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      研究智能定位5G消息問題的新方法
      [ 通信界 | 蔡璐宇 | www.sdgj0817.com | 2023/7/23 18:44:08 ]
       

      摘要:5G消息業務基于終端原生短信入口,為用戶提供文本、圖片、音頻、視頻、位置、聯系人等富媒體內容的發送和接收,還可直接在短信界面內通過聊天機器人(chatbot)與服務提供者進行交互,無需下載APP、無需注冊賬號登錄即可享受到企業提供的服務。然而傳統的5G消息運維方式存在效率低、無自動化定位工具的不足,為提高5G消息用戶滿意度、滿足高效運維需求,本文提出了一種智能定位5G消息問題的新方案,基于日志和信令采集的大數據分析方式定位問題,可大幅提升5G消息運維效率,提高5G消息客戶滿意度。

      關鍵詞: 5G消息;RCS;大數據;智能運維

      一、引言

      運營商傳統的短信因功能簡單、體驗受限,已無法滿足用戶多樣化的需求。當5G時代來臨時,全球運營商已達成了廣泛共識:傳統短信業務需要升級到富媒體消息業務—業界稱之為5G消息,5G消息業務仍然包含傳統短信,可分為消息業務+傳統短信業務。5G行業消息是一種基于GSMA國際通信標準(RCS)的富媒體消息應用,通過提供直達、便捷、大容量、內容豐富的視頻化富媒體信息服務,為客戶帶來全方位的內容服務和溝通價值。

      國內外發展方面,2020年4月8日,中國移動與中國電信、中國聯通一起,攜手11家合作伙伴共同發布《5G消息白皮書》,明確了相關業務功能和技術要求,提出5G消息生態建設構想。5G消息時代由此到來。目前全球已有56個國家、77家運營商發布RCS服務;AT&T、Sprint、沃達豐、德國電信、NTT DoCoMo等運營商均已選擇RCS作為行業短信的升級方向。

      隨著5G消息的不斷普及,業務量不斷增大,用戶使用5G消息出現的問題也逐漸增多。例如,客戶在5G消息業務的日常使用中,經常遇到終端收不到5G消息、5G消息延時、終端發不出5G消息、收到亂碼等問題,而當前運維模式仍停留在逐個分析網元日志、跟蹤抓包分析接口信令等人工分析處理海量數據定位問題的方式,該方式存在效率低、無自動化定位工具等不足,導致維護人員定位問題需要6小時以上,傳統的定位方式已無法滿足運營商側5G消息的運維要求。急需研發一種快速定位5G消息問題的新方法。

      二、5G消息業務特點

      所謂“5G消息”,并不是5G的消息。它既不是5G特有的功能,也不是5G時代新開發出來的業務,而是以5G作為驅動的短消息。與傳統行業短信僅支持文本相比,5G行業消息可發送更為豐富的多媒體內容,個人用戶還可通過消息攜帶的按鈕、菜單實現交互。

      5G消息可發送的消息形態包括文本、圖片、音視頻、地理位置、富媒體卡片等。在單條消息中,可包含一張富媒體卡片,也可包含多張(可滑動)。富媒體卡片還可攜帶卡片按鈕,為用戶提供上行消息回復、鏈接跳轉、撥打電話等能力。以上每一類消息形態還可攜帶懸浮菜單,該菜單隨每條下行消息可變,可提供的功能與富媒體卡片按鈕相同。從而使消息類產品由傳統意義的業務終點(短信通知)演進為業務起點(用戶可交互),提升消息價值。

      5G消息具備四種子產品形態,滿足行業客戶和個人客戶在信息發布、宣傳推廣、品牌經營、客戶服務等多種場景下的差異化需求。一是個人客戶的傳統點對點短信交互。二是文本消息,行業客戶主動下發文本消息,可視為傳統短信的升級,典型應用為驗證碼、通知提醒等。三是多媒體消息,行業客戶主動下發的圖片、音視頻與卡片消息,可視為視頻短信和智能短信的融合升級,典型應用為賬單推送、品牌宣傳、旅游推介。四是會話消息,被個人用戶上行消息所觸發的多媒體消息,客戶可根據業務場景和用戶精準匹配服務,實現智能交互,典型應用為出行購票、充值查詢、滿意度調查、用戶調研等。

      三、5G消息運維現狀

      (一)5G消息系統架構

      5G消息系統主要包括5G消息中心(短信中心模塊、消息處理模塊、接入處理模塊)及MaaP平臺兩個網元四類VNF,承載全部2/4/5G人網短信,支持5G富媒體消息業務,并基于終端能力提供對應下發模式(文本短信或消息)。

      (二)當前運維模式存在的不足

      5G消息正式商用后,在5G消息業務量呈現增長趨勢時,用戶滿意度卻持續下降,進一步統計分析滿意度情況發現,用戶的意見主要集中在售后服務項中的問題定位時長滿意度差,也就是運營商的運維效率低。

      運營商運維模式仍停留在逐個分析網元日志、跟蹤抓包分析接口信令等人工分析處理海量數據定位問題的方式,傳統的定位時長平均耗時6小時,無法滿足高效運維要求。

      四、5G消息智能定位平臺架構設計

      (一)設計思路

      根據行業內外廠商調研結果,研究華為基于智能故障決策樹算法“深”度定位的智能運維解決方案,在2G和4G的語音運維中引入了大數據分析和機器學習,不斷訓練生成智能故障決策樹,一方面使自動化效率更高,另一方面把復雜的人處理不了的運維交給機器,做到預防預測,語音端到端網絡和投訴問題診斷時長從4小時下降到20分鐘,定位定界效率提升92%,有效提升客戶滿意度。

      因此,本文借鑒行業內外智能運維思路,通過設計5G消息問題智能定位方案,結合當前的IT系統,形成端到端的自動化分析手段,可大大降低5G消息問題定位的時長。

      操作時可通過采集工具獲取5G消息網元日志和接口信令話單,由系統進行多維度關聯分析,結合大數據模型訓練生成的5G消息業務質量問題迭代庫,定位用戶簽約、終端、短信網關、5G消息中心、無線網等問題,最終給出診斷結論和自優化措施。

      (二)基于日志和信令采集的大數據分析定位方案

      本文創新采用基于日志和信令采集的大數據分析定位方案定位5G消息問題,平臺架構主要考慮數據源、平臺、采集方式、數據庫、定位算法、部署方式六個方面。具體部署過程如下。

      1.數據源

      數據源方面,采用關鍵接口信令話單和關鍵網元業務話單。梳理5G消息業務流程中涉及的關鍵網元和關鍵接口。一是對接ISC、CD、Mc、S1-MME 四大接口,二是對接vSMSC、消息AS、MaaP、行業網關、融合網關五大網元,確保5G消息關鍵網元業務話單覆蓋率100%,5G消息關鍵接口信令話單覆蓋率100%。

      2.信令平臺部署

      在信令平臺部署方面,開發信令平臺新模塊,支持5G消息網元日志和信令數據處理功能,支持5G消息話單解析,包括HTTP、MSRP、SMPP、CMPP等5G消息協議,確保5G消息話單解析率>98%,5G消息協議支持度100%,接口數據關聯率≥98%。

      3.部署FTP GET文件采集程序

      部署FTP GET文件采集程序方面,從數據采集組網設計,部署數據采集網絡,搭建FTP服務,部署FTP數據采集程序以及開啟采集數據程序的環節把控流程,實現FTP方式采集方式部署,確保數據誤碼率<0.1%,數據完整性>99%。

      4.Hbase數據庫

      配置Hbase數據庫方面,為了實現讀寫速度的最優化(最大),使用正交試驗法尋找最佳參數組合。根據現場技術論證,影響Hbase數據庫讀寫速度的關鍵因素包括響應IO請求線程數、數據塊緩存內存占比和MemStore刷新上限值。在搭建好的Hbase數據庫上配置最優數據庫參數后,進行10次5G消息網元業務話單和信令接口話單文件的讀寫試驗,讀寫速率均在10M/s以上>達標值3M/s。

      Hbase數據庫最優參數選擇過程如下:

      (1)挑因素,選水平,制定因素水平表

      根據現場技術論證,影響Hbase數據庫讀寫速度的關鍵因素包括響應IO請求線程數、數據塊緩存內存占比和MemStore刷新上限值。因素之間的交互作用對實驗結果的影響可以忽略,制定因素水平如下:

      響應IO請求線程數為10、15、20;數據塊緩存內存占比為20%、25%、30%;MemStore刷新上限值為128MB、192MB、256MB。

      (2)設計試驗方案和結果分析

      因素數=3,水平數=3,自由度之和=6,正交表行數應滿足n≥(6+1)=7,正交表列數應滿足t≥3,所以選擇三水平正交表L9(34)。直接對比(直接看):直接比較9個試驗的數據庫讀寫速率,發現試驗條件為A3B1C2;直觀分析(算一算),根據效用Ki計算結果,直觀分析發現的試驗好條件為A3B2C2(與直接看不一致)。

      (3)設計二次試驗方案和結果分析

      根據極差Rj計算結果,各因素對試驗結果的影響程度從重到輕是A>C>B。因素A為最重要因素,且隨著線程數的增大,結果逐漸令人滿意,繼續增大線程數能否獲得更好的結果,應在第二批試驗中重點考查確認;因素C是較重要因素,選擇試驗結果較好的水平C2;因素B是次要因素,可以根據節約硬件計算資源的原則,選擇水平B1。

      根據因素水平效用趨勢圖分析,因素A呈單調遞增趨勢,無峰(谷)值拐點,說明還有調優可能。綜上分析,我們初步得到的試驗好條件為A3B1C2。

      (4)調優實驗

      根據第一批試驗結果分析:

      ①A.響應IO請求線程數是最重要因素,并存在調優可能,需確認繼續增大能否獲得更好試驗結果;

      ②C.MemStore刷新上限值是較重要因素,為節省緩存空間,應探討是否有進一步減少的可能;

      ③B.數據塊緩存內存占比是次要因素,對試驗結果影響小,不需要調優。

      因此,我們選擇響應IO請求線程數和C.MemStore刷新上限值重新制定因素水平表。響應IO請求線程數為20、25、30;MemStore刷新上限值為162MB、192MB、222MB?紤]二因素三水平(不考慮交互作用),因素數=2,水平數=3,自由度之和=4,正交表行數應滿足n≥(4+1)=5,正交表列數應滿足t≥2,所以選擇三水平正交表L9(34)開展調優試驗。

      直接比較9個試驗的數據庫讀寫速率,直接對比發現的試驗好條件為A1B1;根據效用Ki計算結果,直觀分析發現的試驗好條件為A1B1,說明因素A響應IO請求線程數20個為最優,繼續增大無法提升試驗效果,因素B在第一批得到的MemStore刷新上限值減少30MB后,效果更好。

      最終,通過正交試驗數據分析和小批跟蹤試驗驗證,我們確定數據庫參數配置的最佳方案為:響應IO請求線程數20個、數據塊緩存內存占比20%、MemStore刷新上限值162MB。

      6.采用智能故障樹決策樹算法進行問題分析定位

      一是梳理5G消息存在問題的場景,如5G消息延時、MO成功率低、終端發不出5G消息等。二是借鑒專家經驗庫,窮舉不同場景的問題查處網元、流程和結果等。三是采用大數據的模型進行訓練;四是生成智能故障決策樹并運用。最終,確保問題定位準確率>=90%。

      6.部署基于B/S架構的應用系統

      一是定義網絡異常問題定位模塊、故障樹關聯模塊、單用戶問題定位模塊三個功能架構。其中,網絡異常問題定位模塊包含根據首拆接口過濾、根據拆線網元過濾、根據拆線狀態碼過濾及根據拆線消息類型過濾四個部分;故障樹關聯模塊包括故障樹學習生成、故障樹迭代、故障樹關聯分析;單用戶問題定位模塊包括單用戶網元話單詳情、單用戶接口話單詳情、問題定界定位查詢。

      二是設計數據流向,從接口信令話單、網元業務話單采集解析,到計算框架(計算引擎),最后為前臺WEB界面。

      三是接口開發調用。四是頁面設計和美化。部署應用上線后,檢查話單正常查詢,問題分析定位模塊使用正常,并發查詢調用成功率>98%。

      五、結束語

      應用5G消息智能定位方案后,有效縮短用戶5G消息投訴問題的處理時長,用戶滿意度明顯提高,有效地提升了客戶感知。同時實現跨專業的高效協作,解放勞動力,高效提高各專業人員運維能力,是運維方式的大變革,也為5G消息的進一步商用奠定了運維基礎。

      作者單位:蔡璐宇 中國移動通信集團海南有限公司網絡運營中心

      參  考  文  獻

      [1]中國電信,中國移動,中國聯通. 5G消息白皮書[EB/OL].(2020-04)[2021-1-20]

       

      1作者:蔡璐宇 來源:中國新通信 編輯:顧北

       

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