張 嘯，趙銘浩，錢永良

（1.華夏郵電咨詢監(jiān)理有限公司，河南 鄭州 450007；2.中訊郵電咨詢設計院有限公司鄭州分公司，河南 鄭州 450007）

0 引 言

在互聯(lián)網業(yè)務爆發(fā)式增長的背景下，分組傳送網絡承載現(xiàn)網3G/4G業(yè)務回傳，未來5G網絡也將在分組網絡上進行承載。網絡流量在不同時刻存在較大差異，因此有必要對網絡流量進行周期性或實時性動態(tài)監(jiān)控，分析分組網絡流量隨時間變化的規(guī)律，預測網絡流量增長的趨勢及規(guī)律，將這些規(guī)律與傳送網絡建設、優(yōu)化、維護相結合，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有網絡中可能存在的資源瓶頸與問題，為后續(xù)制定相應的優(yōu)化方案與建設策略提供依據。

1 分組網絡現(xiàn)狀分析

分組網現(xiàn)狀數(shù)據應從以下幾方面收集。

（1）網絡結構現(xiàn)狀：核心層、匯聚層、接入層，本地分組網與IP承載A網等業(yè)務網、分組省核心對接等情況。

（2）設備配置現(xiàn)狀：設備型號、定位、槽位、板卡、端口占用等信息。

（3）網絡流量現(xiàn)狀：分組網各層面及分組網與IP承載A網等業(yè)務網、分組省核心對接的鏈路利用率情況[1]。

1.1 分組網絡結構現(xiàn)狀

以某本地網為例，分組網絡采用3層結構組網，分為核心層、匯聚層和邊緣層。核心層兩個核心節(jié)點互聯(lián)組網，匯聚層口字形組網，綜合業(yè)務接入點環(huán)形組網。其中，城區(qū)以光纖直驅方式組網，市到縣采用WDM/OTN承載；在核心層部署2端核心設備和4端業(yè)務匯聚設備，其中核心設備主要負責與分組網省核心直連以及局間業(yè)務轉發(fā)，業(yè)務匯聚設備負責業(yè)務收斂以及與業(yè)務網的對接[2]。

分組網絡與各業(yè)務網對接情況。IPRAN核心與分組省核心、IP承載網、無線網對接鏈路情況如圖1所示。

圖1 分組網與業(yè)務網對接情況

1.2 網絡設備配置現(xiàn)狀

根據網管導出的分組設備數(shù)據及面板圖情況，統(tǒng)計各層級設備型號、板卡使用情況、槽位使用情況、配置端口數(shù)及占用端口情況。以某本地網為例，現(xiàn)網各層級設備端口配置及使用情況如表1和圖2所示。

表1 分組設備配置現(xiàn)狀表

1.3 流量數(shù)據現(xiàn)狀提取

1.3.1 流量統(tǒng)計端口選擇

分組傳送網絡承載業(yè)務主要以南北向業(yè)務為主，在明確網絡范圍的情況下，沒必要對網絡中所有端口進行流量分析，僅需對關鍵端口進行分析即可，以減少分析數(shù)據規(guī)模，提高分析效率，如圖3所示。

圖2 各節(jié)點槽位及端口占用情況

圖3 流量端口提取

1.3.2 流量采集選擇

流量采集根據圖3中注明的端口提取。從網管提取每周鏈路的均值及峰值流量，對端口連續(xù)監(jiān)測5個月（所有提取內容應統(tǒng)一時間段）。抽樣時段為全天24 h，抽樣時長為15 min。分組流量數(shù)據按環(huán)路提取，環(huán)路帶寬利用率按主備端口之和計算[3]。

主備情況下，流量計算方法為：

2 無線基站流量數(shù)據分析

2.1 無線基站數(shù)據流量增長率計算

無線流量增長率計算有多種方式，這里采用計算某本地網4G站點單日流量增長率的方法。分組網絡流量增長與4G業(yè)務流量應保持相近的增長率，結合4G流量增長率和目前分組網絡流量對流量增長進行預估[4]。

2.2 分場景流量統(tǒng)計預估

無線基站流量統(tǒng)計中，可通過城區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)等不同場景進行分析，找到重點關注場景。

以某市聯(lián)通為例，分析城區(qū)站點、非城區(qū)站點2個場景，通過全網端口流量分析發(fā)現(xiàn)城區(qū)站點1—6月流量增長11%，高于非城區(qū)站點（增長8%），如圖4和圖5所示。

對城區(qū)場景進一步細化分析發(fā)現(xiàn)，高等院校、商業(yè)集中區(qū)等增長迅猛，應作為重點關注場景；個別鄉(xiāng)鎮(zhèn)行政村場景站點流量增長也較為迅速，需加以關注。

目前，以無線側2018年10月—2019年6月單站流量月均增長率（10%）來預估2019年底IPRAN網絡流量增長情況。流量預估公式為：

12月分組網絡帶寬利用率=6月分組網絡帶寬利用率×（1+4G基站流量月均增長率×6） （3）

圖4 市區(qū)接入環(huán)路流量增長率對比

圖5 非市區(qū)接入環(huán)路流量增長率對比

3 本地分組網流量壓力分析

3.1 分組網各層級流量分析

3.1.1 分組核心至省核心流量分析

目前，該地（市）分組網核心設備通過省干100G OTN直連省會MR設備，并配備2條100G鏈路。根據2019年6月提取數(shù)據情況，核心設備至省會MR鏈路峰值下行帶寬利用率為26%。若核心設備至MR鏈路流量以10%月均增長率增長，則到2019年底該地市核心設備至MR鏈路峰值下行帶寬利用率超過45%的擴容預警線，需要進行鏈路擴容，如圖6所示。

圖6 地市核心至省核心MR流量趨勢

3.1.2 匯聚節(jié)點至分組核心流量分析

現(xiàn)網共有IPRAN一級匯聚環(huán)路13個，2019年6月一級匯聚環(huán)路峰值下行帶平均寬利用率為23.5%，峰值下行帶寬利用率未超過擴容預警線。若一級匯聚環(huán)路流量以10%月均增長率計算，則到2019年底該地（市）預計有3個一級匯聚環(huán)路峰值下行帶寬利用率超過45%擴容預警線，需進行環(huán)路優(yōu)化或擴容，如圖7所示。

圖7 一級匯聚環(huán)路帶寬利用率

該地（市）二級匯聚10GE鏈路共216條，上半年峰值下行帶寬利用率最高為32%。該地（市）為勞動力輸出型城市，二級匯聚流量隨節(jié)假日務工人員返鄉(xiāng)上漲浮動較大。2月、3月春節(jié)期間，利用率較平時整體上漲180%；4月、5月后，帶寬利用率回落，峰值最高21%。若按照10%月均增長率增長，到2019年年底該地（市）二級匯聚鏈路最高達到33.6%，二級匯聚鏈路未達到擴容預警線，無需擴容，如圖8所示。

圖8 二級匯聚鏈路帶寬利用率統(tǒng)計

對于接入環(huán)路，因其部分承載OLT、大客戶等業(yè)務，不宜采用流量測算公式對接入環(huán)流量增長情況進行預估，可通過網管并根據業(yè)務情況對接入環(huán)路實時監(jiān)控，達到擴容預警線后制定相應改造或擴容方案[5]。

3.2 結合流量分析，調整及擴容分組網絡

本地網內同層次鏈路之間的流量進行橫向對比，對流量增速較快鏈路、區(qū)域列為重點觀測對象。從業(yè)務承載、網絡結構優(yōu)化擴容等方面制定相應方案，將鏈路流量與歷史流量縱向對比，當網絡流量出現(xiàn)不合理突發(fā)性增長時，應著重分析是否承載不合理的業(yè)務?？v向對比則可反映該環(huán)路、區(qū)域的業(yè)務發(fā)展情況，為市場決策提供數(shù)據支撐[6]。

通過對本地網歷史流量分析，預估分組網各層級流量增長情況，根據分組網絡流量現(xiàn)狀制定優(yōu)化擴容預案，結合中國聯(lián)通5G承載網建設指導意見，指導分組網絡精準投資建設[7]。

3.2.1 評估分組網絡各層級擴容需求

因流量增長，分組網絡面臨擴容壓力，涉及到本地分組網核心上行帶寬、省干OTN、市縣OTN及分組設備的擴容，應從上而下逐層分析[8]。

（1）分組網核心至省干波分：4G鏈路擴容需要考慮核心設備是否具備擴容能力，替換不具備條件的設備。替換設備應具備IPRAN2.0設備技術要求，以滿足未來5G網絡需求。分組核心上聯(lián)需考慮省干波分波道擴容需求。根據IPRAN網絡流量預測，結合現(xiàn)有核心設備槽位及板卡冗余資源情況，該地市核心設備槽位僅剩余1個，已無法滿足業(yè)務發(fā)展需求，建議對該地（市）核心設備進行替換。

（2）一級匯聚環(huán)路：按照目標架構調整現(xiàn)網網絡結構，將跨匯聚區(qū)的環(huán)路進行裂環(huán)優(yōu)化，按目標架構調整為口字型結構；達到目標架構后，環(huán)路容量仍不能滿足需求的，將10GE環(huán)擴容N×10GE環(huán)路。5G站點規(guī)模建設時，可用IPRAN2.0設備替換現(xiàn)有一級匯聚設備。

（3）接入環(huán)路：從業(yè)務割接、結構優(yōu)化調整和網絡容量擴容3個方面優(yōu)化。業(yè)務割接是指將分組網絡上不合理業(yè)務割接至其他網絡承載，將OLT業(yè)務割接至縣鄉(xiāng)OTN承載；結構優(yōu)化調整是指通過將綜合業(yè)務接入點獨立組網、超大環(huán)裂環(huán)和長支鏈成環(huán)等操作；網絡容量擴容是根據流量分析，逐步將綜合業(yè)務接入點環(huán)路升級為10GE環(huán)路，或采用IPRAN2.0設備新建更高容量環(huán)路。

環(huán)路擴容各層級設備升級及新建方案，如圖9所示。

圖9 環(huán)路擴容各層級設備升級及新建方案

3.2.2 現(xiàn)網資源挖潛，適時擴容替換

通過對現(xiàn)狀的梳理，評估需擴容的環(huán)路、站點及板卡。

以該地（市）IPRAN核心至省核心MR互通鏈路為例，根據IPRAN網絡流量預測，2019年年底預計地市核心-省核心MR鏈路峰值下行帶寬利用率超過45%。需考慮擴容，現(xiàn)網設備槽位數(shù)量及單槽位接入能力已無法滿足擴容需求，需進行設備替換?，F(xiàn)網一級匯聚設備、綜合業(yè)務點設備結合流量增長情況，可滿足4G業(yè)務發(fā)展需求，但設備能力和端口接入能力不滿足規(guī)劃期2020年5G站點需求，后期按需進行設備擴容或替換。

根據現(xiàn)網IPRAN網絡流量預估及考慮未來5G網絡建設，核心設備需替換為IPRAN2.0設備、一級匯聚及綜合業(yè)務點設備。在5G建設初期可利舊現(xiàn)網設備板卡擴容，5G中后期需替換為IPRAN2.0設備。

現(xiàn)網分組設備配置滿足情況及擴容建議表，如表2所示。

表2 現(xiàn)網分組設備配置滿足情況及擴容建議表

4 結 語

根據分組網各層級網絡現(xiàn)狀分析及流量統(tǒng)計，對網絡中帶寬利用率較高的環(huán)路，從網絡結構、業(yè)務承載合理性等多方面分析原因，按照從業(yè)務割接、結構優(yōu)化調整和網絡容量擴容等方面，對流量較高環(huán)路進行優(yōu)化調整。分析該地（市）4G業(yè)務發(fā)展趨勢及各層面流量增長情況，建立分組網網絡流量增長模型，預測未來各層級流量增長情況，通過實時監(jiān)控并結合未來5G網絡提出分組網各層級設備擴容及替換建議。