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移动信令监测系统建设的探讨
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随着通信行业近年来迅猛的发展，市场的竞争也随之越来越激烈，而网络质量、服务质量则成为市场竞争取胜的法宝。信令网作为电信网的支撑网，在网络经营中发挥了重要作用，信令网的安全、稳定、高效直接关系到运营收入与业务质量。一方面，随着七号信令网的不断扩大，尤其是七号信令系统的多种业务的陆续应用和业务量的不断增加，信令的负荷呈非线性增加；另一方面，随着电信业的进一步改革，各运营商必然进一步扩大互联互通的范围。如何维护信令网、将信令数据转换为有价值的收益、提高维护效率、降低运营成本；同时，如何保证网间互联互通的可靠性、保证不同网络间良好的通话质量以及话费结算的准确性和可靠性等等，是运行维护部门及相关部门面临的重要问题。
传统的信令维护一般都是通过设备自身和仪表仪器完成，手段落后，一般都是等到出现问题才进行测试，维护处于被动。随着信令网变得越来越复杂，以往的被动维护已不能满足需要，迫切需要能够对信令网进行集中管理和实时监测的工具。信令网正逐步从以前的分散管理、维护走向集中监控、维护。目前，大部分电信运营商都采用信令监测系统对信令网进行管理，本文针对移动运营商在信令监测系统建设方面做了简要的探讨。
一、体系结构
移动信令集中监测平台的总体结构如图1所示，由信令接入、信令采集处理和数据处理与应用三部分组成。
图1信令集中监测平台的总体结构
1.信令、数据接入部分
七号信令接入部分包括两种方式。
(1)高阻跨接接入方式
对于不具备信令收敛功能的信令消息采集点，需在采集点设置DXC设备，通过高阻隔离器跨接在被采集的信令链路上，同时对链路进行收敛，并对经高阻跨接采集到的弱电信号进行增益后传送到前端采集机。
(2)交换机内部收敛接入方式
对于具备信令收敛功能的信令消息采集点，采用交换机内部收敛方式，将收敛的信号传送到前端采集机。
IP数据接入部分包括两种方式。
(1)镜像方式
该方式利用局域网交换机设备上的测试端口，将其他端口的数据流复制到测试端口上，然后采集设备对该端口数据进行采集。当需要将数据进行多次采集时，可以通过在测试端口连接HUB，然后向不同设备复制原始消息。
(2)TAP方式
该方式可以理解为LAN跨接方式，将LAN网络端口接到TAP设备上，TAP设备将端口数据复制到另外两个端口，其中一个端口用作监测，另一个用来续接端口的另一端。以上两种方式比较如表1所示。
2.信令、数据采集处理部分
七号信令采集处理部分的主要设备为前端采集机，负责实现信令数据的采集和处理，为数据处理和应用部分提供关于信令消息的统计数据、呼叫详细记录、事务详细记录以及数据处理和应用部分所需要的满足匹配条件的信令消息数据。
IP数据采集处理部分的主要设备为IP前置机，IP前置机对采集到的MAC层原始数据进行处理，负责实现对原始消息进行解包，解包后对包进行分析，并合成CDR并递交下一个处理流程负责发送到前端服务器。
3.数据处理和应用部分
数据处理和应用部分实现如下功能：
数据的综合分析与处理；
数据的存储；
业务逻辑的实现；
拓扑图显示各网元的状态和告警；
呼叫追踪和协议分析对信令规程进行分析；
各种统计报表的呈现等。
二、与传统七号信令网管、话务网网管系统的区别
信令监测系统在系统功能和管理范围上既不同于七号信令网网管系统，也不同于话务网管系统。它不能实现对信令网设备和交换机设备的管理，而是强调对呼叫过程、呼叫记录以及移动性管理的分析和统计功能。
信令监测系统通过整理、分析和统计采集到的信令消息数据，详细了解全网的各种呼叫接续过程以及位置更新、漫游、鉴权等移动性信令信息，从而及时发现和排除网络中的故障隐患。另外信令监测系统可以根据采集到的信令消息数据生成呼叫详细记录和事务详细记录（CDR/TDR），为进行深层次的网络管理、业务管理、用户管理以及网络优化、网络规划、网络设计提供了最基础的原始数据，这是传统话务网管系统无法实现的功能。
七号信令网管系统是针对STP、SP及信令网的管理，实现七号信令网的性能管理、告警及故障管理、配置管理等，着重宏观的管理；而七号信令集中监测系统是对信令协议、网络运行状况、业务发展等的深层次分析和实时性监视方面具备更加强大的功能，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费结算核查、业务话务模型分析、网络规划、障碍快速定位和排除等有效的支撑手段之一。信令集中监测系统与七号信令网网管系统、话务网管系统的比较如表2所示。
三、组网方式比较
组网方式按照信令监测远端站的设置方式，分别讨论集中式、全分散式和部分分散式3种方案。
1.集中式
监测系统采用集中采集及处理的方式，即在监测中心集中设置信令数据采集及数据处理设备，各采集点只负责信令链路中继的输出，并通过传输网将需采集的信令链路全部收敛到监测中心。图2为集中式设置远端站系统结构。
图2集中式设置远端站系统结构
2.全分散式
全分散式即将远端站和监测中心分开放置，监测中心站是整个系统的数据中心与控制中心系统，远端站负责对信令链路进行采集和预处理，并将事件记录提交到中心站；远端站本身构成一个局域网，通过数据传输网与中心站和其他远端站进行通信。
远端站由1台远端站服务器与1台或多台配置了若干数据采集模块的前端机组成。前端机完成数据的采集、预处理及入库，远端站服务器接收前端机预处理后的七号信令信息，经过计算、排序、数据入库，生成数据报告后，将相关数据经广域网传至中心站服务器。
3.部分分散式
部分分散式顾名思义，即一部分远端站单独设置，一部分远端站和监测中心合设。其系统结构如图3所示。
各种方式比较分析如下：
(1)从系统结构复杂程度分析，集中式较简单明了，全分散式和部分分散式相对复杂；
(2)从投资角度看，由于远端站数量较多，在基本配置上全分散式投资大，部分分散式次之，而集中式将中心站和远端站合二为一，投资较省，设备利用率提高；
(3)在传输带宽资源占用方面，集中式要求所有采集监测链路信息统一传送到省中心，对现网的传输资源占用较多。全分散式可以节约部分传输资源和数据传输网资源，部分分散介于两者之间；
(4)以运行维护的便利观点来考虑，集中式工作量较小，比较方便；全分散式、部分分散式监测站点多且分散，不利于维护。而且如果有些地市维护力量不够，就不能保证运维质量和使用效果；
(5)从管理的灵活性角度考虑，全分散式方案，各个地市自行维护自己的远端站，管理较为灵活；
(6)从安全性角度考虑，全分散式采用MDCN将远端站和中心站相连，安全性相对于SDH传输网来说较低；
(7)基于对后续工程的快速跟进和网络规模进一步扩展的角度考虑，全分散式比较有利。若采用集中式，如果各个地市的信令链路调整变动，在长途接入电路部分就很可能也要进行变动，有时甚至需要进行省中心的采集机的扩容，这样会造成牵一发而动全身，如果管理不善就可能造成混乱。
三种方式的比较如表3所示。
四、系统主要的应用技术
1.采用TMN管理者（MANAGER）和代理者（AGENT）的体系结构
由于七号信令消息的数据量大，协议比较丰富、复杂，为保证系统处理数据的实时性和系统的开放性，系统应采用TMN的管理者、代理者体系结构，来实现实时的网络管理功能。一方面，对于七号信令网、电话用户、综合业务用户部分、智能网应用部分和移动应用部分的直接监测及对STP/SP网元的直接监测由代理者实现，管理者实施对代理者的管理操作；另一方面，管理者对于上一级TMN网络的管理者实现代理者功能，很好地实现了管理者和代理者、TMN和TMN之间的互联，从而保证了七号信令集中监测系统的开放型、标准化性和演进性。
2.与本地网电话网管等系统相结合
目前本地网电话网管等系统实现了对交换设备和中继电路等的管理及接通率、网络负荷等数据的统计，但是缺乏对信令业务的实时监测以及对呼叫中各个阶段的详细分析，从而不能对影响接通率的原因进行精确定位，也不能对诸如欺诈电话等恶意的呼叫进行实时监控。如果能够和七号信令集中监测系统进行结合，各个系统就可以实现互补，成为一个完整的网管监控系统，既能提供更为完善的维护手段，大幅度地提高网络运行质量和接通率，又能实现对七号信令网的全面的监控，为七号信令网健康高效运行奠定坚实的基础。
3.分布式数据库的应用
系统采用分布式数据库管理系统的体系结构。当大量的信令消息数据通过网络集中到一个数据库存放时，对网络和数据库的性能提出了很高的要求，这无疑降低了系统的安全性和可靠性。而分布式数据库采用分布式结构，更加适合分散的组织结构，即管理者和代理者之间的这种多层分级结构。采集到的数据直接存放在各网络节点上，可以被代理者或管理者所使用，具有相对的独立性；同时，通过交互机制，各节点的数据又是互联互通、相互协作的，一个节点的故障并不影响整个系统的正常运行，大大提高了系统的可靠性和可用性。
4.关于准直联链路消息合成的触发机制
随着七号信令网的建设，七号信令链路逐步由直联向准直联过渡。对于准直联链路，A、B平面的消息存在负荷分担。这样，监测系统从STP－A和STP－B两个地点采集的信令信息配合起来，才能实现一次完整的呼叫过程，并成为详细呼叫过程记录（CDR）和计费的基础数据。对于信令消息而言，OPC、DPC、CIC及时间这四个参数唯一确定一次呼叫。前向触发是在某个呼叫的第一个消息就开始合成，写入数据库，直到收到最后一个消息，呼叫的合成由第一条消息来主导。后向触发则是开辟缓冲区，暂时存贮某个呼叫的相关消息，直到收到后向消息时才触发合成，进行存储数据库操作。比较而言，后向触发机制更加合理，准确性更高。
5.GPS系统实现时间同步
在七号信令集中监测系统中，时间同步非常重要，关系到系统的准确性和可用性。可以采用GPS系统进行授时，在各个远端站分别配置一套GPS时钟授时系统，可以保证在不同远端站的不同前端机上采集的消息在时间上的一致性。采用了统一的时钟源后，信令消息的采集时间标签就可以保持一致，各节点之间实现时间同步。GPS时钟授时系统，能同时捕捉4颗卫星进行校时，时间精度达到0.1毫秒，完全满足监测系统的需要。
6.高阻隔离适配技术
本系统采用的测试头阻抗大于2K，并采用不可逆耦合线圈，使测试系统不会影响到被监测信令链路。通过适配器改善波形，使传输距离能达到1000米。
五、信令监控的展望
随着移动网中业务的多样化，GPRS等数据业务、尤其是各种增值业务如短信的蓬勃发展，信令网的内涵也随之丰富。用户的满意度已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的选择。
同时，随着3G步伐的临近，也随着国内电信运营市场的逐步开放，各大运营商也已摩拳擦掌，迎接着包括国际运营商在内的激烈竞争。各大运营商需要通过科学手段，提高网络的运营质量和挖潜增效，提高网络利用率和服务质量，才有助于获取更大的市场份额，保持较低的营运成本，保证企业利润的增长，以利于击败竞争对手，立足强手之林。
正是因为信令集中监测系统有助于提高全网接通率，增加业务收入，降低营运成本，提高网络稳定性的功效，成为信令网日常运维工作必备的维护工具。因此，信令监测系统将会拥有更加广泛和深入的市场需求和发展空间。
----《通信世界》
作者：福建省邮电规划设计院有限公司 林敏
传统的信令维护一般都是通过设备自身和仪表仪器完成，手段落后，一般都是等到出现问题才进行测试，维护处于被动。随着信令网变得越来越复杂，以往的被动维护已不能满足需要，迫切需要能够对信令网进行集中管理和实时监测的工具。信令网正逐步从以前的分散管理、维护走向集中监控、维护。目前，大部分电信运营商都采用信令监测系统对信令网进行管理，本文针对移动运营商在信令监测系统建设方面做了简要的探讨。
一、体系结构
移动信令集中监测平台的总体结构如图1所示，由信令接入、信令采集处理和数据处理与应用三部分组成。
1.信令、数据接入部分
七号信令接入部分包括两种方式。
(1)高阻跨接接入方式
对于不具备信令收敛功能的信令消息采集点，需在采集点设置DXC设备，通过高阻隔离器跨接在被采集的信令链路上，同时对链路进行收敛，并对经高阻跨接采集到的弱电信号进行增益后传送到前端采集机。
(2)交换机内部收敛接入方式
对于具备信令收敛功能的信令消息采集点，采用交换机内部收敛方式，将收敛的信号传送到前端采集机。
IP数据接入部分包括两种方式。
(1)镜像方式
该方式利用局域网交换机设备上的测试端口，将其他端口的数据流复制到测试端口上，然后采集设备对该端口数据进行采集。当需要将数据进行多次采集时，可以通过在测试端口连接HUB，然后向不同设备复制原始消息。
(2)TAP方式
该方式可以理解为LAN跨接方式，将LAN网络端口接到TAP设备上，TAP设备将端口数据复制到另外两个端口，其中一个端口用作监测，另一个用来续接端口的另一端。以上两种方式比较如表1所示。
2.信令、数据采集处理部分
七号信令采集处理部分的主要设备为前端采集机，负责实现信令数据的采集和处理，为数据处理和应用部分提供关于信令消息的统计数据、呼叫详细记录、事务详细记录以及数据处理和应用部分所需要的满足匹配条件的信令消息数据。
IP数据采集处理部分的主要设备为IP前置机，IP前置机对采集到的MAC层原始数据进行处理，负责实现对原始消息进行解包，解包后对包进行分析，并合成CDR并递交下一个处理流程负责发送到前端服务器。
3.数据处理和应用部分
数据处理和应用部分实现如下功能：
数据的综合分析与处理；
数据的存储；
业务逻辑的实现；
拓扑图显示各网元的状态和告警；
呼叫追踪和协议分析对信令规程进行分析；
各种统计报表的呈现等。
二、与传统七号信令网管、话务网网管系统的区别
信令监测系统在系统功能和管理范围上既不同于七号信令网网管系统，也不同于话务网管系统。它不能实现对信令网设备和交换机设备的管理，而是强调对呼叫过程、呼叫记录以及移动性管理的分析和统计功能。
信令监测系统通过整理、分析和统计采集到的信令消息数据，详细了解全网的各种呼叫接续过程以及位置更新、漫游、鉴权等移动性信令信息，从而及时发现和排除网络中的故障隐患。另外信令监测系统可以根据采集到的信令消息数据生成呼叫详细记录和事务详细记录（CDR/TDR），为进行深层次的网络管理、业务管理、用户管理以及网络优化、网络规划、网络设计提供了最基础的原始数据，这是传统话务网管系统无法实现的功能。
七号信令网管系统是针对STP、SP及信令网的管理，实现七号信令网的性能管理、告警及故障管理、配置管理等，着重宏观的管理；而七号信令集中监测系统是对信令协议、网络运行状况、业务发展等的深层次分析和实时性监视方面具备更加强大的功能，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费结算核查、业务话务模型分析、网络规划、障碍快速定位和排除等有效的支撑手段之一。信令集中监测系统与七号信令网网管系统、话务网管系统的比较如表2所示。
三、组网方式比较
组网方式按照信令监测远端站的设置方式，分别讨论集中式、全分散式和部分分散式3种方案。
1.集中式
监测系统采用集中采集及处理的方式，即在监测中心集中设置信令数据采集及数据处理设备，各采集点只负责信令链路中继的输出，并通过传输网将需采集的信令链路全部收敛到监测中心。图2为集中式设置远端站系统结构。
2.全分散式
全分散式即将远端站和监测中心分开放置，监测中心站是整个系统的数据中心与控制中心系统，远端站负责对信令链路进行采集和预处理，并将事件记录提交到中心站；远端站本身构成一个局域网，通过数据传输网与中心站和其他远端站进行通信。
远端站由1台远端站服务器与1台或多台配置了若干数据采集模块的前端机组成。前端机完成数据的采集、预处理及入库，远端站服务器接收前端机预处理后的七号信令信息，经过计算、排序、数据入库，生成数据报告后，将相关数据经广域网传至中心站服务器。
3.部分分散式
部分分散式顾名思义，即一部分远端站单独设置，一部分远端站和监测中心合设。其系统结构如图3所示。
各种方式比较分析如下：
(1)从系统结构复杂程度分析，集中式较简单明了，全分散式和部分分散式相对复杂；
(2)从投资角度看，由于远端站数量较多，在基本配置上全分散式投资大，部分分散式次之，而集中式将中心站和远端站合二为一，投资较省，设备利用率提高；
(3)在传输带宽资源占用方面，集中式要求所有采集监测链路信息统一传送到省中心，对现网的传输资源占用较多。全分散式可以节约部分传输资源和数据传输网资源，部分分散介于两者之间；
(4)以运行维护的便利观点来考虑，集中式工作量较小，比较方便；全分散式、部分分散式监测站点多且分散，不利于维护。而且如果有些地市维护力量不够，就不能保证运维质量和使用效果；
(5)从管理的灵活性角度考虑，全分散式方案，各个地市自行维护自己的远端站，管理较为灵活；
(6)从安全性角度考虑，全分散式采用MDCN将远端站和中心站相连，安全性相对于SDH传输网来说较低；
(7)基于对后续工程的快速跟进和网络规模进一步扩展的角度考虑，全分散式比较有利。若采用集中式，如果各个地市的信令链路调整变动，在长途接入电路部分就很可能也要进行变动，有时甚至需要进行省中心的采集机的扩容，这样会造成牵一发而动全身，如果管理不善就可能造成混乱。
三种方式的比较如表3所示。
四、系统主要的应用技术
1.采用TMN管理者（MANAGER）和代理者（AGENT）的体系结构
由于七号信令消息的数据量大，协议比较丰富、复杂，为保证系统处理数据的实时性和系统的开放性，系统应采用TMN的管理者、代理者体系结构，来实现实时的网络管理功能。一方面，对于七号信令网、电话用户、综合业务用户部分、智能网应用部分和移动应用部分的直接监测及对STP/SP网元的直接监测由代理者实现，管理者实施对代理者的管理操作；另一方面，管理者对于上一级TMN网络的管理者实现代理者功能，很好地实现了管理者和代理者、TMN和TMN之间的互联，从而保证了七号信令集中监测系统的开放型、标准化性和演进性。
2.与本地网电话网管等系统相结合
目前本地网电话网管等系统实现了对交换设备和中继电路等的管理及接通率、网络负荷等数据的统计，但是缺乏对信令业务的实时监测以及对呼叫中各个阶段的详细分析，从而不能对影响接通率的原因进行精确定位，也不能对诸如欺诈电话等恶意的呼叫进行实时监控。如果能够和七号信令集中监测系统进行结合，各个系统就可以实现互补，成为一个完整的网管监控系统，既能提供更为完善的维护手段，大幅度地提高网络运行质量和接通率，又能实现对七号信令网的全面的监控，为七号信令网健康高效运行奠定坚实的基础。
3.分布式数据库的应用
系统采用分布式数据库管理系统的体系结构。当大量的信令消息数据通过网络集中到一个数据库存放时，对网络和数据库的性能提出了很高的要求，这无疑降低了系统的安全性和可靠性。而分布式数据库采用分布式结构，更加适合分散的组织结构，即管理者和代理者之间的这种多层分级结构。采集到的数据直接存放在各网络节点上，可以被代理者或管理者所使用，具有相对的独立性；同时，通过交互机制，各节点的数据又是互联互通、相互协作的，一个节点的故障并不影响整个系统的正常运行，大大提高了系统的可靠性和可用性。
4.关于准直联链路消息合成的触发机制
随着七号信令网的建设，七号信令链路逐步由直联向准直联过渡。对于准直联链路，A、B平面的消息存在负荷分担。这样，监测系统从STP－A和STP－B两个地点采集的信令信息配合起来，才能实现一次完整的呼叫过程，并成为详细呼叫过程记录（CDR）和计费的基础数据。对于信令消息而言，OPC、DPC、CIC及时间这四个参数唯一确定一次呼叫。前向触发是在某个呼叫的第一个消息就开始合成，写入数据库，直到收到最后一个消息，呼叫的合成由第一条消息来主导。后向触发则是开辟缓冲区，暂时存贮某个呼叫的相关消息，直到收到后向消息时才触发合成，进行存储数据库操作。比较而言，后向触发机制更加合理，准确性更高。
5.GPS系统实现时间同步
在七号信令集中监测系统中，时间同步非常重要，关系到系统的准确性和可用性。可以采用GPS系统进行授时，在各个远端站分别配置一套GPS时钟授时系统，可以保证在不同远端站的不同前端机上采集的消息在时间上的一致性。采用了统一的时钟源后，信令消息的采集时间标签就可以保持一致，各节点之间实现时间同步。GPS时钟授时系统，能同时捕捉4颗卫星进行校时，时间精度达到0.1毫秒，完全满足监测系统的需要。
6.高阻隔离适配技术
本系统采用的测试头阻抗大于2K，并采用不可逆耦合线圈，使测试系统不会影响到被监测信令链路。通过适配器改善波形，使传输距离能达到1000米。
五、信令监控的展望
随着移动网中业务的多样化，GPRS等数据业务、尤其是各种增值业务如短信的蓬勃发展，信令网的内涵也随之丰富。用户的满意度已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的选择。
同时，随着3G步伐的临近，也随着国内电信运营市场的逐步开放，各大运营商也已摩拳擦掌，迎接着包括国际运营商在内的激烈竞争。各大运营商需要通过科学手段，提高网络的运营质量和挖潜增效，提高网络利用率和服务质量，才有助于获取更大的市场份额，保持较低的营运成本，保证企业利润的增长，以利于击败竞争对手，立足强手之林。
正是因为信令集中监测系统有助于提高全网接通率，增加业务收入，降低营运成本，提高网络稳定性的功效，成为信令网日常运维工作必备的维护工具。因此，信令监测系统将会拥有更加广泛和深入的市场需求和发展空间。
----《通信世界》
作者：福建省邮电规划设计院有限公司 林敏
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