浅谈PTN网络流量规划和流量控制

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本文摘自《移动通信》2013年4期。作者：张成梅 董勇 洪峰

【摘 要】针对PTN网络的特点，再结合黄山移动传输网的实际情况，阐述了移动传输PTN网络流量管理的重要性，并从流量规划和流量控制两个方面对PTN网络流量管理进行分析，同时分享了黄山移动在PTN网络流量管理方面的经验。
　　【关键词】PTN网络 流量规划 流量控制
　　1 引言
　　随着3G数据业务的迅猛发展，OLT宽带多业务传送等新模式不断出现，移动本地网引入了内核IP化的PTN技术来满足大规模弹性分组化业务传输的需求。但是，PTN网络的快速发展给网络规划以及维护管理也带来了重大挑战，尤其是PTN网络流量规划和流量控制。为应对PTN网络快速发展的趋势，本文以黄山移动传输网为依托，探讨了PTN网络的流量规划和流量控制。
　　2 PTN网络结构和流量模型
　　目前，黄山移动本地网PTN网络采用骨干层、汇聚层、接入层三层组网的结构，如图1所示。
　　其中，骨干层采用烽火OTN3000设备，用OTN来承载PTN；汇聚层采用烽火PTN660设备；接入层采用烽火PTN640或烽火PTN620设备，下带基站2G、3G、专线和WLAN等业务，宽带OLT业务承载在烽火640的GE端口下。
　　3 PTN业务流量规划
　　从目前的传输网发展格式来看，OTN+PTN+PON还是比较理想化的演进趋势。但是，随着3G业务、专线业务、WLAN业务以及移动家庭宽带业务的发展，PTN组网建网过程中PTN业务的流量规划就显得非常重要。
　　黄山PTN网络实际拓扑部分如图2所示。
　　PTN业务流量规划包括以下三个方面：
　　（1）规划环路节点数量
　　PTN技术在组网上，核心、汇聚层采用10GE组环，核心、汇聚环节点数量宜为3～5个，最多不超过6个；接入层采用GE传输系统，每个环5～8个节点，最多不超过12个。
　　（2）规划业务路由走向
　　规划业务路由走向要兼顾两个方面：一个方面是同一方向基站（尤其是同一个基站）业务的路由尽量统一，当发生故障时，根据业务的中断情况可以帮助定位故障，方便排查故障；另一个方面是同一方向基站业务（对于大颗粒业务、业务流量高峰区）避开走同一个路由，这样在断缆时就不会发生基站所有的业务阻断的情况，同时也分摊了业务流量，减轻了高峰业务区的承载压力。在日常规划业务路由走向时除了要兼顾两方面，同时还需要判断所在主备Tunnel经过的端口带宽利用率情况，尽量避开业务流高峰段、分摊业务量，让PTN网络均衡运行。
　　（3）规划工作保护路径
　　由于黄山PTN分组传输网络在网络层面选择的路径都是1：1保护，在正常情况下，备用路径处于闲置状态，故业务配置过程中需要考虑主备方向的选择，注意同位置基站大颗粒业务不能主用都选择同一方向，防止基站两侧业务流的严重不均衡。同时对业务设置优先级，一旦发生故障时，高等级业务可以通过协议切换到备用路径承载，这样可以使平时的带宽利用率达到最大化，而出故障时高等级业务又可以得到充分保护。
　　随着不需要完全保护的数据业务的增长，需要提供更多的带宽，可考虑利用PTN系统的保护带宽承载业务，大幅降低数据业务成本。该方式需要保证系统内高等级业务占用较低比例的带宽，除了需要网络规划时预先考虑外，网络建成后增加高等级业务也应注意。
　　PTN业务流量规划经验归纳如下：
　　（1）分析业务需求，网络部署前明确哪些业务将作为被承载的主体业务，建网前要预留哪些后续作业的接入和传输能力。
　　（2）在设备的硬件配置上，根据时间维度考虑设备的可用业务槽位资源（为考虑网络的可扩展性，建议对设备槽位的交换容量等开展一定预留）；合理配置业务处理板和业务接入板的配合关系；根据保护的需求对业务板位等考虑保护关系和硬件冗余；根据传输距离合理选择接口类型。
　　（3）核心节点业务量大，建议采用双设备、重要端口1+1或1：1保护等多种措施保证网络安全。
　　4 PTN业务流量控制
　　PTN分组技术提供的“柔性”传输通道，目前没有端口流量的统计手段，随着数据业务、专线业务和宽带业务的发展，承载在PTN网络上的业务量日益增大，当超出PTN网络承载的能力时，将出现因端口流量拥塞导致业务异常的故障，故PTN业务流量控制非常重要。
　　PTN业务流量控制经验归纳如下：
　　（1）设置业务优先级
　　不同类型的业务对承载网有不同的QoS要求，对承载网的业务优先级使用也各不相同。当资源有限不能同时满足所有业务时，就要对请求分配资源的业务进行优先级排序，使有限资源首先满足优先级特别高的业务请求。无论是2G、3G、LTE、大客户专线，还是家庭宽带，从PTN承载网的角度看，只要关注以下业务子类，完成这些业务的传送和性能监测：
　　语音业务：占用带宽不大，但对QoS要求高，要求低延迟、低抖动、低丢报率。话务收敛由Node B和RNC完成，传送网提供类似刚性管道的传送。因此，在业务承载时需要对话音业务带宽需求进行估计和预留设计，在Node B和RNC设备上对话音业务报文标记高优先级，在传送网络入口进行流量监管，在传送网络内部提供高优先级业务调度的保证。
　　数据业务：宽带需求大，但对QoS要求相对较低，业务可以统计复用，允许较大的收敛比。要求Node B和RNC对数据业务标识较低优先级，传送网设备基于该优先级调度。
　　控制报文：占用少量带宽，QoS要求高，对时延敏感。
　　管理报文：占用少量带宽，QoS要求高，对时延不太敏感。
　　基于业务类型的QoS优先等级表如表1所示：
　　（2）考虑采用层次化QoS
　　汇聚层采用层次化QoS。由于汇聚层节点需要同时汇聚来自不同接入环的多种类型的业务，并且有可能产生阻塞，因此需要对不同用户不同大类的业务内部进行优先级调度。而在接入层，每个接入节点的业务流向比较单一，只要按照GE环网保证物理带宽设计流量，在进入汇聚层之前基本不会出现阻塞调度的问题。
　　层次化QoS的层次包括：第一层用于区分业务大类或客户，主要体现在网络带宽分配上；第二层用于区分某一业务大类或客户内部不同业务流的优先级，主要体现在优先级分配上。两层QoS架构相对比较清晰，若采用更多层次的架构，业务管理将非常复杂。过深的层次不仅体现不出传送层的效率，而且会降低整个网络的转发性能。
　　层次化QoS模型如图3所示。
　　（3）安装网管流量监控软件
　　安装流量监控软件，尤其是对核心层、汇聚层上的OTN设备和PTN设备，要对LSP、PW、段层和端口四个层次的不同类型的实时流量进行监控，可以随时了解这四个层次的流量情况，在配置新业务时可避开流量拥塞区，均衡分配业务的走向；同时也可以对拥塞区和即将拥塞区进行扩容等。
　　四个层次的流量监控网管截图分别如图4～7所示：
　　（4）设置端口带宽门限告警
　　合理设置端口带宽利用率的门限，当带宽利用率超过上门限时，上报FLOW_OVER告警；当利用率低于下门限时，告警结束。采用带宽门限告警的方式，提醒维护人员关注PTN网络“柔性”传输管道带宽的使用情况，在业务配置时尽量避开拥塞路径。
　　5 结论
　　要做好PTN业务的流量管理工作，主要从两方面着手：一方面是PTN网络建设期间PTN业务流量的规划；另一方面就是PTN业务流量的控制。
　　参考文献：
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