基于SQL Server的GSM-R網絡質量數據分析系統

■ 楊萬軍 孫魯泉

1 概述

目前，每天大量的網絡性能指標數據需要手工分析處理，急需一個自動分析網絡性能指標系統，減少數據分析工作量，提供歷史記錄查詢和報表打印等。西安鐵路局網絡性能指標分析包括GSM-R網絡質量標準和應用業務質量標準2部分，其中GSM-R網絡性能質量標準包括移動交換子系統網絡性能指標（包括移動交換系統和日志分析子系統）、通用分組無線子系統網絡性能指標、基站子系統網絡性能指標和GSM-R系統中繼鏈路性能指標。應用業務質量標準指列控應用質量標準。

GSM-R網絡質量數據分析系統（以下簡稱數據分析系統）是用于檢測無線服務器、分析通用分組無線服務業務（GPRS）服務器及交換服務器的工作情況和計算服務器的各個網絡性能指標。根據指標的多變性，使用自定義公式設計滿足指標的不確定性。

目前，北京核心網有移動業務交換中心（M SC）、業務控制點（SCP）的話務統計分析系統，青藏鐵路也有自己的網絡質量監測數據分析系統，全路其他GSM-R核心網均無統計分析軟件，無法掌握網絡的性能，使GSM-R網絡優化暫時處于空白。

2 系統設計

2.1 需求分析

當前GSM-R網絡性能指標分析主要是從服務器上獲取所有的計數器文件并存放到PC機上，再手動導入現有的Exce l 模版中，計算當前指標結果。這種分析方法存在指標公式不確定性、經常改動指標公式、以前的指標值存在等問題，無法查詢歷史指標結果，不能直觀看到是否合格。數據分析系統應具有以下功能。

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

（2）顯示。分析數據結果，顯示計算數據；分析結果不符合標準的應特殊顯示。

（3）報表。提供日報表、月報表及數據分析（曲線圖等），提供導出到Excel功能。

（4）實時分析數據。分析的當天實時數據不存入實際數據庫中，最終數據以當天完整數據為準。

（5）數據庫存儲。適應多用戶同時對數據同步操作。

（6）結構。單系統實現單機版。

根據上述分析與要求，提出幾點設計建議。

（1）獲取服務器上存儲文件，按照協議格式分析后存儲。

（2）對文件數據進行整合，按照既有數學模型進行數據整合。

（3）制定質量監測判斷依據，對數據進行診斷分析。（4）將數據診斷結果詳細列出，并以報表格式輸出。

（5）提供歷史數據查詢。

（6）方便安裝，界面直觀友好，易于操作。

數據分析系統采用SQL Server 2005 數據庫及.net 開發環境設計開發，其數據庫設計選用SQL Server數據庫。SQL Server 2005 是一個全面的數據庫平臺，使用集成的商業智能 (BI) 工具，提供企業級數據管理。SQL Se rve r 2005 數據庫引擎為關系型數據和結構化數據提供了更安全可靠的存儲功能，可用于業務高可用和高性能數據應用程序的構建和管理。

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

2.2 數據分析系統框架

根據鐵路局的當前狀況，數據分析系統的總體設計采用星形網絡拓撲結構（見圖1），數據分析系統結構見圖2。

2.3 總體業務流程

獲取數據—存儲數據—分析數據—檢測是否符合標準—輸出打印。

2.4 設計原則

（1）可靠性與準確性。由于檢測數據分析系統是對網絡性能指標的分析，所以性能要保證獲取數據的準確性與可靠性。

（2）高效性和易用性。由于網絡性能指標的不斷細節化和具體化，需要分析更多的性能指標，數據流量也會逐漸增長。因此，程序和數據庫的設計必須保證在大量數據壓力下的執行性能和數據庫的反應能力。檢測數據分析系統采用統一設計風格，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。

（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的幾率。數據分析系統內部制定統一的錯誤消息處理機制，用于捕獲異常信息，并修復出現的故障，向用戶提供清楚、有意義的提示信息。一旦失敗，數據分析系統將發出用于幫助用戶發現并修復錯誤的信息。利用開發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的問題和異?，F象。

2.6 運行環境

（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 數據分析系統功能設計與實現

3.1 主要功能模塊

數據分析系統包括的主要功能模塊見圖3。

3.1.1 文件分析模塊

（1）為用戶提供導入文件接口，其中包括交換、無線及GPRS的數據文件，以及臨時文件的分析。當用戶選擇指標數據文件后，文件分析模塊負責解析數據文件，并將相應的數值寫入數據庫表中。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部分數據包括GGSN和SGSN，SGSN又分為7k和15k兩部分。每個壓縮文件都是一個.xa結尾的數據文件。交換部分的數據文件格式為txt格式。

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

（3）如果在導入文件過程中，網絡出現故障或因其他原因導致異常，將停止本次文件導入分析過程，提示錯誤原因，并將本次寫入數據庫的數據刪除，以保障最終結果的準確性。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

當文件導入完，并成功寫入數據庫，自動調用指標分析模塊，并計算各指標的性能標準。根據導入的文件，分析當前文件涉及的指標。導入數據文件后，指標分析模塊自動跳出。臨時數據的分析結果只在指標分析模塊中顯示，關閉后只能重新導入指標文件。

指標的分析計算按照公式執行，公式可自定義編輯，使分析具有更大的靈活性。

3.1.3 查詢數據信息模塊

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

3.1.4 統計模塊

在統計部分或所有的數據中，統計出的數據以報表格式顯示，提供導出、打印等功能。報表采用visua l s tud io中的crystal report。

曲線顯示包括在統計模塊中，主要是對不同時間段的數據曲線進行繪制，用戶可清晰看到數據變化趨向。

3.1.5 導出模塊

通過導出模塊，用戶可將查詢和統計結果導出到Exce l 文件。導出模塊只能在查詢頁面中使用，用戶點擊查詢后點擊導出模塊，導出Exce l文件名稱后點擊保存即可，查詢的數據成功導入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，對出現的所有錯誤進行記錄，方便日后查找，及時修正漏洞。出現錯誤后，在指定位置出現錯誤日志報告。報告中記錄錯誤產生原因、產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 數據操作日志模塊

數據操作日志模塊可對數據庫增加、刪除、修改的數據進行明確記錄，有利于日志數據完整性的分析（數據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表名、聚合函數、字段名稱確定指標公式，其轉化后生成SQL語句執行查詢，并生成結果。

自定義公式編輯功能的公式規范：

表名：操作函數（字段名稱）（＋、－、*、/）表明：操作函數（字段名稱）

如果一個指標由多個字段組成，規范是用中文括號括起所有指標：

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

優先級的括號使用中文括號，操作過程中先選擇表名，然后選擇表所對應的計數器名稱。

操作函數中的求和是對計數器的值求和；最大是取出計數器中最大的值；最小是取出計數器中最小的值；平均是對計數器的值進行平均；計數是查詢計數器有多少條記錄；在標志位的指標中是否有子公式指只有一個指標設計多張表，并且在優先級狀態下使用，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 結束語

數據分析系統減少數據分析工作量，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，采用自定義公式設計滿足指標的不確定性。數據分析系統采用統一設計風格、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，并具有高度的可擴展性，為日后新功能模塊加入留有接口。