智能管道關(guān)鍵技術(shù)分析

目前網(wǎng)絡(luò )上的流量呈現出了嚴重的不均衡性：少數“重量級”用戶(hù)和P2P下載等低價(jià)值業(yè)務(wù)占用了大量網(wǎng)絡(luò )資源;系統忙閑時(shí)流量差異大，導致系統利用率低;同一覆蓋地區的固定移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )之間以及不同移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )之間負載不均。傳統的通信管道無(wú)法對流量實(shí)施差異化經(jīng)營(yíng)，打造對業(yè)務(wù)流可管可控的智能管道，做好流量精細化運營(yíng)，是解決這一問(wèn)題的現實(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)同的融合架構是打造智能管道的基礎，對用戶(hù)、業(yè)務(wù)和網(wǎng)絡(luò )狀態(tài)信息的感知是前提，策略控制與計費(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

　　全業(yè)務(wù)運營(yíng)情況下，很多地區同時(shí)具有固定接入、2G接入、3G接入，未來(lái)還會(huì )有4G接入，支持固定移動(dòng)多網(wǎng)協(xié)同與運營(yíng)是智能管道的基本能力之一。

　　要想實(shí)現多網(wǎng)協(xié)同，就必須有融合的網(wǎng)絡(luò )架構，由統一的核心網(wǎng)屏蔽和管理多種接入網(wǎng)絡(luò )之間的差異，實(shí)現用戶(hù)在多網(wǎng)之間的移動(dòng)性管理和會(huì )話(huà)管理，保證用戶(hù)在網(wǎng)絡(luò )間切換時(shí)的業(yè)務(wù)連續性。融合的網(wǎng)絡(luò )架構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(shù)，并提供不同接入技術(shù)之間的切換和互通，是業(yè)界公認的移動(dòng)分組域網(wǎng)絡(luò )演進(jìn)方向。目前3GPP和BBF正在分階段地開(kāi)展固網(wǎng)接入EPC的標準化工作，預計在未來(lái)1~2年內可以完成。

　　基于多網(wǎng)協(xié)同的融合架構，通過(guò)在網(wǎng)絡(luò )側部署接入網(wǎng)絡(luò )選擇功能服務(wù)器，根據WLAN、2G、3G、LTE等接入系統的忙閑狀態(tài)和各種業(yè)務(wù)的特點(diǎn)，向終端動(dòng)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(gè)網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行傳輸，例如將低QoS要求的業(yè)務(wù)從高負載的移動(dòng)蜂窩網(wǎng)絡(luò )卸載到WLAN網(wǎng)絡(luò )中，從而在保證用戶(hù)體驗的同時(shí)，實(shí)現固網(wǎng)和移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )之間、移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )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(shù)方案，將數據網(wǎng)關(guān)功能下移，根據用戶(hù)的接入位置為用戶(hù)選擇最合適的網(wǎng)關(guān)，從而實(shí)現路由優(yōu)化，減少迂回流量和重復處理，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

　　要想根據流量狀況對業(yè)務(wù)流進(jìn)行管理調度，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“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層以下的內容進(jìn)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(yè)務(wù)應用及其內容。對于檢測出來(lái)的業(yè)務(wù)流，可以由DPI設備根據預配置的策略進(jìn)行正常轉發(fā)、阻塞、限制帶寬、標記優(yōu)先級等處理。在部署了策略與計費控制架構(PCC)的場(chǎng)景下，也可以將業(yè)務(wù)流的信息反饋到策略控制節點(diǎn)，由策略控制節點(diǎn)統一決策并指示策略執行節點(diǎn)執行相應策略。

　　網(wǎng)絡(luò )狀態(tài)的感知應當具體到用戶(hù)所在小區，理論上可以通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)管從基站采集;或者通過(guò)基于DPI的網(wǎng)絡(luò )監測設備，根據探測到的小區吞吐量、用戶(hù)數、包處理時(shí)延等信息進(jìn)行推算;或者由基站通過(guò)網(wǎng)絡(luò )主設備實(shí)時(shí)上報到網(wǎng)絡(luò )狀態(tài)分析系統。對網(wǎng)絡(luò )狀態(tài)信息進(jìn)行周期性收集和分析，再結合用戶(hù)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(shù)

　　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(wǎng)側，支持固定/移動(dòng)各種接入技術(shù)，可以實(shí)現業(yè)務(wù)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(gè)關(guān)鍵功能實(shí)體。PCRF是一個(gè)中心控制器，作為整個(gè)網(wǎng)絡(luò )控制策略的中心控制節點(diǎn)，包含策略控制決策和基于流的計費控制功能，向PCEF提供關(guān)于業(yè)務(wù)數據流檢測、門(mén)控、基于QoS和基于流計費的網(wǎng)絡(luò )控制策略規則。PCEF一般位于分組數據網(wǎng)關(guān)上，根據PCRF下發(fā)的規則執行業(yè)務(wù)數據流檢測、業(yè)務(wù)流的QoS處理、業(yè)務(wù)數據用量的測量，以及在線(xiàn)計費和離線(xiàn)計費的交互等。

　　具體來(lái)看，PCRF可以根據用戶(hù)和網(wǎng)絡(luò )的綜合信息，再依據運營(yíng)商預定義的用戶(hù)優(yōu)先級規則、業(yè)務(wù)優(yōu)先級規則、接入網(wǎng)絡(luò )優(yōu)先級規則、公平使用規則等策略邏輯，為用戶(hù)的業(yè)務(wù)會(huì )話(huà)制定特定的策略控制規則，并發(fā)給PCEF執行。這些信息可以包括以下內容：用戶(hù)簽約信息、用戶(hù)業(yè)務(wù)數據用量信息、應用服務(wù)器或業(yè)務(wù)檢測設備提供的業(yè)務(wù)特征信息和QoS要求、網(wǎng)絡(luò )狀態(tài)分析系統提供的網(wǎng)絡(luò )忙閑狀態(tài)信息、數據網(wǎng)關(guān)提供的接入技術(shù)類(lèi)型，以及用戶(hù)當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(gè)接入技術(shù)的網(wǎng)絡(luò )中，而PCRF應該提供一套統一完整的策略，以便做好移動(dòng)和固網(wǎng)之間的QoS映射和費用折算，保障用戶(hù)使用不同接入技術(shù)時(shí)業(yè)務(wù)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(gè)網(wǎng)絡(luò )內部資源的合理分配和公平使用的同時(shí)，實(shí)現差異化服務(wù)和精細化運營(yíng)。