華為LTE承載性能管理解決方案

在網(wǎng)絡(luò)中，嚴重的故障狀態(tài)可以通過告警機制來檢測，但是在多個設(shè)備單元之間的非常低速率或者間歇性錯誤狀態(tài)，會導(dǎo)致業(yè)務(wù)質(zhì)量降低，卻是無法通過告警機制來檢測到，這種情況下，就需要性能監(jiān)控了。性能監(jiān)控一般使用連續(xù)性的收集與網(wǎng)元性能相關(guān)的數(shù)據(jù)，一般情況下，設(shè)備提供原始的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，網(wǎng)管或者專門的性能管理服務(wù)器進行處理，生成各種報表，進行相關(guān)性分析，趨勢分析等等，最終以報告、圖表或者其他形式呈現(xiàn)給客戶。

性能監(jiān)控和責(zé)任定界

電信網(wǎng)絡(luò)由于所有權(quán)歸屬，維護體制，維護團隊上的不同，存在不同的維護域，不同的維護域之間互相不感知，或者不必要感知。不同維護域之間存在邊界的，邊界和邊界之間的界限就需要有清晰的分界，以便于維護。以LTE移動承載為例，說明維護域的不同。

移動網(wǎng)絡(luò)維護域示意圖

如圖1所示，在一個端到端的LTE移動網(wǎng)絡(luò)中，可能存在多個維護域。無線維護域，無線維護人員僅負責(zé)基站、S-GW/MME等的維護，對中間的回傳網(wǎng)絡(luò)不可見，不感知；移動回傳維護人員負責(zé)從基站側(cè)CSG(基站側(cè)網(wǎng)關(guān)Cell Site Gateway)經(jīng)過ASG（匯聚網(wǎng)關(guān)Aggregation Site Gateway）再到到RSG（RNC側(cè)網(wǎng)關(guān)RNC Site Gateway）之間的網(wǎng)絡(luò)的維護和管理，對無線網(wǎng)絡(luò)不感知，不可見。有故障時，不同維護團隊需要快速的分清責(zé)任，快速進行故障定位和排障，對鏈路可管、可控、可視。為達到這個目的， CSG在移動回傳網(wǎng)絡(luò)提供如下一些功能，端到端監(jiān)控鏈路的性能：

和RSG組成端到端網(wǎng)絡(luò)，對這些電路連接的提供性能監(jiān)控，提供可視的鏈路狀態(tài)報告，加速故障定位和排障；

和RSG組成端到端網(wǎng)絡(luò)，對這些電路連接的連續(xù)性進行檢測，實時的感知網(wǎng)絡(luò)中斷與否，并在中斷時及時倒換到備用鏈路上去。

回傳網(wǎng)絡(luò)的一個重要的作用，就是將所承載的電路連接變成可見、可感知、可控、可預(yù)知，出現(xiàn)故障時，通過承載網(wǎng)豐富和強大的OAM能力、性能監(jiān)控能力，加快故障定位和排障，盡量減少業(yè)務(wù)中斷時間。

華為LTE承載網(wǎng)性能監(jiān)控解決方案

LTE承載網(wǎng)因為X2接口的引入變得十分復(fù)雜，在排障、責(zé)任定界和快速故障定位方面提出了新的挑戰(zhàn)，對網(wǎng)絡(luò)可管、可控、可視能力要求更高。因此，對每一段、每一個網(wǎng)絡(luò)層次的性能監(jiān)控、OAM管理、故障定位、責(zé)任定界就非常重要。

ITU-T和IETF分別定義了多種分組網(wǎng)絡(luò)的性能監(jiān)控的標準，從測量方式上可以劃分為間接測量和直接測量兩種方式。

間接測量是通過插入測試流，測量測試流的丟包率和延時，用測試流的性能表現(xiàn)來表征實際業(yè)務(wù)流的性能等。間接測量有如下缺點：

插入測試流會影響業(yè)務(wù)質(zhì)量，尤其是在擁塞時；

測試流的表現(xiàn)不能完全代表真正業(yè)務(wù)流的表現(xiàn)，業(yè)務(wù)流的優(yōu)先級、報文長度、QoS調(diào)度過程等都會影響測試結(jié)果，從而能引入較大誤差；

間接測量一般都是通過軟件實現(xiàn)，無法大規(guī)模部署，測量精度也有限，也會影響正常業(yè)務(wù)。

直接測量是直接針對業(yè)務(wù)流的測試，一般是將業(yè)務(wù)流劃分為一系列測量區(qū)間，在兩個測量點分別統(tǒng)計對應(yīng)區(qū)間的發(fā)包數(shù)、收包數(shù)和延時，同一個區(qū)間的發(fā)包/收包數(shù)的差就是該區(qū)間的丟包數(shù)。直接測量的優(yōu)點在于：

直接體現(xiàn)業(yè)務(wù)流的性能，完全是真正業(yè)務(wù)流的實際表現(xiàn)，和實際網(wǎng)絡(luò)一致；

測量結(jié)果精確，因為是針對實際業(yè)務(wù)流的統(tǒng)計，結(jié)果更精確；

不干擾正常業(yè)務(wù)，對正常業(yè)務(wù)流進行簡單“染色”或者使用特殊的標簽值，不影響正常業(yè)務(wù)；

一般都是通過硬件實現(xiàn)，對整機性能沒有影響。

下面的列表將當(dāng)前主要的一些分組網(wǎng)性能監(jiān)控方式簡單總結(jié)一下：

表1 各種在線性能監(jiān)控標準簡單對比

從上面對比可以看出，間接測量的結(jié)果只能在一點程度上表征實際網(wǎng)絡(luò)的性能，實際網(wǎng)絡(luò)部署時，應(yīng)該盡量使用IPFPM直接測量模式，目前已經(jīng)成為發(fā)展趨勢。

1）IP FPM提供在線IP性能監(jiān)控

IP FPM（IP Flow-based Performance Monitoring）是華為獨創(chuàng)的IP在線網(wǎng)絡(luò)性能監(jiān)控解決方案，已經(jīng)有IETF草案發(fā)布，http://tools.ietf.org/html/draft-chen-coloring-based-ipfpm-framework-01，其基礎(chǔ)架構(gòu)如下圖所示：

IP FPM架構(gòu)

IP FPM架構(gòu)中包含三個邏輯體：

DCP：Data Collecting Point，每臺參與IP FPM監(jiān)控的設(shè)備上配置一個DCP，DCP收集本設(shè)備上TLP的測量信息向MCP報告，MCP進行集中計算得到測量結(jié)果。

TLP：Target Logical Port，每個測量實例可包含多個TLP，同一個TLP上可同時進行多個測量實例的測量。TLP識別目標流并進行統(tǒng)計測量，TLP的測量操作基于本地的配置信息，完全獨立于參與同一測量實例的其他TLP，TLP之間無須交換控制信息。TLP可以定義在L2接口上，也可以定義在L3接口上，與協(xié)議無關(guān)。

MCP：Measurement Control Point，每個測量實例對應(yīng)1個MCP，同一個MCP可對應(yīng)多個測量實例。

IP FPM測量時，并沒有額外引入測試流，因此是直接測量模式，最直觀的體現(xiàn)了業(yè)務(wù)流的實際質(zhì)量；在報文頭中的標記是IP報文中的保留比特，中間網(wǎng)絡(luò)不會處理，全部透傳，因此，IP FPM可以支持端到端部署，對中間網(wǎng)絡(luò)無特殊要求，可部署性好。

IP FPM實現(xiàn)了控制平面與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)平面解耦，控制平面的DCP、MCP和轉(zhuǎn)發(fā)平面的TLP分離，同時TLP與協(xié)議無關(guān)，可以支持L2接口，也可以支持L3接口，同一測量實例可包含不同協(xié)議接口的TLP，實現(xiàn)了跨異種網(wǎng)絡(luò)的直接E2E測量，例如L2 + L3網(wǎng)絡(luò)的端到端測量，也可以支持點到多點的組網(wǎng)。

2）內(nèi)置RFC2544實現(xiàn)離線性能監(jiān)控

既然要隔離用戶網(wǎng)絡(luò)和運營商網(wǎng)絡(luò)，提供清晰的維護界面，便于在出故障時分清責(zé)任，那么提供一份完善的SLA報告就是一個很好的解決方案。為測試以太網(wǎng)專線業(yè)務(wù)性能，提供相應(yīng)的SLA報告，業(yè)界比較成熟的解決方案是通過RFC 2544來實現(xiàn)。

華為LTE承載解決方案中，ATN支持內(nèi)置RFC2544產(chǎn)生器和分析器，以及反射器。如下圖所示：

內(nèi)置RFC2544示意圖

雙向測試模式時，近端ATN支持測試報文生成器，發(fā)送到遠端；遠端設(shè)備（不限定是ATN），將收到的測試報文反射回去（可以通過端口物理環(huán)回或者邏輯環(huán)回），近端ATN收到后，和發(fā)送的報文進行對比和分析，就可以計算出延時、丟包率、吞吐量了。內(nèi)置RFC 2544可以實現(xiàn)免以太網(wǎng)儀表開局，業(yè)務(wù)自動驗收，提供SLA報告，進行網(wǎng)絡(luò)定界，分清責(zé)任，在不同運營商網(wǎng)絡(luò)、相同運營商不同運維部門之間的進行責(zé)任定界等。

3）Y.1731提供完善二層性能監(jiān)控解決方案

ATN支持完整的Y.1731定義的PM部分，包括幀丟失，幀延時等，能提供基于VLAN，PW和端口的性能統(tǒng)計，提供完善的以太網(wǎng)二層性能監(jiān)控解決方案：

幀丟失測量 (ETH-LM)，包括單端ETH-LM和雙端ETH-LM

幀延時測量 (ETH-DM)，包括單向ETH-DM和雙向ETH-DM

吞吐量測量

Y.1731標準里面，在描述以太網(wǎng)吞吐量測量指出，RFC2544已經(jīng)定義了測試方法和要求。并指出可以基于ETH-LB和ETH-TST來完成吞吐量測試，但是沒有進一步的實現(xiàn)描述。ATN提供吞吐量測試是通過ATN支持的內(nèi)置RFC2544測試功能來提供吞吐量測試功能的，詳細請參考本文有關(guān)RFC2544部分章節(jié)。

uTraffic性能管理平臺使網(wǎng)絡(luò)流量可經(jīng)營

uTraffic是華為公司承載網(wǎng)的統(tǒng)一性能管理平臺，聚焦網(wǎng)絡(luò)流向、流量管理，以及管道質(zhì)量的可視化，實現(xiàn)海量數(shù)據(jù)匯聚、分析&挖掘、按需展現(xiàn)的功能，幫助運營商實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)流量、業(yè)務(wù)質(zhì)量管理、網(wǎng)絡(luò)容量的精細化管理。

uTraffic在網(wǎng)絡(luò)中的位置

uTraffic作為網(wǎng)絡(luò)管道的智能管理系統(tǒng)，具有以下優(yōu)勢：

統(tǒng)一的性能分析系統(tǒng)

uTraffic統(tǒng)一管理路由設(shè)備、接入設(shè)備和傳送設(shè)備的性能，靈活構(gòu)成FTTx、IP Core/IP METRO、IPRAN等多種性能解決方案。從設(shè)備性能維度，通過對設(shè)備CPU利用率、內(nèi)存利用率、資源利用率等指標的監(jiān)控反映設(shè)備的運行狀態(tài)。從業(yè)務(wù)性能維度，通過對丟包率、誤碼率、時延、抖動等KPI反映業(yè)務(wù)的品質(zhì)。

大容量采集能力

uTraffic提供了獨立的性能采集器，除采用業(yè)界通用的SNMP模式外，還提供了獨特的BULK采集模式，將設(shè)備性能數(shù)據(jù)通過FTP/SFTP協(xié)議進行傳輸，性能采集能力提升顯著，可滿足大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)的性能采集要求。

流量管理可視化

uTraffic具有強大的GUI展示能力，可以在GIS地圖上動態(tài)展現(xiàn)各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的流量情況，可以精確了解各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的各種性能指標詳細情況，充分了解業(yè)務(wù)流量、流向以及業(yè)務(wù)質(zhì)量。支持GIS地圖、業(yè)務(wù)流量可視、業(yè)務(wù)質(zhì)量可視、強大自定義Dashboard輸出、一鍵式導(dǎo)出分析報告、支持離線分析和匯總、Email信息及時推送

E2E業(yè)務(wù)質(zhì)量監(jiān)控

uTraffic基于網(wǎng)絡(luò)拓撲進行網(wǎng)絡(luò)性能數(shù)據(jù)監(jiān)控，通過各種靈活的統(tǒng)計報表和性能展示方案，實現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的質(zhì)量監(jiān)控。

容量管理和趨勢預(yù)測

通過對網(wǎng)絡(luò)流量的分析，及時掌握網(wǎng)絡(luò)中流量分布情況，并基于與歷史性能數(shù)據(jù)或峰值數(shù)據(jù)的對比，對網(wǎng)絡(luò)流量趨勢進行預(yù)測�？蛻艨蓳�(jù)此進行動態(tài)的網(wǎng)絡(luò)流量調(diào)整或作為未來網(wǎng)絡(luò)擴容的依據(jù)。

結(jié)束語

LTE承載相對3G承載來說，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模更大、復(fù)雜程度更高，責(zé)任定界、故障診斷和快速定位更難，網(wǎng)絡(luò)安全性要求更高。華為提供多層次性能監(jiān)控解決方案，用于不同維護域之間定界，形成不同的維護域之間的清晰的維護界面，在出現(xiàn)故障時，根據(jù)設(shè)備的OAM能力，提供相應(yīng)的SLA報告，分清網(wǎng)絡(luò)責(zé)任，快速進行定位和排障，盡可能的減少業(yè)務(wù)中斷時間。

華為性能監(jiān)控解決方案支持豐富的OAM機制，例如Y.1731，IP FPM，內(nèi)置RFC 2544功能等。在線性能監(jiān)控中，對二層網(wǎng)絡(luò)，建議使用Y.1731實現(xiàn)；三層網(wǎng)絡(luò)，建議部署IP FPM，L2 + L3端到端網(wǎng)絡(luò)，推薦IP FPM；離線性能測試，建議內(nèi)置RFC 2544。同時為更直觀、更友好地進行性能管理，華為推薦uTraffic圖形化流量經(jīng)營工具，提供完善的二三層網(wǎng)絡(luò)的性能監(jiān)控解決方案，使網(wǎng)絡(luò)性能管理更優(yōu)化，網(wǎng)絡(luò)端到端流量可視，可管理，可經(jīng)營，維護責(zé)任清晰。

作者：華為網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品線網(wǎng)絡(luò)營銷工程部運營商與IP產(chǎn)品管理部高級產(chǎn)品經(jīng)理 夏慶峰