如何實現智能流量管理？

| 錢城

智能流量管理方案通過實時的網絡監控和分析找出無線網絡中的異常情況和各個無線小區的擁塞狀況，并通過策略部署對這些異常情況進行降優先級、丟棄或阻止。

無線網絡需要智能化

智能手機、上網卡的出現和不斷滲透，使得用戶越來越能接受無線上網的通信方式。同時伴隨著好的終端的出現，更多呈現在我們面前的是種類繁多的應用和服務。運營商希望隨著豐富應用和服務的出現會帶動使用率，從而提升流量和收入，使得整個價值鏈上各個環節都獲得利潤。這種好的趨勢將推動更大的投資流入網絡、設備應用，從而形成一個良性的閉環。

不過目前的事實卻有些出入，好的終端、應用的出現，不斷豐富著終端用戶的體驗，但由于應用行為的不可控，導致任何一個應用的不良設計（這里的不良設計指的是，軟件設計者在開發時并未考慮無線網絡的特性——無線資源有限且寶貴）都會導致某個網絡節點的擁塞從而影響用戶的體驗，這直接導致用戶投訴的上升。而運營商卻沒有行之有效的方法來解決這一難題。他們通過在線抓數據、擴容等方式試圖緩解問題，但是效果并不盡如人意。最后運營成本越來越高，但是問題卻無法解決。

隨著網絡流量和應用的爆發性增長，運營商需要一個智能解決方案，能夠涉及對網絡、應用、用戶的分析，并對發現的問題根據網絡忙閑、應用和用戶對網絡的影響來動態地調整網絡。

智能流量控制方案

隨著越來越多的應用被開發出來并運行在無線網絡上后，越來越多不正常的流量和異常的行為正在不斷影響著用戶的業務體驗和網絡的負載。這些異常包括但不局限于生成類似病毒的流量或發生DoS攻擊的設備、應用和服務器。這些不正常的流量將不僅僅消耗網絡帶寬，更嚴重的是它們將消耗信令和空口資源。

此外，這些不正常的流量并不能幫助運營商們提高收入，它們只是消耗著原本可以用來改進用戶體驗和網絡性能的寶貴資源。通過削減和控制這部分不正常的流量，OPEX將因為網絡投訴的減少而降低，同時這么做帶來的網絡容量的相對增加將有助于CAPEX的降低。

無線接入、無線回傳和核心網的網元能提供QoS能力，能夠按照不同優先級別來處理不同的包以達到在擁塞時最大限度保證網絡和小區的吞吐量。但是這一功能并不能結合用戶、級別和歷史使用情況。最重要的是核心網無法根據現網無線接入網的擁塞情況來動態決定是否采取管控策略。

智能流量管理方案通過實時的網絡監控和分析找出無線網絡中的異常情況和各個無線小區的擁塞狀況，然后通過策略部署對這些異常情況采取降優先級、丟棄或阻止的方式來幫助運營商保護用戶的業務體驗從而更好地使用網絡資源。

本方案一共有三個主要功能塊：其一，通過WNG 9900實現網絡監控和分析；其二，通過5780 DSC PCRF進行信息處理和策略觸發，這需要WNG 9900和5780 DSC之間相互的緊密配合；其三，通過無線網絡眾多的網元來實現策略執行和提交。

監控和分析

WNG 9900通過實時收集、監視用戶和應用產生的流量來分析網絡中每個網元的負載和性能，隨后生成用戶的異常事件和網元的擁塞告警。其中網元的擁塞是通過評估特定的異常事件來得出，當事件在一段時間內持續地超過正常門限時認定為擁塞。

每個異常事件和擁塞告警都有其特定的觀察窗口來保證事件不是隨機出現的，而是持續的異常。每個異常事件及事件的強度將被匯報給5780 DSC PCRF。每個異常事件的強度是可設置的，強度級別為5級。這充分保證了方案實現的靈活性。

WNG 9900是基于每用戶向5780 DSC PCRF報告異常事件（高帶寬占用、高信令占用、端口掃描）。當事件的強度發生變化時，WNG 9900也會再次向5780 DSC報告。另外WNG 9900還會將網元的擁塞信息匯報給5780 DSC。

處理和觸發

為了實現智能流量控制，5780 DSC將基于每用戶生成策略。每個策略首先將關聯異常事件和事件強度作為觸發條件，同時再結合用戶級別和網元擁塞級別來綜合得出該采取什么行動。

1.給用戶發送信息，提示用戶人為采取行動。

2.QoS改變：通過改變用戶導致異常事件的流量的優先級來阻止網絡狀況的惡化。

3.丟包：通過丟棄異常用戶的數據包來改善網絡狀況，異常用戶的業務將受到影響。

4.終止會話：終止異常用戶的寬帶數據會話。

策略執行和提交

策略的執行和提交是通過網元把策略規則應用到網絡中去。一旦5780 DSC完成了策略的制訂，它將通過3GPP的標準Gx接口把這些規則發送到網絡。在3G網絡中策略將通過Gx接口發送到GGSN，在4G網絡中，策略將通過Gx接口被應用到P-GW。無論是在3G還是4G網絡中，我們都可以通過Gx接口來激活DPI模塊來執行策略。

本方案現在可以識別以下不正常的流量。

·點對點（P2P）流量——從某個設備發起一種特定的下載流量，這種流量將以不公平的方式消耗大量網絡帶寬和連接數量。P2P導致信令擁塞和帶寬占用。

·空口永遠占用——某個用戶長時間地保持無線空口通道的占用，這個用戶將占用過多的空口資源。

·端口掃描——某個呼叫源（手機應用、服務器）循環掃描某個設備或服務器的特定端口，試圖尋找可以攻擊的有漏洞的機會。這將導致網絡安全隱患、消耗帶寬、空口和信令資源。

·信令攻擊——通過低流量重復觸發無線信道的分配和釋放從而導致3G/4G無線網絡信令層面的過載。這將導致空口資源的浪費。

·電池攻擊——某個惡意的呼叫源通過定時發送數據給某個移動終端，讓其保持就緒狀態，以消耗手機的電池和網絡資源。

·帶寬吞噬——消耗大量的帶寬資源從而影響到其它用戶的業務體驗。

·永遠在線——一個用戶長時間占用空口資源。

·高信令用戶——一個手機用戶占用過多的網絡連接，導致RNC擁塞，占用無線通道。

基于阿爾卡特朗訊的內部研究發現，大部分的移動寬帶網絡資源被占極少數比重的用戶所占用，體現出極大的不對稱性。經過調查發現10%的用戶消耗了80%的網絡流量，20%的用戶消耗了90%的網絡流量。事實上，內部研究還發現長期的資源吞噬用戶會持續地使用網絡，前一天數據消耗前5%的用戶將在第二天高峰時期消耗30%到35%數據流量。很明顯有用戶在忙時使用著遠大于按照平均分配可以得到的網絡資源，這樣這些用戶在忙時將侵害其它用戶的使用體驗。造成這一現象的原因在于，網絡把正常用戶和資源吞噬用戶歸在同一QoS類中，這一做法使得網絡并不能對資源吞噬用戶做區分處理。

在這種情況下，智能流量管理方案的確可以起到作用。運營商們可以通過設定事件強度來定義自己的資源吞噬用戶的標準。一旦設定完成，運營商將感知資源吞噬用戶的行為和強度；進一步，運營商可以根據用戶的級別、異常的類型來定義相應的策略，并在網絡擁塞的情況下對資源吞噬用戶采取丟包、降低優先級、控制流數的方法來減緩網絡的擁塞情況。