一种新型采集支撑系统的架构研究及实现

黄耀军，赵岩，王尊义

（中国移动通信集团公司广东有限公司深圳分公司，深圳 518048）

随着通信网络的高速发展，业务和质量成为通信运营的关键环节，为了提升网络质量、开发更多增值业务，各类支撑系统随之产生并发展壮大。本文首先分析了目前采集支撑系统的现状及存在问题，首次提出采集和应用相分离的新型架构。同时本文对采集方案进行深入研究，提出基于底层分组化传送网集中部署采集模块的技术方案。

1 采集支撑系统现状

1.1 现状

目前现网的支撑系统，大致分为两种类型：一是业务拓展类型，如小区短信系统，通过对A接口进行关键信令的提取，提供区域短信服务；另一种是质量提升型，如Abis、A接口、专线等信令监测系统，通过信令提取，挖掘网络隐患，提升网络质量。其网络架构如图1所示。

如图1所示，采集支撑系统一般包括两部分内容：采集和应用，其采集部分通过和网络的耦合，获取网络信息；其应用部分则对信息进行后处理。目前这两个模块一般合设，不同采集系统单独部署其采集及应用模块，实现各自的支撑功能。

图1 现网采集支撑系统架构

1.2 存在问题

从图1可以看出，这些系统都是各自部署，并且其采集和应用是合并在一起。随着网络规模的发展，这样的架构存在较多缺点。

1.2.1 部署效率低

当采集和应用合设时，在部署时需要到各个机房、或设备侧部署采集机。如果网络较为分散（如分布到多个机房），则采集机数量需要翻倍，部署效率较低。

1.2.2 建设成本高

另一方面，各个支撑系统之间相互独立，存在重复采集的缺点。如针对A接口的信令，在核心网质量分析系统中，需要进行采集；在小区短信系统中，也需要再次对A接口信令进行采集。这种重复采集以支持不用应用的情况，造成建设成本较高。另外由于采集探头的专用性，也使得系统造价整体较高。

1.2.3 系统协调差

各个采集支撑系统独立建设，也带来另外一种问题，即系统之间协调关联性较差。例如进行网络质量分析时，需要关联多个接口的信息，而目前这样的系统架构，难以在系统之间进行有效的关联分析。

2 采集与应用分离的新型架构

2.1 分离的思路

目前，架构分离成为网络发展的一个重要趋势。分离一方面使得网络部署变得灵活，另一方面在分离之后，其功能模块分工更为专业和精细，设备性能和网络容量因此得到进一步提升。

我省以分离为主题的网络演化主要包括如下：2006年开始部署“控制与承载”分离的软交换架构；2009年部署“业务与控制”分离的IMS系统；2011年部署“前端和后台”分离的分布HLR系统。通过这些架构分离，网络容量、安全性、部署效率都得到较大提升。

2.2 采集与应用分离的支撑架构

将分离的思路引入到支撑系统中，把采集和应用进行分离，同时通过选择合适的汇聚收敛点，将采集进行集中化处理，之后形成开放的数据接口，和应用系统对接。其原理如图2所示。

图2的系统架构和现网的架构（图1）对比，可以发现，这种架构突出两个特点：首先是采集和应用分离，将原来合设的采集部分和应用部分分开，其次是采集集中化，将分离出的采集部分集中部署。将采集部分获取的信息进行适当整合，并存放于数据库中，和应用部分以通用接口（如ODBC或IIOP）对接。

图2 采集与应用分离的支撑系统架构

2.3 特点分析

这种分离式的采集支撑架构，克服了之前采集支撑系统存在的部署问题、建设成本问题、系统关联问题等，具有如下特点。

2.3.1 一点接入，多样采集

通过在收敛比较高的汇聚点（如底层分组传送网中的某节点）上部署集中采集点，可以用尽可能少的采集设备，获取较多类型的数据信息。

2.3.2 扩展良好，易于部署

由于采集部分从系统中分离出来，且集中部署采集点，对于今后全IP化的网络演进，具有良好的扩展性。

3 集中采集的实现

上述以分离架构为思路的支撑系统，其关键在于选择高收敛比的汇聚点。结合组网、收敛性能等因素，有如下两种方案。

3.1 选择核心网侧CE设备

目前采集技术主要包括跨接、串接、分光、镜像等4种技术手段，跨接、串接、分光由于部署分散而导致收敛性差，不适于大规模部署。

另一方面，随着核心网IP化的深入进行，核心网侧的CE设备汇聚多种业务流，通过在CE上进行镜像可以采集较多业务信息。因此这种方式可以作为一种较好的集中采集方案。

3.2 选择分组传送网汇聚点设备

目前，传送网正在向分组化方向演进，PTN和PON技术在传送网内大规模部署。从业务、组网、和设备上看，传送网可以作为良好的支撑系统采集点。

3.2.1 从业务上分析

传送网作为各类网络、业务的底层承载技术，具有良好的业务汇聚性能，尤其是目前PTN、PON具有良好的二层收敛、统计复用功能。在接入网侧，目前PTN在接入/汇聚层广泛应用，承载3G基站、2G重要基站（Abis口IP化后将承载全部）、集团专线、家庭客户等多个类型的业务；在核心网，PON、IP over WDM在骨干汇聚层广泛应用，和各大核心机房、重要核心设备相连。因此从业务类型上看，在分组化的传送设备侧进行采集，可以实现一点接入、多样采集的效果。

3.2.2 从组网上分析

目前传送网的组网模式是环状组网、逐级汇聚的模式，这种组网结构具有较好的汇聚性能。

图3 在分组传送网上部署集中采集

如图3所示有两种采集方案：采集点1是在接入层进行采集，这种采集方案可以采集单个接入环（1Gbit/s）下的所有业务类型，如各类基站Abis口（2G、3G基站）、集团客户、家庭客户等；采集点2是在汇聚层进行采集，此节点汇聚了多个接入环的业务流（10Gbit/s），具备更高的收敛性能。

3.2.3 从设备上分析

从设备上看，目前各大主流分组传送设备都是以路由器平台改进开发而来，如华为PTN1900（接入环）、PTN3900（汇聚环）。这些设备和常规二层数通设备一样，具备良好的数据镜像功能，可以很容易实现采集功能。如华为PTN设备具备本端光口1∶1的镜像功能，远端光口N∶1的镜像功能（通过远传汇聚实现）。

3.3 两种实现的对比

在核心网CE上进行集中采集，这种方式比较成熟，但缺点是只能采集核心网侧信令，无法采集无线Abis信令、专线接入信令等，且大量采集会对CE设备性能产生一定影响，这种缺点限制了其进一步的应用。

在分组传送网上部署集中采集，这种方式可以获得更高的收敛比，并且可以同时获得多种业务类型（包括核心、无线等）的信息，使不同系统之间的有效关联成为可能。因此可以预计，这种方式将成为今后支撑系统建设的主流方案。

4 实施难点及现状

在分组传送网上选择合适的汇聚点部署采集，可以获得高收敛性能的效果，但也存在如下实施难点。

4.1 数据流速率匹配

传送网的数据流速率较高，尤其在汇聚环上进行采集时，其速率一般为10Gbit/s。如何在高速流速下进行数据提取，是非常关键的问题。解决此问题目前是通过过滤采集、高速缓存等方式，通过一定的过滤器，只采集专门的隧道，从而将速率降下来，达到采集的效果。

4.2 数据分组识别问题

分组化传送网的数据封装格式和TCP/IP之间仍存在一定差异，以PTN为例，在原来TCP/IP封装基础上，增加了MPLS-TP等PWE3类型的封装，这种封转数据是和具体配置有关，是一种静态数据配置结构。因此在利用现有开放的采集工具（如SNIFFER 等）之前，需要进行处理预处理。将数据流进行高速缓存，之后进行PWE3数据解封、IP分组还原，完成数据分组识别。

4.3 项目现状

本项目目前在某移动公司某新建传输接入环设备上进行试点部署，接入层设备为PTN1900，采用1:1镜像模式，采集下辖多个Abis接口和多条专线业务类型，目前正在进行数据处理，后续计划选取汇聚层设备进行测试。

5 结论

采集支撑作为重要的网络运营手段，在通信网络日常管理中发挥重要的作用。目前的各种采集平台由于采集和应用合设，存在扩展性差、重复采集等缺点。本文提出一种采集与应用分离的支撑系统架构，并且对分离后的采集模块进行集中化部署，通过开放接口和应用平台对接，实现一点接入、多样采集的效果。另外本文还针对集中部署采集点的方案进行深入分析，提出基于分组传送网接入、汇聚设备进行集中采集的实施方案。以此提高采集效率，充分发挥支撑系统的效率。