七號信令集中監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)
林蓓，李春梅，李秉智 重慶郵電學院
2003/12/29
摘 要：七號信令網(wǎng)是電信網(wǎng)的重要組成部分，其運行質(zhì)量直接影響到電信網(wǎng)及其各種業(yè)務的運行穩(wěn)定性和實際效益。為了保證七號信令網(wǎng)的正常高效運行，七號信令集中監(jiān)測系統(tǒng)已成為七信號進行集中監(jiān)測和管理的重要工具，文章在分析七號信令集中監(jiān)測系統(tǒng)框架的基礎(chǔ)上，提出了在系統(tǒng)中建立多個數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)倉庫相結(jié)合的方案進行數(shù)據(jù)管理，然后對數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)、邏輯結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)存儲與應用做了進一步的研究。
關(guān)鍵詞：七號信令；數(shù)據(jù)倉庫；關(guān)系型數(shù)據(jù)庫
引言
七號信令網(wǎng)是電信網(wǎng)的三大支撐網(wǎng)之一，是電信網(wǎng)的重要組成部分，是發(fā)展綜合業(yè)務、智能業(yè)務以及其他各種新業(yè)務的必備條件。到目前為止，我國已經(jīng)組成了由高級信令轉(zhuǎn)接點（HSTP）、低級信令轉(zhuǎn)接點（LSTP）和大量的信令點（SP）組成的三級七號信令網(wǎng)，使得七號信令網(wǎng)真正成為名副其實的電信網(wǎng)的神經(jīng)網(wǎng)和支撐網(wǎng)。為了保證七號信令網(wǎng)的正常高效運行，七號信令集中監(jiān)測系統(tǒng)作為對七號信令進行集中監(jiān)測和管理的重要工具應運而生。七號信令集中監(jiān)測系統(tǒng)通過直接采集七號信令的原始數(shù)據(jù)進行分析處理，提供對七號信令網(wǎng)實時動態(tài)監(jiān)測，以及各種用戶信令的各種微觀分析［1］。目前，七號信令集中監(jiān)測系統(tǒng)的功能模塊已覆蓋了固定電話網(wǎng)和GSM移動通信網(wǎng)的所有信令監(jiān)測項，并正在向GPRS和CDMA移動通信網(wǎng)的集中監(jiān)測進行功能擴展。
在七號信令網(wǎng)的監(jiān)測中會不間斷地產(chǎn)生大量的業(yè)務數(shù)據(jù)，為了完成對這些數(shù)據(jù)的有效管理，建立數(shù)據(jù)庫則必不可少。對于單個信令點監(jiān)測可采用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，因這已是很成熟的技術(shù)，故對孤立的單個信令點或信令轉(zhuǎn)接點的監(jiān)測易實現(xiàn)，但對于涉及全網(wǎng)的監(jiān)測和復雜查詢，就需要使用數(shù)據(jù)倉庫技術(shù)對來自各單個監(jiān)測點的結(jié)果進行綜合，并由它來對涉及多個點的信令業(yè)務進行監(jiān)測顯示。如何應用數(shù)據(jù)庫與數(shù)據(jù)倉庫技術(shù)結(jié)合來解決多級信令網(wǎng)監(jiān)測中的數(shù)據(jù)管理問題將是討論的重點，在提出自己的實施方案后，將圍繞它在數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)、邏輯結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)存儲與應用上分別論述。
1 集中監(jiān)測系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)
系統(tǒng)總體設(shè)計采用自頂向下的綜合設(shè)計方式，在系統(tǒng)實現(xiàn)上采用自頂向下及自底向上相結(jié)合的開發(fā)方式，總體采用層次模塊化結(jié)構(gòu)。 七號信令集中監(jiān)測系統(tǒng)通過采集原始信令信息，實現(xiàn)從單個局站到省市級信令網(wǎng)的集中監(jiān)測。為了完成系統(tǒng)的實時監(jiān)測和告警顯示功能，監(jiān)測系統(tǒng)劃分為信令采集子系統(tǒng)、節(jié)點機及其掛接的查詢終端子系統(tǒng)、中心站及其掛接查詢終端子系統(tǒng)（見圖1）。各子系統(tǒng)間的通信連接視其遠近可采用局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)，在廣域網(wǎng)中通信兩端使用網(wǎng)絡通信中間件，以保證各種業(yè)務應用在不同系統(tǒng)平臺之間穩(wěn)定可靠，完整地傳送、交換數(shù)據(jù)信息。
采集子系統(tǒng)主要由多個信令監(jiān)測子架構(gòu)成，完成數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)預處理的功能，并將預處理的數(shù)據(jù)送往節(jié)點機服務器中。
節(jié)點機及其掛接的查詢終端子系統(tǒng)中，節(jié)點機服務器通過局域網(wǎng)與多個信令監(jiān)測子架相連接，對采集的信息進行分析處理后，生成記錄，交由數(shù)據(jù)庫管理，同時監(jiān)控與中心站服務器間的數(shù)據(jù)傳送，而該節(jié)點機所掛接的查詢終端作為數(shù)據(jù)顯示的前端部件，完成較小信令網(wǎng)范圍內(nèi)的各項系統(tǒng)功能。
中心站服務器通過廣域網(wǎng)從各個節(jié)點機接受數(shù)據(jù)，進行綜合分析和匯總處理，在數(shù)據(jù)倉庫中保存全網(wǎng)的業(yè)務記錄，并將記錄提供給其掛接的查詢終端，生成圖形顯示，另外中心站還提供與其它管理系統(tǒng)進行信息互通的功能。
2 集中監(jiān)測系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)庫設(shè)計
2．1 數(shù)據(jù)庫與數(shù)據(jù)倉庫組成的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)
七號信令集中監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理采用分層結(jié)構(gòu)。若信令監(jiān)測子架中完成的數(shù)據(jù)預處理為第一層；節(jié)點機服務器上的數(shù)據(jù)庫就為第二層；中心站服務器上的數(shù)據(jù)倉庫為第三層。除了第一層外，其它兩層都用于完成數(shù)據(jù)管理。在每個節(jié)點機中完成數(shù)據(jù)的初步分析，生成各種關(guān)系的記錄，并保證一定數(shù)量的客戶端的實時查詢要求，有必要在其上建立一個獨立的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫。而中心站主要對各節(jié)點機數(shù)據(jù)庫中的記錄進行抽取，合成全局模式下的記錄，并滿足客戶端的聯(lián)機分析處理要求，這可以通過在中心站中建立數(shù)據(jù)倉庫來實現(xiàn)。
在節(jié)點機中要選擇合適的數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品，目前的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品主要有大中小3種類型。大型關(guān)系數(shù)據(jù)庫有oracle和DB2，中型關(guān)系數(shù)據(jù)庫有Microsoft的SQLServer，小型的有Access和VisualFoxpro，大型關(guān)系數(shù)據(jù)庫在安全性、穩(wěn)定性及多用戶并行處理性能方面比中小型數(shù)據(jù)庫有明顯的優(yōu)勢。節(jié)點機需要對信令點進行不間斷的監(jiān)測，這要求系統(tǒng)有較高的穩(wěn)定性；并且數(shù)據(jù)更新與多客戶端顯示查詢會交織產(chǎn)生，因而需要數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)有很強的并行處理能力。此外，大型關(guān)系數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品的開發(fā)工具包中還提供了C／C＋＋、Java、sql等應用編程的跨平臺通用接口，這無疑增強了系統(tǒng)實現(xiàn)上的多樣性與可移植性［2］。中心站連接多個節(jié)點機組成星型結(jié)構(gòu)，可將多個節(jié)點機中收集來的呼叫信息加以識別與合成，來產(chǎn)生全網(wǎng)監(jiān)測的呼叫業(yè)務消息。并且，這些全網(wǎng)監(jiān)測信息在產(chǎn)生后就不再更改（除了超過五年的數(shù)據(jù)要清空外），同時所連接客戶端提出的是聯(lián)機分析處理（OLAP）請求。這就要求將多個節(jié)點機中的消息按統(tǒng)一格式存儲于中心站上，所以將各節(jié)點機作為數(shù)據(jù)源，在中心站上建立數(shù)據(jù)倉庫是完成本系統(tǒng)監(jiān)測任務的要求。
由多個大型關(guān)系數(shù)據(jù)庫與數(shù)據(jù)倉庫構(gòu)成的星形結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)有以下優(yōu)點。
�。�1）層次化的管理結(jié)構(gòu)，節(jié)點機上大型關(guān)系數(shù)據(jù)庫為第一層，完成對本節(jié)點所監(jiān)測的原始信令信息與分析所得的關(guān)系元組的管理；中心站數(shù)據(jù)倉庫為第二層，完成對各節(jié)點機的消息的集中式管理；
�。�2）較強的事務處理能力，用節(jié)點機對客戶端的單點查詢與更新要求作出有效回應，用中心站數(shù)據(jù)倉庫滿足客戶端對全網(wǎng)聯(lián)機分析處理（可被視為長事務）的要求。
2．2 數(shù)據(jù)存儲的邏輯結(jié)構(gòu)
2．2．1 節(jié)點機數(shù)據(jù)庫上的關(guān)系集合與組織
節(jié)點機直接監(jiān)測信令點，故節(jié)點機上數(shù)據(jù)庫中的關(guān)系集合最復雜，按各種關(guān)系的用途與內(nèi)容可將其分為以下3類。
�。�1）首先數(shù)據(jù)庫中需記錄所監(jiān)測的信令點、信令鏈路、信令采集子架和節(jié)點機本身的信息，這類型關(guān)系元組的正確生成是信令消息成分的提取和客戶端的查詢的先決條件。
�。�2）七號信令系統(tǒng)本身是由具有類似OSI層次化模型的多層協(xié)議所構(gòu)成。以GSM系統(tǒng)為例，從實現(xiàn)應用層功能的MAP，CAP，INAP協(xié)議，到實現(xiàn)表示層、會話層功能的TCAP協(xié)議，一直到實現(xiàn)傳輸層功能的SCCP協(xié)議和實現(xiàn)網(wǎng)絡層、數(shù)據(jù)鏈路層、物理層功能的MTP協(xié)議，每種協(xié)議都有其固定的數(shù)據(jù)包格式，而上層產(chǎn)生的數(shù)據(jù)包又被下層的數(shù)據(jù)包所封裝。實際采集到的一條完整的信令消息嵌套式地包含了多種協(xié)議的數(shù)據(jù)包包頭和終端的用戶信息，所以分析一條完整的信令消息可以得到對應不同協(xié)議的各個關(guān)系的元組。這類的關(guān)系集合實用于協(xié)議初步分析的結(jié)果保存�！ 。�3）第三類關(guān)系集合用于對信令消息的進一步分析和記錄保存，并且可以分為兩類：一類是將多條信令消息按一次呼叫過程或其它某種信令過程相結(jié)合所分析得出關(guān)系元組，這類關(guān)系元組有些是描述了TUP，ISUP的詳細呼叫記錄，有些則記錄了應用層協(xié)議（如MAP、CAP、A接口）的詳細事務，通常這類關(guān)系集合也是中心站數(shù)據(jù)倉庫需要的邏輯模式；另一類關(guān)系集合是在單條信令消息分析時，將數(shù)據(jù)鏈路和各協(xié)議層所出現(xiàn)的錯誤信息提出，生成多種告警關(guān)系。該類關(guān)系對實時系統(tǒng)監(jiān)測是十分重要的。
2．2．2 中心站數(shù)據(jù)倉庫上的存儲結(jié)構(gòu)
客戶端在對中心站的事務請求中關(guān)心的是較長時間段內(nèi)信令點間的信令消息交互的情況，而不是某時刻單條信令消息的分析結(jié)果。故數(shù)據(jù)倉庫中的數(shù)據(jù)就可以保持較高的密度級，而由各個數(shù)據(jù)庫存放信令消息分析的細節(jié)。具體而言，中心站將多個節(jié)點機中的分析結(jié)果抽取合成為詳細呼叫記錄，并以此為事實表，將信令點記錄、信令業(yè)務設(shè)置、數(shù)據(jù)入庫時間為維表來構(gòu)成適合聯(lián)機分析處理的多維數(shù)據(jù)存儲結(jié)構(gòu)［3］。 2．3 數(shù)據(jù)的更新策略
數(shù)據(jù)在各節(jié)點機的更新主要有2種情況，一是用戶在對數(shù)據(jù)庫查詢后，對基本設(shè)置類表項的更改，這里須考慮給用戶所用帳號賦予更新某些對象的權(quán)限，并注意多個用戶并行地對相同表項提出更新要求時，選用適當?shù)臄?shù)據(jù)庫并發(fā)控制機制，以滿足應用的實時性與并行性要求［4］。另一種更新是持續(xù)的大量的信令消息分析后的表項更新，在這種情況下一個表在一小時內(nèi)會多加入幾十萬條全新的記錄，并且為了保證數(shù)據(jù)庫只保留3個月的數(shù)據(jù)，還需對當前系統(tǒng)時間的前3個月的數(shù)據(jù)進行清除。這些更新要求在一天的0點至8點很少外，在其他16 h內(nèi)都會保持較多數(shù)據(jù)量的更新操作。此時采用單條數(shù)據(jù)刪除與插入會造成較大的系統(tǒng)時延，一種改進的辦法就是利用此類表都采用了入庫時間作為主鍵，將表內(nèi)的表項按入庫時間每小時分一個區(qū)來存儲，在系統(tǒng)運行時直接把前3個月某小時的數(shù)據(jù)區(qū)整個清除掉，再在新系統(tǒng)的當前時間分區(qū)內(nèi)插入新的表項。如果再配合上節(jié)點機服務器的CPU與冗余磁盤陣列，可以使此類的數(shù)據(jù)更新有較高的并行性［5，6］。
中心站的數(shù)據(jù)倉庫中數(shù)據(jù)的更新是在特定時段內(nèi)完成的，而在較長時段內(nèi)的數(shù)據(jù)倉庫主要在處理客戶端的復雜查詢。這就決定了數(shù)據(jù)倉庫中的數(shù)據(jù)雖也具有一定的實時性，但比節(jié)點機數(shù)據(jù)庫中在信令網(wǎng)運行時同步產(chǎn)生的數(shù)據(jù)就有一定滯后，不過這種滯后尚在系統(tǒng)應用許可的范圍內(nèi)。因此我們就選擇在每日的0點至8點（即節(jié)點機數(shù)據(jù)庫中很少有新數(shù)據(jù)入庫的時候）對各節(jié)點機數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進行抽取合成，將產(chǎn)生的綜合數(shù)據(jù)放于數(shù)據(jù)倉庫中，到時也會將超過5年的過時數(shù)據(jù)清理掉。
2．4 數(shù)據(jù)倉庫的應用實現(xiàn)
系統(tǒng)在用于信令網(wǎng)監(jiān)測的實施時，對信令網(wǎng)管理用戶提出的聯(lián)機分析處理任務可由客戶端、中心站共同來完成。這其中數(shù)據(jù)倉庫的建立，本系統(tǒng)采用了并行關(guān)系數(shù)據(jù)庫來作為數(shù)據(jù)倉庫引擎，完成數(shù)據(jù)管理；用中心站應用層軟件完成數(shù)據(jù)抽取；用中心站所掛接的客戶端來實現(xiàn)數(shù)據(jù)表現(xiàn)［3］。數(shù)據(jù)倉庫的應用實現(xiàn)如下。
（1）應用層軟件利用中心站與節(jié)點機的通信通道連接各個數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)倉庫后，在特定時段內(nèi)將各數(shù)據(jù)庫中的記錄查詢結(jié)果集中于中心站，然后根據(jù)源、目的信令點與信令時序分離于各節(jié)點機的分析結(jié)果排序、整合，待完成生產(chǎn)記錄的完整性、一致性檢驗后，交由數(shù)據(jù)倉庫引擎入庫。
（2）數(shù)據(jù)倉庫引擎根據(jù)更新表空間在磁盤陣列上的位置，由散列算法算出新紀錄的可放入的空閑空間地址，然后跳過操作系統(tǒng)由磁盤控制器直接在多個磁盤上并行寫入新記錄，另一方面，當數(shù)據(jù)倉庫引擎接受到查詢請求，會根據(jù)合理的查詢計劃，利用磁盤陣列并行地讀出符合要求的記錄，數(shù)據(jù)倉庫引擎由此完成數(shù)據(jù)管理的基本任務。
�。�3）客戶端選用適合信令網(wǎng)管理的數(shù)理統(tǒng)計方法，將數(shù)據(jù)倉庫中查詢的結(jié)果進行統(tǒng)計，并算出指點網(wǎng)段的性能監(jiān)測參數(shù)，再以表格或直方圖的形式表示出來，以此完成數(shù)據(jù)倉庫的數(shù)據(jù)表現(xiàn)。
3 數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)特性
通過對七號信令監(jiān)測系統(tǒng)的組成成分的分析，選擇了在節(jié)點機和中心站上建立數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)倉庫，由此構(gòu)成了適合系統(tǒng)要求的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。對于所設(shè)計的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，具有以下特性。
�。�1）系統(tǒng)商業(yè)化程度較高。無論是節(jié)點機上的大型關(guān)系數(shù)據(jù)庫還是中心站上的并行關(guān)系數(shù)據(jù)庫都是完善的數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品，它們的管理系統(tǒng)由緊密結(jié)合在一起的各功能模塊組成，包括編譯器、執(zhí)行引擎、并發(fā)控制、日志管理、緩沖和磁盤管理器等；除了能夠快速執(zhí)行用戶的數(shù)據(jù)定義和數(shù)據(jù)管理請求外，還能順利地完成日志管理、數(shù)據(jù)庫備份和恢復等工作。
�。�2）較強的查詢能力。為了系統(tǒng)的高可用性，可以同時運行數(shù)據(jù)庫服務器的多個實例對一個數(shù)據(jù)庫進行訪問。并可將用戶的查詢細分為全網(wǎng)綜合查詢與單信令點查詢，并在中心站和節(jié)點機上分別完成。
（3）數(shù)據(jù)庫的完善安全機制。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)能夠嚴格控制數(shù)據(jù)與存儲資源的分配使用，并對用戶進行權(quán)限管理，對數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)內(nèi)部活動進行審計。
�。�4）較好的應用擴展性。由于設(shè)計了以中心站數(shù)據(jù)倉庫為中心，結(jié)合多個節(jié)點機的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)管理體系，在系統(tǒng)監(jiān)測對象由GSM變?yōu)镚PRS或者是CDMA時，只在節(jié)點機和中心站更新協(xié)議分析模塊即可完成監(jiān)測系統(tǒng)的平滑升級。
參考文獻
［1］ VI．0－2000．GSM七號信令集中監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范［S］．
［2］ 厄曼（美）．OracleqiPL／SQL程序設(shè)計［M］．陳維軍譯．北京：機械工業(yè)出版社，2002．
［3］ 鄧蘇．數(shù)據(jù)倉庫原理與應用［M］．北京：電子工業(yè)出版社，2002．
［4］ 廖朝暉，張鵬珊．并行數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)目標、體系結(jié)構(gòu)及研究方向［J］．計算機科學，1994，21（6）： 23－28．
［5］ HECTOR Garcia－Molina．Databse SystemImplementation［M］．U．S．A，Prentice HallPress，2000．
［6］ STEVE Bobrowski．Oracle8 Architecture［M］．U．S．A，Oracle Press，1998．
［7］ 席海峰，蹇潔．中國七號信令網(wǎng)及其集中監(jiān)測系統(tǒng)［J］．重慶：重慶郵電學院學報（自然科學版），2000，12（2）：51－53．
［8］ 張治中，張云麟，程方．七號信令實測方法［J］．重慶郵電學院學報（自然科學版），2000，12（2）：38－40．
中國通信網(wǎng)(www.c114.net)—重慶郵電學院學報
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