運營商移動智能管道建設(shè)方案探討

鄭巍 馬明

【摘要】 面對移動互聯(lián)網(wǎng)帶來的挑戰(zhàn)，各大運營商都提出了“建設(shè)智能管道，實現(xiàn)流量經(jīng)營”的發(fā)展戰(zhàn)略。本文分析了移動智能管道建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)，并結(jié)合典型的智能管道應(yīng)用場景進行了方案探討。

【關(guān)鍵詞】 LTE PCC DPI

一、引言

隨著移動通信技術(shù)的發(fā)展，移動互聯(lián)網(wǎng)的市場規(guī)模正以前所未有的速度擴大。不斷增長的用戶規(guī)模和數(shù)據(jù)流量以及新型的移動互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，給移動網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量帶來了前所未有的挑戰(zhàn)，主要包括：少量用戶特別是低價值用戶在使用P2P下載、在線視頻等業(yè)務(wù)時占用了大量的網(wǎng)絡(luò)資源，運營商形成了收入與網(wǎng)絡(luò)流量的剪刀差；在移動互聯(lián)網(wǎng)“云、管、端”的體系架構(gòu)中，電信運營商只能簡單地開放自己的通道，越來越淪為純管道公司；新型的移動互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)在業(yè)務(wù)形態(tài)、商務(wù)模式上千差萬別，需要網(wǎng)絡(luò)提供差異化的保障來實現(xiàn)業(yè)務(wù)和用戶體驗的差異化，而現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)缺少差異化的控制手段。

面對挑戰(zhàn)，各大運營商都提出了“建設(shè)智能管道，實現(xiàn)流量經(jīng)營”的戰(zhàn)略，著力打造“用戶可識別、業(yè)務(wù)可區(qū)分、質(zhì)量可控制、網(wǎng)絡(luò)可管理”的智能通道，通過對整個網(wǎng)絡(luò)資源實現(xiàn)合理和充分的調(diào)度，提供更加靈活的業(yè)務(wù)創(chuàng)新空間和更優(yōu)質(zhì)的用戶感知，進而在用戶、服務(wù)提供者和網(wǎng)絡(luò)資源之間建立一個可持續(xù)發(fā)展的關(guān)系，成為移動互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈重要一環(huán)。

二、移動智能管道關(guān)鍵技術(shù)分析

2.1 PCC

為了解決移動網(wǎng)絡(luò)QoS保障等問題，提供更好的計費和策略控制，3GPP在R7版本中提出策略計費控制（PCC）機制，通過該架構(gòu)可以使得網(wǎng)絡(luò)檢測到不同的業(yè)務(wù)流，并針對業(yè)務(wù)流實現(xiàn)QoS控制，計費統(tǒng)計等需求。基于PCC架構(gòu)的業(yè)務(wù)和計費的精細化管理功能，可以使運營商通過精細化的運營重新占據(jù)業(yè)務(wù)價值鏈的頂端，避免淪為單純的數(shù)據(jù)“管道”。PCC架構(gòu)如下圖所示：

2.2 DPI

DPI技術(shù)，即DPI（Deep Packet Inspection）深度包檢測技術(shù)是一種基于應(yīng)用層的流量檢測和控制技術(shù)。傳統(tǒng)的IP包流量識別和QoS保障技術(shù)，僅對IP包頭中的“五元組”信息進行分析，來確定當前流量的基本信息。DPI技術(shù)在分析包頭的基礎(chǔ)上，增加了對應(yīng)用層的分析，當IP數(shù)據(jù)包、TCP或UDP數(shù)據(jù)流通過基于DPI技術(shù)的帶寬管理系統(tǒng)時，該系統(tǒng)通過深入讀取IP包載荷的內(nèi)容來對OSI七層協(xié)議中的應(yīng)用層信息進行重組，從而得到整個應(yīng)用程序的內(nèi)容，然后按照系統(tǒng)定義的管理策略對流量進行整形操作。

三、典型智能管道業(yè)務(wù)需求實現(xiàn)方案

本章節(jié)將以移動網(wǎng)絡(luò)忙時忙區(qū)管控場景為例，探討如何利用智能管道的能力來實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的可管可控及靈活調(diào)度。

3.1靜態(tài)管控實現(xiàn)

通過無線側(cè)的網(wǎng)管分析或者核心網(wǎng)絡(luò)側(cè)部署的網(wǎng)絡(luò)感知能力，分析得出忙小區(qū)和忙閑時段，針對不同的業(yè)務(wù)場景和網(wǎng)元能力，可以通過以下兩種方案實現(xiàn)靜態(tài)忙時忙區(qū)的管控。

3.1.1內(nèi)置DPI管控

利用P-GW/GGSN/PDSN內(nèi)置的DPI管控功能，對網(wǎng)元配置忙時間段忙小區(qū)的管控策略，例如限制某商業(yè)區(qū)域晚上19：00～23：00之間的P2P下載和視頻帶寬最高為200Kbps，降低P2P業(yè)務(wù)對網(wǎng)絡(luò)帶寬的占用。

該方案實現(xiàn)原理簡單，只需要對網(wǎng)關(guān)進行配置即可實現(xiàn)對相關(guān)業(yè)務(wù)的管控，但需要人工對核心網(wǎng)網(wǎng)元進行策略配置，既欠缺靈活性，也增加了網(wǎng)絡(luò)運行風險。

3.1.2 PCC架構(gòu)實現(xiàn)

針對不同時間、不同區(qū)域網(wǎng)絡(luò)負荷的不均衡，實施忙時忙區(qū)策略控制。主要利用PCC的策略控制功能，在PCRF中設(shè)置忙閑時段和忙小區(qū)，PCRF根據(jù)PCEF上報的用戶位置信息以及當前的時間、小區(qū)的忙閑信息給用戶下管控策略。管控策略可以由PCRF主動推送給PCEF，也可以由PCEF主動向PCRF請求。

3.2動態(tài)管控實現(xiàn)

靜態(tài)管控完全基于無線話務(wù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，以歷史長期經(jīng)驗值作為判斷依據(jù)，缺乏靈活度，管控時間跨度大，實時性和準確性較差，無法真實反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)運行情況。因此可考慮打通網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)分析系統(tǒng)和PCRF之間的接口，實現(xiàn)動態(tài)忙時忙區(qū)管控，即結(jié)合無線及核心網(wǎng)數(shù)據(jù)，參考現(xiàn)網(wǎng)維護經(jīng)驗建立預(yù)測模型，進行現(xiàn)網(wǎng)忙時忙區(qū)準實時預(yù)測，并完成動態(tài)管控，提升實時性和準確性。該方案實現(xiàn)流程如下：

1、前端信息采集系統(tǒng)每10分鐘對每個載扇生成各業(yè)務(wù)流量統(tǒng)計原始文件；

2、后端綜合分析系統(tǒng)從前端信息采集系統(tǒng)同步原始文件；

3、系統(tǒng)根據(jù)前一時間段所有業(yè)務(wù)流量閾值，預(yù)判全省下一時間段的忙區(qū)；

4、網(wǎng)絡(luò)感知能力系統(tǒng)將預(yù)判的忙區(qū)信息通知PCRF；

5、PCRF采用3.1.2所示流程實現(xiàn)忙時忙區(qū)策略控制。

3.3實現(xiàn)方案選擇

利用核心網(wǎng)元內(nèi)置的DPI管控能力可以實現(xiàn)簡單的策略控制，需要相關(guān)網(wǎng)元具備業(yè)務(wù)識別和控制能力；利用PCC架構(gòu)實現(xiàn)智能管控是標準架構(gòu)，在整體流程實現(xiàn)中更合理安全。上述兩種方案的策略制定都需要基于網(wǎng)絡(luò)感知能力系統(tǒng)提供的歷史分析數(shù)據(jù)從而確認忙時和忙區(qū)。

而動態(tài)智能管控實現(xiàn)方案通過打通網(wǎng)絡(luò)感知能力和策略控制能力之間的接口，通過準實時預(yù)測模型，能有效提高管控的實時性和準確性。

前期運營商進行管控策略的試驗和經(jīng)驗積累時，建議選擇靜態(tài)管控實現(xiàn)方案較快部署網(wǎng)絡(luò)能力；在對忙時忙區(qū)管控有深刻認識的基礎(chǔ)上，應(yīng)該根據(jù)管控的效果及需求，考慮結(jié)合感知和控制能力，實施動態(tài)管控策略。

四、結(jié)束語

隨著網(wǎng)絡(luò)向LTE 的演進，核心網(wǎng)將只保留演進的分組域，即EPC網(wǎng)絡(luò)來統(tǒng)一承載數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和語音等實時性要求高的業(yè)務(wù)。通過PCC對業(yè)務(wù)實現(xiàn)端到端的QoS保障是保障實時業(yè)務(wù)質(zhì)量的關(guān)鍵。雖然3GPP 在R8 中對PCC進行了明確的定義，但我國電信運營商網(wǎng)絡(luò)龐大，并且涉及多廠家的互通，PCC 在網(wǎng)絡(luò)中的具體建設(shè)和應(yīng)用方案還需要結(jié)合各個運營商的情況詳細制定。

智能管道的建設(shè)是一個長期的系統(tǒng)工程，不可能一蹴而就。在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)具備各種管控能力后，還需要合理組合、優(yōu)化使用，最大限度發(fā)揮技術(shù)手段促進網(wǎng)絡(luò)運營。運營商應(yīng)該在移動互聯(lián)網(wǎng)的浪潮中加快轉(zhuǎn)型，適應(yīng)業(yè)務(wù)種類和用戶需求的變化，提升網(wǎng)絡(luò)感知能力、調(diào)度執(zhí)行能力、開放能力，打造可管可控的智能網(wǎng)絡(luò)，探索靈活方便的業(yè)務(wù)模式，做好流量精細化運營。

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