王洪敏

（渤海大學(xué) 高職學(xué)院，遼寧 錦州121000）

在最近多個(gè)不同運(yùn)營商的SGSN節(jié)點(diǎn)升級(jí)后，單節(jié)點(diǎn)的多個(gè)KPI項(xiàng)出現(xiàn)顯著下降。具體表現(xiàn)包括：尋呼失敗率PFR（Paging Failure Rate）從5%上升到25%；路由區(qū)更新失敗率RAUFR(Route Area Update Failure Rate)從0.8%上升到3.3%；附著失敗率AFR（Attach Failure Rate）從 1%上升到 16%，是什么原因造成的，又將如何解決，文中將就此展開論述。

1 SGSN,BSC節(jié)點(diǎn)和Gb接口簡(jiǎn)介

SGSN是英文Serving GPRSSupport Node的縮寫。SGSN作為GPRS/TD-SCDMA(WCDMA)核心網(wǎng)分組域設(shè)備重要組成部分，主要完成分組數(shù)據(jù)包的路由轉(zhuǎn)發(fā)、移動(dòng)性管理、會(huì)話管理、邏輯鏈路管理、鑒權(quán)和加密、話單產(chǎn)生和輸出等功能[1]。

BSC是英文Base Station Controller的縮寫。它是基站收發(fā)臺(tái)和移動(dòng)交換中心之間的信息交換接口。其主要功能是進(jìn)行無線信道管理、實(shí)施呼叫和通信鏈路的建立和拆除，并為本控制區(qū)內(nèi)移動(dòng)的過區(qū)切換進(jìn)行控制等[2]。

Gb接口是SGSN和BSC節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)鏈路接口。通過該接口SGSN完成同BSC系統(tǒng)之間的通信，以完成分組數(shù)據(jù)傳送、移動(dòng)性管理、會(huì)話管理方面的功能。該接口是GPRS組網(wǎng)的必選接口[3]。

2 問題的分析

經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)，出現(xiàn)問題的SGSN節(jié)點(diǎn)普遍存在以下共性：

1）升級(jí)前版本較陳舊，比如2009B，直接升級(jí)到最新版本2013A。

2）Gb 口以幀中繼（Gb over Frame Relay）形式實(shí)現(xiàn)。

3）在升級(jí)之前Gb接口的帶寬占用比已經(jīng)比較高，比如有個(gè)別SGSN節(jié)點(diǎn)的Gb接口帶寬占用率達(dá)到76%。

在進(jìn)一步的代碼級(jí)分析后找到根本原因，是老版本中SGSN在處理能力有限時(shí)，會(huì)將超出緩存區(qū)容量的數(shù)據(jù)包自動(dòng)丟棄。但在2011B版本的軟件實(shí)現(xiàn)時(shí)，MSU層進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)，將緩存區(qū)擴(kuò)大到原來的10倍，并增加了緩存優(yōu)化算法，以提高SGSN的數(shù)據(jù)處理能力。所以如果在升級(jí)前SGSN有大量數(shù)據(jù)包被丟棄，則在升級(jí)后這些數(shù)據(jù)包不會(huì)被丟棄，或至少不會(huì)被全部丟棄，而是正常地下行到BSC。從而可能造成在升級(jí)后，隨著通過Gb接口下行鏈路數(shù)據(jù)量的急劇增加，而出現(xiàn)擁塞的狀況。具體表現(xiàn)為上述的KPI下降，最終影響終端用戶的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)[4]。

根據(jù)以上分析，需要完成的工作包括：

1）如何確切了解客戶現(xiàn)網(wǎng)的Gb使用狀況；

2）判斷是否屬于擁塞狀況；

3）并進(jìn)一步向客戶推薦擴(kuò)容方案。

3 方案的選擇

3.1 方案一

在SNDCP層，使用pdc_kpi命令對(duì)流量計(jì)算。這種方法是最簡(jiǎn)單的，但是由于結(jié)果中包括了IP流量，會(huì)導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果偏大，無法準(zhǔn)確的計(jì)算出當(dāng)前的Gb接口的使用狀況。

3.2 方案二

在JET層，使用frWanTxBytes命令來計(jì)算計(jì)數(shù)器的個(gè)數(shù)。從而能計(jì)算出Gb接口的使用狀況[5]。也就避免了第一種方案的計(jì)算結(jié)果不準(zhǔn)確的問題。但是隨之而來的，這種方式也有其先天的劣勢(shì)，即只能統(tǒng)計(jì)出SGSN節(jié)點(diǎn)上的所有Gb接口的平均使用狀況，不能區(qū)分各BSC的Gb接口流量計(jì)算，也就無法確切知道哪個(gè)BSC超載。這種情況在現(xiàn)網(wǎng)中是常見的場(chǎng)景，即一個(gè)SGSN節(jié)點(diǎn)覆蓋一座城市，有幾十個(gè)BSC與其相連接。某幾個(gè)BSC由于處于市中心，或經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)地區(qū)，接入請(qǐng)求多，故會(huì)造成Gb接口的擁塞，需要在SGSN升級(jí)前擴(kuò)容，但其他BSC節(jié)點(diǎn)則不必?cái)U(kuò)容。

3.3 方案三

在Bssgp層，使用bssgpDownlinkOctets命令來計(jì)算計(jì)數(shù)器的個(gè)數(shù)，并同時(shí)記錄相應(yīng)BSC索引信息做對(duì)比。這樣就能在方案2的基礎(chǔ)上準(zhǔn)確記錄每個(gè)BSC對(duì)應(yīng)的Gb接口的使用狀況，也就能根據(jù)測(cè)算結(jié)果向客戶提出明確的，具體到某個(gè)BSC節(jié)點(diǎn)的擴(kuò)容建議。綜合以上分析，方案三是最佳方案。

4 測(cè)算工具的具體實(shí)現(xiàn)

為提高數(shù)據(jù)搜集的準(zhǔn)確性和全面性，使用PERL語言封裝了一個(gè)工具，要求PERL的版本為5.6.0或以上，其樣本命令行如下：

gb_ultilization-i600-e 1800-o gb_fr_ultilization&

具體解釋：

gb_ultilization是工具名稱。

-i600用于設(shè)置工具運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)度。單位是秒，如果此字段沒設(shè)置，默認(rèn)時(shí)間長(zhǎng)度是86400，即1天。

-e 1800用于設(shè)置工具執(zhí)行時(shí)間間隔。單位是秒，如果此字段沒設(shè)置，默認(rèn)時(shí)間間隔是3600，即1小時(shí)。

-o gb_fr_ultilization用于定義輸出文件記錄名稱，并保存在跟工具相同的目錄下。如果此字段沒設(shè)置，默認(rèn)文件名稱是gb_fr_ultilization。

&標(biāo)示此工具將在后臺(tái)運(yùn)行，從而能不影響工具運(yùn)行時(shí)間段內(nèi)的前臺(tái)操作。同時(shí)也減少被誤操作而影響最終數(shù)據(jù)正確性的可能性。

在完成所有指定時(shí)間點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集后，該工具會(huì)根據(jù)從現(xiàn)網(wǎng)搜集到的Gb接口下行數(shù)據(jù)以O(shè)ffice Excel 2003格式生成圖表。使Gb接口在過去的數(shù)據(jù)采集窗口中的使用狀況直觀的展示出來，作為一個(gè)重要依據(jù)供客戶決定是否要做BSC擴(kuò)容。

由于不涉及重啟節(jié)點(diǎn)等操作，所以運(yùn)行此工具，對(duì)終端用戶的通信沒有影響。

根據(jù)BSC-NSE的個(gè)數(shù)，以及數(shù)據(jù)計(jì)算量，對(duì)CPU會(huì)有瞬時(shí)2%-5%的占用。在常見現(xiàn)網(wǎng)約30%CPU占用率的情況下，不會(huì)因?yàn)檫\(yùn)行此工具而引起各KPI的下降。并設(shè)置了50%的閾值，即如果在運(yùn)行時(shí)探測(cè)到CPU的實(shí)時(shí)占用率達(dá)到50%，搜集數(shù)據(jù)的動(dòng)作將延時(shí)1分鐘執(zhí)行。

5 工具運(yùn)行結(jié)果

圖1中清晰的標(biāo)示出現(xiàn)網(wǎng)實(shí)測(cè)值，設(shè)備提供商的告警值以及客戶的基線值之間的關(guān)系。

圖1 客戶現(xiàn)網(wǎng)102號(hào)BSC-NSE節(jié)點(diǎn)24小時(shí)Gb接口使用率統(tǒng)計(jì)圖Fig.1 the current network customers of BSC-NSE node 102 obtain statistical chart of Gb interface usage in 24 hours

分析報(bào)告內(nèi)容如下：

Measure Interval is 24 hours

根據(jù)客戶反饋，至少覆蓋每天兩次的早，晚峰時(shí)進(jìn)行測(cè)試，多設(shè)置為24小時(shí)，以能較全面的掌握現(xiàn)網(wǎng)的Gb接口使用情況。

Gb Utilization for BSC-NSE:102,Peak time:20.Peak Value:52.4%.Average Value:32.34%

以19～20時(shí)為例，根據(jù)bssgpDownlinkOctets計(jì)數(shù)器計(jì)算，獲得BSC-NSE 102節(jié)點(diǎn)Gb接口數(shù)據(jù)信息如下：

gsh get_pm_type_report-mo bssgp-mt DownlinkOctets-mi102

Time:19:01:01

TypeOwner:bssgp

TypeName:DownlinkOctets

Index:102

Category:counter

Value:292937851072

gsh get_pm_type_report-mo bssgp-mt DownlinkOctets-mi102

Time:20.01:01

TypeOwner:bssgp

TypeName:DownlinkOctets

Index:102

Category:counter

Value:293895961178

現(xiàn)網(wǎng)中該BSC對(duì)應(yīng)2個(gè)trunk，31個(gè)時(shí)隙，每個(gè)時(shí)隙有64k帶寬，故有以下計(jì)算：

Gb使用率 =((A-B)*8)/(3 600*2*64k*31)=52.4%

如果僅根據(jù)根據(jù)平均值32.34%來看，現(xiàn)網(wǎng)的Gb接口使用率處于安全狀態(tài)，不會(huì)成為SGSN升級(jí)的瓶頸，但根據(jù)具體BSC-NSE 102的Gb接口使用率統(tǒng)計(jì)結(jié)果，可以更準(zhǔn)確的判斷出是存在擁塞風(fēng)險(xiǎn)的。這也是本測(cè)算方法比較于另外兩種測(cè)算方法的優(yōu)勢(shì)。

根據(jù)多個(gè)客戶的升級(jí)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來看，如果此數(shù)據(jù)大于65%，將強(qiáng)烈建議客戶在SGSN節(jié)點(diǎn)升級(jí)前改善該BSC的Gb擁塞狀況，建議至少將此KPI數(shù)據(jù)降低到50%或以下。而本例中，客戶的基線值是45%，即客戶認(rèn)為Gb接口的使用率超過45%，即應(yīng)先Gb接口擴(kuò)容，以避免造成對(duì)終端用戶提供的數(shù)據(jù)服務(wù)質(zhì)量下降等風(fēng)險(xiǎn)。

6 解決方案

6.1 擴(kuò)展時(shí)隙

檢查該BSC節(jié)點(diǎn)的時(shí)隙使用情況，如果仍然有未使用的時(shí)隙，可通過更新配置來更加充分地利用當(dāng)前空閑的時(shí)隙。使得Gb接口的荷載率降低到安全水平。這是在解決這個(gè)問題的首選方式，因?yàn)榇朔绞娇梢灾煌ㄟ^更新配置文件即可實(shí)現(xiàn)，操作風(fēng)險(xiǎn)小，并且不必增加硬件設(shè)備，可節(jié)省成本并縮短交付周期。

6.2 硬件擴(kuò)容

如果經(jīng)過檢查，確認(rèn)已經(jīng)沒有可以用于擴(kuò)展的時(shí)隙，則可查看是否有空閑的E1T1板可供擴(kuò)容，或是另外增加E1T1板，并增加相應(yīng)線纜及更新配置，以硬件擴(kuò)容的方式解決這個(gè)問題。上例中，客戶即是通過增加E1T1板卡實(shí)現(xiàn)Gb接口的擴(kuò)容，并最終將Gb接口的使用率降低到34.9%。

6.3 改為IP通訊

如果前述的兩種方式都無法滿足現(xiàn)網(wǎng)的通訊要求，則可以考慮將幀中繼通訊方式（Gb over frame relay）升級(jí)為IP通訊方式（Gb over IP）[6]。這種通訊方式可以徹底解決Gb擁塞問題。但需要周邊節(jié)點(diǎn)的同步升級(jí)，并且需要重新對(duì)網(wǎng)絡(luò)做設(shè)計(jì)，時(shí)間成本和技術(shù)要求非常高。所以是最后的選擇。通常在前期要做較詳盡的規(guī)劃才可實(shí)施，否則仍然建議暫時(shí)以硬件擴(kuò)容的方式繞過這個(gè)問題，在下一次全網(wǎng)升級(jí)時(shí)，再將通訊方式的改造升級(jí)列入項(xiàng)目計(jì)劃中。

7 結(jié)論

綜上所述，運(yùn)營商在進(jìn)行設(shè)備升級(jí)后，應(yīng)在Bssgp層，使用bssgpDownlinkOctets命令來計(jì)算計(jì)數(shù)器的個(gè)數(shù)，并同時(shí)記錄相應(yīng)BSC索引信息做對(duì)比，準(zhǔn)確記錄每個(gè)BSC對(duì)應(yīng)的Gb接口的使用狀況，具體到某個(gè)BSC節(jié)點(diǎn)的擴(kuò)容建議。然后采取擴(kuò)展BSC節(jié)點(diǎn)時(shí)隙，擴(kuò)容E1T1板，或升級(jí)通訊方式為IP通訊等方法來解決現(xiàn)網(wǎng)升級(jí)中KPI項(xiàng)出現(xiàn)下降的問題。多個(gè)運(yùn)營商， 如 Vodafone,Telma，Telecommunications MOVILNET等的現(xiàn)網(wǎng)升級(jí)中應(yīng)用驗(yàn)證，均獲得很好的效果。

[1]中華人民共和國信息產(chǎn)業(yè)部.YD/T 1106-2001.900/1800MHz TDMA數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)通用分組無線業(yè)務(wù)（GPRS）基站子系統(tǒng)與服務(wù)GPRS支持節(jié)點(diǎn)（SGSN）間接口（Gb接口）技術(shù)規(guī)范[S].北京：信息產(chǎn)業(yè)部電信傳輸研究所，2001.

[2]王琪.SGSN POOL在GPRS核心網(wǎng)中的性能分析及測(cè)試研究[D].上海：上海交通大學(xué),2011.

[3]黃樂,何陽,孫潔.Gb接口IP化研究與性能分析[J].郵電設(shè)計(jì)技術(shù),2010(11):72-74.HUANG Le,HE Yang,SUN Jie.Research and performance analysis of Gb interface IP[J].Designing Techniques Of Posts And Telecommunications,2010(11):72-74.

[4]王菁,黨京.基于IP的Gb接口技術(shù)及實(shí)現(xiàn)[J].電信技術(shù),2008(8):23-25.WANG Jing,DANG Jing.Gb interface technology and the implementation based on IP [J].Telecommunications Technology,2008(8):23-25.

[5]羅鵬.Gb接口IP化分析及應(yīng)用[D].西安：西安電子科技大學(xué),2011.

[6]王振榮.Gb接口的IP化改造方案研究 [J].電子設(shè)計(jì)工程，2012(29):135-137.WANG Zhen-rong.Study on modification scheme of Gb interface over IP[J].Electronic Design Engineering,2012(21):135-137.