移動分組網(wǎng)絡(luò)流量流向可視化方法研究與實踐

張軍霞 李明芳

摘?要：本文圍繞著移動分組網(wǎng)絡(luò)流量可視化，詳細(xì)地闡述了移動分組網(wǎng)絡(luò)流量可視化的實現(xiàn)方案、目標(biāo)可行性分析、相關(guān)工作的分析、調(diào)查和評估以及具體方案實施。

關(guān)鍵詞：移動分組網(wǎng)絡(luò);流量可視化

隨著近幾年數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的迅猛發(fā)展，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計越來越顯示出各種弊端，種種弊端導(dǎo)致目前的系統(tǒng)不能實時展現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)運行情況。為了解決這些弊端，河北聯(lián)通網(wǎng)管中心提出開發(fā)移動網(wǎng)業(yè)務(wù)可視化創(chuàng)新項目，以移動分組網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點流量采集為依托建設(shè)一個系統(tǒng)，實現(xiàn)移動分組網(wǎng)絡(luò)流量流向的可視化呈現(xiàn)以期能實時直觀的反映移動分組網(wǎng)絡(luò)各段落的流量情況，以幫助值班人員快速發(fā)現(xiàn)定位網(wǎng)絡(luò)故障并調(diào)度相關(guān)資源及時疏導(dǎo)“擁塞”段落，構(gòu)建快速、精準(zhǔn)定位處置的互聯(lián)網(wǎng)化運維體系。

一、可視化流量的實現(xiàn)方案

本文根據(jù)河北聯(lián)通移動分組網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)現(xiàn)狀和現(xiàn)有的性能指標(biāo)統(tǒng)計方法和移動綜合網(wǎng)管現(xiàn)有的功能支撐情況，制定了三種移網(wǎng)流量可視化的實現(xiàn)方案：

方案一，開發(fā)一個流量流向可視化展示界面，需要展示的數(shù)據(jù)來源于“表格導(dǎo)入”的方式;即沿用原有的手工報表方式，在該基礎(chǔ)上通過系統(tǒng)將表格反映的數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化呈現(xiàn)。

方案二，開發(fā)一個流量流向可視化的展示界面，需要展示的數(shù)據(jù)來源于“專業(yè)廠家網(wǎng)管”的方式;即在專業(yè)廠家網(wǎng)管和流量流向可視化系統(tǒng)之間開發(fā)“接口”，通過接口實時動態(tài)獲取移動分組網(wǎng)絡(luò)上各網(wǎng)元節(jié)點之間的流量和設(shè)備端口負(fù)載情況，進(jìn)行可視化呈現(xiàn)。

方案三，開發(fā)一個流量流向可視化的展示界面，需要展示的數(shù)據(jù)來源于“移動綜合網(wǎng)管”的方式;即在移動綜合網(wǎng)管和流量流向可視化系統(tǒng)之間開發(fā)“接口”，通過統(tǒng)一采集綜合網(wǎng)管對接的各個專業(yè)設(shè)備上的數(shù)據(jù)，進(jìn)行可視化呈現(xiàn)，該方案相比于方案2的優(yōu)點是開發(fā)的接口數(shù)量只需一個，開發(fā)工作量不受專業(yè)設(shè)備廠商數(shù)量多少的影響。

經(jīng)過對移動分組網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)管功能及現(xiàn)有綜合網(wǎng)管性能采集支撐情況的調(diào)研，確定目標(biāo)要實現(xiàn)以下兩個功能點：

（1）對于中長周期指標(biāo)，例如統(tǒng)計周期粒度為年、月、日的性能統(tǒng)計指標(biāo)等，通過“表格導(dǎo)入”方式進(jìn)行可視化呈現(xiàn)。

（2）對于短周期或者說需要實時呈現(xiàn)的指標(biāo)通過開發(fā)接口實時采集網(wǎng)絡(luò)運行數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化呈現(xiàn)，以反映移動分組網(wǎng)絡(luò)動態(tài)實時運行情況，例如：CPU負(fù)荷、帶寬占用率等指標(biāo)。

二、目標(biāo)可行性分析

對于要實現(xiàn)的功能點一，目前已經(jīng)有手工采集的相關(guān)表格及數(shù)據(jù)等一系列完整的流程。只需要借助要開發(fā)的系統(tǒng)將其進(jìn)行可視化呈現(xiàn)即可。

對于要實現(xiàn)的功能點二，目前移動綜合網(wǎng)管上已經(jīng)部分實現(xiàn)了對移動分組網(wǎng)元CPU負(fù)荷、各接口峰值速率的采集及“表格化”呈現(xiàn)，基于此要實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)的可視化呈現(xiàn)，將設(shè)備網(wǎng)元上的數(shù)據(jù)送至要開發(fā)的系統(tǒng)進(jìn)行可視化呈現(xiàn)是可行的。

通過以上論述，我們認(rèn)為本論文設(shè)定的目標(biāo)是可行的，通過匯集現(xiàn)有的采集手段并開發(fā)性能指標(biāo)展現(xiàn)系統(tǒng)是可以實現(xiàn)的。

三、相關(guān)工作的分析、調(diào)查和評估

通過對三種方法從開發(fā)周期、開發(fā)工作量等方面進(jìn)行了分析、調(diào)查和評估。

比較以上三種方案，方案一開發(fā)投入小，但是展現(xiàn)效果較差，尤其不能實時呈現(xiàn)短周期粒度的網(wǎng)絡(luò)變化情況;方案二展現(xiàn)效果好，但是由于是直接從專業(yè)廠家和接口采集數(shù)據(jù)，涉及的網(wǎng)元數(shù)量和接口眾多，開發(fā)投入大，開發(fā)周期較長;方案三需要對接的網(wǎng)元數(shù)量最少，涉及接口少，開發(fā)周期短，開發(fā)投入相對不大，但是所有的指標(biāo)呈現(xiàn)都通過該方案實現(xiàn)的話也不是最經(jīng)濟的。

通過以上分析，最后確定采用方案一和方案三相結(jié)合的方法，最終形成方案四，即中長周期性能指標(biāo)的呈現(xiàn)采用方案一，實時及短周期性能指標(biāo)的呈現(xiàn)采用方案三，這樣既壓縮了開發(fā)周期，也實現(xiàn)了CPU負(fù)荷、移動分組網(wǎng)絡(luò)實時流量流向等主要網(wǎng)絡(luò)動態(tài)負(fù)荷的可視化呈現(xiàn)。

四、具體實施方案

（一）確定移動分組網(wǎng)數(shù)據(jù)指標(biāo)及定義

接口實占率算法：

帶寬占用率=（端口A實時負(fù)載/端口A總帶寬）*100%，

根據(jù)算法在數(shù)據(jù)庫中計算實占率，并用顏色分別標(biāo)出。具體展現(xiàn)要求如下：

接口流量占用率<50%，表示正常（綠色曲線顯示）

50%≤接口流量占用率<75%，橙色告警（橙色曲線顯示）

接口流量占用率≥75%，紅色告警（紅色曲線顯示）

（二）確定數(shù)據(jù)采集粒度

根據(jù)系統(tǒng)可視化呈現(xiàn)，刷新間隔，確定數(shù)據(jù)采集粒度，分為以下幾種：5分鐘、15分鐘、30分鐘、1小時。

（三）確定移動分組網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)“采樣點”

根據(jù)移動分組網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)組網(wǎng)圖，為了簡化直接采樣移動分組網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)元，最終確定采樣點為連接各網(wǎng)元節(jié)點的CE設(shè)備的端口（收端與發(fā)端），這樣可以通過采集CE設(shè)備上的流量來巧妙的反映移動分組網(wǎng)絡(luò)上的流量。

五、本論文主要創(chuàng)新點

（1）流程創(chuàng)新：在課題查新階段充分分析借鑒，對通信行業(yè)內(nèi)、通信行業(yè)外相似課題進(jìn)行了借鑒，衍生出三種技術(shù)方案。在目標(biāo)可行性分析階段，通過對這三種方案的優(yōu)化，量化了目標(biāo)可行性分析的過程。

（2）工具創(chuàng)新：由于傳統(tǒng)的性能統(tǒng)計手段全靠手工完成，費時費力，實時性差，網(wǎng)絡(luò)故障定位存在不可避免的滯后性，我們對其進(jìn)行了改進(jìn)，使其中能夠?qū)崟r呈現(xiàn)的指標(biāo)全部自動實時采集，并進(jìn)行了可視化的呈現(xiàn)，賦予了單調(diào)的報表數(shù)據(jù)以生命，使其能生動的呈現(xiàn)在維護(hù)人員面前。

（3）技術(shù)創(chuàng)新：在本論文寫作期間，不僅鞏固了個人原有的基礎(chǔ)知識，還拓展了自已的知識面。通過創(chuàng)新前后對比，創(chuàng)新精神，知識工具應(yīng)用、執(zhí)行能力、團隊合作精神、專業(yè)技能均有了不同程度的提高。

六、總結(jié)

該系統(tǒng)上線后大大縮短了監(jiān)控人員發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)告警的滯后時間，由于移動分組網(wǎng)絡(luò)流量流向?qū)崿F(xiàn)了可視化呈現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)上各個段落之間數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)性能夠一目了然，為維護(hù)人員快速精準(zhǔn)定位故障原因奠定了基礎(chǔ)。該系統(tǒng)上線后多次發(fā)現(xiàn)該圖上與CE相連的多條線條出現(xiàn)紅色預(yù)警，最后通過移動分組網(wǎng)絡(luò)流量流向可視化呈現(xiàn)圖及時準(zhǔn)確定位了障礙原因，并及時采取措施疏導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)，避免了網(wǎng)絡(luò)擁塞導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)全阻等更大網(wǎng)絡(luò)災(zāi)難的發(fā)生。由此可以看出該系統(tǒng)在日常運維中可以發(fā)揮重要的維護(hù)價值。

作者簡介：張軍霞，女，高級工程師，從事移動通信運行維護(hù)工作二十多年，主要負(fù)責(zé)移動核心網(wǎng)數(shù)據(jù)保障、異常指標(biāo)核查、移動網(wǎng)運行分析等工作;李明芳，男，高級工程師，從事移動通信運行維護(hù)工作二十多年，主要負(fù)責(zé)OSS系統(tǒng)維護(hù)支撐等工作。