一種面向能源領域的移動網絡端口的業務優化調度機制

何君蓮　劉根利　潘義強　劉竟成

摘 要：隨著天然氣工業領域中移動業務的快速增長，其對網絡承載平臺的業務調度必須具備精細化優化控制能力，為此提出建立面向業務的節點傳輸時延最優調度模型、相應工程等效轉化以及移動網絡精細化QoS優化，最終實現端口的利用效能和網絡的傳輸與處理能力提升。

關鍵詞：移動網絡;最優調度;QoS

1.前言

數字化技術是未來能源領域的發展趨勢。能源行業的通信網絡在結構上、規模上、服務質量上得到不斷發展，同時也使得技術與行業形成了激烈的競爭[1]。本文所提出的面向能源領域的移動網絡端口的業務優化調度機制，能夠有效的提升網絡服務質量、業務服務能力，為企業提升競爭力。

2.構建業務優化調度機制

資源調度優化技術是通過調整業務無線資源分配機制，實現資源最優化調度。資源調度目前主要有調度優先級優化技術和業務預調度優化技術兩種調度方式[2-4]。本文提出的面向能源領域的移動網絡端口的業務優化調度機制主要圍繞當前大數據移動網絡端口的業務調度能力低下問題、移動通信服務質量不高、運營成本高等問題展開，用過優化原有的網絡調度方式，提高基礎設備利用率、端口的利用效能和網絡的數據傳輸、處理、調度能力，其實施方案步驟包括建立面向業務的節點傳輸時延最優調度模型、理論優化模型的工程等效轉化和面向業務的節點傳輸時延最優調度模型的工程化處理。

3.建立精細化QoS控制模型

面向能源領域的移動網絡端口的業務優化調度機制通過建立精細化QoS控制模型（見圖1），進行面向業務的節點傳輸時延最優調度模型的工程化求解與移動網絡精細化QoS優化。面向能源領域移動網絡系統的精細化QoS控制模型主要由以下4個組件組成，具體如下：

（1）用戶需求單元

用戶需求單元主要為普通用戶和服務提供商提供服務業務。

（2）中間件服務單元

中間件服務單元負責為整個網絡系統提供用戶登錄、用戶信息管理、行為記錄、安全接入控制等功能。

（3） 網絡資源代理單元

網絡資源代理單元用于實現網絡的物理資源與用戶行為的對偶映射交互，由? ? ? ? 映射與轉換模塊（實現網絡OSI模型中各層的? ? ? ? 參數和各級用戶的應用? ? ? ? ? ? 需求的映射關系轉換）、信息服務中心（為用戶提供和展示網絡資源的形態和狀態表征信息和? ? ? ? ? ?參數信息）、? ? ? ? ? ?協商模塊（協調各網絡資源節點和各級用戶的應用? ? ? ? 需求關系，判斷各網絡資源節點間的? ? ? ? ?保障能力是否能夠滿足各級用戶的應用? ? ? ? ? ?需求）、資源監控模塊（獲取用戶對網絡資源使用的行為記錄信息，并對處于預留狀態的網絡資源進行監控）和錯誤處理模塊（對不能滿足用戶? ? ? ? ? ?需求的網絡資源請求進行裁決和處理）等子模塊組成。

（4）網絡資源節點

網絡資源節點主要用于向所有網絡用戶提供具體的移動網絡服務，該組件由網絡資源信息服務單元、交易服務單元、? ? ? ? ? ? ? 控制器、

接納控制、調度器和網絡資源預留設置單元6個模塊組成[5-6]。

4.面向能源領域的移動網絡QoS優化控制方法

本文通過對基于DPI業務識別的策略控制架構，為面向能源領域的移動網絡端口的業務調度機制的網絡精細化運營、提高網絡服務質量。

4.1 DPI業務識別的策略控制基本原理

業務識別作為網絡服務業務一個新概念，通過對業務流量從數據鏈路層到應用層報文的深度檢測和分析，然后根據報文協議內容解析，獲取業務和用戶信息，并進行分類統計和存儲[7]。業務識別的基本目的是為了幫助網絡管理者獲取業務層的流量信息，整個識別過程是一個相對復雜，需要多個功能模塊相互協調工作，主要實現對業務識別處理、數據存儲、統計分析、流量管理等功能[8]。

業務識別一般包括多個處理通道，通過對網絡流量源、地址、端口號的Hash值計算，將接收到網絡流量均勻分配到多個通道中。多個通道并行處理網絡流量數據，識別網絡流量的特征信息，并業務特征庫進行比對。將比對后的結果送到相應業務特征的處理模塊，同時對特定網絡流量進行標記。對識別出的流量類型，則直接與傳輸層和網絡層存儲的識別結果進行比對，在滿足傳輸條件時，直接傳輸網絡數據，提高數據傳輸效率。

4.2 DPI業務識別的策略控制基本流程

基于DPI業務識別的QoS策略控制，其具體步驟如下：

1） 首先基于APN本地靜態配置方法，在GGSN上配置相應的業務DPI檢測規則，和對應業務的QoS服務等級，同時將用戶的IMSI及其相關信息作為影響因素或者參考值。

2） 用戶通過登錄移動互聯網，激活一個PDP報文，并按照要求建立一個QoS承載通道，進行物聯網通信操作。

3） GGSN按照事先設定的業務DPI檢測規則，進行PDI檢測，按照預先設置的業務QoS參數為用于建立承載通道，并與之綁定，網絡流量并根據QoS參數和綁定的通道進行QoS管理和業務QoS控制。

通過獲取DPI業務識別模塊來獲取相關業務類型、內容、狀態等特征信息以及用戶特征信息實現基于QoS策略控制，按照一定規則可以實現對不同的業務進行QoS服務區分，實現QoS的精細化管理。通過這一控制方法能有效提高網絡服務質量，實現移動網絡端口業務的優化調度。

5.總結

移動網絡端口業務的調度是一項復雜的任務，對模型設計、業務調度、資源整合等各方面都有較高的要求，本文對面向能源領域的移動網絡端口的業務調度機制的研究，建立了業務的節點傳輸時延最優調度模型。通過對節點傳輸時延最優調度模型的工程等效轉化方法、面向業務的節點傳輸時延最優調度模型的工程化求解以及利用基于DPI業務識別的優化控制策略，實現端口資源的利用效能和網絡的傳輸與處理能力提升，對解決面向能源領域的移動網絡端口的業務優化調度具有積極作用。

參考文獻：

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[6]Matthew Andrews. Instability of FIFO in the permanent sessions model at arbitrarily small network loads. ACM Transactions on Algorithms （TALG）， 2009， 5（3）： 38-45.

[7]羅憶祖. DPI技術助力運營商精細化運營.電信網技術，2009（03）.

[8]張高毅.移動互聯網數據業務QoS優化與控制研究[J].通信與信息技術，2014（04）：34-37.

作者簡介：

何君蓮，重慶市應急管理專家、重慶市應急救援專家，重慶建筑工程職業學院高級工程師，主要從事工程管理、智慧安全等領域研究與教學工作。

（1.重慶建筑科技職業學院;2.重慶市石油與天然氣學會;3.重慶科技學院;4.重慶慧策實業有限公司）