一種面向能源領(lǐng)域的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)端口的業(yè)務(wù)優(yōu)化調(diào)度機(jī)制

何君蓮 劉根利 潘義強(qiáng) 劉竟成

摘 要：隨著天然氣工業(yè)領(lǐng)域中移動(dòng)業(yè)務(wù)的快速增長(zhǎng)，其對(duì)網(wǎng)絡(luò)承載平臺(tái)的業(yè)務(wù)調(diào)度必須具備精細(xì)化優(yōu)化控制能力，為此提出建立面向業(yè)務(wù)的節(jié)點(diǎn)傳輸時(shí)延最優(yōu)調(diào)度模型、相應(yīng)工程等效轉(zhuǎn)化以及移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)精細(xì)化QoS優(yōu)化，最終實(shí)現(xiàn)端口的利用效能和網(wǎng)絡(luò)的傳輸與處理能力提升。

關(guān)鍵詞：移動(dòng)網(wǎng)絡(luò);最優(yōu)調(diào)度;QoS

1.前言

數(shù)字化技術(shù)是未來(lái)能源領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)。能源行業(yè)的通信網(wǎng)絡(luò)在結(jié)構(gòu)上、規(guī)模上、服務(wù)質(zhì)量上得到不斷發(fā)展，同時(shí)也使得技術(shù)與行業(yè)形成了激烈的競(jìng)爭(zhēng)[1]。本文所提出的面向能源領(lǐng)域的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)端口的業(yè)務(wù)優(yōu)化調(diào)度機(jī)制，能夠有效的提升網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量、業(yè)務(wù)服務(wù)能力，為企業(yè)提升競(jìng)爭(zhēng)力。

2.構(gòu)建業(yè)務(wù)優(yōu)化調(diào)度機(jī)制

資源調(diào)度優(yōu)化技術(shù)是通過(guò)調(diào)整業(yè)務(wù)無(wú)線資源分配機(jī)制，實(shí)現(xiàn)資源最優(yōu)化調(diào)度。資源調(diào)度目前主要有調(diào)度優(yōu)先級(jí)優(yōu)化技術(shù)和業(yè)務(wù)預(yù)調(diào)度優(yōu)化技術(shù)兩種調(diào)度方式[2-4]。本文提出的面向能源領(lǐng)域的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)端口的業(yè)務(wù)優(yōu)化調(diào)度機(jī)制主要圍繞當(dāng)前大數(shù)據(jù)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)端口的業(yè)務(wù)調(diào)度能力低下問(wèn)題、移動(dòng)通信服務(wù)質(zhì)量不高、運(yùn)營(yíng)成本高等問(wèn)題展開(kāi)，用過(guò)優(yōu)化原有的網(wǎng)絡(luò)調(diào)度方式，提高基礎(chǔ)設(shè)備利用率、端口的利用效能和網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸、處理、調(diào)度能力，其實(shí)施方案步驟包括建立面向業(yè)務(wù)的節(jié)點(diǎn)傳輸時(shí)延最優(yōu)調(diào)度模型、理論優(yōu)化模型的工程等效轉(zhuǎn)化和面向業(yè)務(wù)的節(jié)點(diǎn)傳輸時(shí)延最優(yōu)調(diào)度模型的工程化處理。

3.建立精細(xì)化QoS控制模型

面向能源領(lǐng)域的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)端口的業(yè)務(wù)優(yōu)化調(diào)度機(jī)制通過(guò)建立精細(xì)化QoS控制模型（見(jiàn)圖1），進(jìn)行面向業(yè)務(wù)的節(jié)點(diǎn)傳輸時(shí)延最優(yōu)調(diào)度模型的工程化求解與移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)精細(xì)化QoS優(yōu)化。面向能源領(lǐng)域移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的精細(xì)化QoS控制模型主要由以下4個(gè)組件組成，具體如下：

（1）用戶需求單元

用戶需求單元主要為普通用戶和服務(wù)提供商提供服務(wù)業(yè)務(wù)。

（2）中間件服務(wù)單元

中間件服務(wù)單元負(fù)責(zé)為整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)提供用戶登錄、用戶信息管理、行為記錄、安全接入控制等功能。

（3） 網(wǎng)絡(luò)資源代理單元

網(wǎng)絡(luò)資源代理單元用于實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的物理資源與用戶行為的對(duì)偶映射交互，由? ? ? ? 映射與轉(zhuǎn)換模塊（實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)OSI模型中各層的? ? ? ? 參數(shù)和各級(jí)用戶的應(yīng)用? ? ? ? ? ? 需求的映射關(guān)系轉(zhuǎn)換）、信息服務(wù)中心（為用戶提供和展示網(wǎng)絡(luò)資源的形態(tài)和狀態(tài)表征信息和? ? ? ? ? ?參數(shù)信息）、? ? ? ? ? ?協(xié)商模塊（協(xié)調(diào)各網(wǎng)絡(luò)資源節(jié)點(diǎn)和各級(jí)用戶的應(yīng)用? ? ? ? 需求關(guān)系，判斷各網(wǎng)絡(luò)資源節(jié)點(diǎn)間的? ? ? ? ?保障能力是否能夠滿足各級(jí)用戶的應(yīng)用? ? ? ? ? ?需求）、資源監(jiān)控模塊（獲取用戶對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源使用的行為記錄信息，并對(duì)處于預(yù)留狀態(tài)的網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行監(jiān)控）和錯(cuò)誤處理模塊（對(duì)不能滿足用戶? ? ? ? ? ?需求的網(wǎng)絡(luò)資源請(qǐng)求進(jìn)行裁決和處理）等子模塊組成。

（4）網(wǎng)絡(luò)資源節(jié)點(diǎn)

網(wǎng)絡(luò)資源節(jié)點(diǎn)主要用于向所有網(wǎng)絡(luò)用戶提供具體的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，該組件由網(wǎng)絡(luò)資源信息服務(wù)單元、交易服務(wù)單元、? ? ? ? ? ? ? 控制器、

接納控制、調(diào)度器和網(wǎng)絡(luò)資源預(yù)留設(shè)置單元6個(gè)模塊組成[5-6]。

4.面向能源領(lǐng)域的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)QoS優(yōu)化控制方法

本文通過(guò)對(duì)基于DPI業(yè)務(wù)識(shí)別的策略控制架構(gòu)，為面向能源領(lǐng)域的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)端口的業(yè)務(wù)調(diào)度機(jī)制的網(wǎng)絡(luò)精細(xì)化運(yùn)營(yíng)、提高網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量。

4.1 DPI業(yè)務(wù)識(shí)別的策略控制基本原理

業(yè)務(wù)識(shí)別作為網(wǎng)絡(luò)服務(wù)業(yè)務(wù)一個(gè)新概念，通過(guò)對(duì)業(yè)務(wù)流量從數(shù)據(jù)鏈路層到應(yīng)用層報(bào)文的深度檢測(cè)和分析，然后根據(jù)報(bào)文協(xié)議內(nèi)容解析，獲取業(yè)務(wù)和用戶信息，并進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)和存儲(chǔ)[7]。業(yè)務(wù)識(shí)別的基本目的是為了幫助網(wǎng)絡(luò)管理者獲取業(yè)務(wù)層的流量信息，整個(gè)識(shí)別過(guò)程是一個(gè)相對(duì)復(fù)雜，需要多個(gè)功能模塊相互協(xié)調(diào)工作，主要實(shí)現(xiàn)對(duì)業(yè)務(wù)識(shí)別處理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、統(tǒng)計(jì)分析、流量管理等功能[8]。

業(yè)務(wù)識(shí)別一般包括多個(gè)處理通道，通過(guò)對(duì)網(wǎng)絡(luò)流量源、地址、端口號(hào)的Hash值計(jì)算，將接收到網(wǎng)絡(luò)流量均勻分配到多個(gè)通道中。多個(gè)通道并行處理網(wǎng)絡(luò)流量數(shù)據(jù)，識(shí)別網(wǎng)絡(luò)流量的特征信息，并業(yè)務(wù)特征庫(kù)進(jìn)行比對(duì)。將比對(duì)后的結(jié)果送到相應(yīng)業(yè)務(wù)特征的處理模塊，同時(shí)對(duì)特定網(wǎng)絡(luò)流量進(jìn)行標(biāo)記。對(duì)識(shí)別出的流量類型，則直接與傳輸層和網(wǎng)絡(luò)層存儲(chǔ)的識(shí)別結(jié)果進(jìn)行比對(duì)，在滿足傳輸條件時(shí)，直接傳輸網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，提高數(shù)據(jù)傳輸效率。

4.2 DPI業(yè)務(wù)識(shí)別的策略控制基本流程

基于DPI業(yè)務(wù)識(shí)別的QoS策略控制，其具體步驟如下：

1） 首先基于APN本地靜態(tài)配置方法，在GGSN上配置相應(yīng)的業(yè)務(wù)DPI檢測(cè)規(guī)則，和對(duì)應(yīng)業(yè)務(wù)的QoS服務(wù)等級(jí)，同時(shí)將用戶的IMSI及其相關(guān)信息作為影響因素或者參考值。

2） 用戶通過(guò)登錄移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)，激活一個(gè)PDP報(bào)文，并按照要求建立一個(gè)QoS承載通道，進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)通信操作。

3） GGSN按照事先設(shè)定的業(yè)務(wù)DPI檢測(cè)規(guī)則，進(jìn)行PDI檢測(cè)，按照預(yù)先設(shè)置的業(yè)務(wù)QoS參數(shù)為用于建立承載通道，并與之綁定，網(wǎng)絡(luò)流量并根據(jù)QoS參數(shù)和綁定的通道進(jìn)行QoS管理和業(yè)務(wù)QoS控制。

通過(guò)獲取DPI業(yè)務(wù)識(shí)別模塊來(lái)獲取相關(guān)業(yè)務(wù)類型、內(nèi)容、狀態(tài)等特征信息以及用戶特征信息實(shí)現(xiàn)基于QoS策略控制，按照一定規(guī)則可以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同的業(yè)務(wù)進(jìn)行QoS服務(wù)區(qū)分，實(shí)現(xiàn)QoS的精細(xì)化管理。通過(guò)這一控制方法能有效提高網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)端口業(yè)務(wù)的優(yōu)化調(diào)度。

5.總結(jié)

移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)端口業(yè)務(wù)的調(diào)度是一項(xiàng)復(fù)雜的任務(wù)，對(duì)模型設(shè)計(jì)、業(yè)務(wù)調(diào)度、資源整合等各方面都有較高的要求，本文對(duì)面向能源領(lǐng)域的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)端口的業(yè)務(wù)調(diào)度機(jī)制的研究，建立了業(yè)務(wù)的節(jié)點(diǎn)傳輸時(shí)延最優(yōu)調(diào)度模型。通過(guò)對(duì)節(jié)點(diǎn)傳輸時(shí)延最優(yōu)調(diào)度模型的工程等效轉(zhuǎn)化方法、面向業(yè)務(wù)的節(jié)點(diǎn)傳輸時(shí)延最優(yōu)調(diào)度模型的工程化求解以及利用基于DPI業(yè)務(wù)識(shí)別的優(yōu)化控制策略，實(shí)現(xiàn)端口資源的利用效能和網(wǎng)絡(luò)的傳輸與處理能力提升，對(duì)解決面向能源領(lǐng)域的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)端口的業(yè)務(wù)優(yōu)化調(diào)度具有積極作用。

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作者簡(jiǎn)介：

何君蓮，重慶市應(yīng)急管理專家、重慶市應(yīng)急救援專家，重慶建筑工程職業(yè)學(xué)院高級(jí)工程師，主要從事工程管理、智慧安全等領(lǐng)域研究與教學(xué)工作。