移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的智能管道關(guān)鍵技術(shù)

張 園，趙慧玲

（中國(guó)電信股份有限公司北京研究院 北京 100035）

1 移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題的聚焦

隨著3G用戶數(shù)的迅速增加和智能終端的快速普及，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)進(jìn)入了突飛猛進(jìn)的發(fā)展階段。一方面，數(shù)據(jù)流量大幅增長(zhǎng)，使得網(wǎng)絡(luò)面臨巨大的流量壓力；另一方面，眾多的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，存在較大的話務(wù)模型的差異，特別是小流量、常在線類應(yīng)用，大量占用了移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的信令信道資源卻并未給運(yùn)營(yíng)商帶來(lái)收入。在3G用戶規(guī)模和網(wǎng)絡(luò)規(guī)模快速發(fā)展的同時(shí)，運(yùn)營(yíng)商也需要正確地把握移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)面臨的問(wèn)題。

（1）用戶規(guī)模發(fā)展對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶來(lái)的壓力

由于智能終端的快速普及，引發(fā)了移動(dòng)用戶話務(wù)模型的迅速變化。根據(jù)過(guò)往運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)，智能終端用戶的使用流量是普通用戶的3倍，信令消耗是普通終端的4.8倍。iPhone帶來(lái)的話務(wù)模型變化將更加劇烈，例如AT&T通過(guò)iPhone的發(fā)展帶來(lái)了50倍的流量增加和17倍的信令量增加。2012年，中國(guó)電信3G流量增長(zhǎng)25%，PPP連接數(shù)增加了2.4倍。與此同時(shí)，運(yùn)營(yíng)商尚未完全建立基于用戶、業(yè)務(wù)、終端等多個(gè)維度的話務(wù)模型有效的監(jiān)控、統(tǒng)計(jì)和分析手段，因此移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和智能終端的快速發(fā)展給網(wǎng)絡(luò)資源配置的精確性和有效性帶來(lái)很大的挑戰(zhàn)。

（2）OTT大行其道，使運(yùn)營(yíng)商淪為“管道”

在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量激增，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用豐富多彩，但運(yùn)營(yíng)商自營(yíng)業(yè)務(wù)在整個(gè)用戶的業(yè)務(wù)量中占的比例較低，在大量的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)中，電信運(yùn)營(yíng)商只提供網(wǎng)絡(luò)資源，內(nèi)容往往由第三方內(nèi)容提供商（ICP）、智能手機(jī)資源提供商（如蘋(píng)果等）運(yùn)營(yíng)，電信網(wǎng)絡(luò)在整個(gè)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)中完全淪為了管道，僅起到連接通道的作用。

2 智能管道——運(yùn)營(yíng)商的必由之路

為了積極應(yīng)對(duì)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)快速發(fā)展帶來(lái)的問(wèn)題，運(yùn)營(yíng)商一方面要“做寬管道”，支持移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)用戶的快速和規(guī)模發(fā)展；另一方面要提升網(wǎng)絡(luò)的智能性，成為“智能管道的主導(dǎo)者”，能夠使網(wǎng)絡(luò)具備“用戶可識(shí)別、業(yè)務(wù)可區(qū)分、流量可調(diào)控、網(wǎng)絡(luò)可管理”的能力，實(shí)現(xiàn)資源可管、可控、按照用戶和業(yè)務(wù)靈活進(jìn)行資源調(diào)度，通過(guò)差異化的服務(wù)和運(yùn)營(yíng)，擺脫“啞管道”的命運(yùn)。

Vodafone推出了“smart network”的智能管道的發(fā)展策略，Vodafone“smartnetwork”的目標(biāo)是推進(jìn)網(wǎng)絡(luò)高效、智能化，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)管理；Vodafone在英國(guó)本土、德國(guó)、荷蘭已推出根據(jù)移動(dòng)用戶（3G、LTE）的接入速度差異進(jìn)行差異化定價(jià)；并且在西班牙針對(duì)企業(yè)用戶的移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)提供差異化服務(wù)，當(dāng)用戶在流量限額內(nèi)，任何服務(wù)包都可以享受最大接入速度；但用戶的流量超出限額后，接入速度降為下行128 kbit/s，但在網(wǎng)絡(luò)不擁塞時(shí)，接入速度不限制。

中國(guó)移動(dòng)以構(gòu)建智能管道為基礎(chǔ)，大力開(kāi)展流量經(jīng)營(yíng)，打造為客戶提供快捷、方便、高效的上網(wǎng)體驗(yàn)，構(gòu)造好用、易用的智能信息傳送管道，并提出了大力推進(jìn)GSM、TD-SCDMA、WLAN、TD-LTE四網(wǎng)的協(xié)同發(fā)展，為移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)用戶提供更方便、更高效、更低成本的網(wǎng)絡(luò)體驗(yàn)。

由此可見(jiàn)，智能管道已經(jīng)成為運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和發(fā)展的基本需求和必由之路。

3 智能管道的關(guān)鍵技術(shù)

智能管道是指在通信基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)上構(gòu)建一系列致力于網(wǎng)絡(luò)資源優(yōu)化和用戶體驗(yàn)提升的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)系統(tǒng)，使之具備應(yīng)用層優(yōu)化和服務(wù)質(zhì)量區(qū)分能力，建立針對(duì)用戶、業(yè)務(wù)及流量進(jìn)行分層管理和控制的機(jī)制，構(gòu)建基于管道的增值業(yè)務(wù)，開(kāi)放智能能力，與終端、業(yè)務(wù)共贏發(fā)展。智能管道的核心要素是網(wǎng)絡(luò)智能（network intelligence），即在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)上引入智能策略控制層，使網(wǎng)絡(luò)具備用戶行為感知、動(dòng)態(tài)資源分配和靈活分級(jí)服務(wù)等智能化特征。智能管道的核心技術(shù)包括“感知、控制和開(kāi)放”3個(gè)要素。

3.1 智能感知能力

智能感知是指網(wǎng)絡(luò)要實(shí)現(xiàn)基于業(yè)務(wù)、用戶、位置多維度的感知，智能感知是實(shí)現(xiàn)管道智能化的基礎(chǔ)，只有實(shí)現(xiàn)了多維度的感知，才能進(jìn)一步實(shí)施基于業(yè)務(wù)、用戶等多維度的控制和差異化的服務(wù)。

DPI技術(shù)是實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶流量檢測(cè)的關(guān)鍵技術(shù)，它主要分析IP報(bào)文中4～7層數(shù)據(jù)，并通過(guò)端口檢測(cè)、特征分析、關(guān)聯(lián)識(shí)別和行為特征檢測(cè)等多種技術(shù)手段從實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)流量中獲取信息。它能更精細(xì)地識(shí)別網(wǎng)絡(luò)中的各種應(yīng)用，并為網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)中的業(yè)務(wù)識(shí)別、業(yè)務(wù)控制和業(yè)務(wù)統(tǒng)計(jì)提供服務(wù)。通過(guò)DPI，能夠獲取終端信息、識(shí)別用戶，感知網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，區(qū)分不同的業(yè)務(wù)。目前，運(yùn)營(yíng)商通常在網(wǎng)關(guān)（PDSN/GGSN）設(shè)備上內(nèi)置或者外置DPI功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)流量的特定業(yè)務(wù)識(shí)別，基于DPI系統(tǒng)對(duì)業(yè)務(wù)的識(shí)別，可以和策略控制系統(tǒng)配合進(jìn)行進(jìn)一步的策略控制。如對(duì)P2P等低價(jià)值業(yè)務(wù)的管控，對(duì)運(yùn)營(yíng)商自營(yíng)業(yè)務(wù)的保障等?；贒PI的感知技術(shù)是實(shí)施智能管道的基礎(chǔ)，目前已經(jīng)在運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)中廣泛使用。

基于DPI感知基礎(chǔ)上的統(tǒng)計(jì)分析系統(tǒng)也是智能管道的核心能力。統(tǒng)計(jì)分析系統(tǒng)可以從網(wǎng)關(guān)設(shè)備獲取所有的鏡像數(shù)據(jù)、從無(wú)線網(wǎng)管等設(shè)備獲取網(wǎng)絡(luò)的忙閑轉(zhuǎn)態(tài)信息。統(tǒng)計(jì)分析系統(tǒng)可以對(duì)用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行多維度的分析，從而獲取用戶的行為和喜好，對(duì)于運(yùn)營(yíng)商而言，增強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)的可視化能力，同時(shí)可以結(jié)合用戶的喜好進(jìn)行業(yè)務(wù)的提供，并能進(jìn)一步將相關(guān)信息開(kāi)放給第三方。

3.2 策略控制能力

策略控制能力是智能管道的核心。3GPP在R7版本中提出了PCC架構(gòu)，用于實(shí)現(xiàn)3GPP無(wú)線分組網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)傳輸QoS等策略計(jì)費(fèi)和控制。基于PCC架構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)基于用戶等級(jí)、時(shí)間、區(qū)域、累計(jì)流量、使用時(shí)長(zhǎng)、業(yè)務(wù)類型、帶寬等各個(gè)維度的策略控制。PCC架構(gòu)不僅可以用于對(duì)3G網(wǎng)絡(luò)的策略管控，也可用于對(duì)LTE/EPC網(wǎng)絡(luò)的策略控制。目前，國(guó)際上的很多3G和4G運(yùn)營(yíng)商都引入了PCC系統(tǒng)進(jìn)行策略管控和流量經(jīng)營(yíng)。

策略控制系統(tǒng)可以根據(jù)應(yīng)用服務(wù)器的需求和感知系統(tǒng)對(duì)業(yè)務(wù)流的感知實(shí)施基于業(yè)務(wù)的策略控制與計(jì)費(fèi)。策略控制系統(tǒng)主要控制能力包括：

·基于用戶的簽約數(shù)據(jù)為用戶提供不同的QoS參數(shù)，實(shí)現(xiàn)區(qū)分用戶的QoS策略控制。

·基于用戶累積使用情況的策略控制，使運(yùn)營(yíng)商能夠基于用戶在一段時(shí)間的使用量限制用戶的QoS。

·基于業(yè)務(wù)的策略控制，限制P2P等低附加值、大量侵占網(wǎng)絡(luò)資源業(yè)務(wù)的最大帶寬；提高企業(yè)應(yīng)用、流媒體等高附加值業(yè)務(wù)的承載級(jí)別。

· 基于用戶位置信息或接入類型的策略控制，按照用戶所處位置、接入類型進(jìn)行QoS控制，如對(duì)商務(wù)區(qū)和辦公區(qū)提高某些用戶的QoS、降低繁忙小區(qū)某些用戶的QoS。

· 基于時(shí)間信息的QoS策略控制，如網(wǎng)絡(luò)忙閑時(shí)給予用戶不同的網(wǎng)絡(luò)資源。

PCC架構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)基于用戶、業(yè)務(wù)、位置、時(shí)間等多維度的策略控制，因此PCC架構(gòu)是運(yùn)營(yíng)商實(shí)現(xiàn)智能管道的核心技術(shù)。PCC架構(gòu)還可以實(shí)現(xiàn)和DPI、感知分析系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)基于業(yè)務(wù)、時(shí)間、位置的更精準(zhǔn)的管控。

3.3 管道能力的開(kāi)放

管道的能力開(kāi)放是指將網(wǎng)絡(luò)的統(tǒng)計(jì)分析能力、策略控制等能力與終端和應(yīng)用協(xié)同服務(wù)，創(chuàng)造最優(yōu)化的用戶使用體驗(yàn)，形成差異化、精細(xì)化的產(chǎn)品和服務(wù)的能力。

感知分析能力開(kāi)放可以結(jié)合DPI等設(shè)備和統(tǒng)計(jì)分析系統(tǒng)，對(duì)用戶行為進(jìn)行畫(huà)像，對(duì)內(nèi)可以開(kāi)展基于用戶行為的精準(zhǔn)營(yíng)銷；對(duì)外可以將網(wǎng)絡(luò)忙閑狀態(tài)、網(wǎng)絡(luò)流量流向、用戶的網(wǎng)絡(luò)行為等分析數(shù)據(jù)提供給第三方應(yīng)用，如與電商、廣告服務(wù)商、門戶網(wǎng)站合作，為其開(kāi)展針對(duì)性服務(wù)提供支撐。

策略控制能力的開(kāi)放是指將PCC設(shè)備的QoS調(diào)度能力開(kāi)放給終端或者應(yīng)用，開(kāi)放的能力包括按照業(yè)務(wù)或者用戶進(jìn)行QoS設(shè)定、修改、取消等。對(duì)于運(yùn)營(yíng)商的自營(yíng)業(yè)務(wù)或第三方服務(wù)可以提供差異化的服務(wù) （如第三方高清視頻、高速網(wǎng)游等業(yè)務(wù)的保障）。第三方應(yīng)用通過(guò)SOAP接口將應(yīng)用的ID、用戶的號(hào)碼、需要保障的帶寬等告訴能力開(kāi)放網(wǎng)關(guān)，能力開(kāi)放網(wǎng)關(guān)將這些信息映射成Rx接口并下發(fā)給PCRF，PCRF執(zhí)行相關(guān)的策略對(duì)業(yè)務(wù)進(jìn)行保障。用戶也可以通過(guò)客戶端和運(yùn)營(yíng)商的自助服務(wù)器進(jìn)行交互，自行修改用戶的級(jí)別（金、銀、銅），通過(guò)提升用戶等級(jí)來(lái)提升服務(wù)等級(jí)和速率，以獲得更高速率的服務(wù)體驗(yàn)。

智能管道的能力開(kāi)放是將管道能力形成產(chǎn)品的技術(shù)手段，目前運(yùn)營(yíng)商都在探索通過(guò)能力開(kāi)放向OTT業(yè)務(wù)提供差異化服務(wù)的后向收費(fèi)的業(yè)務(wù)和產(chǎn)品模式。

4 結(jié)束語(yǔ)

移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展給運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)帶來(lái)了前所未有的沖擊，網(wǎng)絡(luò)流量快速增加，但業(yè)務(wù)收入的增加平緩，形成了流量和收入的“剪刀差”。OTT業(yè)務(wù)和智能終端大行其道，大量分流了運(yùn)營(yíng)商的語(yǔ)音、短信等業(yè)務(wù)，使運(yùn)營(yíng)商淪為“管道”。面對(duì)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的沖擊，運(yùn)營(yíng)商一方面要“做寬管道”，另一方面要提升“網(wǎng)絡(luò)智能型”?！案兄⒖刂?、開(kāi)放”的智能管道能力將成為運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)能力提升的主要技術(shù)發(fā)展方向，感知是智能管道的基礎(chǔ)、控制是智能管道的核心、開(kāi)放是智能管道差異化服務(wù)的主要手段。