GPRS分组域故障分析系统技术白皮书

第5页虹信GPＲＳ分组域故障分析系统技术白皮书武汉虹信通信技术有限责任公司２008年１月

©版权全部2008武汉虹信通信技术有限责任公司，保留全部权利ﻩﻩ2０0８年1月未经武汉虹信通信技术有限责任公司书面许可,本白皮书任何部分的内容不得被复制或抄袭用于任何目的.本白皮书并不示意武汉虹信通信技术有限责任公司供应的任何产品或服务或其功能与本白皮书描述的内容完全全都。本白皮书的内容在未经通知的情形下可能会发生转变，敬请留意。目录TOC\o＂1-3"\h\z\ｕHＹPＥRＬIＮＫ＼ｌ＂_Toc187561570”1 技术特性 ＰAGＥRＥF＿Toｃ1８75615７0＼h4HYPERLINK＼ｌ”_Toc1875６1５71”1．1ﻩ总体特性 PＡGERＥF＿Toc18７５61５７1\h4HYPＥRＬINK\l＂_Tｏc１875615７2＂1.2ﻩ技术架构ﻩPAＧEREF_Ｔｏｃ18756１57２\h４HYPERLIＮK＼l”_Toc187５6１5７3＂1。3 关键技术ﻩPAＧEREF_Toc187５6157３\h6ＨYPEＲLINK＼ｌ”_Ｔoｃ１８756157４"1.3．1 协议分析关联技术ﻩPAGEREF_Tｏc18７５615７4\ｈ6ＨYＰＥRＬINＫ1．3.2 高速数据表查找技术 ＰAGEREF_Toｃ18７5６1575\h６HYPEＲLＩNK\ｌ”_Ｔoc187561576”1。３.３ﻩ数据包的高速处理技术ﻩPＡＧＥRＥF_Tｏc187561576\h6ＨYPERLINK\ｌ”_Ｔoｃ１８75615７7”1．３.4ﻩWEB技术 PAGEＲEF_Toc1８75６1５77\h6HYＰERLIＮK\ｌ"＿Ｔoｃ1８7561578"1．3。5 数据库的性能优化 ＰAGEＲEF_Toｃ１８７5６１578＼h7HYPERLIＮK\l"＿Toｃ1８７５６1５７9"1。3.６ 故障分析挖掘技术ﻩPAGＥREF_Toc187561５７9＼h7HＹPEＲLINK＼ｌ”_Tｏc187５615８0＂２ 系统功能 PＡＧEREF＿Toc18７561５80\h8HYＰERLINK2。1 故障管理ﻩPAGEＲEF_Ｔｏｃ187561581\h8HYPＥRＬINK\l”_Tｏc1８7561582"２.1．１ 实时检测KＰI指标ﻩ８７5６1582\h8HYＰERLIＮK\l”_Toc１87561583"2．１.2 历史故障分析 PＡGERＥF_Ｔoc１8７５6158３\h8HＹPERＬIＮK\l”_Toｃ1８7561５84＂2。１．3ﻩ故障分析ﻩPAGEREＦ＿Toc1８756158４\h8ＨYPEＲLIＮK2．２．３ IMＳI统计:ﻩPAＧEＲEF_Toc１８７5615９0\ｈ11ＨYPＥＲLINK\ｌ"_Ｔoc18７56１591”2．2.4 行业用户统计ﻩPAGEＲEF_Toc18７561591\h11HYPＥRLIＮK\l＂_Toｃ1８7５6１５92"２.2.5ﻩ统计报表下载 PAＧEREF_Ｔoc18７５６１5９2\h11HＹＰEＲLIＮK\l＂＿Toc１875６1593"2.3 系统管理ﻩPAGERＥF_Toc１8７5６1593\h12HYPERLＩNK＼ｌ”_Toc１87５6１５94"2．4 设备管理 PAGＥＲEＦ_Toc１875６１594\h12HYPＥRＬIＮK３ 应用模式及部署方案ﻩPAGERＥＦ＿Toc18756１５95\ｈ1３ＨYPEＲLＩＮK\ｌ"_Toc18756159６”4 公司简介 PAＧERＥF＿Ｔｏc18７561596\h１4概述随着移动通信技术和Internet技术的迅猛进展，人们不仅可以通过手机进行语音通话，而且可以通过无线网络上网猎取自己所需的信息，甚至进行娱乐或商务活动.移动运营商相继建成了GPＲS网络以满意客户不断增强的无线上网的需求。随着无线上网用户数量的不断增加，如何利用有效的方式保障和提高现有业务的服务质量就显得格外重要.为了连续发扬运营商的网络优势,做好移动数据业务的运营管理,提高移动数据业务的投入产出比和服务质量，移动运营商需要高效优秀的技术服务。分组域故障分析系统,正是依据GPＲS分组域的网络特征和业务特点定制研发的综合性故障分析系统，能够帮助运营商快速解决网络故障，提高分组域链路成功率,提升网络服务质量。在本白皮书中，我们将GＰRS分组域故障分析系统的技术特性、功能特性、应用模式及部署方案三个大的方面，对虹信GＰRS分组域故障分析系统的应用解决方案,在技术上进行全面的阐述。技术特性总体特性在GPRＳ分组域设备Gb接口和Gn接口的数据信息流采集数据和信令消息。对GＰＲS分组域信令进行分析，报告网络运行情况。实现GPRS核心网分组域网络性能的分析统计功能。包括:SGＳN、GＧSN和基站的ＰＤP上下文数，Attach人数等。实现GＰRS核心网分组域网络故障的分析功能。包括:移动性管理和会话管理故障分析，帮助管理员快速定位分组域的网络故障。实时跟踪Gb和Gｎ接口信令,简略地分析信令的交互过程。模块化设计,可以依据用户的需求,快速开发和部署新的功能模块。７×24小时在线统计分析，深层次解决故障问题，专门针对运营商组网结构设计，以成熟的接入方式，对系统无任何影响。接通率门限灵敏设置，按门限进行分级告警,可直接定位发生故障的基站编号和用户ＩMＳI信息等等。原始码流直观解码,发生故障的用户系统自动保存原始码流，系统可以ETＨERＡL格式呈献,系统能自动记录发生故障的缘由。外挂磁盘阵列，可以对历史数据存储3至6个月，进行历史数据分析.可以将统计分析数据导出成MicrｏｓoｆｔExceｌ和AdobeAcrobat文件格式,并供应完善的报表打印功能。遵循３GPＰ标准，适用于GPRS网络，并可升级到ＷCDMＡ网络，能够满意3G进展的需要。技术架构ＧPRS的Ｇn接口采集系统从采集端口实时抓取SGSN与GGSN之间的数据包，依据ＳＧSN与GGSN的实现方式对用户的会话流程进行还原和分析，得出ＰDP上下文数，PDＰ激活成功率等关键信息，并重点分析Gn接口故障.GPRS的Ｇｂ接口采集系统从采集端口实时抓取BSＣ与SGSN之间的数据包，得出Attａch数，Ａttach激活成功率等关键信息，并重点分析Ｇｂ接口故障数据库系统实时保存终端上网的信令流程数据,同时依据运营商的存储要求存储用户分组域的信令以及历史故障等信息,为分析统计系统供应了有力的支撑.分析统计系统服务器及终端实时检测各个设备的关键性能指标KＰI,对低于阈值的指标突出显示并向维护员进行短信告警。系统对单设备的多个指标以及多设备的单指标进行分析,并可以查询和导出统计数据。实时跟踪功能对单个用户的信令流程进行跟踪，协助维护员快速解决用户投诉的问题。关键技术协议分析关联技术采集系统将采集包依据相关协议进行分析，然后通过肯定的策略将用户信令和用户上网数据进行关联,确保了用户数据的全都性。高速数据表查找技术采纳HASH算法以及其他算法实现数据表的快速查找,包括路由表的查找;通过IＰ地址查找ＩMSI号码等;数据包的高速处理技术在数据面处理方面，不采纳IＰ协议栈来实现，而是在以太网的底层实现数据面的处理(包括IP包的封装和解封装处理,路由表的查找等处理),不通过层层调用的方式来处理ＩP包,并在处理过程中采纳高速算法,可以提高系统的数据处理速度；WＥB技术统计分析系统人机界面采纳B／Ｓ层结构，选取JAVA平台进行ＷＥB开发,主要考虑如下：可移植性好；能够使用可复用的、跨平台组件；具有内存泄漏保护;支持定制标签;数据库访问便利；使用面对对象的系统设计方法;支持分布式多层架构；丰富的开发工具支持;可扩展性好.数据库的性能优化物理数据库的设计和优化，物理数据库性能的优劣直接影响系统性能。每个表空间至少有一个数据文件,这些文件放置在何处，即如何安排磁盘对整个数据库的性能有很大的影响.进行物理数据库的设计时,得到优化的数据库规律设计表空间的安排方案，以提高整个数据库的性能。故障分析挖掘技术数据库可以存储３~6月的历史数据,进行对比分析，采纳数据挖掘技术深度挖掘GPRＳ网络故障的缘由。系统功能故障管理对链路工作状况的实时监测和分析，帮助操作员准时的发现故障、解决故障,并在故障发生之前优先发现潜在问题，提高故障处理的响应速度,预防故障的发生。故障管理功能包括以下几个子功能：实时检测KＰＩ指标对于GPＲS网络包括:Ａttａｃh连接次数，Ａttach连接成功次数，Attach成功率，Aｔｔaｃh人数,PDP连接次数，ＰＤP连接成功次数，PDP连接成功率,PＤP上下文数，流量.实时检测以上指标，通过对各项指标阈值的设定，对低于阈值的指标突出显示并向维护员进行短信告警。历史故障分析系统简略保存了链路的故障信息,供应对历史故障查询功能,对链路流程的特别进行了详尽的分析,并可对各失败缘由定位到GGＳN、SGSＮ、BS和IMＳI号.故障分析依据指定的某个设备(GＧＳＮ，SGSN,基站，终端），统计它在指定时段内故障缘由的分布情况。地域统计按地域对GGＳN／ＳGＳN／BＳ的相关重要指标进行统计，得到故障分布数据.实时跟踪跟踪用户的信令数据,协助操作员快速解决用户投诉的问题。统计分析对相关的ＫPI指标进行趋势分析,了解设备的工作情况和网络的运行情况。当KPI指标消灭特别趋势时,系统自动向指定邮箱发送告警XLS报表，同时通过短信向维护员发送告警信息。系统供应各种类型XＬS报表，并定时发送到指定邮箱。统计分析功能以下子功能：统计各个设备KPI指标：GPRS故障分析系统统计的ＫPI指标如下表:序号统计大项统计小项统计对象１流量流量GGSN，SGSN,BS２流量百分比地域,设备３Ａttach人数Attach人数SＧSＮ,BＳ4Ａtｔａcｈ人数百分比地域，设备5ＰＤＰ上下文数PDＰ上下文数ＧGＳN，SGSN,BS6PDP上下文数百分比地域,设备7AttacｈAttaｃh次数SGSN,BS8Attａch成功次数SＧＳN，BS9Ａttａｃh成功率ＳGSN,BＳ10Aｔtacｈ次数百分比地域，设备1１Ａttaｃh成功次数百分比地域，设备１2Ａttaｃh成功率百分比地域,设备1３Attcah失败缘由HLR未知的IMSＩＳGSN,ＢＳ。IMSI１４无效的MSSGSＮ，BS.IＭSI1５无效的MEＳＧSN,BＳ．IMSＩ16ＧＰRS服务不允许SGSN，BS．IＭSＩ17ＧPRS服务和非ＧPRS服务都不允许SＧＳＮ，BS。IＭSI18位置区不允许SGSN，ＢS．ＩMSI１9ＭＡC错误SGＳN，BS．IMSI２０消息字段错误SGSN，BS．IMSI21ＰDP上下文ＰＤP激活次数GGSN，SGSN，BＳ22PDP激活成功次数GＧSＮ，ＳＧSN，BＳ２3PDＰ激活成功率ＧGSN，SＧSN,ＢＳ２４PDP激活次数百分比地域，设备25PDP激活成功次数百分比地域，设备2６PＤP激活成功率百分比地域，设备27PＤＰ失败缘由资源不够GGＳN,SGＳN，BＳ,IＭSI28未知的APNGGSN，ＳGＳN，BＳ，ＩMSI2９未知的ＰDP地址或类型GGSN，ＳGSＮ,BS，ＩＭSI３0未指明的缘由激活拒绝ＧGSN,ＳGSN,BS，ＩMSI31ＧGＳＮ激活拒绝GGSN，SGSN,BS，IMＳI3２用户认证失败ＧGSＮ，SＧＳN，ＢＳ,IMSＩ3３服务选项乱序GGSN,SGＳN，BS，IＭSI对KPI指标的趋势分析：系统供应对单设备多指标的对比分析和多设备单指标的关联分析，并通过图表的形式直观展现。IＭＳＩ/MSIＳDN统计:依据设备类型,周期,忙时起止时间，统计指定的IMSI的故障数，便于运营人员准时发现影响网络质量的用户，并准时解决问题。行业用户统计依据行业用户分组（imsｉ组），统计该组内用户的激活次数，激活成功次数,失败缘由和次数,便于监控和管理行业用户使用GPRS业务的情况，例如警务通、城管通等行业用户的故障分析。统计报表下载依据功能、地域划分的各类统计报表及分组网统计月报表的下载。分组网络情况分析分析每个基站的数据流量,分析每个SGSN的流量,依据流量情况统计分步各地区基站的流量情况，可依据城市、基站统计,可统计每个基站的激活情况.分组网业务分析可分组统计用户访问WAP、移动互联网各项业务的情况，分析用户的喜好，针对用户的习惯，供应共性化的服务。系统管理对系统的管理功能包括：系统登录,系统退出,查询日志，导出日志，配置管理,行业用户管理。当系统消灭特别或者重启后,操作员可以通过对日志进行查阅，了解系统运行情况。设备管理对GGSN/SGSN/BS设备属性的录入和保存，帮助故障定位和分析.功能包括:发现设备,查询设备,修改设备，增加设备,删除设备。应用模式及部署方案GＰRＳ网络的接入方式如上图所示:运营商的SＧSN与GGSＮ之间的Ｇn接口一般采纳核心交换机进行连接，对于Gn接口的数据，我们通过在核心交换机上进行端口镜像将其数据传给Gn接口采集服务器。运营上BSS与SGＳN之间的Gb接口连接方案一般采纳专用2Mbit／sE１ＰCＭ链路实现.对于Gｂ接口的数据，我们使用高阻跨接方式分离出Gｂ接口的Ｅ1链路的数据将其接入Gb接口转换器，Gb接口转换器将其转换成ＩＰ包,然后通过一台端口镜像交换机将多路IP数据汇聚成一路数据发给Gb接口采集服务器.公司简介武汉虹信通信技术有限责任公司（以下简称虹信公司）成立于1９９8年1２月，隶属于烽火科技集团（武汉邮电科学讨论院)，座落在南望山脚、东湖之滨的“武汉•