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【视角】浅谈广电宽带网络优化的一些重点工作和经验体会

 文化龙乡 2016-12-17

浅谈广电宽带网络优化的一些重点工作和经验体会
蒋永华 | 陈峥
四川省有线广播电视网络股份有限公司
龙泉驿分公司
摘要:文本主要介绍了龙泉广电网络分公司在开展网络优化工作过程中的一些经验和体会,并针对现有广电网络的运营管理和业务体验优化提出了一些思路和方法,对影响网络质量和用户体验的重点问题进行了分析归类和总结,为网络优化这一长期和系统的工作提供一些经验。 

引言
随着广电宽带提速和高清点播业务的快速发展,网络端到端的承载质量和用户端的业务体验已经成为广电网络业务发展和企业经营最为重要的一个课题。如何为宽带用户提供高带宽、质量稳定可靠的宽带业务体验,如何将网络具备端到端的网络质量保证(Qos)是一个系统化的工程,而网络优化是这个系统工程中十分重要的一个环节,也是一项长期工作。文本主要根据龙泉广电分公司在网络优化过程中的一些经验和体会,以及优化管理模式和优化机制流程建立方面所做的一些探索和尝试进行阐述,希望为广电行业提供一些有益的思路和经验分享,为广电行业的快速发展、提质增效提供一些帮助。

 


一、网络现状与存在的问题
1. 城域网
优化前龙泉广电网络城域网主要采用爱立信SE1200设备作为宽带上网的业务终结和流量汇聚收敛,通过SE1200对各个分前端机房的汇聚交换机所承载的宽带业务流量进行汇集,并通过中继链路对接核心路由器NE40,再有NE40转发至城域网出口。高清点播业务由思科的7609核心交换机进行流量汇聚和业务收敛,终结二层,,起三层模式中继到NE40,完成DHCP,实现高清点播业务。主要问题是承载网核心网面存在环状结构,且业务流向和路由较为复杂,跳数较多,存在路由迂回,不符合网络扁平化方向。思科7609交换机所带业务较多,身兼三职:LAN专线路由器、以太网二层汇聚交换机、三层汇聚层路由器,三层转发性能不足,CPU负荷较重,接入端口密度低,可扩展性差,业务功能较弱,,需要进行替换升级;部分设备使用年限较久,由于已经停产,售后无法保证。优化前的网络结构如下图所示:               
                             
当前城域网的技术解决方案及分类方法很多。随着电信技术的不断发展,各种业务类型越来越多,业务融合也成为大势所趋。分组和宽带作为业务融合的技术基础和基本特征,使得分组化的网络融合成为必由之路。

2. 接入网
    龙泉广电宽带接入网主要采用PON+LAN方式实现客户接入。部分接入交换机使用年限较久,百兆上联口存在瓶颈,整机的端口数和转发能力无法跟上带宽需求和业务流量增长,存在网络瓶颈,需要进行优化升级。部分ONU也存在性能瓶颈,影响上网体验,需要优化升级。部分小区和光节点存在ONU和接入交换机所带用户过多问题,需要进行光节点裂化,同时存在箱体较乱,设备放置不规范,走线较乱,部分网线需要升级的情况。

 


二、网络优化思路与目标
城域网优化主要为了提升用户使用各类宽带业务的体验,提升网络端到端的承载能力。宽带网的业务需求以互联网接入为主,提供互联网上网业务,对于在网络上承载的其他业务,同时提供标清点播互动、高清点播互动、4K高清点播互动业务、大客户专线接入业务。为了保证各种业务的正常运行,分别从城域网和接入网两方面入手。城域网的包括互联网在城域范围内的延伸和IP承载网在城域范围内的延伸,既要考虑普通宽带业务接入,又要考虑一些高价值业务的接入,需要保证不同业务的高速转发与大带宽承载。宽带接入网覆盖范围广、设备种类多,投资及维护成本都较大,如何保证网络的合理部署,保证网络的安全可靠,保证不同业务的QoS水平及业务的分流都是网络优化急需解决的问题。

1. 城域网
网络层次清晰:通过二三层网络分离,构建物理和逻辑层次清晰的三层路由网络(城域骨干网)和二层接入网路(宽带接入网)
网络结构扁平化:通过城域骨干网的大容量、少节点,宽带接入网的广覆盖,减少IP城域网的物理和逻辑级联级数
网络质量差异化:通过在IP城域网部署区分服务机制,为不同用户和不同业务提供不同Qos等级的差异化服务。
管理控制集中化:宽带接入路由器(BRAS)和业务路由器(SR)构建清晰的业务接入控制层,实现集中的业务提供和控制;同时加强全省集中的认证计费和网络管理系统建设,提高网络的可管理性,实现电信级的业务支撑和网络管理。
设备要求规范化:制定并完善设备规范,明确新增网络设备支持IP城域网业务开展所需功能、性能、管理和互通性等要求,确保未来网络对业务的支撑。
 
2. 接入网
确保接入网(PON口及以下)能够承载够的用户接入带宽:用户接入速率满足20M-50M速率带宽,网络测速达标。
能够承载4K高清点播业务,长时间点播或回放业务质量稳定。
具备综合多业务承载能力:基于端口或者VLAN的差异化Qos等级配置能力。
接入网维护具备相关的维护规程和责任分工界面,各类问题的维护职责及接口清晰。
各维护方相关工作内容、巡检机制、采样与优化测试模板完备。
建立长效的维护机制和考核方法,接入网的设备监控与流量监控手段齐全。

 


三、优化方案与优化实施
1. 网络优化的方法流程
确定目标—>收集信息—>分析—>方案设计—>实施并度量—>持续优化
优化目标:确定优化目标
收集信息:收集业务、网络的信息
分      析: 对网络进行端到端的分析
方案设计:设计优化方案
实施并度量:业务无间断或影响很小时实施优化方案,并收集信息
持续改进: 对网络长期跟踪监控,持续优化
提供服务的方式:驻地式项目方式
 
2. 网络优化的数据采集关键项
接入网优化测试采集数据
Ping测试数据
网络测速数据
4K高清点播测试结果与在线视频的观看结果
VLAN数据采集
MAC地址记录
光信号质量数据
接入网优化测试与数据采集过程如下图所示


用SmartBit进行端到端打流与压力测试,分析评估网络端到端承载质量与4K高清点播业务的网络能力,并根据测试结果进行相应优化,端到端SmartBit打流如下图所示:


城域网采集测试数据
用户至A的时延、抖动及丢包率
用户至B的时延、抖动及丢包率
用户至C的时延、抖动及丢包率
用户访问常用网站的访问速度
用户至G的时延、抖动及丢包率
用户至M的时延、抖动及丢包率
用户访问常用网站的访问速度
机房设备动态指标采集
端到端流量参数采集
设备配置的采集

测试和分析方法详见下图 

3. 建立优化的相关机制、标准模板,以及优化三方工作流程
1)网络优化项目故障流转记录单
2)网络优化项目实施进度安排表
3)网络设备巡检报告模板
4)网络优化项目节点信息记录表
5)网络优化项目策划书
优化工作机制建立如下图所示:

优化项目组工作过程中各自工作内容与分工界面如下图所示

4. 网络总体结构的优化调整
构建城域网业务承载扁平化架构,ASR9010和中心7609均作为多业务边缘(MSE)覆盖不同区域,承载该区域的各类宽带上网、高清点播、专线接入业务,网络结构简单清晰,网络层级扁平,利于后期的维护管理,网络扩容和升级较为平滑,网络总体结构清晰。

优化后的网络拓扑结构如下图所示:



四、优化主要成果与效果


城域网层面优化的主要工作和解决的主要问题:
1. 网络核心层设备进行了结构调整,核心路由器到分前端机房均实现多光纤路由保护,通过链路聚合模式实现了网络单链路隐患,极大提升了网络安全性,网络结构更加合理,网络健壮性得到提升。
2. 更换部分核心设备,实现了核心设备的处理能力的提升。
3. 对全网核心层及汇聚层设备进行了全面的配置核查、设备状态检测、端口流量分析、异常流畅抓包分析
4. 关闭不必要的配置(关闭路由器和交换机中不必要的服务如,finger,bootp,http和源路由功能)
5. 打开密码标记(让密码以密文方式出现)
6. 设备LOG和Debug时间标记(为方便排错和日志和管理,需要将LOG和Debug的信息做上时间标记)
7. 配置Console和VTP登陆控制(设置认证和超时选项)
8. 限制远程登陆的范围(使用ACCESS-list限制登陆主机的源地址,配置定义访问控制列表和应用访问控制列表)。
9. 配置特权等级
10. 设置NTP(为保证全网设备时钟同步,需在网络设备上建立主备的NTP服务器)
11. 部分设备存在冗余配置
12. 在短时间内有大量协议报文从上联端口进入该汇聚交换机,但是该汇聚交换机上未有任何组播相关配置,属于错误报文,所以需要对透传以下组播协议报文的这些vlan进行自上而下的检查
13. SNMP协议报文协议报文冲击CPU,超出了其处理限制,控制网管服务器端Mib采集发送频率和数量,减少设备压力
 
接入网层面优化的主要工作和解决的主要问题:
   接入网优化共移交优化项目组33个项目,涉及用户数约2.34万户,光机数预计1048台,预计接入交换机局端1781台,按照项目组要求实际抽样测试数占接入设备数比例不低于20%。共流转故障单8单,共完成6单,测试不合格需优化数量占比17.5%,均完成优化及整治。 同时,对部分存在网络瓶颈的小区进行了劣化扩容,主要是将百兆ONU更换为千兆ONU,百兆网线换千兆网线;原8口及16口百兆交换机更换为26口千兆交换机;对于业务流量较大的光节点所在交换机裂变及流量均衡调整;将部分小区单元的多层楼栋将ONU个数增至2个,以确保ONU下只有1级接入交换机

经过网络优化后,龙泉广电的网络承载能力和用户宽带业务体验有了明显提升,从现网流量监测来看,经过优化的区域上行流量均有不同程度的提升,晚高峰流量增长率达到20%以上,用户使用大带宽业务的时间明显增加,提升了用户感知,增加了用户在网粘性;与此同时,各小区的用户投诉率得到了有效降低,网络优化的效果十分明显,优化前后小区投诉数量对比如下图所示:



结束语

    通过网络优化工作,调整了网络结构,优化了网络流量流向,理顺了日常维护优化的工作机制流程,同时开展接入网络设备和线路的整治与清查,解决了影响网络质量的瓶颈,疏通管道最后一公里,较大的改善了网络的承载能力和端到端业务质量,用户体验得到有效提升,有利的支持了宽带业务的开展,为广电宽带战略和三网融合目标提供了有力的支撑。
 


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