寻找问题根源，优化GPRS网络

随着通用无线分组业务(GPRS)的推出并与现有GSM共存，移动网络运营商正面临新的挑战。与任何新系统一样，GPRS网络在发展初期也经历了成长的痛苦，运营商需要迅速解决用户的问题，从而争取更多用户并最大程度取得投资回报。本文介绍用协议测试仪对流量进行分析以找出产生问题的原因，以及恢复服务品质并改进性能。

协议测试仪作为一种发现和解决GPRS问题不可缺少的工具应运而生，它能采集原始数据，根据协议标准将其转换成记忆码，并提供一组搜索和统计工具对结果进行分析。解密、放大和过滤功能可使技术人员提取出详细的结果并生成有实际意义的显示结果。我们将在后面用一些例子来说明这种强大的工具如何揭示问题的根源、恢复服务并使其达到最优化，从而使用户和网络运营商都从中获益。

GPRS网络服务品质规范

分组交换服务扩展了服务品质、漫游和付费的定义，使之包括很多新的概念，反映了通过移动无线网络进行数据传输的特殊性能。

GPRS网络性能分为5个等级，用以确定网络资源的分配，不同等级组合在一起可生成多种QoS规范。运营商可为他们的用户提供广泛的QoS规范和速率选择，这些选择反映了他们所提供服务的特定水平。

移动设备在一个PDP上下文激发程序期间请求所需QoS规范，如果该要求在这一瞬间超出了网络的能力，网络就会协商一个尽可能接近于所请求QoS的规范，此时移动设备要么接受协商QoS规范，要么就不激发PDP上下文。

ETSI对QoS规范的定义标准包括：

●服务优先级
●延迟
●可靠性
●峰值数据传输量
●平均数据传输量

1．服务优先级

在正常环境下，所有接入GPRS服务的用户都受到平等对待，但有时候出现网络堵塞或资源超负荷时，就不能对所有用户保持完整的服务。服务优先等级在非正常阶段按相对重要性处理用户，优先级从1(最高)到3。

2．延迟

延迟按分组传送通过GPRS网络时造成的端对端传输延迟进行划分。

在上行通路中，它包括：

●无线通信通道接入延迟
●无线通信通道转接延迟
●GPRS网络链路转接延迟

在下行通路中，它包括：

●GPRS网络链路转接延迟
●无线通信通道调度延迟
●无线通信通道转接延迟

延迟在R接口和Gi接口之间进行测量，不计及非GPRS外部网络引起的转接延迟，延迟分4个等级。

3．可靠性

分组数据从R接口到Gi接口传播通过GPRS网络时，是由使用不同协议栈层的不同接口和多种传送结构进行传送的，可靠性等级指定了网络协议层的特性，确保预先定义的残留错误率极限值满足下列参数要求：

●数据损耗概率
●数据不按次序传送概率
●数据重复传送概率
●数据错误概率

可靠性分5个等级。

4．峰值数据传输量和平均数据传输量

峰值数据传输量和平均数据传输量分别在R和Gi接口上进行测量，单位为每秒八位字节数和每小时八位字节数，它们表示一个PDP上下文分组包在传输跨越GPRS网络时的最大和平均数据传输量。

峰值数据传输量和平均数据传输量分别有4个和18个等级。

作者: Martin Polak

信号解密

GPRS网络与以前网络一个很大的区别在于保护信令和用户数据的加密方法。在GSM中，加密只在移动设备和基站(BTS)之间的Um界面实施，BTS以外地面传输整个信息流都是解密的，且没有考虑协议观察的问题。在GPRS中，加密还应用在移动设备和GPRS业务支持节点(SGSN)之间，数据和信令信息在地面传输都是加密的，对其分析前必须进行解密。

就加密数据传输而言，GSM和GPRS都需要用户根据连接进行验证，包括计算不通过空气介质而进行传送的加密键码(Kc)。协议测试仪能获取某个特定用户的键码(GPRS-Kc)，方法是在移动设备Gr界面上把原藉位置寄存器(HLR)中提出的验证三元传输数据送到SGSN，另外也可以人工提供键码(图1)。

找寻服务品质下降的原因

在GPRS环境下，解决问题的有效方法是快速准确找到故障区域，并且收集足够的信息判别可能的原因。下面是GPRS部署早期出现的一些典型问题：

1．因延迟阻碍SMS推广

在移动分组-交换数据环境中，许多用户长期以来一直使用短信息服务(SMS)进行简短的信息交换，这己成为运营商收入增长的来源之一。延迟时间不断变化是移动环境所无法避免的，但如果系统响应延迟太长会破坏对话的节奏，使用户无法忍受而终止谈话并关机。

延迟太长大多因中央网络元件或这些元件之间接口的业务量超负荷而引起，当用户服务量接近或超过容量时，有一些业务就必须等待。用户对于是GPRS网络内部还是外部原因引起故障不感兴趣，他们总认为这是移动通信提供方的责任。

找出这类问题的根源对GPRS非常因难。在面对语音的GSM中，可以在信令平面上使用呼叫跟踪分析发现大部分问题，但GPRS与IP数据服务相联，延迟可能由GPRS或之上的任何协议引起(有许多协议都是在GPRS之上)。协议测试仪可以设置为SMS业务过滤器，通过长时间对其进行监测，可找到延迟并确定各环节可能的故障点。

2．服务品质差异

QoS规范是GPRS网络的一个基本的优点，可以让用户根据他们的要求选择性能和费用组合(见附栏“GPRS服务品质规范”)。当用户激发一个所需服务请求没被满足时，其原因可能是移动设备硬件、空气介面或网络资源分配造成的。协议测试仪呼叫跟踪功能可监测特定用户，检测到激发时发生了什么事以及查明问题的原因。

用户得到的服务与协议规定服务之间的差异可能由下列原因造成：

●无线通信资源分配(没有足够的时隙留给GPRS，或信令通道没有正确地配置)

●中央网络资源超负荷(连接用户数目太多，或GPRS支持节点上有太多并行通道)

●连到外部ISP或PDN上(外部连接网络引起分组延迟)

为找出问题的原因，需要对整个IP协议栈进行分析。协议测试仪允许技术人员对GPRS信息内容和整个TCP/IP协议集进行解码直至单个比特，更重要的是测试仪还可以在IP应用层对信息进行解码，这样技术人员就能够将出现的问题限定在GPRS网络、移动设备、外部网络服务器或者应用中。

协议测试仪还支持更主动的方法，在一个阶段对所有呼叫进行例行监控，并对请求QoS和得到的QoS之间区别做统计分析。这种方法不仅有助于找到问题，还能提供关于使用趋势的有价值信息，帮助运营商根据实际用户活动分配网络资源。

图2与图3显示了使用统计测量判定由于特定GMM原因(如“不允许GPRS服务”)造成的GPRS连接不成功(连接拒绝)的数量。技术人员可以首先对网络给定部分的状况得到一个总体认识，然后进一步研究记录的数据以对特定信息作深入观察，从而追踪到限制因素。

3．移动设备在运动时的等待与延迟

等待和延迟会强制整个数据信息从头开始重新发送，延长了通话时间并使用户失去信心。这类问题常常与移动管理功能有关，在数据传输过程中路由地域从一个蜂窝区域变为另一个时就会产生这类问题。协议测试仪能对协议活动进行过滤，判定平均延迟时间及检测异常情况。

当一个正在服务的GSN从运动的移动设备(MS)中检测到蜂窝单元变化时，必须重新编制逻辑链路控制-协议数据单元(LLC-PDU)，这些LLC-PDU是基站子系统(BSS)缓冲器中针对特定MS的队列，用于进行蜂窝更新或路由区域更新。BSS使用流量控制机制调节缓冲分组的数量，从而有效使用所拥有的无线频谱资源。当BSS缓冲器中排队的分组没有在规定时间内传递通过无线接口时，这些分组就被删除掉，需要上部协议层再次进行传送，这样就减少了总体数据传输量并增加转接延迟。

通过在Gb界面上对BSSGP协议进行过滤，协议测试仪能监控运动的移动设备当前数据，并记录SGSN和BSS之间下行方向的数据流，从而测出所有等待时间问题或数据传输量延迟，大部分问题可通过调节BSS中的流量控制和缓冲资源解决。

提高用户满意度和服务水平

GPRS可以让网络运营商为用户提供上百种服务选项，通过监控GPRS网络中最常使用的服务种类，运营商能更好地了解要在什么地方对哪些服务资源进行投资，以改进用户满意度和增加收入。

1．服务状况描述

协议测试仪能提供描述网络服务情况的统计信息(如每项服务的数量、业务量、用户数量等)。通过跟踪一个或多个PDP上下文数据流，可以比较网络某个部分所提供的服务品质，如不同的服务器、供应商、移动设备或软件版本有何不同等。

2．用户情况描述

GPRS的用户以不同的方式(即商议好的QoS或选择的APN)使用不同的服务，如WAP、HTTP或FTP等，协议测试仪通过设置取得用户状况描述，从而帮助运营商了解用户的行为，更好地把注意力放在市场和用户关心的业务上。

3．骨干GPRS网络性能最优化

QoS沿着GPRS网络元件数据通路的下降可用不同接口(即Gb、Gn)的环程延迟和数据传输量测量值予以估计，找出数据瓶颈。可对所有协议层(即在Gn处IP/UDP上的GTP)的实用性、利用率和性能进行监控，从而为系统最优化提供有价值的数据。

为UMTS作好准备

任何协议分析程序的一个重要功能是能够以不同标准对业务进行测量。GPRS使GSM运营商向前进了一步，下一步将迈向IMT-2000及称为W-CDMA的UMTS(通用移动电信系统)，这些将提供新的无线接入网络基础架构，为世界各地区用户提供更多的应用服务。

标准要求每个中央网络支持两个系统间的交换，因为UMTS将在未来进行部署，所以技术人员面临的任务包括在同一位置评估多个标准。协议测试仪可以配置成在一个仪器中使用不同标准，从而确保技术人员在任何情况下都能拥有强大的测试工具。

作者：Martin Polak

产品营销经理

泰克公司