PTN网络LTE业务质量管理(SQM)优化课题-山西资料

1、PTN网络LTE业务质量管理（SQM）优化课题山西公司2015年12月2中国移动通信集团山西有限公司 网络部网络维护中心一、试点测试说明二、 实现方案研究三、山西省部属方案介绍*研究背景1.面临挑战4G无线网络的深度覆盖、LTE基站规模不断的扩展，以及VOLTE的商用，对LTE回传网的业务质量要求也越来越高，需要对PTN网络进行网络质量分析。现有的网管系统，还不具备PTN网络端到端的评测能力，无法在现网多厂商、多类型设备组网的情况下监测PTN网络的时延、抖动、丢包率等指标。承载业务前后以及网络故障时如何对业务通道的连通性、带宽、QoS和网络性能进行测试验证；缺乏L2+L3端到端性能监测手段。2

2、.应对措施为应对移动网络IP化带来的挑战，集团网络部组织山西等省启动了PTN网络业务质量管理分析体系课题研究。根据技术演进方向、现有功能，结合我省现网实际情况，针对探针的应用场景、系统构成，制定了我省探针测试的部署方案。3.解决方案为进一步验证探针设备对业务连通性、时延、丢包等性能指标的监测效果，确定可行的探针部署及监测分析方案，分析传输性能对业务质量影响，我省首先采用中创信测厂家的外置探针设备在现网进行了试验，与埃森诺、飞思达等外置厂商，华为、中兴、烽火内置厂商交流。并对PTN专业厂家的内置方案进行了分析，针对内置、外置、统一平台、分厂商平台的优缺点进行分析研究，最终提出了现阶段最可行、最能

3、满足需求的部署方案，并已开始实施。*试点测试-说明1.测试说明对LTE移动回传网进行网络质量的评测，直接模拟现网LTE业务的质量。本次现网试点，通过部署端到端的网络质量评测系统。在现网网络环境下，实时评估、验证移动业务经由PTN网的性能和质量。使用TWAMP及ICMP-Echo协议进行故障定位和隔离，实时监测PTN网络或基站的故障，发现网络故障或性能下降时，实时产生告警，对比分析传统的ping方式与基于TWAMP的方式的优劣势。2.测试概述测试时间： 2015年3月22日至2015年4月13日测试地点：山西省太原市杏花岭区胜利街兵工南马路59号一枢纽机房。测试规模：55个LTE基站3.应用场景

4、 RFC 2544：测试时延、吞吐量、背靠背、丢包率 Y.1564：基于QoS性能的网络性能验证，并发QoS流 互联网业务测试：WEB访问、 HTTP下载、FTP下载、视频、语音等。业务开通测试通过部署在网络中不同区域、不同层面的探针设备之间发起TWAMP、 ICMP ECHO、 Y.1564等测试完成分段的故障定位和性能检测。故障定位功能日常运维监测在业务开通运行后对业务通道进行连通性和网络性能进行主动长期的监测，包括连通性、时延、抖动、丢包率，需支持TWAMP和ICMP ECHO。*试点测试-环境本次测试在兵工厂南马路移动枢纽大楼机房放置，利用LTE基站或与基站一起并行接入到PTN接入设备

5、的外置探针作为反射器。测试示意图如图所示SQM主动性能测试方法和标准包括（不包含被动式统计与分析方法）： L2层OAM：CFM（Y.1731/ITU 802.1ag）； 网络设备测试方法，RFC2544 以太网业务测试方法，Y.1564L3层测量工具：Ping、Traceroute 、OWAMP（RFC 4656）/TWAMP（RFC 5357）应用层验证工具：UDP Echo、TCP Echo、FTP Echo、FTTP Echo等。*试点测试-方法本测试采用由面及点的方法，首先测试从核心PTN到基站端到端的网络质量，全面评测网络延时、抖动、丢包率、错序、重传等指标，在网络指标相对较差的链路

6、上，通过部署智能光模块，具体定位可能的问题链路段。具体分为以下几个阶段：第一阶段：ICMP 方式进行双向网络质量测量测试目的：粗略评测核心侧到基站的双向性能指标核心侧的管理服务器向LTE基站发送ICMP echo测试包，模拟现网业务测试包从核心侧经过分组传送网到达LTE基站后再返回到核心侧的管理服务器，从而实时计算出网络双向的的性能指标。第二阶段：TWAMP方式进行单向网络质量测量测试目的：精确评测核心侧到基站的单向性能指标核心侧的管理服务器向PTN接入层设备上的外置探针发送TWAMP测试包。携带着精准时戳和序列号的测试包到达远端的反射器后，再次打上时戳，与现网业务分组经由相同的网络路径最终返

7、回到核心侧的管理服务器，由管理服务器计算出上、下行方向的网络性能指标。ICMP和TWAMP对比说明见附件*试点测试-内容1、 ICMP-Echo（ping）测试本次测试出现丢包的基站有：榆次公安局，龙天汽修厂，金泉浴池，北关62（中都花园）等基站存在指标不正常的情况。以榆次区公安局为例：从2015年3月22日18:17:20 到2015年4月13日14:34:47这一时间段内的测量总体情况，对测试数据包数量，及延时、抖动、丢包率指标做了一个统计。通过统计分析每个时间点的丢包、延时、抖动等指标，来综合评估上述时间段内测试业务的总体性能表现。时延情况：根据3GPP各种业务对传送网的指标要求，我们可

8、以看出4月8日存在时延过大的情况（1790ms），其他时间都在合理范围内。时延变化情况：根据3GPP各种业务对传送网的指标要求，我们可以看出4月8日存在实验变化过大的情况（1790ms），其他时间都在合理范围内。*试点测试-内容抖动情况：根据3GPP各种业务对传送网的指标要求，我们可以看出4月8日存在抖动指标过大的变化情况，该指标对语音或者同步业务比较敏感，会影响业务的运行。 丢包率情况：丢包率是衡量业务的重要指标，从下图可以看出3月23日-24日丢包率达到100%，3月26日丢包达到32%，3月28日丢包率达到100%等多个周期内存在丢包情况，严重影响业务的运行。测试数据分析：从实际测试中可

9、以发现，虽然测量出的丢包情况比较严重，但难以判断出在业务上行、还是下行方向丢包和错序严重。所以这种方式更多地用于检测网络的连通性，而无法精确测量出上行、下行两个独立方向的时延、抖动、丢包、错序和重传情况，故而无法精确判断、定位出在上行还是下行路径方向出现了网络质量下降问题，或是基站本身问题。1、 ICMP-Echo（ping）测试*试点测试-内容插入智能光模块作为TWAMP协议的反射器，采用光模块串接到现网中。本次测试的5个twamp基站，以修文郭村基站为例来说明TWAMP协议的部分测试情况。枢纽楼-修文郭村（核心到基站方向）： 选定从2015年4月1日14:33:38 到2015年4月13日

10、14:39:03这一时间段内的测量总体情况，对测试数据包数量，及延时、抖动、丢包率指标做了一个统计。时延情况（下行：核心到基站侧）时延变化（PDV）情况（下行方向）2、 TWAMP（双向主动测量协议）测试*试点测试-内容抖动（Jitter）情况（下行方向）：抖动指标表征的是时延的变化情况，该指标对语音或者同步业务比较敏感，从上图看出，在该段时间内抖动比较小（20至173微秒），基本满足业务需求。丢包和错序的情况（下行方向）：错序指标对网络业务的影响相对较小，如果网络传输引起的错序没有引起业务数据包的重传，则基本没有影响，如果错序导致该业务数据包的重传，会导致设备和链路负荷的增加，从上图可以看出

11、，重传率为0.0000160%，丢包率为0.000325%,满足3GPP的标准，对业务的影响较小。2、 TWAMP（双向主动测量协议）测试*试点测试-内容3、 语音质量测试基于TWAMP方式，采用与G.711,G.723.1, G.729, GSMEfr and GSMHr。编码相近的payload和发包速率模拟核心侧与基站间的语音质量。枢纽楼-修文郭村（下行：核心到基站方向）。MOS值R-Value 值本次测试基站网络质量较好，因此，语音的MOS值和R-Value值都在正常都范围内。MOS值利用公式的方式来定义用户的感知度，其计算依据也来自于编码方式和网络的各项性能指标。试点测试-内容4、告

12、警功能验证告警功能是指当系统测量出的实时网络性能指标超过设定的网络性能阀值时（通常因业务量过大引起网络质量下降或者网络出现故障），会发出告警。若网络性能指标瞬间恶化，但在后续若干个探测周期内恢复到正常状态，则告警信息颜色由红变绿，但记录仍然保存。若网络性能指标持续恶化，则告警信息始终处于红色状态。告警条件的设置可基于时延、抖动、丢包等条件，告警提示中会呈现出告警的原因、类型、会话及路径方向等信息。修文郭村基站的丢包率告警：试点测试-结果p 项目成果 在现网验证了探针设备对业务连通性、时延、丢包等性能指标的监测效果，制定了可行的探针部署及检测分析方案，确定了传输性能对业务质量产生影响的门限。p

13、存在问题 探针网管的统计、分析、呈现等功能较差，导出数据能力有限，而且第三方探针网管无法与厂家网管告警有效结合，仍需依靠人工分析，需要推动厂家开发更加智能化的处理功能。 旁挂部署方式占用设备物理端口、IP、网络隧道资源。 测试与真实业务路由存在一定偏差，测试准确性稍差。 由外置厂商独立实施，与PTN厂商之间存在协调难度大。外置厂商对传输专业的理解，与PTN设备的适配，定制开发能力决定了系统的可用性，项目存在一定风险。p 部署建议 可以采用内置式或者外置+内置的方案。 如采用内置方式涉及多个厂商PTN版本，需统一推动测试，以便全网部署。 PTN厂商内置探针消息不互通，需制定统一消息规范，实现跨厂

14、商的端到端SQM统一管理。 需要结合外置和内置的特点研究合适的部署方案。*方案研究-外置和内置对比外置探针方案内置探针方案备注方案特点外置探针设备，独立网管，部署不影响业务，可以机动测试。PTN设备内置探针，与业务路径一致，统一网管外置探针系统在现有网络上叠加一层监控网络部署难度需要额外部署探针系统，尤其接入层需要下站点施工，而且外置探针需要旁挂安装支持探针的设备进行升级即可旁挂式外置探针检测的业务路径可能与实际业务路径存在差异运维效率独立网管，与PTN网络两套系统，运维复杂统一网管，运维高效方案成本单独采购和安装，成本高PTN设备内置，成本较低随着网络的发展，优势会更明显方案可靠性 引入新的

15、故障点，增加额外维护与PTN设备一起维护，可靠性高探针本身如果出现故障使运维难度更大方案可扩展性外置探针需要考虑现网的调整造成的影响，可扩展性差PTN设备内置，自然随网络调整网络调整对外置探针系统会造成影响方案完整性单独系统与PTN网络很难形成完整解决方案与PTN网络天然统一，支持提供完整综合解决方案发射器：也叫主动探针，主动发起TWAMP、ICMP等测试，与PTN设备GE光口直连。反射器：也叫被动探针，接收响应发射器发起的测试消息。反射器种类可以是基站、路由 器、PTN设备、交换机或厂家专用的硬件消息反射器。内置：基于厂商PTN设备通过软件、硬件升级实现。外置：通过外置旁路硬件设备实现，与P

16、TN设备本身无关。1、相关术语2、外置和内置方案对比方案研究-内置支持情况1、华为PTN设备支持情况2、 烽火PTN设备支持情况设备类型 反射端 发起端 支持情况PTN3900 支持 不支持 硬件更换+版本（无入网许可证）PTN-960支持 不支持 版本（无入网许可证） PTN-950， PTN-910，PTN1900 ，PTN-910-F， PTN-906x， PTN-905x支持 不支持 硬件更换+版本（无入网许可证）PTN7900 支持 支持 版本（无入网许可证）PTN6900不支持 不支持 暂无计划设备类型 反射端 发起端 支持情况CiTRANS 690支持 支持 版本开发中（2016

17、Q2）CiTRANS 680支持 支持 版本开发中（2016Q2）CiTRANS 660 CiTRANS 640支持 支持 版本开发中（2016Q2）设备类型 反射端 发起端 支持情况ZXCTN 6500支持 支持 发射端硬件更换+版本开发中（2016Q2）ZXCTN 6150支持 支持 发射端硬件更换+版本开发中（2016Q3）ZXCTN 6110/6200/6220/6300 支持 不支持 光模块更换+版本开发中（2016Q2）9008、9004不支持 不支持 暂无计划3、中兴PTN设备支持情况方案研究-内置测量系统烽火、华为、中兴测量系统包括：通过测试探针支持ICMP/RFC2544协议

18、，实现对PTN网络以太网链路端到端性能测量；通过测试探针支持TWAMP/ ITU Y.1564协议，实现对IP服务的端到端性能测量；通过测试探针支持ITU Y.1731协议，提供MPLS-TP OAM测量管理。方案一（外置方式+统一平台） 建设统一的网络质量监测管理平台，采用外置发射器和外置反射器的方式部署。探针设备及光模块均采用旁接方式。 统一监测平台，可实现跨厂商端到端监测，外置旁路探针，实施方便。 独立现有网管系统，不能形成网络实际拓扑结构，不便于维护，旁路方式占用设备物理端口，需要占用基站IP与VLAN资源，占用网络隧道资源，与真实链路路由存在一定偏差。方案二（内置方式+分厂商平台）

19、以华为、中兴、烽火厂商EMS为基础，建设三套网络质量监测管理平台，发射器与反射器全部采用内置方式实现。 与现网网管设备联动，实现故障路径还原，提高故障定位的效率；与PTN设备、网管的软、硬件配套，耦合性、匹配度高；与专业网管、流量工具和等现网工具统一定位分析。内置价格低于外置。 不能形成端到端统一的监测结果，华为设备以外区域无法实现，汇聚层节点无法监测。内置发射端对设备负荷造成影响。方案三（内外置+分厂商平台） 省干部署4台发射器，11个地市L3部署24台发射兼反射器。各厂商在专业EMS网管集成各自区域质量监测功能，发射端采用外置方式实现。 与现网网管设备联动，实现故障路径还原，提高故障定位的

20、效率；与专业网管、流量工具和等现网工具统一定位分析。 不能形成全部地市端到端统一的监测结果，需要部署三个监测平台。需网管软硬件升级，开发量投资大，后续扩容改造难度大。方案四（内外置+统一平台）省干 建立全省统一的监测平台，省干部4台发射器，11个地市L3部24台反射器，基站侧主要采用专业厂家PTN设备升级的内置方式，另全省每个区县备用2块外置探针光模块用于机动部署。 统一监测平台，可实现跨厂商端到端监测，PTN设备升级支持的基站均可以进行相关的TWAMP测试，备用的外置光模块可以按需进行相关测试。 独立现有网管系统，不能形成网络实际拓扑结构，备用光模块直路方式需临时去基站现场部署，需要中断基站

21、业务；备用光模块旁路方式需要临时占用网络资源以及基站IP与VLAN，与真实链路路由存在一定偏差。方案分析结合内外置，统一平台、分厂商平台优缺点，厂商技术进展，开发进度，项目实施流程以及投资成本。方案四更符合项目目标，项目实施步骤更符合技术演进方向，同时投资更小，监测准确性和覆盖面更好，部属方式更加灵活。同时由PTN厂商与外置厂商共同实施，避免了由外置厂商独立实施，而PTN厂商不积极配合的项目风险。PTN厂商已承诺开放相关接口协议，配合开发，同时内置的价格低于外置。探针外置内置统一平台分厂商平台优点实施方便，部署不影响业务，与设备无关，可以移动。与业务路径一致，测试准确，部署需要设备升级。价格低

22、于外置探针。统一监测平台，可实现跨厂商端到端监测结果，报表统计。便于与其他综合网管，性能平台对接。实施方便，开发量小，投资较小。与现网专业网管联动，实现故障路径还原，提高故障定位的效率；与专业网管、流量工具和等现网工具统一定位分析。缺点占用设备物理端口，需要占用基站IP与VLAN资源，占用网络隧道资源，与真实链路路由存在一定偏差。需要外置厂商与PTN厂商协同配合。汇聚层节点无法监测。内置发射端可能对设备负荷造成影响。内置无法移动。独立现有网管系统，与网络实际拓扑结构存在差别，难于与专业网管、流量工具和等现网工具统一定位分析。不能形成全部地市端到端统一的监测结果，需要部署三个监测平台。需网管软硬

23、件升级，开发量大，后续扩容改造难度大。华为、烽火需新增软硬件，中兴与EMS集成需更换硬件。由于每个地市一套EMS，涉及工作量，投资大。支持厂商第三方厂商、华为华为、中兴、烽火需定制开发华为已有系统，烽火、中兴正在开发建议1、避免对PTN设备负荷产生影响，发射端采用外置。2、根据经验省干核心设备，汇聚层设备故障概率小，可暂不部署。3、省干与EPC对接PTN设备部署4台外置发射端，地市L3PTN部署内置发射兼反射端，实现省干至地市核心的测试。地市接入层PTN设备部署反射器，实现省干至地市接入层以及地市核心至地市接入的测试。4、业务量大，重点区域接入层通过内置方式部署反射端，实现7*24监测。每个县配备外