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技术建议书
中国移动吉林公司2014年移动业务监测系统扩容建设工程项目
技术建议书
1项目背景
随着吉林新型网络的发展和建设，4G网络及业务迅速增长，用户量不断攀升，已为核心网运维工作带来了许多新的挑战和压力。
根据吉林移动网维工作的现实需求，需要新增对4G数据及CSFB语音业务质量监测功能的支持，提升对新型网络故障快速排查、故障数据采集分析、跨域业务对比监测、核心网隐性故障发现告警、DRA网络链路监测的支撑能力。
移动业务监测系统在吉林已立三期，功能范围覆盖吉林移动CS域、PS域核心网的网络层、业务层、网元层，帮助发现核心网内隐性故障、判断故障成因、提供故障数据分析，已成为运维部门主要的支撑手段之一。
秉着集约建设集中管理的原则，在原有仿真业务监测系统上扩容，实现对4GCSFB和VoLTE语音业务质量监测形成全面支撑、实现新型Diameter信令网络链路监测功能，同时，实现原先系统的故障快速排查、测试数据采集、故障话单分析、核心网隐性故障发现告警等功能对4G新型网络的支持，。
系统扩容升级后，大大增强对4G网络与业务的监测，形成全业务监测体系，成为运维工作中的巡检、排障、优化指标的一把利器。
“基于多协议栈仿真的LTECSFB语音质量监测方案”获得2014移动集团一类科技成果（参见技通[2014]40号第61项），该成果是基于原有移动业务监测的扩展，我省本次扩容既为引入应用。
2系统现状分析
2.1系统功能及现状
我省于2011年引入建设了业务仿真测试系统，已建系统在很大程度上已经能对我省CS域、PS域全业务及核心网进行全网遍历性主动监测，在实际使用过程中，的确发现和帮助解决了很多问题，尤其能发现设备运行正常但业务异常的软性、隐性故障。
通过包括我省在内的全国23个省应用情况实证，系统的引入替代了传统的人工测试，效率提高50%以上，还不受时间、地域的影响，的确能先于用户发现核心网潜在的隐性故障，防范故障于未然，在核心网运行维护过程中具有不可或缺的技术监测作用。
已建系统组网图如下：
已建系统拓扑链接图如下：
2.2面临主要问题
根据目前我省4G网络及业务的发展，亟需填补相关业务层面监测手段的空白：
1）如何从核心网层面实现对4G语音和数据业务的质量评估？
2）如何直接发现4G核心网设备正常但业务异常的隐性问题？
3）如何进行4G核心网快速故障定位分析，实现故障现场还原？
4）如何形成全业务监测和大数据分析支撑能力？
5）如何实时监测DRA、MME、HSS等4G核心网元的可用性、连通性？
3项目建设需求
本次扩容项实施以后，将填补现网对4G核心网络数据业务、4G语音业务监测手段的空白，实现以下目标：
Ø实现对4GCSFB语音方案下语音质量监测功能，通过模拟4G用户终端对CSFB各类语音通话场景进行测试，评估不同场景下的语音业务质量。
Ø实现对4G数据业务基本流程测试，监测各接口的可用性、4G附着、上下文建立过程。
实现各类数据业务质量KPI/KQI指标的实时监测和质量评估，包括：
HTTP上网浏览业务中的成功率、时延，FTP下载业务中的下载速率、时延等KPI指标。
Ø通过扩容实现对4G网络的支持，利用原有业务监测快速遍历全网，测试粒度高，主动探测核心网问题的特点，形成对吉林移动EPC核心网中存在隐性问题的快速发现能力，实现提前预警，避免投诉发生。
Ø在原有鱼骨图分析、测试路径拓扑呈现关联分析、测试失败原因解析、告警关联分析等排障工具的基础上，通过扩容，实现对4G网络的支持，形成对吉林移动EPC核心网故障快速排查能力，当故障发生时，直接判断是发生在核心网还是无线侧，并通过监测路径的关联分析，实现故障的快速定位。
Ø在原有多协议栈仿真的基础上，新增4G仿真协议支持，形成2G/3G/4G的全业务监测的支撑能力，通过测试结果的比对分析，对比相同SP在不同接口下的各项业务的KPI指标，对网络质量进行评估。
Ø通过系统的全业务监测能力，将系统演进成为一个全面的多维度的数据业务质量监测评估体系，最终形成一个基于仿真监控的移动网络全业务KPI/KQI/QoE三级评估体系。
Ø新增DRA、MME、HSS测试功能，形成对新型的Diameter网络的测试支持，以适应未来新型信令网络的监测要求。
4项目组网方案
4.1系统接入部署方案
根据目前吉林移动EPC核心网共三个大区（设备厂商为爱立信、华为）的组网现状，在本期项目中部署一套EPC仿真测试接入长春PTN，实现对长春PTN爱立信设备的实时监测。
后续可选择华为两个大区所属的地市通过远程传输（电口或光口），将长春的eNodeB仿真测试设备通过远程传输与当地PTN网络连接，实现EPC网络接入，实现对吉林全省EPC核心网的覆盖测试。
系统建设将采取集中式的部署建设方式，测试设备将集中部署在移动机房内，以IP方式接入现网，如下图所示。
此种建设方式的优势在于可避免分布式建设所导致的后期维护成本过高、组网拓扑复杂的问题，可帮助运营商节省约95%的硬件投资成本。
根据目前吉林移动EPC组网结构，业务监测系统可分别在长春和华为大区内某地市分别部署两套eNodeB仿真设备，以实现对吉林EPC网络的覆盖测试。
如下图所示：
4.2系统扩容拓扑
基于原有业务仿真测试系统，通过扩容新增4G用户仿真模块、RNC（Iu-CS）仿真模块、CSFB接口模块、MME仿真模块等专业硬件，以及相关的业务测试服务器、网络设备实现吉林移动EPC数据业务、EPCCSFB语音业务以及DRA监测功能，本次扩容系统组网如下图所示：
系统模块拓扑如下图所示：
5软硬件建设方案
5.1软件建设方案
5.1.1CSFB语音业务测试软件模块
5.1.1.1联合位置更新测试功能描述
1测试功能
系统通过仿真eNodeB、仿真RNC实现对CSFB语音方案下联合位置更新过程测试。
本测试功能的现实意义在于，测试4G用户终端在不同MSC下联合位置更新是否成功，测试现网SGs接口的可用性，实现实时监测现网回落功能是否正常，以及现网回落时延分布情况。
2测试场景示意图
3测试指标
1联合位置更新（联合附着）成功率；
2联合位置更新（联合附着）平均时延；
3联合附着最大时延；
4联合附着最小时延；
5联合去附着平均时延；
6联合去附着最大时延；
7联合去附着最小时延；
8SGs接口状态。
5.1.1.24G用户语音呼叫3G用户测试功能描述
1测试功能
系统通过仿真eNodeB、仿真RNC实现4GCSFB语音方案下，4G用户对2G/3G用户的语音呼叫过程测试。
测试的主要功能点在于测试4G用户做主叫的情况下，对2G/3G用户发起语音呼叫时，4G终端作为主叫需完成4G起呼、回落2/3G、建立2/3G语音、用户挂机、重选返回4G网络等过程，本项测试针对4G终端作为主叫这一典型场景，对整个呼叫过程进行测试，测试主被叫呼叫接通率、主被叫呼叫时延、4G用户挂机后重选时延等。
2测试场景示意图
3测试指标
1语音呼叫接通率
2未接通次数
3未接通比例
4平均呼叫时延
5最大呼叫时延
6最小呼叫时延
7回落前主叫联合附着时延
8被叫回落时延
9呼叫时长
10振铃平均时延
11振铃最小时延
12振铃最大时延
13回落后主叫联合附着时延
5.1.1.33G用户语音呼叫4G用户测试功能描述
1测试功能
系统通过仿真eNodeB、仿真RNC实现4GCSFB语音方案下，2G/3G用户对4G用发起语音呼叫过程测试。
本项测试的主要功能点在于测试4G用户做为被叫的情况下，对2G/3G用户发起语音呼叫时，呼叫经MSC接续，寻呼在4G下发后，4G用户需先回落到2G/3G网络，寻呼响应，建立2G/3G通话，挂机4G用户重选返回4G网络。
本项测试主要是测试4G作为被叫接听2G/3G用户终端语音呼叫过程的各项业务指标参数，主要测试主被叫呼叫接通率、主被叫呼叫时延、语音业务状态、4G用户挂机重选时延等指标。
2测试场景示意图
3测试指标
1语音呼叫接通率
2未接通次数
3未接通比例
4平均呼叫时延
5最大呼叫时延
6最小呼叫时延
7回落前被叫联合附着时延
8被叫回落时延
9呼叫时长
10振铃平均时延
11振铃最小时延
12振铃最大时延
13回落后被叫联合附着时延
5.1.1.4用户间语音呼叫测试功能描述
1测试功能
系统通过仿真eNodeB、仿真RNC实现4GCSFB语音方案下，模拟两个4G终端用户之间发起语音呼叫过程。
这个场景下测试的主要特点是，由于是两个4G用户，对于整个呼叫过程，主被叫均需要回落至2G/3G网络，通话结束后挂机，主被叫均需要重选返回至4G网络，本项测试的主要测试指标，包括：
主被叫呼叫接通率、主被叫呼叫时延、主被叫挂机后重选返回时延等。
2测试场景示意图
3测试指标
1语音呼叫接通率
2未接通次数
3未接通比例
4平均呼叫时延
5最大呼叫时延
6最小呼叫时延
7回落前主叫联合附着时延
8回落前被叫联合附着时延
9呼叫时长
10振铃平均时延
11振铃最小时延
12振铃最大时延
13回落后主叫联合附着时延
14回落后被叫联合附着时延
5.1.24G数据业务测试软件模块
5.1.2.1仿真4G用户的Attach测试功能描述
1测试功能
系统模拟4G手机用户，完成Attach信令流程，可测试Attach成功率及时延指标，通过短时间内的多次附着（例，2分钟10次）来计算附着成功率、时延等，当成功率低于门限值（例，95%）时进行告警。
2测试流程示意
3测试指标
1ATTACH附着成功率；
2ATTACH附着时延；
3DETACH分离成功率；
4DETACH分离时延。
5.1.2.2仿真4G用户的MME上下文关联测试功能描述
1测试功能
系统模拟4G用户上下文建立过程，测试用户上下文建立成功率及时延指标，通过短时间内的多次测试（例，2分钟10次）来计算上下文建立成功率、时延等，当成功率低于门限值（例，95%）时进行告警。
2测试流程示意图
3测试指标
1上下文建立成功率；
2上下文建立时延；
5.1.2.3仿真4G用户的Ping测试功能描述
1测试功能
系统仿真eNodeB，对测试用户进行附着，使用户处于激活状态，测试服务器是否可达，主要测试4G核心网侧网元可达性。
2测试流程示意图
3测试指标
1PING成功率；
2PING时延；
3丢包比例；
5.1.2.4仿真4G用户的WAP业务测试功能描述
1测试功能
系统仿真4G用户，通过WAP方式访问网站，浏览页面，测试站点的页面下载成功率、下载速率、时延等指标。
2测试流程示意图
3测试指标
1WAP请求成功率；
2WAP请求时延；
5.1.2.5仿真4G用户的HTTP浏览业务测试功能描述
1测试功能
系统模拟4G用户完成附着激活过程，通过HTTP方式访问网站，浏览网页，测试SP站点的页面下载成功率、下载速率、时延等指标，测试HTTP业务质量。
2测试流程示意图
3测试指标
1页面请求成功率；
2页面请求时延；
3页面下载成功率；
4页面下载速率。
5.1.2.6仿真4G用户的DNS解析业务测试功能描述
1测试功能
系统仿真4G用户，通过DNS协议测试DNS解析的成功率和解析时延等指标；
2测试流程示意图
3测试指标
1DNS解析成功率；
2DNS解析时延；
5.1.2.7仿真4G用户的FTP下载业务测试功能描述
1测试功能
系统仿真4G用户完成附着过程，测试FTP服务器是否正常和FTP下载速率。
2测试流程示意图
3测试指标
1FTP登录成功率；
2FTP登录时延；
3FTP下载速率；
4FTP平均下载速率；
5.1.3系统管理应用模块
5.1.3.1任务管理功能描述
1功能描述
实现各类测试任务的定制和维护功能；系统支持配置各种单条测试任务，也能将多个测试任务保存为模板随时调用，通过可以通过excel表格导入批量测试任务；测试任务的执行方式，包括：
立即执行、定时执行、周期执行；任务执行周期，包括：
分、时、日、周、月；系统可以实现高频次的拨测需求。
2界面简介
3
在此界面中，用户可进行通过执行时间、执行状态、任务名称、任务ID等多重条件对测试任务进行查询，如下图所示：
同时在此界面中，用户可根据需要对任务进行实时维护，如：
用户可执行任务的新增、修改、删除、挂起、取消挂起、中止、告警设置、任务导出等操作，如下图所示：
5.1.3.2指标呈现功能描述
1功能描述
实现各类测试任务的指标呈现功能；
2界面简介
测试指标呈现功能的Web界面，如图所示，系统支持测试成功率、失败原因的饼形图显示，并对不同路径的上的测试成功率、平均时延进行对比显示。
5.1.3.3仿真指标统计功能描述
1功能描述
实现各类测试指标统计功能；系统可根据各业务测试要求定期进行测试结果统计及查询。
可根据需求将测试结果进行关联统计，对用户可以根据需要自行定义统计报表内容、报表输出日期（如周期性输出）以及报表呈现方式。
系统统计、查询结果以csv、EXCEL表、txt等格式报表输出与下载。
例如：
●时延统计：
任务时延统计、业务时延统计、任务时延分布、业务时延分布，统计开始时间、结束时间、统计接口类型、统计网元、统计维度（分钟、小时、天）等。
●成功率统计：
任务成功率、业务成功率、统计开始时间、结束时间、统计接口类型、统计网元、统计维度（分钟、小时、天）等。
●失败原因分析：
任务失败原因分析、业务失败原因分析，统计开始时间、结束时间、统计接口类型、统计网元、统计维度（分钟、小时、天）等
2界面简介
测试结果的查询：
测试结果的统计：
5.1.3.4业务告警功能描述
1功能描述
实现各类测试的告警分析和产生；系统支持对已下发任务告警触发门限、告警恢复门限的设置，告警门限分为轻微告警、一般告警和严重告警；支持单任务告警和任务组告警，系统告警输出支持终端屏幕输出和SNMP告警输出。
2界面简介
系统界面如下图所示：
告警组关联查询
告警组关联管理
告警点管理
5.1.4Diameter网络监测模块
5.1.4.1MME数据验证测试功能描述
⑴测试功能
系统仿真eNodeB，通过鉴权标准规范流程，实时主动监测本省MME功能状态是否正常。
同时对于本省MME进行网络连通性测试，实时主动监测本省MME地址端口状态连通性。
⑵测试指标
1鉴权请求接收成功率
2鉴权请求接收时延
3时延
4丢包
5抖动
5.1.4.2HSS可用性测试功能描述
⑴测试功能
系统仿真MME模拟4G手机用户，通过附着与鉴权标准规范流程，实时主动监测现网HSS功能状态是否正常。
⑵测试指标
1鉴权请求接收成功率；
2鉴权请求接收时延；
5.1.4.3DRA联通性测试功能描述
⑴测试功能
系统仿真MME，通过鉴权标准规范流程，实时主动监测大区DRA、HSS功能状态是否正常。
同时对于大区DRA进行网络连通性测试，实时主动监测大区DRA地址端口状态连通性。
⑵测试指标
1鉴权请求接收成功率
2鉴权请求接收时延
3时延
4丢包
5抖动
5.1.5测试数据采集功能
经过扩容，可原有系统上的测试数据采集关联分析功能的基础上，新增对4G数据业务、语音业务以及IMS业务的的测试数据采集功能。
以4G数据业务为例，可在系统测试交换机测试开启镜像端口，如下图所示：
在任务下发的测试过程中，系统利用测试数据采集模块记录测试流程，采集测试过程中的信令流、媒体流、以及相关的业务数据流，当出现测试失败时，系统测试数据采集功能可将失败的测试话单进行过滤、合并、入库，为后续的故障现场还原提供数据支撑。
通过系统对4G数据业务、4G语音业务测试过程中的原始数据码流分析，找出异常问题的失败要因，同时，可为日后涉及到的4G网络优化提供请有力的数据支持。
5.2硬件建设方案
5.2.1硬件配置说明
截至到2014年7月，吉林移动EPC网络规模为：
MME6个、CSFB端局（MSC）10个，按测试能力为“现网网元数量×150%”计算，拟按支持9个MME的网络规模进行计算。
Ø4G用户仿真模块：
以硬件承载的方式，实现对S1协议栈及用户侧NAS层协议栈的支持，同时支持f1/f2/f3/f4/f5、A3/A5/A8鉴权算法，实现4G测试时的用户模拟功能，通过该硬件实现对测试时S1协议栈的交互信息的进栈/出栈，封包/解包等网络数据处理，高速硬件处理可避免系统对大数据量的负载，从而实现高速的数据处理和测试的稳定性、准确性。
该硬件可支持64个MME的接入并发，因此可满足目前吉林移动测试的需要。
ØCSFB接口模块：
用于CSFB语音测试中CSFB联合位置更新、CSFB呼叫回落的专业承载硬件，支持SGs接口，利用FPGA技术实现对CSFB测试时呼叫的回落控制。
ØRNC仿真模块：
用于实现对Iu-CS协议栈的仿真数据处理，同时实现对3G用户的仿真的专业承载硬件，实现对Iu-CS协议的交互时测试数据的进栈/出栈，封包/解包等网络数据处理。
支持全省任意端局远程注册，配合实现CSFB全省任意端局回落，该模块可支持64个RNC仿真，可满足目前吉林测试需求。
ØMME仿真模块：
用于实现对MME鉴权协议消息的数据处理，实现对DRA、HSS的仿真测试中数据交换处理，封包/解包的支持。
该模块最大可支持64路任务的并发测试，因此可满足目前吉林测试需求。
Ø业务服务器处理能力估算
测试种类按15类，业务测试按2min/次估算任务密度，如下表所示：
任务量（U1）=任务密度×3（峰值冗余量）=561
服务器需要的处理能力为：
TPC-C=U1×N1×（T1+T2+T3）/3×5×经验系数/冗余系数
=561×2×（40+25+20）/3×5×1.6/0.7=509028.58tpmC
本次工程建议配置1套PC服务器性能不低于509028.58tpmC，相当于4块CPU，每块CPU4核，主频不少于2.00GHz，内存至少8G。
Ø数据库处理能力估算
计算依据
①峰值连接数为5,000连接/秒
②每个连接所需的数据库操作为10个数据库访问
③每个访问需消耗3~4tpmC（transactionperminute）
④系统本身消耗30%的系统资源
数据库处理能力=5000×10×4/70%=285,715tpmC
Ø系统存储量估算
根据业务模型，按照存储12个月话单、报表等估算：
测试数据的存储周期为12个月，超过12个月的测试数据将自动备份。
考虑单次测试任务话单容量：
4KB,且保留30%的冗余存储量。
则12个月存储容量=U1×4K×60×24×30×12/0.7=2328.36GB。
同时系统出于安全性以及稳定性的考虑，采取测试数据全面备份的原则，需存储容量至少为3TB。
5.2.2配置软硬件清单
本次扩容的详细配置清单，如下表所示：
序号
产品名称
产品描述
单位
数量
1
一、扩容专用硬件
1.1
专用业务测试服务器
用于承载4G业务测试及数据处理
套
1
1.2
专用网络交换机
用于系统专用模块与现网连接和数据交互
套
1
1.3
19英寸标准机架及配件
2000×1000×610
套
1
1.4
4G用户仿真模块
4G虚拟用户仿真
套
1
1.5
CSFB接口模块
支持CSFB联合注册和CSFB呼叫切换
套
1
1.6
RNC仿真模块
支持IU-CS接口
套
1
1.7
MME仿真模块
实现MME链接和信令面交互功能
套
1
2
二、软件
2.1
4G监测数据（信令）采集软件
原始业务监测流程流媒体及信令话单采集
套
1
2.2
CSFB测试软件
对CSFB进行全场景全路径实时监测预警（集团创新引入）
套
1
2.3
系统管理软件
负责4G核心网监测的任务管理、指标呈现及统计、监测预警
套
1
2.4
Diameter网络监测软件
实现对省内DRA、大区DRA、现网MME、HSS的可用性、链路可达性进行实时监测
套
1
6项目进度安排
项目
2014年6月
2014年7-8月
2014年9月
2014年10月
技术交流
确定建设方案
立项
设备购买合同小签
设备到货
完成系统建设
业务上线
7责任分工及工程界面图
7.1买方责任
1、系统安装位置确定、提供接入设备的相应的路由配置；
2、标准19英寸机架位置确定，机架根据走线方式（上下走线）可通过机架底座采用膨胀螺丝固定。
3、系统设备安装使用的电源、接地及运行环境要求须符合《邮电部电话交换设备总技术规范书》
3、提供LTE网络接入端口与IP地址；
4、提供DCN接入端口与IP地址；
5、配合开通网络、调试信令、核心网元调整；
6、项目实施开始时间。
7.2卖方责任
1、负责将设备运输至设备安装地点；
2、提供局数局制作要求文档及资源需求文档；
3、设备上架安装、网络开通、信令调试；
4、系统的集成和系统的调测工作和联网调测；
7.3工程分工界面
责任划分
项目名称
卖方责任
买方责任
工程勘测
√
现场资料提供
√
机房改造施工
√
资源分配
√
硬件安装
√
硬件督导
√
网络开通
√
√
信令调测
√
√
局数局配置
√
软件调测
√
软件督导
√
指标测试
√
功能测试
√
初验
√
初验协助
√
试运行
√
试运行协助
√
终验
√
终验协助
√
升级会员 