LTE核心网信令监测系统建设分析

佟敏，赵艳利

（吉林吉大通信设计院股份有限公司， 长春 130012）

LTE核心网信令监测系统建设分析

佟敏，赵艳利

（吉林吉大通信设计院股份有限公司， 长春 130012）

根据电信运营商网管维护的要求，介绍了LTE核心网信令监测系统平台架构和采集系统体系结构，提出了具体的信令监测系统流量采集方案和监测系统解析方案，对于后续工程的指导和建设有较好的实用价值。

LTE；信令采集；分光器

1　引言

随着LTE网络建设迅猛发展，建设集中化管理的LIE核心网信令监测系统，对促进数据业务的发展将发挥重大的关键性作用。LIE核心网信令监测系统部署在LTE核心网的S1-C、S1-U、S6a、SGs等接口。实现对链路、网元、终端、用户和服务提供商的监控，实现用户投诉分析、统计分析、流量分析、流向分析、短信分析、彩信分析、eNode B接入质量分析、EPC核心网业务质量分析、SP业务质量分析、切换分析、CSFB分析等。信令采集与监测系统对4G核心网上述接口链路进行了统一分光汇聚，以满足特通需求以及未来统一DPI、LTE信令监测等系统的需求。各信令监测类系统可以此进行数据分析和挖掘，从而达到快速定位网络维护中的故障问题、提升网络质量、优化网络资源的目的。

2　LTE信令监测系统平台架构

LTE信令监测系统划分为应用层、共享层、采集层3个层次，如图1信令监测系统平台架构所示。

采集层：建立统一采集平台，实现网络数据采集“全覆盖、不重复、无遗漏”。

共享层：建立网络数据共享平台，实现数据与应用解耦，实现数据统一建模、统一存储、统一处理，数据向应用层完全开放共享。

应用层：建立“4+1”应用系统，包括资源管理系统、故障管理系统、性能管理系统、优化管理系统和运维管理系统，实现对网络和业务的跨专业、端到端管理，并可基于数据共享平台实现更多应用的快速开发、灵活定制。

2.1采集系统体系结构

如图2所示，LTE核心网信令监测系统（LCTS）由两个进程组成，它们分别为流量采集引擎TCE和信令处理引擎SPE。流量采集引擎以PFRING方式从所在服务器的网卡上收取镜像报文存入共享内存上的报文缓存队列，并利用信号量通知信令处理引擎报文在报文缓存队列中的状态，信令处理引擎接收共享内存队列中缓存的报文，依次进行处理，再将处理完的报文送入删除队列，最后TCE会将送入删除队列的报文内存释放。

图1　信令监测系统平台架构

图2　信令采集系统体系结构

流量采集引擎依赖于硬件架构的流量采集探针，探针部署于LTE核心网的链路上，负责大部分的流量采集和过滤工作。通过配置IP、端口、协议等过滤规则，流量采集探针可以将采集到的流量过滤并汇聚到TCE所在的网卡，再由TCE从PFRING采集网卡接收镜像报文。信令处理引擎接收缓存队列中的经过过滤的镜像报文，对不同协议的报文按照协议规范进行解码、匹配与关联，从而将报文中包含的重要信息以及分析结果完整的记录下来生成话单，并且支持将话单保存在本地或发送给其它模块。

2.2LTE核心网信令监测系统流量采集方案

LTE信令监测系统需对各MME、S-GW与CE设备之间的链路进行采集监测，在CE设备侧实现监测。LTE核心网的S1-C、S1-U、S6a、SGs等接口链路在CE侧通过分光采集后，统一汇聚到中心机房信令汇聚设备上。支持信令监测、经分、管局、集团公司的信令数据提取。

信令监测系统以不影响网络运行的高阻跨接、端口镜像、TAP分路、分光器分光等方式采集各类信令和协议数据，进行信令和协议的消息解码、CDR/TDR合成，再现业务接续全过程，进行网络和业务各类指标统计，从而使网络维护人员掌握和分析网络、业务运行情况。

LTE核心网信令监测链路类型有10GE单模光口，GE单模及多模光口。光口链路的监测通过在核心网链路中串接1分2分光器来实现。单模光口链路进行2级分光，1级进行1分2分光（分光比2：8），然后再进行放大后，进行2级1分8分光。其中1路信号用于LTE信令监测，其余7路作为备用，供其它系统使用。对于多模光口，需要进行2级分光，其中1级分光进行1分2分光（分光比2：8），2级分光进行1分4分光，对于需求比较多的场合还可在2级1分4的基础上再进行放大后再进行3级1分4分光。其中1路用于LTE信令监测，其余作为备用。

经过分光放大的链路再经过流量汇聚设备。汇聚以后通过10 GE光口输出给数据共享层，进行信令解析和XDR合成、信令与承载分析、记录跟踪与查询、核心网络分析。

图3　LTE核心网信令监测系统组网拓扑图

2.3LTE核心网信令监测系统解析方案

关于LTE相关接口，LTE相关信令使用采集解析设备，根据需要选择不同计算能力的采集解析设备，如每台处理能力为600 Mbit/s。再根据汇聚以后所有链路的流量选择配置采集解析设备数量。系统组网拓扑图如图3所示。

同时需要根据流量及所产生的SDR记录数量计算配置关联回填服务器，订阅共享服务器数量。另外根据组网需要配置至少1台接口服务器。根据组网需求预计需要48口交换机1台，根据现网组网为主备组网方案，因此实际需要项目配置2台组网交换机。

3　结束语

随着互联网和手机业务的不断发展，人们对于移动通信的要求也不断变化，越来越不满足于现状，用户希望享受更高质量的移动通信网络服务。LTE技术自2004年底被提出后，经过了10多年的发展，已经逐渐成熟。信令网监测在网络资源规划与优化方面逐渐体现出优势，近年来得到了电信运营商越来越多的关注，成为网管建设方面必不可少的一个环节。

［1］韦薇，张扬. 信令监测系统架构规范的演进［J］. 电信工程技术与标准化，2011（04）.

［2］王朝阳， 曹龙汉， 张治中， 等. LTE网络测试仪中S6a接口Diameter协议监测方案研究［J］. 电信科学， 2014，30（5）.

［3］边庆利， 李芙青. 信令分析及其在TD-LTE网络优化中的应用［J］.电子世界， 2014（16）.

［4］周冬玲， 胡晓娟， 孙震强， 等. LTE信令采集方案分析［J］. 邮电设计技术， 2014（10）.

Analysis on the construction of LTE core network signaling monitoring system

TONG Min， Zhao Yan-li
（Jilin Jlu Communication Design Institute Co.， Ltd.， Changchun 130012， China）

Based on the requirements of network management and maintenance of telecom operators， architecture of signaling monitoring system platform are introduced， traffic acquisition program and resolution scheme of signaling monitoring system are put forward. It has good practical value for guidance of future projects.

LTE； signaling acquisition； splitter

TN929.5

A

1008-5599（2016）10-0067-03

2016-08-14