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【摘 要】在多业务融合和高带宽需求的驱动下，通信网络向IP化演进已经成为业界共识。但这同时也给网络的运营和维护提出了新的要求，随着IP化进程的不断推进，各专业之间的界面越来越模糊，此前各专业独立的网络优化概念也需要转变，需要专业之间的联动来进行全局性的优化，以达到提高网络质量的目的。本文提出了基于故障隐患深度挖掘的IP化网络优化方案。
【关键词】故障隐患；深度挖掘；IP化网络优化
1.项目背景
目前核心网IP化进程已达到85%的情况下，如何降低网络故障率，故障发生后如何快速的定位故障，提高定位准确性成为网络维护工作面临的一个巨大的挑战。为了实现这一目标，从故障隐患点深度挖掘出发，逐一梳理IP化网络的故障隐患，对故障隐患进行重点优化和监控。
重点期望解决的问题有：
（1）网络结构清晰化，对不同厂家的设备，网络架构进行统一分析，通过网络结构的优化，降低维护复杂性。
（2）故障隐患深度挖掘，通过对网络架构的分析，分析引起系统故障的隐患所在，进行重点优化和监控，降低网络故障率，并保障故障发生时能及时监控。
（3）故障定位时效及准确性，发生故障后，通过重点排查故障隐患点，提高故障定位时效性和准确性，保障故障处理能力。
2.项目内容
2.1网络架构优化
对于软交换IP化网络，要提高网络稳定性，需从网络架构层面具有容灾机制。以MSCServer为例，一般采用1+1主备方式即一套工作在主用状态，另一套工作在备用状态。1+1互为备份方式即两套MSCServer同时工作在主用状态，互为备份。N+1方式进行容灾即N套MSCServer工作在主用状态，共享一套备份MSCServer。
三种容灾方式架构不同，针对不同的组网需求，应综合考虑网络结构，网络功能，倒换需求及可靠性等因素选用最适合的实现方案。软交换站点采用了N+1备份方式。N+1备份方式，网络结构清晰，建网和运营成本少。N为同时处于运行状态下的激活的MSC server，1为备份的MSC server，在正常操作状态下，备份的MSC server在网络上是不可见的，但同时对N个激活的MSC server进行配置数据的同步，当有某一个MSC server出现故障或判定与平面内MGW的Mc接口失去通信时，则由备份的MSC server进行业务接管。
2.2故障隐患分析
2.2.1 MC接口故障隐患
Mc接口一般通过二层交换机进行收敛，再接入到CE路由器或者直接接入到CE路由器。MSCServer和媒体网关处理H.248的呼叫控制板卡均有两个物理接口，其中两个物理接口绑定为一个IP地址。对于MC接口如果发生故障，一般包括如下几种情况：
（1）当处理板主用端口和二层交换机之间的链路出现故障，则倒换到备用端口，倒换时间必须优化，符合业务需求，在300ms以内。
（2）当主用二层交换机出现故障，由于二层的心跳信号不通，则处理板进行主用到备用端口的倒换，倒换时间必须优化，符合业务需求，在300ms以内。
（3）当主用CE路由器出现故障，则处理板的端口不需要倒换，但主用二层交换机会通过备用二层交换机和备用的CE路由器通信。依赖于VRRP的倒换速度，倒换时间小于1s。
（4）当AR或AR-CE间链路出现故障，CE上OSPF路由丢失，依据OSPF路由重新收敛，CE1将改道CE2走备份链路，倒换时间依赖于路由的收敛速度。
2.2.2 Nc接口故障隐患
Nc接口可以承载BSSAP，ISUP，TUP，MAP，RANAP等信令，媒体网关利用信令板卡支持Mc-Sigtran接口。媒体网关侧的Sigtran接口，每个物理端口可以绑定一个或多个IP地址，每对物理端口进行主备路径的保护，机制采用SCTP的偶联多归属机制，即采用心跳信号的检测机制，其保护机制同MSCServer侧的Nc接口的保护机制。对于MC接口如果发生故障，一般包括如下几种情况：
（1）当主用链路出现物理故障，则立即倒换到备用路径，切换时间决定于SCTP的参数设定。
（2）当主用CE路由器出现故障，依赖于SCTP的多归属特性，则从主用路径倒换到备用路径。切换时间决定于SCTP的参数设定。
（3）当AR出现故障，则通过AR和L3Switch之间的路由收敛进行保护，端口不用切换。
2.2.3 Nb接口故障隐患
Nb接口一般为千兆电口或光口，配置主备用板卡，主用板卡的端口为主用链路，备用板卡为备用链路，主备板卡共用IP地址，即每对主备链路共用IP地址。每对链路可以同一网段内的不同的IP地址也可以用不同VLAN划分开。Nb接口通过定时发送APR检测CE路由器是否正常，当出现故障之后，进行主备板卡的倒换保护。对于Nb接口如果发生故障，一般包括如下几种情况：
（1）当主用链路出现故障，Nb接口产生告警并进行主备板卡倒换，倒换时间小于100ms。
（2）当CE路由器出现故障，依赖ARP的检测机制，主用倒换到备用链路，倒换时间小于500ms。
（3）当AR出现故障，主备不发生倒换，切换时间依赖于路由的收敛时间。
2.2.4隐患点分析
通过对软交换站点接入IP承载网的网络重要故障点的分析，共挖掘总结出以下重点故障隐患点。
AR路由器故障，根据站点接入方案，CE路由器与AR路由器之间采用的是ospf多实例，一台AR出现故障时，需要依赖于路由收敛。重点优化路由收敛时间，减小对业务的影响。
AR-CE链路故障，同样需要进行路由收敛。重点优化路由收敛时间，减小对业务的影响。
CE路由器故障，通常采用VRRP组网或主备组网，由于VRRP的天然缺陷，优化建议不采用。
3.实用效果
3.1梳理网络架构，有力支撑网络规划优化
不同厂家的系统设计思路不同，网络架构各异，给网络规划、建设、维护工作增加了一定难度。通过各专业联合分析，总结出软交换站点接入IP承载网时的最优统一架构，并且对厂家提出的各项网络解决方案中，对此问题进行了重点沟通，希翼在后续网络建设和优化中，朝目标网络架构演进，提高网络性能稳定性，降低故障隐患点，简化维护难度。
3.2故障隐患深度挖掘，明晰网络优化重点
通过对软交换站点架构分析，对网络中存在的各故障隐患点进行深度挖掘，并对隐患点可能引起的故障影响进行了评估。同时，通过故障点的逐一分析，也明确了IP化网络的优化方向，通过对此类重要故障隐患点的重点优化，将提高IP化网络的稳定性，对承载的业务提供更高可靠性支撑。
3.3丰富故障排查手段，提高故障响应速度
IP化网络故障隐患点的分析、优化给网络维护提供了依据，同时，维护人员针对故障隐患点制定了相应的故障处理方法，提前制定最优化的故障处理手段。当故障发生时，依据制定的故障處理方法，可以提高故障定位成功率和处理速度，改善用户感知。
4.总体效益与推广
实施后，经过统计，IP化网络故障定位准确工单占IP化网络故障工单总数的99.3%，比实施前提高了近10%。由于故障定位准率率大大提高，故障得到及时有效地处理，月平均故障历时减少32.9-27.8=5.1小时，影响通信平均用户数由1324人下降为1118。
项目实施后，故障专业定位准确率大大提高，降低了因故障专业定位不准而影响的故障处理时长，提高了网络服务质量，在客户中进一步树立了优质服务的良好形象，提高了用户满意度，加强了竞争实力，取得了良好的社会效益。
【关键词】故障隐患；深度挖掘；IP化网络优化
1.项目背景
目前核心网IP化进程已达到85%的情况下，如何降低网络故障率，故障发生后如何快速的定位故障，提高定位准确性成为网络维护工作面临的一个巨大的挑战。为了实现这一目标，从故障隐患点深度挖掘出发，逐一梳理IP化网络的故障隐患，对故障隐患进行重点优化和监控。
重点期望解决的问题有：
（1）网络结构清晰化，对不同厂家的设备，网络架构进行统一分析，通过网络结构的优化，降低维护复杂性。
（2）故障隐患深度挖掘，通过对网络架构的分析，分析引起系统故障的隐患所在，进行重点优化和监控，降低网络故障率，并保障故障发生时能及时监控。
（3）故障定位时效及准确性，发生故障后，通过重点排查故障隐患点，提高故障定位时效性和准确性，保障故障处理能力。
2.项目内容
2.1网络架构优化
对于软交换IP化网络，要提高网络稳定性，需从网络架构层面具有容灾机制。以MSCServer为例，一般采用1+1主备方式即一套工作在主用状态，另一套工作在备用状态。1+1互为备份方式即两套MSCServer同时工作在主用状态，互为备份。N+1方式进行容灾即N套MSCServer工作在主用状态，共享一套备份MSCServer。
三种容灾方式架构不同，针对不同的组网需求，应综合考虑网络结构，网络功能，倒换需求及可靠性等因素选用最适合的实现方案。软交换站点采用了N+1备份方式。N+1备份方式，网络结构清晰，建网和运营成本少。N为同时处于运行状态下的激活的MSC server，1为备份的MSC server，在正常操作状态下，备份的MSC server在网络上是不可见的，但同时对N个激活的MSC server进行配置数据的同步，当有某一个MSC server出现故障或判定与平面内MGW的Mc接口失去通信时，则由备份的MSC server进行业务接管。
2.2故障隐患分析
2.2.1 MC接口故障隐患
Mc接口一般通过二层交换机进行收敛，再接入到CE路由器或者直接接入到CE路由器。MSCServer和媒体网关处理H.248的呼叫控制板卡均有两个物理接口，其中两个物理接口绑定为一个IP地址。对于MC接口如果发生故障，一般包括如下几种情况：
（1）当处理板主用端口和二层交换机之间的链路出现故障，则倒换到备用端口，倒换时间必须优化，符合业务需求，在300ms以内。
（2）当主用二层交换机出现故障，由于二层的心跳信号不通，则处理板进行主用到备用端口的倒换，倒换时间必须优化，符合业务需求，在300ms以内。
（3）当主用CE路由器出现故障，则处理板的端口不需要倒换，但主用二层交换机会通过备用二层交换机和备用的CE路由器通信。依赖于VRRP的倒换速度，倒换时间小于1s。
（4）当AR或AR-CE间链路出现故障，CE上OSPF路由丢失，依据OSPF路由重新收敛，CE1将改道CE2走备份链路，倒换时间依赖于路由的收敛速度。
2.2.2 Nc接口故障隐患
Nc接口可以承载BSSAP，ISUP，TUP，MAP，RANAP等信令，媒体网关利用信令板卡支持Mc-Sigtran接口。媒体网关侧的Sigtran接口，每个物理端口可以绑定一个或多个IP地址，每对物理端口进行主备路径的保护，机制采用SCTP的偶联多归属机制，即采用心跳信号的检测机制，其保护机制同MSCServer侧的Nc接口的保护机制。对于MC接口如果发生故障，一般包括如下几种情况：
（1）当主用链路出现物理故障，则立即倒换到备用路径，切换时间决定于SCTP的参数设定。
（2）当主用CE路由器出现故障，依赖于SCTP的多归属特性，则从主用路径倒换到备用路径。切换时间决定于SCTP的参数设定。
（3）当AR出现故障，则通过AR和L3Switch之间的路由收敛进行保护，端口不用切换。
2.2.3 Nb接口故障隐患
Nb接口一般为千兆电口或光口，配置主备用板卡，主用板卡的端口为主用链路，备用板卡为备用链路，主备板卡共用IP地址，即每对主备链路共用IP地址。每对链路可以同一网段内的不同的IP地址也可以用不同VLAN划分开。Nb接口通过定时发送APR检测CE路由器是否正常，当出现故障之后，进行主备板卡的倒换保护。对于Nb接口如果发生故障，一般包括如下几种情况：
（1）当主用链路出现故障，Nb接口产生告警并进行主备板卡倒换，倒换时间小于100ms。
（2）当CE路由器出现故障，依赖ARP的检测机制，主用倒换到备用链路，倒换时间小于500ms。
（3）当AR出现故障，主备不发生倒换，切换时间依赖于路由的收敛时间。
2.2.4隐患点分析
通过对软交换站点接入IP承载网的网络重要故障点的分析，共挖掘总结出以下重点故障隐患点。
AR路由器故障，根据站点接入方案，CE路由器与AR路由器之间采用的是ospf多实例，一台AR出现故障时，需要依赖于路由收敛。重点优化路由收敛时间，减小对业务的影响。
AR-CE链路故障，同样需要进行路由收敛。重点优化路由收敛时间，减小对业务的影响。
CE路由器故障，通常采用VRRP组网或主备组网，由于VRRP的天然缺陷，优化建议不采用。
3.实用效果
3.1梳理网络架构，有力支撑网络规划优化
不同厂家的系统设计思路不同，网络架构各异，给网络规划、建设、维护工作增加了一定难度。通过各专业联合分析，总结出软交换站点接入IP承载网时的最优统一架构，并且对厂家提出的各项网络解决方案中，对此问题进行了重点沟通，希翼在后续网络建设和优化中，朝目标网络架构演进，提高网络性能稳定性，降低故障隐患点，简化维护难度。
3.2故障隐患深度挖掘，明晰网络优化重点
通过对软交换站点架构分析，对网络中存在的各故障隐患点进行深度挖掘，并对隐患点可能引起的故障影响进行了评估。同时，通过故障点的逐一分析，也明确了IP化网络的优化方向，通过对此类重要故障隐患点的重点优化，将提高IP化网络的稳定性，对承载的业务提供更高可靠性支撑。
3.3丰富故障排查手段，提高故障响应速度
IP化网络故障隐患点的分析、优化给网络维护提供了依据，同时，维护人员针对故障隐患点制定了相应的故障处理方法，提前制定最优化的故障处理手段。当故障发生时，依据制定的故障處理方法，可以提高故障定位成功率和处理速度，改善用户感知。
4.总体效益与推广
实施后，经过统计，IP化网络故障定位准确工单占IP化网络故障工单总数的99.3%，比实施前提高了近10%。由于故障定位准率率大大提高，故障得到及时有效地处理，月平均故障历时减少32.9-27.8=5.1小时，影响通信平均用户数由1324人下降为1118。
项目实施后，故障专业定位准确率大大提高，降低了因故障专业定位不准而影响的故障处理时长，提高了网络服务质量，在客户中进一步树立了优质服务的良好形象，提高了用户满意度，加强了竞争实力，取得了良好的社会效益。