IMS监测及测试系统研究与应用.doc

研发项目结题报告（上报集团版）项目名称及编号IMS 监测及自动测试系统研究与应用主要研究单位及负责人（联系方式）中国移动研究院 韦东 13911773826 weidong钟大平 13426378290 zhongdaping 高东辉 13911590601 gaodonghui 其他研究单位及负责人（联系方式）河南公司 于娟娟13937168568 yujuanjuan 浙江公司 戴力 13588312424 daili江苏公司 陈凌 13905189142 chenling 王华 13905182061 wanghua是否集团重点(是/否)是是否联合项目（是/否）是项目经费（万元）无项目起止时间 2010 年 5 月 2010 年 12 月专业类别网管研究类别解决方案关键词索引（35个）IMS 监测 自动测试该项目在研究单位内部的评审结果优秀该项目在研究单位内部的评审意见：描述评审专家组对该项目在技术先进性，创新性，取得的总体效益，可推广性等方面的评价。专家组仔细听取了中国移动研究院以及河南、江苏和浙江公司关于该项目研究成果的汇报，针对所关心的问题进行了提问和讨论，经过认真的评审，一致认为该项目研究方法科学合理，内容充实完整，达到了预期的目的，并形成如下评审意见：1.该项目在IMS自动测试领域进行了深入的技术研究和系统开发，该系统具有平台化、互联网化和智能化的优点。江苏现网实验证明能够提高测试效率，节省成本，保证测试的客观性和准确性。 2. 该项目针对IMS监测系统分别从监测系统架构及演进，监测系统部署、监测系统应用等方面展开深入研究，提交了IMS监测系统技术规范。并且根据上述规范要求，在浙江进行了监测系统的现网实验。实践表明，系统能够对网络质量进行全面监测，有利于快速处理网络故障和用户投诉。3. 该项目从系统应用的角度出发，深入研究了IMS用户行为分析方法并开发相关分析系统。河南公司依托上述分析平台，以双汇、宇通两个大客户为对象，实现了IMS业务产品的精确营销，取得了良好收益，有力支撑了市场部门。4.以上各项研究成果处于国内领先水平，具有广阔的应用前景。项目的简介：简要描述该项目的目的和意义，解决的问题，取得的社会和经济效益等。项目意义：通过IMS自动测试系统的研究，保证网络和新业务的快速开通，实现网络故障的预警和快速定位，实时感知网络服务质量，不断进行网络优化和提升用户的满意度。通过IMS监测系统的研究，制定IMS网络监测技术规范和部署方案，通过实时监测和历史数据分析，提高网络维护水平。同时研究IMS用户行为分析方法和系统，为市场部门实施精确营销提供支撑。解决问题：通过研究和开发IMS自动测试系统，解决以下问题：1）研发自动测试系统，针对中国移动CM-IMS相关业务规范开发测试用例，解决了全自动化测试问题；2）在实验室与5大IMS核心网厂商对接，解决了测试用例脚本的规范性和兼容性问题；3）在江苏公司现网实验，解决系统远程测试、集中管理的问题；4）以江苏为中心，湖南和云南公司配合，解决现网跨省端到端测试问题。 通过对IMS监测系统的研究，解决了以下问题：1）制定了IMS监测系统技术规范，为IMS监测系统的全网建设提供了技术参考；2）在浙江进行现网实验，验证了IMS监测系统的现网部署方案和IMS/CS跨域关联分析方法；3）提出了基于云平台的IMS监测系统架构，为监测系统的演进提供了可行的方案；4）研究IMS用户行为分析方法并开发相关系统，实现了IMS业务的精确营销。对现有企业标准规范的符合度：列举该项目使用并符合的中国移动统一发布的企业标准的名称和编号，描述该项目成果在现有的企业标准基础上所需新增的功能要求（如业务流程的改变、设备新增的功能要求等）。中国移动CM-IMS_融合一号通业务测试规范CM-IMS测试规范 统一Centrex业务分册V2中国移动IMS个人多媒体彩铃业务测试规范V1.0.0CM-IMS多媒体电话及补充业务测试规范v2.0中国移动信令监测系统三期总体技术要求v1.0.0中国移动信令监测系统三期设备规范-信令共享平台分册 v1.0.0该项目的专利情况：没有的话填“无”，有的话填写专利名称及申请号或授权号。一种端到端业务质量自动测试系统及方法，申请号：YF1001020一种远程自动控制测试系统，申请号：YF1007001该项目研发存在的主要问题及今后的设想：存在问题：1）TD制式的测试终端研发，当前IMS和CS互通使用的测试终端是GSM制式，TD制式的测试终端需要定制研发，以解决IMS与TD网络互通测试问题；2）结合监测系统的主动测试分析，网络端到端问题分析的难点是如何将自动测试系统和监测系统有机结合起来，实现端到端测试、逐段分析。本课题虽然制定了系统间接口，但仍需要进行原型系统开发和验证；3）基于云计算的监测系统架构，只是根据当前监测系统的现状和对未来网络监测的需求，进行了初步探索，其中涉及分布式文件、分布式数据库和并行计算等关键技术，需要深入研究。 后续设想：1）自动测试系统已完成江苏、湖南和云南三省公司的试点，将继续研发，进一步扩大试点范围；2）和江苏公司全面合作，研发新的测试终端，将接入网络纳入自动测试范畴；3）进一步完善监测系统相关规范和技术体制，申报2011年企标；5）对“云监测”关键技术进行深入研究，并不断完善系统架构。项目研究成果的主体内容（3000字以上，可附在表格后）：附录：背景介绍CM-IMS网络开始大规模建设和商用，在多接入、异构融合和全业务的新网络背景下，我们将面临新的挑战：1） 缺乏自动测试工具来替代繁重的人工测试，保证网络和新业务的快速开通；2）缺乏有效的网络质量监测手段，保障网络稳定运行和故障快速定位；3）缺乏IMS的业务分析平台，无法为市场部门提供精确营销的分析手段。 因此，在建设高质量的CM-IMS网络同时，需要加紧研究IMS网络高效运维和业务分析方法，提供有效的技术手段，实现网络故障的预警和快速处理，指导网络优化和提升用户的满意度。基于这一思路，结合软交换运营的经验，本课题从自动测试和监测两个方面开展了针对性的研究。IMS自动测试系统：技术方案概述系统的主要应用场景设计：1. 网络建设初期，模拟IMS网元进行网元之间互联互通的对接测试；2. 新业务开通阶段，模拟IMS核心网和新业务平台进行业务测试；3. 网络验收阶段，模拟IMS终端开展IMS全业务（MMTEL/CENTREX/MRBT/一号通）测试；4. 网络运维阶段，模拟IMS终端对全网各接入点的业务自动测试和端到端网络质量测试。系统设计原理：IMS自动测试系统基于通用的硬件平台，将测试管理与测试执行功能分离，所有测试执行节点通过远程接入测试管理节点。执行节点一方面接收管理节点的控制指令和相关的脚本、配置信息，另一方面向管理节点上报测试结果和系统日志。管理节点负责用户管理、用例管理、数据存储、任务调度、测试结果分析和报表统计。客户端能够远程访问管理节点，进行测试相关的操作和结果查询。管理平台与测试客户端，管理平台与分布式测试执行节点之间采用VPN的组网方式，在保证系统的安全的同时，实现了基于互联网的随时随地远程化测试。系统现网部署方案：如下图，将管理节点部署在省公司机房，执行节点可以部署在省公司和各地市公司机房，测试工程师远程登录到系统，就可以开展相关的测试工作了。该方案具有以下优点：1.所有测试任务都可以由管理节点控制和分发，便于统一管理和协调；2.所有测试用例都通过脚本自动化执行，大大提高了测试效率，节约了测试成本；3.测试人员可以通过互联网实现异地远程测试，不受地域限制；4.测试结果由系统自动分析和报表统计，快捷高效；5.测试进度可以通过客户端实时监控，便于及时发现测试过程中存在问题。IMS监测系统：技术方案概述随着CM-IMS网络建设逐步完成，如何实时监控IMS网络业务、性能指标和用户行为，使得IMS监测系统的建设需求日益迫切。本课题吸取软交换监测系统的相关经验，现网调研当前IMS网络的运营特点，结合省公司监测系统的试点经验，提前研究IMS监测系统的相关技术方案，以便指导后期IMS监测系统的建设。本课题分别从以下三个方面进行研究：1. IMS监测系统技术方案研究与实验。2. 基于云技术的IMS监测系统架构研究。3. IMS用户行为精确分析能力研究。IMS监测系统技术方案IMS监测系统继承现有的监测系统架构，增加IMS网元、协议、接口和业务相关的监测和分析部分。重点是增加IMS网络监测功能，尤其是对IMS和CS跨域业务进行重点分析，进一步丰富监测系统的功能和提升可用性。系统在架构上分为三层，第一层为信令采集层，由七号信令采集接入设备、IP信令采集接入设备和信令采集网关构成，完成移动通信网信令数据的实时采集，生成全量信令数据并向上传送；第二层为共享层，完成信令消息的解码合成、数据的计算、整理、统计，根据订阅需求生成CDR/TDR信令数据、业务信令数据，合理组织和存储数据，并通过接口对外提供信令数据的共享和传输；第三层为应用层，主要完成信令数据的应用处理、表示和呈现。说明：1. 鉴于实时性等要求，实时测试，实时监视和拓扑管理需要保留在共享层。2. 告警预警管理功能支持把告警预警信息发送给应用层，由应用层来做统一呈现； 同时也支持在没有应用层的情况下保留在共享层进行管理的功能。3. CDR查询在共享层提供固定和扩展字段的查询，在应用层只提供已订阅字段的查询(固定字段参考3GPP规范)。4. IMS监测系统通过应用层的接口与已有监测系统对接，通过订阅来调用已有监测系统的数据，达到端到端分析的目的。IMS监测系统主要涉及以下接口和协议：接口名称接口介绍监测目标协议NcCS域GMSS与IMS的MGCF之间的接口统计呼叫话务量和呼损，保障CS域与IMS的互联互通。SIP或BICCGmIMS用户终端与P-CSCF之间主要用于IMS用户的注册及会话控制SIPMwP/I/S-CSCFMw接口用于IMS登记及会话流程中CSCF之间的消息通讯及代理前转。SIPISCI/S-CSCF,AS分析AS的使用情况SIPMgI/S-CSCF,MGCF统计呼叫话务量和呼损，保障CS域与IMS的互联互通。SIPCxI/S-CSCF，HSS分析路由信息和授权信息DiameterDxI/S-CSCF，SLF用于在IMS运营商拥有多个HSS签约数据库的情况下，由CSCF从SLF选择获取拥有被处理用户签约业务数据的HSS地址。在运营商仅有一个HSS的情况下，该接口不再需要。分析从SLF获取的情况。DiameterMnMGCF，IM-MGW分析 IM-MGW网关上的媒体流互通以及特殊资源的调用。H.248MpMRFC，MRFP分析MRFC通过该接口控制MRFP进行放音、会议、DTMF收发等的控制。H.248根据监测对象不同，分为集中处理和分散处理两种模式。对IP链路，推荐使用分布式模式。信令共享平台（总节点）集中部署，信令共享平台（分节点）和信令采集网关分散式部署于各个采集接入设备处。信令共享平台（总节点）实现订阅管理、接入、存储以及信令处理在内的所有模块功能。信令共享平台（分节点）实现信令处理模块、存储、接入的部分模块功能，主要包括：将采集网关发送的全量信令数据转换成业务信令数据和CDR/TDR信令数据，并转发至信令共享平台（总节点）。系统现网部署方案：鉴于中国移动但前存在各省独立组网（包括IMS CORE）和跨省基地组网（共享I/SCSCF）两种情况，因此监测系统同样会出现一下两种方案：方案一：针对各省独立组网，建议以省为单位部署监测系统网管系统；方案二：对于跨省大区组网的情况，建议按以下方案部署：对于以具有I/SCSCF的省份（以下简称基地省份），部署监测系统统一网管，具有网管系统超级用户的权限；对不具有I/SCSCF的省份（以下简称接入省份），监测系统接入基地省份统一网管。基地省份网管授予接入省份网管针对本省范围内用户的监测权限和系统操作维护权限。说明：IMS网络实际组网中各个网元都会链接CE，采集点考虑在CE侧进行采集。对于CS域的数据采集，建议通过订阅功能从CS监测系统获取并输入到IMS监测系统，由IMS监测系统进行分析。共享层的实时跟踪值分析到MGCF，CS域不做分析，端到端的跟踪建议只考虑非实时的跟踪。IMS云监测系统架构及演进方案：随着数据业务的增长和全业务运营策略的全面实施，未来以IMS作为业务控制网络的趋势愈发清晰，IMS信令监测系统将需要具备大容量的数据存储和并行计算能力。而云计算技术将设备虚拟化、分布式存储、并行计算的结合，能更加高效、合理的利用设备资源，提高资源的利用率，降低运营成本。因此，本课题对基于云计算技术的监测系统架构（简称“云监测”）进行了探索，为后续系统的演进提出可行的方案。基于上述IMS监测系统的三层架构，我们提出了IMS的平滑研究方案：1）首先，引入通用的分布式技术。即在云平台环境还不具备的情况下，信令监测系统中引入基于通用硬件的分布式技术（比如：Hadoop），解决海量存储和并行计算的需求，构建向虚拟环境迁移的能力。2）其次，基于云平台部署共享层和应用层。在云平台的环境具备已经具备的前提下，将共享层迁移到云平台，同时将应用层无缝迁移到云平台，利用虚拟化能力，进一步提高共享层的资源利用率。3）最后，实现采集层虚拟化。随着云平台的不断引入，一些业务网元开始向云平台迁移，信令监测系统的采集层可以在虚拟环境中直接采集这类网元的信令，能提高采集层的资源利用率。从上面的技术演进过程来看，如何在分布式平台上实现监测系统对XDR的处理，是方案的关键所在。为此，我们以HADOOP为系统架构平台（如下图），对监测系统的关键技术进行了逐一分析，提出了以下演进思路：1） 采用分布式数据库系统作为Data Mart的实体，能很好的提供多维建模和分析能力，支撑OLAP应用；2） ETL过程采用HIVE/MapReduce，不但能实现xDR数据的快速分析和转换，也能屏蔽底层数据的分布信息；3） 利用HDFS的分布式能力，xDR在多个节点上并发入库，提高系统的吞吐能力；4） 利用HDFS和MapReduce提供并发的xDR数据分析能力，提供高效率的数据处理系统，支撑Data mining类应用；5）依靠HBase的快速数据检索能力，提供xDR的快速检索能力；6）通过Hive简化业务开发过程，提高业务开发能力。IMS用户行为精确分析能力研究：面对全新IMS网络、全新的业务平台和全新的网络数据，IMS网络的业务运营急需IMS用户行为等数据的支撑，使得新网络承载的新业务能够快速推向市场。而在面向市场的推广过程中，针对集团IMS业务和个人IMS业务的推广，IMS用户分析能力也成为了业务运营急需的信息支持能力。本项目通过从监测系统采集IMS相关的数据，研究通过提升用户行为精确分析的能力，旨在有效解决市场营销团队在IMS业务市场开拓时面临的诸多决策问题，最终实现前后台及全营销流程的有力支撑。针对IMS用户行为的分析主要从以下几个方面进行研究：1) 业务使用情况的分析 复杂的网络提供复杂的业务 每种业务的使用情况，需要进行监控和分析 为市场推广提供可靠数据参考2) 统计报告对营销决策的支撑 用户行为数据采集 业务关键指标采集 专业的分析工具 按照需求生成直观明了的图表报告3) IMS业务与传统业务的竞争 传统语音流量和多媒体的流量在IMS网络中均为IP流量 IMS业务在推广的同时也会对传统业务产生替代效应 如何用数据分析支持差别定价以确保最大边际收益 4) 网络接入类型的分析 不同于传统GSM单一无线接入方式，IMS系统是多种接入方式的融合网络提供平台 对于宽带接入、有线接入等新的接入手段，移动公司需要新的工具进行分析 分析不同接入方式创造的收入所占公司总收入的比例，可以成为网络投资的依据5) 用户属性的分析 用户在不同场景下，可以作为单独的多媒体用户或某一集团的客户使用IMS网络 每种使用场景的详细分析，可以成为提升用户忠诚度和ARPU值的参考 在IMS业务推广初期，网络数据匮乏，市场经营的信息支撑需要结合IMS网络之外的丰富数据进行融合分析 项目通过理论结合实践的方式实现IMS用户分析研究定形，理论与实践相互印证，输出如下成果：1) 完成IMS用户数据分析规范解决IMS用户数据分析的基础问题；2) 实现一个样例系统验证IMS用户分析的可实施性。针对IMS自身的业务特点，我们把IMS客户分成个人客户和集团客户两大类。针对不同的客户类别，提出相应的分析思路：1) 个人客户对于个人客户，我们分析的目标主要是用于业务市场营销。基于生活圈分析，我们可以找到不同特征个客群体，通过结合静态分群特征及具体的話单消费数据统计分析，描述出该群体客户的全景画像，从而为该群体推送特定业务。对于业务定价的考虑，涉及到的内容比较广，包括制定定价目标、市场需求调研、竞争分析、预算成本、定价策略选择和价格测定，以及检验定价效果等等。在初始分析阶段，我们采取比较简单的判定：对于个人客户而言，人均ARPU增量不大于人均ARPU贡献的10%。2) 集团客户针对集团客户，考虑到销售资源的现状，我们提出了以大中型企业、党政军机关和行业龙头等重点集团客户为首要目标对象的分析思路。通过各种分析手段，如生活圈，找到相应集团客户的目标客群，通过价值分布分析、财务影响分析等，考察该集团用户的价值贡献特征，并对与传统业务存在内容冲突的IMS业务，提出初步的定价门限：相应类别总体价值贡献20%。总体来说，用户分析平台功能可用下图概况：研究成果：经过项目团队一年来的精诚协作和不懈努力，该课题取得了以下成果：1. 在实验室现有的基础上完善了IMS自动测试软件平台开发；2. 在上述平台上开发了现网语音准确性和端到端业务质量自动测试软件，并提交专利；4. 在江苏现网实现自动测试系统落地部署，验证了远程测试方案，并提交专利；5. 通过实验室和现网试点验证，共发现IMS设备问题50多个，其中重大问题23个；6. 研究了IMS监测系统架构及其演进方案；7. IMS基地跨省组网方式的监测系统及网管系统组网方案；8. 制定了IMS监测系统技术规范；9. 为验证上述技术规范的可行性，在浙江进行监测系统试点，并提出了CS/IMS跨域呼叫端到端监测解决方案；10. 研究IMS用户行为精确分析方法，制定了IMS用户行为业务分析规范；11.基于上述分析规范，开发了软件分析系统，由河南公司对宇通、双汇两大客户进行实例分析，为精确营销策略的制定产生了显著的效果。系统推广情况： 1在2010年10月，与网络部专家进行了沟通和汇报，得到了一致认可和大力支持，并在云南、湖南和江苏三省进行了自动测试工具的部署，完成了跨厂商、跨省的端到端通话质量测试验证。后续计划进一步扩大试点至其他省公司；2. IMS监测系统当前已经在浙江公司率先试点成功，详见子课题IMS监测系统研究与应用结题报告，后期将根据集团需求，统一部署到各省公司；3IMS用户行为业务分析方法和相关软件已经在河南公司完成试点，实践证明该分析方法和系统效果良好，建议在集团内推广。