一种LTE‑R铁路专用宽带移动通信网络接口监测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种LTE‑R铁路专用宽带移动通信网络接口监测系统，该系统通过采集、解析、存储以及呈现LTE‑R铁路宽带移动通信过程中S1接口的信令数据和业务数据，实现对LTE‑R网络通信状态的监测，可以有效提高LTE‑R网络的运营和维护水平，保障行车安全。

A LTE R railway broadband mobile communication network interface monitoring system

The invention discloses a LTE R railway broadband mobile communication network interface monitoring system, the system through the collection, analysis, storage and presentation of the S1 interface LTE R railway broadband mobile communication in the process of signaling data and business data, realize the monitoring of the LTE R network communication status, can effectively improve the LTE R network operation and maintenance level, ensure traffic safety.

【技术实现步骤摘要】
一种LTE-R铁路专用宽带移动通信网络接口监测系统
本专利技术涉及轨道交通
，尤其涉及一种LTE-R铁路专用宽带移动通信网络接口监测系统。
技术介绍
国际铁路联盟(UIC)已经开始下一代铁路通信系统的研究工作，目前已经发布未来铁路移动通信系统用户需求规范。由于LTE-R能够提供高效、快捷、可靠以及低时延的网络，同时可以提供安全的话音和数据业务，其技术特点符合下一代铁路无线通信系统需求。我国铁路也正在进行对采纳这一标准作为后期铁路通信演进方向的研究，以便尽早适应新技术，为铁路未来的运营发展做好准备。LTE-R网络需满足运营维护管理体制的要求，承担实时安全数据、非实时文本数据、语音以及图像等综合通信业务，为列车的正常运营提供支撑。因此，LTE-R通信网络的稳定性和可靠性将直接影响列车的正常运行。然而在LTE-R系统的长期使用和在系统运行过程中，难免产生如传输数据丢失和数据未及时送达等问题。LTE-R系统由核心网、无线接入网、应用业务系统以及运行与支持系统四部分构成，如果数据系统中出现传输中断或丢失情况，维护人员难以在LTE-R系统中及时准确地定位故障，设备运维将无法得到保障，列车的正常运营秩序将受到影响。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种LTE-R铁路专用宽带移动通信网络接口监测系统，可以监测LTE-R网络通信状态，跟踪用户通信过程，进而有效提高LTE-R网络的运营和维护水平。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种LTE-R铁路专用宽带移动通信网络接口监测系统，包括：依次连接的S1接口采集设备、LTE-R处理中心以及显示终端；所述S1接口采集设备，用于采集基站与核心网之间的S1接口的信令和业务数据；所述LTE-R处理中心，用于对S1接口的信令和业务数据进行协议解析，区分控制面数据和用户面数据，并分别对控制面数据和用户面数据分别进行解析，进而进行CDR合成与呼叫记录合成；用于根据显示终端传输的查询指令，返回相应的查询结果；用于对用户选中的某条信令或业务数据进行详细解析；还用于对S1接口的异常信令和业务数据进行识别与告警；显示终端，用于实时显示S1接口的信令和业务数据以及LTE-R处理中心进行数据处理时所生成的数据，还用于实现查询指令的发送。所述S1接口采集设备包括：交换机或者以太网分流器；若为交换机，则通过交换机端口镜像技术采集S1接口的信令和业务数据：在S1接口的被采集端口上利用交换机的端口汇聚功能，将被监测端口收发两个方向的数据复制到某一个端口上；然后，将相应端口接入到交换机，在交换机上再次利用端口汇聚功能将多个端口上的数据汇聚到一个或几个端口；若为以太网分流器，则通过以太网分流器流量复制的方式采集S1接口的信令和业务数据：将以太网分流器串连在核心网与基站的通信链路中，对通信链路中的S1接口协议数据进行分流，确保LTE-R处理中心所接收到的数据流的完整性。所述LTE-R处理中心包括：S1接口处理服务器、数据库服务器以及综合分析服务器；其中，所述S1接口处理服务器，用于对S1接口的信令和业务数据进行协议解析，区分控制面数据和用户面数据，并分别对控制面数据和用户面数据分别进行解析，进而进行CDR合成与呼叫记录合成；所述数据库服务器，用于存储S1接口处理服务器的解析结果、CDR合成结果与呼叫记录合成结果；所述综合分析服务器，用于根据显示终端传输的查询指令，返回相应的查询结果；用于对用户选中的某条信令或业务数据进行详细解析；还用于对S1接口的异常信令和业务数据进行识别与告警。系统采用分层结构，其中S1接口采集设备位于采集接入层，LTE-R处理中心中的S1接口处理服务器与数据库服务器位于协议处理层，LTE-R处理中心中的综合分析服务器以及显示终端位于应用层。所述S1接口处理服务器包括：第一数据接收模块、控制面数据解析模块、用户面数据解析模块、CDR合成模块、呼叫记录合成模块以及数据发送模块；其中：所述第一数据接收模块，用于接收和缓存来自采集接入层的S1接口的信令和业务数据，并进行网络层的协议解析，区分控制面数据和用户面数据；所述控制面数据解析模块，用于完成对控制面数据SCTP协议、S1AP协议以及NAS协议的解析，提取数据中MME、基站以及UE的标识信息；用户面数据解析模块，用于完成对用户面数据UDP协议和GTP协议的解析，提取数据中的UE标识信息；对于铁路语音通信数据还进行SIP协议的解析，提取SIP协议数据中的语音呼叫信息；CDR合成模块，用于根据从控制面数据和用户面数据中提取的MME、基站以及UE的标识信息，完成同一UE在同一业务中信令的关联，提取用户面数据中的用户标识，完成同一UE在同一业务中信令和业务数据的关联，完成CDR合成；呼叫记录合成模块，用于根据从用户面数据中提取的UE标识信息和语音呼叫信息，将同一UE在同一次语音呼叫过程中的语音数据关联起来，完成呼叫记录合成；数据发送模块，用于将控制面数据解析模块的数据解析结果、用户面数据解析模块的数据解析结果、CDR合成模块的CDR合成结果以及呼叫记录合成模块的呼叫记录合成结果实时的发送给应用层中的显示终端用于实时显示，同时发送给数据库服务器进行数据存储。所述显示终端包括：查询显示模块，用于监测数据的实时显示、历史数据的查询显示、查询条件配置、显示数据过滤，以及相关查询指令的下发；所述综合分析服务器包括：第二数据接收模块、数据库接口模块、数据详细解析模块、异常分析模块以及数据导出模块；其中：所述第二数据接收模块，用于实时地接收来自协议处理层的数据，并将数据交由查询显示模块进行实时的显示；所述数据库接口模块，用于根据查询显示模块的查询指令，与数据库服务器进行交互，查询数据库服务器中存储的历史数据，并将查询结果交由查询显示模块进行显示；所述数据详细解析模块，用于根据3GPP协议和铁路业务数据传输协议，对查询显示模块中用户选中的某条信令或业务数据进行详细解析，并将写解析结果按照协议分层的结构显示在终端界面上；所述异常分析模块，用于按照3GPP协议和铁路业务数据传输协议，对LTE-R通信过程中S1接口的异常信令和业务数据进行识别与告警；所述数据导出模块，用于将数据库服务器中存储的信令和业务数据，以指定格式导出。由上述本专利技术提供的技术方案可以看出，通过采集、解析、存储以及呈现LTE-R铁路宽带移动通信过程中各个接口的信令数据和业务数据，实现对LTE-R网络通信状态的监测，可以有效提高LTE-R网络的运营和维护水平，保障行车安全。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例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专利技术的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。图1为本专利技术实施例提供的LTE网络架构示意图；图2为本专利技术实施例提供的LTE-R铁路专用宽带移动通信网络接口监测系统在LTE网络中的位置示意图；图3为本专利技术实施例提供的LTE-R铁路专用宽带移动通信网络接口监测系统的示意图；图4为本专利技术实施例提供的交换机端口镜像采集方式示意图；图5为本专利技术实施例提供的以太网分流采集方式示意图；图6为本专利技术实施例提供的接口监测系统的总体架构示意图；图7为本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种LTE‑R铁路专用宽带移动通信网络接口监测系统，其特征在于，包括：依次连接的S1接口采集设备、LTE‑R处理中心以及显示终端；所述S1接口采集设备，用于采集基站与核心网之间的S1接口的信令和业务数据；所述LTE‑R处理中心，用于对S1接口的信令和业务数据进行协议解析，区分控制面数据和用户面数据，并分别对控制面数据和用户面数据分别进行解析，进而进行CDR合成与呼叫记录合成；用于根据显示终端传输的查询指令，返回相应的查询结果；用于对用户选中的某条信令或业务数据进行详细解析；还用于对S1接口的异常信令和业务数据进行识别与告警；显示终端，用于实时显示S1接口的信令和业务数据以及LTE‑R处理中心进行数据处理时所生成的数据，还用于实现查询指令的发送。

【技术特征摘要】
1.一种LTE-R铁路专用宽带移动通信网络接口监测系统，其特征在于，包括：依次连接的S1接口采集设备、LTE-R处理中心以及显示终端；所述S1接口采集设备，用于采集基站与核心网之间的S1接口的信令和业务数据；所述LTE-R处理中心，用于对S1接口的信令和业务数据进行协议解析，区分控制面数据和用户面数据，并分别对控制面数据和用户面数据分别进行解析，进而进行CDR合成与呼叫记录合成；用于根据显示终端传输的查询指令，返回相应的查询结果；用于对用户选中的某条信令或业务数据进行详细解析；还用于对S1接口的异常信令和业务数据进行识别与告警；显示终端，用于实时显示S1接口的信令和业务数据以及LTE-R处理中心进行数据处理时所生成的数据，还用于实现查询指令的发送。2.根据权利要求1所述的一种LTE-R铁路专用宽带移动通信网络接口监测系统，其特征在于，所述S1接口采集设备包括：交换机或者以太网分流器；若为交换机，则通过交换机端口镜像技术采集S1接口的信令和业务数据：在S1接口的被采集端口上利用交换机的端口汇聚功能，将被监测端口收发两个方向的数据复制到某一个端口上；然后，将相应端口接入到交换机，在交换机上再次利用端口汇聚功能将多个端口上的数据汇聚到一个或几个端口；若为以太网分流器，则通过以太网分流器流量复制的方式采集S1接口的信令和业务数据：将以太网分流器串连在核心网与基站的通信链路中，对通信链路中的S1接口协议数据进行分流，确保LTE-R处理中心所接收到的数据流的完整性。3.根据权利要求1所述的一种LTE-R铁路专用宽带移动通信网络接口监测系统，其特征在于，所述LTE-R处理中心包括：S1接口处理服务器、数据库服务器以及综合分析服务器；其中，所述S1接口处理服务器，用于对S1接口的信令和业务数据进行协议解析，区分控制面数据和用户面数据，并分别对控制面数据和用户面数据分别进行解析，进而进行CDR合成与呼叫记录合成；所述数据库服务器，用于存储S1接口处理服务器的解析结果、CDR合成结果与呼叫记录合成结果；所述综合分析服务器，用于根据显示终端传输的查询指令，返回相应的查询结果；用于对用户选中的某条信令或业务数据进行详细解析；还用于对S1接口的异常信令和业务数据进行识别与告警。4.根据权利要求1或3所述的一种LTE-R铁路专用宽带移动通信网络接口监测系统，其特征在于，系统采用分层结构，其中S1接口采集设备位于采集接入层，LTE-R处理中心中的S1接口处理服务器与数据库服务器位于协议处理层，LTE-R处理中心中的综合分析服务器以及显示终端位于应用层。5.根据权利要求4所述的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：王开锋，付文刚，张志豪，杨居丰，梁轶群，崔明星，孙宝钢，魏军，蒋韵，白晓楠，李辉，蒋志勇，王巍，张哲，姜博，
申请(专利权)人：中国铁道科学研究院通信信号研究所，中国铁道科学研究院，北京市华铁信息技术开发总公司，北京锐驰国铁智能运输系统工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11