基于IPRAN 网络改造和优化以提升NPS 的做法及思考

滕维维 李 胜 马桂军

1.中国联通徐州分公司；2.中国联通江苏分公司

0 引言

随着国家政策的支持和市场的进一步开放，具备宽带网络运营资格的企业越来越多。仅某市本地就拥有了电信、移动、联通、广电四家宽带运营商，另外还有方正、长城等虚拟运营商。各家在价格、质量、渠道等方面都各自具备自己的一定优势，随着市场逐渐饱和，宽带业务发展和用户留存维系的空间愈发狭小。

1 概述

我们重点从某地用户感知分析，通过用户数据采集找到现网的瓶颈痛点：基础网络的传输和固网网络的拥塞、不稳定。结合GL900（移动网GSM<E900 双模基站）建设以及5G（第五代移动通信技术）预埋工作，进行了基础网络框架的优化改造，最终提升用户NPS（Net Promoter Score，用户的净推荐值），增加用户黏性。

1.1 当前联通宽带市场存在的问题

竞争情况：2018 年某地联通宽带业务用户数为17.1871 万户，市场占有率6.12%，流失用户在4 万户左右。

接入能力情况：某地联通接入能力在100M 以上的小区占比34.13%，其他运营商的宽带接入能力100%达到100M 以上。

政策要求：全国政策性要求提速降费，要求全国部分城市家庭部署100Mbps 网络，并向200Mbps 升级。

移动网建设：2018 年底建设200 个L900 站，2019 年6 月底建设1100 个L900 站，并对5G 预埋做准备。

1.2 宽带用户NPS 分析

通过2018 年四个季度的NPS 网络侧的分析数据来看，提及率最高的为上网速度、上网速度稳定性、上网连接稳定性。用户感知最低的也分别是上网速度、上网速度稳定性、上网连接稳定性这三个因素。用户对于稳定性的需求度和敏感度越来越高，这一部分也是联通的短板。

2018年关于网络问题的用户回访反馈情况包括：上网速度、上网速度稳定性、上网连接稳定性、网速达标性、上网故障，如图1 所示。

图1 2018 年四个季度某地运营商NPS 情况

分析用户回访情况后总结出，影响连接稳定性、速度稳定性、速度达标性的因素分别为：家庭路由器原因占比47%，上联带宽问题占比19%，上联中断占比9%，光衰问题占比7%，接入类楼道类终端问题占比7%，网线问题占比4%，其他电力、自恢复等问题占比7%。

除去家庭路由器暂无法主动解决的问题外，运营商首先要考虑的是改进整体网络中存在的不足，特别是针对网络带宽、网络路由安全这些会大面积影响用户感知的瓶颈点进行分析、探讨和处理。

2 宽带网络中家庭用户的基础需求分析

2.1 网络带宽需求及流量模型测算

2019 年我国网民规模达8.29 亿，普及率达59.6%，较2017 年底提升3.8 个百分点，全年新增网民5653 万（互联网络信息中心（CNNIC）发布的第43 次《中国互联网络发展状况统计报告》）。在应用程序方面，网络视频、网络音乐和网络游戏的用户规模分别为6.12 亿、5.76 亿和4.84 亿，使用率分别为73.9%、69.5%和58.4%。用户对网络带宽的需求愈来愈高，这就对我们的带宽、设备能力提出了更高的要求。

表1 用户需求流量分析

表2 用户应用终端带宽分析

宽带用户的带宽使用时间较为集中（18：30-22：30），要求带宽保证86Mbps 左右，应用侧的服务要求网络延迟尽可能低。这就容易导致集中时间段内网络压力较大。

中国联通某地分公司家庭用户带宽的流量测算：

家庭宽带业务流量=家庭宽带用户数×峰值在线用户比例×每在线用户平均流量模型（Kbps）。

其中模型参数的取定如表3 所示。

表3 家庭宽带业务流量计算模型表

去除IPTV 进行统计，实时平均每个家庭使用流量在1.3Mbps 左右；加上IPTV，实时平均每个家庭使用流量在1.5Mbps 左右。即千兆通道最高可以支撑约556 户正常上网使用。

图2 带宽对应的用户数量分析

2.2 中国联通某地分公司网络设备及组网对于带宽和稳定的满足情况

（1）接入设备对带宽和稳定的满足情况

中国联通某地分公司接入宽带网络的组网为当前主流的PON（无源光网络）方式组网，共计383 套接入PON 设备。PON 设备下行数据流采用广播技术，上行数据流采用TDMA技术，以解决多用户每个方向信号的复用问题。传统PON 技术采用WDM 技术，在光纤上实现单纤双向传输，解决2 个方向信号的复用传输。PON 一般由光线路终端（OLT）、分光器（ODU）、用户终端（ONU）三个部分构成。目前在某地联通现网中应用 EPON 和GPON 两种主流技术（EPON占比12%，GPON 占比88%），EPON 上下行带宽均为1.25 Gbit/s，GPON 下行带宽为2.5 Gbit/s，上行带宽为1.25 Gbit/s. 双方的终端设备皆可支持100M 及以上的带宽。现网中FTTH 采用1:32 分光、FTTB 采用1:16 的分光。经过测算平均1.5Mbps×32=70Mbps，最大86Mbps×32=2700Mbps，所以无论GPON 还是EPON 设备及其终端，都能基本支持满足用户的应用需求。

（2）设备布局对带宽、稳定的满足情况

宽带接入网的建设思路基本以市场需求为主导，近年来随着市区主要区域发展饱和，我们主要对县区乡镇等分散区域进行部署建设。设备部署较为偏远，光缆、汇聚等资源缺少（每个县区1 套认证汇聚设备），很难满足大带宽、高稳定性的需求。

（3）上联通道对带宽和稳定的满足情况

中国联通某地分公司PON 设备采用IPRAN 和裸纤这两种承载方式，皆上联至汇聚交换机或者直连BAS。

图3 中国联通某地运营商PON 设备承载方式

其中有197 套通过IPRAN 承载，占比51.43%。有186 套通过裸纤承载，占比48.57%。

IPRAN 承载的优势和问题：

一是承载的业务种类多。中国联通某地分公司的IPRAN设备多承载着移动网、固网、大客户等业务的接入和汇聚，业务种类多，维护较困难。

图4 中国联通某地运营商IPRAN 承载的业务情况

二是环大、通道小，业务流量尤其是固网流量大，环拥塞多。中国联通某地分公司现网有中兴和烽火这两种环组网，两种环网多为大环，每个环都有10 几套设备，且每个环都为GE 环。这种环扩容较为困难，裂环是最好的办法。

分析IPRAN 的流量占比，固网的流量占比达70%，通过全省的IPRAN 承载分析可以看出，IPRAN 承载的固网业务越多，拥塞的程度越严重。这不仅影响了固网的质量，同时对移动网和大客户也会造成影响。

图5 固网PON 设备上联带宽情况

由于IPRAN 的拥塞，IPRAN 对固网提供的带宽就基本限制在千兆及以下。

由上可知，中国联通某地分公司的IPRAN 组网存在环大、承载业务多的问题，这将有可能无法充分满足用户的带宽需求，也会因为拥塞造成用户网速不稳定的现象，且短期的扩容已经无法满足需求。当然，IPRAN 网络具备安全性，这有益于连接稳定性和减少因断缆造成的大面积故障。

裸纤承载的优势和问题：裸纤承载对于扩容来说较为方便，从光缆的传输带宽来说我们可以平滑地由GE 升级到万兆带宽。但是裸纤从路由安全性来看就差太多，一旦中断将会造成大面积群诉，极其影响用户感知。

2.3 网络部署需求

通过对当前的用户需求、流量模型、承载方式的分析可知，对于当前的网络部署需要进行改造，以解决网速、稳定性等方面的需求。一是固移网络分离；二是固网上联带宽需在GE以上，且可扩容性好；三是固网上联需有保护路由；四是为5G 预埋。

图6 网络组网结构前后变化

3 方法论

3.1 方案选择

综合考虑两种网络改造方案：裸纤直驱和扩容IPRAN 进行对比。

表4 两种方案对比表

通过对比，无论是从投资还是从效果来看，裸纤直驱的方案都更为合适。

3.2 裸纤直驱的方案探讨

通过分析传输网、固网设备的布局情况，结合线路资源的部署情况，得出：

（1）传输环：根据综合业务区规划，拆分现有汇聚及接入环网，汇聚环调整为口子型双上联，接入环拆分为6 个以下节点，提高网络容量。

（2）固网宽带网：对固网设备采用市区、县城等集中区域直连BAS 方案，乡镇偏远区域增加汇聚点裸纤直驱的方案。同时原传输路由保留作为保护路由，一旦主用路由中断则自动切换至保护路由。

通过对比，无论是从投资还是从效果来看，裸纤直驱的方案都更为合适。

3.2 裸纤直驱的方案探讨

通过分析传输网、固网设备的布局情况，结合线路资源的部署情况，得出：

（1）传输环：根据综合业务区规划，拆分现有汇聚及接入环网，汇聚环调整为口子型双上联，接入环拆分为6 个以下节点，提高网络容量。

（2）固网宽带网：对固网设备采用市区、县城等集中区域直连BAS 方案，乡镇偏远区域增加汇聚点裸纤直驱的方案。同时原传输路由保留作为保护路由，一旦主用路由中断则自动切换至保护路由。

图7 分场景改造方案

市区等集中区域，采用双路由裸纤通过链路聚合的方式直达BAS，既可以增加用户带宽又可以加强上联的保护，还可以减少中间故障节点，降低用户时延。

乡镇等分散区域由于距离BAS 较远，不宜采取裸纤直达BAS 这种扁平化的方式，所以部署时在数个乡镇聚集点增加汇聚设备，汇聚设备通过双路由裸纤至BAS，其余区域通过就近跳纤或者补缆跳纤至汇聚点，以实现带宽的扩容。同时为了保障路由的安全性，在无法实现双路由裸纤的情况下，采用原传输的路由左右备用路由。通过数据策略（中兴以太网端口的UAPS，Uplink Auto Protection Switching，即上行自动保护倒换）功能。系统定时检测上行端口工作状态，当发现工作端口断链，或者链路质量下降到不可用的程度时，及时地自动将业务切换到备用端口上，保持业务不中断。华为采用以太网端口保护组的方案，是指两个以太网端口捆绑在一起，其中一个端口承载业务（即工作端口），另一个端口处于备份状态且不承载业务（即保护端口），在工作端口故障时，业务可以从工作端口倒换到保护端口继续转发，从而提升链路的可靠性，实现主备路由的自动切换，一旦主用裸纤端口中断，自动切换至保护传输。主用光缆修复后即自动切回。

4 落地实施

结合移动网GL900 建设，根据实际测算，共计补缆1700KM，增加传输核心设备2 套、汇聚设备12 个、裂环48 个，增加固网汇聚设备23 套、Bas 板卡16 块。

整套策略以传输和数据专业为主导，逐个区域制定设备增加方案、设备改造方案，改造路由，改造端口。

图8 改造后的网络拓扑

经过一段时间的改造建设和优化实施工作，某地NPS 的网络侧感知已在2019 年提升至第二，同比远远超过友商。

图9 改造后NPS 提升效果

5 结束语

随着互联网的日益普及和应用程序的日益增多，人们对网络的依赖性和需求性也日渐增长。这将对我们现有的网络承载提出更高的要求。

运营商网络尤其是中国联通某地分公司的网络，承载基础基本是基于IPRAN 的混合组网方式，这种组网方式从网络带宽、可扩容性、可管理性方面与日渐增长的低时延、高带宽、强稳定性需求相冲突。在短期内不增加大规模投资的情况下，解决此类问题的一个相对优质的方案就是固移两网分离，固网光纤直驱。事实也证明，通过此类方案的部署，释放了传输的承载压力，提升了固网带宽，稳定了网络，同时也增补了光缆基础资源，为以后的业务发展和网络建设奠定了基础。