士论文 1 核心网优化分析平台 本平台是在原有信令监测系统基础进行平台升级来实现，采用c s 架构。平 台底层为移动核心网中的各个接口的信令数据，通过采集机进行采集；在通过信 令处理软件对这些信令数据的解析与合成后，存入核心数据库。客户端通过应用 程序实现对数据库的访问，实现对现网信令数据的分析、呈现，让移动网络优化 及运维人员可以实时快速准确地定位网络中出现的问题。其软件一般采用架构如 图1 1 所示。 图1 1 基于c s 架构的核心网优化分析平台 2 n e tn a v i g a t o r 网络分析与优化系统 本系统是基于新的信令监测的需求在原有监测网络的基础上进行叠加的一种 模式，该系统采用平台化、模块化和分层的架构设计，整体采用c s 模型。系统 从下到上分别为接入采集层，数据处理层和应用呈现层。这样的设计有助于提高 系统的可靠性、可扩展性、稳定性等。该系统一般采用了独特的软总线技术，这 样其可根据网络规模灵活提供设计方案，如根据需要提供分布式和集中式的处理 方式：并通过c o r b a 中间件技术与其他系统之间交互数据，这样可以根据用户 需求，提供二次开发和对接接口。 3 安捷伦a p a s 网优分析软件 a p a s 是美国安捷伦公司开发的一款网络优化平台产品，主要是针对路测采集 的数据进行处理和分析，为网优人员提供参考。该软件提供的功能主要有数据的 2 第一章绪论 导入和导出，数据的处理，以及数据的统计和分析。其中数据的导入包括原始路 测数据的导入，相关网络优化数据的导入，以及其他一些路测数据的选择性导入 等；数据的导出包括分析报表的生成，地图分析的数据导出，分析曲线图的输出， 分析数据列表的输出等；数据处理功能包括数据的地理信息化，数据的回放和数 据的过滤筛选等；数据的统计和分析是该软件平台提供的核心功能，包括数据地 理化信息分析，各种技术专项分析，数据的分组分析，数据曲线图分析，数据的 列表分析，掉话阻塞切换等无线网络典型问题的统计和分析等等。该软件平台的 特点是软件界面友好，分析工具丰富，具有灵活的报表定制功能和强大的数据导 入导出功能。 现有的几种平台或者系统都是基于c s 架构的，这种架构的优点是客户端响 应速度快，界面友好，而且提供的协议数据分析和统计等功能比较强大；缺点是 必须在用户使用的计算机上使用专门的客户端，无法实现方便快捷的系统访问。 针对这种情况，本课题提出了一种以b s 为架构的核心网上层系统的应用程序框 架。 1 3 论文结构 论文的章节内容安排如下： 第一章：概要介绍了研究背景、国内外的研究现状以及课题来源 第二章：概述了移动核心网监测技术的发展，首先简单介绍移动核心网结构 及其演进过程；然后阐述了移动核心网监测技术的发展，由原来的信令仪表监测 到七号信令监测系统，再到n g n 集中信令监测系统，发展到现在的信令优化分析 系统，最后是要发展和建设的信令共享平台技术。 第三章：简要介绍核，t l , 网优化分析系统架构。首先分析了系统整体功能要求； 然后在其基础上设计系统的结构，包括分层结构，各层功能及层间接口；最后阐 述了本论文的工作范围。 第四章：本章是课题研究的重点：移动核心网应用程序框架。首先进行了需 求分析，包括系统功能需求，性能需求，稳定性需求和安全需求等；接着介绍了 系统应用程序应用环境，包括软件环境和硬件环境；最后详细讲述了整个应用程 序的架构，程序功能模块的设计，数据库的设计以及应用程序与数据库的交互接 口。 第五章：对系统的几个模块的设计分别进行了描述。包括模块设计思路、设 计流程和有关的p h p 代码。 3 重庆邮电大学硕士论文 第六章：系统的实验结果及分析。描述了系统的各个页面和功能，并结合整 个系统的测试对应用程序框架进行验证。 第七章：总结了本课题目前已经完成的工作，分析研究开发中的不足，并对 下步工作进行展望。 1 4 课题来源和所要做的工作 本课题来源于科研项目：“中国联通网络优化支撑系统二期功能一核心网分析 与优化模块”。在整个课题的研发过程中，本人主要承担核心网优化分析系统中应 用程序框架的研究与实现，设计核心网监测分析系统的应该程序框架，重点研究 和实现了数据库模块、用户模块、查询模块、统计模块以及系统工具模块。 4 第二章移动核心网监测技术 第二章移动核心网监测技术 2 1 移动核心网结构及其演进 2 1 1 移动核心网演变 随着通信行业新技术的引入、网络架构的演进，通信行业发生了日新月异的 改变，尤其是核心网更是发生了翻天覆地的变化，已经从最初的模拟通信的1 g 时 代，经历了数字通信的g s m 和g p r s 的2 g 时代，悄然进入了业务丰富多彩全面 商用的3 g 时代。从a m p s 到g s m 到3 g p pu m t s ( u n i v e r s a lm o b i l e t e l e c o m m u n i c a t i o n ss y s t e m ，通用移动通信系统) 演进路线为【8 ，9 】：g s m c 沪r s i m t - 2 0 0 0 ( 3 g ) - - - b 3 g & 4 g ，具体过程如图2 1 所示。 图2 1 移动通信演进路线 移动通信系统主要有以下三个部分组成：移动核心网( c ，无线接入网承舢d 和移动台m ) 。移动核心网作为系统的重要组成部分，其主要功能有两个：一是 系统内部，负责信息的交换、路由、用户数据管理和安全等，二是系统外部，负 责与其他通信系统的之间进行信息交换和传输。 随着移动通信系统从1 g 发展到现在的3 g 时代，整个系统的各个网元设备、 功能实体都发生了很大的变化。核心网作为移动通信网络中的重要组成部分，它 的发展和演进对信令监测系统的核心网监测部分具有重要的意义。因而，接下来 将对移动核心网的发展进行研究，其大致分为三个阶段，如表2 1 所示。 5 重庆邮电大学硕士论文 表2 1 移动核心网的演进 阶 移动通信系统 移动核心网的变化 段 ( 1 ) 在传统有线电话交换网基础上，引入了核心网网元移动交换 第 1 g 时代 中心( m s c ) 。m s c 与公众电话交换n ( p s t n ) 相连，同时还负 阶 责与基站( b s ) 之间进行通信 段 模拟通信系统 ( 2 ) 引入了对移动台位置进行记录管理的功能实体 2 g 时代 ( 1 ) 引入了短信息业务中心。支持可开放点对点的短信息业务， 第二代移动通信系统既可以提供类似数字寻呼的业务，也可 g s m 系统 以提供广播式公共信息业务 第 ( 1 ) 引入了通用分组无线服务技术( g p r s ) 阶 ( 2 ) 增加了分组域 段 2 5 g 时代 ( 3 ) 增加了两个网元：网关g p r s 支持节点( g g s n ) 和服务g p r s g p r s 技术 支持节点( s g s n ) 。使得核心网既可以提供电路交换方式， 又可以提供分组交换方式。大大丰富了移动通信网络可以提 供的业务 ( 1 ) 引入软交换技术，使得3 g 核心网c s 域实现网络承载的m 化 ( 2 ) 随着3 g 核心网的演进，c s 域逐步停止发展，即核心网会朝 着去c s 域化的方向发展 第3 g 时代 阶 i m t - 2 0 0 0 ，r _ 9 9 ， ( 3 ) p s 域逐渐转变为以i m s 为核心的交换域。p s 域除了承担原 段 r 4 , r 5 ，r 6 有的分组数据业务以外，还需要为i m s 提供承载 ( 4 ) 3 g 时代核心网的主要特征是：全口化、融合及智能。各种 制式的移动核心网络在未来发展和演进上将殊途同归，最终 形成一个异构的以用户业务数据为中心的融合网络 6 第二章移动核心网监测技术 2 1 2 移动核心网结构 目前中国已经商用的中国移动、中国联通的3 g 核心网都是基于r 4 版本，虽 然该版本在r 9 9 版本上进行了很大的改变，但是其在核心网的架构与以后的r 5 、 r 6 等版本没有太大的变化。r 4 版本的核心网网络结构图如图2 2 所示【10 1 。 图2 2r 4 版本移动核心网 如上图所示，作为对r 9 9 版本的完善，r 4 没有改变接入网的网络结构，只是 增强了一些接口协议的特性和功能。在r 4 的核心网中，分组交换域没有做改变， 电路交换域则分为了承载层和控制层。承载层主要负责用户数据的传输，而控制 层则用来控制呼叫建立、进程管理和计费等功能。 r 4 版本最大的特点是采用了软交换技术，实现控制与承载的分离。即话音等 业务的传输在p 承载网上，呼叫控制则由软交换来实现。因此，核心网设备可以 根据实际情况，选择适合的承载网络和建立承载方式。r 4 版本还具有语音和信令 分组化的特点，语音和信令均可以以数据包的方式传输，从而可以在一个公共的 分组骨干网上同时承载分组域和电路域。另外，r 4 的业务趋向于实时化和多样化。 r 4 版本核心网的跟原有r 9 9 版本核心网相比，相同功能实体有：g g s n ，h l r ， v l r 。而新引入或增加了功能的功能实体有m s cs e r v e r 和m g w ，其中引入m s c s e r v e r 的原因是r 4 版本中引入了软交换技术，实现控制与承载的分离：增加 m g w ( 多媒体网关) 的作用是提供传输资源，实现承载控制和信令转接，并通过与 m s cs e r v e r 的交互，来实现核心网网络资源的优化配置。 7 重庆邮电大学硕士论文 2 2 移动网络监测技术及其发展趋势 移动网络的监测和运维是整个网络安全可靠运行的保障，是整个网络开展一 切业务的根本，是运营商竞争的核心竞争力；因此运营商在不断完善和升级信令 监测网络，甚至重新部署和建设信令监测专用网络。移动网络监测技术也随之不 断的发展和升级。本节主要介绍移动网络监测技术及其发展趋势，从传统的七号 信令监测系统到信令监测优化分析系统以及很有发展前景的的信令共享平台【1 1 】。 2 2 1 七号信令监测系统 七号信令网作为移动通信网络的神经枢纽，它在移动通信中起着重要的作用； 七号信令协议承载着业务网络运行的所有信息，是非常宝贵的信息资源，是网络 业务质量和网络状态的体现，因而对于七号信令网的的监测一直是运营商开展网 络运维工作的重要组成部分【1 2 - l6 1 。 传统上对于七号信令网进行监测的工具是七号信令集中监测系统。该系统是 七号信令网集中维护和管理、话务网网管、网络优化、网间服务质量监视分析和 网间计算核查、业务话务模型分析、网络规划、障碍快速定位和排除等的有效的 支撑手段之一。该系统主要功能有： 1 随时准确获取七号信令网中的信令消息，并以这些信令数据为基础，通过 分析和处理，获取网络及业务的运行状况，从而为信令网管理与维护以及 业务质量监测和分析提供有效的支撑手段； 2 通过对信令网及相关信令接口的监测，实现七号信令网的全面管理与维 护，包括性能管理、告警及故障管理、配置管理等； 3 通过对信令数据的深层次处理与分析，实现对协议、网络及业务等进行 深层次分析和实时性监视方。 七号信令监测系统结构可分为三部分：信令数据采集部分，信令数据处理部 分，信令数据分析与应用部分。其中，信令数据采集部分通过信令采集机以多种 方式接入信令网中各重要的信令采集点对信令进行分布式采集；各采集点采到的 信令数据通过局域网或者广域网送到一处进行集中处理，对数据进行解码、统计、 合成，生成各种呼叫及事务的详细记录，常见到有c d r 和t d r ；信令数据分析和 应用层主要是对处理完的信令数据进行标示和呈现。 系统的结构图如图2 3 所示。 8 第二章移动核心网监测技术 图2 3 七号信令监测系统结构 然而，七号信令监测系统也有其缺点，通过仪表进行监测往往只能够在一个 小范围内对网络进行监测，无法全天候进行监测，更无法实现对全网的端到端进 行监测。 2 2 2 优化分析系统 随着移动网络的更新换代导致网络运维的复杂化和难度的增加，传统的信令 监测系统已经不能满足运营商对于整个网络的监测。目前，中国各运营商都在进 行新一轮的分布式信令监测优化分析系统及其支撑子系统的部署和建设，如中国 联通正在部署网络优化支撑系统二期建设【1 1 7 1 。 移动网络优化分析系统是该信令监测优化系统的重要组成部分，是移动通信 网络运行维护的重要支撑系统之一，是移动通信网络中业务开通测试、用户投诉 处理、网络故障诊断的有力工具，是网络和业务运行质量精细化分析的有效手段， 是提高移动网络设备的利用率及网络运行质量的可靠方式，是提高用户对网络业 务使用质量的主观感受的途径【l 引。 网络优化分析系统主要功能包括：对网络协议进行分析；对端到端全流程业 务提供查询和跟踪；对网络、设备及业务提供预警和告警，在网络设备或业务出 现问题时及时地提醒网络运维人员：通过对协议数据进行分析和统计，提供网络 分析、业务分析、用户分析、语音质量分析等网络和业务分析功能；提供网络设 备及业务的优化功能。 优化分析系统数据来源是信令监测系统在移动网络各个接口采集到的原始信 令数据和封装的有效协议数据( 常见的数据采集接入的方式有：高阻跨接接入、 9 重庆邮电大学硕士论文 交换机端1 ：3 镜像接入、分路器分路接入和分光器分光接入等) 通过相关的信令和 协议处理软件处理后的消息解码结果、c d r t d r 合成等数据。通过对这些数据的 统计分析，实现移动网络中整个业务接续过程、网络和业务各类指标统计及分析， 并向网络运维人员提供相关出现的问题或者优化建议，从而是使网络维护人员分 析并掌握整个移动网络设备和业务运行及使用情况，并及时进行处理和优化工作。 该系统的功能包括：信令及协议数据采集和处理功能、数据共享功能、数据 存储功能和数据应用功能。系统的整体框架如图2 4 所示。 弱基础应用 1 增值应用 扩展应用4 外部接口l势i 应用层 i 信令处理共享层 信令采集层 k6 4 k ，2 ma t ml p i 圆田回回 移动通信网络 图2 4 系统整体框架结构 由上图可知，系统在架构上分为三层，从下至上分别为信令采集层、信令处 理共享层和应用层【1 9 ，2 0 】： 1 信令数据采集层 本层是系统的最底层，在设备构成上有：七号信令采集接入设备、口信令采 集接入设备和信令采集网关；采集设备通过各种接入方式接入各网络信令采集点， 对移动通信网不同信令链路上信令及协议数据进行的实时采集，并传送到系统的 上一层。由于优化分析系统是整个信令监测系统的一部分，因而该层和后者一样， 使用的是同一数据源及设备。 2 信令数据处理及共享层 本层是系统的第二层，该层实现对来自下层的全量信令数据进行解析处理， 完成信令消息的解码及合成、数据的计算、整理、统计。然后存储到对应节点的 数据库，并可以通过接口对外提供信令数据的共享和传输，最后根据上层应用程 序的订阅需求生成c d r t d r 信令数据和对应的业务信令数据，合理组织和存储数 1 0 第二章移动核心网监测技术 据提交到上层。 3 应用层。 本层是系统的第三层，主要功能是完成信令数据的再次统计分析和分类汇总 并根据界面呈现需求进行表示和呈现。该层从共享平台接收所需的c d r t d r 信令 数据，并以各种方式将网络中各个业务指标及业务流程展现在用户面前。本层提 供的功能有：现网中各个业务指标的查询、统计分析、业务接续、信令关联和追 踪。通过这些功能实现系统对移动网络进行优化分析的功能。 2 2 3 信令共享平台技术 作为移动网络优化分析系统最为重要的一部分，信令共享层的建设所涉及的 信令共享平台技术在整个移动网络监测技术的发展过程中是变动最大的一部分。 信令共享平台的实现使得运营商真正意义上地对全网进行监测，从而改变了以往 只能单台仪表监测或者一个地区级网络的监测。 信令共享平台包括三个部分：信令处理模块、接入模块和管理模块2 1 1 。以下 分别对几个模块进行介绍。 1 信令处理模块 信令处理模块主要完成对信令监测系统信令采集层上传的全量信令数据进行 预处理，在此基础上，进一步完成信令和协议数据的解码、分析、以及合成等操 作。并按照应用系统的需求及数据订阅格式生成相应的数据，这些生成的数据主 要有：业务信令数据、c d r t d r 信令数据或统计数据等。该模块主要由信令预处 理单元( s p u ) 以及信令分析单元( s a u ) 组成。 ( 1 ) 信令预处理单元 本单元主要负责把网络中各个分散的信令采集网关发送的信令和协议数据汇 聚到一起，并对所有收到的信令和协议数据的完整性、准确性进行检验，并对下 一个单元s a i 提供支持。它的作用相当于在整个系统的采集层和处理层进行一个 缓冲和预处理。 ( 2 ) 信令分析单元 本单元主要提供信令处理相关功能，主要有：信令解析功能( 主要完成全量 信令数据的解码和关键信息提取) ；数据合成( 根据数据订阅的要求，合成满足匹 配条件的业务信令数据、c d r t d r 信令数据，合成时支持对重复数据进行剔重， 以及合成正确性的检验) ：统计分析( 根据上层应用对数据做相应的统计整理和综 合分析) 。 重庆邮电大学硕士论文 2 接入模块 本模块主要采用