NGN網絡監測系統中BICC協議的研究與應用*

李丹鳳，張治中

（重慶郵電大學通信網與測試技術重點試驗室 重慶 400065）

1 引言

隨著internet網絡的飛速發展、基于IP網絡的各種業務的快速增長以及網絡用戶數量的日益劇增，TDM網絡在交換和傳輸容量上出現了嚴重不足[1]。為了在短期內解決容量問題并兼顧未來網絡的發展，ITU-T提出了BICC（bearer independent call control，與承載無關的呼叫控制）協議。它由ISUP演進而來，重新定義了一個在骨干網絡中實現業務承載與呼叫控制無關的協議，這樣呼叫控制信令就可以承載于SS7、ATM、IP等多種網絡[2]。BICC協議的研究與應用是NGN網絡監測系統中最重要的部分之一。本文在認真解讀BICC協議規范的基礎上，根據協議測試規范[3]要求，提出以一種高效散列索引算法和CDR（呼叫詳細記錄）選擇存儲的方式對消息進行CDR合成，本方案已經過大量現網數據的測試驗證，具有更好的實時性、準確性、穩定性、可移植性和可擴展性，對NGN網絡監測系統中其他協議的研究具有重大的指導和推廣意義。

2 BICC協議概述

2.1 BICC協議的特點

BICC協議定義了信令傳送轉換器（STC）、應用傳送機制（APM）、承載控制隧道協議（BCTP）和IP承載控制協議（IPBCP），通過點編碼建立信令聯系，信令鏈路通過靜態SCTP連接，BICC節點采用正常呼叫的選路原則選定路由，為呼叫的信令建立通路[4]。BICC利用分層、獨立的結構體系思想，真正實現了呼叫控制和承載控制的分離，呼叫控制協議基于N-ISUP信令，沿用ISUP中的相關信息，利用新增的 APM（application transport mechanism）傳送 BICC特定的承載控制信息，所以BICC可以承載全方位的PSTN/ISDN業務，對于不同承載網絡之間的業務互通，只需要完成承載級的互通，業務級則不用進行任何修改。BICC協議的一個顯著特點是直接面向電話業務的應用，來自傳統的電信網，體系架構更加嚴謹，因此能透明地在NGN中實施現有基于電路交換的電話網絡中的業務，并采用和現有網絡相似的管理方式保持現有網絡的功能不變。

2.2 BICC消息和參數的報文格式

BICC消息的每個PDU均由8 bit的整數倍組成，包含CIC（呼叫實例碼）、消息類型碼、必備固定部分、必備可變部分、任選部分（包含長度固定或可變的參數字段）5個部分[5]。BICC消息的簡單結構如圖1所示。

其中，CIC、消息類型碼、必備固定部分是每條BICC消息都具有的。CIC占4 byte、32 bit，用來識別兩個對等BICC實體間的一個信令關系；消息類型碼占1 byte、8 bit，唯一定義了每個BICC消息PDU的功能和格式；必備固定部分屬于BICC消息的參數部分，每個參數有一個專有名字，按8位位組編碼。參數的長度可以是固定的，也可以是可變的，每個參數可包括一個長度指示語，長度也是占1 byte的8位位組。對于一個指定的消息類型，必備固定部分包括必備且長度固定的參數，參數的位置、長度和順序唯一地由消息類型規定，因此消息中不包括這些參數的名字和長度指示語。

3 消息的基礎解碼

消息數據的基礎解碼是進行CDR合成的基礎，是監測系統界面消息列表顯示、消息過濾、統計分析、呼叫追蹤等基礎應用的前提。基礎解碼為合成散列表提供索引Key值，如 OPC、DPC（源、目的信令點）、CIC、SrcIP、DstIP（源目的 IP地址），其中 SrcIP、DstIP和 OPC、DPC分別由 BICC下層承載的IP層和SCTP（或者M3UA）層提供，還有CDR過程中所需的一些KPI指標，如m_Msg Type Code、m_Calling Number、m_Called Number等信息。

存放基礎解碼結果的結構體代碼如下：

typedef struct_summary_bicc_result

{

uint32 m_uCIC;//CIC呼叫實例碼

int8 m_MsgTypeCode;//BICC消息類型

TCHAR m_CallingNumber[52];//主叫號碼

TCHAR m_CalledNumber[52];//被叫號碼

TCHAR m_SubNumber[52];//后繼號碼

…

};

由于監測系統要求實時、準確、高效、獨立地對網絡進行監控，所以NGN監測系統的解碼器部分采用注冊字段的方式進行數據傳輸，這樣既降低了與合成模塊的耦合度，又減小了對內存的消耗。所有的解碼結果字段注冊在內存注冊表pSheet中，代碼實現如下：

REGISTER_SHEET_ITEM(gchBICCItem[BICC_CIC],NORMAL_USE,

CYDD_DT_UINT32,4,NULL,NULL);//申明注冊字段，不占內存

CYDD_VERIFY (GetItemRef(m_chProtocolName,gch BICCItem[BICC_CIC],m_ref[BICC_CIC])==0);

在解碼器的Parse合成方法中，用解碼提取結果為注冊表中的參數設置字段值：

SET_SHEET_VALUE(pSheet,m_ref[BICC_CIC],CYDD_DT_UINT32,

&(result->m_uCIC)); //設置字段值

在合成模塊Analyzer中，通過Register方法中的GetItemRef函數取出BICC協議中CIC注冊字段對應的ITEMREF值：

GetItemRef ("BICC", gchBICCItem [BICC_CIC],m_refBICC[BICC_CIC]);//取 ITEMREF 值

再通過BuildCallInfo方法，根據字段注冊的名稱從注冊表中直接獲取解碼結果：

GET_SHEET_VALUE(pSheet,m_refBICC[BICC_CIC],&(m_BiccCallInfo.CIC),bValid);//獲取字段值

BICC消息列表的解碼器界面顯示結果如圖2所示。

4 BICC的合成技術

對消息進行CDR合成的實質就是對消息進行呼叫流程歸類和存盤處理。由于同一時刻可能存在成千上萬甚至十多萬個未完成的呼叫，每一個新消息到來時，都要迅速判別它屬于哪個未完成的呼叫流程，并將其加入所屬流程以保證用戶的話音質量。這就需要在合成過程中處理與保存CDR信息，并對所有未完成的呼叫進行所屬CDR的快速搜索[6]。

4.1 BICC的CDR合成框架

NGN監測系統以實時處理為核心，以通過模塊化的方式降低協議間的合成耦合度為前提，以分布采集、集中分析的方式實現對網絡網元及接口的綜合監測。BICC協議的監測架構分為數據采集模塊、基礎解碼模塊、解碼器模塊、消息合成模塊、CDR存儲模塊5部分。本方案創新性地提出選擇性保存CDR信息的方法：存盤和不存盤，此創新點減小了內存的消耗，提升了系統的處理速度，保證了網絡監測的實時、準確和有效性。同時在本方案中會為每個CDR分配唯一ID，將散列技術的Key值索引、CDR ID作為映射的數據結構管理模式[7]，提高了網絡通話忙時對海量呼叫的有效處理速度，保證了用戶通話的流暢。

4.2 BICC的CDR合成實現

（1）合成算法設計

本方案采取的合成算法流程如下。

首先為CDR合成建立一張散列表，采用除余留數法定義散列函數：

采用線性探查法解決散列沖突：假設e為發生沖突的地址，依次探查e的下一個地址(當到達下標為m-1的散列表尾時，下一個探查的地址是表首地址0)，直到找到空閑單位為止。線性探查法的數學遞推式為：

（2）存儲能力算法

解碼形成CDR后，將原始信令消息、CDR記錄、統計結果數據存入專用服務器。一般原始消息的保存周期要求為15～30天，CDR記錄要求保存90天，統計結果要求保存1年。以此為依據，設監測系統覆蓋范圍內的用戶忙時每秒鐘產生的CDR總數為CDR_SUM個，平均每個CDR的長度為M byte，忙時集中系數為l。每天CDR存儲需要占用的字節數量用CDR_SC表示，則有：

當 CDR_SUM=6 400、M=150、l=0.1時，每天監測 CDR存儲所需的字節數為：

設存儲N天CDR所需的字節數為N，則有：

在CDR緩存模塊中，既保留CDR信息的存盤方式，又獨創重建一張HashBusf表來儲存CDR信息的方式。兩種方式的選擇是通過預編譯宏來實現的，具體實現代碼如下：

CHashBuf m_HashsdBiccKey;//新建HashBuf存儲表

#ifdef BICC_SAVE_DISK

if(0==m_pWriteCDRBuf->GetCDR(cdrID,&cdr,nLength))//存盤方式

#else

if(0==m_HashsdBiccKey.GetCDR(cdrID,cdr))//用散列存儲方式

#endif

CDR合成算法的流程如圖3所示，具體介紹如下。

（1）從現網采集數據，提取出BICC消息，遞交給基礎解碼模塊。

（2）基礎解碼模塊對消息數據分別進行詳細解碼和簡單解碼，通過簡單解碼提取出界面顯示和合成所需要的關鍵信息。

（3）解碼器注冊協議和簡單解碼提取關鍵字段。

（4）解碼完成，啟動合成Parse模塊，從注冊表中讀取關鍵字段，生成CDR合成所需要的呼叫信息。

（5）進行超時檢測，避免使系統發生越來越不穩定甚至崩潰的現象，再根據BiccCallInfo傳送過來的關鍵信息建立該散列索引的關鍵Key值。

（6）判斷選擇何種Key值作為散列索引。如果OPC、DPC不為空，則用CIC、OPC、DPC的Key值組合在合成緩沖區中搜索相關關鍵字的節點是否存在，否則就采用CIC、SrcIP、DstIP的Key值組合作為索引，存在就轉至步驟（7），不存在就轉至步驟（8）。

（7）根據消息類型（呼叫信息中），調用不同的消息處理模塊進行處理；修改CDR屬性信息、SDP信息并保存消息ID，然后判斷該消息是否為CDR結束消息，若該消息包含結束指示，則從緩存區中移除Key，然后結束合成，否則修改狀態指示并將CDR以存盤和散列存儲兩種方式放回緩存區。

（8）判斷是否為起始IAM消息，若是就在散列表中創建一個CDR節點，指派唯一ID，修改新CDR屬性值，將CDR以存盤和散列存儲兩種方式放回緩存區，否則返回。

在BICC的解碼合成方案中，不僅改良了通用的研究方法，采用偶合度更小的注冊表方式存儲關鍵消息，同時利用模塊化設計定義公共接口，以集中處理的方式實現各子模塊間的互通，提高代碼的重用性，還創新性地提出了選擇性存儲CDR的方式，為內存減負，提升整個系統運維的速度。

5 實時數據驗證結果

此研究方案已應用到中天重郵通信技術公司的NGN監測系統中，部署于中國移動通信集團甘肅有限公司的話音質量監測系統中，取得了良好的效果。BICC消息的CDR合成結果如圖4所示。

6 結束語

通過對NGN集中監測系統架構和BICC協議的分析和研究，筆者提出了一種符合測試規范要求，同時也滿足運營商網絡監測需要的BICC協議監測模塊的研究應用方案。該方法的創新點在于：采用了注冊表方式存儲BICC關鍵信息和選擇性存儲CDR的新方法，利用高效散列索引有效解決了合成的難題。該方案已應用到運營商的現網監測中，測試效果良好，驗證了該方案的穩定、有效和可靠性。

1 姚平香,季紅軍,萬曉榆.支持PSTN向NGN演進的協議——BICC.重慶郵電大學學報（自然科學版），2004,16(6)

2 中國電信DC1軟交換信令監測系統項目測試功能規范書,2010

3 Xu Li,Zheng Baoyu.Application and development of mobile agentin AN.JournalofChinaUniversitiesofPostsand Telecommunications,2004,11(1)

4 YD/T 1193.1.與承載無關的呼叫控制（BICC）規范——第一部分：BICC的功能,2002

5 YD/T 1193.1.與承載無關的呼叫控制（BICC）規范——第二部分：BICC的消息、參數的基本功能和格式,2002

6 夏韃,雒江濤,張治中.TD-SCDMA測試儀中Iub接口CDR的合成方案.重慶郵電大學學報,2007(3)

7 陳玉花,張治中,左書川等.TD-SCDMA網絡Iu-PS接口CDR合成方案研究.電信科學,2009,25(11)