承载网络仿真 网络质量提升的关键环节

发布时间:2020-04-20  作者:吕顺 中兴通讯  阅读量:

5G网络庞大且复杂,因而提前对潜在故障风险进行识别、优化,对于网络质量提升极具价值。网络仿真对实际网络进行模拟,还原网络真实拓扑与协议,构建一个虚拟网络,通过在虚拟网络场景中研究网络运行规律和响应机制,分析在外界正常和异常变化情况下网络的处理能力和网络质量的改变,从而评估网络调整对现网产生各种影响,为网络的规划、建设、维护、优化提供决策依据。依据多次网络仿真“沙盘推演”的结果进行网络优化,避免了对现网进行频繁调整,在保证稳定性前提下,有效提升网络运维效率。

中兴通讯承载网网络仿真方案涉及IP/IPRAN、PTN/SPN、OTN等多种场景,并包含故障仿真、流量仿真、质量仿真、协议仿真等多种类型。总体上看,网络仿真的典型流程一般分为三步:一,镜像网络:接收管控系统的输入,基于现网拓扑、配置、流量信息构造网络镜像模型,通过镜像网络反映现网的真实状况;二,网络变更模拟:围绕镜像网络进行各种网络变更,以模拟现实网络中可能会发生的内外部环境变化并输出结果;三,仿真分析:基于仿真结果分析各种网络变更对网络的影响,识别出风险点和风险水平并直观展示,辅助运维人员做出最佳决策(见图1)。网络仿真这种假设分析的评估方法,让运维人员对故障范围、流量变化影响、网络质量状况有了更加清晰的认识,具有广泛的应用价值及商用前景。

镜像网络

镜像网络为仿真操作提供了一个实时同步现网状态的模拟网络,使得仿真更加“真实”,从而达到在线仿真、实时仿真的效果。依据仿真的需求,网络镜像主要由三部分组成:一,物理管道:即设备和链路构成的基础物理网络,其他一切工作都基于物理管道之上开展;二,逻辑管道:在物理管道基础上通过各种隧道技术、VPN或路由等技术划分的动态、静态路径;三,流量镜像:即在物理和逻辑管道模型基础上模拟数据在逻辑管道中的流动规律,从而构建完整的网络仿真试验环境。网络仿真动作以相应的流量镜像为基础,同时,研究流量的变化趋势也是网络仿真的主要目标。

网络变更模拟典型类型

网络镜像构建好以后,围绕网络镜像的三个基本特征(物理管道、逻辑管道和流量镜像),通过触发一定的事件(网络变更)来模拟镜像网络发生变更,即进行仿真操作。一般来说网络变更分为故障模拟、流量/质量模拟、物理管道模拟(物理拓扑规划)、逻辑管道模拟(协议仿真)等类型。

故障模拟,顾名思义即模拟网络中发生一个或多个故障后的情形,如IP网络L3链路/TE隧道断路,单板/芯片故障,OTN链路断纤等。通过网络自我调整处理的结果,分析故障发生前后的流量分布变化和网络质量劣化情况。流量/质量模拟,即模拟网络受外部事件或预期流量事件影响而发生流量变更,并将其叠加到流量镜像中,通过观察网络流量的转发分布及其变化情况,来发现网络出现拥塞的可能性和时间、位置。此外,对网络质量指标系数(如时延、抖动等)进行模拟变更来分析网络的质量状况。物理管道模拟,即模拟物理拓扑改变(如扩缩容)来触发变更仿真计算,通过网络自身处理的结果(如隧道、业务路径的变化等),进而分析网络流量/质量变化情况。逻辑管道模拟则不改变网络物理拓扑,仅通过调整设备协议参数(如带宽、保护路径、优先级等)达到影响流量转发规则的目的。并基于网络自处理的结果来分析协议变更前后的网络流量/质量变化情况。

以链路的故障模拟为例,在构建的网络镜像中,系统通过分析发现当模拟链路a出现断路故障时,会造成模拟链路b、c出现拥塞的风险。因此系统会输出可行性报告,建议用户增加链路b、c的带宽,从而达到规避风险的目的(见图2)。在现网正常的情况下,提前进行网络优化。

用户可以依据不同需求进行相应的网络变更模拟操作,各类型变更模拟也可以相互配合,进行叠加操作,从而更好地识别网络中潜在的风险。

仿真分析

仿真的目的是为了提升网络的质量,从而让网络更好地服务于用户。仿真分析对网络变更模拟操作结果进行判断,分析网络变更对网络局部或全局的影响,分析网络现有的流量/质量瓶颈,并为网络优化提供指导意见,极具价值。

网络变更影响可以从业务级、隧道级、链路级、网络级等多个维度与层面进行分析。从业务层面看,网络发生变更可能会触发重路由等动作,从而对L2VPN、L3VPN等业务造成影响,因而业务层面的仿真分析主要针对业务状态、路径的变化,业务依附隧道的变化,业务流量的变更进行分析。同理,针对隧道层面的分析则主要涉及隧道状态、路径的变化,隧道承载的业务变化,以及隧道的流量变更。网络变更对链路层面的影响则主要体现在汇总流量的改变,仿真模块可以通过分析物理链路上叠加的隧道流量累计值情况来判断网络瓶颈。而网络级分析则是从全网的角度对网络的质量进行评估,通过构建全局性的网络质量指标,或者可以由客户自定义的网络指标来分析判断网络仿真结果对全网的影响。此外,生存性分析(健壮性分析)则是仿真分析的另一种方式。生存性分析主要对网络的抗打击能力进行研究,即模拟网络发生了一次故障、二次故障甚至多次故障的情况下,进行网络健康程度评估。同时通过生存性分析找到超过风险阈值的节点和链路,从而实现潜在风险的快速定位。

无论是从业务、隧道、链路、网络等多个层面对网络变更模拟操作结果进行分析还是对网络进行生存性分析,仿真分析的根本目的都是为了让客户能更加快速、直观、方便地掌握网络当前的整体质量,并能够通过给出优化建议来辅助运维人员进行运维,从而提升运维效率。

中兴通讯仿真模块集成在管控系统ZENIC ONE中,具有全网仿真、可视化等特性,能够支持对IP/IPRAN、PTN/SPN、OTN等4G/5G承载网场景全覆盖,同时支持对数万物理网元规模网络的全网在线仿真。中兴通讯仿真方案已在中国联通、TRUE等多个海内外市场进行验证,有效提升了运营商网络质量和运维效率。

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