智能管道關(guān)鍵技術(shù)分析

目前網(wǎng)絡(luò)上的流量呈現(xiàn)出了嚴(yán)重的不均衡性：少數(shù)“重量級”用戶和P2P下載等低價值業(yè)務(wù)占用了大量網(wǎng)絡(luò)資源;系統(tǒng)忙閑時流量差異大，導(dǎo)致系統(tǒng)利用率低;同一覆蓋地區(qū)的固定移動網(wǎng)絡(luò)之間以及不同移動網(wǎng)絡(luò)之間負(fù)載不均。傳統(tǒng)的通信管道無法對流量實(shí)施差異化經(jīng)營，打造對業(yè)務(wù)流可管可控的智能管道，做好流量精細(xì)化運(yùn)營，是解決這一問題的現(xiàn)實(shí)手段。

　　智能管道的核心能力是對融合網(wǎng)絡(luò)的可管可控，因此，多網(wǎng)協(xié)同的融合架構(gòu)是打造智能管道的基礎(chǔ)，對用戶、業(yè)務(wù)和網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息的感知是前提，策略控制與計(jì)費(fèi)(PCC)功能是核心技術(shù)手段。

　　基于EPC的多網(wǎng)協(xié)同融合架構(gòu)

　　全業(yè)務(wù)運(yùn)營情況下，很多地區(qū)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(wǎng)協(xié)同與運(yùn)營是智能管道的基本能力之一。

　　要想實(shí)現(xiàn)多網(wǎng)協(xié)同，就必須有融合的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，由統(tǒng)一的核心網(wǎng)屏蔽和管理多種接入網(wǎng)絡(luò)之間的差異，實(shí)現(xiàn)用戶在多網(wǎng)之間的移動性管理和會話管理，保證用戶在網(wǎng)絡(luò)間切換時的業(yè)務(wù)連續(xù)性。融合的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)必須能夠向前和向后兼容以及平滑演進(jìn)。3GPP定義的SAE/EPC架構(gòu)目前向上能支持IMS系統(tǒng)，向下能夠支持GERAN、UTRAN、E-UTRAN、eHRPD、i-WLAN、Femto等接入技術(shù)，并提供不同接入技術(shù)之間的切換和互通，是業(yè)界公認(rèn)的移動分組域網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)方向。目前3GPP和BBF正在分階段地開展固網(wǎng)接入EPC的標(biāo)準(zhǔn)化工作，預(yù)計(jì)在未來1~2年內(nèi)可以完成。

　　基于多網(wǎng)協(xié)同的融合架構(gòu)，通過在網(wǎng)絡(luò)側(cè)部署接入網(wǎng)絡(luò)選擇功能服務(wù)器，根據(jù)WLAN、2G、3G、LTE等接入系統(tǒng)的忙閑狀態(tài)和各種業(yè)務(wù)的特點(diǎn)，向終端動態(tài)下發(fā)網(wǎng)絡(luò)選擇策略和IP流路由策略，由網(wǎng)絡(luò)指示終端就各種業(yè)務(wù)流優(yōu)先選擇哪個網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸，例如將低QoS要求的業(yè)務(wù)從高負(fù)載的移動蜂窩網(wǎng)絡(luò)卸載到WLAN網(wǎng)絡(luò)中，從而在保證用戶體驗(yàn)的同時，實(shí)現(xiàn)固網(wǎng)和移動網(wǎng)絡(luò)之間、移動網(wǎng)絡(luò)內(nèi)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(shù)方案，將數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)功能下移，根據(jù)用戶的接入位置為用戶選擇最合適的網(wǎng)關(guān)，從而實(shí)現(xiàn)路由優(yōu)化，減少迂回流量和重復(fù)處理，提高網(wǎng)絡(luò)資源使用效率和傳輸效率。

　　業(yè)務(wù)檢測與網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)感知

　　要想根據(jù)流量狀況對業(yè)務(wù)流進(jìn)行管理調(diào)度，首先要能感知網(wǎng)絡(luò)忙閑狀態(tài)并能識別出不同的業(yè)務(wù)流，也就是要實(shí)現(xiàn)“管道可視化”。

　　目前，業(yè)務(wù)流檢測可以依靠DPI技術(shù)。DPI除了對IP包4層以下的內(nèi)容進(jìn)行分析外，還增加了應(yīng)用層分析，依靠特征庫可以識別各種業(yè)務(wù)應(yīng)用及其內(nèi)容。對于檢測出來的業(yè)務(wù)流，可以由DPI設(shè)備根據(jù)預(yù)配置的策略進(jìn)行正常轉(zhuǎn)發(fā)、阻塞、限制帶寬、標(biāo)記優(yōu)先級等處理。在部署了策略與計(jì)費(fèi)控制架構(gòu)(PCC)的場景下，也可以將業(yè)務(wù)流的信息反饋到策略控制節(jié)點(diǎn)，由策略控制節(jié)點(diǎn)統(tǒng)一決策并指示策略執(zhí)行節(jié)點(diǎn)執(zhí)行相應(yīng)策略。

　　網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的感知應(yīng)當(dāng)具體到用戶所在小區(qū)，理論上可以通過無線網(wǎng)管從基站采集;或者通過基于DPI的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測設(shè)備，根據(jù)探測到的小區(qū)吞吐量、用戶數(shù)、包處理時延等信息進(jìn)行推算;或者由基站通過網(wǎng)絡(luò)主設(shè)備實(shí)時上報到網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)分析系統(tǒng)。對網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息進(jìn)行周期性收集和分析，再結(jié)合用戶位置信息，可以作為制定流量管理策略的依據(jù)。

　　增強(qiáng)的PCC技術(shù)

　　PCC是3GPP定義的通用策略與計(jì)費(fèi)控制架構(gòu)及功能，部署在分組域核心網(wǎng)側(cè)，支持固定/移動各種接入技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)流級別的QoS策略控制、計(jì)費(fèi)控制等功能。

　　PCC架構(gòu)主要包括策略和計(jì)費(fèi)規(guī)則功能PCRF及策略和計(jì)費(fèi)執(zhí)行功能PCEF兩個關(guān)鍵功能實(shí)體。PCRF是一個中心控制器，作為整個網(wǎng)絡(luò)控制策略的中心控制節(jié)點(diǎn)，包含策略控制決策和基于流的計(jì)費(fèi)控制功能，向PCEF提供關(guān)于業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流檢測、門控、基于QoS和基于流計(jì)費(fèi)的網(wǎng)絡(luò)控制策略規(guī)則。PCEF一般位于分組數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)上，根據(jù)PCRF下發(fā)的規(guī)則執(zhí)行業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流檢測、業(yè)務(wù)流的QoS處理、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)用量的測量，以及在線計(jì)費(fèi)和離線計(jì)費(fèi)的交互等。

　　具體來看，PCRF可以根據(jù)用戶和網(wǎng)絡(luò)的綜合信息，再依據(jù)運(yùn)營商預(yù)定義的用戶優(yōu)先級規(guī)則、業(yè)務(wù)優(yōu)先級規(guī)則、接入網(wǎng)絡(luò)優(yōu)先級規(guī)則、公平使用規(guī)則等策略邏輯，為用戶的業(yè)務(wù)會話制定特定的策略控制規(guī)則，并發(fā)給PCEF執(zhí)行。這些信息可以包括以下內(nèi)容：用戶簽約信息、用戶業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)用量信息、應(yīng)用服務(wù)器或業(yè)務(wù)檢測設(shè)備提供的業(yè)務(wù)特征信息和QoS要求、網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)分析系統(tǒng)提供的網(wǎng)絡(luò)忙閑狀態(tài)信息、數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)提供的接入技術(shù)類型，以及用戶當(dāng)前位置等多維度輸入信息。

　　特別的，對于多網(wǎng)協(xié)同的融合網(wǎng)絡(luò)，PCEF可以分散部署在每個接入技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)中，而PCRF應(yīng)該提供一套統(tǒng)一完整的策略，以便做好移動和固網(wǎng)之間的QoS映射和費(fèi)用折算，保障用戶使用不同接入技術(shù)時業(yè)務(wù)體驗(yàn)的一致性。

　　利用上述基于PCC的智能策略控制機(jī)制，可以在保障整個網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部資源的合理分配和公平使用的同時，實(shí)現(xiàn)差異化服務(wù)和精細(xì)化運(yùn)營。