基于质量指数的国际出访数据业务质量评估方法与应用

（中国联合网络通信有限公司广州市分公司，广州 510656）

基于质量指数的国际出访数据业务质量评估方法与应用

麦智毅，方芳

（中国联合网络通信有限公司广州市分公司，广州 510656）

本文以国际出访数据业务全流程为研究对象，对影响国际漫游出访数据业务网络质量的因素进行梳理，分析了现有网络质量评估指标的局限性，通过大量的数据统计分析，创造性提出通过分级的网络质量指数对网络质量进行评估，直观科学地呈现网络质量情况，能快速准确定位网络质量的影响因素。日常维护实践表明，该方法对网络质量评估效果良好，并能快速判断和定位影响网络质量的问题点。

国际漫游；分组核心网；质量指数；质量评估；质量优化

随着移动互联网时代的到来，各类即时通信软件、社交软件的普及，人们对智能手机、平板电脑等智能终端的依赖越来越强，运营商国际漫游资费的逐步下调，国际漫游数据业务量随之日益攀升。国际漫游用户作为高端客户群，对网络质量更为敏感，因而为客户提供优质的国际漫游网络在客户挽留和品牌提升方面有着极其重要的价值。然而，在现网维护过程中发现，目前所采用的单一网元、单个质量指标的网络质量评估标准，较难体现出国际漫出用户的真实使用情况，以全流程的视角，融合所有影响因子，探索一种全面直观的反映用户使用感知的质量评估方法成为了质量管控的首要任务。本文从国际漫游分组核心网的角度，对国际漫出数据业务的网络质量的影响因素进行深入分析探讨，提出一种全新的基于质量指数的网络质量评估方法。

1 国际漫游网络结构

数据业务国际漫游可分为漫游地接入和归属地接入两种方式，为了能给用户提供灵活丰富的计费处理，目前中国联通全网均采用用户归属地接入方式，由分别设置在广州和北京的国际GGSN为漫出用户提供数据业务服务。网络结构如图1所示。

业务流程如下。

（1） 用户在国外完成GPRS位置更新后，发起数据业务激活请求。

（2） 由国外运营商SGSN通过GRX寻址到中国联通根DNS，根DNS将国际GGSN的地址反馈给国外运营商。

图1 国际漫游出访数据业务网络结构

（3） 漫游地SGSN与国际GGSN建立GTP(GPRS Tunneling Protocol)隧道。

（4） 为了实现对预付费国际漫出用户的实时计费，国际GGSN采用使用业务时鉴权模式，将所有用户（包括后付费用户和预付费用户）的业务请求通过代理网关DCC-Proxy送至用户归属省分OCS进行鉴权，并根据OCS的应答消息完成后续业务流程的控制。

（5） OCS鉴权通过后，用户的NET类业务请求由国际GGSN直接接入互联网，WAP类业务请求由国际GGSN转发至国际WAP网关处理。

2 基于质量指数的网络质量评估方法

2.1 影响网络质量的因素

从图1可见，国际漫出数据业务需要经过境外运营商网络、转接商GRX网络和联通网络等多个网元，路由漫长而复杂，任何环节出现问题都会影响国际用户的使用感知。通过对业务流程各环节的分析和梳理，找出影响网络质量的主要症结有助于提高对网络质量的管控。对影响质量的因素，从以下3个方向进行分析。

2.1.1 国内网络

（1） 国际GGSN：GGSN主要负责PDP上下文管理、数据分组的路由和分发等功能，从最近两年的运行情况看，故障率较低，不是影响网络质量的主要因素。（2） DCC-Proxy或省分OCS：根据业务规范，国际GGSN对后付费用户和预付费用户都触发在线计费，计费消息由代理网关DCC-Proxy根据全国号段表分发至用户归属省OCS。国际GGSN的业务逻辑配置为发生以下情况时拒绝用户业务：OCS无响应或宕机；OCS返回异常代码。即若DCC-Proxy号段数据不全、DCC-Proxy出现故障、OCS故障不能回复响应消息或OCS响应返回码不正确，都将导致用户无法使用业务，影响用户的使用感受，是网络质量评估中需要重点考虑的因素。

2.1.2 GRX网络

国际数据转接商GRX主要负责全球不同运营商之间的数据漫游通信。当联通与境外运营商开通数据漫游业务时，双方根据彼此的IR21文件配置数据，联通BG通过BGP（Border Gateway Protocol）向GRX广播本网的所有Gn IP地址段，GRX负责向联通BG广播所有合作运营商的Gn IP地址段路由。若GRX没能及时按照最新IR21文件放通路由，则可能影响联通漫出用户使用数据业务。

2.1.3 境外运营商网络

联通用户在境外使用数据业务时，需先接入漫游地网络，并通过拜访地SGSN发起业务请求。境外运营商需及时按照联通最新IR21文件配置网络数据并放通IP路由。若由于境外运营商数据配置有误或网络故障导致漫出用户无法上网，国内网络网管系统无法监控，因而，本文探讨的漫出数据业务质量评估方法暂不考虑这种情况。

2.2 国际漫出数据业务质量指数

2.2.1 质量指数

为了获得更能体现用户真实感知的网络质量指标，结合影响网络质量的因素以及各种网络基础指标数据进行详细分析，借助统计工具对正常情况下的和故障情况下的PDP激活成功率、PDP激活请求次数、CCR响应成功率、发送CCR消息次数、接收CCA消息次数、在线用户数等数据的相关性进行比较，发现其中PDP激活请求次数与在线用户数在网络正常与异常情况下存在较强的关联性。我们从华为M2000网管系统选取了2013年9月至2014年3月的PDP激活请求量和在线用户数进行深入的分析，如图2所示，图中三角形点为天津、吉林、四川等故障发生时的统计数据，圆点是网络正常时的数据。

图2 用户数、PDP激活请求量在不同网络状况下的分析图

从图2可见，网络正常情况下，PDP激活请求量与在线用户大致呈线性增长关系。当网络发生故障时，在线用户数相同的前提下，PDP激活请求量比正常时大幅上升。考虑到目前大部分用户都是使用智能终端，智能终端的特点就是系统会自动连接数据网络，当终端发现无法正常上网时，会不停地自动重发PDP激活请求消息，终端行为与图2分析结果基本吻合。

从图2看到，三角形与圆点有部分区域重叠，主要原因如下。

（1）部分省分开通了预付费数据漫游、定向漫游优惠等业务，这类业务只允许用户登录指定的合作运营商，若用户登录到错误的运营商，国际GGSN将拒绝用户使用，从而引起PDP激活请求量的上涨。

（2）各省国际漫出用户数不均等，对于用户数较少的省分来说，故障引起的PDP激活请求量的增幅不太明显。

利用图2的统计数据和分析结果，我们把网络综合质量指数分为两级进行分析监测。

表1 网络质量指数分级表

从图2可见，PDP激活请求次数跟在线用户数基本呈线性关系，通过PDP激活请求数～在线用户的典型样本可以拟合得到合适的质量指数监测阈值。我们利用SPSS工具对在线用户数样本进行统计分析，频率分布如图3所示，通过软件计算得到90%下侧分位数为4152。因此，选取图2中用户数在[0，4152]区间内的圆灰色区域上边界的数据作为样本进行线性拟合。

图3 在线用户数分布

图4 PDP激活请求次数-用户数拟合

设用户数为x，PDP激活请求量为y，两者对应关系为y=a×x+b。为便于在网管系统上应用，设定截距为0，即b=0，运用最小二乘法得出a=3.82，如图4所示。因此，网络总体质量指数的定义及判断阈值如下：

在日常监控中，对一级网络指数进行15 min粒度的监控，当发现网络总体质量指数高于故障阈值时，则通过国际数据漫游质量监测系统对PDP激活会话进行回溯，分析二级网络质量指数情况，进而确定网络质量详细情况。根据会话记录中的用户号码，利用自主开发的排障工具计算各省或各拜访运营商的网络质量指数，影响网络质量的故障方向即为二级网络质量指数最大的省份或拜访运营商。考虑到出访用户较少的省份网络质量指数可能会受到个别用户行为的影响，在判断故障方向时，同时需要考虑剔除用户行为的影响。通过对各省用户的激活次数进行标准偏差分析，发现激活数量的标准偏差大于100时，该省必然是出访用户少，个别用户在反复尝试激活。

因此，故障发生方向的判断公式如下：

故障方向=MAX(各省/拜访运营商网络质量指标)

其中σ为标准差，Xi为各用户PDP激活次数，N为用户个数，μ为各用户PDP激活次数的平均值。

2.2.2 质量指数评估法的特点

质量指数评估法跟传统的单纯依靠PDP激活成功率等单一指标的评估法相比，具有以下优点。

(1) 在现网采用的使用业务时鉴权模式下，传统所用的单一成功率指标法（PDP激活成功率、CCR响应成功率）只能反映某一业务接口的运行状况，而质量指数评估法则能从全程全网的高度反映整个网络状况。

图5 内蒙古OCS故障时国际漫游网络的一级、二级质量指数

(2) 当网络出现故障时，传统的单一指标只能反映出当前网络的总体恶劣程度，而质量指数评估法的二级指标能直观地反映出故障方向，有利于故障的快速定位和处理，减少故障对用户带来的负面影响。

2.2.3 质量指数的应用

这一新型网络质量指数分析方法评估网络质量应用以来，在国际漫游网元指标正常的情况下，多次及时发现网络质量下降的下降趋势，以2014年4月及时发现了内蒙古OCS故障为例。

4月18日11时，网管系统监测到质量总指数突然上升到6.85，但PDP激活成功率是100%，CCR响应成功率为98.71%，维护人员立即通过信令监测系统回溯PDP激活会话，并启动排障工具统计出各省网络质量指数以及标准偏差值，发现内蒙古的网络质量指数高达59.34，标准差为62.16，联系内蒙古OCS维护人员核查，确认该省OCS设备确实发生了故障，在在线计费会话中对所有正常国际用户都回复了异常代码，导致所有内蒙古漫出用户无法上网。网络质量下降时，国际出访数据业务网络质量一级质量指数及二级网络指数如图5所示。

3 结论

本文通过对国际漫游出访数据业务流程的梳理，分析了影响漫出数据业务质量的主要因素，创造性提出网络质量指数的概念，并通过科学地分析研究，给出不同级别质量指数的计算公式，从全业务流程的角度提出了一种简单直观网络质量评估方法，并根据该方法，开发了能快速定位故障方向的排障工具，有较强的创新性，值得全国推广。该方法实施一年以来，多次及时发现了网络质量下降趋势，网络质量指数成为判断网络健壮性的风向标。快速准确定位影响网络质量的故障点，减少用户投诉，为公司减少业务量损失，树立了良好的国际业务品牌形象。

[1] 3GPP TS 29.060 v6.15.0 General Packet Radio Service (GPRS)，GPRS Tunnelling Protocol (GTP) across the Gn and Gp interface (Release 6)[S].

[2] IETF RFC4006 (2005-08) Diameter Credit-Control Application[S].

[3] QB/CU 086-2008 中国联通IT系统BSS系统域在线计费系统接口规范v1.0[S].

International outbound date service quality assessment method based on quality index

MAI Zhi-yi, FANG Fang
(China United Network Communications Co., Ltd. Guangzhou Branch, Guangzhou 510656, China)

This paper analyzed main factors that impact the network quality of international data roaming from the perspective of core network. According to the current data service process, a new network quality assessment method is proposed, which is proved to be accurately assess network quality, and be good at quickly judging and locating network fault in daily supervision.

international roaming; packet switch core network; quality index; quality assessment; quality optimization

TN929.5

A

1008-5599（2014）09-0045-05

2014-07-09