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1、前言
信令監(jiān)測系統(tǒng)可以對信令網(wǎng)的運行狀況進行評估和監(jiān)視，統(tǒng)計網(wǎng)絡(luò)運行的詳細指標，對故障進行定位分析，實現(xiàn)全網(wǎng)的實時呼叫跟蹤，監(jiān)測運營商QoS（服務(wù)質(zhì)量）、網(wǎng)間SQA（服務(wù)質(zhì)量協(xié)議）等。信令監(jiān)測系統(tǒng)是保障信令網(wǎng)安全運行、快速故障定位的有力工具。
信令監(jiān)測系統(tǒng)與信令網(wǎng)的發(fā)展相適應(yīng)，目前主要是對No.7信令系統(tǒng)的監(jiān)測。隨著軟交換網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，軟交換網(wǎng)絡(luò)的信令監(jiān)測系統(tǒng)的建設(shè)也日益顯現(xiàn)出其重要性。
2、軟交換信令系統(tǒng)的特點
軟交換網(wǎng)絡(luò)與傳統(tǒng)的電路交換網(wǎng)絡(luò)相比，具有以下特點：首先軟交換網(wǎng)絡(luò)將呼叫控制功能與語音媒體流傳送功能分開，由不同的網(wǎng)元實現(xiàn)。而不是像傳統(tǒng)電話網(wǎng)中均由交換機實現(xiàn)：其次軟交換網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部信令消息及媒體消息均承載在分組網(wǎng)絡(luò)中傳送。
軟交換網(wǎng)絡(luò)中的信令系統(tǒng)與傳統(tǒng)交換網(wǎng)絡(luò)不同。軟交換網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的信令不再承載在傳統(tǒng)的No.7信令系統(tǒng)中，而是采用IP數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳送；其次軟交換信令系統(tǒng)中引入了很多新的協(xié)議，軟交換系統(tǒng)中信令系統(tǒng)及協(xié)議如圖1所示。
從圖1中可以看出，軟交換網(wǎng)絡(luò)中軟交換設(shè)備（soft switch，SS）負責呼叫控制及處理所有的呼控協(xié)議，是軟交換網(wǎng)絡(luò)的核心設(shè)備。軟交換設(shè)備將ISUP（ISDN用戶部分）信令打包在SIGTRAN（信令傳輸）協(xié)議中，通過信令網(wǎng)關(guān)（signaling gateway，SG）與傳統(tǒng)PSTN實現(xiàn)信令互通。軟交換設(shè)備間采用SIP-I進行交互；軟交換設(shè)備與媒體網(wǎng)關(guān)（media gateway，GW）間采用H.248協(xié)議進行交互，實現(xiàn)軟交換設(shè)備對媒體網(wǎng)關(guān)的控制；SIP智能終端與軟交換設(shè)備間采用SIP信令進行呼控。傳統(tǒng)PSTN網(wǎng)元與SG間采用ISUP協(xié)議，可以采用傳統(tǒng)的No.7信令監(jiān)測系統(tǒng)對其進行監(jiān)測。SIGTRAN、SIP-I、H.248、SIP（會話初始協(xié)議）承載在IP數(shù)據(jù)網(wǎng)中，這些協(xié)議不能采用傳統(tǒng)的No.7信令監(jiān)測系統(tǒng)進行監(jiān)測，需要引入軟交換信令監(jiān)測系統(tǒng)實現(xiàn)監(jiān)測功能。
3、軟交換網(wǎng)絡(luò)信令監(jiān)測系統(tǒng)
下面將從功能、體系架構(gòu)和數(shù)據(jù)采集方式這3個方面對軟交換網(wǎng)絡(luò)信令監(jiān)測系統(tǒng)進行分析。
3.1 軟交換網(wǎng)絡(luò)信令監(jiān)測系統(tǒng)的功能
軟交換網(wǎng)絡(luò)信令監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)繼承傳統(tǒng)電路交換網(wǎng)No.7信令監(jiān)測系統(tǒng)的基本功能：
●實時告警功能：可以對軟交換網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)元發(fā)生的故障進行實時告警。
●實時監(jiān)測功能：可以對軟交換網(wǎng)絡(luò)運行質(zhì)量進行分析及為故障定位提供實時監(jiān)測工具，包括呼叫跟蹤、在線協(xié)議測試、實時接通率查詢等。
●網(wǎng)絡(luò)性能分析功能：可以提供對網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量、業(yè)務(wù)流量流向的綜合統(tǒng)計分析。
●用戶行為分析功能：通過對主被叫用戶號段的細化分析，可以了解各類用戶的具體通話情況，并可根據(jù)通話方的分布情況及話務(wù)量的變化，對用戶離網(wǎng)傾向、大客戶業(yè)務(wù)傾向等指標做出分析及預(yù)測。
●互聯(lián)互通監(jiān)測功能：當軟交換網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)元實現(xiàn)關(guān)口局功能時。需要借助信令監(jiān)測系統(tǒng)對互聯(lián)互通的通信質(zhì)量做實時監(jiān)控，以便及時發(fā)現(xiàn)問題、準確定位產(chǎn)生問題的原因。
軟交換網(wǎng)絡(luò)的信令監(jiān)測系統(tǒng)除了繼承傳統(tǒng)電路交換網(wǎng)信令監(jiān)測系統(tǒng)的功能外，還有其特有的功能：
●語音質(zhì)量分析：軟交換網(wǎng)絡(luò)的語音媒體流承載在IP數(shù)據(jù)網(wǎng)中，軟交換網(wǎng)絡(luò)信令監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)實時監(jiān)控分組數(shù)據(jù)網(wǎng)是否可以實現(xiàn)電信級語音質(zhì)量。
●IP承載網(wǎng)質(zhì)量分析：軟交換系統(tǒng)的IP數(shù)據(jù)承載網(wǎng)與傳統(tǒng)的電路交換網(wǎng)絡(luò)相比較在數(shù)據(jù)傳送過程中會出現(xiàn)丟包、時延、抖動等問題。信令監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)可以進行實時監(jiān)控，并快速定位、分析產(chǎn)生問題的原因。
●IP承載網(wǎng)安全監(jiān)控：IP數(shù)據(jù)承載網(wǎng)在一定程度上更容易受到惡意攻擊。信令監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)可以對軟交換網(wǎng)絡(luò)中的信令進行全程跟蹤及分析，為分析惡意的網(wǎng)絡(luò)攻擊提供數(shù)據(jù)。
3.2 軟交換網(wǎng)絡(luò)信令監(jiān)測系統(tǒng)的體系架構(gòu)
軟交換網(wǎng)絡(luò)信令監(jiān)測系統(tǒng)的體系架構(gòu)與傳統(tǒng)No.7信令監(jiān)測系統(tǒng)類似，如圖2所示，分為接入層、采集層、處理層、存儲層及呈現(xiàn)層。
接入和采集層的功能主要是在不影響信令傳輸?shù)那疤嵯�，依�?jù)所采集信號的特點，采用不同的方式將所監(jiān)測的信令接入信令監(jiān)測系統(tǒng)。在軟交換網(wǎng)絡(luò)中，采集信令的方式依據(jù)所采集信令接口不同，分為交換機鏡像、以太網(wǎng)分路器（TAP）或者分光（光纖分路器）等多種接入方式。
處理層主要設(shè)備為前端機，實現(xiàn)的主要功能包括實現(xiàn)監(jiān)測告警判斷，信令鏈路負荷統(tǒng)計信令解析、合成，信令數(shù)據(jù)存儲，即對原始數(shù)據(jù)進行分析，去掉所采集信令消息中的填充單元等無效數(shù)據(jù)，進行CDR/TDR合成處理。由網(wǎng)絡(luò)通信模塊將合成好的CDR/TDR記錄數(shù)據(jù)傳送到其他服務(wù)器處理設(shè)備中。
存儲層一般被稱作中心站，中心站由數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、圖形工作站等組成，設(shè)備之間組成局域網(wǎng)，實現(xiàn)對前端機輸出的基本數(shù)據(jù)的綜合分析與處理、存儲、維護功能以及按照業(yè)務(wù)、協(xié)議、數(shù)據(jù)類型進行各種統(tǒng)計、分析和合理組織，實現(xiàn)系統(tǒng)的各種應(yīng)用。
呈現(xiàn)層主要是指客戶終端或者反牽終端。為客戶提供友好的用戶界面，便于用戶進行在線監(jiān)測、告警分析、生成各種報表或者進行網(wǎng)絡(luò)性能分析等，提供強大的分析應(yīng)用。
在信令監(jiān)測系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)組織中，接入采集層及前端機一般設(shè)置在各本地網(wǎng)，而中心站通常集中設(shè)置。
軟交換信令監(jiān)測系統(tǒng)與傳統(tǒng)No.7信令監(jiān)測系統(tǒng)相比較，不同之處主要是信令信息的采集方式不同。傳統(tǒng)No.7信令監(jiān)測系統(tǒng)一般采用高阻跨接的方式采集信令，而軟交換網(wǎng)絡(luò)中不同設(shè)備、不同類型的端口所采用的信令采集方式不同。
3.3 軟交換網(wǎng)絡(luò)信令監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集方式
軟交換網(wǎng)絡(luò)中信令系統(tǒng)包括PSTN側(cè)信令及軟交換網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部信令。
從圖1中可以看到，軟交換網(wǎng)絡(luò)通過SG設(shè)備與PSTN實現(xiàn)信令互通，SG設(shè)備PSTN側(cè)為E1端口，與傳統(tǒng)No.7信令監(jiān)測系統(tǒng)相同，可以采用高阻跨接的方式進行信令采集。
軟交換內(nèi)部信令包括SS、SG、TG、AG、IAD間承載在IP數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中的信令，其接口類型為FE接口或者GE接口。對于FE接口，有兩種信令采集方式，即TAP及交換機鏡像的方式；對于GE接口，一般采用分光（光纖分路器）接入的方式進行信令采集。
本節(jié)主要介紹軟交換網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集中特有的TAP方式及交換機鏡像方式。
�。�1）TAP方式
如圖3所示，軟交換設(shè)備與媒體網(wǎng)關(guān)（TG）等設(shè)備間信令串連接入TAP設(shè)備。經(jīng)過TAP設(shè)備后，信令分兩個方向，一個分支接入網(wǎng)關(guān)設(shè)備，另一分支接入前端機進行信令的初步分析。將TAP設(shè)備串連入網(wǎng)絡(luò)后，不影響信令的聯(lián)通性。在將TAP設(shè)備接入系統(tǒng)時，采用TAP方式進行數(shù)據(jù)采集，需要短時間中斷業(yè)務(wù)。
�。�2）交換機鏡像方式
軟交換網(wǎng)絡(luò)中另一種信令監(jiān)測的數(shù)據(jù)采集方式是通過在信令經(jīng)過的以太網(wǎng)交換機上配置數(shù)據(jù)鏡像對信令進行監(jiān)測。這種方式?jīng)]有其他設(shè)備的介入，對信令系統(tǒng)影響最小，操作實現(xiàn)比較簡單，不需要終端軟交換網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)，但是在以太網(wǎng)交換機上做數(shù)據(jù)鏡像對以太網(wǎng)交換機的性能有所要求，當被鏡像的端口流量較高。低端交換機超過30 Mbit/s，高端交換機超過50 Mbit/s時不太適合采用這種方式。
4、軟交換網(wǎng)絡(luò)與電路交換網(wǎng)絡(luò)信令監(jiān)測系統(tǒng)的比較
從以上分析可以看出，軟交換網(wǎng)絡(luò)的信令監(jiān)測系統(tǒng)與電路交換網(wǎng)絡(luò)信令監(jiān)測系統(tǒng)相比較，其系統(tǒng)架構(gòu)基本相同，都分為信息接入采集層、處理層及存儲層等。但由于軟交換網(wǎng)絡(luò)不同于電路交換網(wǎng)絡(luò)，其信令承載在IP數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中，所以其信令監(jiān)測系統(tǒng)有自身的一些特點。
�。�1）監(jiān)測的信令范圍
傳統(tǒng)電路交換網(wǎng)的信令監(jiān)測系統(tǒng)只監(jiān)測ISUP、TUP、MAP、INAP等信令，一般對E1端口進行信號采集，而軟交換網(wǎng)絡(luò)中除了需要監(jiān)控傳統(tǒng)電路交換網(wǎng)絡(luò)中的信令外，還需要監(jiān)控SIP、H.248、SIGTRAN、SCTP、RTP等信令，信號采集端口包括E1、FE及GE。軟交換網(wǎng)絡(luò)信令端口及協(xié)議的復(fù)雜性為軟交換信令監(jiān)測系統(tǒng)的實現(xiàn)帶來新的挑戰(zhàn)。
�。�2）信令采集方式
軟交換網(wǎng)絡(luò)由于有多種信令端口，其信令監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集方式與傳統(tǒng)的電路信令監(jiān)測系統(tǒng)相比較，增加了TAP數(shù)據(jù)采集方式及以太網(wǎng)交換機數(shù)據(jù)鏡像的方式。
傳統(tǒng)電路交換網(wǎng)絡(luò)中，高阻跨接的信令采集方式比較成熟，可以保證對信令系統(tǒng)不產(chǎn)生影響。軟交換信令監(jiān)測系統(tǒng)中TAP采集方式及數(shù)據(jù)鏡像的方式各有優(yōu)勢及缺點，還需要完善，以保障在信令監(jiān)測中對現(xiàn)網(wǎng)不造成影響，盡量不中斷業(yè)務(wù)。
�。�3）信令監(jiān)測系統(tǒng)的功能
軟交換信令監(jiān)測系統(tǒng)除了完成傳統(tǒng)電路交換網(wǎng)信令監(jiān)測系統(tǒng)的功能外，還可以進行軟交換網(wǎng)絡(luò)語音質(zhì)量分析，進行IP承載質(zhì)量分析，并對IP承載網(wǎng)進行安全監(jiān)測。
5、軟交換網(wǎng)絡(luò)信令監(jiān)測系統(tǒng)的實際部署情況
隨著軟交換網(wǎng)絡(luò)的部署，軟交換網(wǎng)絡(luò)信令監(jiān)測系統(tǒng)也逐步開始商用。但鑒于軟交換網(wǎng)絡(luò)部署處于起步階段，關(guān)于軟交換信令監(jiān)測系統(tǒng)標準的制訂工作相對比較滯后。只是軟交換網(wǎng)絡(luò)部署較早的運營商制訂了適合本企業(yè)的企業(yè)標準，如中國移動通信公司制訂的《軟交換網(wǎng)絡(luò)維護用測試儀表技術(shù)要求》等。
雖然軟交換網(wǎng)絡(luò)信令監(jiān)測的標準制訂工作還需要加強，但主流的測試儀表廠家已經(jīng)能夠提供軟交換網(wǎng)絡(luò)分析儀，對軟交換網(wǎng)絡(luò)的信令進行監(jiān)測、分析，如美國Agilent公司、以色列Radcom公司及中國中創(chuàng)信測公司等。
Radcom公司對軟交換網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)測是基于Performer測試儀表和OmniQ分析監(jiān)測平臺的，Performer可以采集軟交換信令信息，OmniQ分析監(jiān)測平臺提供一系列性能測量和故障解決工具，可以滿足運營商日常維護和網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的需求，對通話連接和通話過程中產(chǎn)生的呼損原因和語音質(zhì)量不高的原因進行分析，分析網(wǎng)絡(luò)性能和通話質(zhì)量。
Agilent公司提供了一整套全面的軟交換測試的解決方案，包括IP網(wǎng)絡(luò)性能分析儀、VQT（語音質(zhì)量測試儀）、SART/DNA信令分析儀等系列產(chǎn)品。不同的儀表功能不同，如IP網(wǎng)絡(luò)性能分析儀主要適用于在NGN部署之前，對IP承載網(wǎng)絡(luò)進行QoS性能評估，以確保其滿足NGN開通所要求的各項指標。VQT通過模擬電話終端設(shè)備，能夠?qū)崿F(xiàn)端到端的呼叫建立和語音質(zhì)量測試，從而進行多種算法的語音客觀質(zhì)量的測試，包括清晰度（支持PSQM、PESQ和PAMS標準）、時延、回音、語音激活檢測（VAD）的性能以及DTMF等指標。SART/DNA信令分析儀可提供對NGN媒體介質(zhì)層面和信令控制層面的全面測試功能。
中創(chuàng)信測公司的軟交換監(jiān)測系統(tǒng)解決方案建立在原有No.7信令監(jiān)測系統(tǒng)的基礎(chǔ)上。軟交換網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測系統(tǒng)只有數(shù)據(jù)采集和前端機有所不同，其他如中心集中處理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)等都可以與原No.7信令監(jiān)測系統(tǒng)共用。
比較幾種商用系統(tǒng)，各有獨到之處。Radcom及Agilent公司基本采用監(jiān)測儀表，信令監(jiān)測設(shè)備部署靈活，而中創(chuàng)信測的監(jiān)測系統(tǒng)更易于與原No.7信令監(jiān)測系統(tǒng)進行整合。不同的需求可以考慮采用不同的軟交換網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測方案。
軟交換網(wǎng)絡(luò)信令監(jiān)測系統(tǒng)隨著軟交換網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模商用而開始進行部署，部分運營商已經(jīng)完成對多廠家設(shè)備的實驗室測試并完成了設(shè)備選型，某些運營商已經(jīng)開始在部分省份進行軟交換監(jiān)測儀表的試點工程。
在實際部署過程中主要有以下幾個問題需要重點考慮。
首先需要確定軟交換網(wǎng)絡(luò)中信令采集方式，目前串聯(lián)信號采集設(shè)備的方式需要暫時中斷軟交換網(wǎng)絡(luò)中被監(jiān)測的信令或者媒體流通路，會暫時中斷業(yè)務(wù)。數(shù)據(jù)鏡像的方式雖然不需要中斷業(yè)務(wù)，但會加重以太網(wǎng)交換機的處理負荷，不適合監(jiān)測大量數(shù)據(jù)的場景。建議在監(jiān)測數(shù)據(jù)量較小的情況下，采用數(shù)據(jù)鏡像的方式，而監(jiān)測數(shù)據(jù)量較大時采用串聯(lián)采集設(shè)備的方式，并選擇業(yè)務(wù)量較小的時段實施。
在實際部署中另一個需要解決的問題是軟交換網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測系統(tǒng)與原No.7信令監(jiān)測系統(tǒng)是否需要統(tǒng)一建設(shè)的問題。在很長的一段時間內(nèi)，TDM電路交換網(wǎng)與軟交換網(wǎng)絡(luò)將并存。如果需要全程監(jiān)控呼叫，需要中心處理層可以同時處理軟交換網(wǎng)絡(luò)及電路交換網(wǎng)絡(luò)采集的信息并進行綜合分析。
在部署中還需要注意的問題是軟交換監(jiān)測系統(tǒng)對軟交換網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的支持程度。一般廠家對軟交換網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的支持都是分期、分步驟的，所以部署軟交換網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測系統(tǒng)選型時需要結(jié)合網(wǎng)絡(luò)需要、廠家協(xié)議的支持能力及時間表進行確定。
總的來說，軟交換網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)測儀表或者平臺在技術(shù)層面已經(jīng)相對比較成熟，已經(jīng)可以進行實際部署及商用。
6、結(jié)束語
軟交換網(wǎng)絡(luò)的引入在一定程度上可以節(jié)省運維成本，同時可以為用戶提供寬帶多媒體通信業(yè)務(wù)，是運營商新的投資方向。在網(wǎng)絡(luò)運營中，信令監(jiān)測系統(tǒng)有助于運營商定位故障、分析網(wǎng)絡(luò)運行質(zhì)量。軟交換網(wǎng)絡(luò)信令監(jiān)測系統(tǒng)隨著軟交換網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的推進，其重要性日漸突出。本文對軟交換信令監(jiān)測系統(tǒng)的功能、體系架構(gòu)及信令采集方式進行全面分析。旨在普及軟交換信令監(jiān)測系統(tǒng)知識并希望對今后系統(tǒng)建設(shè)有所貢獻。
