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        基于DPI&PCC的“明星機(jī)”全業(yè)務(wù)保障策略研究

        2012-08-10 03:42:02嶸,唐
        電信科學(xué) 2012年12期
        關(guān)鍵詞:明星解析終端

        李 嶸,唐 斕

        (中國電信股份有限公司湖南分公司 長沙 410016)

        1 高端用戶成為運營爭奪的焦點

        從三大運營商發(fā)布的前兩個季度的財報獲悉,中國聯(lián)通的利潤增長率保持較高水平,雖然其用戶整體ARPU值并不出眾,但依賴高質(zhì)量的3G用戶ARPU值,實現(xiàn)了對利潤率的有效保障和支撐。德國電信咨詢公司高級顧問譚炎明曾指出:“中國聯(lián)通依靠3G網(wǎng)絡(luò)聚攏了一大批優(yōu)質(zhì)的中高端用戶,而據(jù)數(shù)據(jù)分析,這批3G用戶里80%左右都搶奪自原中國移動用戶?!?/p>

        (1)“明星機(jī)”帶來的高端用戶效益凸顯

        從終端角度來講,中國聯(lián)通的利潤率的高增長率并不難理解,全球WCDMA制式的終端最為豐富,尤其在“明星機(jī)”方面,中國聯(lián)通與蘋果合作的先發(fā)優(yōu)勢,逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槔婊貓蟪尸F(xiàn)在財報中。隨著運營商對“明星機(jī)”效應(yīng)的重視,與終端設(shè)備廠商的合作不斷深化,中國電信與蘋果的合作,中國移動、中國電信與三星、HTC、華為等國內(nèi)外終端公司的合作,將進(jìn)一步加劇從“明星機(jī)”角度爭奪高端用戶的局面。

        (2)業(yè)務(wù)保障成為高端拓展短板

        隨著 “明星機(jī)”與3G服務(wù)產(chǎn)品的不斷引入,終端性能持續(xù)提升,業(yè)務(wù)應(yīng)用也隨之日益豐富。與此相對,有限的網(wǎng)絡(luò)資源呈現(xiàn)出無序化爭搶,高端用戶的業(yè)務(wù)及服務(wù)無法得到有效保障,兩者之間的矛盾日益尖銳。如何為高端用戶提供差異化的業(yè)務(wù)服務(wù)和保障能力,提升高端用戶的業(yè)務(wù)體驗和網(wǎng)絡(luò)使用感知,成為各大運營商亟待解決的問題。

        2 業(yè)務(wù)保障模型設(shè)計

        從明星機(jī)入手,實現(xiàn)對高端用戶的全業(yè)務(wù)保障,需要對終端類型、業(yè)務(wù)使用特征進(jìn)行深度解析,形成DPI的用戶信息與業(yè)務(wù)分析數(shù)據(jù)作為PCC的輸入,最終由PCC完成業(yè)務(wù)保障的策略制定,從而實現(xiàn)對高端用戶的精細(xì)化服務(wù)保障策略制定。

        要實現(xiàn)從明星機(jī)角度對高端用戶的業(yè)務(wù)保障,主要依賴于DPI模塊和PCC模塊的協(xié)作,具體介紹如下。

        (1)DPI模塊完成用戶與業(yè)務(wù)信息的獲取

        首先,DPI通過接入關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)接口(PI/GN),實現(xiàn)對現(xiàn)網(wǎng)數(shù)據(jù)碼流的解析,從而獲取用戶標(biāo)識信息(MS-ISDN等),通過用戶標(biāo)識與終端類型的識別與匹配,圈定目標(biāo)保障用戶,即明星機(jī)使用用戶,并對保障用戶進(jìn)行應(yīng)用業(yè)務(wù)解析,獲取業(yè)務(wù)應(yīng)用特征信息。

        其次,對于PCC架構(gòu)所不支持的非IMS業(yè)務(wù),由DPI構(gòu)建偽AF模塊,由偽AF模塊直接向PCRF上報符合格式要求的應(yīng)用層會話信息,包括用于識別業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流的 IP filter信息和用于 QoS的媒體/應(yīng)用帶寬需求等會話信息。

        (2)PCC模塊完成策略輸出

        在現(xiàn)有的3GPP的PCC架構(gòu)下,只滿足針對少量的IMS架構(gòu)的業(yè)務(wù)策略支撐需求,對于大部分熱門應(yīng)用都無法實現(xiàn)有效的策略管理,WAP或HTTP訪問、E-mail和FTP、RTSP等很多應(yīng)用都不包含在IMS體系中,沒有PCC下的應(yīng)用功能實體模塊,從而無法實現(xiàn)對這些應(yīng)用的業(yè)務(wù)信息采集,不能形成管理策略。

        通過DPI對全業(yè)務(wù)的深度解析,首先實現(xiàn)對終端中“明星機(jī)”用戶群體的遴選,然后完成對“明星機(jī)”用戶的應(yīng)用業(yè)務(wù)解析,并針對IMS業(yè)務(wù)信息與非IMS業(yè)務(wù)信息分別進(jìn)行呈送。首先,對于IMS業(yè)務(wù),由DPI模塊直接上報至AF,再由AF與PCRF進(jìn)行會話交互;對于非IMS業(yè)務(wù),則由DPI構(gòu)建偽AF模塊,由偽AF模塊上報至PCRF。PCRF根據(jù)AF或偽AF上報的業(yè)務(wù)信息,結(jié)合用戶簽約數(shù)據(jù)和計費信息,最終形成PCC管理策略下發(fā)至PCEF。具體交互流程如圖1所示。

        該保障模型的實現(xiàn)難點主要集中在以下3個方面:

        ·圈定明星機(jī)需要對終端進(jìn)行識別,當(dāng)前單一應(yīng)用協(xié)議的終端識別率偏低;

        ·要實現(xiàn)對全業(yè)務(wù)的保障,需要對IMS業(yè)務(wù)和非IMS進(jìn)行全盤解析;

        ·突破PCC的AF功能實體帶來的IMS業(yè)務(wù)限制,利用DPI的非IMS業(yè)務(wù)信息的獲取,實現(xiàn)對全業(yè)務(wù)的保障支撐。

        3 模型設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)

        針對以上3個技術(shù)難點,本文給出了相應(yīng)的解決方案,終端聯(lián)合識別模型旨在解決當(dāng)前終端識別率偏低的問題,從理論上講,該模塊可有效提升終端識別率10%以上,即從平均75%的識別水平提升至85%以上;業(yè)務(wù)特征分析模型完成針對主流業(yè)務(wù)應(yīng)用的全解析,實現(xiàn)對熱門應(yīng)用的業(yè)務(wù)信息搜集,并根據(jù)協(xié)議承載分別形成提交至AF及偽AF的基礎(chǔ)數(shù)據(jù);并詳細(xì)闡述了保障策略形成的PCC交互流程。

        3.1 終端聯(lián)合識別模型

        隨著對用戶感知運營需求分析的不斷深化,從用戶、終端維度進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘的需求凸顯,由于在網(wǎng)絡(luò)信令消息中并不強(qiáng)制攜帶終端信息,使得在各網(wǎng)元及信令接口間無法直接獲取用戶的終端信息;通過基于DPI的對業(yè)務(wù)信息的深度解析,從用戶的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)中尋找終端信息,實現(xiàn)對終端的識別,成為唯一可行的途徑。

        終端聯(lián)合識別模型提供了一種終端識別的集合策略,以WAP與HTTP的解碼協(xié)同實現(xiàn)在業(yè)務(wù)層面的高精度終端識別能力。從業(yè)務(wù)面的應(yīng)用協(xié)議(WAP/HTTP)中提取用戶終端信息,由于在用戶訪問網(wǎng)絡(luò)的過程中,使用的瀏覽器及上網(wǎng)方式不同,從而導(dǎo)致提取的字段并非總是正確的終端信息,這就需要對新提取的用戶終端信息進(jìn)行合法性驗證。

        3.1.1 HTTP的終端信息獲取

        HTTPUA(user agent)用于獲取客戶端瀏覽器信息,可以獲取瀏覽器的類型、版本號碼、操作系統(tǒng)類型等,通過解析HTTP中的UA信息實現(xiàn)終端識別。通過UA信息識別用戶終端的特征庫,根據(jù)這種終端識別庫的使用經(jīng)驗,終端類型識別率可以達(dá)到75%以上,在硬件設(shè)備識別方面,可實現(xiàn)對手機(jī)終端與PC的區(qū)分;在操作系統(tǒng)識別方面,可以完全識別主流的操作系統(tǒng) (如Windows/Linux/*nix/Mac OSX/iOS/Android/Windows Phone/Symbian)。當(dāng)用戶使用手機(jī)類的移動終端使用2.5G/3G網(wǎng)絡(luò)時,就可識別手機(jī)的具體型號。

        不同終端在使用HTTP時所攜帶的UA信息見表1。

        表1 UA中的終端信息

        3.1.2 WAP的終端信息獲取

        通過用戶WAP上網(wǎng)協(xié)議中的x-wap-profile字段實現(xiàn)終端識別。“x-wap-profile”的內(nèi)容本質(zhì)上是一個URL的字符串,指向的鏈接就是用戶終端能力描述文件。在文件名稱中有終端型號信息,WAP的終端提取就是通過這個型號描述信息來提取終端型號,最終實現(xiàn)終端識別。

        以對iPhone的業(yè)務(wù)終端識別為例,判定iPhone使用的“x-wap-profile”串,見表 2。

        若用戶的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)分組中攜帶的“x-wap-profile”串中有這些特征串,即判定該用戶為iPhone用戶。

        表2 iPhone的x-wap-profile字段樣式

        3.1.3 終端識別的管理策略

        可以看出,通過WAP和HTTP的終端獲取是行之有效的,但單單依靠其中一種獲取方式無法滿足對終端類型解析的精度要求,聯(lián)合識別模型就是利用對WAP和HTTP的關(guān)聯(lián)分析,實現(xiàn)對終端識別的精度解析。終端聯(lián)合識別流程如圖2所示,具體介紹如下。

        (1)由DPI模塊完成對用戶的識別,形成針對目標(biāo)用戶數(shù)據(jù)的上下文維護(hù)。

        (2)對用戶產(chǎn)生的WAP或HTTP進(jìn)行解析,截獲協(xié)議所攜帶的終端信息,并對該終端信息加蓋協(xié)議戳。

        (3)使用散列算法遍歷用戶終端—用戶對應(yīng)表,如已存在該目標(biāo)用戶的終端信息,則對比新獲取的信息,如果兩者相同,則不做處理;如果不相同,則需驗證新終端信息的有效性。

        (4)對于新識別用戶,即終端—用戶對應(yīng)表中不存在的用戶,同樣需要驗證終端信息的有效性。

        (5)終端信息的有效性驗證需要利用終端信息庫,如果新終端信息有效,則更改終端—用戶對應(yīng)表;如果新信息無效,則刪除該終端信息并更改終端—用戶對應(yīng)表中的終端類型。

        (6)對于新識別用戶終端信息的有效性驗證,同樣需要查詢終端信息庫,如果所獲終端信息是有效的,則加入終端—用戶對應(yīng)表;如果所獲信息是無效的,則在終端—用戶對應(yīng)表中的終端欄標(biāo)記為空。

        3.2 業(yè)務(wù)特征分析模型

        在業(yè)務(wù)特征分析模塊中,除了已經(jīng)完成的用戶識別以及終端類型外,還將針對不同的業(yè)務(wù)應(yīng)用形成符合應(yīng)用功能實體模塊AF要求的業(yè)務(wù)信息格式,對于大部分業(yè)務(wù)(不存在AF)來說,若要實現(xiàn)業(yè)務(wù)信息到PCRF的輸入,則要構(gòu)建偽AF模塊,即在DPI中設(shè)計針對該應(yīng)用的偽AF,并將該業(yè)務(wù)信息傳送至匹配的偽AF模塊,再由該偽AF模塊完成與PCRF的會話交互。

        分析模型完成對業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流的檢測分析,從中獲取業(yè)務(wù)特征信息,如五元組信息、源IP地址、目的IP地址、源端口號、目的端口號、協(xié)議類型、7層URL、流量識別、應(yīng)用協(xié)議會話信令等,并將這些信息和AF與偽AF模塊中所要求的信息進(jìn)行匹配分析,獲取業(yè)務(wù)信息,如圖3所示。

        3.3 PCC生成保障策略

        在當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架中,IMS業(yè)務(wù)應(yīng)用通常都使用SIP信令,是否使用SIP信令也成為IMS業(yè)務(wù)與非IMS業(yè)務(wù)應(yīng)用的主要區(qū)別。對于IMS業(yè)務(wù),其制定了與PCC架構(gòu)相匹配的業(yè)務(wù)架構(gòu),可以使用預(yù)定義的網(wǎng)絡(luò)智能框架支持業(yè)務(wù)的傳送;但對于其他大多數(shù)業(yè)務(wù),由于業(yè)務(wù)架構(gòu)的不匹配,不存在與非IMS業(yè)務(wù)相匹配的AF模塊,使得無法獲取業(yè)務(wù)信息,從而無法實現(xiàn)與PCC的信息交互,也就無法實現(xiàn)動態(tài)PCC策略的決策生成。本文提供了一種針對AF/無AF場景下的全業(yè)務(wù)保障策略控制模型,利用DPI架構(gòu)與PCC架構(gòu)的對接,在實現(xiàn)對目標(biāo)用戶群IMS業(yè)務(wù)進(jìn)行信息輸入的同時,通過構(gòu)建偽AF模塊,實現(xiàn)對非IMS業(yè)務(wù)的信息輸入,從而實現(xiàn)針對全業(yè)務(wù)的PCC管理策略生成。

        DPI與PCC的交互流程如圖4所示,具體介紹如下。

        (1)由DPI模塊完成對用戶標(biāo)識和終端信息的獲取,鎖定需要進(jìn)行業(yè)務(wù)保障的明星機(jī)用戶群體,并解析該類用戶的業(yè)務(wù)應(yīng)用信息,形成滿足AF或偽AF需求的業(yè)務(wù)特征信息。

        (2)由DPI向AF或偽AF模塊下發(fā)獲取的目標(biāo)明星機(jī)的業(yè)務(wù)特征信息。

        (3)AF或偽AF向PCRF上報動態(tài)會話業(yè)務(wù)特征信息。

        (4)在PCRF收到AF或偽AF的上報信息后,與SPR交互獲取用戶的簽約信息。

        (5)同時,PCRF與 OCS/OFCS交互,獲取用戶的計費信息。

        (6)根據(jù)用戶的業(yè)務(wù)信息以及簽約、計費信息,生成PCC策略。

        (7)生成PCC策略后,PCRF向PCEF下發(fā)PCC策略。

        (8)PCRF向DPI模塊下發(fā)動態(tài)DPI策略。

        根據(jù)明星機(jī)所確定的保證用戶群體,結(jié)合保障用戶簽約數(shù)據(jù)(SPR獲?。?、套餐信息、實時余額(OCS/OFCS獲?。┳兏黁oS等級,PCRF根據(jù)對保障用戶等級的判定,下發(fā)ARP、TC、MBR等QoS參數(shù)到無線網(wǎng),實現(xiàn)無線信道分配優(yōu)化效果的分業(yè)務(wù)、分用戶的動態(tài)資源調(diào)控,使無線網(wǎng)提供差異化帶寬能力保證及QoS,包括業(yè)務(wù)有效性(trafficavailability)、時延(latency)、抖 動 (jitter)、吞 吐 量 (throughput)、分 組 丟 失 率(loss probability)等指標(biāo)。通過變更以上指標(biāo)的QoS等級,實現(xiàn)差異化保障策略,從而實現(xiàn)服務(wù)的差異化,提升網(wǎng)絡(luò)資源的有效利用率,向高價值用戶提供更好的服務(wù)質(zhì)量和業(yè)務(wù)使用保障,提升用戶的體驗,革新當(dāng)前粗放式的運營服務(wù)方式。

        4 策略可行性驗證

        該保障策略的可行性驗證主要完成兩方面工作:首先需要驗證DPI模塊,該模塊用于完成深度業(yè)務(wù)信息解析,實現(xiàn)對明星機(jī)的精度識別以及對用戶業(yè)務(wù)行為信息的挖掘,并提供滿足模擬AF端需求的Rx接口(AF與PCRF)會話,實現(xiàn)與PCRF的互通。該部分功能的實現(xiàn)和驗證,可通過采用具有DPI分析能力的第三方系統(tǒng)平臺實現(xiàn),筆者利用中國電信股份有限公司湖南分公司 (以下簡稱湖南電信)與武漢虹信公司聯(lián)合研發(fā)的CDMA網(wǎng)信令監(jiān)測分析系統(tǒng)對該部分進(jìn)行驗證;另一個需要驗證的是PCC模塊,可利用現(xiàn)網(wǎng)的設(shè)備環(huán)境,驗證PCRF對DPI模塊會話輸入的識別和處理,并跟蹤PCRF與OCS間的Gy接口、與SPR間的Sp接口以及與PCEF間的Gx接口,驗證對輸入數(shù)據(jù)的有效處理以及輸出的PCC策略是否符合設(shè)計預(yù)想。保障策略的全部執(zhí)行流程如圖5所示。

        4.1 DPI模塊可行性驗證

        為滿足研究需要,對已在網(wǎng)運行的“CDMA網(wǎng)信令監(jiān)測分析系統(tǒng)”(用于網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測、故障分析和業(yè)務(wù)分析)中的DPI模塊進(jìn)行改造,在實現(xiàn)業(yè)務(wù)信息深度解析的同時,采用本文提出的終端聯(lián)合識別模型構(gòu)造偽AF模塊,實現(xiàn)與PCRF的交互對接。

        (1)合法終端識別精度顯著提升

        對比聯(lián)合識別模型與傳統(tǒng)識別模型的終端識別率,長期抽樣數(shù)據(jù)顯示,聯(lián)合識別模型高于傳統(tǒng)識別模型10%以上,識別率從原來的75%左右提升到85%以上。經(jīng)過對終端信息數(shù)據(jù)的剖析,發(fā)現(xiàn)合法終端,尤其是中、高檔智能機(jī)的識別精度明顯提升。未識別的終端以非法的改裝機(jī)、山寨機(jī)為主,采用聯(lián)合識別模型后,非法終端識別率的提升不明顯。

        同時在測試中發(fā)現(xiàn),聯(lián)合識別模型的弊端在于所造成的性能開銷較大,針對該問題,后期將研究過濾規(guī)則,通過限定識別范圍,大幅降低性能開銷。

        (2)偽 AF完成Rx接口會話

        實驗通過DPI模塊完成對業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)信息的分析,實現(xiàn)對不同業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的信息獲取,如業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流的IPfilter信息等。由偽AF模塊模擬發(fā)起的Rx會話主要完成會話信息的輸出定制、會話信息的修改、AF會話終止等過程。在偽AF模塊的構(gòu)造過程中,可忽略門控過程、訂閱/取消訂閱信令路徑狀態(tài)通知過程等會話。接口采用輕量級的文件交換機(jī)制,可有效提升交互效率。

        4.2 PCC模塊可行性驗證

        將DPI的采樣數(shù)據(jù)通過偽AF模塊交互至PCC,偽AF與PCRF的Rx接口會話可以獲取用戶信息、動態(tài)業(yè)務(wù)會話特征信息,PCC模塊通過Sp接口、Gy接口完成對用戶簽約信息、計費信息的調(diào)取。獲取的用戶簽約信息包括用戶標(biāo)識、用戶等級、計費類型、配額狀態(tài)、起賬日期等;獲取的業(yè)務(wù)會話相關(guān)信息包括用戶標(biāo)識、業(yè)務(wù)類型、業(yè)務(wù)優(yōu)先級、業(yè)務(wù)計費方式、業(yè)務(wù)起止時間。

        PCRF對目標(biāo)“明星機(jī)”的用戶數(shù)據(jù)簽約數(shù)據(jù)與業(yè)務(wù)訂購信息進(jìn)行處理,依據(jù)PCC提供完善的時間管理策略、用戶管理策略與業(yè)務(wù)等級策略,實現(xiàn)不同時段的用戶等級與業(yè)務(wù)等級的綜合考評,完成對“明星機(jī)”全業(yè)務(wù)的QoS保障策略輸出,在DPI模塊對輸出的目標(biāo)終端的綜合性業(yè)務(wù)策略中進(jìn)行畫像呈現(xiàn)。

        5 結(jié)束語

        在移動寬帶蓬勃發(fā)展的趨勢下,運營商與內(nèi)容提供商在網(wǎng)絡(luò)資源與利益分配上的矛盾不斷深化,與此同時,傳統(tǒng)的粗放式運營模式難以滿足用戶的服務(wù)需求,本文從“明星機(jī)”的高端用戶業(yè)務(wù)保障策略出發(fā),以點代面深入探究精細(xì)化的管道運營模式,展現(xiàn)DPI與PCC解決方案為網(wǎng)絡(luò)運營帶來的豐富的應(yīng)用。

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