基于NGN网络的SIP协议监测系统_电信_监控_NGN及软交换

基于NGN网络的SIP协议监测系统

2008/07/22

　　目前，电信业务向智能化、软交换迅速演进，网络体制由多种网络不断融合而走向统一，NGN（ Next Generation Network，下一代网络）即将成为各类电信网统一的升级演进网络。NGN是一个以软交换为核心、光网络和分组型传送技术为基础的开放式融合网，能够提供话音、视频、数据等多媒体综合业务，采用开放、标准体系结构，能够提供丰富业务的下一代网络。从发展的角度来看，NGN是从传统的以电路交换为主的PSTN网络中逐渐迈向以分组交换为主，它承载了原有PSTN网络的所有业务，把大量的数据传输卸载到IP网络中以减轻PSTN网络的重荷，又以IP技术的新特性增加和增强了许多新老业务[1]。近年来，随着对电信网演进的研究，NGN已成为全球通信产业瞩目的焦点。

　　SIP（Session Initiation Protocol，会议初始协议）协议是一个基于IP分组交换的NGN信令控制协议，其设计初衷是为了解决软交换网络中的信令控制问题，以及为各类网关/终端设备与软交换设备（SoftSwitch）间提供通信功能。由于SIP协议具有简单高效、灵活方便和易于扩充等特点，随着NGN的大规模商用，已发展成为NGN中最重要的多层次信令控制协议，可用于软交换设备间、软交换与媒体终端间、软交换与业务应用系统间的信令协议控制，并提供软交换与七号信令网的互通功能[2]。

　　随着电话网从电路交换技术向IP技术的演进及NGN的推广应用，如何更好地监测NGN网络，提高网络的安全性，运营服务质量及运行维护水平, 是亟需解决的问题[3]。因而，研究基于NGN目标网络的、以SIP信令分析技术为主要手段的监测系统具有重要的现实意义。

1.系统的功能需求

　　NGN网络的SIP协议监测系统是一个采用跨接的系统，它的主要功能是从IP网络里海量的数据包中快速过滤出SIP信令信息，然后对过滤出的数据进行分析，得出监测结果。

　　监测系统功能需求定位如下：能够通过远程方式接入到NGN中，实施信令监测活动；提供实时的、大规模的信令采集和信令分拣功能；提供多种信令监测手段类型，可针对各类呼叫地址、信令特征和呼叫业务属性实施监测；提供丰富的信令监测功能，包括信令协议分析、实时呼叫跟踪、呼叫搜索、锁定呼叫告警、信令流程还原、呼叫记录生成、呼损分析、信令流量流向统计、原始信令输出等；提供完善的后台监控中心功能，可对信令内容进行后台分析、统计、存储、分类检索、流程重现等各类功能。

2.系统的功能模块

　　根据系统的功能需求，NGN的SIP协议监测系统主要包括IP包截获模块、信令包分拣模块、实时信令监测模块、后台信令分析模块及监测策略管理模块，其工作原理如图1所示。

图1 SIP协议监测系统的工作原理示意图

　　2.1 IP包截获模块

　　通过跨接线路方式截获NGN线路上的所有信号数据，并提取IP分组包。NGN是一个以IP或ATM作为核心承载的网络，而SIP是一个基于IP的信令协议，所以该监测系统第一步分拣只针对IP 包。

　　2.2 信令包分拣模块

　　根据协议类型、已知信令节点的IP地址、信令协议的知名端口以及信令协议编码中的特征字符串等信息分拣出信令包。

　　2.3 实时信令监测模块

　　对信令包进行协议分析、流程还原、呼叫跟踪搜索、呼叫记录生成、信令流量流向统计等信令监测功能，并提供监测报告以及向后台输出原始信令数据。

　　2.4 后台信令分析模块

　　提供信令分类存储、分析、统计、分类检索、流程重现以及各类图表生成及告警处理等各类后处理功能。

　　2.5 监测策略管理模块

　　对信令采集、信令分拣、目标匹配、监测内容、输出方式、存储方式等信令监测策略进行配置。

　　根据如上功能需求和模块划分，本文提出一种实现系统的功能的体系结构——多级分布的开放式体系架构。

3.系统的体系结构

　　SIP协议监测系统架构在NGN上，分为接入平面、实时信令监测与话路（通信内容）处理平面、接口平面和监控中心平面。

　　3.1 接入平面

　　接入平面负责连接受控网络平面与监测处理平面。它提供各类标准的光/电传输接口，并通过并接方式采集所有传输线路上的信令信息和话路信息。

　　由于NGN网络本身就是一个承载层与控制层完全分离的网络，其呼叫连接和业务控制功能集中在网络核心层的软交换设备上，因此对于网络监测而言，监测的接入点也应该尽量位于网络的核心层靠近软交换一侧，以保证信息截获的完整性和有效性。

　　3.2 实时信令监测与话路处理平面

　　实时信令监测与话路（通信内容）处理平面通过内部接口与监测接入平面连接，接收接入平面采集到的所有信令数据和话路数据进行实时的信令分析和话路监测处理，并向监控中心输出统计分析报告和各类目标通信数据。

　　3.3 接口平面

　　接口平面提供实时监测处理平面与监控中心的连接。实时监测处理平面需向监控中心输出大量的信令数据和目标话路数据，因此采用以太网通信方式，保证足够的带宽。同时，根据不同的接口速率和通信可靠性需求，采用不同的接口协议，包括TCP、带验证的UDP、无验证的UDP通信等。

　　监测系统在应用时采用集中式监控中心与分布式实时监测处理模块的组网方案，因此接口平面建立在分布式远程网络基础之上，并对监测网络的高安全性，接口网络的逻辑或物理隔离、接口协议的专用性和可加密性都作出周密部署。

　　3.4 监控中心平面

　　监控中心平面是监测系统在各个权力部门应用的具体体现，借助监控中心平面，各权力部门可实施相关的电信网监测业务。监控中心需提供后台信令分析统计、通信内容识别分析、监控策略配置以及监测设备的操作维护管理等功能。

4.系统的技术特点

　　4.1 分平面的体系结构

　　系统采用按功能分平面的体系结构一方面有利于系统的模块化功能设计和开放式业务架构。另一方面平面间采用标准接口连接，可形成分布式协同工作模式，有利于监测系统实现区域内的联合监测以及重要/保密业务的统一归口管理。

　　4.2 模块化的功能设计

　　系统以信令监测技术为核心将监测工作分为前端实时监测和后台分析统计监测两个处理平面，既可满足电信网监测的实时性要求，又可通过信令引导锁定监测范围，避免后台系统面对海量通信内容的识别处理，有效提高系统的整体可用性。

　　4.3 开放的业务架构

　　系统组网模式和联网接口符合NGN网络的组网体制和接口制式，同时多级分布的开放式体系架构，具备与其它信令分析系统联网的能力，从而能够和别的信令监测系统进行结合，实现互补，组成完整的网管监控系统。

　　4.4 无感的工作模式

　　系统采用并接线路的信号采集方式，且体系内的各级监测活动均不对NGN的网络安全和电信用户的正常业务使用产生任何影响。

　　4.5 动态的参数调整

　　系统通过对信令包的统计分析，可以通过话务流向等指标准确预测话务量等参数，动态调整监测负荷，满足通信网络话务高峰时的信令监测能力需求。

　　4.6 独立的网络体系

　　监测网络自成体系，可以与NGN逻辑甚至物理隔离，从而可以更为客观地评价NGN服务质量的监测系统。

5.系统实际功能应用

　　实际应用中，SIP协议监测系统能对NGN提供网络服务质量监测、维护支持、网络优化支持及业务扩展支持。

　　5.1 网络服务质量监测

　　SIP协议监测系统通过对NGN中SIP信令的统计和分析，可以获知话务流量流向、接通率、呼损、话务拥塞情况、话务分布模型等网络运行状态指标，全面、准确地监测NGN网络服务质量。

　　5.2 网络维护支持

　　SIP协议监测系统通过对NGN中SIP信令的统计和分析，能够准确及时地掌握NGN中的资源占用情况以及运营状况，可以实现网络故障的提前感知和预告警，保障NGN网络的无故障运行。

　　5.3 网络优化及规划支持

　　SIP协议监测系统通过信令监测和分析结果，可对NGN中某段时间内的链路负荷进行查询、统计、排序,从而提供NGN网络合理配置、性能优化以及网络扩容的客观数据,为NGN网络优化提供技术依据。

　　5.4 业务扩展支持

　　SIP协议监测系统可以实现对业务分布及性能的分析和统计，从而发现忙号码、重要客户等信息，方便改善服务质量。同时，监测系统还能够对诸如网络欺诈等危害网络的行为进行控制，减少损失，保证网络的正当使用。

6.结束语

　　随着电信网向NGN的演进，对NGN可靠性及服务质量的研究已成为迫切需要解决的问题。建立NGN中SIP协议的监测系统，能够为NGN业务质量的监测提供重要的依据，从而及早发现电信网络的故障隐患，保证NGN的服务质量，为NGN运营商赢得客户、占领市场提供可靠的保障。因此，基于NGN网络的SIP协议监测系统的应用具有相当广阔的市场前景。

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