基于SQL Server的GSM-R網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)

■ 楊萬軍 孫魯泉

1 概述

目前，每天大量的網(wǎng)絡(luò)性能指標數(shù)據(jù)需要手工分析處理，急需一個自動分析網(wǎng)絡(luò)性能指標系統(tǒng)，減少數(shù)據(jù)分析工作量，提供歷史記錄查詢和報表打印等。西安鐵路局網(wǎng)絡(luò)性能指標分析包括GSM-R網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量標準和應(yīng)用業(yè)務(wù)質(zhì)量標準2部分，其中GSM-R網(wǎng)絡(luò)性能質(zhì)量標準包括移動交換子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)性能指標（包括移動交換系統(tǒng)和日志分析子系統(tǒng)）、通用分組無線子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)性能指標、基站子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)性能指標和GSM-R系統(tǒng)中繼鏈路性能指標。應(yīng)用業(yè)務(wù)質(zhì)量標準指列控應(yīng)用質(zhì)量標準。

GSM-R網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)（以下簡稱數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)）是用于檢測無線服務(wù)器、分析通用分組無線服務(wù)業(yè)務(wù)（GPRS）服務(wù)器及交換服務(wù)器的工作情況和計算服務(wù)器的各個網(wǎng)絡(luò)性能指標。根據(jù)指標的多變性，使用自定義公式設(shè)計滿足指標的不確定性。

目前，北京核心網(wǎng)有移動業(yè)務(wù)交換中心（M SC）、業(yè)務(wù)控制點（SCP）的話務(wù)統(tǒng)計分析系統(tǒng)，青藏鐵路也有自己的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，全路其他GSM-R核心網(wǎng)均無統(tǒng)計分析軟件，無法掌握網(wǎng)絡(luò)的性能，使GSM-R網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化暫時處于空白。

2 系統(tǒng)設(shè)計

2.1 需求分析

當前GSM-R網(wǎng)絡(luò)性能指標分析主要是從服務(wù)器上獲取所有的計數(shù)器文件并存放到PC機上，再手動導(dǎo)入現(xiàn)有的Exce l 模版中，計算當前指標結(jié)果。這種分析方法存在指標公式不確定性、經(jīng)常改動指標公式、以前的指標值存在等問題，無法查詢歷史指標結(jié)果，不能直觀看到是否合格。數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)應(yīng)具有以下功能。

（1）查詢?？刹樵儦v史數(shù)據(jù)，具體到某一測試周期內(nèi)的數(shù)據(jù)；可排序，篩選，多條件查詢。

（2）顯示。分析數(shù)據(jù)結(jié)果，顯示計算數(shù)據(jù)；分析結(jié)果不符合標準的應(yīng)特殊顯示。

（3）報表。提供日報表、月報表及數(shù)據(jù)分析（曲線圖等），提供導(dǎo)出到Excel功能。

（4）實時分析數(shù)據(jù)。分析的當天實時數(shù)據(jù)不存入實際數(shù)據(jù)庫中，最終數(shù)據(jù)以當天完整數(shù)據(jù)為準。

（5）數(shù)據(jù)庫存儲。適應(yīng)多用戶同時對數(shù)據(jù)同步操作。

（6）結(jié)構(gòu)。單系統(tǒng)實現(xiàn)單機版。

根據(jù)上述分析與要求，提出幾點設(shè)計建議。

（1）獲取服務(wù)器上存儲文件，按照協(xié)議格式分析后存儲。

（2）對文件數(shù)據(jù)進行整合，按照既有數(shù)學(xué)模型進行數(shù)據(jù)整合。

（3）制定質(zhì)量監(jiān)測判斷依據(jù)，對數(shù)據(jù)進行診斷分析。（4）將數(shù)據(jù)診斷結(jié)果詳細列出，并以報表格式輸出。

（5）提供歷史數(shù)據(jù)查詢。

（6）方便安裝，界面直觀友好，易于操作。

數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)采用SQL Server 2005 數(shù)據(jù)庫及.net 開發(fā)環(huán)境設(shè)計開發(fā)，其數(shù)據(jù)庫設(shè)計選用SQL Server數(shù)據(jù)庫。SQL Server 2005 是一個全面的數(shù)據(jù)庫平臺，使用集成的商業(yè)智能 (BI) 工具，提供企業(yè)級數(shù)據(jù)管理。SQL Se rve r 2005 數(shù)據(jù)庫引擎為關(guān)系型數(shù)據(jù)和結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)提供了更安全可靠的存儲功能，可用于業(yè)務(wù)高可用和高性能數(shù)據(jù)應(yīng)用程序的構(gòu)建和管理。

選擇SQL Se rve r數(shù)據(jù)庫最重要的是SQL Se rve r與M icrosoft Visual Studio、M icroso ft O ffice System 及新的開發(fā)工具包（包括 Business Intelligence Developm ent Studio）的緊密集成。

2.2 數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)框架

根據(jù)鐵路局的當前狀況，數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)的總體設(shè)計采用星形網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)（見圖1），數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖2。

2.3 總體業(yè)務(wù)流程

獲取數(shù)據(jù)—存儲數(shù)據(jù)—分析數(shù)據(jù)—檢測是否符合標準—輸出打印。

2.4 設(shè)計原則

（1）可靠性與準確性。由于檢測數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)是對網(wǎng)絡(luò)性能指標的分析，所以性能要保證獲取數(shù)據(jù)的準確性與可靠性。

（2）高效性和易用性。由于網(wǎng)絡(luò)性能指標的不斷細節(jié)化和具體化，需要分析更多的性能指標，數(shù)據(jù)流量也會逐漸增長。因此，程序和數(shù)據(jù)庫的設(shè)計必須保證在大量數(shù)據(jù)壓力下的執(zhí)行性能和數(shù)據(jù)庫的反應(yīng)能力。檢測數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)采用統(tǒng)一設(shè)計風格，界面簡捷，信息提示及時明確，用戶可清晰看到各項指標的當前狀態(tài)。

（3）可擴展性。必須具有高度的可擴展性，為日后新功能模塊的加入留有接口。

2.5 異常處理機制

為用戶提供友好方便的信息界面，簡化操作，對每個處理流程進行嚴格的驗證，最大程度地減少異常情況出現(xiàn)的幾率。數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)內(nèi)部制定統(tǒng)一的錯誤消息處理機制，用于捕獲異常信息，并修復(fù)出現(xiàn)的故障，向用戶提供清楚、有意義的提示信息。一旦失敗，數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)將發(fā)出用于幫助用戶發(fā)現(xiàn)并修復(fù)錯誤的信息。利用開發(fā)工具提供的異常處理機制，以一種可靠的方式處理運行過程中出現(xiàn)的問題和異?，F(xiàn)象。

2.6 運行環(huán)境

（1）W indow sxp 以上的平臺及下列組建；

（2）.netfreamw ork 2.0；

（3）SQLServer2005；

（4）Excel 2007；

（5）水晶報表10.0。

3 數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)功能設(shè)計與實現(xiàn)

3.1 主要功能模塊

數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)包括的主要功能模塊見圖3。

3.1.1 文件分析模塊

（1）為用戶提供導(dǎo)入文件接口，其中包括交換、無線及GPRS的數(shù)據(jù)文件，以及臨時文件的分析。當用戶選擇指標數(shù)據(jù)文件后，文件分析模塊負責解析數(shù)據(jù)文件，并將相應(yīng)的數(shù)值寫入數(shù)據(jù)庫表中。無線部分解壓縮后的文件以日期作為后綴名，例如aOFS_ADJ.20101011。GPRS部分數(shù)據(jù)包括GGSN和SGSN，SGSN又分為7k和15k兩部分。每個壓縮文件都是一個.xa結(jié)尾的數(shù)據(jù)文件。交換部分的數(shù)據(jù)文件格式為txt格式。

（2）交換、無線部分包括臨時文件。在導(dǎo)入臨時文件前，判斷臨時數(shù)據(jù)庫中有無數(shù)據(jù)文件對應(yīng)時間的數(shù)據(jù)，若存在改時間段數(shù)據(jù)，則刪除數(shù)據(jù)庫中存放的所有臨時數(shù)據(jù)信息，以便新的數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)庫。

（3）如果在導(dǎo)入文件過程中，網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障或因其他原因?qū)е庐惓?，將停止本次文件?dǎo)入分析過程，提示錯誤原因，并將本次寫入數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)刪除，以保障最終結(jié)果的準確性。錯誤信息被寫入log日志文件，便于分析錯誤和修改。

3.1.2 指標分析模塊

當文件導(dǎo)入完，并成功寫入數(shù)據(jù)庫，自動調(diào)用指標分析模塊，并計算各指標的性能標準。根據(jù)導(dǎo)入的文件，分析當前文件涉及的指標。導(dǎo)入數(shù)據(jù)文件后，指標分析模塊自動跳出。臨時數(shù)據(jù)的分析結(jié)果只在指標分析模塊中顯示，關(guān)閉后只能重新導(dǎo)入指標文件。

指標的分析計算按照公式執(zhí)行，公式可自定義編輯，使分析具有更大的靈活性。

3.1.3 查詢數(shù)據(jù)信息模塊

根據(jù)條件查詢符合條件的結(jié)果。在查詢結(jié)果中，不符合標準的指標默認用紅色顯示，一目了然。判斷結(jié)果的指標標準及其顯示顏色，用戶可定義和修改，并存儲在數(shù)據(jù)庫，每次查詢計算時調(diào)用數(shù)據(jù)庫內(nèi)容，并顯示結(jié)果。查詢數(shù)據(jù)信息模塊包括GPRS、無限、交換模塊，查詢條件不同顯示略有差別。

3.1.4 統(tǒng)計模塊

在統(tǒng)計部分或所有的數(shù)據(jù)中，統(tǒng)計出的數(shù)據(jù)以報表格式顯示，提供導(dǎo)出、打印等功能。報表采用visua l s tud io中的crystal report。

曲線顯示包括在統(tǒng)計模塊中，主要是對不同時間段的數(shù)據(jù)曲線進行繪制，用戶可清晰看到數(shù)據(jù)變化趨向。

3.1.5 導(dǎo)出模塊

通過導(dǎo)出模塊，用戶可將查詢和統(tǒng)計結(jié)果導(dǎo)出到Exce l 文件。導(dǎo)出模塊只能在查詢頁面中使用，用戶點擊查詢后點擊導(dǎo)出模塊，導(dǎo)出Exce l文件名稱后點擊保存即可，查詢的數(shù)據(jù)成功導(dǎo)入Excel 文件。

3.1.6 錯誤日志模塊

錯誤日志模塊主要記錄運行過程，對出現(xiàn)的所有錯誤進行記錄，方便日后查找，及時修正漏洞。出現(xiàn)錯誤后，在指定位置出現(xiàn)錯誤日志報告。報告中記錄錯誤產(chǎn)生原因、產(chǎn)生錯誤的大概位置和錯誤的詳細信息，以便排錯，進行修改。

3.1.7 數(shù)據(jù)操作日志模塊

數(shù)據(jù)操作日志模塊可對數(shù)據(jù)庫增加、刪除、修改的數(shù)據(jù)進行明確記錄，有利于日志數(shù)據(jù)完整性的分析（數(shù)據(jù)操作日志模塊與錯誤日志模塊大致相同）。

3.2 自定義公式

根據(jù)指標的不確定性及計算指標公式的多變性，自定義公式具備公式自定義編輯功能。自定義公式可解決公式的多變性及指標的不確定性，公式自定義編輯功能可根據(jù)表名、聚合函數(shù)、字段名稱確定指標公式，其轉(zhuǎn)化后生成SQL語句執(zhí)行查詢，并生成結(jié)果。

自定義公式編輯功能的公式規(guī)范：

表名：操作函數(shù)（字段名稱）（＋、－、*、/）表明：操作函數(shù)（字段名稱）

如果一個指標由多個字段組成，規(guī)范是用中文括號括起所有指標：

（A 1＋1B）A1=表1：操作函數(shù)（字段1）B1=表2：操作函數(shù)（字段2）

優(yōu)先級的括號使用中文括號，操作過程中先選擇表名，然后選擇表所對應(yīng)的計數(shù)器名稱。

操作函數(shù)中的求和是對計數(shù)器的值求和；最大是取出計數(shù)器中最大的值；最小是取出計數(shù)器中最小的值；平均是對計數(shù)器的值進行平均；計數(shù)是查詢計數(shù)器有多少條記錄；在標志位的指標中是否有子公式指只有一個指標設(shè)計多張表，并且在優(yōu)先級狀態(tài)下使用，例如（A1+B1）/（A1+B2）需要給（A1+B1）及（A1+B2）分別建立指標F1（名稱自己定義）、M 1，其公式為F1/M 1。

4 結(jié)束語

數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)減少數(shù)據(jù)分析工作量，提供歷史記錄查詢、報表打印等多項功能，很好地解決了指標的多變性，采用自定義公式設(shè)計滿足指標的不確定性。數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)采用統(tǒng)一設(shè)計風格、界面簡捷、信息提示及時明確，用戶清晰明確各項指標當前狀態(tài)，并具有高度的可擴展性，為日后新功能模塊加入留有接口。