一种IMS网络任意端到端媒体QoS监测方法及系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种IMS网络任意端到端媒体QoS监测方法及系统，所述系统包括：数据采集层模块，用于在IMS网络和IP专用承载网中采集信令与媒体RTP/RTCP数据；数据分析层模块，用于对数据采集层模块采集到的信令与媒体RTP/RTCP数据进行关联，并存储QoS参数数据；应用层模块，用于自定义QoS分析规则，根据所述QoS分析规则查询所述数据分析层模块存储的QoS参数数据，形成分析报表并进行呈现。通过本发明，解决了IP承载网全程端到端媒体QoS分析的问题，同时解决了分析不同媒体特征对媒体QoS的影响问题，不受限于某次业务流程的始发端和结束端的监测，能够更细粒度，更灵活地监测IP承载网全程的、任意端到端的媒体QoS。
【专利说明】—种IMS网络任意端到端媒体QoS监测方法及系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及通信网络监测领域，特别涉及一种MS网络任意端到端媒体QoS监测方法及系统。
【背景技术】
[0002]为了更为清楚地理解本发明，首先统一给出本说明书中可能用到的一些常用术语:
[0003]IMS:1P Multimedia Subsystem IP 多媒体子系统
[0004]QoS:Quality of Service 服务质量
[0005]VoIP:Voice over IP 基于 IP 语音通话
[0006]P/I/S-CSCF:1MS网络的会话控制器
[0007]MGC:Media Gateway Controller 媒体网关控制器
[0008]MGff:Media Gate Way 媒体网关
[0009]RTP: Real-time Transport Protocol 实时传输协议
[0010]RTCP:Real-time Transport Control Protocol 实时传输控制协议
[0011]AR:Access router 接入路由器
[0012]BR:Backbone router 骨干路由器
[0013]CR:Core router 核心路由器
[0014]Latency:时延
[0015]Jitter:抖动
[0016]PacketLoss:丢包率
[0017]MOS:Mean Opinion Score 平均意见值
[0018]进入高速移动互联网时代后，由于数据流量的增大，作为传统“管道”的运营商面临被市场边缘化的风险。IMS网络技术的出现，为运营商的提供了一个全新的网络业务平台，可以使运营商提供丰富的多媒体服务，从而从“管道”提供商，向“服务”提供商转变。
[0019]Internet IP网络固有的“尽力而为”的传输模式，无法满足运营商提供高质量多媒体数据传输服务的要求。因此，运营商构建了可进行有效QoS质量控制的IP专用承载网，用于承载和传输基于MS网络及其它类型网络的业务平台所提供的多媒体数据，如VoIP，统一 Centrex,多媒体会议，VIP用户服务等。
[0020]IMS网络分为业务平面，控制平面和传输平面，其中控制平台包括有P/I/S-CSCF服务器，MGC媒体控制服务器，用于连接业务信令，和媒体协商，选择本次业务的媒体编码类型，传输速率，QoS等级等参数；传输平面包括有MGW多媒体网关，由MGC控制，用于接入并控制RTP/RTCP媒体数据到IP承载网。
[0021]IP专用承载网分为三层架构，第一层是由AR设备组成的接入层，部署在各地市机房，MS网络的MGW多媒体网关在这一层接入IP承载网；第二层是由BR设备组成的汇聚层，一般部署在各省会城市中心机房，各省的AR接入层的RTP/RTCP媒体数据在这一层汇聚；第三层是由CR设备组成的核心层，一般部署在北京、上海、广州等中心城市，BR层的数据传输到核心层进行控制及路由转发。各层的AR，BR，CR设备互相交叉连接，RTP/RTCP数据在路由时，根据路径最优和质量最优的原则选择合适的路由。MS网络接入IP专用承载网的网络拓扑图如图1所示。
[0022]IMS网络对IP承载网的媒体QoS控制效果如何，在整个IP承载网路由过程中，IP网对RTP/RTCP媒体流的传输质量如何，需要一整套监测方法和监测系统，进行准确的，高效的端到端的多媒体QoS监测。
[0023]IMS网络端到端QoS监测方法，主要有主动和被动监测两种，主动监测采用主动向网络发起业务过程，采集并分析数据的方法。被动监测不发起业务，只被动采集网络中的数据。
[0024]现有的被动监测方法，主要在网络中各地市的网关采集信令与媒体RTP/RTCP数据，即，主要在IP承载网的AR接入层的MS —侧的MGW多媒体网关采集，采集监测方法如图2所示。在用户发生业务过程时，将两地市网关的信令与媒体数据进行关联，以两端网关为维度，分别计算两端RTP/RTCP的QoS参数,包括Latency, PacketLoss, Jitter,以及MOS值，从而获得两地市用户间的端到端的媒体QoS，运营商根据QoS报告检查IP承载网的问题。
[0025]现有的MS网络媒体QoS监测方法可以实现地市网关到网关之间的端到端QoS监测，可以实现业务信令与媒体流RTP/RTCP的关联。
[0026]首先这种端到端的QoS监测方法并没有真正的实现IP承载网的全程的端到端，在IP承载网中，媒体流从一个地市的MGW媒体网关到另一个地市的MGW媒体网关之间要可能经过多个IP路由转发，包括多个AR，BR和CR。这些路由将媒体流的传输分为了多个路由段，目前的监测方法只能监测到一次业务流程的始发端的QoS和结束端的QoS，忽视了 IP承载网内部路由结点的监测，无法监测到各路由段传输对QoS的影响情况，从而无法准确定位网络中各路由段媒体流传输的质量问题。
[0027]其次，业务信令与媒体RTP/RTCP的简单关联，只能够定位到是哪一次业务的媒体QoS问题，并没有深入地对业务类型、业务时间、媒体编码类型等作详细的关联分析，没有一种有效的方法能够灵活地将细分的媒体特征关联到端到端媒体QoS分析中，从而无法分析不同的媒体特征对端到端媒体QoS影响。
【发明内容】
[0028]鉴于现有技术中存在的问题，本发明目的在于提供一种MS网络任意端到端媒体QoS监测方法及系统，从而解决IP承载网全程端到端媒体QoS分析的问题，同时解决分析不同媒体特征对媒体QoS的影响问题，不受限于某次业务流程的始发端和结束端的监测，能够更细粒度，更灵活地监测IP承载网全程的、任意端到端的媒体QoS。
[0029]根据本发明的一个方面，提供了一种MS网络任意端到端媒体QoS监测系统，其特征在于，所述系统包括:
[0030]数据采集层模块，用于在MS网络和IP专用承载网中采集信令与媒体RTP/RTCP数据；
[0031]数据分析层模块，用于对数据采集层模块采集到的信令与媒体RTP/RTCP数据进行关联，并存储QoS参数数据；
[0032]应用层模块，用于自定义Q0S分析规则，根据所述QoS分析规则查询所述数据分析层模块存储的QoS参数数据，形成分析报表并进行呈现。
[0033]优选的，所述媒体QoS监测系统使用分布式采集方法，在MS控制层、AR接入层、BR汇聚层、CR核心层分别部署网络数据采集机。
[0034]优选的，各层的采集机对采集到的数据进行预处理，解析原始数据，提取数据所带的每次业务的关键信息，分别合成以下信息单元:
[0035]信令数据预处理生成Signal Key Record(SKR)，包括业务时间、媒体IP、媒体PORT、业务类型；
[0036]媒体数据预处理生成RTP Key Record(RKR)，包括媒体时间、媒体IP、媒体PORT、媒体编码类型、媒体类型、路由IP，同时计算出每次业务的媒体QoS参数PacketLoss、Latency λ Jitter、MOS0
[0037]优选的，所述采集机将预处理生成的SKR和RKR以排列字节数据包的形式发送给数据分析层模块，发送采用Socket或FTP技术进行。
[0038]优选的，对预处理后的原始数据作丢弃处理。
[0039]优选的，在所述数据分析层模块，SKR和RKR首先进行信令记录与媒体记录的关联，同一次业务具有相同的时间，及相同的媒体IP和媒体PORT,根据此规则将各路由之间的SKR和RKR关联在一起，即将此次业务的信令与对应的媒体数据关联在一起，生成关联记录；以业务时间、媒体IP、媒体PORT、路由IP、业务类型、媒体类型、媒体编码类型为维度，统计这些维度下的媒体QoS参数，即以PacketLoss、Latency、Jitter、MOS为指标,生成最小媒体 QoS 统计单兀 Minimum Statistics element (MSE)。
[0040]根据本发明的另一方面，提供了一种MS网络任意端到端媒体QoS监测方法，其特征在于，所述方法包括步骤:
[0041]在MS网络和IP专用承载网中采集信令与媒体RTP/RTCP数据；
[0042]对采集到的信令与媒体RTP/RTCP数据进行关联，并存储QoS参数数据；
[0043]根据用户自定义的QoS分析规则，查询存储的QoS参数数据，形成分析报表并进行呈现。
[0044]优选的，使用分布式采集方法，在IMS控制层、AR接入层、BR汇聚层、CR核心层分别部署网络数据采集机进行信令与媒体RTP/RTCP数据的采集。
[0045]优选的，各层的采集机对采集到的数据进行预处理，解析原始数据，提取数据所带的每次业务的关键信息，分别合成以下信息单元:
[0046]信令数据预处理生成Signal Key Record(SKR)，包括业务时间、媒体IP、媒体PORT、业务类型；
[0047]媒体数据预处理生成RTP Key Record(RKR)，包括媒体时间、媒体IP、媒体PORT、媒体编码类型、媒体类型、路由IP，同时计算出每次业务的媒体QoS参数PacketLoss、Latency λ Jitter、MOS0
[0048]优选的，所述采集机将预处理生成的SKR和RKR以排列字节数据包的形式发送给数据分析层模块，发送采用Socket或FTP技术进行。
[0049]优选的，对预处理后的原始数据作丢弃处理。[0050]优选的，所述SKR和RKR首先进行信令记录与媒体记录的关联，同一次业务具有相同的时间，及相同的媒体IP和媒体PORT，根据此规则将各路由之间的SKR和RKR关联在一起，即将此次业务的信令与对应的媒体数据关联在一起，生成关联记录；以业务时间、媒体IP、媒体PORT、路由IP、业务类型、媒体类型、媒体编码类型为维度，统计这些维度下的媒体QoS参数，即以PacketLoss、Latency、Jitter、MOS为指标,生成最小媒体QoS统计单元Minimum Statisticselement(MSE)。
【专利附图】
【附图说明】
[0051]图1例示了 MS网络接入IP专用承载网的网络拓扑图；
[0052]图2例示了现有技术MS媒体采集监测方法示意图；
[0053]图3例示了本发明实施例一种MS网络任意端到端媒体QoS监测系统示意图；
[0054]图4例示了本发明实施例媒体QoS监测系统进行数据采集的拓扑示意图；
[0055]图5例示了本发明实施例最小媒体QoS统计单元Minimum Statisticselement (MSE)的数据结构示意图。
【具体实施方式】
[0056]为使本发明的上述目的、特征 和优点更加明显易懂，下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明。
[0057]图3例示了本发明实施例一种MS网络任意端到端媒体QoS监测系统示意图，如图3所示，所述系统包括:
[0058]数据采集层模块，用于在MS网络和IP专用承载网中采集信令与媒体RTP/RTCP数据；
[0059]数据分析层模块，用于对数据采集层模块采集到的信令与媒体RTP/RTCP数据进行关联，并存储QoS参数数据；
[0060]应用层模块，用于自定义Q0S分析规则，根据所述QoS分析规则查询所述数据分析层模块存储的QoS参数数据，形成分析报表并进行呈现。
[0061]在数据采集层模块，监测系统使用分布式采集方法，在MS控制层、AR接入层、BR汇聚层、CR核心层分别部署网络数据采集机，采集MS控制层的SIP、Diameter、H.248等控制信令，采集八1?、81?、0?各层的媒体1^?/1?11^数据。采集的网络拓扑图如图4所示。各采集机的部署方法，根据实际被采集设备的部署情况制定方案，基本按地市机房，省会机房，中心城市机房三层结构采集，设备在同一机房的，采集机可以合设。
[0062]为避免采集到数据后，向数据分析层汇聚时，数据流量过大，各层的采集机对采集到的数据进行预处理，解析原始数据，提取数据所带的每次业务的关键信息，分别合成以下信息单元:
[0063]信令数据预处理生成Signal Key Record(SKR)，包括业务时间、媒体IP、媒体PORT、业务类型；
[0064]媒体数据预处理生成RTP Key Record(RKR)，包括媒体时间、媒体IP、媒体PORT、媒体编码类型、媒体类型、路由IP，同时计算出每次业务的媒体QoS参数PacketLoss、Latency λ Jitter、MOS0[0065]采集机将预处理生成的SKR和RKR以排列字节数据包的形式发送给数据分析层模块，发送采用Socket或FTP技术，确保数据传输的实时性和准确性。预处理后的原始数据作丢弃处理。
[0066]在数据分析层模块，SKR和RKR首先进行信令记录与媒体记录的关联。同一次业务具有相同的时间，及相同的媒体IP和媒体PORT,根据此规则将各路由之间的SKR和RKR关联在一起，即将此次业务的信令与对应的媒体数据关联在一起，生成关联记录。关联记录中包括业务时间、媒体IP、媒体PORT、路由IP、业务类型、媒体类型、媒体编码类型、PacketLoss、Latency、Jitter、MOS0最后以业务时间、媒体IP、媒体PORT、路由IP、业务类型、媒体类型、媒体编码类型为维度，统计这些维度下的媒体QoS参数，即以PacketLoss、Latency、Jitter、MOS为指标，生成最小媒体QoS统计单兀Minimum Statisticselement (MSE),数据结构如图5所示。
[0067]MSE数据生成后存储在数据库中，作为最小的QoS统计单元，等待应用层模块的端到端规则库模块配置并下发不同维度及指标的统计规则。
[0068]在端到端规则库模块中，提供端到端QoS的配置选项，包括路由IP、时间、媒体IP、媒体PORT及所有的MSE的维度。用户只需要在监测的端到端范围中，选择或填写所关注的QoS维度值，完成后，规则库模块下发端到端的统计规则到数据分析层的DB数据库模块。DB数据库模块按照规则统计出端到端的QoS结果，生成报表，发送到监测系统的报表呈现模块进行显示。
[0069]端到端规则库模块支持用户预置多组端到端的统计规则，也可以随时任意组合现有规则。用户无需关心端到端的细节问题，只需要在规则配置界面简单地输入所要监测的端到端维度，比如用户需要监测AR1->BR3->CR1->BR6->AR7的端到端QoS,则可以直接输入相关的AR1、BR3、CRU BR6、AR7设备IP地址到维度的路由IP中，同时还可以选择性的输入监测的媒体特征，如业务类型为传真，编码类型为G.711，规则库自动组合用户的输入维度，下发到MSE数据库中，数据库按照维度规则分别统计出各段路由之间的，针对传真和G.711媒体特征的QoS，组成从ARl到AR7的全程端到端媒体QoS。
[0070]通过本发明的所述系统，用户可以任意组合IP承载网的任意端到端路由设备的监测规则，也可以任意组合媒体特征，从而监测整个MS网络控制下的IP承载网任意路由之间，任意媒体特征的QoS变化，这样可以较为直观地判断哪一段路由的QoS发生明显下降，哪种媒体特征对QoS产生较大的影响，从而可以快速，灵活，准确地定位端到端QoS问题。
[0071]以上从系统的角度介绍了本发明，本领域技术人员可以理解，所述系统执行的方法流程，即为本发明的方法实施例，其技术细节由上述系统实施例完全可知，这里不再重复赘述。
[0072]以上是对本发明的优选实施例进行的详细描述，但本领域的普通技术人员应该意识到，在本发明的范围内和精神指导下，各种改进、添加和替换都是可能的，例如使用可实现同种功能目的的算法、使用不同的编程语言(如C、C++、Java等)实现等。这些都在本发明的权利要求所限定的保护范围内。
【权利要求】
1.一种MS网络任意端到端媒体QoS监测系统，其特征在于，所述系统包括: 数据采集层模块，用于在MS网络和IP专用承载网中采集信令与媒体RTP/RTCP数据； 数据分析层模块，用于对数据采集层模块采集到的信令与媒体RTP/RTCP数据进行关联，并存储QoS参数数据； 应用层模块，用于自定义QoS分析规则，根据所述QoS分析规则查询所述数据分析层模块存储的QoS参数数据，形成分析报表并进行呈现。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于: 所述媒体QoS监测系统使用分布式采集方法，在MS控制层、AR接入层、BR汇聚层、CR核心层分别部署网络数据采集机。
3.如权利要求2所述的系统，其特征在于: 各层的采集机对采集到的数据进行预处理，解析原始数据，提取数据所带的每次业务的关键信息，分别 合成以下信息单元: 信令数据预处理生成Signal Key Record (SKR)，包括业务时间、媒体IP、媒体PORT、业务类型； 媒体数据预处理生成RTP Key Record(RKR)，包括媒体时间、媒体IP、媒体PORT、媒体编码类型、媒体类型、路由IP，同时计算出每次业务的媒体QoS参数PacketLoss、Latency、Jitter> MOS0
4.如权利要求3所述的系统，其特征在于: 所述采集机将预处理生成的SKR和RKR以排列字节数据包的形式发送给数据分析层模块，发送采用Socket或FTP技术进行。
5.如权利要求3所述的系统，其特征在于: 对预处理后的原始数据作丢弃处理。
6.如权利要求3所述的系统，其特征在于: 在所述数据分析层模块，SKR和RKR首先进行信令记录与媒体记录的关联，同一次业务具有相同的时间，及相同的媒体IP和媒体PORT，根据此规则将各路由之间的SKR和RKR关联在一起，即将此次业务的信令与对应的媒体数据关联在一起，生成关联记录；以业务时间、媒体IP、媒体PORT、路由IP、业务类型、媒体类型、媒体编码类型为维度，统计这些维度下的媒体QoS参数，即以PacketLoss、Latency、Jitter、MOS为指标,生成最小媒体QoS统计单兀 Minimum Statistics element (MSE)。
7.一种MS网络任意端到端媒体QoS监测方法，其特征在于，所述方法包括步骤: 在MS网络和IP专用承载网中采集信令与媒体RTP/RTCP数据； 对采集到的信令与媒体RTP/RTCP数据进行关联，并存储QoS参数数据； 根据用户自定义的QoS分析规则，查询存储的QoS参数数据，形成分析报表并进行呈现。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于: 使用分布式采集方法，在頂S控制层、AR接入层、BR汇聚层、CR核心层分别部署网络数据采集机进行信令与媒体RTP/RTCP数据的采集。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于: 各层的采集机对采集到的数据进行预处理，解析原始数据，提取数据所带的每次业务的关键信息，分别合成以下信息单元: 信令数据预处理生成Signal Key Record(SKR)，包括业务时间、媒体IP、媒体PORT、业务类型； 媒体数据预处理生成RTP Key Record (RKR)，包括媒体时间、媒体IP、媒体PORT、媒体编码类型、媒体类型、路由IP，同时计算出每次业务的媒体QoS参数PacketLoss、Latency、Jitter> MOS0
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于: 所述采集机将预处理生成的SKR和RKR以排列字节数据包的形式发送给数据分析层模块，发送采用Socket或FTP技术进行。
11.如权利要求9所述的方法，其特征在于: 对预处理后的原始数据作丢弃处理。
12.如权利要求9所述的方法，其特征在于: 所述SKR和RKR首先进行信令记录与媒体记录的关联，同一次业务具有相同的时间，及相同的媒体IP和媒体PORT，根据此规则将各路由之间的SKR和RKR关联在一起，即将此次业务的信令与对应的媒体数据关联在一起，生成关联记录；以业务时间、媒体IP、媒体PORT、路由IP、业务类型、媒体类型、媒体编码类型为维度，统计这些维度下的媒体QoS参数，即以PacketLoss、Latency、Jitter、MOS为指标，生成最小媒体QoS统计单元MinimumStatistics element (MSE)。
【文档编号】H04L12/26GK103607329SQ201310646782
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2013年12月4日 优先权日:2013年12月4日
【发明者】徐军 申请人:北京中创信测科技股份有限公司