GPRS無線分組域故障分析系統(tǒng)的設(shè)計

張雪凌

【摘 要】隨著移動通信技術(shù)和Internet技術(shù)的迅猛發(fā)展，人們不僅可以通過手機進行語音通話，而且可以通過無線網(wǎng)絡(luò)上網(wǎng)獲取自己所需的信息，甚至進行娛樂或商務(wù)活動。移動運營商相繼建成了GPRS網(wǎng)絡(luò)以滿足客戶不斷增長的無線上網(wǎng)的需求， 如何利用有效的方式保障和提高現(xiàn)有業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量就顯得非常重要。本文的研究內(nèi)容是以GPRS網(wǎng)絡(luò)為背景，針對該網(wǎng)絡(luò)手機業(yè)務(wù)的發(fā)展和市場趨勢的變化，用戶增多的現(xiàn)狀，設(shè)計了GPRS無線分組域故障分析系統(tǒng)，旨在幫助運營商快速解決網(wǎng)絡(luò)故障，提升網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量，充分發(fā)揚運營商的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢，做好移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的運營管理。

【關(guān)鍵詞】GPRS；分組域；故障分析系統(tǒng)

1.緒論

1.1 GPRS分組域分析系統(tǒng)的研發(fā)背景

中國移動作為全球最大的GPRS移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)運營商，在數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)領(lǐng)域一馬當先，卓越的移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)優(yōu)勢、新鮮豐富的服務(wù)內(nèi)容和靈活的資費活動，這些使得移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)在運營收入中的比例大幅提高，又為業(yè)務(wù)的發(fā)展提供了新的動力[1]。

結(jié)合分組域業(yè)務(wù)大發(fā)展的實際和運營商的現(xiàn)實需求，適時推出了GPRS分組域分析系統(tǒng)（簡稱MIPAS-G）。該系統(tǒng)是根據(jù)目前主流的GPRS分組域數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)特點和業(yè)務(wù)特點而開發(fā)的大容量、在線式、綜合性分組域故障和業(yè)務(wù)分析系統(tǒng)。通過使用該系統(tǒng)，運營維護人員不但可以及時、準確、方便地掌握分組域網(wǎng)絡(luò)的運行狀況、分析鏈路異常信息、發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)故障的真正原因，而且可以及時了解各數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的運營情況，分析數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的發(fā)展方向，為用戶提供更人性化的服務(wù)。

1.2 本課題的研究意義

GPRS網(wǎng)絡(luò)的建成滿足了客戶的無線移動上網(wǎng)需求，隨著移動上網(wǎng)觀念的不斷普及以及加強，用戶消費能力增強，網(wǎng)絡(luò)接入速率的提升，新的移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的不斷上線，無線上網(wǎng)用戶數(shù)量的呈現(xiàn)快速增長的勢頭，如何利用有效的方式保障和提高用戶和業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量，就顯得尤為重要了[4]。

2.GPRS分組域故障分析系統(tǒng)的組成及功能介紹

2.1 GPRS分組域故障分析系統(tǒng)的組成

接入設(shè)備

采用E1接入時：包括高阻三通器件、DXC數(shù)字交叉設(shè)備、E1轉(zhuǎn)換器。

采用FE/GE接入時：當采用交換機端口鏡像時，不需要其它設(shè)備；其它情況包括采用光口接入時的分光器、電口接入時的TAP設(shè)備。

采用ATM STM-1接入時：包括分光器、ATM STM-1接入板卡。

負載均衡器

負載均衡器被放置在采集服務(wù)器前端，它的作用是對接入系統(tǒng)的大量分組數(shù)據(jù)進行分流，將數(shù)據(jù)均衡的分發(fā)到后端集群的采集服務(wù)器，以保證高流量應(yīng)用時采集服務(wù)器能對數(shù)據(jù)進行可靠的接收。

采集服務(wù)器

采集服務(wù)器接收負載均衡器轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)后進行協(xié)議識別、協(xié)議解碼、以及進一步的協(xié)議分析，并將分析的摘要信息等發(fā)給統(tǒng)計分析服務(wù)器。

統(tǒng)計分析服務(wù)器

統(tǒng)計分析服務(wù)器負責對采集服務(wù)器發(fā)來的摘要信息進行匯總、統(tǒng)計以及入庫處理。

數(shù)據(jù)庫服務(wù)器

數(shù)據(jù)庫服務(wù)器可分類保存故障數(shù)據(jù)、海量信令和話單數(shù)據(jù)。采用外掛磁盤陣列的方式可對數(shù)據(jù)進行長期保存。

應(yīng)用服務(wù)器

根據(jù)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，進行深入挖掘?？梢苑治鼋y(tǒng)計出多種類型數(shù)據(jù)：網(wǎng)絡(luò)設(shè)備性能、故障分布、信令流程、話單數(shù)據(jù)等，可提供數(shù)據(jù)報表的生成，并提供B/S方式的界面供客戶查詢。

2.2 系統(tǒng)功能

2.2.1 系統(tǒng)管理

對系統(tǒng)的管理功能包括：系統(tǒng)登錄，清楚日志，查詢?nèi)罩?，配置管理，?dǎo)出日志系統(tǒng)退出，行業(yè)用戶管理。當系統(tǒng)出現(xiàn)異?；蛘咧貑⒑?，操作員可以通過對日志進行查閱，了解系統(tǒng)運行情況。

2.2.2 設(shè)備管理

對PDSN/PCF/BS設(shè)備屬性的錄入和保存，輔助故障定位和分析。功能包括：發(fā)現(xiàn)設(shè)備，查詢設(shè)備，修改設(shè)備，檢測設(shè)備連通性，增加設(shè)備，刪除設(shè)備。

2.2.3故障管理

故障管理功能包括有信令故障統(tǒng)計，業(yè)務(wù)故障統(tǒng)計，信令歷史故障查詢，業(yè)務(wù)歷史故障查詢，IMSI信令故障統(tǒng)計，IMSI業(yè)務(wù)故障統(tǒng)計和終端故障統(tǒng)計。

本功能主要是對鏈路的工作狀況的監(jiān)測和分析，對GGSN/SGSN/PCU/CellId上出現(xiàn)的故障進行分類分析，快速地發(fā)現(xiàn)故障，及時解決故障。

故障分析提供各種圖表的實時顯示，使得工作人員能直觀地了解設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)的情況；同時分析提高了客服質(zhì)量，在問題暴露給客戶之前，優(yōu)先發(fā)現(xiàn)潛在問題，并通知指定工作人員解決問題；以及提高了故障處理響應(yīng)速度。

2.2.4 統(tǒng)計管理

對系統(tǒng)各設(shè)備的指標進行統(tǒng)計，分為多設(shè)備單指標統(tǒng)計和單設(shè)備多指標統(tǒng)計。當用戶使用時，用戶能了解各設(shè)備的長時間的各類指標，并產(chǎn)生相應(yīng)的報表；對系統(tǒng)各地域的指標進行統(tǒng)計，作為全網(wǎng)狀態(tài)統(tǒng)計中地域分析的入口，當用戶使用時，用戶能了解各地域的統(tǒng)計指標和故障情況，并產(chǎn)生相應(yīng)的報表。

2.2.5 重點客戶分析

為了保證重點客戶的服務(wù)質(zhì)量，本系統(tǒng)支持按APN以及IMSI對用戶進行分組，并基于用戶組進行統(tǒng)計分析，它包括如下幾個子功能：

1）重點用戶配置管理

可將指定APN劃分為APN用戶組、將IMSI劃分為特定用戶組。

2）用戶網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)計

支持以用戶組為單位進行KPI統(tǒng)計以及失敗原因統(tǒng)計。

3）用戶組總流量統(tǒng)計

支持統(tǒng)計全網(wǎng)的用戶組的流量統(tǒng)計，并以餅圖的形式呈現(xiàn)各用戶組的流量分布情況。

4）用戶組流量趨勢分析

可查詢所有或者指定的用戶組在指定時間段內(nèi)的流量變化趨勢。

2.2.6 海量話單與信令分析

系統(tǒng)提供海量話單以及海量信令查詢功能：

1）海量話單查詢

操作員可查詢指定MSISDN或者指定IMSI號在指定時間段內(nèi)的上網(wǎng)記錄以及詳細業(yè)務(wù)話單，包括用戶上網(wǎng)的開始、結(jié)束時間、訪問的網(wǎng)址等信息。該功能可用于在用戶進行計費申告時提供話單核對。

2）海量信令查詢

操作員可查詢系統(tǒng)保存的各協(xié)議接口的全部信令記錄，并可查看記錄的信令流程[6]。

3.GPRS分組域故障分析系統(tǒng)的設(shè)計方案

3.1 組網(wǎng)方案

GPRS網(wǎng)絡(luò)的接入方式如圖3-1所示。

運營商的SGSN與GGSN之間的Gn接口一般采用核心交換機進行連接，對于Gn接口的數(shù)據(jù)，我們可以采用端口鏡像/TAP/分光的方式將其數(shù)據(jù)傳給Gn接口采集器或Gn負載均衡器。

運營商CELLS與SGSN之間的Gb 接口連接方案一般采用專用2Mbit/s E1 PCM 鏈路實現(xiàn)。對于Gb接口的數(shù)據(jù)，我們使用高阻跨接方式分離出Gb接口的E1鏈路的數(shù)據(jù)將其接入E1轉(zhuǎn)換器（或接入DXC設(shè)備再轉(zhuǎn)發(fā)給E1轉(zhuǎn)換器），E1轉(zhuǎn)換器將其E1數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成IP包，然后通過TCP方式發(fā)給Gb接口采集器。

運營商的CELLS與HLR之間Gr接口，一般采用專用2Mbit/s E1 PCM 鏈路實現(xiàn)。接入方式同Gb。

運用商的GGSN到外網(wǎng)Gi接口一般采用核心交換機進行連接，接入方式同Gn。

3.2 系統(tǒng)硬件架構(gòu)

負載均衡器（Gn）負責將Gn的IP包按照一定的策略分發(fā)到多塊Gn/接口采集器服務(wù)器，為2400網(wǎng)絡(luò)處理器或其他高性能服務(wù)器。

負載均衡器（Gi）負責將Gi的IP包按照一定的策略分離出DHCP， Radius，DNS包分發(fā)到多塊Gi接口采集器服務(wù)器，為2400網(wǎng)絡(luò)處理器或其他高性能服務(wù)器。

Gb接口采集器負責處理Gb接口數(shù)據(jù)，為多臺服務(wù)器或ATCA板卡。

Gr接口采集器負責處理Gr接口數(shù)據(jù)，為一臺服務(wù)器或ATCA板卡。

Gn接口采集器負責處理Gn接口數(shù)據(jù)，為多臺服務(wù)器或ATCA板卡。

Gi接口采集器負責處理Gi接口數(shù)據(jù)（包括DHCP， Radius，DNS），為多臺服務(wù)器或ATCA板卡[3]。

還原服務(wù)器負責還原數(shù)據(jù)，為1臺或多臺服務(wù)器或ATCA板卡。

排名分類服務(wù)器負責對業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進行分類和排名，1臺或多臺DELL服務(wù)器或ATCA板卡。

網(wǎng)優(yōu)匯聚服務(wù)器為一臺服務(wù)器或ATCA板卡。

業(yè)務(wù)匯聚服務(wù)器為一臺服務(wù)器或ATCA板卡。

數(shù)據(jù)庫（包括網(wǎng)優(yōu)，業(yè)務(wù)分析，海量信令）為3臺或更多的服務(wù)器，并根據(jù)需要加帶的磁盤陣列。

分析統(tǒng)計系統(tǒng)也為1臺服務(wù)器， 分析統(tǒng)計系統(tǒng)客戶端為一臺PC機。

E1前端設(shè)備負責將Gb/Gr接口數(shù)據(jù)從E1鏈路轉(zhuǎn)換成IP包，包括DXC設(shè)備和E1轉(zhuǎn)換器。DXC設(shè)備負責對E1鏈路的信號進行選路和匯聚，E1轉(zhuǎn)換器負責將E1信號的包轉(zhuǎn)換成IP包。

GPRS的Gn接口采集系統(tǒng)：從采集端口實時抓取SGSN與GGSN之間的數(shù)據(jù)包，根據(jù)SGSN與GGSN的實現(xiàn)方式對用戶的會話流程進行還原和分析，得出PDP上下文數(shù)，PDP激活成功率等關(guān)鍵信息，并重點分析Gn接口故障。

GPRS的Gb接口采集系統(tǒng)：從采集端口實時抓取BSC與SGSN之間的數(shù)據(jù)包，得出Attach數(shù)，Attach激活成功率等關(guān)鍵信息，并重點分析Gb接口故障。

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)：實時保存終端上網(wǎng)的信令流程數(shù)據(jù)，同時根據(jù)運營商的存儲要求存儲用戶分組域的信令以及歷史故障等信息，為分析統(tǒng)計系統(tǒng)提供有力支撐。

分析統(tǒng)計系統(tǒng)服務(wù)器及終端：實時檢測各個設(shè)備的關(guān)鍵性能指標KPI，對低于閾值的指標突出顯示并向維護員進行短信警系統(tǒng)對單設(shè)備的多個指標以及多設(shè)備的單指標進行分析，并可以查詢和導(dǎo)出統(tǒng)計數(shù)據(jù)。實時跟蹤功能對單個用戶的信令流程進行跟蹤，協(xié)助維護員快速解決用戶投訴的問題。

GPRS分組域故障分析系統(tǒng)專門針對運營商分組域組網(wǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計，系統(tǒng)支持ATM STM1、FE/GE、E1多種物理接口。

當采用E1接入時，系統(tǒng)通過在DDF架上進行三通高阻跨接分離出E1鏈路的數(shù)據(jù)并將其接入E1轉(zhuǎn)換器，E1轉(zhuǎn)換器將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為IP包然后發(fā)給分析系統(tǒng)中的采集服務(wù)器。系統(tǒng)還提供DXC設(shè)備，可以控制只接入指定的E1線路。具體連接圖如圖3-6及圖3-7所示。

當采用FE或者GE電口接入時，可在局端交換機上做端口鏡像或者采用TAP串接的方式，將數(shù)據(jù)傳給分析系統(tǒng)。當采用GE光口接入時，可采用分光器分光或者在局端交換機上做端口鏡像的方式，將數(shù)據(jù)傳給分析系統(tǒng)。當采用ATM STM-1光口接入時，采用分光器分光的方式將數(shù)據(jù)引入分析系統(tǒng)。

運營商的SGSN與GGSN之間的Gn接口一般采用核心交換機進行連接，對于Gn接口的數(shù)據(jù)，我們通過在核心交換機上進行端口鏡像或分光將其數(shù)據(jù)傳給Gn接口采集服務(wù)器。

3.3 系統(tǒng)軟件架構(gòu)

4.總結(jié)與展望

GPRS是在現(xiàn)有的GSM網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上疊加的一套分組交換系統(tǒng)，與互聯(lián)網(wǎng)或企業(yè)網(wǎng)相連，向移動用戶提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)[2]。但是，目前提前發(fā)現(xiàn)和解決GPRS網(wǎng)絡(luò)隱患的手段還不夠完善，需要進行精細優(yōu)化，GPRS網(wǎng)絡(luò)需要采取一定的方式進行精準服務(wù)。國內(nèi)各省GPRS業(yè)務(wù)營銷方式主觀性較強，目前尚無系統(tǒng)指導(dǎo)市場精確營銷。

因而， 建設(shè)GPRS分組域分析系統(tǒng)，可輔助運維、市場、客服人員提高工作效率， 充分利用GPRS分組域數(shù)據(jù)，進行全面深入分析挖掘，提煉出有價值的信息，為運維、市場、客服提供指導(dǎo).

無線互聯(lián)產(chǎn)業(yè)孕育著無限的商機。在未來的10年里，世界移動通信和互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)仍將持續(xù)快速發(fā)展，未來將是一個移動互聯(lián)的世界，移動互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)將隨通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展而高速發(fā)展，移動上網(wǎng)終將超過有線上網(wǎng)。

對于GPRS的關(guān)注點將由技術(shù)轉(zhuǎn)向更重視終端用戶的價值。除技術(shù)因素外，很大程度上還取決于能否開發(fā)出適合市場的應(yīng)用業(yè)務(wù)，因此，端到端的經(jīng)驗和向用戶提供完整的包括門戶網(wǎng)頁與基本應(yīng)用在內(nèi)的業(yè)務(wù)包，將越來越重要。

參考文獻：

[1] 陳凱旋，謝海滔. GPRS原理及其應(yīng)用[J]. 鐵道通信信號. 2003年07期.

[2] 北京交通大學(xué)現(xiàn)代通信研究所. 王朋樂，周琦. GPRS：迎接優(yōu)化GSM-R挑戰(zhàn)[N]. 通信產(chǎn)業(yè)報. 2005年.

[3] 負載均衡技術(shù)全攻略. 新浪科技網(wǎng) http：//tech.sina.com.cn. 2008.10.27.

[4] 陳凱旋，謝海滔. GPRS原理及其應(yīng)用[J]. 鐵道通信信號. 2003年07期.

[5] 中國移動，TD-SCDMA/GPRS分組域故障分析系統(tǒng)白皮書，內(nèi)部資料.

[6] GPRS分組域分析系統(tǒng)需求規(guī)格說明書，內(nèi)部資料.

[7] GPRS分組域分析系統(tǒng)總體設(shè)計說明書，內(nèi)部資料.