基于主动网络测量而在线识别活动虚拟移动基站的系统和方法与流程

本发明涉及基于主动移动网络测量而在一个或多个移动网络中在线识别活动虚拟移动基站；更具体地讲，本发明涉及一种非无线电接入网拓扑结构的移动基站的持续在线监控和检测。

背景技术：

网络性能提升是移动网络无线电接入工程师日常工作的一部分。移动运营商们的日常经营活动是维持网络服务等级和用户满意度的关键基石。技术进步、不同无线电移动接入技术和移动基础设施供应商产品的共存范围、以及移动通讯网络的日益分化，使得运营与无线电接入工程活动非常复杂和多维性。为了更好地追踪移动用户，利用基于软件的系统来检测和解决网络异常，允许运营商检测因使用虚拟基站（vbts）而导致的任何干涉或网络异常，该虚拟基站并非无线电接入网络拓扑结构的一部分，却在移动运营商的频带上传输。将这种系统连接到多个移动运营商网络，将使得能够在更广的频率范围和地理范围内检测因虚拟基站而导致的异常。

在典型的移动无线电系统中，基站（bs）和移动用户设备单元（ue单元-终端用户直接用来通信的任何装置）通过无线电接入网络（ran）向一个或多个核心网络传送语音和数据信号。一般地，基站是移动基站，由无线电收发器和天线组成。基站具有物理和逻辑维度的不同类型，例如宏基站、微基站、家庭基站和小基站。移动用户设备是移动装置，例如移动电话，智能手机，掌上电脑，带有移动终端的平板和手提电脑。核心网络是向与其连接的用户提供各种服务的电信网络的中心部分。

ran覆盖被分割为多个蜂窝小区的地理范围，且每个蜂窝小区均提供有基站。蜂窝小区范围是其中通过相应基站的无线电设备提供无线电覆盖的地理范围。每个蜂窝小区通过该蜂窝小区所发送的唯一标识而被识别，基站和蜂窝小区是无线电接入网络拓扑的一部分。基站通过空中接口（例如使用射频）和位于蜂窝小区内的移动用户设备进行通信。在典型的无线电接入网络中，多个基站通常连接（例如通过陆上线路或者微波通道）至无线电网络控制器（rnc）。rnc（又称作基站控制器）管理和协调与其相连的多个基站的各种活动。rnc通常连接至一个或多个核心网络。

通用移动电信系统（umts，基于gsm网络标准的移动蜂窝系统）中的长期演进（lte）和升级版lte（lte-a）是用于移动电话和数据终端的高速数据无线通信标准。他们基于gsm/edge（增强型数据速率gsm演进-允许更快的数据传输速率的数字移动电话技术）和umts/hspa（高速分组接入-扩展和改进利用wcdma协议的现有第三代移动电信网络性能的技术）网络技术，以使用新调制技术来提高容量和速度。该标准由3gpp（第三代合作伙伴项目-电信协会团体之间的合作）所研发。通用移动电信系统（umts）是第三代的移动通信系统，其由全球移动通信系统（gsm）演化而来，目的是提供基于宽带码分多址（wcdma）技术的改进的移动通信服务。基于cdma的系统使用更宽的频带，以实现与fdma（频分多址）相同的传输速率。在被称作第三代合作伙伴项目（3gpp）的论坛中，电信供应商提议并就第三代网络标准达成一致，尤其是通用陆地无线电接入网络（utran）。utran包含移动基站（又被称为nodeb和演进型nodeb）、无线电网络控制器（rnc）以及演进型rnc（e-rnc）。rnc/e-rnc为一个或多个nodeb/演进型nodeb提供控制功能。nodeb包含用于与在其周围自由移动的移动用户设备直接通信的射频发射器和接收器。

近年来，对不是移动接入网络传输拓扑一部分的战术传输设备的数量需求日益增加。这些战术传输设备不仅影响了移动网络的正常行为和性能，还会影响到移动用户日常通信行为的秘密性。因此，存在检测这些战术传输设备的需求，以最大化频谱效率（其通常是一种有限资源）。移动网络适于产生实时事件信息，事件信息是在移动网络的不同部件（例如，演进型nodeb，e-utrannodeb，rnc，nodeb,ue，等等）之间传送的测量报告。根据封装在其中的测量的类型、和参与信息处理的网络部件，事件信息可以分类为多种类型。

此外，例如3gpp论坛的技术标准组织研究了以提前测量来控制和管理第三代网络运营的增强方式。该论坛的工作结果之一是utraniur接口无线电网络子系统应用部分（rnsap）信令，例如在3gppts25.423v3.14.2（2012）标准中所描述的。该标准详细说明了utran中rnc之间控制面的无线网络层信令流程，其中所使用的发射频率和功率都是那些测量。

对基于主动移动网络测量的活动虚拟移动基站的在线识别来说，首要的是获得包含所有相关移动无线电接入传输单元的移动接入网络拓扑的数据。

现今，移动无线网络运营商和执法部门正在探寻基于主动移动网络测量而在线识别活动虚拟移动基站的方法，以对非异构、多层网络干扰和安全服务进行动态反应，从而满足其客户需求。然而，这种能力带来了许多技术挑战和困难。现有可用的野战战术技术都无法在大范围内识别这些虚拟基站。因此，存在对这种系统的需求，其能够基于主动移动网络测量而从多个类型/技术/层和供应商、实时地持续监控和在线识别活动虚拟移动基站。

因此，本发明的目的之一是提供一种基于主动移动网络测量而自动且持续地在线识别活动虚拟移动基站的软件系统。

本发明的另一目的是提供一种用于确保移动网络运营商能够在任何给定的时间和地点向其客户持续地维持其网络服务等级的系统。

本发明的再一目的是准确地检测虚拟移动基站激活器（activator）的位置，从而在移动网络的运营过程中阻止移动运营商的任何可能负面网络性能和安全漏洞效应。

本发明的再一目的是在打击虚拟基站激活现象中准确且远程地协助执法部门的活动，这种虚拟基站激活现象直接影响到移动运营商的收入和品牌。

本发明的再一目的是在来自于多个网络基础设施供应商（例如，中兴、爱立信、华为、诺基亚-nsn、阿尔卡特-朗讯、摩托罗拉等）的不同数据源之间提供功能兼容性。

本发明的再一目的提供一种用于检测网络安全漏洞的高性价比系统。

本发明的其他目的和优点将随着以下描述而变得清楚明显。

技术实现要素：

本发明涉及一种基于主动移动网络测量而持续监控、检测和识别活动虚拟移动基站的计算机系统，包括：

a.配置的拓扑数据库，用于提供与移动网络的活动站点相关的数据；

b.处理单元，与数据库连接，用于：

b.1)从移动网络的无线电接入网（ran）的无线电接入单元接收数据文件，并收集其网络配置拓扑数据；

b.2)收集与移动网络的移动用户相关并在移动用户设备和无线电接入网络单元之间传输的事件数据信息；

b.3)将移动用户事件数据与网络配置拓扑数据进行比对；和

c.虚拟基站识别检测器，用于：

c.1)从处理单元接收表示虚拟基站活动的比对结果；和

c.2)基于比对结果而生成虚拟基站的识别和轮廓数据（profiledata）文件。

通过空中接口而与移动用户设备（ue）通信的虚拟基站可能不是移动运营商无线无线电接入电信发射源的一部分。

处理单元可以适于基本上在线处理和分析由移动用户设备所报告的虚拟基站测量，以建立虚拟基站识别轮廓（profile）。

数据文件可以是包括在移动用户设备和不同无线电接入网络单元之间传输的实时事件信息的数据文件。

处理单元可以包括：

a.轮廓（profile）解码器，用于建立虚拟基站轮廓（profile）；和

b.分解器（decompounder），用于将虚拟基站数据profile和移动网络中的活动基站进行比对；其中，活动基站在事件测量文件中测量并由配置拓扑文件所报告。

分解器从移动用户设备的测量中提取虚拟基站数据，该测量来自于任何给定的报告记录中；分解器包括一个或多个解码器，该解码器适于并行地分析从每个移动网络所接收的数据文件。

分解器可以进一步将来自于用户设备单元（ue）的事件测量数据和网络拓扑数据进行比对，以检测虚拟基站测量数据。

本发明的系统可以进一步包括含有历史数据记录的历史数据库，历史数据记录定义为包括事件处理定义和过往记录的任何虚拟基站识别事件过往记录。

虚拟基站识别检测器可以适于当检测到对应于无线电接入网络配置拓扑的数据和移动用户事件之间不匹配时，产生报警。

本发明还涉及一种在线识别和分析（profiling）活动虚拟基站的方法，包括：

a.从移动接入网络接收数据文件；

b.在数据文件创建之后立即将其编入索引；

c.通过分解来自于通信协议层的相关测量而从文件中提取与基站相关的数据测量；

d.将与基站相关的数据测量和来自于不同网络拓扑数据并存储在数据库中的网络拓扑配置进行比对；和

e.生成一个或多个虚拟基站识别轮廓（profile）。

历史数据库中的数据可以用来识别虚拟基站的激活模式与行为，以供执法部门进一步使用。

附图说明

参照附图，通过对其具体实施例的以下说明性而非限制性的详细描述，本发明的以上和其他特征及优点将会更加容易理解。其中：

-图1示意性地说明了根据本发明一具体实施例的在线识别系统，其用于在一个或多个移动网络中识别虚拟移动基站；和

-图2是说明根据本发明一具体实施例而构建和操作的系统执行虚拟基站识别过程的示意性流程图。

具体实施方式

本发明涉及一种基于软件的系统，该系统基于持续分析移动接入网络的事件测量而在线识别活动虚拟移动基站，包括：

a.在线软件处理单元，用于数据收集并从一个或多个多类型的移动无线电接入网络收集信息。所收集的数据将是在线识别活动虚拟移动基站的基础，例如用于提高客户服务等级、减少运营异常和满足执法部门的需求。

b.数据收集和分析（profiling）服务器，与软件连接，用于验证和分析在执行行为检测算法前所收集的网络数据。软件处理单元从一个或多个多厂商、多技术的移动无线电接入接收数据文件。基站和发射源可以是无线无线电电信发射源。软件处理单元可以处理和分析移动网络、及每个移动接入网络的移动用户数据的多样性，并识别和生成与在移动网络地理范围之内的虚拟基站激活有关的profile及报警。软件处理单元还适于支持更好的移动用户性能、更佳的频谱干扰处理和服务质量。

c.软件处理单元可以包括：

a.数据管理器，用于从网络数据文件中提取相关数据；

b.用户设备同步轨道（geo）响应器（corresponder），用于转让（aliening）来自于不同用户移动报告的相关数据；和

c.在线识别单元，基本上实时或接近于实时。

软件数据管理器提取，例如每个网络单元的频谱使用数据、网络质量服务数据类性能、和与通信量及无线电接入工程相关的其他数据。它可以包括一个或多个适于并行地分析从移动用户和基站所接收的数据文件的解码器。

通过单一的软件监控和识别系统，可以使多点、多技术、多移动网络的监控和测量能力成为可能。

软件管理的全国性移动网络频谱数据可以在宽广的地理范围内使用。

真实测量可以转化为多个定位移动运营管理中心。

举例来说，数据文件可以是包括在被监控的无线电接入单元的部件之间传输的实时事件信息的二进制数据文件。

在以下的描述中，为了说明目的而提供了大量的具体细节。但本领域技术人员清楚的是，本发明并不限于这些具体细节，且本领域技术人员将能够设计出替代性的方案。

本发明所提出的关键构思是动态且自动地执行虚拟基站识别过程，该识别过程涉及多技术、多供应商无线无线电接入和核心网络的不间断运行。在移动网络正常运行过程中的不间断识别旨在确保不是移动接入网络拓扑单元一部分的基站将不会参与移动用户无线电链路传输。本发明所提供的系统能够将来自于多个移动网络的原始数据转化为不间断在线识别过程的形式，该在线识别过程将能够对这样的事件进行报警，并将能够以恰当行动解决每个检测到的事件。在线识别和恰当地解决所检测到的事件能够改进移动网络行为、质量和非最佳的运营活动。移动网络中的每个无线电接入控制器单元执行现场且相关的测量，以控制和管理其功能。本发明所提供的系统使用那些精确的控制器单元和测量，并执行虚拟基站激活过程的分析和识别，以减少对移动用户和移动网络的任何有害影响，从而实现优异的网络性能。本发明提供了将真实测量转化为报警运行中的虚拟基站的方法，该方法基于旨在解决并行多层异构网络性能标准的变异多层算法。

图1是说明根据本发明一具体实施例而构建和操作的在线识别系统-活动虚拟移动基站识别系统（vbtsi）的示意性结构框图。虚拟基站识别系统（vbtsi）101是支撑性的移动操作系统，其与一个或多个现有的移动管理和运营支持子系统（oss）103相连，oss103是移动运营网络（mon）102的一部分。每个移动运营网络102还包括移动无线电接入网络（ran）104。移动无线电接入网络是基于3gpp技术的网络（gsm-geran/3g-utran/lte-eutran）。无线电接入网络还包括基站（bs）105。基站是多类型的（宏基站/微基站/家庭基站/小基站）、基于3gpp技术的网络单元（gsm-bs/3g-nodeb/lte-enodeb）。移动用户设备（ue）107通过空中接口而与基站相连；虚拟基站（vbts）106不是运营商移动网络的一部分，并且不与运营商移动网络连接。然而，移动用户设备（ue）107同样能够通过空中接口与虚拟基站（vbts）106通信。本发明包括软件模块，其基于数据监控而持续地执行虚拟基站识别和运营分析过程。

图2是一示意性的流程图，其说明了根据本发明一具体实施例而构建和操作的系统执行虚拟基站识别的过程。在第一过程阶段201，从一个或多个移动接入网络收集网络拓扑数据。在接下来的过程阶段202，从一个或多个移动接入网络收集移动用户事件数据信息。接着，过程203确认事件信息内容数据和分析是否生成网络信息异常，例如来自于移动用户设备的不同步、拒绝或者失败的事件信息。当检测到此种情形时，分析其与网络数据拓扑之间的关联性，以检测所检查的情形是涉及移动无线电接入单元故障、在移动运营商无线电接入拓扑定义下运行，还是所检查的情形涉及活动虚拟基站（vbts）。如果所检测的情形被分析为潜在活动虚拟基站（vbts），那么接下来的过程是在数据库中存储所识别事件的详细数据；与此同时，生成关于活动虚拟基站（vbts）的轮廓（profile），并同样将其存储在数据库中以供进一步使用。系统还警告检测事件，并显示所收集的事件信息和所怀疑的活动虚拟基站（vbts）的轮廓（profile）。

当然，以上所提供的具体实施例和描述仅用于说明目的，而并非意图以任何方式来限制本发明。正如本领域技术人员将意识到的，本发明能够以采用以上所描述的一种以上技术的各种各样的方式实施，所有这些均不超出本发明的范围。

应当了解，本发明并不限于本文以上所描述的内容，而是可以存在多种变化，所有这些均落入本发明的范围。相反地，本发明的范围由权利要求所限定。