智能管道的三大關鍵技術

中國電信股份有限公司技術創新中心 | 王海寧

編者按

隨著智能管道的推廣，業界對智能管道的研究也在逐步深入。繼本刊在此前的專題中探討了智能管道的概念、必要性和市場狀況之后，本期智能管道專題將更進一步，研究智能管道的核心技術與邏輯分層，以及實現智能管道的核心環節等。

智能管道的三大關鍵技術

中國電信股份有限公司技術創新中心 | 王海寧

目前網絡上的流量呈現出了嚴重的不均衡性：少數“重量級”用戶和P2P下載等低價值業務占用了大量網絡資源；系統忙閑時流量差異大，導致系統利用率低；同一覆蓋地區的固定移動網絡之間以及不同移動網絡之間負載不均。傳統的通信管道無法對流量實施差異化經營，打造對業務流可管可控的智能管道，做好流量精細化運營，是解決這一問題的現實手段。

智能管道的核心能力是對融合網絡的可管可控，因此，多網協同的融合架構是打造智能管道的基礎，對用戶、業務和網絡狀態信息的感知是前提，策略控制與計費（PCC）功能是核心技術手段。

基于EPC的多網協同融合架構

全業務運營情況下，很多地區同時具有固定接入、2G接入、3G接入，未來還會有4G接入，支持固定移動多網協同與運營是智能管道的基本能力之一。

要想實現多網協同，就必須有融合的網絡架構，由統一的核心網屏蔽和管理多種接入網絡之間的差異，實現用戶在多網之間的移動性管理和會話管理，保證用戶在網絡間切換時的業務連續性。融合的網絡架構必須能夠向前和向后兼容以及平滑演進。3GPP定義的SAE/EPC架構目前向上能支持IMS系統，向下能夠支持GERAN、UTRAN、E-UTRAN、eHRPD、i-WLAN、Femto等接入技術，并提供不同接入技術之間的切換和互通，是業界公認的移動分組域網絡演進方向。目前3GPP和BBF正在分階段地開展固網接入EPC的標準化工作，預計在未來1～2年內可以完成。

基于多網協同的融合架構，通過在網絡側部署接入網絡選擇功能服務器，根據WLAN、2G、3G、LTE等接入系統的忙閑狀態和各種業務的特點，向終端動態下發網絡選擇策略和IP流路由策略，由網絡指示終端就各種業務流優先選擇哪個網絡進行傳輸，例如將低QoS要求的業務從高負載的移動蜂窩網絡卸載到WLAN網絡中，從而在保證用戶體驗的同時，實現固網和移動網絡之間、移動網絡內部的流量均衡和智能流量管理。

此外，還可以利用本地分流技術方案，將數據網關功能下移，根據用戶的接入位置為用戶選擇最合適的網關，從而實現路由優化，減少迂回流量和重復處理，提高網絡資源使用效率和傳輸效率。

業務檢測與網絡狀態感知

要想根據流量狀況對業務流進行管理調度，首先要能感知網絡忙閑狀態并能識別出不同的業務流，也就是要實現“管道可視化”。

目前，業務流檢測可以依靠DPI技術。DPI 除了對IP包4層以下的內容進行分析外，還增加了應用層分析，依靠特征庫可以識別各種業務應用及其內容。對于檢測出來的業務流，可以由DPI設備根據預配置的策略進行正常轉發、阻塞、限制帶寬、標記優先級等處理。在部署了策略與計費控制架構（PCC）的場景下，也可以將業務流的信息反饋到策略控制節點，由策略控制節點統一決策并指示策略執行節點執行相應策略。

網絡狀態的感知應當具體到用戶所在小區，理論上可以通過無線網管從基站采集；或者通過基于DPI的網絡監測設備，根據探測到的小區吞吐量、用戶數、包處理時延等信息進行推算；或者由基站通過網絡主設備實時上報到網絡狀態分析系統。對網絡狀態信息進行周期性收集和分析，再結合用戶位置信息，可以作為制定流量管理策略的依據。

增強的PCC技術

PCC是3GPP定義的通用策略與計費控制架構及功能，部署在分組域核心網側，支持固定/移動各種接入技術，可以實現業務流級別的QoS策略控制、計費控制等功能。

PCC架構主要包括策略和計費規則功能PCRF及策略和計費執行功能PCEF兩個關鍵功能實體。PCRF是一個中心控制器，作為整個網絡控制策略的中心控制節點，包含策略控制決策和基于流的計費控制功能，向PCEF提供關于業務數據流檢測、門控、基于QoS和基于流計費的網絡控制策略規則。PCEF一般位于分組數據網關上，根據PCRF下發的規則執行業務數據流檢測、業務流的QoS處理、業務數據用量的測量，以及在線計費和離線計費的交互等。

具體來看，PCRF可以根據用戶和網絡的綜合信息，再依據運營商預定義的用戶優先級規則、業務優先級規則、接入網絡優先級規則、公平使用規則等策略邏輯，為用戶的業務會話制定特定的策略控制規則，并發給PCEF執行。這些信息可以包括以下內容：用戶簽約信息、用戶業務數據用量信息、應用服務器或業務檢測設備提供的業務特征信息和QoS要求、網絡狀態分析系統提供的網絡忙閑狀態信息、數據網關提供的接入技術類型，以及用戶當前位置等多維度輸入信息。

特別的，對于多網協同的融合網絡，PCEF可以分散部署在每個接入技術的網絡中，而PCRF應該提供一套統一完整的策略，以便做好移動和固網之間的QoS映射和費用折算，保障用戶使用不同接入技術時業務體驗的一致性。

利用上述基于PCC的智能策略控制機制，可以在保障整個網絡內部資源的合理分配和公平使用的同時，實現差異化服務和精細化運營。