城市光網動態提速技術研究及應用：上海“城市光網”技術創新和應用實踐之四

張堅平，陳仲華

（1.中國電信股份有限公司上海分公司 上海200120；2.中國電信股份有限公司上海研究院 上海200122）

1 引言

隨著FTTH業務的規模發展，不僅用戶接入的帶寬得到了大幅提升，而且運營商網絡的寬帶差異化服務也出現了階梯空間。在用戶從傳統ADSL 2 Mbit/s接入向光網高帶寬遷移的過程中，出現了以“動態提速”為代表的用戶自助帶寬指配的前向型業務模型。動態提速是指用戶寬帶接入速率根據用戶需要臨時獲得提升。區別于傳統業務的是，用戶可以通過自服務方式開啟動態提速業務功能，該用戶的寬帶接入速率將得以實時提高。

動態提速可以豐富寬帶增值服務內容，拉動寬帶ARPU值增長和用戶向高速率寬帶的遷移；可以提升應用體驗，強化電信運營商對內容和應用的聚合能力，實現電信運營商與CP/SP的高價值用戶共享，是電信運營商在高帶寬時代提升網絡附加值的有效手段。

在實際的業務使用中，當用戶感覺上、下行帶寬無法滿足當時的應用訪問需求時，可以通過電信運營商提供的在線升速自服務系統，動態調整自己的上網帶寬，滿足自身應用的需要。在用戶使用完成之后，系統可以自動將用戶的帶寬恢復到其原來申請的基礎業務帶寬，用戶為此只需要支付使用高帶寬所對應的增值業務費用即可。另外，電信運營商也可以通過為用戶提供動態升速類的臨時體驗，引導用戶向光網高帶寬遷移。用戶在使用高帶寬業務之后，將體會到高帶寬業務帶來的業務感受提升。當用戶認為高帶寬能給其帶來更好的感受，或能夠更好地滿足其工作、學習、娛樂的需要時，將會主動使用電信運營商高帶寬的套餐，提升其網絡使用的感知。

2 動態提速技術原理

動態帶寬調整就技術而言有兩種實現方案：第一種實現方案——動態帶寬調整下線生效方案，采用更改用戶上線時授權策略模板的方式進行；第二種實現方案——動態帶寬調整在線生效方案，用戶在線時，動態調整BRAS設備的限速策略，針對該用戶的策略模板動態改變用戶的上、下行速率。這兩種實現方案的詳細描述如下。

2.1 方案一：動態帶寬調整下線生效方案

（1）流程描述

用戶通過光網撥號接入BRAS設備。通過AAA認證后，由AAA服務器下發用戶訂購套餐所對應的速率模板名給BRAS設備，BRAS設備根據AAA下發的速率模板對用戶接入進行限速。

用戶在上網過程中，訪問自服務門戶并選擇新的帶寬速率之后，自服務門戶將觸發網絡和后臺營賬系統進行帶寬授權、資費策略等參數的調整。新的帶寬在用戶下線之前并不生效。當用戶下線并再次上線后，新的帶寬授權和資費策略生效。動態帶寬調整下線生效方案示意如圖1所示。

（2）計費方案

用戶本次上線時選擇的帶寬并不改變，因此在用戶下線之前其資費策略不變。用戶斷線后再次撥號上線，其帶寬發生改變，此時用戶將按照新的資費標準進行計費。

（3）改造點

·需要新增自服務門戶，提供用戶可選的升速帶寬。

·打通自服務門戶與AAA系統的流程，自服務門戶需要將用戶選擇的帶寬等級參數下發到AAA系統。

·AAA系統更改用戶的速率模板，用戶斷線后，下次上線時由AAA發送給BRAS新的速率模板。用戶接入速率上升。

·自服務門戶將用戶更改帶寬的信息傳送到營賬系統，更改用戶資費。

2.2 方案二：動態帶寬調整在線生效方案

（1）流程描述

用戶通過光網撥號接入BRAS設備。通過AAA認證后，由AAA服務器下發用戶訂購套餐所對應的速率模板名給BRAS設備，BRAS設備根據AAA下發的速率模板對用戶接入進行限速。

當用戶在上網過程中，訪問自服務門戶并選擇新的帶寬速率之后，自服務門戶將觸發網絡和后臺營賬系統進行帶寬授權、資費策略等參數的調整。AAA系統將新的帶寬速率模板通過授權變更（change of authorization，CoA）方式發送給BRAS設備，BRAS設備根據CoA消息中的速率模板，即時為用戶調整上網速率。在調整成功后，BRAS將通過中間計費報文向AAA系統發送計費更新報文，AAA收到該報文之后記錄到原始話單中，計費采集系統將該計費記錄捕獲，并傳送到計費營賬系統，計費營賬系統將按新的資費策略為用戶計費。

動態帶寬調整在線生效方案示意如圖2所示。

（2）計費方案

用戶一次上線時，不同的帶寬策略對應不同的資費策略，整個上網過程中的資費策略不固定。計算費用時應根據不同資費策略的使用時間段計算用戶不同時間段的費用，并將各時間段的費用相加，生成用戶總的使用費用。

（3）改造點

·需要新增自服務門戶，提供用戶可選的升速帶寬。

·打通自服務門戶與AAA系統的流程，自服務門戶需要將用戶選擇的帶寬等級參數下發到AAA系統中。

·AAA系統更改用戶的速率模板，并通過CoA方式發送給BRAS設備。

·BRAS設備需要支持CoA方式的在線用戶帶寬調整。

·自服務門戶將用戶更改帶寬的信息傳送到營賬系統，更改用戶資費。

·營賬系統應能夠根據中間計費話單計算用戶一次撥號過程中，不同帶寬策略使用時段的不同資費。

從技術實現看，整個動態提速技術的核心是采用了CoA技術協議。CoA技術是一種策略控制技術，通過與BRAS的交互，可以在用戶在線時，改變用戶的授權信息。其交互的協議采用RADIUS協議，并擴展了相關屬性字段。

2.3 兩種方案的比較

從技術原理看，兩種方案都是通過不同的方式實現對用戶帶寬的動態調整。方案一沿用了傳統用戶上線、認證、授權的模式，只是在用戶上線時指派給用戶不同的權限（用戶上網帶寬），使用戶能夠在有需要的時候，使用高帶寬的撥號接入；方案二采用了CoA動態帶寬授權的方式，在用戶在線時通過CoA指令控制BRAS設備提升用戶帶寬，這一技術要求BRAS設備能夠識別CoA指令，同時能夠提升在線用戶帶寬的功能，除此之外，周邊系統 （如AAA、策略服務器等）也需要支持CoA指令的發送和用戶授權決策的功能。

從技術實現的復雜程度看，方案二明顯比方案一能實現更多的功能，實現流程也更復雜，實現的成本也更高。

從業務支持能力看，由于動態提速業務的目標客戶群是有臨時帶寬提升需求的用戶，或者是希望體驗高帶寬上網的用戶，因此，用戶一般希望該業務的使用比較方便，例如用戶選擇該業務之后，能夠在短時間（5 min）內生效，無須下線重新撥號等。方案一在支持用戶實時生效方面較弱，同時要求用戶必須下線重新撥號，業務感知較差。方案二可以支持用戶動態提速實時生效，并且用戶在選擇該業務之后，無須進行下線、重新撥號等后續操作，該業務能夠直接在用戶的本次上網過程中生效，業務的用戶感知良好。

這兩種方案的詳細比較見表1。

表1 兩種動態提速技術方案比較

2.4 方案的選擇

從效果上看，兩種方案基本都能實現對用戶帶寬的動態調整，但是從實現方式、改造難易程度和業務體驗來看，兩者存在一定的差異。由于方案二在用戶感知上具有一定的優勢，雖然在技術實現、網絡改造方面的實現難度較高，但是考慮到未來的業務發展，在實際部署中還是應該引入該方案實現用戶的動態帶寬調整。

3 上海城市光網動態提速業務的實現

3.1 實現流程

傳統的寬帶用戶上網流程是用戶通過光網撥號接入BRAS設備，通過AAA認證后，由AAA服務器下發用戶訂購套餐所對應的速率模板名給BRAS設備，BRAS設備根據AAA下發的速率模板對用戶接入進行限速。當用戶有動態提速需求時，其整個實現流程如圖3所示。

首先，用戶在網上營業廳（以下簡稱網廳）進行自助式業務申請。網廳接收到用戶的自助業務申請之后，調用CRM接口，查詢用戶是否符合升速的條件，即用戶的基礎業務套餐是否允許用戶使用動態提速這一增值業務。如果允許用戶申請，則讓用戶選擇升速方案，否則拒絕用戶的業務申請，并返回相關提示。當CRM接口返回成功后，網廳再調用固網AAA接口，進行動態提速業務網絡設備層面的配置下發。固網AAA接口接到網廳調用后，先調用CoA接口，CoA接口查找用戶是否在線，如果用戶不在線，則直接返回升速失敗 （要求用戶必須在線）；如果用戶在線，則將在線進程中的用戶上網速率調整為用戶自助申請的新速率。CoA接口對用戶在線速率升速成功后，直接更新在線數據庫用戶數據中的速率，為寬帶測速網站測速。之后，CoA接口將所有操作結果反饋給固網AAA系統。固網AAA接到CoA接口升速成功后，將動態升速帶寬標志寫入到用戶屬性中，記錄升速的速率以及速率有效時間，并將升速結果反饋給網廳。網廳接到固網AAA升速接口的返回結果后在用戶頁面中顯示相關申請的執行結果，如果升速成功，則顯示升速業務已經生效，并顯示業務執行的時間進度；如果升速失敗，則頁面顯示失敗，同時向用戶顯示失敗原因。

當到業務結束時間（業務時間可以由網廳作為參數傳送過來）后，固網AAA自動觸發業務結束流程，如果用戶在線，則調用CoA接口，將在線進程的帶寬調整為原來的帶寬。同時，固網AAA記錄IT調用升速成功的記錄（包括用戶設備號、升速時間、升速時長、上行帶寬、下行帶寬），將記錄發送給計費系統。計費系統根據固網AAA的升速記錄進行計費出賬。固網AAA記錄用戶購買時間，限制用戶在業務沒有結束之前重復購買，如果用戶上一次申請沒有結束，網廳提示用戶不能重復購買。網廳提供用戶升速記錄的查詢功能。

3.2 相關系統功能

動態提速業務涉及多個相關系統的功能開發，主要包括網廳、CRM系統、認證系統（含AAA系統和用戶在線信息表）、CoA系統。各部分需要開發的功能介紹如下。

（1）網廳

需要顯示用戶動態提速業務的選擇項，提供用戶業務選擇界面。在用戶進行業務選擇之后，調用CRM的用戶合法性校驗對用戶的業務選擇進行業務邏輯的合法性校驗，在校驗通過之后，調用固網AAA的動態升速接口，發起用戶的業務生成流程。

同時，還需要為用戶返回、顯示業務執行的結果，并在用戶業務執行成功時，為用戶提供當前速率的查詢。

（2）CRM 系統

CRM系統是保存用戶及其基礎業務相關信息的數據庫系統。在動態提速業務中，其主要的功能是提供用戶的業務屬性查詢功能及相關的查詢接口。

（3）認證系統（AAA 系統）

認證系統是整個動態提速業務的核心實現系統，需要提供動態升速接口供網廳調用。當接收到網廳升速請求后，需要調用CoA系統的接口，為用戶實現升速。在業務流程執行完畢之后，需要接收CoA系統的返回消息。當收到CoA升速成功后，需要在固網AAA數據庫中增加動態升速標識，并返回網廳；當接收到CoA系統的執行失敗消息后，需要將相關的錯誤碼返回到網廳顯示。此外，在接收到網廳查詢請求后，還需要反饋目前用戶動態升速的情況（如是否在升速期間、從什么時候開始升速等）。

（4）CoA 系統

CoA系統主要提供動態升降速的接口和實際的控制指令，供認證系統調用。在接到認證系統轉發過來的升降速請求后，到在線地址庫查詢用戶是否在線，如果用戶不在線，則直接返回升速失敗；如果用戶在線，則刷新用戶在線帶寬，同時刷新在線地址數據庫標志。

3.3 創新點

上海城市光網動態提速方案，選擇了對現網改造小、涉及網元少、改造難度較低，且易于向智能管道動態策略控制架構演進的路徑。

新建的CoA控制系統提供了一個統一的BRAS控制能力平臺，可以根據不同BRAS的能力提供統一的控制方法，平滑BRAS設備的差異性，提供統一的控制入口實現對BRAS設備的透明化控制。其僅作為AAA輔助控制系統模塊，實現功能控制和記錄速率等調整能力。目前實現的CoA控制功能包括斷線控制、帶寬速率控制等。

通過CoA技術的使用，由AAA系統控制在線臨時調整用戶帶寬，包括上行和下行帶寬，從而滿足用戶臨時性的業務需求，同時也為用戶體驗高帶寬提供了便利。其業務優勢主要在于以下3個方面。

·在線調整，調整帶寬不需要用戶下線重新撥號。

·實時性強，用戶點擊業務申請后，10 s內就有成功和失敗的消息；成功后，用戶申請的帶寬就能得到體現。

·臨時性，用戶不需要去營業廳，新帶寬只是在一定時間內生效，過期后就會自動回到原來的帶寬。

目前，上海城市光網動態提速業務——寬帶自助提速業務已正式推出。

4 未來的演進趨勢

從未來演進的趨勢看，動態提速業務在業務模型和技術實現上都會有新的發展。

在業務模型方面，目前動態提速業務都是由用戶主動進行高速率業務的選擇，這是典型的“拉模式”業務。這一模式在使用過程中有一定的局限性，即用戶必須自己判斷是否需要提升接入速率，以滿足正在使用的應用要求，這一判斷過程通常比較復雜，對于普通用戶來講也有較高的技術難度。因此，未來的動態提速業務應能夠由應用自行觸發，用戶無需關心當前是否需要進行動態提速，應用在運行時自動發送動態提速的要求給網絡，網絡在對用戶業務屬性進行判斷后，將用戶的動態提速策略推給用戶（可以由用戶進行再確認，也可以直接生效），這一模式實現了動態提速業務的“推模式”。實現這一模式后，可以進一步提升動態升速業務的用戶感知和業務使用的便捷性。

在技術演進方面，目前通過認證系統與CoA策略服務器聯動的技術方案，實現動態提速業務的流程。未來，隨著電信運營商智能管道技術的發展，網絡中部署統一的策略控制系統將成為大勢所趨，目前3GPP、TISPAN、BBF等各大標準組織都已提出了網絡中集中策略控制的體系架構和實現過程。因此，未來可以考慮結合3GPP PCC架構、TISPAN RACS架構和BBF BPCF架構，研究網絡中的集中式動態策略控制。當網絡中部署了集中策略控制架構后，除了可以方便地實現動態提速業務以外，還可以實現端到端的QoS調度業務、網絡中的流量感知及相關業務、對這些基本動態策略控制業務進行組合得更加復雜的業務。

1 RFC 3576.Dynamic Authorization Extensions to Remote Authentication Dial in User Service(RADIUS),2003