移動互聯(lián)網(wǎng)統(tǒng)一DPI方案淺析

□ 文 周娟

移動互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)流中包含著大量的用戶使用習(xí)慣、網(wǎng)站訪問統(tǒng)計(jì)及APP使用情況等數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)對于優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)、實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)營銷、提升差異化服務(wù)等有著巨大的潛在價(jià)值。4G移動網(wǎng)上網(wǎng)日志留存DPI系統(tǒng)和業(yè)務(wù)感知分析DPI系統(tǒng)（DPI：Deep Packet Inspection，深度分組檢測）是移動用戶上網(wǎng)數(shù)據(jù)采集主要組成部分。移動互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，特別是不限量套餐的推出，移動互聯(lián)網(wǎng)的流量增長迅速，對多套4G核心網(wǎng)DPI采集系統(tǒng)同步擴(kuò)容，存在重復(fù)建設(shè)，投資較大的問題，需考慮對多套4G核心網(wǎng)DPI采集系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化整合，形成統(tǒng)一DPI系統(tǒng)。

1、4G核心網(wǎng)DPI采集系統(tǒng)現(xiàn)狀

電信運(yùn)營商現(xiàn)網(wǎng)存在多套4G核心網(wǎng)DPI采集系統(tǒng)，如業(yè)務(wù)感知分析DPI系統(tǒng)和上網(wǎng)日志留存DPI系統(tǒng)，均對4G核心網(wǎng)的信令流和媒體流通過鏡像或分光的方式進(jìn)行了采集，并基于采集的信令流和媒體流進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的分析和話單的輸出。

1.1 業(yè)務(wù)感知分析DPI系統(tǒng)

隨著4G時(shí)代的到來，移動互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展迅猛，移動增值業(yè)務(wù)的發(fā)展進(jìn)入一個(gè)全新的時(shí)期，用戶的要求也越來越高，對移動用戶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)感知滿意度的測評顯得尤為重要。在激烈的移動互聯(lián)網(wǎng)競爭環(huán)境下，移動運(yùn)營商必須迅速提升業(yè)務(wù)質(zhì)量，需要建立“不唯指標(biāo)，唯感知”的思想，最終提升用戶對業(yè)務(wù)的感知、滿足用戶的需求，有針對性地開展建設(shè)、維護(hù)和優(yōu)化工作，由此建設(shè)了業(yè)務(wù)感知分析DPI系統(tǒng)。

業(yè)務(wù)感知分析DPI系統(tǒng)架構(gòu)主要包括前臺感知采集解析系統(tǒng)和后臺分析呈現(xiàn)系統(tǒng)兩部分。前臺感知采集解析系統(tǒng)包括分流器、分光器、光放大器、前端采集解析服務(wù)器等硬件設(shè)備；后臺分析呈現(xiàn)系統(tǒng)包括上報(bào)接口、ETL、集群管理、數(shù)據(jù)存儲計(jì)算，應(yīng)用分析等幾個(gè)部分。

業(yè)務(wù)感知分析DPI系統(tǒng)架構(gòu)示意圖如下所示：

業(yè)務(wù)感知分析系統(tǒng)采集的信令接口包含：S6a、S1-MME、S10/S11、Sta、S5/S8、Gx、Gy接口等。采集的用戶面數(shù)據(jù)包含EPC網(wǎng)絡(luò)用戶面S1-U、S5/S8、S2a接口等。

業(yè)務(wù)感知分析DPI系統(tǒng)具備移動互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)感知數(shù)據(jù)采集能力，能夠獲得單個(gè)用戶級別的業(yè)務(wù)感知指標(biāo)，對業(yè)務(wù)關(guān)鍵業(yè)務(wù)感知指標(biāo)KQI具備采集能力，如網(wǎng)頁瀏覽、視頻業(yè)務(wù)、即時(shí)通信等。采集的KQI指標(biāo)包含：NS延時(shí)、網(wǎng)頁首包延時(shí)、網(wǎng)頁打開延時(shí)、網(wǎng)頁首屏延時(shí)、TCP延時(shí)、視頻播放延時(shí)、即時(shí)消息發(fā)送延時(shí)、游戲交互時(shí)延、DNS成功率、頁面打開成功率、即時(shí)通信消息發(fā)送/接收成功率、網(wǎng)頁下載速率、視頻下載速率、即時(shí)消息圖片視頻發(fā)送/接收速率、視頻卡頓次數(shù)、視頻播放時(shí)長等。

1.2 上網(wǎng)日志留存DPI系統(tǒng)

為加強(qiáng)用戶行為分析，對用戶上網(wǎng)行為進(jìn)行深度挖掘，細(xì)分用戶類型、消費(fèi)群體，充分了解用戶需求，實(shí)現(xiàn)客戶分群歸類，精準(zhǔn)營銷，提升差異化服務(wù)能力，降低企業(yè)營銷成本，由此建設(shè)了上網(wǎng)日志留存DPI系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對4G流量全覆蓋和用戶行為分析功能，為多個(gè)系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)話單。

上網(wǎng)日志留存DPI系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集、后臺分析兩部分。數(shù)據(jù)采集部分包含分光器、分流器、采集服務(wù)器等設(shè)備，后臺分析部分包含日志留存服務(wù)器、中心服務(wù)器、應(yīng)用分析服務(wù)器等。

上網(wǎng)日志留存DPI系統(tǒng)負(fù)責(zé)采集S1-MME、S6a、S11接口的所有信令以及S8、S1-U鏈路流量，并通過接口輸出到后臺。

上網(wǎng)日志留存DPI系統(tǒng)支持按照不同應(yīng)用、不同協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)解析，解析后可以獲得用戶注冊信息、互聯(lián)網(wǎng)訪問信息及網(wǎng)絡(luò)安全信息解析等，互聯(lián)網(wǎng)訪問信息記錄根據(jù)用戶使用的業(yè)務(wù)應(yīng)用為單位生成。

圖1 業(yè)務(wù)感知分析DPI系統(tǒng)架構(gòu)示意圖

2、實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一DPI的意義

4G移動網(wǎng)上網(wǎng)日志留存DPI系統(tǒng)和業(yè)務(wù)感知分析DPI系統(tǒng)是移動用戶上網(wǎng)信息采集的主要的組成部分，存在多套DPI系統(tǒng)對移動網(wǎng)上網(wǎng)信息進(jìn)行數(shù)據(jù)采集分析的情況。隨著移動互聯(lián)網(wǎng)不限量套餐的推出，4G核心網(wǎng)流量增長迅速，4G核心網(wǎng)DPI采集系統(tǒng)相應(yīng)需進(jìn)行擴(kuò)容。

鑒于業(yè)務(wù)感知分析DPI系統(tǒng)和上網(wǎng)日志留存DPI系統(tǒng)采集的4G核心網(wǎng)信令接口和媒體流一致，系統(tǒng)架構(gòu)類似，均為前臺采集+后臺分析兩部分，為避免重復(fù)建設(shè)，節(jié)約投資，提升采集設(shè)備的運(yùn)營效率，降低運(yùn)維成本，對于現(xiàn)有的4G移動網(wǎng)上網(wǎng)日志留存DPI系統(tǒng)與業(yè)務(wù)感知DPI系統(tǒng)可以考慮融合，將多套系統(tǒng)優(yōu)化為統(tǒng)一DPI系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一采集。

3、統(tǒng)一DPI系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

3.1 總體原則

4G核心網(wǎng)統(tǒng)一DPI系統(tǒng)采集設(shè)備同時(shí)具備業(yè)務(wù)感知KQI數(shù)據(jù)和上網(wǎng)日志留存信息的采集能力，實(shí)現(xiàn)感知信息和上網(wǎng)信息的融合采集。現(xiàn)階段4G核心網(wǎng)統(tǒng)一DPI信息采集設(shè)備部署主要基于現(xiàn)網(wǎng)4G業(yè)務(wù)感知分析DPI設(shè)備（或上網(wǎng)日志留存DPI設(shè)備）進(jìn)行改造，使其同時(shí)滿足業(yè)務(wù)感知及上網(wǎng)日志留存的采集要求，同時(shí)向集團(tuán)業(yè)務(wù)感知分析系統(tǒng)和上網(wǎng)日志留存系統(tǒng)提供相應(yīng)的xDR話單。

圖2 4G網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一DPI系統(tǒng)架構(gòu)示意圖

鑒于業(yè)務(wù)感知系統(tǒng)和上網(wǎng)日志留存系統(tǒng)對xDR話單的要求不同，短期內(nèi)對xDR字段進(jìn)行統(tǒng)一難度較大，所以近期由DPI設(shè)備向集團(tuán)上網(wǎng)日志留存系統(tǒng)和業(yè)務(wù)感知分析系統(tǒng)分別上傳滿足對應(yīng)格式和字段要求的上網(wǎng)日志留存xDR話單和業(yè)務(wù)感知xDR話單，減少對現(xiàn)有系統(tǒng)的影響。

3.2 系統(tǒng)架構(gòu)

4G網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一DPI系統(tǒng)架構(gòu)如下圖所示：

4G核心網(wǎng)統(tǒng)一DPI系統(tǒng)采用分光或鏡像方式獲取IP鏈路上的用戶互聯(lián)網(wǎng)訪問數(shù)據(jù)，輸出給分流器，并按相關(guān)要求進(jìn)行數(shù)據(jù)解析、生成和存儲記錄，記錄以文件接口、實(shí)時(shí)消息接口方式發(fā)送給其它需求系統(tǒng)，同時(shí)還能夠根據(jù)運(yùn)營需要，通過鏡像/復(fù)制相關(guān)接口的原始報(bào)文提供給其它需求系統(tǒng)。

4G核心網(wǎng)統(tǒng)一DPI系統(tǒng)由數(shù)據(jù)解析設(shè)備、存儲設(shè)備、接口等構(gòu)成，向集團(tuán)移動上網(wǎng)日志留存系統(tǒng)、業(yè)務(wù)感知分析系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)分析系統(tǒng)等各需求平臺提供各種數(shù)據(jù)，如用戶注冊記錄、訪問互聯(lián)網(wǎng)記錄及業(yè)務(wù)質(zhì)量感知等。數(shù)據(jù)解析及存儲設(shè)備負(fù)責(zé)對數(shù)據(jù)報(bào)文進(jìn)行DPI解析，按用戶分業(yè)務(wù)使用生成相應(yīng)的記錄，并組成記錄文件，存放在存儲設(shè)備上。存儲設(shè)備可以與數(shù)據(jù)解析設(shè)備或模塊共享，也可以與數(shù)據(jù)解析設(shè)備或模塊單獨(dú)綁定使用；同時(shí)也能夠基于接口協(xié)議判斷進(jìn)行接口原始報(bào)文的鏡像/復(fù)制，再輸出給其它的需求系統(tǒng)。

4G核心網(wǎng)統(tǒng)一DPI系統(tǒng)可通過鏡像/復(fù)制接口提供原始報(bào)文給信令分析系統(tǒng)、惡意代碼系統(tǒng)等，原始數(shù)據(jù)包括S1-MME、S1-U、S11接口報(bào)文、A11、A10接口報(bào)文（對應(yīng)eHRPD接入）的鏡像原始數(shù)據(jù)。

分流器通過集中收集各分光點(diǎn)的數(shù)據(jù)報(bào)文，按預(yù)設(shè)的工作模式，將數(shù)據(jù)報(bào)文均衡的分布到各數(shù)據(jù)解析設(shè)備進(jìn)行報(bào)文解析；同時(shí)也能夠基于端口、IP地址等方式鏡像/復(fù)制接口的原始報(bào)文給其它需求系統(tǒng)。

3.3 實(shí)施方案

根據(jù)多套DPI系統(tǒng)整合的總體原則，從4G業(yè)務(wù)感知DPI系統(tǒng)或日志留存DPI系統(tǒng)選擇一家進(jìn)行擴(kuò)容優(yōu)化，形成4G核心網(wǎng)統(tǒng)一DPI系統(tǒng)。

上網(wǎng)日志留存DPI系統(tǒng)主要輸出日志留存話單，涉及工信部檢查、集團(tuán)考核省內(nèi)指標(biāo)，以及集團(tuán)/省內(nèi)大數(shù)據(jù)系統(tǒng)；業(yè)務(wù)感知DPI系統(tǒng)主要提供感知話單，涉及集團(tuán)考核省內(nèi)指標(biāo)。由此可見系統(tǒng)業(yè)務(wù)的重要性。因此，在進(jìn)行系統(tǒng)整合時(shí)，需充分考慮業(yè)務(wù)承接的可靠性、穩(wěn)定性，不應(yīng)影響各項(xiàng)檢查指標(biāo)。

通過對廠家的技術(shù)能力、案例經(jīng)驗(yàn)、響應(yīng)速度、投資估算等方面進(jìn)行綜合考慮，優(yōu)選在4G業(yè)務(wù)感知分析DPI系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一DPI，由其承接上網(wǎng)日志留存DPI系統(tǒng)相關(guān)功能，硬件部分主要是在前臺采集部分增加日志留存分析機(jī)、在后臺分析部分增加日志留存接口機(jī)等，軟件部分需進(jìn)行日志留存功能的軟件開發(fā)。

實(shí)施4G業(yè)務(wù)感知DPI系統(tǒng)和日志留存DPI系統(tǒng)整合后，對于4G核心網(wǎng)的相關(guān)鏈路的采集僅需一次分光，分流器、采集服務(wù)器等設(shè)備也不再需重復(fù)建設(shè)，符合網(wǎng)絡(luò)集約化運(yùn)營的趨勢。

結(jié)束語

在移動互聯(lián)網(wǎng)流量迅速增長的大背景下，對多套4G核心網(wǎng)DPI采集系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化整合，形成統(tǒng)一DPI系統(tǒng)，將有效節(jié)約投資，提升運(yùn)營效率，集約化網(wǎng)絡(luò)也有利于更好的基于移動互聯(lián)網(wǎng)流量進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量分析、用戶行為分析、大數(shù)據(jù)分析等，助力開展移動互聯(lián)網(wǎng)個(gè)性化的應(yīng)用和業(yè)務(wù)精準(zhǔn)營銷，充分發(fā)揮移動互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)的潛在價(jià)值?！?/p>