戴明艷，鄧也，張曉輝，古莉姍

（中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司安徽分公司，合肥 230031）

近年來由于資費(fèi)調(diào)整，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展迅速，呈現(xiàn)了爆發(fā)式增長(zhǎng)。在日益增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)里，QQ、飛信、Web等小流量業(yè)務(wù)占了絕大多數(shù)。按照傳統(tǒng)的GSM分組信道管理策略，按照手機(jī)多時(shí)隙能力為小流量業(yè)務(wù)分配盡可能多的信道資源，必然會(huì)導(dǎo)致信道資源的浪費(fèi)。為此引入DPI(Deep Packet Inspection，深度分組檢測(cè))技術(shù)，核心網(wǎng)GGSN通過DPI能力識(shí)別出QQ、飛信等小流量業(yè)務(wù)后，對(duì)此類業(yè)務(wù)只分配一條信道，取代之前的按照手機(jī)多時(shí)隙能力分配3～4條信道，避免造成無線信道資源的浪費(fèi)，可有效提高無線資源利用率和PDCH信道平均吞吐率。

1 DPI技術(shù)

DPI（Deep Packet Inspection，深度分組檢測(cè)），所謂深度就是和普通的報(bào)文分析層次相比較而言的，普通報(bào)文檢測(cè)僅分析IP分組的源地址、目的地址、源端口、目的端口及協(xié)議類型，而DPI除了對(duì)前面的層次進(jìn)行分析以外，還增加了對(duì)應(yīng)用層的分析，識(shí)別各種應(yīng)用及其內(nèi)容。

DPI技術(shù)通過對(duì)IP分組的應(yīng)用層內(nèi)容進(jìn)行深入分析，通過特征字的查找或者業(yè)務(wù)的行為統(tǒng)計(jì)，精確定位IP網(wǎng)絡(luò)上的業(yè)務(wù)類型，并通過DPI應(yīng)用系統(tǒng)下發(fā)策略，動(dòng)態(tài)的控制每個(gè)用戶的業(yè)務(wù)使用。

2 DPI技術(shù)在數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道分配中的應(yīng)用

傳統(tǒng)的GSM數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道管理是基于MS的多時(shí)隙能力和分組信道上承載的平均用戶數(shù)來進(jìn)行。由于BSC無法預(yù)測(cè)分組業(yè)務(wù)的流量需求，為了不影響用戶的感受，只能按照MS的最大能力為其分配盡可能多的分組信道資源。

目前GSM網(wǎng)絡(luò)承載的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)中絕大多數(shù)都是小流量業(yè)務(wù)，例如QQ業(yè)務(wù)、飛信業(yè)務(wù)等，用戶數(shù)量高但數(shù)據(jù)量小。針對(duì)此類小流量業(yè)務(wù)，我們引入了DPI技術(shù)，對(duì)于QQ、飛信等小流量業(yè)務(wù)采用不同于其他業(yè)務(wù)的無線資源分配策略，核心網(wǎng)GGSN通過DPI能力識(shí)別出業(yè)務(wù)類型后，對(duì)此類小流量業(yè)務(wù)只分配一條信道，取代之前的按照手機(jī)多時(shí)隙能力分配3～4條信道，避免造成無線信道資源的浪費(fèi)。

核心網(wǎng)GGSN以TCP連接為單位完成DPI，并在IP報(bào)文頭中將識(shí)別出的業(yè)務(wù)類型映射為DSCP值，通過IP報(bào)文的傳遞，接入網(wǎng)可以最終得到業(yè)務(wù)類型。IP數(shù)據(jù)報(bào)文如圖1所示。

圖1 IP數(shù)據(jù)報(bào)文頭

IPv4包含一個(gè)ToS（Type of Service）字段以允許簡(jiǎn)單的分類。我們將IPv4報(bào)文頭部的ToS字段用作DiffServ字段。DiffServ字段的低6bit（0～5比特）用作代碼點(diǎn)DSCP（Differentiated Services Code Point， 區(qū)分服務(wù)編碼點(diǎn)），高2bit（6、7比持）是保留比特。DSCP支持64個(gè)值。網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點(diǎn)設(shè)備（比如GGSN、SGSN、路由器等）均具備DSCP功能，端對(duì)端的QoS保證可通過整網(wǎng)規(guī)劃實(shí)現(xiàn)。通過配置業(yè)務(wù)類型到DSCP的映射關(guān)系，GGSN可將業(yè)務(wù)類型轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的DSCP值。再通過以下步驟，將業(yè)務(wù)類型傳遞到BSS系統(tǒng)。

（1）數(shù)據(jù)報(bào)文在外部PDN的傳送過程中，根據(jù)原始報(bào)文IP頭中的DSCP獲得不同的處理優(yōu)先級(jí)，從而滿足服務(wù)質(zhì)量的要求；

（2）數(shù)據(jù)報(bào)文到達(dá)GGSN，GGSN封裝GTP頭；其中內(nèi)層IP頭（原始報(bào)文IP頭）打上業(yè)務(wù)類型映射的DSCP2；外層IP頭打DSCP1（即與原始IP頭的DSCP保持一致）；GGSN到SGSN間的路由器均根據(jù)外層IP頭中的DSCP（DSCP1）進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)；

（3）數(shù)據(jù)報(bào)文到達(dá)SGSN，SGSN解封GTP頭，并將原始IP報(bào)文分割成LLC_PDU；SGSN在Gb over IP時(shí)，可能會(huì)修改外層IP頭上的DSCP1，但不會(huì)修改內(nèi)層IP頭；Gb over FR時(shí)，無需考慮DSCP，DSCP也不會(huì)被修改；

（4）數(shù)據(jù)報(bào)文到達(dá)BSC，BSC對(duì)LLC_PDU進(jìn)行解析和重組，獲取內(nèi)層IP報(bào)文，從而得到此報(bào)文頭的DSCP值（即DSCP2），將DSCP2還原成業(yè)務(wù)類型，根據(jù)獲取的業(yè)務(wù)類型信息動(dòng)態(tài)調(diào)整無線資源；

（5）原始IP報(bào)文到達(dá)手機(jī)。

針對(duì)QQ、飛信等小流量業(yè)務(wù)，通過DSCP值識(shí)別之后，不會(huì)根據(jù)終端原有的多時(shí)隙能力分配3（下行）+2（上行）或4+1信道，而是分配1+1信道，根據(jù)實(shí)驗(yàn)分析，QQ、飛信等小流量業(yè)務(wù)在分配1+1信道時(shí)，不會(huì)影響到用戶的主觀感受。

圖2 PDCH的占用數(shù)及復(fù)用度

圖3 PDCH平均吞吐率及GPRS用戶LLC層下載速率

在PS話務(wù)熱點(diǎn)地區(qū)，且QQ、飛信類業(yè)務(wù)占比較高區(qū)域，采用這種方式，可以充分利用無線信道資源，有效降低擁塞率，提高TBF建立成功率，同時(shí)提高PDCH信道平均吞吐率。

3 DPI技術(shù)在數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道分配中的應(yīng)用效果

我們選取了位于某大學(xué)城附近的一套BSC覆蓋區(qū)域，通過前后開啟DPI技術(shù)進(jìn)行對(duì)比測(cè)試，來評(píng)估DPI技術(shù)在數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道分配中的實(shí)際應(yīng)用效果。具體指標(biāo)變化見圖2、圖3。

測(cè)試結(jié)果表明應(yīng)用DPI技術(shù)以后，可以有效地降低占用的PDCH數(shù)、PDCH復(fù)用度，提高PDCH的吞吐率和承載效率，而用戶下載速率基本保持持平，且用戶的主觀感受不降低。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著DPI技術(shù)在數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道分配中的推廣應(yīng)用，可以有效地緩解目前數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道緊張的局面，大大提高資源的利用率，為運(yùn)營(yíng)商精細(xì)控制和成本控制提供了一大利器。