华为LTE承载性能管理解决方案

在网络中，严重的故障状态可以通过告警机制来检测，但是在多个设备单元之间的非常低速率或者间歇性错误状态，会导致业务质量降低，却是无法通过告警机制来检测到，这种情况下，就需要性能监控了。性能监控一般使用连续性的收集与网元性能相关的数据，一般情况下，设备提供原始的统计数据，网管或者专门的性能管理服务器进行处理，生成各种报表，进行相关性分析，趋势分析等等，最终以报告、图表或者其他形式呈现给客户。

性能监控和责任定界

电信网络由于所有权归属，维护体制，维护团队上的不同，存在不同的维护域，不同的维护域之间互相不感知，或者不必要感知。不同维护域之间存在边界的，边界和边界之间的界限就需要有清晰的分界，以便于维护。以LTE移动承载为例，说明维护域的不同。

移动网络维护域示意图

如图1所示，在一个端到端的LTE移动网络中，可能存在多个维护域。无线维护域，无线维护人员仅负责基站、S-GW/MME等的维护，对中间的回传网络不可见，不感知；移动回传维护人员负责从基站侧CSG(基站侧网关Cell Site Gateway)经过ASG（汇聚网关Aggregation Site Gateway）再到到RSG（RNC侧网关RNC Site Gateway）之间的网络的维护和管理，对无线网络不感知，不可见。有故障时，不同维护团队需要快速的分清责任，快速进行故障定位和排障，对链路可管、可控、可视。为达到这个目的， CSG在移动回传网络提供如下一些功能，端到端监控链路的性能：

和RSG组成端到端网络，对这些电路连接的提供性能监控，提供可视的链路状态报告，加速故障定位和排障；

和RSG组成端到端网络，对这些电路连接的连续性进行检测，实时的感知网络中断与否，并在中断时及时倒换到备用链路上去。

回传网络的一个重要的作用，就是将所承载的电路连接变成可见、可感知、可控、可预知，出现故障时，通过承载网丰富和强大的OAM能力、性能监控能力，加快故障定位和排障，尽量减少业务中断时间。

华为LTE承载网性能监控解决方案

LTE承载网因为X2接口的引入变得十分复杂，在排障、责任定界和快速故障定位方面提出了新的挑战，对网络可管、可控、可视能力要求更高。因此，对每一段、每一个网络层次的性能监控、OAM管理、故障定位、责任定界就非常重要。

ITU-T和IETF分别定义了多种分组网络的性能监控的标准，从测量方式上可以划分为间接测量和直接测量两种方式。

间接测量是通过插入测试流，测量测试流的丢包率和延时，用测试流的性能表现来表征实际业务流的性能等。间接测量有如下缺点：

插入测试流会影响业务质量，尤其是在拥塞时；

测试流的表现不能完全代表真正业务流的表现，业务流的优先级、报文长度、QoS调度过程等都会影响测试结果，从而能引入较大误差；

间接测量一般都是通过软件实现，无法大规模部署，测量精度也有限，也会影响正常业务。

直接测量是直接针对业务流的测试，一般是将业务流划分为一系列测量区间，在两个测量点分别统计对应区间的发包数、收包数和延时，同一个区间的发包/收包数的差就是该区间的丢包数。直接测量的优点在于：

直接体现业务流的性能，完全是真正业务流的实际表现，和实际网络一致；

测量结果精确，因为是针对实际业务流的统计，结果更精确；

不干扰正常业务，对正常业务流进行简单“染色”或者使用特殊的标签值，不影响正常业务；

一般都是通过硬件实现，对整机性能没有影响。

下面的列表将当前主要的一些分组网性能监控方式简单总结一下：

表1 各种在线性能监控标准简单对比

从上面对比可以看出，间接测量的结果只能在一点程度上表征实际网络的性能，实际网络部署时，应该尽量使用IPFPM直接测量模式，目前已经成为发展趋势。

1）IP FPM提供在线IP性能监控

IP FPM（IP Flow-based Performance Monitoring）是华为独创的IP在线网络性能监控解决方案，已经有IETF草案发布，http://tools.ietf.org/html/draft-chen-coloring-based-ipfpm-framework-01，其基础架构如下图所示：

IP FPM架构

IP FPM架构中包含三个逻辑体：

DCP：Data Collecting Point，每台参与IP FPM监控的设备上配置一个DCP，DCP收集本设备上TLP的测量信息向MCP报告，MCP进行集中计算得到测量结果。

TLP：Target Logical Port，每个测量实例可包含多个TLP，同一个TLP上可同时进行多个测量实例的测量。TLP识别目标流并进行统计测量，TLP的测量操作基于本地的配置信息，完全独立于参与同一测量实例的其他TLP，TLP之间无须交换控制信息。TLP可以定义在L2接口上，也可以定义在L3接口上，与协议无关。

MCP：Measurement Control Point，每个测量实例对应1个MCP，同一个MCP可对应多个测量实例。

IP FPM测量时，并没有额外引入测试流，因此是直接测量模式，最直观的体现了业务流的实际质量；在报文头中的标记是IP报文中的保留比特，中间网络不会处理，全部透传，因此，IP FPM可以支持端到端部署，对中间网络无特殊要求，可部署性好。

IP FPM实现了控制平面与数据转发平面解耦，控制平面的DCP、MCP和转发平面的TLP分离，同时TLP与协议无关，可以支持L2接口，也可以支持L3接口，同一测量实例可包含不同协议接口的TLP，实现了跨异种网络的直接E2E测量，例如L2 + L3网络的端到端测量，也可以支持点到多点的组网。

2）内置RFC2544实现离线性能监控

既然要隔离用户网络和运营商网络，提供清晰的维护界面，便于在出故障时分清责任，那么提供一份完善的SLA报告就是一个很好的解决方案。为测试以太网专线业务性能，提供相应的SLA报告，业界比较成熟的解决方案是通过RFC 2544来实现。

华为LTE承载解决方案中，ATN支持内置RFC2544产生器和分析器，以及反射器。如下图所示：

内置RFC2544示意图

双向测试模式时，近端ATN支持测试报文生成器，发送到远端；远端设备（不限定是ATN），将收到的测试报文反射回去（可以通过端口物理环回或者逻辑环回），近端ATN收到后，和发送的报文进行对比和分析，就可以计算出延时、丢包率、吞吐量了。内置RFC 2544可以实现免以太网仪表开局，业务自动验收，提供SLA报告，进行网络定界，分清责任，在不同运营商网络、相同运营商不同运维部门之间的进行责任定界等。

3）Y.1731提供完善二层性能监控解决方案

ATN支持完整的Y.1731定义的PM部分，包括帧丢失，帧延时等，能提供基于VLAN，PW和端口的性能统计，提供完善的以太网二层性能监控解决方案：

帧丢失测量 (ETH-LM)，包括单端ETH-LM和双端ETH-LM

帧延时测量 (ETH-DM)，包括单向ETH-DM和双向ETH-DM

吞吐量测量

Y.1731标准里面，在描述以太网吞吐量测量指出，RFC2544已经定义了测试方法和要求。并指出可以基于ETH-LB和ETH-TST来完成吞吐量测试，但是没有进一步的实现描述。ATN提供吞吐量测试是通过ATN支持的内置RFC2544测试功能来提供吞吐量测试功能的，详细请参考本文有关RFC2544部分章节。

uTraffic性能管理平台使网络流量可经营

uTraffic是华为公司承载网的统一性能管理平台，聚焦网络流向、流量管理，以及管道质量的可视化，实现海量数据汇聚、分析&挖掘、按需展现的功能，帮助运营商实现网络流量、业务质量管理、网络容量的精细化管理。

uTraffic在网络中的位置

uTraffic作为网络管道的智能管理系统，具有以下优势：

统一的性能分析系统

uTraffic统一管理路由设备、接入设备和传送设备的性能，灵活构成FTTx、IP Core/IP METRO、IPRAN等多种性能解决方案。从设备性能维度，通过对设备CPU利用率、内存利用率、资源利用率等指标的监控反映设备的运行状态。从业务性能维度，通过对丢包率、误码率、时延、抖动等KPI反映业务的品质。

大容量采集能力

uTraffic提供了独立的性能采集器，除采用业界通用的SNMP模式外，还提供了独特的BULK采集模式，将设备性能数据通过FTP/SFTP协议进行传输，性能采集能力提升显著，可满足大规模网络的性能采集要求。

流量管理可视化

uTraffic具有强大的GUI展示能力，可以在GIS地图上动态展现各网络节点的流量情况，可以精确了解各网络节点的各种性能指标详细情况，充分了解业务流量、流向以及业务质量。支持GIS地图、业务流量可视、业务质量可视、强大自定义Dashboard输出、一键式导出分析报告、支持离线分析和汇总、Email信息及时推送

E2E业务质量监控

uTraffic基于网络拓扑进行网络性能数据监控，通过各种灵活的统计报表和性能展示方案，实现对网络业务的质量监控。

容量管理和趋势预测

通过对网络流量的分析，及时掌握网络中流量分布情况，并基于与历史性能数据或峰值数据的对比，对网络流量趋势进行预测。客户可据此进行动态的网络流量调整或作为未来网络扩容的依据。

结束语

LTE承载相对3G承载来说，网络规模更大、复杂程度更高，责任定界、故障诊断和快速定位更难，网络安全性要求更高。华为提供多层次性能监控解决方案，用于不同维护域之间定界，形成不同的维护域之间的清晰的维护界面，在出现故障时，根据设备的OAM能力，提供相应的SLA报告，分清网络责任，快速进行定位和排障，尽可能的减少业务中断时间。

华为性能监控解决方案支持丰富的OAM机制，例如Y.1731，IP FPM，内置RFC 2544功能等。在线性能监控中，对二层网络，建议使用Y.1731实现；三层网络，建议部署IP FPM，L2 + L3端到端网络，推荐IP FPM；离线性能测试，建议内置RFC 2544。同时为更直观、更友好地进行性能管理，华为推荐uTraffic图形化流量经营工具，提供完善的二三层网络的性能监控解决方案，使网络性能管理更优化，网络端到端流量可视，可管理，可经营，维护责任清晰。

作者：华为网络产品线网络营销工程部运营商与IP产品管理部高级产品经理 夏庆峰