移动分组网络流量流向可视化方法研究与实践

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　　摘 要：本文围绕着移动分组网络流量可视化，详细地阐述了移动分组网络流量可视化的实现方案、目标可行性分析、相关工作的分析、调查和评估以及具体方案实施。
　　关键词：移动分组网络;流量可视化
　　随着近几年数据业务的迅猛发展，传统的数据统计越来越显示出各种弊端，种种弊端导致目前的系统不能实时展现网络运行情况。为了解决这些弊端，河北联通网管中心提出开发移动网业务可视化创新项目，以移动分组网络各节点流量采集为依托建设一个系统，实现移动分组网络流量流向的可视化呈现以期能实时直观的反映移动分组网络各段落的流量情况，以帮助值班人员快速发现定位网络故障并调度相关资源及时疏导“拥塞”段落，构建快速、精准定位处置的互联网化运维体系。
　　一、可视化流量的实现方案
　　本文根据河北联通移动分组网络的组网现状和现有的性能指标统计方法和移动综合网管现有的功能支撑情况，制定了三种移网流量可视化的实现方案：
　　方案一，开发一个流量流向可视化展示界面，需要展示的数据来源于“表格导入”的方式;即沿用原有的手工报表方式，在该基础上通过系统将表格反映的数据进行可视化呈现。
　　方案二，开发一个流量流向可视化的展示界面，需要展示的数据来源于“专业厂家网管”的方式;即在专业厂家网管和流量流向可视化系统之间开发“接口”，通过接口实时动态获取移动分组网络上各网元节点之间的流量和设备端口负载情况，进行可视化呈现。
　　方案三，开发一个流量流向可视化的展示界面，需要展示的数据来源于“移动综合网管”的方式;即在移动综合网管和流量流向可视化系统之间开发“接口”，通过统一采集综合网管对接的各个专业设备上的数据，进行可视化呈现，该方案相比于方案2的优点是开发的接口数量只需一个，开发工作量不受专业设备厂商数量多少的影响。
　　经过对移动分组网络网管功能及现有综合网管性能采集支撑情况的调研，确定目标要实现以下两个功能点：
　　（1）对于中长周期指标，例如统计周期粒度为年、月、日的性能统计指标等，通过“表格导入”方式进行可视化呈现。
　　（2）对于短周期或者说需要实时呈现的指标通过开发接口实时采集网络运行数据进行可视化呈现，以反映移动分组网络动态实时运行情况，例如：CPU负荷、带宽占用率等指标。
　　二、目标可行性分析
　　对于要实现的功能点一，目前已经有手工采集的相关表格及数据等一系列完整的流程。只需要借助要开发的系统将其進行可视化呈现即可。
　　对于要实现的功能点二，目前移动综合网管上已经部分实现了对移动分组网元CPU负荷、各接口峰值速率的采集及“表格化”呈现，基于此要实现网络指标的可视化呈现，将设备网元上的数据送至要开发的系统进行可视化呈现是可行的。
　　通过以上论述，我们认为本论文设定的目标是可行的，通过汇集现有的采集手段并开发性能指标展现系统是可以实现的。
　　三、相关工作的分析、调查和评估
　　通过对三种方法从开发周期、开发工作量等方面进行了分析、调查和评估。
　　比较以上三种方案，方案一开发投入小，但是展现效果较差，尤其不能实时呈现短周期粒度的网络变化情况;方案二展现效果好，但是由于是直接从专业厂家和接口采集数据，涉及的网元数量和接口众多，开发投入大，开发周期较长;方案三需要对接的网元数量最少，涉及接口少，开发周期短，开发投入相对不大，但是所有的指标呈现都通过该方案实现的话也不是最经济的。
　　通过以上分析，最后确定采用方案一和方案三相结合的方法，最终形成方案四，即中长周期性能指标的呈现采用方案一，实时及短周期性能指标的呈现采用方案三，这样既压缩了开发周期，也实现了CPU负荷、移动分组网络实时流量流向等主要网络动态负荷的可视化呈现。
　　四、具体实施方案
　　（一）确定移动分组网数据指标及定义
　　接口实占率算法：
　　带宽占用率=（端口A实时负载/端口A总带宽）*100%，
　　根据算法在数据库中计算实占率，并用颜色分别标出。具体展现要求如下：
　　接口流量占用率<50%，表示正常（绿色曲线显示）
　　50%≤接口流量占用率<75%，橙色告警（橙色曲线显示）
　　接口流量占用率≥75%，红色告警（红色曲线显示）
　　（二）确定数据采集粒度
　　根据系统可视化呈现，刷新间隔，确定数据采集粒度，分为以下几种：5分钟、15分钟、30分钟、1小时。
　　（三）确定移动分组网络数据“采样点”
　　根据移动分组网络的系统组网图，为了简化直接采样移动分组网络网元，最终确定采样点为连接各网元节点的CE设备的端口（收端与发端），这样可以通过采集CE设备上的流量来巧妙的反映移动分组网络上的流量。
　　五、本论文主要创新点
　　（1）流程创新：在课题查新阶段充分分析借鉴，对通信行业内、通信行业外相似课题进行了借鉴，衍生出三种技术方案。在目标可行性分析阶段，通过对这三种方案的优化，量化了目标可行性分析的过程。
　　（2）工具创新：由于传统的性能统计手段全靠手工完成，费时费力，实时性差，网络故障定位存在不可避免的滞后性，我们对其进行了改进，使其中能够实时呈现的指标全部自动实时采集，并进行了可视化的呈现，赋予了单调的报表数据以生命，使其能生动的呈现在维护人员面前。
　　（3）技术创新：在本论文写作期间，不仅巩固了个人原有的基础知识，还拓展了自已的知识面。通过创新前后对比，创新精神，知识工具应用、执行能力、团队合作精神、专业技能均有了不同程度的提高。
　　六、总结
　　该系统上线后大大缩短了监控人员发现网络告警的滞后时间，由于移动分组网络流量流向实现了可视化呈现，网络上各个段落之间数据的关联性能够一目了然，为维护人员快速精准定位故障原因奠定了基础。该系统上线后多次发现该图上与CE相连的多条线条出现红色预警，最后通过移动分组网络流量流向可视化呈现图及时准确定位了障碍原因，并及时采取措施疏导网络，避免了网络拥塞导致网络全阻等更大网络灾难的发生。由此可以看出该系统在日常运维中可以发挥重要的维护价值。
　　作者简介：张军霞，女，高级工程师，从事移动通信运行维护工作二十多年，主要负责移动核心网数据保障、异常指标核查、移动网运行分析等工作;李明芳，男，高级工程师，从事移动通信运行维护工作二十多年，主要负责OSS系统维护支撑等工作。
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