运营商移动智能管道建设方案的设计体系

　　一、引言
　　随着移动通信技术的发展，移动互联网的市场规模正以前所未有的速度扩大。不断增长的用户规模和数据流量以及新型的移动互联网应用，给移动网络的服务质量带来了前所未有的挑战，主要包括：少量用户特别是低价值用户在使用P2P下载、在线视频等业务时占用了大量的网络资源，运营商形成了收入与网络流量的剪刀差；在移动互联网“云、管、端”的体系架构中，电信运营商只能简单地开放自己的通道，越来越沦为纯管道公司；新型的移动互联网业务在业务形态、商务模式上千差万别，需要网络提供差异化的保障来实现业务和用户体验的差异化，而现有的网络缺少差异化的控制手段。
　　面对挑战，各大运营商都提出了“建设智能管道，实现流量经营”的战略，着力打造“用户可识别、业务可区分、质量可控制、网络可管理”的智能通道，通过对整个网络资源实现合理和充分的调度，提供更加灵活的业务创新空间和更优质的用户感知，进而在用户、服务提供者和网络资源之间建立一个可持续发展的关系，成为移动互联网产业链重要一环。
　　二、移动智能管道关键技术分析
　　2.1 PCC
　　为了解决移动网络QoS保障等问题，提供更好的计费和策略控制，3GPP在R7版本中提出策略计费控制（PCC）机制，通过该架构可以使得网络检测到不同的业务流，并针对业务流实现QoS控制，计费统计等需求。基于PCC架构的业务和计费的精细化管理功能，可以使运营商通过精细化的运营重新占据业务价值链的顶端，避免沦为单纯的数据“管道”。PCC架构如下图所示：
　　2.2 DPI
　　DPI技术，即DPI（Deep Packet Inspection）深度包检测技术是一种基于应用层的流量检测和控制技术。传统的IP包流量识别和QoS保障技术，仅对IP包头中的“五元组”信息进行分析，来确定当前流量的基本信息。DPI技术在分析包头的基础上，增加了对应用层的分析，当IP数据包、TCP或UDP数据流通过基于DPI技术的带宽管理系统时，该系统通过深入读取IP包载荷的内容来对OSI七层协议中的应用层信息进行重组，从而得到整个应用程序的内容，然后按照系统定义的管理策略对流量进行整形操作。
　　三、典型智能管道业务需求实现方案
　　本章节将以移动网络忙时忙区管控场景为例，探讨如何利用智能管道的能力来实现网络的可管可控及灵活调度。
　　3.1静态管控实现
　　通过无线侧的网管分析或者核心网络侧部署的网络感知能力，分析得出忙小区和忙闲时段，针对不同的业务场景和网元能力，可以通过以下两种方案实现静态忙时忙区的管控。
　　3.1.1内置DPI管控
　　利用P-GW/GGSN/PDSN内置的DPI管控功能，对网元配置忙时间段忙小区的管控策略，例如限制某商业区域晚上19：00～23：00之间的P2P下载和视频带宽最高为200Kbps，降低P2P业务对网络带宽的占用。
　　该方案实现原理简单，只需要对网关进行配置即可实现对相关业务的管控，但需要人工对核心网网元进行策略配置，既欠缺灵活性，也增加了网络运行风险。
　　3.1.2 PCC架构实现
　　针对不同时间、不同区域网络负荷的不均衡，实施忙时忙区策略控制。主要利用PCC的策略控制功能，在PCRF中设置忙闲时段和忙小区，PCRF根据PCEF上报的用户位置信息以及当前的时间、小区的忙闲信息给用户下管控策略。管控策略可以由PCRF主动推送给PCEF，也可以由PCEF主动向PCRF请求。
　　3.2动态管控实现
　　静态管控完全基于无线话务数据统计，以历史长期经验值作为判断依据，缺乏灵活度，管控时间跨度大，实时性和准确性较差，无法真实反应网络运行情况。因此可考虑打通网络状态分析系统和PCRF之间的接口，实现动态忙时忙区管控，即结合无线及核心网数据，参考现网维护经验建立预测模型，进行现网忙时忙区准实时预测，并完成动态管控，提升实时性和准确性。该方案实现流程如下：
　　1、前端信息采集系统每10分钟对每个载扇生成各业务流量统计原始文件；
　　2、后端综合分析系统从前端信息采集系统同步原始文件；
　　3、系统根据前一时间段所有业务流量阈值，预判全省下一时间段的忙区；
　　4、网络感知能力系统将预判的忙区信息通知PCRF；
　　5、PCRF采用3.1.2所示流程实现忙时忙区策略控制。
　　3.3实现方案选择
　　利用核心网元内置的DPI管控能力可以实现简单的策略控制，需要相关网元具备业务识别和控制能力；利用PCC架构实现智能管控是标准架构，在整体流程实现中更合理安全。上述两种方案的策略制定都需要基于网络感知能力系统提供的历史分析数据从而确认忙时和忙区。
　　而动态智能管控实现方案通过打通网络感知能力和策略控制能力之间的接口，通过准实时预测模型，能有效提高管控的实时性和准确性。
　　前期运营商进行管控策略的试验和经验积累时，建议选择静态管控实现方案较快部署网络能力；在对忙时忙区管控有深刻认识的基础上，应该根据管控的效果及需求，考虑结合感知和控制能力，实施动态管控策略。
　　四、结束语
　　随着网络向LTE 的演进，核心网将只保留演进的分组域，即EPC网络来统一承载数据业务和语音等实时性要求高的业务。通过PCC对业务实现端到端的QoS保障是保障实时业务质量的关键。虽然3GPP 在R8 中对PCC进行了明确的定义，但我国电信运营商网络庞大，并且涉及多厂家的互通，PCC 在网络中的具体建设和应用方案还需要结合各个运营商的情况详细制定。
　　智能管道的建设是一个长期的系统工程，不可能一蹴而就。在网络建设具备各种管控能力后，还需要合理组合、优化使用，最大限度发挥技术手段促进网络运营。运营商应该在移动互联网的浪潮中加快转型，适应业务种类和用户需求的变化，提升网络感知能力、调度执行能力、开放能力，打造可管可控的智能网络，探索灵活方便的业务模式，做好流量精细化运营。
　　郑巍