吳栩欣，羅驍茜，陳偉棟

（1 中國移動通信集團廣東有限公司佛山分公司, 佛山 528000；2 中國移動通信集團廣東有限公司, 廣州 510623)

隨著4G網絡規(guī)模、用戶數量壯大，提升4G用戶的移動互聯(lián)網感知受到運營商越來越多關注。然而目前如何能夠在LTE網絡下均衡網絡流量、研究用戶行為和習慣，提供多維度、差異化的業(yè)務質量和服務，提高端到端質量和速率仍缺乏必要手段。利用Gb/Iu-ps信令可實現(xiàn)基于客戶感知的2G/3G網絡移動數據業(yè)務分析、投訴處理和市場支撐[1]，通過雙信令儀采集A口信令極大地縮小了尋呼問題分析范圍[2]；利用七號信令監(jiān)測系統(tǒng)可對網間信令、回撥業(yè)務、日常話務、工程建設和日常投訴等工作起到很好的分析支撐作用[3]；對網絡信令流程、信令數據分析得出了信令風暴的成因及對網絡質量造成的影響[4]；信令技術對實時數據業(yè)務精確營銷提供數據支撐[5，6]；在3G/LTE系統(tǒng)使用信令技術實現(xiàn)智能動態(tài)批價[7]；通過將信令技術結合運用于IEEE 802.16網絡的服務質量（Quality of Service, QoS)模型[8]。文獻[1]![8]都運用信令作為分析和解決問題的輔助手段。針對現(xiàn)狀，本文提出了基于S1-MME/S1-U信令的LTE網絡生態(tài)分析系統(tǒng)，并通過具體應用來體現(xiàn)該系統(tǒng)的有效性和實用性。

1 基于S1-MME/S1-U信令的LTE網絡生態(tài)分析系統(tǒng)

基于S1-MME/S1-U信令的LTE網絡生態(tài)分析系統(tǒng)最基礎的資源是LTE網絡的S1-MME/S1-U信令，通過信令數據從網絡、終端、業(yè)務和用戶等多維度分類分析，實現(xiàn)LTE網絡生態(tài)分析；通過對網絡指標、會話流量大小和速率高低等評估，可及時發(fā)現(xiàn)網絡質量波動，從而發(fā)現(xiàn)網絡、業(yè)務或者終端的某些問題或隱患,系統(tǒng)概況如圖1所示。

1.1 系統(tǒng)硬件架構

系統(tǒng)硬件架構包括數據采集層、編解碼及數據共享層和應用呈現(xiàn)層，通過在網絡多個接口進行信令采集后，使用分布式服務器集群來實現(xiàn)數據源的存儲和處理，如圖2所示。

圖1 基于S1-MME/S1-U信令的LTE網絡生態(tài)分析系統(tǒng)

1.2 系統(tǒng)軟件架構

如圖3所示，系統(tǒng)軟件架構包括4層：

（1）采集解碼層主要有信令采集、協(xié)議解碼、會話關聯(lián)等功能獲取原始數據。

（2）數據處理層主要有原始信令存儲、XDR話單生成、數據入庫和形成表格等功能對原始數據完成統(tǒng)計分析前的處理，為數據完整性和準確性提供保證。

（3）業(yè)務服務層包括查詢統(tǒng)計、文件和報表管理、安全和系統(tǒng)維護等功能，為系統(tǒng)穩(wěn)定運行提供保障。

（4）應用呈現(xiàn)層包括端到端質量分析、客戶感知分析、終端分析等模塊，實現(xiàn)多維度多角度的分析呈現(xiàn)，為體現(xiàn)網絡生態(tài)狀況提供數據支持。

圖2 基于S1-MME/S1-U信令的LTE網絡生態(tài)分析系統(tǒng)硬件架構

1.3 系統(tǒng)的特色和適用范圍

多維度場景式的網絡性能指標分析：針對自定義場景進行數據業(yè)務控制面承載性能（網絡接入性、網絡保持性、小區(qū)性能等）指標，數據業(yè)務業(yè)務面性能（業(yè)務接入性、業(yè)務完整性、彩信業(yè)務、網頁瀏覽業(yè)務、微博業(yè)務、普通下載等）指標分析；針對自定義場景進行用戶行為分析（業(yè)務、流量、請求數、用戶數）。自定義場景包括：特定時間、特定區(qū)域（特定eNode B、特定批量小區(qū)）、特定批量用戶、特定終端類型。

多角度業(yè)務質量分析：支持基于信令的各類業(yè)務速率情況分析；支持基于信令的各類業(yè)務分組丟失重傳情況分析；支持統(tǒng)計各類業(yè)務在不同網元的速率情況以達到快速定位速率低網元的目的。

圖3 基于S1-MME/S1-U信令的LTE網絡生態(tài)分析系統(tǒng)軟件架構

異常信令輔助故障分析：支持基于信令異常的故障定位分析；支持基于信令異常結束流程的故障定位分析；統(tǒng)計各類故障在各網元出現(xiàn)的比例以幫助分析人員快速定位故障集中的網元。

2 應用實例

通過基于S1-MME/S1-U信令的LTE網絡生態(tài)分析系統(tǒng)統(tǒng)計2014年8月佛山LTE網絡下視頻業(yè)務的數據發(fā)現(xiàn)，在晚忙時優(yōu)酷視頻業(yè)務速率低于1 000 kbit/s。進一步分析發(fā)現(xiàn)主要是某個IP地址段的優(yōu)酷視頻業(yè)務速率明顯偏低導致，如表1所示。

為了定位具體原因，我們將該IP地址段的優(yōu)酷視頻業(yè)務與和視頻、騰訊視頻業(yè)務的tcp.window_size_value分段對比如表2所示，優(yōu)酷視頻業(yè)務傳輸過程中tcp.window_size_value為0以 及tcp.window_size_value為1!1 024的小窗口占比明顯高于其他兩種業(yè)務。

根據TCP協(xié)議規(guī)范，tcp.window_ size_value的數值表示TCP窗口大小。當數值為0時，表示緩沖區(qū)滿，發(fā)送方應等到收到新的或者非0的窗口大小的通知后才能繼續(xù)發(fā)送數據，即當數值為0時，數據傳輸中斷。選取該IP地址段的某條信令回溯如圖4所示，第765幀網絡側下發(fā)HTTP_Segment數據包相隔66 ms后，收到響應Ack確認（對應第766幀），此次Ack攜帶的tcp.window_size_value為0，即通知網絡側接收端緩沖區(qū)滿，發(fā)送方應等到收到新的或者非0的window size通知后才能繼續(xù)發(fā)送數據。之后又重發(fā)了一次Ack確認（對應第768幀），此次tcp.window_size_value仍為0即沒有數據包下發(fā)。直到第三次重發(fā)Ack確認（對應第769幀），此次Ack包中攜帶的tcp.window_size_value是1 024，為非0值可繼續(xù)數據傳輸。由于前兩次Ack確認的tcp.window_size_value=0，導致有819 ms沒有數據傳輸，數據分組時延增加從而影響速率下降。由此我們初步定位為該IP地址段對應的優(yōu)酷服務器窗口設置存在瓶頸，需要對服務器窗口和TCP擁塞處理參數優(yōu)化。

我們將該問題反饋給省公司聯(lián)系優(yōu)酷業(yè)務提供商聯(lián)合優(yōu)化后，速率從優(yōu)化前的950 kbit/s提升到優(yōu)化后的1 200 kbit/s，速率提高26%。

表1 某個IP地址段的優(yōu)酷視頻業(yè)務速率

表2 3種視頻業(yè)務的TCP窗口大小對比

圖4 信令回溯

通過使用基于S1-MME/S1-U信令的LTE網絡生態(tài)分析系統(tǒng)對佛山LTE現(xiàn)網優(yōu)酷視頻進行業(yè)務質量細化評估，并針對問題定位原因，從而找到有針對性的優(yōu)化方法，為LTE網絡視頻業(yè)務流量和用戶的保有和增長提供網絡質量保證。從上述應用可見，該系統(tǒng)能很好的指導和支撐實際工作。

3 結束語

基于S1-MME/S1-U信令的LTE網絡生態(tài)分析系統(tǒng)具備了信令采集、解碼、分析和問題定位功能，提供了業(yè)務質量提升和優(yōu)化的重要數據支撐。隨著LTE網絡的建設與擴大，用戶規(guī)模必將呈現(xiàn)迅猛上升，可以預見，端到端質量問題將會不斷涌現(xiàn)，下一步我們將繼續(xù)研究在LTE網絡下各種信令融合的分析應用。

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