眾所周知,IPv6具有大地址空間、高安全性、小路由、支持自動配置、允許協議擴充等優點,不僅能解決IPv4網絡地址資源緊張問題,還能滿足物聯網感知層“一物一地址,萬物皆在線”的高需求,是移動互聯網發展的必然趨勢。同時中辦、國辦印發的《推進互聯網協議第六版(IPv6)規模部署行動計劃》中要求,2020年末,形成完善的市場驅動的良性發展環境,在各領域全面支持IPv6,活躍用戶數超過5億,在互聯網的用戶中占比超過50%,新增的網絡地址不再使用私有IPv4地址。中國移動集團也發文宣稱在2019年建立IPv6網絡運維及運營管理體系,要求網絡基本具備IPv4/ IPv6雙棧能力,大部分4G/5G用戶可使用IPv6網絡訪問業務,IPv6流量初具規模。根據工信部和中國移動集團的要求,安徽移動已于2018年完成了LTE核心網的IPv6改造和全省4G用戶CMNET APN的雙棧刷新,雙棧用戶數量快速增長。截至目前,安徽省IPv4/IPv6雙棧用戶數已超過1000萬,占全部LTE用戶數的52.6%。
為落實國家和中國移動集團戰略規劃,同時解決終端、內容源處理機制及網絡適配等引起的質量劣化和投訴定位難,處理流程長、影響用戶感知的問題,安徽移動聯合華為公司共同構建IPv6端到端質量分析體系,實現IPv6問題精準定界,聯合終端廠家和內容源服務商解決問題,推動IPv6轉化,支撐網絡、終端、業務等發展,提高IPv6用戶業務感知。該方案依托信令監測系統將業務過程切割成DNS、TCP、HTTP、GET、數傳共五個階段進行分段定界;構建了基于網頁流量、流媒體、即時通信等業務的指標體系;創新地將DNS過程基于IPv6和IPv4的特點進行獨立建模和對比,從終端、無線、核心網、內容源五個維度對IPV6雙棧用戶的上網感知進行評價和質差定位。
該方案的主要優點有以下幾個方面:
一是提高問題定位效率。通過同比類比、分段定界、多維度匯聚等方法有效定位IPv6業務初期網絡、業務和終端的問題,將問題定位時長從4小時降低至10分鐘,大大提升運維效率。首先構建全業務的指標體系,依據業務流轉過程,構建IPv6指標體系,主要包括DNS解析階段、TCP建鏈階段和HTTP業務訪問三個階段的成功率、時延、速率三類指標,充分反映IPv6用戶在不同階段的業務體驗感知。
其中,IPv6用戶DNS解析指標,主要包括DNS查詢時長、DNS解析成功率等指標,通過與TCP建鏈和HTTP訪問單據關聯分析,實現IPv6用戶總體業務感知評估與質差問題定位優化。IPv6上網與IPv4上網流程的主要區別在于DNS解析階段;雙棧用戶進行業務訪問時優先發起AAAA解析,無響應后發起A請求,分析雙棧用戶上網時延的真實感知,必須包含用戶DNS解析階段的全部時長;優化DNS分析功能,與用戶后續的TCP建鏈和HTTP訪問單據關聯,真實記錄用戶訪問時延。基于網絡管道的基礎指標TCP指標主要側重于TCP建鏈階段、TCP啟動階段、TCP數傳階段等三個階段,包括TCP速率、時延等感知指標,反應IPv6網絡質量,便于問題定界分析。網頁瀏覽主要包含接入、頁面響應、頁面內容下載等三個過程,從接入性和完整性兩個維度構建IPv6 WEB業務指標,主要包含頁面響應成功率、頁面顯示時長、頁面下載速率等。視頻業務主要包含接入、主頁面打開、初始緩沖、流媒體播放四個過程,依據視頻業務用戶真實感受,構建IPv6用戶視頻業務指標,主要包括XKB啟動時延、下載速率、速率碼率比等指標。
二是促進終端版本更新。終端在端到端業務體驗管理中是重要的末端環節,基于系統自動定界定位功能,可通過大數據匯聚算法比對業界主流終端的IPv6感知,主動輸出IPv4/IPv6雙棧業務處理機制異常的TOP終端,推動終端產業跟上IPv6地址變更步伐,快速高效地發現網絡與終端的配合問題。
三是推動內容源IPv6業務質量優化。基于投訴定界定位和系統主動預警功能,發現網元、內容源的劣化和IPv6路由調度算法問題,并進行IPv4/ IPv6質量對比,及時準確地預警IPv6業務問題,推動IPv6業務跨行業生態發展。
四是促進網絡質量優化。通過配置防火墻和SGW的映射關系,以多維度匯聚法發現劣化防火墻,及時處理異常;同理可基于此方法匯聚質差網元和小區,提升網絡質量,保障用戶感知,提升IPv6轉化率。
五是DNS能力增強。IPv6上網與IPv4上網流程的主要區別在于DNS解析階段,雙棧用戶進行業務訪問時會優先發起AAAA解析,特殊場景下某些終端會反復發起多次AAAA解析無響應后才發起A解析,因此要分析雙棧用戶上網時延的真實感知,必須包含用戶DNS解析階段的全部時長。為了解決這個問題,可以通過IPv6及IPv4查詢域名相同將兩者關聯起來,從而計算用戶體驗時延。
該方案的主要成效有:通過開展不同終端IPv6訪問時延測試,發現部分終端在訪問無IPv6資源網站時,因DNS解析機制導致訪問時延過長問題,經網絡側DNS緩存優化后,用戶感知時延由15s降為2s;基于IPv6業務體驗管理系統,發現移動終端通過IPv6訪問某App視頻,均為舊域名導致IPv6響應成功率較低問題,某內容源公司更新舊域名轉發配置后問題得以解決,HTTP響應成功率提升16.3PP;基于IPv6業務體驗管理系統,主動監控質差小區,通過質差閾值累計發現質差小區10﹢個,頁面顯示時延提升了200ms。
該方案部署后,成功定位多款終端處理機制和內容源緩存、播放機制問題導致的上網質差,有效提升用戶感知,同時促進IPv6地址良性健康發展。隨著5G的深度發展,2B連接數和2C業務的爆發式增長,IPv6業務占比不斷擴大,安徽移動會持續優化方案,踐行科技強國的國家戰略,保障IPv4/IPv6雙棧用戶感知,強化落實央企的社會責任。