一种基于轨道交通LTE-M系统信令的网络质量安全评估方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于轨道交通LTE

【技术实现步骤摘要】
一种基于轨道交通LTE
‑
M系统信令的网络质量安全评估方法


[0001]本专利技术涉及数据处理领域，特别涉及一种基于轨道交通LTE
‑
M系统信令的网络质量安全评估方法。

技术介绍

[0002]城市轨道交通车地通信综合承载系统(Long Term Evolution
‑
Metro,LTE
‑
M)是基于第四代移动通信技术，主要用于承载轨道交通综合业务，优先保障可靠传输CBTC业务，同时能够传输紧急文本下发和列车实时状态，且能提供有效的传输通道给车载视频监控和乘客信息业务以及其他业务。随着LTE
‑
M网络规模的扩大，以及LTE
‑
M承载业务范围的增加，城市轨道交通系统对LTE
‑
M通信质量的要求在日益提高。为了保障LTE
‑
M网络的通信质量、准确地诊断LTE
‑
M网络数据传输故障的原因和位置，缩短城市轨道交通系统联调联试时间，提高系统维护效率，因此对LTE
‑
M S1接口信令监测，准确判断网络情况有重大意义。

技术实现思路

[0003]针对现有网络质量的评价体系只能通过单个网络参数进行简单判断，并不能够将各网络参数进行数据的融合及相关性分析的问题。本专利技术提供了一种基于轨道交通LTE
‑
M系统信令的网络质量安全评估方法，充分挖掘S1接口数据的特性和相关性，将各种数据关联起来，构建一个全新的LTE
‑r/>M信令数据采集分析体系。
[0004]为了达到上述专利技术目的，解决其技术问题所采用的技术方案如下：
[0005]一种基于轨道交通LTE
‑
M系统信令的网络质量安全评估方法，包括以下步骤：
[0006]步骤1：数据收集：在不影响列车车载终端与地面设备正常通信的前提下，采集LTE
‑
M系统S1接口中的通信报文数据，以其作为接口监测系统进行信令监测的数据来源，数据抓取主要针对基站与核心网之间传输的数据包，获得其源IP、目的IP以及数据包大小；
[0007]步骤2：对获取的LTE
‑
M信令数据处理：在得到原始数据之后，对这些原始数据进行筛选处理，数据筛选分为两层，第一层是协议筛选，第二层是数据报文筛选，筛选后的数据会以相关数据结构存储在系统中；
[0008]步骤3：对筛选后的LTE
‑
M信令数据进行分析：针对移动通信网络切换成功率、建立成功率、掉线率三个关键性能，定义了网络质量参数Q1，Q1的计算公式为：
[0009]Q1＝S
S1
+S
E
‑
RAB
‑
L
[0010]其中，S
S1
为S1切换成率，S
E
‑
RAB
为E
‑
RAB建立成功率，L为掉线率；
[0011]S1切换成功率公式为：
[0012][0013]其中，N
S
为S1切换成功次数，N
P
为S1切换准备请求次数；
[0014]E
‑
RAB建立成功率公式为：
[0015][0016]其中，N
RE
为E
‑
RAB设置响应的成功响应次数，N
RT
为E
‑
RAB设置响应的请求次数；
[0017]掉线率公式为：
[0018][0019]其中，N
RELF
为小区异常释放用户总次数，N
REL
为小区释放用户总次数；
[0020]Q1直观反映不同核心网设备的性能和网络的拥塞状况，以此判断网络的服务质量。
[0021]进一步的，步骤2中所述协议筛选，首先过滤掉除去SCTP协议之外的协议数据包，不符合协议的信令会被移除。
[0022]进一步的，步骤2中所述数据报文筛选，首先对其中的信令消息进行判断，如果是有用的消息，包括数据包的源IP、目的IP、时间、往返时延、信令消息数据则会保留，无用的则被去除。
[0023]进一步的，还包括步骤4，通过网络质量参数Q1与安全算法进行相关分析，得到网络质量安全评估参数ρ，反映了安全对网络质量的影响度。
[0024]进一步的，步骤4中，定义了一个参数P来表示加密算法(EEA0/EEA1/EEA2/EEA3)和完整性算法(EIA0/EIA1/EIA2/EIA3)的变化，对没有开启加密算法或者完整性算法都定义为0，即初始P值为0，开启EEA1加密算法或者EIA1完整性算法都定义为1，开启EEA2加密算法或者EIA2完整性算法都定义为2，开启EEA3加密算法或者EIA3完整性算法都定义为3；
[0025]通过计算安全算法与Q1的相关系数来反应安全算法对网络服务质量影响的大小，使用相关系数来计算Q1和P之间的相关性，计算公式如下：
[0026][0027]其中，ρ
Q1，P
代表计算所得的相关系数，cov(Q1，P)代表Q1和P的协方差，σ
Q1
σ
P
代表Q1和P的方差的积，|ρ
Q1，P
|越大，相关程度越大；
[0028]将筛选后的信令数据用以上公式处理，通过大量数据的计算，不断地纠正误差，以此方法来量化安全算法对网络性能的影响。
[0029]本专利技术由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：
[0030]1、本专利技术以提高轨道交通LTE
‑
M系统质量安全为目标，在不影响网络正常运行的情况下，采集LTE
‑
M网络中S1接口的各项数据，从海量数据中筛选有效信令信息。基于筛选后的数据信息，对信令数据进行解析，针对移动通信网络切换成功率、建立成功率、掉线率三个关键性能，通过多性能融合分析，得出网络质量评估参数Q，通过网络质量参数Q与安全算法进行相关分析，得到网络质量安全评估参数ρ，反映了安全对网络质量的影响度。本专利技术可更加准确直观的反映LTE
‑
M网络服务质量，得到的结果将有助于改善网络性能。
[0031]2、本专利技术基于信令大数据的网络质量评估分析系统能够全面地对LTE网络质量进行评估，同时准确突显焦点问题。
附图说明
[0032]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的介绍。显而易见，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的附图。附图中：
[0033]图1是本专利技术一种基于轨道交通LTE
‑
M系统信令的网络质量安全评估方法中LTE
‑
M系统S1接口协议图；
[0034]图2是本专利技术一种基于轨道交通LTE本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于轨道交通LTE
‑
M系统信令的网络质量安全评估方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：数据收集：在不影响列车车载终端与地面设备正常通信的前提下，采集LTE
‑
M系统S1接口中的通信报文数据，以其作为接口监测系统进行信令监测的数据来源，数据抓取主要针对基站与核心网之间传输的数据包，获得其源IP、目的IP以及数据包大小；步骤2：对获取的LTE
‑
M信令数据处理：在得到原始数据之后，对这些原始数据进行筛选处理，数据筛选分为两层，第一层是协议筛选，第二层是数据报文筛选，筛选后的数据会以相关数据结构存储在系统中；步骤3：对筛选后的LTE
‑
M信令数据进行分析：针对移动通信网络切换成功率、建立成功率、掉线率三个关键性能，定义了网络质量参数Q1，Q1的计算公式为：Q1＝S
61
+S
E
‑
RAB
‑
L其中，S
S1
为S1切换成率，S
E
‑
RAB
为E
‑
RAB建立成功率，L为掉线率；S1切换成功率公式为：其中，N
S
为S1切换成功次数，N
P
为S1切换准备请求次数；E
‑
RAB建立成功率公式为：其中，N
RE
为E
‑
RAB设置响应的成功响应次数，N
RT
为E
‑
RAB设置响应的请求次数；掉线率公式为：其中，N
RELF
为小区异常释放用户总次数，N
REL
为小区释放用户总次数；Q1直观反映不同核心网设备的性能和网络的拥塞状况，以此判断网络的服务质量。2.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚顺宇，邹劲柏，沈朱楷，张立东，兰蒙，胥智鹏，江佳明，许哲谱，赵伊凡，沙泉，陈文，袁志骞，朱晓峰，
申请(专利权)人：上海应用技术大学，
类型：发明
国别省市：