一种基于LTE-M通信的城轨系统的监测系统的制作方法

本发明涉及数据监测技术领域，尤其涉及一种基于LTE-M通信的城轨系统的监测系统。

背景技术：

地铁长期演进(Long Term Evolution-Metro，LTE-M)网络通过综合承载技术整合了城轨系统中基于通信的列车控制系统(Communications Based Train Control System，CBTC)、闭路电视车载视频监控(IMS(CCTV))、乘客信息系统(Passenger Information System，PIS)等几大业务的传输，为车载传输系统的简化提供了便利。随着LTE-M网络规模的扩大，以及LTE-M承载业务范围的增加，对LTE-M通信质量的要求日益提高。

现有技术中，为了便于在LTE-M通信出现故障时分析故障原因，现有技术中采用监测基于LTE-M通信的城轨系统车载侧数据的方式，在车载侧记录接收和发送的数据，一旦通信出现故障，通过查看记录的数据来分析故障原因。现有技术不能实时监测基于LTE-M通信的城轨系统的通信数据和运行情况，并且，监测的数据在各自设备中，比较分散，不利于综合分析。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种基于LTE-M通信的城轨系统的监测系统，用以解决现有的监测方式不能实时监测基于LTE-M通信的城轨系统的通信数据和运行情况，并且，监测的数据在各自设备中，比较分散，不利于综合分析的问题，其技术方案如下：

一种基于LTE-M通信的城轨系统的监测系统，包括：数据采集单元、数据处理单元、数据存储单元、数据分析单元和数据展示单元；

所述数据采集单元，用于实时采集各个业务接口的业务数据和各个信令接口的信令数据，并将所述各个业务接口的业务数据和各个信令接口的信令数据发送至所述数据处理单元；

所述数据处理单元，用于从各个业务接口的业务数据和各个信令接口的信令数据中解析出目标信息，获得各个接口对应的解析结果，并从所述各个接口对应的解析结果中确定共享数据，其中，所述共享数据为所述各个接口对应的解析结果中与其它接口的数据具有关联关系的数据；

所述数据存储单元，用于存储所述各个接口对应的解析结果，以及所述需要与其它接口共享的数据；

所述数据分析单元，用于基于目标查询条件从所述数据存储单元中存储的数据中获取与所述目标查询条件匹配的数据，获得查询结果，或者，基于目标统计条件对所述数据存储单元中存储的数据进行统计分析，获得统计分析结果；

所述数据展示单元，用于按预设的展示方式展示所述查询结果或者所述统计分析结果。

其中，所述数据处理单元包括：业务数据解析单元、信令数据解析单元和关联同步单元；

所述业务数据解析单元包括：S1-U接口处理单元和SGi接口处理单元；

所述S1-U接口处理单元，用于从所述采集单元在S1-U接口采集的业务数据中解析出第一目标数据，并将所述第一目标数据中需要与其它接口共享的信息发送至关联同步单元；

所述SGi接口处理单元，用于从所述采集单元在SGi接口采集的业务数据中解析出第二目标数据，并将所述第二目标数据中需要与其它接口共享的信息发送至关联同步单元；

所述信令数据解析单元包括：S1-MME接口处理单元、S11接口处理单元和S6a接口处理单元；

所述S1-MME接口处理单元，用于从所述采集单元在S1-MME接口采集的信令数据中解析出第三目标数据，并将所述第三目标数据中需要与其它接口共享的信息发送至关联同步单元；

所述S11接口处理单元，用于从所述采集单元在S11接口采集的信令数据中解析出第四目标数据，并将所述第四目标数据中需要与其它接口共享的信息发送至关联同步单元；

所述S6a接口处理单元，用于从所述采集单元在S6a接口采集的信令数据中解析出第五目标数据，并将所述第五目标数据中需要与其它接口共享的信息发送至关联同步单元；

所述关联同步单元，用于接收并存储各个接口处理单元发送的需要与其它接口共享的数据，并基于各个接口处理单元的订阅请求，将与所述订阅请求对应的共享数据发送至对应的接口处理单元。

其中，所述关联同步单元，具体用于从所述订阅请求中获取请求订阅的数据的类型，从接收的共享数据中确定与所述请求订阅的数据的类型相同的数据作为与所述订阅请求对应的共享数据，并将与所述订阅请求对应的共享数据发送至对应的接口处理单元。

其中，所述数据采集单元，具体用于识别所采集的数据的目标特征，通过所述目标特征确定所述采集的数据所属的目标接口，基于所述目标接口将所述采集的数据发送至与所述目标接口对应的接口处理单元。

其中，所述综合分析单元，具体用于基于列车信息和时间段对所述数据存储单元中存储的数据进行统计。

其中，所述数据采集单元包括一台采集服务器；

所述采集服务器，用于当各个接口的总数据量小于第一预设值时，采用端口镜像的方式采集各个接口的数据。

其中，所述数据采集单元包括：网络分流器和多个采集服务器；

所述网络分流器，用于当各个接口的总数据量大于第二预设值时，将各个接口的数据分流到所述多个采集服务器；

每个所述采集服务器，用于采集所述网络分流器分流的数据。

其中，所述S1-U接口处理单元、所述SGi接口处理单元、所述S1-MME接口处理单元、所述S11接口处理单元和所述S6a接口处理单元中的每个接口处理单元包括至少一个处理服务器，所述至少一个处理服务器处理对应接口的数据。

其中，所述数据存储单元采用关系型数据库对每个接口的数据按接口类型进行存储，所述每个接口的数据包括该接口对应的接口处理单元解析获得的数据以及从所述关联同步单元获取的其它接口共享的数据。

所述基于LTE-M通信的城轨系统的监测系统，还包括：网管单元；

所述网管单元，用于监测所述采集服务器和所述处理服务器的内存、CPU和硬盘的使用情况，并在所述采集服务器或所述处理服务器发生异常时发出告警消息。

上述技术方案具有如下有益效果：

本发明提供的基于LTE-M通信的城轨系统的监测系统，可实时采集各个监测接口的数据(包括业务数据和信令数据)，并能够从采集的数据中解析出各个监测接口的目标数据，还能够获得各个接口之间的共享数据，进而能够对目标数据和共享数据进行统计分析和展示，从而使用户能够全面获知基于LTE-M通信的城轨系统的数据在各个接口的传输情况，并且，基于目标统计条件如车和时段对业务数据和信令数据进行统计分析，能够为LTE-M系统的通信故障分析提供客户依据。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的基于LTE-M通信的城轨系统的监测系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的基于LTE-M通信的城轨系统的监测系统中采集单元的一结构示意图；

图3为本发明实施例提供的基于LTE-M通信的城轨系统的监测系统中数据处理单元的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供了一种基于LTE-M通信的城轨系统的监测系统，请参阅图1，示出了该监测系统的结构示意图，可以包括：数据采集单元101、数据处理单元102、数据存储单元103、数据分析单元104和数据展示单元105。其中：

数据采集单元101，用于采集各个业务接口的业务数据和各个信令接口的信令数据，并将各个业务接口的业务数据和各个信令接口的信令数据发送至数据处理单元。

数据处理单元102，用于从各个业务接口的业务数据和各个信令接口的信令数据中解析出目标信息，获得各个接口对应的解析结果，并从各个接口对应的解析结果中确定共享数据。

其中，共享数据为各个接口对应的解析结果中与其它接口的数据具有关联关系的数据

在本实施例中，数据处理单元102从业务数据和接口数据解析出的目标信息可以为关键信元。具体地，数据处理单元102需对每条信令数据或业务数据进行关键信元的抽取，其中，关键信元可以包括同一接口信令中同一用户信令关联的关键信元、同一过程信令关联的关键信元、信令间关联的关键信元以及用于展现和分析的信元。

数据存储单元103，用于存储各个接口对应的解析结果以及共享数据。

数据分析单元104，用于基于目标查询条件从数据存储单元中存储的数据中获取与目标查询条件匹配的数据，获得查询结果，或者，基于目标统计条件对数据存储单元中存储的数据进行统计分析，获得统计分析结果。

其中，目标查询条件可以为车次、时段、机车号、线路、IMSI/MSISDN中的一个或多个，目标统计条件也可以为车次、时段、机车号、线路、IMSI/MSISDN中的一个或多个。

数据展示单元105，用于按预设的展示方式展示查询结果或者统计分析结果。

其中，预设的展示方式可以但不限定为报表、图形图例。

本发明实施例提供的基于LTE-M通信的城轨系统的监测系统，可实时采集各个监测接口的数据(包括业务数据和信令数据)，并能够从采集的数据中解析出各个监测接口的目标数据，还能够获得各个接口之间的共享数据，进而能够对目标数据和共享数据进行统计分析和展示，从而使用户能够全面获知基于LTE-M通信的城轨系统的数据在各个接口的传输情况，并且，基于目标统计条件如车和时段对业务数据和信令数据进行统计分析，能够为LTE-M系统的通信故障分析提供客观依据。

在上述实施例提供的基于LTE-M通信的城轨系统的监测系统中，数据采集单元101的实现方式有多种。在一种可能的实现方式中，数据采集单元包括一台采集服务器。

采集服务器，用于当各个接口的总数据量小于第一预设值时，采用端口镜像的方式采集各个接口的数据。

即，在各个接口的数据量较小时，为了节省网络资源、减少使用的设备，采用一台服务器采集所有接口的数据。

在另一种可能的实现方式中，如图2所示，数据采集单元可以包括：网络分流器201和多个采集服务器202。其中：

网络分流器201，用于当各个接口的总数据量大于第二预设值时，将各个接口的数据分流到多个采集服务器。

每个采集服务器202，用于采集网络分流器分流的数据。

即，当各个接口的数据量较大时，为了提高数据的采集效率，通过网络分流器将各个接口的数据分流到多个采集服务器，由多个采集服务器同时对各个接口的数据进行采集。

请参阅图3，示出了上述实施例提供的基于LTE-M通信的城轨系统中的数据处理单元102的接口示意图，由于本发明实施例涉及的监测接口包括信令接口和业务接口，为了对两类接口的数据分别进行处理，数据处理单元102可以包括业务数据解析单元301和信令数据解析单元302，鉴于不同接口数据的关联性，数据处理单元102还可以包括关联同步单元303。

上述信令接口可以包括S1-MME接口、S11接口和S6a接口，上述业务接口包括S1-U接口和SGi接口。

为了分别对每个接口的数据进行处理，上述的业务数据解析单元301进一步可以包括：S1-U接口处理单元3011和SGi接口处理单元3012，上述的信令数据解析单元302可以包括S1-MME接口处理单元3021、S11接口处理单元3022和S6a接口处理单元3033。

由于每个监测接口对应一接口处理单元，采集单元101在采集到各个接口的数据之后，需要将各个接口的数据发送至对应的接口处理单元进行处理，在一种可能的实现方式中，数据采集单元可识别所采集的数据的目标特征，通过目标特征确定所采集的数据所属的目标接口，进而基于目标接口将所采集的数据发送至与目标接口对应的接口处理单元。其中，目标特征可以但不限定为IP地址、端口、协议类型、接口类型等。

S1-U接口处理单元3011，用于从采集单元101在S1-U接口采集的业务数据中解析出第一目标数据，并将第一目标数据中需要与其它接口处理单元共享的信息发送至关联同步单元。

SGi接口处理单元3012，用于从采集单元在SGi接口采集的业务数据中解析出第二目标数据，并将第二目标数据中需要与其它接口处理单元共享的信息发送至关联同步单元。

S1-MME接口处理单元3021，用于从采集单元在S1-MME接口采集的信令数据中解析出第三目标数据，并将第三目标数据中需要与其它接口处理单元共享的信息发送至关联同步单元。

S11接口处理单元3022，用于从采集单元在S11接口采集的信令数据中解析出第四目标数据，并将第四目标数据中需要与其它接口处理单元共享的信息发送至关联同步单元。

S6a接口处理单元3023，用于从采集单元在S6a接口采集的信令数据中解析出第五目标数据，并将第五目标数据中需要与其它接口处理单元共享的信息发送至关联同步单元。

关联同步单元303，用于接收并存储各个接口处理单元发送的需要与其它接口处理单元共享的数据，并基于各个接口处理单元的订阅请求，将与订阅请求对应的共享信息发送至对应的接口处理单元。

需要说明的是，S1-U接口处理单元3011、SGi接口处理单元3012、S1-MME接口处理单元3021、S11接口处理单元3022和S6a接口处理单元3023可向关联同步单元303发送订阅请求，以从关联同步单元303获取订阅的信息。接口处理单元订阅的信息可以为与自身的数据具有关联关系的数据。

在一种可能的实现方式中，各个接口处理单元向关联同步单元303发送的订阅请求中包括所订阅的数据的类型，则关联同步单元303，具体用于基于订阅请求所订阅的数据的类型，从共享数据中确定与订阅的数据的类型相同的数据作为与订阅请求对应的共享数据，并将与订阅请求对应的共享数据发送至对应的接口处理单元。

具体地，关联同步单元303在接收到来自接口处理单元的订阅请求后，会记录接口处理单元以及该接口处理单元所订阅的数据的类型，一旦接收到对应类型的数据，便将对应类型的数据发送至对应的接口处理单元。这样，接口处理单元不但可获得本监测接口的数据，还可获得与本接口的数据具有关联关系的其它接口的数据，这使得后续分析的数据能够更全面准确的反映基于LTE-M通信的城轨系统的通信情况。

另外，需要说明的是，上述S1-U接口处理单元3011、SGi接口处理单元3012、S1-MME接口处理单元3021、S11接口处理单元3022和S6a接口处理单元3023中的每个接口处理单元可以包括至少一个处理服务器，即每个接口的数据可由一个处理服务器进行处理，也可由多个处理服务器处理，多个接口的数据可由一个处理服务器处理，也可由多个处理服务器处理，所使用的处理服务器的数量可基于实际接收数据的数据量的大小确定，例如，S1-U接口的数据量较大，可设置多个处理服务器对S1-U接口的数据进行处理，而SGi接口的数据量较小，可使用一个处理服务器对SGi接口的数据进行处理。

在上述实施例提供的基于LTE-M通信的城轨系统的监测系统中，数据存储单元103可以为数据存储服务器，数据存储服务器可以为一个，也可以为多个。数据存储服务器可采用关系型数据库对每个接口的数据按接口类型进行存储，每个接口的数据包括该接口对应的接口处理单元解析获得的数据以及从关联同步单元获取的其它接口共享的数据。

在一种可能的实现方式中，数据存储服务器可每天创建一S1-U接口数据表、SGi接口数据表、S1-MME接口数据表、S11接口数据表和S6a接口数据表，即，数据表按日期创建，每天创建的数据表存储当前获得的各个接口的数据。

在上述实施例提供的监测系统中，数据分析单元104可以包括数据分析服务器。数据分析单元104可以包括查询功能和统计分析功能。

其中，查询功能主要实现对信令数据、业务数据、切换数据的查询，查询条件可以包括时间段、车次号、机车号、线路、IMSI/MSISDN等，通过查询可获得某个接口或某个过程所有接口的信令详细信息或信令交互情况。

其中，统计分析功能主要实现对网络流量、S1-U误帧、丢包率、超时、切换等的统计分析，即，统计分析功能主要是对故障、异常等现象进行统计，统计条件可以包括时间段、线路、车次号、机车号、IMSI/MSISDN等，统计结果可通过数据展示单元以报表或图形图例的方式进行展示。

数据分析单元104可根据需求制定多个分析任务和计划，在后台运行并将结果保存在数据库内。

上述实施例中的数据展示单元105可以但不限定PC、笔记本电脑、手机、PAD等终端设备。管理人员可以通过PC、笔记本电脑、手机、PAD等终端设备输入查询条件或统计条件，终端设备将查询条件或统计条件发送至数据分析服务器，数据分析服务器基于查询条件或统计条件对各个接口的数据进行查询或统计分析，然后将查询结果或统计分析结果发送至终端设备，终端设备展示查询结果或统计分析结果，管理人员通过查询结果或统计分析结果便可直观了解各个接口的业务数据、信令数据等，还可基于统计结果确定故障、异常等问题。

上述实施例提供的基于LTE-M通信的城轨系统的监测系统还可以包括：网管单元。

网管单元，用于监测采集服务器、处理服务器、存储服务器、数据分析服务器的CPU、内存和硬盘的使用情况，并在采集服务器、处理服务器、存储服务器或数据分析服务器发生异常时发出告警消息。

在一种可能的实现方式中，网关单元在采集服务器、处理服务器、存储服务器或数据分析服务器发生异常时，可向管理人员的终端如电脑或手机发送告警消息，从而使得管理人员能够及时获知服务器发生故障，进而采取措施，以保证整个监测系统能够正常运行。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的方法、装置和设备，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。