業務網絡資源調度策略探討

宮云平，雷多萍，陳喜洲

（中國電信股份有限公司廣東研究院 廣州 510630）

1 引言

當前，行業融合成為大勢所趨，電信產業逐步走向信息網絡產業，電信、廣電、互聯網公司及終端制造商的業務領域相互融合。同時，移動互聯網業務發展迅猛，目前已進入快速增長期，個性化應用層出不窮，新的技術應用和價值點不斷涌現，導致信息產業價值鏈不斷整合，這些都給傳統電信運營商帶來前所未有的挑戰。在這種情勢下，中國電信提出要成為“智能管道的主導者”，從而引起了業界對“智能管道”的廣泛討論。

中國電信將智能管道定義為“指客戶感知良好、運營管理方便、業務開通靈活，通過用戶可識別、業務可區分、質量可控制、網絡可管理，提供高速協同接入、資源自助指配、速率針對性保障的差異化服務的網絡”。從智能管道的內涵中不難看出，資源的智能調度是智能管道的基礎，不同用戶和不同業務的差異化服務保障最終都要通過對資源的靈活調度實現。對于資源的智能管控調度，中國電信開展了一系列的研究和試驗，本文聚焦業務網絡層面，重點探討業務網絡在資源智能調度方面的現狀、發展演進趨勢及關鍵技術等。

2 業務網絡資源調度現狀

2.1 業界研究現狀

資源調度一直是業界研究的重點，國際標準組織3GPP早在R5版本就提出了策略管理功能，在R7版本中，3GPP將策略控制和基于流的計費融合后，提出PCC（policy and charging control）架構體系，通過該架構可以使網絡檢測到不同的業務流，并針對業務流實現QoS控制、計費統計等需求。PCC架構功能模塊部署如圖1所示。

圖1 3GPP提出的PCC架構

近年來，隨著移動互聯網業務的迅猛發展，電信運營商作為提供基礎網絡的管道運營商，迫切需要通過資源的有效調度來發揮基礎網絡資源的最大價值，以便更好地發展自營業務，更好地與合作伙伴實現共贏，所以各運營商也紛紛開展基于PCC參考架構的資源調度策略的研究和試驗。

2.2 中國電信業務網絡資源調度現狀

中國電信在承接CDMA網運營后，按照SDP標準建立了橫向架構的業務平臺體系，經過近幾年不斷的優化整合，越來越多的業務平臺納入橫向架構中。同時，業務網絡中的能力類平臺和管理類平臺作為共用資源，為眾多的應用類平臺所調用，如何更好地調度共用資源以提供差異化的資源保障是業務網絡智能化的關鍵。

在目前中國電信的業務網絡中，資源調度策略呈現“靜態、孤立、單一”3個特點。每一個平臺預先配置資源調度策略，主要是流量控制；各業務平臺分別實現各自的資源調度，對象比較單一，主要是業務訪問并發數；各業務平臺根據業務平臺本身的處理能力，對于所有接入本平臺的業務訪問請求進行控制，對于超出處理能力的業務請求一律拒絕。現網重點業務平臺的資源調度情況見表1。

從業務網絡整體來看，業務網絡中各平臺之間彼此配合協調共同完成某一個業務流程，所以平臺的資源調度方式跟這些業務流程特點密切相關，不同的業務流程消耗平臺的資源類型、消耗方式差別很大。總體來說，業務網絡中的業務流程（或者稱數據流）有兩大類：一類是流量型，另一類是次數型。針對兩類數據流的特征，其所流經平臺對其進行資源管控調度的方式也不同，具體可參見表2。

3 中國電信業務網資源調度總體目標架構

3.1 總體目標架構設計

在PCC架構中，PCRF和PCEF/DPI是實現整個資源調度的核心。PCRF對輸入的用戶級別、業務級別等信息進行分析，制定相應的策略后下發給PCEF執行。對于業務網絡中，各類數據流、業務量動態實時變化，相應的信息收集和分析的顆粒度應比較精細，才能滿足對資源實時調度管控的需要。所以，要完成資源的動態實時調配，需要有“信息收集→策略制定/更新→策略下發執行→執行效果反饋→信息收集”這樣一個閉環的過程，如圖2所示。

圖2 動態資源調配閉環流程

結合PCC架構要求和中國電信業務網絡現狀，業務網絡資源調配總體架構主要考慮以下因素。

·架構具有前瞻性和良好的演進性：根據中國電信綜合平臺目標架構，業務網絡資源調配實現總體方案隨著綜合平臺架構的演進而不斷完善，最終基于綜合平臺的邏輯架構實現。

·以橫向業務網絡架構為基礎，參考PCC架構：充分挖掘現有平臺的能力，考慮現有業務平臺的平滑升級演進，邏輯上滿足PCC架構。

·支撐系統和業務平臺緊密結合：資源調度功能是疊加在現有業務網絡之上的，大量的信息收集、分析需要支撐系統協作完成。

·兼顧流量型和次數型兩類業務流：3GPP的PCC架構主要是針對帶寬資源進行管控，在業務網絡中，更多是次數型業務流，所以資源調度策略應更著眼于次數型業務流。

綜合考慮以上因素，業務網絡資源調配總體目標架構如圖3所示。

表1 重點平臺資源調度現狀

表2 業務網絡中數據流類型及特征對比

圖3 業務網資源調配總體架構

業務網絡資源調配總體架構中的4個邏輯功能塊描述如下。

·信息收集：充分利用升級現有的綜合網管、信令監測系統、自動撥測系統、監控系統等，主要收集網絡中各類資源的動態變化情況。

·信息綜合分析：多維度關聯分析，可以從業務、用戶、內容、終端、CP/SP、套餐等多維度進行分析。該系統可以新建或者在現有OSS上改造。

·策略制定：核心功能模塊，采用新建方式，參照PCRF設計，根據用戶等級、營銷策略、網絡中資源動態情況等制定資源調配策略。兼顧流量型和次數型兩種資源的調配策略。

·策略執行：升級現有業務平臺，增加策略執行模塊，參照PCEF設計，執行策略并反饋執行結果。

3.2 演進思路

現有業務網絡需要通過平滑升級過渡，最終形成多維度、按需調度資源的智能化網絡，大概可以分成3個階段平滑演進。

（1）第一階段：采用靜態策略對資源進行調配

在現有網絡架構下，在業務網絡的入口網元（網絡接入和業務接入）中部署PCEF和DPI功能，實現策略執行功能。利用現有支撐系統的分析結果，結合長期的運維經驗，形成靜態資源控制策略，手工配置在策略執行模塊上，并通過網管、監測系統、網分系統等觀察策略執行效果。第一階段示意如圖4所示。

（2）第二階段：通過動態策略對資源進行調配

進一步整合升級現有的信息收集分析系統，實現各類資源信息、用戶信息、業務信息等的全面收集；新建信息綜合分析平臺和策略制定平臺，實現“信息收集→信息分析→策略制定→策略執行→執行反饋/信息收集”的閉環。第二階段示意如圖5所示。

（3）第三階段：基于綜合平臺架構的資源自動調配

圖4 第一階段結構示意

圖5 第二階段結構示意

3.3 關鍵技術

業務網絡資源調配總體解決方案，涉及很多關鍵技術，需要各個專業領域進一步深入研究，重點包括以下幾方面。

（1）基于“次數”的調度技術

目前業務網絡中對于“流量型”數據流的資源調度保障，已經有跨平臺的實現方法，主要是有賴于IP網的QoS保障方面的標準規范研究已經開展多年，大部分數通設備都給予了不同程度的支持。但是對于“次數型”數據流的資源管控，則缺乏統一的規范標準，主要有各設備廠商結合網元設備特點個性定制，實現方式千差萬別。所以“次數型”數據流的跨平臺資源調度保障亟需從規范標準到設備實現方面深入研究解決。

（2）融合網關的流量收斂

但是隨著移動互聯網業務的迅猛發展，越來越多的應用采用客戶端方式提供給用戶使用，從PDSN過來的業務流，直接通過融合防火墻做NAT后去往Internet的已經占了大部分，電信運營商對客戶端應用提供用戶號碼和計費的功能將逐漸減弱，對用戶業務流量的監控、控制功能逐步削弱，更不要妄談對用戶提供差異化的資源保障服務了。

因此，研究業務網絡中網絡接入側的入口網元數據流收斂技術非常重要，通過分組域核心網PDSN、AAA服務器和CE設備的配合，把PDSN的所有CTWAP上網業務流匯聚到融合網關，將全部業務流收斂起來，并部署DPI設備完成業務檢測分析及控制，在此基礎上進行業務流的多維度分析和差異化資源保障才有可能。

（3）多維度的信息關聯

作為制定各種調度策略的依據，各類信息的多維度關聯分析的范圍、準確性、顆粒度都直接影響調度策略的制定。目前網絡中各類信息散落在各個網元、各個支撐系統中，這些信息依附于某一個主鍵，形成“多張”信息表，如何把這多張信息表通過其中的“相同域”關聯起來是制定精細化資源調度的關鍵。

以上研究主要是針對海上失蹤物體位置的預測的，而針對內河失蹤物體的研究則相對較少。李琳琳等[9]以川江為例研究失蹤人員搜尋區域的確定方法，利用風致漂移、風生流致漂移和水流致漂移的規律，總結時間推移下落水人員的漂移規律，可對人員漂移的距離進行估計，但是不能更進一步預測人員漂移具體位置。于衛紅等[10]通過計算機程序實現總水流矢量計算、風壓差計算及位置的總或然誤差計算，提出確定搜尋目標漂移后的搜尋區域的具體方法。該研究是基于物體位置報告及風、流、浪等信息的基礎上實現的，對研究工作有很好的指導意義。

例如，以用戶號碼為主鍵的靜態信息表包括用戶套餐、用戶級別、用戶終端類型、用戶喜好等信息，以CP/SP標識為主鍵的靜態信息表包括業務類型、SLA、用戶規模。另外還有業務網絡中各類資源實時情況，包括網元、接口、業務類型、時間、忙閑、流向等。

圖6 第三階段結構示意

實現各類信息的關聯，例如在某時間段某級別用戶喜歡使用某類業務，某網元某接口在某時間段繁忙主要是由于哪類用戶或哪類業務爆發造成的等，能夠及時、準確提供這些信息才能有針對性地制定細致的資源調度保障策略。

4 結束語

中國電信作為傳統的管道運營商，無論基于提高資源使用效率還是基于提供差異化的用戶體驗需求考慮，都需要改變過去“粗放型”的網絡資源使用管理，實現網絡資源的智能管理、精確調配、差異化保障。各國際標準化組織也積極探討資源調度策略的標準規范，業界不乏資源靈活分配、精確配置的成功案例，但是對于中國電信來說，結合自己的網絡實際情況、用戶特征、業務特征等來因地制宜地研究、部署自己的資源調配系統更為關鍵。本文結合3GPP PCC架構和中國電信現有業務網絡總體架構，在深入調研分析現網各網元資源調度現狀和業務網絡中主要數據流的基礎上，提出了基于中國電信業務網絡橫向架構的資源調配目標架構，并對其涉及的關鍵技術、演進路線進行研究分析，為中國電信業務網絡的智能化資源調配提供參考。

1 3GPP TS23.203.Policy and Charging Control Architecture

2 中國電信集團公司.中國電信CDMA業務網絡設備技術規范（WAP網關設備技術規范），2009

3 中國電信集團公司.中國電信綜合業務接入網關（ISAG）開放接口技術規范，2009