PTN 网络是运营商的基础传输网络，承载了 2G/3G/4G/5G 基站回传、政企专线、内部中继等重要业务。在 PTN 网络开通激活和日常维护过程中，路由计算是业务配置和业务维护自动化的一个先决条件，但当前 PTN 网络的路由计算需要工程师登陆到网管上手工操作，该过程不透明且大量依赖个人能力，从而造成结果准确率波动大、处理时间长以及可扩展性差等问题，严重影响网络资源利用效率和运营成本。

路由计算的难点是什么？

路由计算的自动化为业务的发展起到了重要的支撑作用，但当前路由计算主要还是采用人工+网管的半自动方式，并没有广泛建设专业的路由计算系统。

主要原因有以下几点：

• 数据量大、关联复杂：路由计算需要对 PTN 网络的基础数据以及配置数据进行采集和关联拼接，不但要采集网元、端口、链路等基础信息，还需要采集端口流量利用率、告警信息等，数据处理量呈几何级增加。左下图为一个人口约 50W、 PTN 设备约 800 台的地市网络拓扑，对于千万级人口的城市，单网设备会达到近万台，网络拓扑将更加复杂。

• 层级深、路径多：在路由计算中，需要以任意两端设备为原宿端点，遍历全网网元，通过节点分离和链路分离的要求计算两者间所有可达的路径。由于设备量大、单设备有多个分支端口，会使计算层级增加，而且不可避免存在大量的无效运算以及多路径比价运算。

• 路由动态计算：传统路由计算采用孤立的算法，在计算过程中只考虑固定的信息（例如：同路由和端口带宽），但实际生产中需要考虑业务关联的动态信息（例如：端口流量使用率、规避/必经网元、设备/端口告警信息等）。

基于以上现状和诉求，我们经过深入的分析，在现有的路由计算体系基础上，建设自动路由计算系统，提供快速、准确、可扩展的路由计算。

整体方案设计

最初方案设想

PTN 网络的设备是成环成链、具备层级架构的，一开始我们简单的认为网管或者综资系统应该具备规整的数据，但我们获取现网数据后发现，PTN 网络的设备/端口/链路、流量和告警等信息都是分散在不同系统，数据关系和层次化环路模型数据也是依托于手工生成，不是实时的数据。这些数据不能支撑实时路由计算。

现有数据的欠缺，系统间需要与各关联系统对接，定期同步数据，自己建立关联关系。

数据采集后，我们发现计算路由，同时匹配端口配置和链路流量等固定信息时，这样会极大的消耗系统计算能力。因此，我们将路由计算规则分为前计算规则和后计算规则，每天数据同步后就自动进行前计算，将流量信息、告警信息与拓扑关联，提前生成一张用于路由计算的基础拓扑图。

在计算过程中，一开始采用了单线程、单路径的计算，严重制约了计算效率。因此，将算法修改为多线程多路径的计算方法，计算时长从分钟级提高的秒级。

最终方案设计

基于上面的考量，路由计算需要基于当前网络基础数据无层级结构和无环路信息的现状。新的实现方案总结起来可以用下图表示：

1）网络数据同步

需要定期采集 PTN 网络的基础数据，包括网元、链路、端口、链路流量、网元告警和配置数据的信息。

2）拓扑归属关系计算

对采集的网元、链路和端口数据进行数据清洗，通过数据间的关联关系自动生成一张 PTN 全网的拓扑图。在拓扑图中为网元、链路、端口自动匹配流量和告警的信息，生成一张预处理拓扑图。

3）路由规则设计

支持路由计算规则的自定义配置，能够将当前人工调整的经验输出为计算规则，提高路由计算的准确率。计算规则的配置具有良好的扩展性，支持在界面中灵活的添加修改。包括最短路径、同路由、网元规避、网元必经、网络层级架构、流量阈值、设备/端口告警等。

4）路由遍历计算

通过多线程的路由算法进行网络拓扑遍历，自动计算 AZ 之间的多条路由路径，并根据定义的路由规则（例如：同路由、网元规避和网元必经等）计算最符合该业务的主备路由信息。在计算时系统支持多线程计算和环回路由规避等功能，实现秒级的运算。

5）路由结果审核

在整个业务环节中，能够开启/停闭路由计算的结果审核功能，支持在系统中将审核操作流转给特定工程师，还支持通过接口，将路由计算和审核功能提供给外部系统进行操作。

下表为在一个有 8000 多台 PTN 设备的网络内，通过我们系统进行路由计算的统计信息。

路由计算应用场景

路由计算系统对网络拓扑及业务的配置路由进行管理，不但能进行 PTN 业务开通，还能为定时巡检和故障诊断提供能力支撑。

1. 业务开通：当前业务开通和割接时，很多时候会因为路由路径不满足业务开通要求，需要手动调整或者退单。通过路由计算的规则自定义，能够自动生成符合业务开通需要的路由，提高业务的开通效率和准确率。

2. 同路由排查：在业务开通时可能存在接入环未成环，导致工作保护路由共路，通过路由计算能够将当前需要手工检查和逐条修改路由的情况，改变为系统自动排查、触发路由计算和业务修改审核。自动路由计算能够将这种简单但需要重复操作、耗时长的工作变为系统自动化，极大的降低 OPEX。

3. VIP 客户的路由巡检：当前 PTN 客户路由路径是在最初配置时确定的，但随着时间推移、业务的增加，最初的最优路由将不一定能继续承载业务。因此，系统支持对重点客户进行自动巡检，查找质量劣化的链路，并反馈给工程师审核并进行路由调整，从而提前发现网络劣化趋势，在用户投诉前将故障解决。

4. PTN 资源树调用能力：系统生成了网络拓扑以及记录每个用户的路由信息，形成基于用户的端到端资源树，能够提供给其他系统（例如：故障诊断系统）进行调用。

展望

对于 PTN 路由计算，现网绝大多数运营商还是依赖于 EMS 基本路径计算出多个路由再进行人工筛选的方式，从效率和可扩展性都是有相当的瓶颈。这种方案是对现网 PTN 网络运营的一次较大的效能提升，其对周边系统的配套改造要求最低，完全没有入侵性，应用落地难度小，业务规则具备高度的可扩展性，计算速度也完全可以通过基础设施的算力提升和水平扩展得到进一步的提升。

这种全网络路由遍历算法，是对复杂规模 PTN 网络路由计算的首次成功尝试，随着网络智能化要求的提升，必能助运营商给客户带来更好的应用体验！