互聯網OLT上聯流量自動均衡系統研發與應用

陳郁周

摘要：隨互聯網著家寬和電視業務爆發性增長，承載互聯網流量的運營商OLT承載的鏈路利用率不斷上升或超閾值，使網絡原來的雙路由流量不均衡等問題放大。雖擴容帶寬可以解決，但資源消耗大且效率低。由于用戶行為難以預測，只能實時根據鏈路利用率對流量進行調整，于是我們用python研發了自動調整流量系統，解決流量均衡問題，也節約資源并提升用戶業務感知。

關鍵詞：OLT;Python; 寬帶;自動均衡;

1、系統研發必要性

從寬帶業務上網結構圖（圖一）我們可以看出，寬帶用戶通過客戶端的ONU（光貓）接入到運營商的OLT設備，OLT通過鏈路上聯到BNG設備。在實踐中，OLT雙上聯不同BNG的鏈路經常出現流量不均衡情況，導致資源浪費且影響客戶感知。隨互聯網的家庭寬帶和電視業務爆發性增長，使原來的雙路由流量不均衡等問題放大，通常我們將家寬內層VLAN細分到OLT兩條上行鏈路，使用戶數大致相近來實現流量均衡，但由于用戶行為的不確定性， olt仍出現流量不均衡問題而需頻繁擴容鏈路，成本較高。因此我們自主研發此流量自動均衡系統，旨在通過采集設備鏈路利用率并實時設置家寬用戶撥號響應時延來進行用戶流量的均等分配。

2、系統總體方案

2.1系統功能

本方案通過利用Python程序控制方式，實現軟件級別的負載均衡處理效果，以達到充分利用設備資源，提高設備利用率的設計目標。實現功能有：

1、流量采集：采用SNMP或Telnet協議自動采集BNG下聯OLT端口流量數據。

2、流量監控：通過開源監控系統將流量數據整理到數據庫。通過自動核查OLT鏈路帶寬利用率是否超限，并記錄到電路表中。

3、流量調整：流量調整程序定時核查電路表，當發現有鏈路超限時，則自動加大超限鏈路對應BNG下聯端口時延，使后續新增用戶撥號走其它鏈路，從而實現流量均衡。

4、用戶數均衡：絕大多數家寬用戶幾乎24小時上線，為提升均衡效率，我們讓在每天凌晨3點進行用戶數的均衡調整，即踢掉用戶數較高的一側的部分用戶并讓其在另一邊重新撥號上線。

2.2 系統創新點

本自動均衡系統主要業務服務創新點如下：

1）易部署：整套系統由Python作為底層代碼、結合Mysql數據庫系統無需其他第三方中間件，只需簡單拷貝并配置目標設備則可執行監控。

2）運行效率高：全部采用Python進行開發建設，無需其他技術體系輔助實現，運行效率高，占用資源很少。

3）兼容性好：監控模塊既支持常見SNMP協議進行數據采集，也支持Telnet方式。

4）展示多樣化：以web.py作為web服務器后臺結合easyui做前端顯示，可多種圖表展示。

3、系統應用效果

3.1 系統均衡效果

該系統自研發成型以來就開始在廣東某地市運營商網絡上測試，至今已部署在多臺BNG上，對BNG下所有OLT設備的上聯鏈路進行監控與均衡。

開啟流量均衡后24小時內目標olt雙上聯鏈路帶寬利用率走勢折線圖，可見兩條鏈路的帶寬利用率折線基本平齊，最大利用率差不超過3%。而關閉流量均衡后24小時目標olt雙上聯鏈路帶寬利用率之差最大超過10%。系統流量均衡效果明顯。

3.2 系統經濟效益

根據經驗，由于用戶行為的不確定性，經常出現olt雙上聯鏈路利用率分別為30%與50%，即平均利用率僅為40%的情況。若進行擴容，則每次擴容后（增加20G帶寬）的可穩定使用帶寬僅為20*40%=8G，按照廣東某市運營商每個月互聯網OLT上聯峰值帶寬的增長量大概為40G計算，每月至少應擴容5次;而使用了自動均衡系統之后，OLT雙上聯的利用率基本相同，平均利用率可達50%，此時再進行擴容，每次擴容的可使用帶寬為20*50%=10G，每月只需要擴容4次，每年最大可節省成本約為一百萬元，經濟效益明顯。

3.3 系統的社會效益

互聯網OLT上聯流量自動均衡系統通過流量均衡，能有效提高家寬用戶的上網體驗，提高廣大用戶的互聯網體驗，提升用戶滿意度等。

4、結束語

互聯網OLT上聯流量自動均衡系統針對寬帶用戶感知痛點，采取Python開發，通過流量采集、流量監控、流量調整、用戶數均衡等系統功能實現對OLT上聯流量自動均衡。該系統應用上具有易部署、運行效率高、兼容性好等特點，同時該系統均衡效果優良，具有豐厚的經濟效益和一定的社會效益，建議互聯網運營商推廣應用。

參考文獻：

[1] 葉斌. PYTHON在企業信息自動化運維工作中的應用.《科技與創新》2017， （7）

[2] 廖偉全， 喻林峰， 李繼龍.基于城域網與GPON組網的OLT雙上聯流量均衡研究與應用. 《通信技術》， 2018（9）