安徽移动构建IPv6可视化运维手段

众所周知,IPv6具有大地址空间、高安全性、小路由、支持自动配置、允许协议扩充等优点,不仅能解决IPv4网络地址资源紧张问题,还能满足物联网感知层“一物一地址,万物皆在线”的高需求,是移动互联网发展的必然趋势。同时中办、国办印发的《推进互联网协议第六版(IPv6)规模部署行动计划》中要求,2020年末,形成完善的市场驱动的良性发展环境,在各领域全面支持IPv6,活跃用户数超过5亿,在互联网的用户中占比超过50%,新增的网络地址不再使用私有IPv4地址。中国移动集团也发文宣称在2019年建立IPv6网络运维及运营管理体系,要求网络基本具备IPv4/ IPv6双栈能力,大部分4G/5G用户可使用IPv6网络访问业务,IPv6流量初具规模。根据工信部和中国移动集团的要求,安徽移动已于2018年完成了LTE核心网的IPv6改造和全省4G用户CMNET APN的双栈刷新,双栈用户数量快速增长。截至目前,安徽省IPv4/IPv6双栈用户数已超过1000万,占全部LTE用户数的52.6%。

为落实国家和中国移动集团战略规划,同时解决终端、内容源处理机制及网络适配等引起的质量劣化和投诉定位难,处理流程长、影响用户感知的问题,安徽移动联合华为公司共同构建IPv6端到端质量分析体系,实现IPv6问题精准定界,联合终端厂家和内容源服务商解决问题,推动IPv6转化,支撑网络、终端、业务等发展,提高IPv6用户业务感知。该方案依托信令监测系统将业务过程切割成DNS、TCP、HTTP、GET、数传共五个阶段进行分段定界;构建了基于网页流量、流媒体、即时通信等业务的指标体系;创新地将DNS过程基于IPv6和IPv4的特点进行独立建模和对比,从终端、无线、核心网、内容源五个维度对IPV6双栈用户的上网感知进行评价和质差定位。

该方案的主要优点有以下几个方面:

一是提高问题定位效率。通过同比类比、分段定界、多维度汇聚等方法有效定位IPv6业务初期网络、业务和终端的问题,将问题定位时长从4小时降低至10分钟,大大提升运维效率。首先构建全业务的指标体系,依据业务流转过程,构建IPv6指标体系,主要包括DNS解析阶段、TCP建链阶段和HTTP业务访问三个阶段的成功率、时延、速率三类指标,充分反映IPv6用户在不同阶段的业务体验感知。

其中,IPv6用户DNS解析指标,主要包括DNS查询时长、DNS解析成功率等指标,通过与TCP建链和HTTP访问单据关联分析,实现IPv6用户总体业务感知评估与质差问题定位优化。IPv6上网与IPv4上网流程的主要区别在于DNS解析阶段;双栈用户进行业务访问时优先发起AAAA解析,无响应后发起A请求,分析双栈用户上网时延的真实感知,必须包含用户DNS解析阶段的全部时长;优化DNS分析功能,与用户后续的TCP建链和HTTP访问单据关联,真实记录用户访问时延。基于网络管道的基础指标TCP指标主要侧重于TCP建链阶段、TCP启动阶段、TCP数传阶段等三个阶段,包括TCP速率、时延等感知指标,反应IPv6网络质量,便于问题定界分析。网页浏览主要包含接入、页面响应、页面内容下载等三个过程,从接入性和完整性两个维度构建IPv6 WEB业务指标,主要包含页面响应成功率、页面显示时长、页面下载速率等。视频业务主要包含接入、主页面打开、初始缓冲、流媒体播放四个过程,依据视频业务用户真实感受,构建IPv6用户视频业务指标,主要包括XKB启动时延、下载速率、速率码率比等指标。

二是促进终端版本更新。终端在端到端业务体验管理中是重要的末端环节,基于系统自动定界定位功能,可通过大数据汇聚算法比对业界主流终端的IPv6感知,主动输出IPv4/IPv6双栈业务处理机制异常的TOP终端,推动终端产业跟上IPv6地址变更步伐,快速高效地发现网络与终端的配合问题。

三是推动内容源IPv6业务质量优化。基于投诉定界定位和系统主动预警功能,发现网元、内容源的劣化和IPv6路由调度算法问题,并进行IPv4/ IPv6质量对比,及时准确地预警IPv6业务问题,推动IPv6业务跨行业生态发展。

四是促进网络质量优化。通过配置防火墙和SGW的映射关系,以多维度汇聚法发现劣化防火墙,及时处理异常;同理可基于此方法汇聚质差网元和小区,提升网络质量,保障用户感知,提升IPv6转化率。

五是DNS能力增强。IPv6上网与IPv4上网流程的主要区别在于DNS解析阶段,双栈用户进行业务访问时会优先发起AAAA解析,特殊场景下某些终端会反复发起多次AAAA解析无响应后才发起A解析,因此要分析双栈用户上网时延的真实感知,必须包含用户DNS解析阶段的全部时长。为了解决这个问题,可以通过IPv6及IPv4查询域名相同将两者关联起来,从而计算用户体验时延。

该方案的主要成效有:通过开展不同终端IPv6访问时延测试,发现部分终端在访问无IPv6资源网站时,因DNS解析机制导致访问时延过长问题,经网络侧DNS缓存优化后,用户感知时延由15s降为2s;基于IPv6业务体验管理系统,发现移动终端通过IPv6访问某App视频,均为旧域名导致IPv6响应成功率较低问题,某内容源公司更新旧域名转发配置后问题得以解决,HTTP响应成功率提升16.3PP;基于IPv6业务体验管理系统,主动监控质差小区,通过质差阈值累计发现质差小区10﹢个,页面显示时延提升了200ms。

该方案部署后,成功定位多款终端处理机制和内容源缓存、播放机制问题导致的上网质差,有效提升用户感知,同时促进IPv6地址良性健康发展。随着5G的深度发展,2B连接数和2C业务的爆发式增长,IPv6业务占比不断扩大,安徽移动会持续优化方案,践行科技强国的国家战略,保障IPv4/IPv6双栈用户感知,强化落实央企的社会责任。

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