物聯網端到端監控服務保障系統

【摘要】 物聯網作為是基于互聯網、傳統電信網等信息承載體，其網絡性能指標是網絡質量管理的重要環節，如何實現物聯網網絡監控服務成為運營商面臨的課題。本文為上海移動的物聯網業務的端到端質量監控，做了有針對性的嘗試和探索，提出利用卡池中心和外省漫游無線終端運營方案，對物聯網業務監控服務具有一定的創新性，可為其他電信相關領域內的指標監控提供借鑒。

【關鍵詞】 漫游 端到端質量 撥測

物聯網作為是基于互聯網、傳統電信網等信息承載體，讓所有能夠被獨立尋址的普通物理對象實現互聯互通的網絡。物聯網通過智能感知、識別技術與普適計算、泛在網絡的融合應用，被稱為繼計算機、互聯網之后世界信息產業發展的第三次浪潮。物聯網被視為互聯網的應用拓展，應用創新是物聯網發展的核心。當今在移動網絡規模不斷擴大、物聯網應用不斷發展環境下，以用戶體驗為核心的創新是物聯網發展的靈魂。而移動網絡的多元化監控和物聯網全國跨地域服務保障面臨著越來越多的瓶頸和問題，通信運營商建立一套面向物聯網業務監控服務系統是有效保障業務發展的關鍵。

一、運營商現有物聯網服務的現狀及問題

1.1背景

物聯網作為新興通信增值服務，已經成為通信運營商的快速增長主要業務產品；物聯網服務主要以B-B-C模式（通信運營商服務物聯網服務商，物聯網服務商面向最終物聯網客戶服務模式）運營。由于B-B-C模式特點，物聯網服務商需通過良好服務拓展最終客戶，因此物聯網服務商也向通信運營商提出更高更精細化的網絡服務保障需求。

1、傳統的網絡監控很難滿足物聯網商業服務模式；現有網管主要是基于網元層的監控，缺乏針對業務鏈及客戶應用的上層監控支撐手段，也就無法對客戶業務的端到端應用情況進行全方位監控；

2、物聯網一省開卡，全國范圍使用形式普遍，漫游服務需求強烈；傳統的監控模式各省網管相對獨立，已經無法滿足漫游客戶的集中服務需求，只能通過客戶投訴發現問題，這種被動的監控模式直接導致網絡故障發現的后知后覺，不利于客戶滿意度的提高；

3、當業務應用出現問題后，缺乏有效的診斷機制對故障進行快速精準定位，大大增加了維護人員排障的工作量，由于業務層、網絡層由不同的部門進行維護，也在一定程度上造成雙方職責不清，增加故障處理的時長。

1.2現有物聯網監控面臨的問題

物聯網端到端質量監控主要由客戶端軟件應用、客戶端實際網絡質量、通信服務商大網質量三部分組成；通信服務主要負責大網質量和客戶端網絡質量的監控與服務，大網質量監控由傳統網管完成，客戶端網絡質量主要由探針方式完成監控。目前探針方式面對物聯網特性，面臨的問題主要有以下幾方面：

一是硬件探針測試卡管理問題

目前所有主流的業務質量撥測系統，均將SIM卡與測試終端實體進行放置與綁定，為了實現業務多環境下的測試，主要辦法是通過在各地部署多張不同類型的SIM卡資源與終端，這樣就會存在以下幾個問題：

1）缺少集中管理；測試SIM卡均分散在各測試地點，無法進行有效管理；

2）測試卡及碼號資源消耗較大；如果全國范圍部署則需要成百上千張測試卡；

3）調度不靈活；為了滿足多環境業務測試，需要各地測試卡保持空閑狀態，隨時滿足測試要求，這個測試調度帶來一定程度的不便；

二是異地業務測試問題。當前為了滿足異地業務測試，通常需要長期進行設備放置和人員配合進行漫游測試，測試成本較高、便利度不足。三是物聯網業務測試問題。目前主流業務測試均以互聯網業務測試為主，在物聯網業務的測試目前還是行業內的空白。

二、問題分析

傳統網管系統面對物聯網業務需解決的關鍵問題，移動網絡的多元化監控和物流網全國跨地域服務保障面臨著越來越多的瓶頸和問題：

客戶需要面向業務的網絡監控，傳統的網絡監控主要是基于網元層的監控，缺乏針對業務鏈及客戶應用的上層監控支撐手段，也就無法對客戶業務的端到端應用情況進行全方位監控。現有通信運營商網管系統在客戶服務領域，需實現面向設備監控轉為面向客戶業務監控的模式轉變。

物聯網全國范圍內的故障監控診斷，隨著異地開卡，全國漫游客戶群的不斷擴大，傳統的監控模式已經無法滿足漫游客戶的管理需求，只能通過客戶投訴發現問題，這種被動的監控模式直接導致網絡故障發現的后知后覺，不利于客戶滿意度的提高。

跨專業、跨地市的端到端業務監控，當業務應用出現問題后，缺乏有效的診斷機制對故障進行快速精準定位，大大增加了維護人員排障的工作量，由于業務層、網絡層由不同的部門進行維護，也在一定程度上造成故障處理的時長較長。

三、聯網端到端監控服務保障系統解決方案

物聯網端到端業務使用感知的業務范圍：行業專網測試，并明確統計方法及關鍵監控指標；行業專網全國各省市漫游測試，并明確網絡端到端監控模式。

根據業務測試范圍選擇合適的網絡監控手段，面向客戶業務端到端網絡監控測試平臺，適合以基地模式運營滿足全國范圍內業務運營。主要技術分為：卡池中心技術、外省漫游無線終端以及機卡分離技術。

3.1系統邏輯組網

物聯網端到端監控服務保障系統通過部署一套平臺服務器和卡池中心，并在各省部署漫游無線終端進行業務測試。其系統邏輯組網圖如圖1：

系統采用B/S架構，維護終端通過WEB瀏覽器完成系統操作和維護，結果分析和展現。

物聯網的撥測系統網絡連接，系統各設備間通過點對點專網或互聯網加密進行數據通信；

通過統一管理卡池中心，實現對各省部署的無線終端設備及SIM卡進行統一管理；

通過全國多點部署無線終端，實現在各點現網網絡環境實測；

對于物聯網的端到端網絡指標撥測，通過真實的物聯網所經過的無線與有線數據通道，包括DNS，各省GGSN，客戶物聯網應用服務器等。

3.2機卡分離及卡池技術

為了有效解決測試卡管理及異地業務測試問題，經過現有撥測相關應用資料及借鑒現有語音漫游測試方案，決定硬件采用卡池中心和外省漫游無線終端設備，結合機卡分離技術原理實現測試要求；實現UIM/SIM卡的復用和任意本地與漫游地撥測設備的調度。

3.2.1基本原理

機卡分離技術主要利用先進的基于UIM/SIM卡遠程仿真的異地調度技術。遠端無線終端中不需要放置UIM/SIM實體卡，而是通過網絡方式從UIM/SIM復用設備中讀取仿真UIM/SIM卡信息，無需人員更換遠端測試模塊的UIM/SIM卡，就可以完成相關的測試工作。

3.2.2主要功能

1）卡資源集中管理

通過卡池中心的集中部署，將所有卡資源集中部署于單個物理位置，可以便于對所有測試卡資源的統一管理，具體包括：

實體卡資源集中管理；

可以利用設置合理調度卡資源，使得所有卡資源得到節省，并且每張測試卡均可被充分利用；

對所有卡狀態實時管理與查看，包含：使用、停用、欠費等。便于所有測試卡的測試任務調度

2）漫游業務測試

利用機卡分離技術，可迅速實現異地業務的測試工作，并輔助故障定位，提高故障處理效率。降低了使用人員的工作強度和提高了測試的整體便利度。

3.3端到端關鍵監控指標

目前中國移動物聯網通信基本以GPRS、EGPRS為主要方式進行數據通信，因此本文的相關指標與以上數據通過相關指標為主。通過面向客戶業務指標與運營商網絡指標兩個維度關鍵性指標形成面向物聯網端到端質量監控指標。

面向客戶業務指標

終端到客戶端設備丟包率、終端到客戶端設備延時

網絡指標

APN PDP激活成功率、APN PDP激活平均時長、APN地址池利用率、GGSN到客戶端設備丟包率、GGSN到客戶端設備時延、DNS解析時延。

四、系統優勢

本系統是以客戶感知為基礎的監控服務，可分段分網元體現端到端的性能指標，更真實反映客戶業務應用實景。并且，本系統通過機卡分離、卡池復用方案，可以大大節省SIM卡資源，靈活實現不同客戶端全國漫游撥測，撥測終端和SIM卡高效使用令系統實用和高效。系統應用拓展方面，物聯網服務很多平臺主要以B-B-C模式運營，本方案即可以為運營商提供監控服務，又可以擴展向物聯網服務商提供端到端的企業自監控門戶，從而增加運營商增值服務價值。

五、總結

本文對物聯網端到端質量監控范圍和指標進行了定義，根據物聯網特點和監控要求，確定采用機卡分離技術，卡池中心并部署外省漫游無線終端設備方案實現全國范圍內的物聯網監控服務；此監控方案填補了物聯網業務監控的空白，從傳統網絡網元監控向客戶業務關聯的跨專業監控轉變，可以快速定位故障網元范圍，提高維護服務人員故障響應速度和排障效率；適合以基地方式提供全國范圍內的物聯網監控服務，將大大減低運營成本并且提升全網協同服務效率，并且可以根據物聯網服務商要求提供個性化差異化增值服務。

參 考 文 獻

[1] Jean-Philippe Vasseur，Adam Dunkels 《基于IP的物聯網架構、技術與應用》人民郵電出版社 2011-08-01

[2] [西] 哈爾農，[西] 羅梅羅，[西] 梅爾羅 《GSM、GPRS、EDGE系統及其關鍵技術：向3G/UMTS系統演化》中國鐵道出版社 2004-04-01