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无线和承载网联合优化的思路

2020-12-3 14:50:52  189 无线 承载
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  随着4g网络大规模发展,业务诸如视频、游戏类、支付类业务应用更具多样化多领域,大网卡、冰激凌等大流量套餐不断推出,催生了数据业务迅猛发展,用户数和DOU、单站流量迅猛发展,网络资源利用率进一步攀升。无线资源有限的情况下,特别是视频、游戏类实时业务,在用户业务体验出现卡顿时,造成原因很多,除无线环境、用户数多容量问题、SP应用服务器处理能力外,还包括传输侧、核心网侧及SP等各个环节的原因,从无线侧出发,首先面临的就是无线和传输网设备的资源对接、性能指标分析。而传输侧接入和汇聚设备往往不只承载无线业务,还承载着动环监控、政企专线等业务,因此如何建立起无线和传输侧的联合监控机制、体系,解决跨部门问题分析和定位流程和手段,成为当前面临的难题,加强无线和传输侧协同优化并建立起一套完整的监控体系和流程也势在必行。
  无线和承载设备资源匹配
  2.1 综合承载传送网(UTN)架构
  UTN网络采用核心、汇聚(一级/二级)和接入的分层结构,结构如下图所示:
  
  图1:拓扑关系
  2.2 UTN接入设备与无线侧基站关联
  通过从传输网管导出UTN接入设备、汇聚设备与基站配置,结合移动业务保障系统基站数据库,实现了传输设备和无线侧基站的数据关联。
  2.2.1 基站与传输设备资源关联
  通过无线侧网管和传输侧网管配置数据得出关联方法如下:
  1、在无线网管中找到基站的IP地址。
  2、基站IP地址最后一位减1,得出其在三层汇聚设备上的终结IP地址。
  3、按终结IP地址在传输的接口资源表中找到其归属的汇聚层设备和SVLAN。
  4、按汇聚层设备和SVLAN在传输的业务导出表中,找到该基站的接入传输网元。
  5、在传输导出的端口信息表中找出传输设备的互联关系。
  通过建立资源间关联分析,采用Python软件系统自动输出分析图如下,为实现系统间资源自动更新实现了条件:
  
  图2:传输设备与基站关联图
  通过传输侧和无线侧关联统计,目前某省4G基站24136个、关联接入设备7767个、汇聚设备1949个。
  表1:无线和传输资源统计
  
  无线和承载设备性能关联
  3.1无线侧和传输侧指标关联
  3.1.1 无线侧监控指标
  无线侧监控指标分别从丢包率、时延和数据业务成功率等考虑,主要从移动业务保障系统和大数据分析平台(例如SEQ平台等)输出与传输相关的指标,举例如表2:
  表2:无线侧监控指标
  
  
  图3:初始缓存时延及超预警门限
  统计某省全网视频初始缓存时延平均为5.41s,超过预警门限的小区数为1507个,需结合传输专业共同定位。
  
  图4:终端侧tcp建链时延及超预警门限
  某省全网终端侧tcp建链时延平均为7.04ms,超过预警门限的小区数最多为96个,需结合传输专业共同定位。
  3.1.2 传输侧接入设备监控指标
  传输接入设备监控指标四项,主要来源于传输网管指标,中兴和华为设备略有差异:
  表3:传输侧监控指标
  
  华为传输设备指标情况:
  
  图5:华为传输接入设备指标
  某省7个地市华为传输接入设备性能指标来看,全网接收/发送峰值带宽利用率、内存利用率、CPU利用率均未达到预警门限,
  中兴传输设备指标情况:
  
  图6:中兴传输接入设备指标
  某省4个地市中兴传输接入设备性能指标中,五个时间节点全网带宽峰值利用率、CPU利用率、内存利用率均未达到预警门限。
  3.1.3 无线侧与传输侧接入设备指标关系分析
  
  图7:内存利用率与时延均值关系
  对比视频初始缓存时延与内存利用率的关系,传输接入设备内存利用率》60%时,下挂基站的视频初始缓存时延均值为13.09s,内存利用率越高,视频初始缓存时延越大。
  3.2 无线侧和传输侧告警关联
  3.2.1 传输侧接入设备告警分类
  传输侧接入设备影响基站性能指标告警如下:
  表4:传输接入告警表
  
  3.2.2 无线侧设备关联传输告警分类
  无线侧设备关联传输分厂家告警如下,均为影响基站业务告警。
  表5:无线侧传输相关告警表
  
  光衰整治
  基站侧BBU和RRU之间、BBU到传输接入设备等都通过光模块进行数据的发送和接收。光模块是进行光电和电光转换的光电子器件,光模块的发送端把电信号转换为光信号,接收端把光信号转换为电信号。分为光接收模块,光发送模块。通过光模块中光衰值的分析,能够快速发现、定位和解决传输问题。
  4.1 光衰的标准
  光模块收、发光过强、过弱均对网络质量造成影响,且厂家将光模块的标准存在差异,具体分为光衰绝对标准和相对标准:
  4.1.1 光模块光衰绝对值的标准
  表6:光衰标准
  
  按照现有各厂家光模块的接收灵敏度差异,定义光模块预警门限值:华为光模块为-10dBm,中兴光模块为-13dBm,爱立信光模块为-17dBm。
  4.1.2光模块光衰相对值的标准
  在光模块光衰绝对标准的基础上,引入BBU侧光模块收光差异、RRU侧光模块收光差异及BBU与RRU之间收光差异的相对标准:
  1、BBU接收光功率和RRU接收光功率差异大于10dBm,且任一光口接收光功率小于门限值。
  2、同一BBU下挂的RRU(同个站点不同小区),BBU侧的光口接收光功率之间差值大于10dBm,且任一光口接收光功率小于门限值。
  3、同个站点不同小区RRU侧的光口接收光功率之间差值大于10dBm,且任一光口接收光功率小于门限值的。
  4.1.3各类型光模块问题情况
  从当前统计来看,BBU与RRU间接收光功率差异大、光模块光衰大等为主要的问题,需加强日常分析和解决。
  表7:某省现网统计各类光模块问题
  
  4.2 光衰问题及处理方法
  通过统计分析现网情况,主要原因如下:
  1.尾纤室外裸露,因环境因素造成光纤受损;
  2.光交的跳纤松动、光纤接头有灰尘;
  3.法兰盘氧化损坏;
  4.BBU与RRU距离远,光交跳接较多;
  5.光缆受损修复导致接点较多;
  6.BBU与RRU侧光模块不匹配;
  7.光模块故障。
  针对光衰问题主要处理方法如下:
  1.联系后台检查光衰,确定是BBU端还是RRU端收光大;检查光模块是否匹配,如果不匹配,首先更换光模块。
  2.如果光模块匹配到基站检查尾纤,逐段进行测光,判断故障点。
  3.找到故障点后进行相应处理,更换光模块、更换尾纤、清洁尾纤头、重新盘熔纤盒、更换法兰等。
  4.转接点较多的光缆,要逐一检查光交、清洁光纤头或更换光路。
  5.BBU和RRU距离远,跳接较多,优化BBU与RRU的路由,减少光交跳接点。
  无线和传输侧路由拓扑分析
  利用拓扑数据通过图论的方法,定量的分析网络的环、链结构,准确快速的发现网络潜在瓶颈和可能的高风险节点,为日常的维护和网络优化提供支撑和依据。
  5.1 无线设备拓扑规范及分析
  4G BBU集中的规模应结合机房、传输资源情况和后续无线新功能引入等因素对BBU集中数量进行测算决定。考虑到后期BBU间协同的需要,在密集城区场景BBU集中数量的初期目标建议为10个及以上站点(对应30个以上RRU),资源条件允许时可以适当增加BBU集中规模,要求集中设置BBU所拉远的RRU在地理区域上尽量就近、连片覆盖。在其他场景下集中规模可根据资源情况酌情考虑。
  5.1.1 无线设备布局要求
  通常情况下,LTE下行带宽比较大,峰值带宽在100M~200M之间,均值在100M左右。如果LTE基站部署载波聚合的话,下行带宽可达到300M。
  考虑一定的收敛比,每接入环挂6~8个LTE基站(600-800M流量)比较合适;接入环需要尽量避免嵌套,部分带宽要求比较高的地方采用10GE链路。
  每汇聚对下挂的基站数最大不超过100(10G出口除均值100M),保证汇聚10GE链路时,1:2收敛,最大流量在5G~10GE之间。
  汇聚核心层设备,按照1:3收敛比,如果采用10GE上联链路,所带基站不超过300个;如果超过需要采用40G/100g端口或者10GE捆绑聚合。
  5.1.2 无线设备BBU与RRU距离分析
  BBU与RRU间距离过远,容易造成传输距离过长、光衰大,将影响到无线侧网络指标,BBU和RRU间距离超过5KM和10KM的情况:
  表8:RRU与BBU距离情况表
  
  指标情况分析:
  
  图8:链路损耗与距离关系图
  在路由距离和链路损耗关系图中, 路由距离越远,链路损耗越大。
  通过分析某省调研机房内BBU到RRU的光纤距离进行了分段统计,光纤距离在0-3KM的站点主要集中在核心机房,3-7KM的站点集中在汇聚机房和接入机房,少数的7KM以上的站点集中在接入机房,并且发生的小区退服故障较多。
  5.2 传输设备拓扑规范及分析
  接入设备以双节点或单节点就近上联汇聚设备;自核心设备到接入设备环套环不得超过三级;10GE环路节点总数(含链节点)原则上不超过20个,其中环上节点数量不超过8个;GE环路节点总数(含链节点)原则上不超过8个;应避免3个节点以上的长链结构。
  建议提升传输设备成环率,并关注最大链的网元情况。
  1、以点带面,逐步提升成环率。对业务量大、故障高发的区域优先完成成环优化。
  2、物理环替代逻辑环。针对同板卡环,将传输环的两个方向分别调整至异板卡承载;针对传输光路同路由问题,完成路由彻底分离。
  3、资源具备,不需投资解决的项目,积极挖潜,盘活资源,运维牵头完成优化。
  4、需要投资解决的项目,运维网发积极联动,完成扩容或新建。
  结论
  本文通过将无线与传输端口资源关联、性能指标关联和日常维护协同研究分析,主要成果如下:
  1、传输和无线资源指标关联:通过分析传输专业网管配置数据并与无线专业网管的基站地址进行关联,得出了承载网接入、汇聚设备与基站间资源的关联关系,并分析了无线和传输的告警和指标关联关系,得出了指标监控体系。
  2、基站侧的光衰分析:基站侧BBU和RRU之间、BBU到传输接入设备等通过光纤进行数据的发送和接收,通过对现有光模块光衰值与无线指标关联,得出光衰对无线性能指标影响较大,需要无线侧关注和加强光衰的整治力度。
  3、基站与传输设备路由节点优化:无线设备入网、资源调整频繁,需定期开展无线和传输设备的路由节点优化,达到资源集中、节约传输带宽、提升利用率和传输成环率,同时随着5G建设步伐的加快,需同步关注5G网络传输的改造和路由节点优化工作。

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