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本文作者：周瑛單位：福建師范大學

系統架構

分層架構。系統采用分層結構，從通信的各個環節（終端、接入網絡、核心IP網絡、應用系統、采集相關數據），通過關聯、壓縮等方法獲取完整的用戶層面的5W1H信息和網絡層面的指標信息，將這些事件和信息匹配模型、觸發規則，及時反饋控制網絡的行為，來提升用戶的QoE．其架構如圖1所示．每層結構完成如下的功能：（1）物理層．從實際的網絡設備通過對鏡像或者分光等手段，獲取物理信號．（2）采集層．對各種協議指令消息進行解碼；針對不同的協議生成不同的會話記錄；對采集信息進行初步過濾，打時間戳，匯總．（3）處理層．包括關聯服務器、數據服務器、模型服務器、規則解析服務器．關聯服務器進行數據分類、關聯、壓縮和統計；數據服務器完成數據的保存；模型服務器存儲所有的模型，采用自適應算法，不斷修正、適配各種模型，并通過規則干預網絡；規則解析服務器以用戶事件、網絡指標為驅動，觸發各種規則，通過網管系統干預網絡，或生成告警．（4）應用層．包括應用服務器和用戶端，完成結果呈現、人機交互和告警．

模塊結構。采集器從實體網絡上采集的數據進入處理層，再到應用層．下面結合數據流向描述系統的模塊結構，結構如圖2所示．初始的采集數據進入關聯服務器，完成數據的壓縮、統計處理．首先進入數據過濾模塊，過濾掉重復、無效數據，然后進入數據關聯模塊，完成數據協議、用戶、會話ID的識別，將相同會話的數據關聯放入用戶統計參數鏈，形成完整的用戶呼叫記錄，將網絡屬性有關聯的數據放入網絡指標統計模塊，形成網絡指標．關聯服務器處理完的數據進入數據庫服務器保存，然后觸發規則和匹配模型．規則服務器完成系統中固定邏輯控制部分．主要的規則有：（1）用戶規則．針對特定用戶設置的規則，如VIP用戶，對滿足條件的用戶觸發特定的行為（保護、監控、優先服務等）．（2）業務規則．對特定業務設置規則，保障該業務的QoE．（3）指標規則．對網絡指標設置門限和條件，滿足條件即觸發告警或網絡調整行為．模型服務器完成系統中自適應控制部分．內含自適應算法，不斷學習完善模型，形成一套有效提升QoE的方法．

通過生成規則，反饋網絡．主要的模型有：（1）SLA模型．根據SLA協議建立的模型．（2）行為模型．根據用戶業務行為建立的模型．（3）網絡模型．根據網絡屬性建立的模型．（4）體驗模型．根據用戶體驗的各個CEI指標建立的模型．應用服務器主要有界面模塊、用戶監控、網絡監控、告警模塊等，完成告警和人工干涉網絡行為．

數據處理

采集的數據。從網絡設備中采集出來的數據協議眾多、數量巨大，因此在采集器層面，就需要根據協議類型對數據進行第1次過濾．采集器獲取的數據主要有以下幾類：（1）CallDetailRecordCDR數據．CDR數據本來是給計費系統生成賬單使用的，富含用戶在使用網絡過程中的信息，根據這些信息，可以分析出用戶在使用過程中網絡的行為和各種參數．（2）IPDetailRecordIPDR數據．它是IP網絡中的詳細記錄信息，作用同CDR．對于移動互聯網來說，目前3GPP，ITU－T，TMF等協議組織［4］，提供了大量的CDR和IPDR方面標準和協議，為系統獲取這方面的信息提供了支持．（3）IP包頭．采集IP包的整體使得數據量過大，而處理分析過程中IP包內大部分業務細節又不需要用到，因此只獲取IP的包頭．（4）符合一定特性的業務數據片段．此數據特性由處理層服務器根據應用層實時或者預設的條件控制，比如跟蹤某個用戶（群）、某種特定業務，需要采集符合此特性的具體業務細節片段．

數據約束。網絡中涉及到各種網絡協議，因此系統必須采用標準數據格式，才可能進分析、關聯和統計，標準的數據格式也給后續協議種類的擴展提供了支持．采集層上來的原始數據，經過采集器適配成用戶通信會話過程中5W1H（When，Who，Where，Why，What，How）信息：When，時間屬性，包括周期、時延、通信時長、抖動；Who，用戶屬性，包括IMSI，MSISDN，IMEI，IP；Where，未知屬性，包括國家、運營商、省市、地區、BSC／RNC和LAC／CI；Why，原因，包括丟包、時延過大、掉線、錯連；What，業務屬性，包括業務種類、業務流量信息；How，網絡屬性，包括APN、協議版本、網絡參數、2G／3G標示．每條信息都含有以下幾個部分：（1）用戶信息，用來識別此次通信過程中用戶的身份；（2）協議標示，通信過程協議種類版本等信息；（3）會話ID，此次通信會話過程的唯一標示；（4）時間戳，時間信息；（5）采集維度，5W1H中的某一個維度；（6）采集內容，每種采集內容都采用統一的數據格式，以便于消息的統一處理．

處理流程。采集器采集到的數據包傳入到處理層，經過協議類型識別、用戶識別、呼叫過程關聯后，通過內存聚合技術完成數據處理過程．系統在內存中為每次用戶呼叫建立統計參數鏈，統計參數鏈中一個節點為一個統計參數，每個節點下掛對應的統計算法和數據，檢測用戶行為，視情況觸發用戶規則，匹配模型，控制網絡根據用戶行為作調整或發出告警，保存數據庫．統計參數鏈具有靈活的可擴展性，若想增加1個參數，只需要增加節點即可．

常見的統計參數包括業務類型、端到端的時延、抖動、附著（attach）成功與否、帶寬、建立鏈接時間開銷、是否掉線等．通過統計參數鏈，先在內存中完成1次數據包的聚合處理，將結果提交到數據庫進行處理．90％的處理工作均在內存中完成，使得系統處理對于數據庫的壓力大大減輕，從而提高系統整體的處理性能．數據處理流程如圖3所示．系統還從多個維度統計網絡的各項KPI．統計維度主要有用戶群、業務分類、時間段、地理區域、邏輯域（接入網、核心網等）．系統根據各項KPI，計算出SQI（ServiceQualityIndictor）．通過SQI與各種模型M（行為模型、交互模型、SLA模型等）計算出用戶體驗指標CEI，并根據這些指標觸發規則、匹配模型，實時反饋網絡或發出告警，提升網絡的QoE：SQI＝FKPIk＝1，…，m（）；CEI＝F（SQIi＝1，…，n，Mj＝1，…，m）．

應用

移動互聯網服務質量管理系統具有廣泛的應用場景．下面列舉幾個典型的場景：實時提升用戶體驗．用戶經常通過手機收取E－mail，系統記錄用戶習慣行為，用戶體驗模型針對用戶習慣行為建立提升體驗規則，用戶再次使用手機收取郵件，體驗規則觸發，為用戶臨時提供更高帶寬．用戶群識別，業務針對性營銷．在所有用戶中，收集某些用戶的行為特性，如一群用戶較多的使用互動游戲，則可以針對這群用戶，推出實時性較好的流量套餐，并生成對應的規則和模型，下次用戶再玩互動游戲，則觸發既定規則，提升用戶的感受．單用戶跟蹤和查詢．實時跟蹤VIP用戶，保障VIP用戶的通信質量；或根據用戶的投訴，查詢系統歷史記錄，獲取用戶當時通信時的5W1H情況，為網絡優化提供參考．網絡監控．通過事先設定KQI和SQI等統計門限或規則，當任何檢測到的網絡參數達到異常條件時，就發送告警消息，然后由維護監控人員查看實時的服務質量情況，并根據實際情況做處理．網絡情況分析．某個問題片區或新開片區網絡運行情況未知，除了傳統的網絡指標靠后外，還可以通過該系統模擬不同用戶，從多種業務視角，來測試、分析、自動診斷網絡情況，提升用戶的QoE．自動診斷網絡．網絡出現QoE下降時，系統根據自適應模型，自動診斷、調整網絡，提升網絡的QoE．

結語

設計了一種基于移動互聯網的服務質量管理系統，通過采集實時通信數據，適配、統計后，觸發規則、匹配模型，及時反饋網絡或者告警，達到監控、管理用戶QoE和網絡服務質量的目的．目前以TMF論壇、阿朗、愛立信為代表的機構和廠商，都有相關的產品研發的報道．隨著競爭的激烈，QoE對吸引用戶越來越重要，隨著網絡的業務增多、容量增大，管理、提升用戶服務質量的挑戰也會越來越大，也預示著該系統具有廣泛的應用場景．后續發展的挑戰在于：網絡容量變大，數據采集的壓縮提取會越難；網絡越復雜，多協議的適配和關聯會越難．