何君蓮　劉根利　潘義強　劉竟成

摘 要：隨著天然氣工業(yè)領(lǐng)域中移動業(yè)務(wù)的快速增長，其對網(wǎng)絡(luò)承載平臺的業(yè)務(wù)調(diào)度必須具備精細化優(yōu)化控制能力，為此提出建立面向業(yè)務(wù)的節(jié)點傳輸時延最優(yōu)調(diào)度模型、相應(yīng)工程等效轉(zhuǎn)化以及移動網(wǎng)絡(luò)精細化QoS優(yōu)化，最終實現(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：移動網(wǎng)絡(luò);最優(yōu)調(diào)度;QoS

1.前言

數(shù)字化技術(shù)是未來能源領(lǐng)域的發(fā)展趨勢。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，同時也使得技術(shù)與行業(yè)形成了激烈的競爭[1]。本文所提出的面向能源領(lǐng)域的移動網(wǎng)絡(luò)端口的業(yè)務(wù)優(yōu)化調(diào)度機制，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)提升競爭力。

2.構(gòu)建業(yè)務(wù)優(yōu)化調(diào)度機制

資源調(diào)度優(yōu)化技術(shù)是通過調(diào)整業(yè)務(wù)無線資源分配機制，實現(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)域的移動網(wǎng)絡(luò)端口的業(yè)務(wù)優(yōu)化調(diào)度機制主要圍繞當前大數(shù)據(jù)移動網(wǎng)絡(luò)端口的業(yè)務(wù)調(diào)度能力低下問題、移動通信服務(wù)質(zhì)量不高、運營成本高等問題展開，用過優(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，其實施方案步驟包括建立面向業(yè)務(wù)的節(jié)點傳輸時延最優(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)點傳輸時延最優(yōu)調(diào)度模型的工程化處理。

3.建立精細化QoS控制模型

面向能源領(lǐng)域的移動網(wǎng)絡(luò)端口的業(yè)務(wù)優(yōu)化調(diào)度機制通過建立精細化QoS控制模型（見圖1），進行面向業(yè)務(wù)的節(jié)點傳輸時延最優(yōu)調(diào)度模型的工程化求解與移動網(wǎng)絡(luò)精細化QoS優(yōu)化。面向能源領(lǐng)域移動網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的精細化QoS控制模型主要由以下4個組件組成，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)單元負責為整個網(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現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的物理資源與用戶行為的對偶映射交互，由? ? ? ? 映射與轉(zhuǎn)換模塊（實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)OSI模型中各層的? ? ? ? 參數(shù)和各級用戶的應(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)點和各級用戶的應(yīng)用? ? ? ? 需求關(guān)系，判斷各網(wǎng)絡(luò)資源節(jié)點間的? ? ? ? ?保障能力是否能夠滿足各級用戶的應(yīng)用? ? ? ? ? ?需求）、資源監(jiān)控模塊（獲取用戶對網(wǎng)絡(luò)資源使用的行為記錄信息，并對處于預(yù)留狀態(tài)的網(wǎng)絡(luò)資源進行監(jiān)控）和錯誤處理模塊（對不能滿足用戶? ? ? ? ? ?需求的網(wǎng)絡(luò)資源請求進行裁決和處理）等子模塊組成。

（4）網(wǎng)絡(luò)資源節(jié)點

網(wǎng)絡(luò)資源節(jié)點主要用于向所有網(wǎng)絡(luò)用戶提供具體的移動網(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個模塊組成[5-6]。

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

本文通過對基于DPI業(yè)務(wù)識別的策略控制架構(gòu)，為面向能源領(lǐng)域的移動網(wǎng)絡(luò)端口的業(yè)務(wù)調(diào)度機制的網(wǎng)絡(luò)精細化運營、提高網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量。

4.1 DPI業(yè)務(wù)識別的策略控制基本原理

業(yè)務(wù)識別作為網(wǎng)絡(luò)服務(wù)業(yè)務(wù)一個新概念，通過對業(yè)務(wù)流量從數(shù)據(jù)鏈路層到應(yīng)用層報文的深度檢測和分析，然后根據(jù)報文協(xié)議內(nèi)容解析，獲取業(yè)務(wù)和用戶信息，并進行分類統(tǒng)計和存儲[7]。業(yè)務(wù)識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，整個識別過程是一個相對復(fù)雜，需要多個功能模塊相互協(xié)調(diào)工作，主要實現(xiàn)對業(yè)務(wù)識別處理、數(shù)據(jù)存儲、統(tǒng)計分析、流量管理等功能[8]。

業(yè)務(wù)識別一般包括多個處理通道，通過對網(wǎng)絡(luò)流量源、地址、端口號的Hash值計算，將接收到網(wǎng)絡(luò)流量均勻分配到多個通道中。多個通道并行處理網(wǎng)絡(luò)流量數(shù)據(jù)，識別網(wǎng)絡(luò)流量的特征信息，并業(yè)務(wù)特征庫進行比對。將比對后的結(jié)果送到相應(yīng)業(yè)務(wù)特征的處理模塊，同時對特定網(wǎng)絡(luò)流量進行標記。對識別出的流量類型，則直接與傳輸層和網(wǎng)絡(luò)層存儲的識別結(jié)果進行比對，在滿足傳輸條件時，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)識別的策略控制基本流程

基于DPI業(yè)務(wù)識別的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檢測規(guī)則，和對應(yīng)業(yè)務(wù)的QoS服務(wù)等級，同時將用戶的IMSI及其相關(guān)信息作為影響因素或者參考值。

2） 用戶通過登錄移動互聯(lián)網(wǎng)，激活一個PDP報文，并按照要求建立一個QoS承載通道，進行物聯(lián)網(wǎng)通信操作。

3） GGSN按照事先設(shè)定的業(yè)務(wù)DPI檢測規(guī)則，進行PDI檢測，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)和綁定的通道進行QoS管理和業(yè)務(wù)QoS控制。

通過獲取DPI業(yè)務(wù)識別模塊來獲取相關(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現(xiàn)基于QoS策略控制，按照一定規(guī)則可以實現(xiàn)對不同的業(yè)務(wù)進行QoS服務(wù)區(qū)分，實現(xiàn)QoS的精細化管理。通過這一控制方法能有效提高網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量，實現(xiàn)移動網(wǎng)絡(luò)端口業(yè)務(wù)的優(yōu)化調(diào)度。

5.總結(jié)

移動網(wǎng)絡(luò)端口業(yè)務(wù)的調(diào)度是一項復(fù)雜的任務(wù)，對模型設(shè)計、業(yè)務(wù)調(diào)度、資源整合等各方面都有較高的要求，本文對面向能源領(lǐng)域的移動網(wǎng)絡(luò)端口的業(yè)務(wù)調(diào)度機制的研究，建立了業(yè)務(wù)的節(jié)點傳輸時延最優(yōu)調(diào)度模型。通過對節(jié)點傳輸時延最優(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)點傳輸時延最優(yōu)調(diào)度模型的工程化求解以及利用基于DPI業(yè)務(wù)識別的優(yōu)化控制策略，實現(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，對解決面向能源領(lǐng)域的移動網(wǎng)絡(luò)端口的業(yè)務(wù)優(yōu)化調(diào)度具有積極作用。

參考文獻：

[1]張勍，馮毅.移動接入網(wǎng)業(yè)務(wù)加速技術(shù)研究[J].郵電設(shè)計技術(shù)，2019（07）：6-10.

[2]PIRO G，GRIECO L A，BOGGIA G，et al. A two-level scheduling algorithm for QoS support in the downlink of LTE cellular networks[C]Wireless Conference. IEEE，2010：246-253.

[3] Vileira? F? H? T，? Lee? L? L.? Adaptive? wavelet-based? multifractal? model? applied? to? the effective? bandwidth? estimation? of? network? traffic? flows.? IET? Communications，? 2009， 3（6）： 906-919

[4] Jorg? Liebeherr，? Markus? Fidler，? Shahrokh? Valaee.? A? system? theoretic? approach? to bandwidth? estimation.? IEEE/ACM? transactions? on? networking，? 2010，? 18（4）： 1040-1053.

[5] Ciucu F，? Schmitt J，? Wang H.? On expressing? networks with flow transformations in convolution-form. Proceedings of IEEE INFOCOM， 2011： 1979-1987.

[6]Matthew Andrews. Instability of FIFO in the permanent sessions model at arbitrarily small network loads. ACM Transactions on Algorithms （TALG）， 2009， 5（3）： 38-45.

[7]羅憶祖. DPI技術(shù)助力運營商精細化運營.電信網(wǎng)技術(shù)，2009（03）.

[8]張高毅.移動互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)QoS優(yōu)化與控制研究[J].通信與信息技術(shù)，2014（04）：34-37.

作者簡介：

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。

（1.重慶建筑科技職業(yè)學(xué)院;2.重慶市石油與天然氣學(xué)會;3.重慶科技學(xué)院;4.重慶慧策實業(yè)有限公司）