移動互聯網環境下的智能管道關鍵技術

張 園，趙慧玲

（中國電信股份有限公司北京研究院 北京 100035）

1 移動互聯網環境下網絡問題的聚焦

隨著3G用戶數的迅速增加和智能終端的快速普及，移動互聯網的數據業務進入了突飛猛進的發展階段。一方面，數據流量大幅增長，使得網絡面臨巨大的流量壓力；另一方面，眾多的移動互聯網應用，存在較大的話務模型的差異，特別是小流量、常在線類應用，大量占用了移動網絡的信令信道資源卻并未給運營商帶來收入。在3G用戶規模和網絡規模快速發展的同時，運營商也需要正確地把握移動網絡面臨的問題。

（1）用戶規模發展對網絡帶來的壓力

由于智能終端的快速普及，引發了移動用戶話務模型的迅速變化。根據過往運營經驗，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帶來的話務模型變化將更加劇烈，例如AT&T通過iPhone的發展帶來了50倍的流量增加和17倍的信令量增加。2012年，中國電信3G流量增長25%，PPP連接數增加了2.4倍。與此同時，運營商尚未完全建立基于用戶、業務、終端等多個維度的話務模型有效的監控、統計和分析手段，因此移動互聯網和智能終端的快速發展給網絡資源配置的精確性和有效性帶來很大的挑戰。

（2）OTT大行其道，使運營商淪為“管道”

在移動互聯網時代，數據業務量激增，移動互聯網應用豐富多彩，但運營商自營業務在整個用戶的業務量中占的比例較低，在大量的移動互聯網業務中，電信運營商只提供網絡資源，內容往往由第三方內容提供商（ICP）、智能手機資源提供商（如蘋果等）運營，電信網絡在整個移動互聯網生態系統中完全淪為了管道，僅起到連接通道的作用。

2 智能管道——運營商的必由之路

為了積極應對移動互聯網快速發展帶來的問題，運營商一方面要“做寬管道”，支持移動互聯網用戶的快速和規模發展；另一方面要提升網絡的智能性，成為“智能管道的主導者”，能夠使網絡具備“用戶可識別、業務可區分、流量可調控、網絡可管理”的能力，實現資源可管、可控、按照用戶和業務靈活進行資源調度，通過差異化的服務和運營，擺脫“啞管道”的命運。

Vodafone推出了“smart network”的智能管道的發展策略，Vodafone“smartnetwork”的目標是推進網絡高效、智能化，優化網絡管理；Vodafone在英國本土、德國、荷蘭已推出根據移動用戶（3G、LTE）的接入速度差異進行差異化定價；并且在西班牙針對企業用戶的移動數據業務提供差異化服務，當用戶在流量限額內，任何服務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，但在網絡不擁塞時，接入速度不限制。

中國移動以構建智能管道為基礎，大力開展流量經營，打造為客戶提供快捷、方便、高效的上網體驗，構造好用、易用的智能信息傳送管道，并提出了大力推進GSM、TD-SCDMA、WLAN、TD-LTE四網的協同發展，為移動互聯網用戶提供更方便、更高效、更低成本的網絡體驗。

由此可見，智能管道已經成為運營商網絡建設和發展的基本需求和必由之路。

3 智能管道的關鍵技術

智能管道是指在通信基礎網絡上構建一系列致力于網絡資源優化和用戶體驗提升的網絡服務系統，使之具備應用層優化和服務質量區分能力，建立針對用戶、業務及流量進行分層管理和控制的機制，構建基于管道的增值業務，開放智能能力，與終端、業務共贏發展。智能管道的核心要素是網絡智能（network intelligence），即在現有網絡上引入智能策略控制層，使網絡具備用戶行為感知、動態資源分配和靈活分級服務等智能化特征。智能管道的核心技術包括“感知、控制和開放”3個要素。

3.1 智能感知能力

智能感知是指網絡要實現基于業務、用戶、位置多維度的感知，智能感知是實現管道智能化的基礎，只有實現了多維度的感知，才能進一步實施基于業務、用戶等多維度的控制和差異化的服務。

DPI技術是實現對用戶流量檢測的關鍵技術，它主要分析IP報文中4～7層數據，并通過端口檢測、特征分析、關聯識別和行為特征檢測等多種技術手段從實時網絡流量中獲取信息。它能更精細地識別網絡中的各種應用，并為網絡運營中的業務識別、業務控制和業務統計提供服務。通過DPI，能夠獲取終端信息、識別用戶，感知網絡狀態，區分不同的業務。目前，運營商通常在網關（PDSN/GGSN）設備上內置或者外置DPI功能，實現對移動網絡流量的特定業務識別，基于DPI系統對業務的識別，可以和策略控制系統配合進行進一步的策略控制。如對P2P等低價值業務的管控，對運營商自營業務的保障等。基于DPI的感知技術是實施智能管道的基礎，目前已經在運營商的網絡中廣泛使用。

基于DPI感知基礎上的統計分析系統也是智能管道的核心能力。統計分析系統可以從網關設備獲取所有的鏡像數據、從無線網管等設備獲取網絡的忙閑轉態信息。統計分析系統可以對用戶數據進行多維度的分析，從而獲取用戶的行為和喜好，對于運營商而言，增強了網絡的可視化能力，同時可以結合用戶的喜好進行業務的提供，并能進一步將相關信息開放給第三方。

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，用于實現3GPP無線分組網絡業務數據傳輸QoS等策略計費和控制。基于PCC架構，可以實現基于用戶等級、時間、區域、累計流量、使用時長、業務類型、帶寬等各個維度的策略控制。PCC架構不僅可以用于對3G網絡的策略管控，也可用于對LTE/EPC網絡的策略控制。目前，國際上的很多3G和4G運營商都引入了PCC系統進行策略管控和流量經營。

策略控制系統可以根據應用服務器的需求和感知系統對業務流的感知實施基于業務的策略控制與計費。策略控制系統主要控制能力包括：

·基于用戶的簽約數據為用戶提供不同的QoS參數，實現區分用戶的QoS策略控制。

·基于用戶累積使用情況的策略控制，使運營商能夠基于用戶在一段時間的使用量限制用戶的QoS。

·基于業務的策略控制，限制P2P等低附加值、大量侵占網絡資源業務的最大帶寬；提高企業應用、流媒體等高附加值業務的承載級別。

· 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、接入類型進行QoS控制，如對商務區和辦公區提高某些用戶的QoS、降低繁忙小區某些用戶的QoS。

· 基于時間信息的QoS策略控制，如網絡忙閑時給予用戶不同的網絡資源。

PCC架構可以實現基于用戶、業務、位置、時間等多維度的策略控制，因此PCC架構是運營商實現智能管道的核心技術。PCC架構還可以實現和DPI、感知分析系統的聯動，實現基于業務、時間、位置的更精準的管控。

3.3 管道能力的開放

管道的能力開放是指將網絡的統計分析能力、策略控制等能力與終端和應用協同服務，創造最優化的用戶使用體驗，形成差異化、精細化的產品和服務的能力。

感知分析能力開放可以結合DPI等設備和統計分析系統，對用戶行為進行畫像，對內可以開展基于用戶行為的精準營銷；對外可以將網絡忙閑狀態、網絡流量流向、用戶的網絡行為等分析數據提供給第三方應用，如與電商、廣告服務商、門戶網站合作，為其開展針對性服務提供支撐。

策略控制能力的開放是指將PCC設備的QoS調度能力開放給終端或者應用，開放的能力包括按照業務或者用戶進行QoS設定、修改、取消等。對于運營商的自營業務或第三方服務可以提供差異化的服務 （如第三方高清視頻、高速網游等業務的保障）。第三方應用通過SOAP接口將應用的ID、用戶的號碼、需要保障的帶寬等告訴能力開放網關，能力開放網關將這些信息映射成Rx接口并下發給PCRF，PCRF執行相關的策略對業務進行保障。用戶也可以通過客戶端和運營商的自助服務器進行交互，自行修改用戶的級別（金、銀、銅），通過提升用戶等級來提升服務等級和速率，以獲得更高速率的服務體驗。

智能管道的能力開放是將管道能力形成產品的技術手段，目前運營商都在探索通過能力開放向OTT業務提供差異化服務的后向收費的業務和產品模式。

4 結束語

移動互聯網的快速發展給運營商的網絡帶來了前所未有的沖擊，網絡流量快速增加，但業務收入的增加平緩，形成了流量和收入的“剪刀差”。OTT業務和智能終端大行其道，大量分流了運營商的語音、短信等業務，使運營商淪為“管道”。面對移動互聯網的沖擊，運營商一方面要“做寬管道”，另一方面要提升“網絡智能型”。“感知、控制、開放”的智能管道能力將成為運營商網絡能力提升的主要技術發展方向，感知是智能管道的基礎、控制是智能管道的核心、開放是智能管道差異化服務的主要手段。