GPRS核心网网络优化分析――用户体验部分

GPRS核心网网络优化分析――用户体验部分GPRS网络优化涉及很多方面，本文仅涉及用户体验部分。

用户体验部分涉及的指标以中国移动集团的测试规范的定义为准。

对中国移动集团的测试规范进行分析，可以看出，对网络指标的考核主要涉及了2个大的方面：1、设备对信令的处理速度；2、设备对为手机用户提供的网络接入的QOS。

因为用户在使用具体业务时，因业务层使用的协议不相同，也会影响到用户的使用感受，所以优化中，还需要分析Qos的变化对业务的影响，下面将分三个部分，详细分析评估网络指标的手段，提高指标的方法。

文档的最后，将会提供一些优化中常见的问题。

根据实际优化的经验来看，GPRS核心网并不是优化的重点，经过细致优化，GPRS核心网本身能够提高的指标也只有几个毫秒或几十个毫秒；GPRS核心网络内部都是有线连接，带宽的配置一般都非常充足。

GPRS核心网的优化重要的部分在于通过对GPRS核心网络的评估，信令流程分析，业务分析，发现潜藏在服务提供网络，或者无线侧的问题。

1 信令处理速度1.1 信令处理速度的评估方法信令处理速度需要根据具体的信令流程，在各个设备间放置仪表同时进行信令跟踪，计算出从设备收到请求到设备发出正确响应的时间即可。

有时候设备收到请求，到下一步发出响应并不在同一接口，需要使用多台仪表进行跟踪，因为仪表间不能完全同步，所以不能使用不同仪表间的时间相减，此时常常采用下面的办法：下图是一个Active PDP信令交互的流程：1.2 设备软硬件处理效率设备软硬件处理效率主要包含：1、设备硬件配置情况，比如：CPU的主频高低、缓存大小、内存大小，各硬件间的兼容情况。

2、软件处理效率，主要是指软件编译是否优化，设备算法是否合理。

本部分内容在设备的软硬件版本确定后，就已经确定，如果需要优化需要相关厂家完成，不属于我们现场优化的内容。

1.3 设备的负荷设备的信令处理机也象我们普通的计算机一样，对单个任务的响应速度将会随着设备负荷升高而降低。

设备在超负荷工作时，必然会增大出错的概率，增加任务处理的时延。

因持需要保证设备在标称值的范围内工作。

因为通讯网络的重要地位，设备一般不允许处于超负荷运行状态。

1.4 信令传送过程的时延信令从一个设备到达另外一个设备，有时需要经过多次转接，如果经过了卫星、微波或IP承载，也可能会消耗大量的时间，导致全流程的处理速度下降。

优化中如果发现信令有明显延迟，可以了解一下信令经过了那些转接设备，这些设备是否会造成丢包、比较大的抖动或者延迟。

1.5 信令处理流程冗余通讯协议在制定时，必须考虑后续商用时的很多种情况，因此其中有很多的流程是可选的，根据商用时用户的要求可以取消或减少其中的某些流程；设备中设置的定时器也是厂家根据商用后常用的情况而设置的，具体到某一个网络后，可以根实际修改其中的某些值，使网络达到一个比较好的效果。

着一部分是现场优化的重点，需要根据现场网络收集的各种信息，与客户实际需求、相关标准协议进行比对，而得出对相关流程或参数进行优化的建议。

1.6 设备处理流程出错因为目前通讯设备的复杂性，以及不同厂家对通讯协议理解上的不一致，也会出现设备处理流程出错的情况，对于较为明显的出错，一般在进行设备入网测试时可以发现，但是对于一些比较隐蔽的错误，是无法发现的，而且也不会体现在设备告警等信息上，这些错误一般不影响用户正常业务的使用，只是对设备性能会有一些影响，必须通过信令仪表的跟踪，并进行大量的分析后才能发现。

s2 用户Qos保证3GPP组织在定义GPRS网络时，并没有为其定义任何的业务，而是将GPRS定位为一个业务的承载网络，GPRS将上层业务对网络的需求转化为Qos，因持优化GPRS网络的根本就在于提高手机用户的Qos值。

Qos简单说来可以分为三个方面的内容：1、丢包率；2、时延（抖动等指标也一般会转化为时延）；3、带宽；2.1 Qos的评估方法2.1.1丢包率丢包情况一般使用ping包进行测试，对于丢包的数量，丢包的位置等都比较好定位。

进行ping 包测试时，需要分别对小包、中等包、大包和特大包分别进行测试。

建议分别使用32字节、500字节、1500字节、3000字节的包分别进行测试，其中500字节的报文重点测试，至少测试200次以上，其他报文建议测试20次以上。

测试方法如下：在Gb接口与Gi接口分别使用仪表进行跟踪，然后使用测试工具激活PDP后进行Ping包测试，测试结束后，统计Gi接口信令跟踪结果，所有从Gi口发出的Ping测试包都应该收到了reply消息，如果发现有的请求没有回复，则使用请求数据包的数量减去回复报文的数量，可以得出Ping服务器的丢包数量。

根据Gb接口跟踪到的报文进行分析，使用请求报文数量减去回复报文的数量，然后再减去服务器的丢包数量，可以得出GPRS核心网的丢包数量。

2.1.2时延时延是指数据报文从进入某个设备开始，到这个设备处理完毕，转发出来的为止，一般使用微妙来统计；考虑到GPRS网络是无线网络，整体的时延比较大，我们实际评估时也可以选用ms作为单位。

时延的测试一般也使用Ping包进行测试，为了便于设备间对比，首先需要选定某一规格的Ping包，目前移动集团公司使用500字节的Ping包进行测试。

时延的测试和计算方法和上面介绍的信令处理速度评估方法完全相同。

和时延相关的还有一个指标：抖动，因为分组设备被设计来处理突发性业务，即使同一设备转发完全相同的两个数据报文，它所消耗的时间也不会完全相同，这个时间差称之为抖动，这是和目前语音业务使用的电路交换设备是不同的。

抖动值约小，证明设备的处理性能越好，转发系统工作稳定。

对于非实时类业务，抖动值一般不需要太关注，可以按照时延来进行处理。

2.1.3带宽带宽是用来描述在单位时间内，允许多少数据通过设备。

对带宽一个比较简单的测试方法就是使用FTP进行测试。

因为影响FTP下载速率的主要就是丢包和带宽，在确定丢包问题已经得到控制的情况下，影响FTP下载速率的只能是带宽。

2.2 影响Qos主要方面2.2.1Qos协商用户发起PDP激活时，SGSN会根据终端申请Qos、HLR签约Qos、SGSN支持的Qos、GGSN 支持的Qos，按照协议规定的流程进行协商，得到一个最终的Qos，作为本次用户激活的Qos。

因为GPRS在空口上的速度比较慢，所以这个值一般都高于空口实际能提供给用户的Qos，因此这个值目前对数据传输应该没有什么影响。

在Gb接口上进行信令跟踪，可以得到手机申请的Qos、通过Gr接口的信令跟踪，可以看到HLR签约的Qos具体数值。

根据Gn接口的跟踪，可以看到最终确定的Qos。

2.2.2丢包率对于一个正常的GPRS核心网设备来说，丢包的概率应该小于千万分之一，因次我使用普通的手段进行测试，得到的测试结果应该为零，如果测试结果不为零，可以再重复一次测试，如果仍然可以看到丢包，则证明核心网络设备运行不正常，需要对Ping包途经的各个设备进行检查，排除故障。

2.2.3时延作为GPRS核心网的设备，都是比较高端的设备，具有很低的时延，防火墙、GGSN、LANSwitch的时延一般是几百微秒。

而SGSN需要在Gb接口上对用户数据进行流量控制，数据报文拆分，等等一系列的处理，所以消耗的时间比较长，华为的SGSN在周边设备及配置正常的情况下，上行和下行一个500字节的报文总共需要大概60ms左右。

如果发现核网某个设备的时延偏大，基本可以判定这个设备运行不正常或者处理性能不足以担任核心网数据的转发。

2.2.4带宽在GPRS网络中，无线资源是相对希缺的资源，而核心网扩容成本低、工程实施方便，一般不会存在带宽限制，特别是在局域网的情况下。

因此目前GPRS网络的流控一般出现在Gb接口上，Gb接口的流控是由PCU提供流控参数，SGSN根据这个流控参数执行流控。

因此使得带宽问题的定位比较复杂。

可以使用下面的方法：使用信令仪表跟踪Gb接口的信令消息，然后在测试机上使用FTP软件去本地业务提供网络下载一个比较大的文件。

根据Gb接口上面的流控参数，我们可以得到一个PCU要求SGSN下发的数据流量曲线（速率－时间曲线）。

根据SGSN实际下发的数据量，我们可以得到一个SGSN实际下发的数据流量曲线（数率－时间曲线），然后对这两个曲线进行比较，理想情况下，两个曲线应该一致，如果相差很大，则需要核心网和FTP服务器查找原因，为何不能根据PCU的要求的速率下发数据；如果两个曲线基本保持一致，但整体流量较小，应该由无线侧查找原因。

3 业务与Qos间的关系3.1 Wtp协议3.1.1简介WTP协议是一种应用层协议，基于UDP进行传输，提供分片功能，传输确认、丢包重传机制。

基本概念：1、分片：当需要传输的消息大于一个分片大小时（可以设置），WTP层将对消息进行分片，分割成多个消息进行传输。

2、包组：就是几个分片的集合。

WTP进行消息传递时，需要接收方对收到的消息进行确认，但是协议规定并不是每一个数据包都需要确认，而是按照一个包组进行确认，发送方会在包组的最后一个报文上做一个标志，当发送方连续发送完一个包组后，就会等待对方的响应，当收到对端的响应后才发送下面的一个包组。

接收方会将接受的数据缓存，知道接收方接收到这个包组的最后一个包时，就开始检查这个包组是否有丢包，如果发现丢包，就会将包的号码发给发送方，要求重传。

当包组的最后一个报文在传输过程中丢掉时，接收方和发送方就都处于等待状态，当发送方的重传定时器超时后，发送方会重新发送该包组的最后一个报文3.1.2丢包对网络WTP的影响在GPRS网络中，因为无线传输的关系，丢包是不可避免的，如何降低丢包对传输的影响，是网络优化的重要内容。

根据WTP传输机制进行分析，我们可以发现，当一个包组的最后一个报文不会丢失的话，那么接收方就可以迅速的反馈，有那些报文被丢掉，要求发送方重新发送。

但是如果包组的最后一个报文被丢掉的话，就会出现发送方和接收方都在等待的情况，此时对传输的影响最大，为了减小这种情况出现的概率，我们有两种手段：1、减少消息中的最后一个报文的数量；2、详细计算从发送方发送完数据，到收到接收方确认消息的时间，当没有及时收到确认消息时，就立刻重新发送该包组中最后一个报文。

要减少消息中最后一个报文的数量，就必然要增大每个包组容纳的数据分片数量，但增大包组后，将带来新问题：由于终端处理能力的限制，该值不能太大，一般不能超过6；等待响应消息超时时间受到网络传输时延和抖动的限制，不同地区可能有不同的值，一般情况下，从发送方发出数据到收到对方的响应，时延都小于2S，我们建议等待响应超时重发定时器设定为3S。

3.1.3包组大小对WTP传输的影响当消息比较小时，往往一个分片就可以完成整个消息的传输，此时讨论包组的大小是没有意义的，但是当消息比较大，需要将消息分成几十个包文传输时，包组的大小将直接影响WTP 的吞吐量。