本文通過對端到端全業(yè)務信令信息的采集梳理和重要的域名進行判斷，設計開發(fā)了智能互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務質(zhì)量撥測分析系統(tǒng)。首先采集了全網(wǎng)的XDR信令并形成分析系統(tǒng)，采用Java語言編寫到每個URL的撥測程序。兩者相互協(xié)作，分析得到的質(zhì)差URL通過撥測系統(tǒng)驗證，撥測系統(tǒng)得到的質(zhì)差URL返回分析系統(tǒng)分析。撥測軟件能方便快捷地配置到各類型的撥測終端上，其單進程每秒1000次的高并發(fā)能力也能很好的滿足測試需求。

　　關鍵詞：4G,數(shù)據(jù)業(yè)務,XDR,撥測,URL

　　1引言

　　4G-LTE網(wǎng)絡正式商用后，移動數(shù)據(jù)業(yè)務逐步擺脫了過去2G/3G時代下載速率低的瓶頸限制，迎來了爆發(fā)式的增長。移動通信業(yè)務的重心逐漸由傳統(tǒng)的語音業(yè)務全面轉(zhuǎn)向互聯(lián)網(wǎng)側(cè)的數(shù)據(jù)業(yè)務，數(shù)據(jù)業(yè)務也逐步演變成運營商競爭的焦點。而數(shù)量龐大，種類眾多的數(shù)據(jù)業(yè)務應用和服務，在給運營商的維護優(yōu)化工作帶來了新挑戰(zhàn)，所以移動通信網(wǎng)網(wǎng)絡維護優(yōu)化及分析保障更加重要性[1]。

　　在目前的網(wǎng)絡分析優(yōu)化工作中，撥測分析是運營商發(fā)現(xiàn)、核實網(wǎng)絡故障，排除網(wǎng)絡隱患，提高網(wǎng)絡服務質(zhì)量不可或缺的重要手段[2]，但傳統(tǒng)的撥測方式主要依靠人工完成，存在一定的局限性，如撥測次數(shù)有限、撥測成本高，無法實現(xiàn)實時撥測等[3,4]。

　　所以急需一套智能互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務撥測系統(tǒng)，將現(xiàn)有繁雜、低效的人工撥測統(tǒng)一為自動化操作，并擴展出一系列綜合評測現(xiàn)有移動通信網(wǎng)的運行效率的參數(shù)，進而對移動通信網(wǎng)的設備運行安全及網(wǎng)絡安全進行預警分析和評估[5,6]。提高發(fā)現(xiàn)問題和處理問題的反應速度，提升移動通信網(wǎng)絡的運行維護水平。

　　互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務內(nèi)容的豐富多變性，要求運維監(jiān)控工作具備一定的智能性，能適應業(yè)務內(nèi)容的快速變化;而數(shù)據(jù)業(yè)務龐大的業(yè)務量，也要求運營商的測試工作有足夠的采樣，才能夠相對客觀和全面地評價網(wǎng)絡質(zhì)量和業(yè)務服務質(zhì)量[7,8]。本文建立了一種智能的互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務質(zhì)量撥測分析系統(tǒng)，這是一套獲取用戶“真實體驗”信息的系統(tǒng)，通過模擬用戶行為，對互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務進行撥測，為網(wǎng)絡和互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務維護優(yōu)化人員提供最直接最科學的分析數(shù)據(jù)，以適應數(shù)據(jù)業(yè)務劇烈增長和服務內(nèi)容的頻繁變化。提高網(wǎng)絡質(zhì)量，提升客戶感知。

　　2智能撥測系統(tǒng)組成

　　目前影響互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務指標的主要有終端、無線網(wǎng)、EPC核心網(wǎng)、CMNet和SP。終端發(fā)起數(shù)據(jù)業(yè)務請求，經(jīng)過無線網(wǎng)、核心網(wǎng)的轉(zhuǎn)發(fā)最終將業(yè)務請求送至互聯(lián)網(wǎng)對應的內(nèi)容服務器，然后由內(nèi)容服務器作出響應并將響應內(nèi)容經(jīng)核心網(wǎng)、無線網(wǎng)最終發(fā)送至終端用戶接收。終端用戶和SP內(nèi)容服務器處于業(yè)務請求和響應的兩端，直接決定著業(yè)務的發(fā)起、響應和終結(jié);而無線網(wǎng)和核心網(wǎng)在數(shù)據(jù)業(yè)務進程中起到調(diào)度、轉(zhuǎn)發(fā)的管道作用，對業(yè)務數(shù)據(jù)傳送的路徑時延起決定性的作用，管道質(zhì)量的好壞也影響著業(yè)務數(shù)據(jù)的傳送質(zhì)量。

　　互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)業(yè)務種類的多種多樣和業(yè)務本身的全程全網(wǎng)特性，使得業(yè)務質(zhì)量監(jiān)控及業(yè)務異常問題定位變得困難和復雜，傳統(tǒng)的網(wǎng)管性能數(shù)據(jù)分析手段難以滿足實際工作需要。智能撥測分析系統(tǒng)主要通過前端大量的撥測，發(fā)現(xiàn)業(yè)務隱含問題及容量、性能瓶頸;后端對撥測數(shù)據(jù)進行處理統(tǒng)計，分析出各個節(jié)點的影響程度，或是在哪個節(jié)點存在問題，形成關聯(lián)分析。系統(tǒng)工作原理是通過自動撥測功能模擬互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務的客戶端發(fā)送HTTP請求，然后對測試的業(yè)務進行采集和處理，生成測試結(jié)果，多維度(小區(qū)、網(wǎng)元、SP、URL)呈現(xiàn)，根據(jù)撥測的結(jié)果對測試的業(yè)務進行無線網(wǎng)、EPC核心網(wǎng)、CMNet和SP潛在影響因素分析。智能撥測系統(tǒng)由撥測前端(軟件部分)和分析后端(硬件部分)兩大部分組成。

　　2.1撥測前端架構(gòu)

　　撥測前端是基于Eclipse編程技術用Java語言開發(fā)，以一個4G手機作為網(wǎng)絡接入熱點，一臺或多臺手提電腦作為專用的撥測設備(設備數(shù)量根據(jù)業(yè)務撥測量而定)。手提電腦通過手機熱點接入4G網(wǎng)絡后，通過本系統(tǒng)的智能撥測功能模塊在設定的時段自動撥測選定的互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務URL地址。根據(jù)是否需要人工配置撥測方案，系統(tǒng)前臺的撥測方式可分為自動配置撥測和手動配置撥測兩種方式。

　　自動配置撥測方式的工作原理是后臺撥測系統(tǒng)通過采集現(xiàn)網(wǎng)業(yè)務的數(shù)據(jù)，定期(周期根據(jù)需要設置)生成現(xiàn)網(wǎng)熱門業(yè)務質(zhì)差URL地址的txt文件后，主動推送到撥測系統(tǒng)前臺。智能撥測終端功能模塊會自動完成導入動作，然后對新導入的URL地址進行常規(guī)的撥測。自動配置撥測是一種具有學習功能的撥測模式，無須人為設置測試內(nèi)容就能實現(xiàn)自動對熱門業(yè)務的URL進行撥測。

　　另外一種方式是手動配置撥測，也就是當網(wǎng)絡出現(xiàn)問題時針對某個節(jié)點的撥測，以回溯節(jié)點存在的問題。工作原理是人工填入要進行撥測業(yè)務的URL文件，通過前臺撥測終端人工導入測試內(nèi)容后，進行撥測動作。手動配置撥測方式主要用于日常用戶投訴處理或特定業(yè)務性能的測試。

　　系統(tǒng)的智能撥測功能模塊是基于并發(fā)原理編寫的，一臺智能撥測終端能自動完成200萬次/小時的撥測，撥測的數(shù)量多少可以根據(jù)業(yè)務測試需求進行靈活的調(diào)整。通過高并發(fā)高速率，對網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)中的各層次設備進行大量的壓力測試。

　　通過常規(guī)的高并發(fā)高速率的撥測動作，主動發(fā)現(xiàn)或者復現(xiàn)手機用戶在使用互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務過程中出現(xiàn)的故障，并對返回的錯誤編碼進行聚類分析歸納。前臺系統(tǒng)具有強大的自我學習和糾錯功能，對同一地址或者域名的主動和被動撥測返回的結(jié)果將被抽象成特征參數(shù)進行保存匹配，特征參數(shù)包含：成功率、失敗率、失敗返回錯誤碼列表、失敗返回錯誤碼占比、撥測使用網(wǎng)絡路由、各層次網(wǎng)絡設備、時延、分組丟失率等。通過對特征參數(shù)的分析和匹配，被動和主動撥測發(fā)現(xiàn)的可疑URL地址可排除網(wǎng)絡側(cè)本身的問題，并上報對應廠商進行核實，確認為SP問題后對該URL建立白名單，并劃定屏蔽時長，在該屏蔽時長內(nèi)系統(tǒng)上報該URL不再進行判定撥測。

　　2.2后端分析系統(tǒng)架構(gòu)

　　后端分析系統(tǒng)主要由采集共享服務器、本地數(shù)據(jù)處理服務器、數(shù)據(jù)庫服務器、應用客戶端共四大部分組成的。采集共享服務器主要是采集S1-MME/S1-U接口的信令碼流進行解析后生成txt文件，傳送到集群數(shù)據(jù)共享服務器，再由本地處理服務器通過Socket方式進行數(shù)據(jù)接收后發(fā)布到Loader，作為智能撥測系統(tǒng)的基礎數(shù)據(jù)源。

　　處理服務器的主要作用為接收采集服務器發(fā)送過來的基礎數(shù)據(jù)源后，完成智能撥測系統(tǒng)的基礎數(shù)據(jù)源的解碼及合成、數(shù)據(jù)的計算、整理、統(tǒng)計，同時根據(jù)訂閱需求生成XDR信令數(shù)據(jù)和對應的業(yè)務信令數(shù)據(jù)，組織和存儲數(shù)據(jù)，并通過接口對外提供信令數(shù)據(jù)的共享和傳輸。數(shù)據(jù)庫服務器主要是對處理完成XDR信令數(shù)據(jù)進行入庫應用處理、按信令流程表示和(用戶、小區(qū)、網(wǎng)元、SP、URL等維度)多維度呈現(xiàn)。

　　應用終端主要是對智能撥測系統(tǒng)前后臺進行遠程的訪問應用、維護、升級等日常操作。智能撥測系統(tǒng)后臺功能主要分為兩方面：一是采集現(xiàn)網(wǎng)數(shù)據(jù)生成熱門業(yè)務的URL文件，自動推送到撥測系統(tǒng)前臺，然后前臺的主動撥測模塊根據(jù)推送的URL文件內(nèi)容進行撥測。二是通過對前臺撥測生成的數(shù)據(jù)進行清洗、過濾，形成的匯總數(shù)據(jù)能夠檢測4G手機終端的互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務質(zhì)量存在問題，以及快速定位問題所在的節(jié)點(SP、核心網(wǎng)、無線網(wǎng)或者終端本身)，用最少的資源完成互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務質(zhì)量問題的測試和定位。

　　3智能撥測系統(tǒng)功能模塊

　　目前互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務質(zhì)量的智能撥測系統(tǒng)主要有以下幾個功能模塊。

　　3.1智能撥測

　　前臺撥測終端在系統(tǒng)軟件控制下，主動獲取獲取信令分析系統(tǒng)中高頻出現(xiàn)錯誤的URL地址或者由人工配置撥測任務列表，執(zhí)行撥測任務并記錄撥測結(jié)果及錯誤碼情況，以時間命名生成TXT文件(.log格式)并上傳至撥測系統(tǒng)后臺信令分析系統(tǒng)，供后期分析使用。終端在撥測URL時首先會獲取從手機到互聯(lián)網(wǎng)邊界出口整個連接路由以及中間網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的拓撲，可實現(xiàn)對網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)中的各個層級進行逐級測試。

　　3.2網(wǎng)絡性能實時監(jiān)控

　　核心網(wǎng)、基站等硬件故障或隱性故障發(fā)生時，映射到無線小區(qū)上往往是業(yè)務異常和流量異常，利用撥測生成的XDR實時數(shù)據(jù)在ORACLE上按需定制成SGW/Cell等不同維度的匯聚數(shù)據(jù)，提供給信令、業(yè)務及流量異常監(jiān)控模塊，通過模塊自動分析網(wǎng)元維度和小區(qū)維度數(shù)據(jù)，觀察變化趨勢，發(fā)現(xiàn)異常的CDN、EPC、小區(qū)等網(wǎng)絡節(jié)點存在的問題，可實現(xiàn)小時或最小5min粒度實時監(jiān)控和告警推送。

　　3.3互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務實時監(jiān)控

　　通過對后臺采集數(shù)據(jù)的全方面分析，可提供全維度數(shù)據(jù)到互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務監(jiān)控模塊，實現(xiàn)小時或最小5min粒度實時監(jiān)控和告警推送(監(jiān)控時間粒度可調(diào))，及時發(fā)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)指標劣化情況，并快速提取實時ToPN數(shù)據(jù)和同期歷史數(shù)據(jù)進行同比或環(huán)比分析，準確定位異常的維度和業(yè)務類型，數(shù)據(jù)包含各個考核業(yè)務流程的指標性能，如成功率，錯誤代碼等等。

　　3.4網(wǎng)絡和業(yè)務抗壓評估

　　撥測系統(tǒng)前臺是基于Java語言的并發(fā)測試原理編寫，有別于目前撥測系統(tǒng)的單發(fā)測試原理，能實現(xiàn)一次同時發(fā)多個HTTP請求的撥測動作。單臺撥測系統(tǒng)每個小時能實現(xiàn)200萬次的自動撥測，甚至更多的次數(shù)撥測來達到評估CMNet、EPC、eNodeB網(wǎng)絡單元或APP應用服務器能承載最高業(yè)務量的負荷狀態(tài)，為網(wǎng)絡單元或APP應用服務器的業(yè)務接入提供精準的數(shù)據(jù)支撐。

　　3.5報表統(tǒng)計

　　支持各類網(wǎng)絡側(cè)、業(yè)務側(cè)、前臺撥測log等數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析和結(jié)果導出，滿足實際工作需要及二次分析需求。報表統(tǒng)計最小粒度為單用戶最小5min統(tǒng)計。

　　4系統(tǒng)效果

　　目前，該系統(tǒng)已在地市公司進行了部署，進行日常例行的互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務撥測。從同一個業(yè)務同一時間點執(zhí)行的結(jié)果來看，可以清晰地得出不同IP內(nèi)容源之間的性能差異及質(zhì)差業(yè)務的具體信息。同時，系統(tǒng)的自動撥測功能，也減少了以往人工撥測的不便和繁瑣，大大提升業(yè)務測試效率。該系統(tǒng)的實施，對互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務的實時監(jiān)控，提供了很好的保障。系統(tǒng)上線以來，取得了一系列社會和經(jīng)濟效率，具體包括如下。

　　(1)節(jié)約70%人力成本，提供300%工作效率。

　　單終端的高并發(fā)能力和自動撥測功能，極大的提高了業(yè)務撥測工作的效率，不僅能直接節(jié)省人力資源，降低成本，還能規(guī)范統(tǒng)一撥測操作流程，提高發(fā)現(xiàn)和處理問題的能力，提高整個通信網(wǎng)絡的運行性能。

　　(2)及時判斷質(zhì)差URL，游戲成功率從97%提高到99%。

　　通過系統(tǒng)后臺分析篩選出的質(zhì)差業(yè)務URL，發(fā)送至前臺進行針對性撥測，重現(xiàn)用戶在在業(yè)務層面的使用感知，真實反映業(yè)務使用質(zhì)量，精準定位用戶投訴業(yè)務問題點，提升游戲等業(yè)務的質(zhì)量。

　　(3)細化互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務質(zhì)量監(jiān)控粒度和頻度，提升互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務質(zhì)量管控能力。

　　XDR數(shù)據(jù)采集分析后，以SP、IP、SGW、URL等不同維度呈現(xiàn)的數(shù)據(jù)業(yè)務使用情況，全方位展現(xiàn)了業(yè)務使用過程中各個環(huán)節(jié)的業(yè)務質(zhì)量。最小5min的數(shù)據(jù)統(tǒng)計周期，更能快速發(fā)現(xiàn)業(yè)務異常，及時進行優(yōu)化保障。

　　5總結(jié)

　　移動通信技術的飛速發(fā)展和用戶規(guī)模不斷擴大，伴隨移動數(shù)據(jù)業(yè)務的種類多樣化，對移動通信網(wǎng)絡性能維護和業(yè)務質(zhì)量優(yōu)化的方式方法提出了新的挑戰(zhàn)。互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務質(zhì)量智能撥測系統(tǒng)通過智能的多層次終端模擬撥測系統(tǒng)和信令數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)的有機結(jié)合，采用自學習優(yōu)化方式，對撥測的URL進行特征參數(shù)提取和分析。

　　通過不斷的剔除和優(yōu)化，增加問題URL的靶向命中率，減少重復URL的撥測和判定，建立對應的白名單系統(tǒng)，在一定程度上實現(xiàn)了數(shù)據(jù)業(yè)務質(zhì)量的智能化管控，有效的解決了數(shù)據(jù)業(yè)務繁雜多變情況下的業(yè)務質(zhì)量精準監(jiān)控和故障重現(xiàn)問題，同時也大幅提升傳統(tǒng)業(yè)務撥測的工作效率和業(yè)務質(zhì)量監(jiān)控優(yōu)化精度。從實際應用來看，單進程每秒1000次的高并發(fā)撥測量可以很好的滿足新業(yè)務、新網(wǎng)元引入的壓力測試需求。而自學習精準撥測的問題URL的定位準確率，有待進一步提升。如何對URL關鍵內(nèi)容的提取歸納和智能撥測的自學習優(yōu)化算法進行進一步優(yōu)化，是下一步的改進方向。

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