基于大数据的VoLTE端到端感知分析系统部署

杨聚毅，王 林，安明伟，李柚宏，王 琴，王 斌（中国联通四川分公司，四川成都 ）

1 概述

四川联通于2019年6月1日开始VoLTE业务试商用。由于业务流程长，涉及网元、接口多，信令交互复杂，跨多厂家等原因，在VoLTE业务商用以后，出现感知问题定位难、处理时间长等运维难题。

针对VoLTE业务商用带来的巨大挑战，参考其他运营商VoLTE网络运营中遇到的问题以及省网优中心和省网管中心对VoLTE端到端分析手段的迫切需求，借鉴行业成功的部署经验，在四川联通现有三层架构（采集层、共享层、应用层）的基础上，制定了基于大数据的VoLTE端到端系统解决方案，在应用层部署了VoLTE端到端分析系统。目前该系统已正式投入使用，针对注册、接通、切换等环节进行了业务质量的探索，总结出多种问题分析方法，包括一串、二跟、三判断的“123”IMS注册问题定位法，“删繁就简，找源头，看特征”的接通问题分析方法，“235”eSRVCC切换分析法，有效提升了VoLTE网络运营效率。

2 VoLTE端到端分析系统部署

2.1 部署方式

端到端分析系统整体遵循了四川联通现网的三层架构（采集层、共享层、应用层），系统采用松耦合方式，共用现网采集层和共享层，并补充采集了vIMS相关数据，对PM/告警/MR/EPC XDR/VoLTE XDR多种数据源关联合成，实现真正的端到端感知分析。系统架构如图1所示。

2.2 实现的功能

图1 端到端分析系统架构

VoLTE端到端业务分析系统的需实现如下功能。

a）支持探测VoLTE业务量、质量的发展及变化趋势，对于发现的质差现象进行端到端问题定界，定位问题到EPC、CS、IMS、无线、终端等环节。

b）有效监控业务指标，通过端到端信令关联分析，支撑专项优化工作，进行快速问题定界，保障端到端业务质量。

根据目前信令采集能力和关联能力，保证关键指标监控、用户记录查询、信令回溯以及相关分析功能。结合VoLTE网络部署和运营的实际需求，目前系统可实现六大功能。

a）VoLTE业务全景透视。

b）VoLTE用户体验。

c）拨测用户保障。

d）VIP用户保障。

e）VoLTE业务CSFB分析。

f）CSFB指标监控。

3 VoLTE端到端定界方法

3.1 VoLTE网络架构

在LTE网络基础上，新增vIMS网络，形成VoLTE端到端网络架构。

3.2 端到端定界规则

根据VoLTE业务流程，借鉴业界成熟的“八元六阶”定界方法，进行端到端定界。“八元六阶”定界方法如图2所示。

当关键KQI指标发生劣化时，端到端分析系统对问题进行专业定界，对于成功率类指标，首先核心网（EPC/CS/IMS）分域映射至关联KPI，然后通过时域分析、关联分析、聚类分析粗定界到用户、终端、无线、传输、EPC、IMS、CS和数通8个维度的问题。

对于时延类指标，首先将业务流程拆分为多个过程，然后逐段定界。

对于语音质量指标，引入编解码类型、编解码速率、抖动、丢包、时延5个关键因素进行评估，再通过关联分析、聚类分析、根因分析，定界到各维度。

3.3 基于指纹库的端到端定界方法论

通过将异常信令携带原因值与接口、网元进行关联，运用聚类算法，深度发掘各类问题的典型特征和失败原因，并对问题进行反推验证，以点带面，形成问题“指纹特征”库。搭建基于“问题指纹库”的端到端定界体系，基于定界的定位方法，对各类问题进行“靶向治疗”。

图2 “八元六阶”定界方法

基于端到端平台的应用，形成了注册、接通、切换一整套问题定界定位方法，达到快速发现解决网络问题的目的。问题定界定位方法如图3所示。

图3 问题定界定位方法

3.4 指纹库建立及使用

通过投诉处理、分公司上报、终端测试、端到端分析以及测试分析进行问题分析汇总，形成问题“指纹库”，利用本地化开发，形成智能分析系统，快速高效支撑一线人员进行网络质量提升、问题定位分析及处理，有力保障客户感知。

3.4.1 指纹库建立流程

指纹库建立流程如图4所示。

3.4.2 基于多数据源和指纹库的智能分析系统

图4 指纹库建立流程

基于多数据源和指纹库的智能分析系统如图5所示。

4 VoLTE典型问题定界分析

4.1 注册问题分析

图5 基于多数据源和指纹库的智能分析系统

通过“关联多接口、着眼全流程、聚焦关键点”的手段，形成一串、二跟、三判断的“123”IMS注册问题定位法，同时可发现因4G弱覆盖造成3G、4G频繁重选注册的问题。

a）一串（条件关联）。通过S1-U口采集到的IM⁃SI注册开始、返回Cause的时间点为基准。

b）二跟（时间追踪）。追踪注册周期（20 s）段内对应IMSI注册过程中S1-u口和Gx接口采集的交互信息，提取关键信息字段。

c）三判断（分布判断）。1：注册超时20s，收到CCR消息携带信息rat_type；2：rat_type=1001或=1000；3：request_type=3（CCR信息消息标识）。

具体流程如图6所示。

4.2 接通问题分析

通过“删繁就简，找源头，看特征”，进行接通问题分析。删繁就简确定关键接口，信令回溯找源头，归类汇聚形成规则库，智能化定界，形成接通率问题准确定界。

4.2.1 删繁就简

接通问题全流程包含主被叫，涉及S1口、Mw、Rx、Gx、Cx、S6a、ISC等多个关键接口，还要考虑VoLTE到CS域的呼叫和漫游用户等多种场景，复杂度高。将所有接口，所有网络的信令进行关联分析实现成本高，而且由于关联度低也不能实现所有问题的定界。因此取Mw口作为接通问题分析的主要接口，根据需要再关联其他接口。

4.2.2 找源头

图6 具体流程

通过信令回溯找到首条异常信令，根据异常信令中携带的原因值判断导致未接通的根本源头。

4.2.3 看特征

对于同类型未接通事件进行总结、聚类、归纳形成同一场景的特征码，根据特征码定义counter。特征码组合使用的字段包含主被叫方向区分、是否有CAN⁃CEL、SIP错误码、SIP错误码原因、CANCEL原因值、183原因值共6个纬度。同样特征码的未接通，定界到同一原因，不同场景的未接通对应的特征码不同。不同场景的特征码汇总形成规则库。

4.2.4 智能定界

根据规则库将符合不同特征码的未接通事件定位到用户、终端、无线、IMS和CS域这5个方面，通过智能化平台将工单流转至相关专业进行处理。

在大量案例分析的基础上，制定出接通问题定界规则库，按照特征码设计counter，每个counter对应一类接通失败事件和相应界定规则。

在进行接通问题分析时，首先区分未接通事件是主叫还是被叫，然后按照主叫有/无CANCEL未接通判定流程和被叫有/无CANCEL判定流程，对未接通事件进行界定和归类；基于规则库的未接通分析步骤可以很方便地实现智能化。

4.3 eSRVCC切换问题分析

聚焦eSRVCC切换成功率提升，采用“235”eS⁃RVCC切换分析法，针对切换准备和切换执行阶段，从信令分析定位、参数精细优化、互操作协同提升3个维度开展优化工作，在信令指纹库快速定位、场景化参数设置、4G-3G邻区精确配置、弱覆盖全面发现、3G-4G协同优化5个方面聚焦落地，目前eSRVCC切换问题定界率达到85%以上，促进了eSRVCC切换成功率快速改善提升。

通过VoLTE端到端系统信令回溯功能，对eS⁃RVCC切换失败的单Case进行集中化分析，结合各接口信令点的代码含义，总结出问题点的典型特征和失败原因，进而通过以点带面的方式，对问题进行反推验证，从而形成问题原因的“指纹识别”库。

具体从信令分析定位、参数精细优化、互操作协同提升3个维度进行优化，提升eSRVCC切换成功率。

面对多网元信令交互复杂，VoLTE用户行为多，新网络优化经验少等诸多困难，eSRVCC“235”方法论能够快速定位、快速解决问题，节约人力和物力投入，具有较高的经济价值。

5 结束语

VoLTE高清语音是基于LTE网络的重要语音解决方案，必将经历一个长期的发展和完善的过程，稳定性与可靠性也将逐步地改善与提高。在VoLTE业务发展过程中，制定完整的端到端分析方法，部署端到端的分析系统，将有助于支撑VoLTE业务发展，有利保障用户感知。