Oracle分區技術在C3無線接口監測系統中的應用

鄧麗賢孫啟民胡莉麗

(1．北京全路通信信號研究設計院集團有限公司，北京 100070；

2．北京市高速鐵路運行控制系統工程技術研究中心，北京 100070)

Oracle分區技術在C3無線接口監測系統中的應用

鄧麗賢1，2孫啟民1，2胡莉麗1，2

(1．北京全路通信信號研究設計院集團有限公司，北京 100070；

2．北京市高速鐵路運行控制系統工程技術研究中心，北京 100070)

CTCS-3無線接口監測系統是用于監測CTCS-3列控無線通信網絡的大數據處理系統，采用Oracle分區技術可大幅提高數據的存儲和讀取效率，同時可顯著降低數據庫維護工作的復雜度。

CTCS-3；GSM-R；接口監測系統；數據庫分區

1 概述

我國鐵路的高速客運專線主要使用CTCS-3級（以下簡稱C3）列車運行控制系統，該系統基于GSM-R無線通信網絡承載。隨著客運專線的不斷增加，GSM-R網絡日益增大, C3無線接口監測系統（以下簡稱“接口監測系統”）逐漸成為解決列車運行過程中無線通信問題的重要手段之一。

接口監測系統實時采集列車運行過程中的無線通信數據，并對數據進行解析、存儲、分析，可及時發現列車運行中存在的無線通信問題。接口監測系統有助于C3無線通信問題的快速發現、及時定位和盡早解決，能夠保障C3列控系統的安全穩定運行。列車運行過程中會產生大量的網絡信令和C3業務數據，隨著客專線路和列車數量的增加，接口監測系統的整體數據量也快速增長，對數據存儲、數據查詢和分析處理的速度都提出很大的挑戰，因此，接口監測系統需采用有效的技術手段來提高自身的數據處理能力。

2 接口監測系統簡介

2.1 系統概述

接口監測系統主要對C3列控無線通信網絡中Igsm-r、Um、Abis、A、PRI等接口進行監測，具備接口數據采集、解析、關聯、存儲、查詢、故障分析及網絡質量分析等基本功能，是GSM-R無線網絡維護人員進行C3無線超時問題分析的主要工具。

2.2 系統結構

接口監測系統包括存儲、系統同步、網關、網管、綜合分析和各單接口監測子系統，其中單接口處理部分又包括Igsm-r接口、Um接口、Abis接口、A接口和PRI接口子系統。系統結構如圖1所示。

存儲子系統軟件采用Oracle 10g數據庫軟件實現，Oracle的控制文件、日志文件和數據文件分別存放在不同的磁盤分區。為保證接口監測系統的數據處理效率，采用Oracle分區技術進行各接口的數據表和索引的設計。

3 Oracle分區技術研究

3.1 分區技術特點

圖1 接口監測系統結構圖

分區技術是Oracle數據庫為簡化對數據庫大表的管理而推出的一項重要技術[1],它是Oracle數據庫最重要、最成功的功能之一，可以提高數以萬計應用程序的性能、可管理性和可用性[2]。分區包括數據表及索引的分區，通過鍵值將數據表及索引劃分為可管理的獨立小塊，可以提高維護、備份、恢復數據庫的效率以及讀寫數據庫的性能。

Oracle數據庫分區對應用程序來說是透明的，應用程序可以不知道數據表已經被分區，在數據訪問過程中，分區表的訪問和普通表的訪問沒有任何區別，Oracle的查詢優化器將自動處理分區表[3]。

3.2 分區技術應用場景

當數據庫中的數據滿足以下一類或幾類場景條件時，應考慮使用分區技術[4]，如表1所示。

表1 Oracle數據庫分區技術應用場景分類列表

3.3 表分區及索引分區類型

1） 表分區

Oracle 10g提供4種主要的分區類型[5]，范圍分區、散列分區、列表分區和組合分區（也叫“復合分區”），如表2所示。

表2 數據表分區類型列表

2） 索引分區

索引分區的類型有2種，本地分區索引和全局分區索引[5]，如表3所示。

3.4 分區維護技術

Oracle分區維護操作主要包括分區表的建立；表分區的添加、刪除、拆分、合并、截斷；分區索引的建立和重建。

表3 索引分區類型列表

在進行表分區的刪除、拆分等維護操作時，務必通過附加update global indexes語句更新全局分區索引；否則，將導致全局分區索引失效。

在進行表分區的添加操作時，若當前表包含本地分區索引，則Oracle軟件將自動在新加表分區所在的表空間中添加對應的索引分區。如需將索引分區和表分區存放在不同的表空間以提高讀寫性能，可通過alter...rebuild...語句重建索引分區，將索引分區重建到獨立的表空間。

4 Oracle分區技術在接口監測系統中的應用

4.1 接口監測系統數據特征分析

接口監測系統是一個典型的大數據處理系統，系統數據具有以下特征。

1） 數據量大：系統中部分數據表單日記錄數在2 000萬條以上，部分數據表單日數據量在15 G左右。接口監測系統技術條件要求單接口的數據存儲期限不小于3個月[6]，故部分數據表的數據量將達到TB級別。

2） 存儲時延小：發生C3無線超時故障后，需要第一時間對故障進行分析，因此存儲時延要求較高。

3） 歷史數據多：GSM-R網絡維護人員一般僅使用最近一周的接口監測數據，且接口監測系統的軟件僅對當日數據進行更新操作，因此接口監測系統中絕大部分數據為使用頻率較低的歷史數據。

4） 表結構維護頻繁：系統配備的存儲空間有限，為了保證新數據能夠完整寫入數據庫，需要對數據表結構及存儲空間進行頻繁的周期性維護。

5） 可用性要求高：接口監測系統是C3無線超時分析的主要工具，因此對系統的可用性提出很高的要求。

對比接口監測系統的數據特征及分區技術的應用場景，為了保證接口監測系統Oracle數據庫軟件的長期穩定運行，Oracle分區技術是接口監測系統的必然選擇。

4.2 分區技術應用方案

在接口監測系統中使用Oracle分區技術時，研發人員首先確定需要分區的表和選用的分區類型，再對選定的數據表進行分區管理工作。在進行數據查詢及統計分析時，要利用Oracle分區表和分區索引分而治之的特性，提高數據統計分析的速度。具體應用方案如下。

1） 明確分區范圍

接口監測系統中單接口的信令、業務數據及呼叫信息、綜合分析子系統的故障分析結果和無線質量統計結果、網管子系統的告警數據和性能數據等數據表的單表數據量都很大，這些表中的數據需要保存較長的期限，故表中都有大量的歷史數據，所以需要對相關的數據表進行分區。

2） 選定分區類型

鐵路各業務系統在日常維護管理中，需向上級提供日報、周報或者月報用于進行問題分析或故障統計工作，接口監測系統也需要生成故障分析日報和故障統計月報。

接口監測系統的故障分析工作以日為單位進行，對數據進行查詢和分析操作時也都指定明確的時間范圍，因此，對選定的需要分區的單接口的信令、業務數據和呼叫信息等數據表采用按日范圍分區的方式進行分區，對故障分析結果、無線質量統計結果等數據表采用按月范圍分區的方式進行分區。同時，為了提高查詢分析的速度，還選用了本地分區索引。

3） 分區管理

明確分區表范圍且選定分區類型后，需要創建分區表，并根據需要對分區表進行周期性維護。接口監測系統數據庫分區管理流程如圖2所示。

4） 分區使用規則

在進行數據查詢和統計分析操作時，應明確指明時間范圍，確保數據能夠命中所在的分區。另外，通過使用Oracle提示（Hint）強制修改默認執行計劃，提高分區索引的利用率，從而進一步提高數據查詢語句的執行速度。

4.3 表分區及索引分區的維護策略

圖2 接口監測系統分區管理流程圖

接口監測系統網管服務器軟件負責Oracle數據庫表分區及索引分區的自動維護。為了不影響在列車運行繁忙階段大量接口監測數據入庫和數據讀取的速度，網管服務器軟件在每天夜里的非繁忙時期進行分區的添加及刪除處理。

5 結束語

Oracle分區技術的使用，可大幅提高接口監測系統數據的存儲和讀取效率，同時顯著降低數據庫維護工作的復雜度。今后，各路局需要監測的C3線路將持續增加，接口監測系統需要處理的數據量也會不斷擴大，Oracle分區技術的使用方案也將根據實際情況進行不斷的優化調整。

[1]申紅雪，劉育熙.Oracle10g表分區技術管理[J].科技信息, 2008（20）：44-98.

[2]孫奕鵬.Oracle分區技術[J].福建電腦，2009（6）：70-84.

[3]楊志彬.Oracle表分區管理[J].福建電腦，2007（8）：119-169.

[4]王時繪，李正君.Oracle分區技術研究及實現[J].科技廣場，2011（9）：86-89.

[5] Edward Whalen.基于Linux平臺的Oracle Database 10g管理[M].陳曙暉，譯.北京：清華大學出版社，2007.

[6]中華人民共和國鐵路運輸局.運基通信[2010]637號GSM-R數字移動通信網Abis、A、PRI接口監測系統技術條件（V1.0）[S].

The CTCS-3 radio interface monitoring system is a large data processing system used to monitor the radio communication network of CTCS-3 train control system. Using the Oracle partition technology can greatly improve the data storage and reading effi ciency, and signifi cantly reduce the complexity of database maintenance work.

Chinese Train Control System Level 3; Global System for Mobile communications-Railway; interface monitoring system; database partition

10.3969/j.issn.1673-4440.2016.06.003

2015-12-10）