IPRAN網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量監(jiān)測(cè)方案研究

向九松 張鳳 劉菁 左興宇

摘要：分析了當(dāng)前IPRAN網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營(yíng)現(xiàn)狀和運(yùn)維需求，介紹了目前主流網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量監(jiān)測(cè)的技術(shù)和方法，在此基礎(chǔ)上提出了基于多維度數(shù)據(jù)分析的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量監(jiān)測(cè)方案，幫助運(yùn)營(yíng)商提升運(yùn)維效率、提高業(yè)務(wù)感知、獲得競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

關(guān)鍵詞：業(yè)務(wù)感知；SQM；IP FPM；秒級(jí)監(jiān)控；資源樹(shù)

1 引言

近年來(lái)中國(guó)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)成就斐然，4G基站規(guī)模激增，抖音、拼多多等現(xiàn)象級(jí)的應(yīng)用層出不窮，VOLTE語(yǔ)音逐步開(kāi)始規(guī)模商用，物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)入了快速發(fā)展部署階段，各家運(yùn)營(yíng)商也在積極進(jìn)行5G試點(diǎn)。與此同時(shí)，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)用戶總量增長(zhǎng)放緩，提速降費(fèi)后數(shù)據(jù)流量成倍增長(zhǎng)但利潤(rùn)率卻逐步下滑，各運(yùn)營(yíng)商之間的競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，運(yùn)營(yíng)商被內(nèi)容服務(wù)商管道化的趨勢(shì)也日趨明顯。所有這些變化均對(duì)運(yùn)營(yíng)商的IPRAN承載網(wǎng)絡(luò)提出了越來(lái)越高的要求，在封閉網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)下只需關(guān)注網(wǎng)絡(luò)設(shè)備本身而不注重客戶感知、不關(guān)注應(yīng)用質(zhì)量的傳統(tǒng)運(yùn)維模式正面臨著巨大的挑戰(zhàn)。

2 需求分析

IP RAN通過(guò)引入MPLS、二層偽線、端到端BFD、FRR等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)IP網(wǎng)絡(luò)由業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)向綜合承載網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)變，但由于IP本身盡力而為的特點(diǎn)，傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)維機(jī)制、指標(biāo)體系、監(jiān)測(cè)手段等與不斷攀升的移動(dòng)承載需求相比仍然存在較大的差距，亟需引入一套可視、可管、可分析、可溯源的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量監(jiān)測(cè)方法，提供先于用戶發(fā)現(xiàn)、解決和優(yōu)化業(yè)務(wù)感知問(wèn)題的手段，促進(jìn)提升移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)用戶的業(yè)務(wù)感知。當(dāng)前的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)態(tài)勢(shì)要求網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)該具備如下功能：

2.1 針對(duì)不同業(yè)務(wù)場(chǎng)景構(gòu)建不同的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量指標(biāo)體系

IPRAN作為一個(gè)綜合承載網(wǎng)絡(luò)，承載了LTE上網(wǎng)、VOLTE語(yǔ)音、政企專線、5G等多種業(yè)務(wù)，不同業(yè)務(wù)對(duì)于移動(dòng)承載網(wǎng)的要求各不相同，僅以5G uRLLC典型應(yīng)用工業(yè)控制以及窄帶物聯(lián)網(wǎng)為例，工業(yè)控制業(yè)務(wù)對(duì)時(shí)延有著極為苛刻的要求，一般要求十毫秒級(jí)別，可靠性要求接近100%；窄帶物聯(lián)網(wǎng)對(duì)時(shí)延、丟包并不敏感，但是對(duì)終端低能耗有較高的要求。只有實(shí)施差異化的質(zhì)量指標(biāo)體系，方能滿足差異化的業(yè)務(wù)保障需求。

2.2 解決KPI指標(biāo)與用戶真實(shí)業(yè)務(wù)感知不匹配的問(wèn)題

運(yùn)營(yíng)商需要解決“網(wǎng)元好≠端到端質(zhì)量好，均值好≠局部地區(qū)好，測(cè)試好≠單用戶好，統(tǒng)計(jì)好≠感受好”的評(píng)估難題，建立用戶感知指標(biāo)體系，推動(dòng)以網(wǎng)絡(luò)KPI（Key Performance Indicator）為核心的運(yùn)維模式向圍繞用戶感知KQI（Key Quality Indicator）的新型運(yùn)維模式轉(zhuǎn)變。

2.3 實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)故障、用戶投訴的快速分析定位

在集約化運(yùn)維的大趨勢(shì)下，運(yùn)維人員面臨設(shè)備多、工作量大、隱患難以排查等困難。移動(dòng)網(wǎng)業(yè)務(wù)又面臨網(wǎng)元類型雜、設(shè)備數(shù)量多的問(wèn)題，如何快速掌握網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀態(tài)，提前、精準(zhǔn)、定向的進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)排障和優(yōu)化也是運(yùn)維工作中亟需解決的問(wèn)題。

2.4 提前發(fā)現(xiàn)業(yè)務(wù)感知下降、挖掘網(wǎng)絡(luò)潛在隱患

據(jù)統(tǒng)計(jì)98%擁有負(fù)面體驗(yàn)的客戶會(huì)選擇不投訴，且50%的沉默客戶會(huì)直接轉(zhuǎn)網(wǎng)，因此，運(yùn)營(yíng)商需要將由客戶投訴為導(dǎo)向的服務(wù)模式變?yōu)橛蒏QI為導(dǎo)向的服務(wù)模式，在大量用戶覺(jué)察有負(fù)面體驗(yàn)之前發(fā)現(xiàn)業(yè)務(wù)感知下降，排查潛在的問(wèn)題，并及時(shí)解決。

2.5 支撐差異化的運(yùn)維

為減緩運(yùn)營(yíng)商被逐漸管道化的趨勢(shì)，運(yùn)營(yíng)商需主動(dòng)與內(nèi)容服務(wù)商進(jìn)行合作，共建共盈感知系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以針對(duì)合作方的應(yīng)用和客戶進(jìn)行差異化的監(jiān)測(cè)和保障。

3 網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量監(jiān)測(cè)技術(shù)概述

目前主流的網(wǎng)絡(luò)性能監(jiān)測(cè)方法主要有主動(dòng)測(cè)量、被動(dòng)測(cè)量、網(wǎng)絡(luò)性能采集、關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)分析等等。

3.1 主動(dòng)測(cè)量

是指運(yùn)用內(nèi)置或者外置探針將探測(cè)數(shù)據(jù)包放入網(wǎng)絡(luò)中，觀察該數(shù)據(jù)包的行為和到達(dá)時(shí)間，統(tǒng)計(jì)網(wǎng)絡(luò)層管道的SLA指標(biāo)。該方法適合端到端的網(wǎng)絡(luò)性能測(cè)量，主要被用作測(cè)試延遲、丟包率、帶寬以及其他端到端的路徑特征檢測(cè)，但無(wú)法監(jiān)測(cè)實(shí)際業(yè)務(wù)感知。常見(jiàn)技術(shù)包括PING/TRACE、Y.1564、Y.1731、RFC2544等等。

3.2 被動(dòng)測(cè)量

一般用于業(yè)務(wù)級(jí)的測(cè)量，由承載網(wǎng)設(shè)備感知實(shí)際的業(yè)務(wù)流量，測(cè)量出每條業(yè)務(wù)流的SLA指標(biāo)，無(wú)需插入獨(dú)立的測(cè)量報(bào)文。常見(jiàn)技術(shù)包括IP FPM、DPI測(cè)量等等。

3.3 網(wǎng)絡(luò)性能采集

運(yùn)用傳統(tǒng)的網(wǎng)管手段或?qū)Ｓ霉ぞ哌M(jìn)行關(guān)鍵運(yùn)維指標(biāo)的采集，例如端口CRC、收光功率、各類資源利用率等。

3.4 關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)分析

運(yùn)用大數(shù)據(jù)手段關(guān)聯(lián)周邊各類系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)，進(jìn)行信息整合并挖掘潛在的問(wèn)題。

4 方案介紹

4.1 總體系統(tǒng)架構(gòu)

IPRAN網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)按照功能可分為數(shù)據(jù)采集與適配模塊、指標(biāo)模型設(shè)計(jì)模塊、感知分析模塊、問(wèn)題定位模塊、前端展示模塊、IT接口適配模塊等，具體架構(gòu)如圖一所示：

4.2 部署實(shí)施

4.2.1 基于設(shè)備自身SQM（Service Quality Management）的端到端業(yè)務(wù)撥測(cè)

目前IPRAN設(shè)備均自帶交付測(cè)量技術(shù)，如Y.1731、RFC2544等等，通過(guò)這些技術(shù)可以模擬基站或政企專線業(yè)務(wù)進(jìn)行時(shí)延、抖動(dòng)、吞吐量、丟包率等性能的在線測(cè)量。在省中心選擇一個(gè)業(yè)務(wù)相對(duì)空閑的BB對(duì)，各地市可選取若干A/U設(shè)備，并配置A/U設(shè)備到省中心B設(shè)備的模擬基站或?qū)＞€業(yè)務(wù)。通過(guò)網(wǎng)管系統(tǒng)定期發(fā)起SQM測(cè)試，并實(shí)時(shí)分析測(cè)試數(shù)據(jù)，驗(yàn)證網(wǎng)絡(luò)的性能指標(biāo)。

4.2.2 基站和IPRAN設(shè)備的輪詢PING測(cè)

在核心網(wǎng)側(cè)部署探測(cè)服務(wù)器，模擬核心網(wǎng)對(duì)全網(wǎng)基站、城域ER、匯聚ER、B設(shè)備、A設(shè)備進(jìn)行輪詢PING測(cè)，獲得承載網(wǎng)各個(gè)層次設(shè)備的時(shí)延、丟包、抖動(dòng)數(shù)據(jù)，并將實(shí)測(cè)結(jié)果與網(wǎng)絡(luò)資源樹(shù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，實(shí)時(shí)反映承載網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行質(zhì)量。

4.2.3 秒級(jí)監(jiān)控

目前常規(guī)流量監(jiān)測(cè)是分鐘級(jí)別，如cacti、傳統(tǒng)網(wǎng)管等，通過(guò)采集兩個(gè)時(shí)段的差值再除以時(shí)間差得到監(jiān)測(cè)結(jié)果，所以會(huì)產(chǎn)生“消峰填谷”的誤差。在秒級(jí)峰值監(jiān)控功能下，端口實(shí)際的利用率遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)手段監(jiān)控到的流量峰值，通過(guò)現(xiàn)網(wǎng)實(shí)測(cè)二者最高差值接近30%。在現(xiàn)網(wǎng)部署秒級(jí)監(jiān)控策略，可為網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容和流量分析提供更為精準(zhǔn)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，進(jìn)一步優(yōu)化指標(biāo)。

4.2.4 IP FPM

IP FPM（Flow Performance Monitor）檢測(cè)是一種對(duì)實(shí)際業(yè)務(wù)流進(jìn)行直接測(cè)量，獲取網(wǎng)絡(luò)的丟包統(tǒng)計(jì)、業(yè)務(wù)路徑時(shí)延等性能指標(biāo)的測(cè)量方法。在基站源端進(jìn)行數(shù)據(jù)的染色，并通過(guò)網(wǎng)管進(jìn)行實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)計(jì)數(shù)，在核心網(wǎng)側(cè)根據(jù)染色特征進(jìn)行數(shù)據(jù)識(shí)別和采集，從而得到端到端的網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

[1]馬嘯威 曹維華 李文云 賀曉. 移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)感知質(zhì)量?jī)?yōu)化方法及系統(tǒng)[J]. 廣東通信技術(shù)2017.2

（作者單位：江蘇電信省操作維護(hù)中心）