研究智能定位5G消息问题的新方法

摘要：5G消息业务基于终端原生短信入口，为用户提供文本、图片、音频、视频、位置、联系人等富媒体内容的发送和接收，还可直接在短信界面内通过聊天机器人（chatbot）与服务提供者进行交互，无需下载APP、无需注册账号登录即可享受到企业提供的服务。然而传统的5G消息运维方式存在效率低、无自动化定位工具的不足，为提高5G消息用户满意度、满足高效运维需求，本文提出了一种智能定位5G消息问题的新方案，基于日志和信令采集的大数据分析方式定位问题，可大幅提升5G消息运维效率，提高5G消息客户满意度。

关键词： 5G消息；RCS；大数据；智能运维

一、引言

运营商传统的短信因功能简单、体验受限，已无法满足用户多样化的需求。当5G时代来临时，全球运营商已达成了广泛共识：传统短信业务需要升级到富媒体消息业务—业界称之为5G消息，5G消息业务仍然包含传统短信，可分为消息业务+传统短信业务。5G行业消息是一种基于GSMA国际通信标准（RCS）的富媒体消息应用，通过提供直达、便捷、大容量、内容丰富的视频化富媒体信息服务，为客户带来全方位的内容服务和沟通价值。

国内外发展方面，2020年4月8日，中国移动与中国电信、中国联通一起，携手11家合作伙伴共同发布《5G消息白皮书》，明确了相关业务功能和技术要求，提出5G消息生态建设构想。5G消息时代由此到来。目前全球已有56个国家、77家运营商发布RCS服务；AT&T、Sprint、沃达丰、德国电信、NTT DoCoMo等运营商均已选择RCS作为行业短信的升级方向。

随着5G消息的不断普及，业务量不断增大，用户使用5G消息出现的问题也逐渐增多。例如，客户在5G消息业务的日常使用中，经常遇到终端收不到5G消息、5G消息延时、终端发不出5G消息、收到乱码等问题，而当前运维模式仍停留在逐个分析网元日志、跟踪抓包分析接口信令等人工分析处理海量数据定位问题的方式，该方式存在效率低、无自动化定位工具等不足，导致维护人员定位问题需要6小时以上，传统的定位方式已无法满足运营商侧5G消息的运维要求。急需研发一种快速定位5G消息问题的新方法。

二、5G消息业务特点

所谓“5G消息”，并不是5G的消息。它既不是5G特有的功能，也不是5G时代新开发出来的业务，而是以5G作为驱动的短消息。与传统行业短信仅支持文本相比，5G行业消息可发送更为丰富的多媒体内容，个人用户还可通过消息携带的按钮、菜单实现交互。

5G消息可发送的消息形态包括文本、图片、音视频、地理位置、富媒体卡片等。在单条消息中，可包含一张富媒体卡片，也可包含多张（可滑动）。富媒体卡片还可携带卡片按钮，为用户提供上行消息回复、链接跳转、拨打电话等能力。以上每一类消息形态还可携带悬浮菜单，该菜单随每条下行消息可变，可提供的功能与富媒体卡片按钮相同。从而使消息类产品由传统意义的业务终点（短信通知）演进为业务起点（用户可交互），提升消息价值。

5G消息具备四种子产品形态，满足行业客户和个人客户在信息发布、宣传推广、品牌经营、客户服务等多种场景下的差异化需求。一是个人客户的传统点对点短信交互。二是文本消息，行业客户主动下发文本消息，可视为传统短信的升级，典型应用为验证码、通知提醒等。三是多媒体消息，行业客户主动下发的图片、音视频与卡片消息，可视为视频短信和智能短信的融合升级，典型应用为账单推送、品牌宣传、旅游推介。四是会话消息，被个人用户上行消息所触发的多媒体消息，客户可根据业务场景和用户精准匹配服务，实现智能交互，典型应用为出行购票、充值查询、满意度调查、用户调研等。

三、5G消息运维现状

（一）5G消息系统架构

5G消息系统主要包括5G消息中心（短信中心模块、消息处理模块、接入处理模块）及MaaP平台两个网元四类VNF，承载全部2/4/5G人网短信，支持5G富媒体消息业务，并基于终端能力提供对應下发模式（文本短信或消息）。

（二）当前运维模式存在的不足

5G消息正式商用后，在5G消息业务量呈现增长趋势时，用户满意度却持续下降，进一步统计分析满意度情况发现，用户的意见主要集中在售后服务项中的问题定位时长满意度差，也就是运营商的运维效率低。

运营商运维模式仍停留在逐个分析网元日志、跟踪抓包分析接口信令等人工分析处理海量数据定位问题的方式，传统的定位时长平均耗时6小时，无法满足高效运维要求。

四、5G消息智能定位平台架构设计

（一）设计思路

根据行业内外厂商调研结果，研究华为基于智能故障决策树算法“深”度定位的智能运维解决方案，在2G和4G的语音运维中引入了大数据分析和机器学习，不断训练生成智能故障决策树，一方面使自动化效率更高，另一方面把复杂的人处理不了的运维交给机器，做到预防预测，语音端到端网络和投诉问题诊断时长从4小时下降到20分钟，定位定界效率提升92%，有效提升客户满意度。

因此，本文借鉴行业内外智能运维思路，通过设计5G消息问题智能定位方案，结合当前的IT系统，形成端到端的自动化分析手段，可大大降低5G消息问题定位的时长。

操作时可通过采集工具获取5G消息网元日志和接口信令话单，由系统进行多维度关联分析，结合大数据模型训练生成的5G消息业务质量问题迭代库，定位用户签约、终端、短信网关、5G消息中心、无线网等问题，最终给出诊断结论和自优化措施。

（二）基于日志和信令采集的大数据分析定位方案

本文创新采用基于日志和信令采集的大数据分析定位方案定位5G消息问题，平台架构主要考虑数据源、平台、采集方式、数据库、定位算法、部署方式六个方面。具体部署过程如下。

1.数据源

数据源方面，采用关键接口信令话单和关键网元业务话单。梳理5G消息业务流程中涉及的关键网元和关键接口。一是对接ISC、CD、Mc、S1-MME 四大接口，二是对接vSMSC、消息AS、MaaP、行业网关、融合网关五大网元，确保5G消息关键网元业务话单覆盖率100%，5G消息关键接口信令话单覆盖率100%。

2.信令平台部署

在信令平台部署方面，开发信令平台新模块，支持5G消息网元日志和信令数据处理功能，支持5G消息话单解析，包括HTTP、MSRP、SMPP、CMPP等5G消息协议，确保5G消息话单解析率＞98%，5G消息协议支持度100%，接口数据关联率≥98%。

3.部署FTP GET文件采集程序

部署FTP GET文件采集程序方面，从数据采集组网设计，部署数据采集网络，搭建FTP服务，部署FTP数据采集程序以及开启采集数据程序的环节把控流程，实现FTP方式采集方式部署，确保数据误码率＜0.1%，数据完整性>99%。

4.Hbase数据库

配置Hbase数据库方面，为了实现读写速度的最优化（最大），使用正交试验法寻找最佳参数组合。根据现场技术论证，影响Hbase数据库读写速度的关键因素包括响应IO请求线程数、数据块缓存内存占比和MemStore刷新上限值。在搭建好的Hbase数据库上配置最优数据库参数后，进行10次5G消息网元业务话单和信令接口话单文件的读写试验，读写速率均在10M/s以上>达标值3M/s。

Hbase数据库最优参数选择过程如下：

（1）挑因素，选水平，制定因素水平表

根据现场技术论证，影响Hbase数据库读写速度的关键因素包括响应IO请求线程数、数据块缓存内存占比和MemStore刷新上限值。因素之间的交互作用对实验结果的影响可以忽略，制定因素水平如下：

响应IO请求线程数为10、15、20；数据块缓存内存占比为20%、25%、30%；MemStore刷新上限值为128MB、192MB、256MB。

（2）设计试验方案和结果分析

因素数=3，水平数=3，自由度之和=6，正交表行数应满足n≥（6+1）=7，正交表列数应满足t≥3，所以选择三水平正交表L9（34）。直接对比（直接看）：直接比较9个试验的数据库读写速率，发现试验条件为A3B1C2；直观分析（算一算），根据效用Ki计算结果，直观分析发现的试验好条件为A3B2C2（与直接看不一致）。

（3）设计二次试验方案和结果分析

根据极差Rj计算结果，各因素对试验结果的影响程度从重到轻是A>C>B。因素A为最重要因素，且随着线程数的增大，结果逐渐令人满意，继续增大线程数能否获得更好的结果，应在第二批试验中重点考查确认；因素C是较重要因素，选择试验结果较好的水平C2;因素B是次要因素，可以根据节约硬件计算资源的原则，选择水平B1。

根据因素水平效用趋势图分析，因素A呈单调递增趋势，无峰（谷）值拐点，说明还有调优可能。综上分析，我们初步得到的试验好条件为A3B1C2。

（4）调优实验

根据第一批试验结果分析：

①A.响应IO请求线程数是最重要因素，并存在调优可能，需确认继续增大能否获得更好试验结果；

②C.MemStore刷新上限值是较重要因素，为节省缓存空间，应探讨是否有进一步减少的可能；

③B.数据块缓存内存占比是次要因素，对试验结果影响小，不需要调优。

因此，我们选择响应IO请求线程数和C.MemStore刷新上限值重新制定因素水平表。响应IO请求线程数为20、25、30；MemStore刷新上限值为162MB、192MB、222MB。考虑二因素三水平（不考虑交互作用），因素数=2，水平数=3，自由度之和=4，正交表行数应满足n≥（4+1）=5，正交表列数应满足t≥2，所以选择三水平正交表L9（34）开展调优试验。

直接比较9个试验的数据库读写速率，直接对比发现的试验好条件为A1B1；根据效用Ki计算结果，直观分析发现的试验好条件为A1B1，说明因素A响应IO请求线程数20个为最优，继续增大无法提升试验效果，因素B在第一批得到的MemStore刷新上限值减少30MB后，效果更好。

最终，通过正交试验数据分析和小批跟踪试验验证，我们确定数据库参数配置的最佳方案为：响应IO请求线程数20个、数据块缓存内存占比20%、MemStore刷新上限值162MB。

6.采用智能故障树决策树算法进行问题分析定位

一是梳理5G消息存在问题的场景，如5G消息延时、MO成功率低、终端发不出5G消息等。二是借鉴专家经验库，穷举不同场景的问题查处网元、流程和结果等。三是采用大数据的模型进行训练；四是生成智能故障决策树并运用。最终，确保问题定位准确率>=90%。

6.部署基于B/S架构的应用系统

一是定义网络异常问题定位模块、故障树关联模块、单用户问题定位模块三个功能架构。其中，网络异常问题定位模块包含根据首拆接口过滤、根据拆线网元过滤、根據拆线状态码过滤及根据拆线消息类型过滤四个部分；故障树关联模块包括故障树学习生成、故障树迭代、故障树关联分析；单用户问题定位模块包括单用户网元话单详情、单用户接口话单详情、问题定界定位查询。

二是设计数据流向，从接口信令话单、网元业务话单采集解析，到计算框架（计算引擎），最后为前台WEB界面。

三是接口开发调用。四是页面设计和美化。部署应用上线后，检查话单正常查询，问题分析定位模块使用正常，并发查询调用成功率＞98%。

五、结束语

应用5G消息智能定位方案后，有效缩短用户5G消息投诉问题的处理时长，用户满意度明显提高，有效地提升了客户感知。同时实现跨专业的高效协作，解放劳动力，高效提高各专业人员运维能力，是运维方式的大变革，也为5G消息的进一步商用奠定了运维基础。

作者单位：蔡璐宇 中国移动通信集团海南有限公司网络运营中心

参  考  文  献

[1]中国电信，中国移动，中国联通. 5G消息白皮书[EB/OL].（2020-04）[2021-1-20]