何東晨

【摘要】? ? 隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的快速發(fā)展，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)流量也迅猛增長(zhǎng)，廣泛的OTT內(nèi)容與應(yīng)用存在低時(shí)延、高帶寬的定制訴求。進(jìn)入后4G時(shí)代，運(yùn)營(yíng)商能否運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)差異化能力提升需求用戶的使用體驗(yàn)，并從流量紅利窗口轉(zhuǎn)入網(wǎng)絡(luò)切片運(yùn)營(yíng)窗口的意義重大。通過(guò)重點(diǎn)研究基于業(yè)務(wù)能力開(kāi)放的智能管道實(shí)現(xiàn)方式，并采用實(shí)驗(yàn)分析證明其優(yōu)勢(shì)及有效性，為運(yùn)營(yíng)商后續(xù)在5G時(shí)代探索如何將傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)從啞管道向可管、可控的智能化管道演進(jìn)提供了方向。

【關(guān)鍵字】? ? 能力開(kāi)放? ? 智能管道? ? 差異化服務(wù)

引言：

近年來(lái)，隨著短視頻業(yè)務(wù)的興起帶來(lái)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)流量快速增長(zhǎng)。根據(jù)工信部2020年底公布數(shù)據(jù)顯示，2020年1-11月，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)累計(jì)流量達(dá)1495億GB，同比增長(zhǎng)35.1%。其中，通過(guò)手機(jī)上網(wǎng)的流量1417億GB，同比增長(zhǎng)28.6%，占移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)總流量的94.8%。11月當(dāng)月戶均DOU（移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)接入流量）達(dá)到11.65GB/戶·月，比上年12月和全年平均值分別高3.06GB/戶·月和1.24GB/戶·月[1]。流量的高速增長(zhǎng)同時(shí)也引發(fā)了一些新的問(wèn)題需要關(guān)注，用戶在使用移動(dòng)業(yè)務(wù)上網(wǎng)的場(chǎng)景變多、變復(fù)雜了，例如在演唱會(huì)現(xiàn)場(chǎng)、高鐵站、高校、景區(qū)等人流密集場(chǎng)景時(shí)，會(huì)頻繁出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)擁塞的情況，這將嚴(yán)重影響用戶感知[2-3]。

為了解決流量分布不均導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)擁塞的問(wèn)題，可以利用基于PCC（Policy Control and Charging， 策略控制和計(jì)費(fèi)）架構(gòu)的智能管道完成網(wǎng)絡(luò)資源的管控，實(shí)現(xiàn)差異化的服務(wù)[4-5]。本文通過(guò)研究當(dāng)前智能管道業(yè)務(wù)主要的實(shí)現(xiàn)方式，分析其中的優(yōu)劣勢(shì)，重點(diǎn)針對(duì)業(yè)務(wù)能力開(kāi)放的智能管道實(shí)現(xiàn)方式進(jìn)行探索研究，并給出合理化建議，對(duì)后續(xù)運(yùn)營(yíng)商采用此方式提升用戶感知提供了參考。

一、目前智能管道業(yè)務(wù)主要實(shí)現(xiàn)方式

1.1 特定用戶人群加速

如圖1所示，通過(guò)在網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行相關(guān)的配置可以為特定用戶提供優(yōu)于普通用戶的網(wǎng)絡(luò)調(diào)度服務(wù)。在核心網(wǎng)MME（Mobility Management Entity，移動(dòng)管理實(shí)體）上配置所需要進(jìn)行加速人群的IMSI（International Mobile Subscriber Identity，國(guó)際移動(dòng)用戶識(shí)別碼），并在核心網(wǎng)側(cè)及基站側(cè)部署SP ID功能，當(dāng)用戶注冊(cè)網(wǎng)絡(luò)后核心網(wǎng)將會(huì)通過(guò)IMSI識(shí)別出該用戶，并為該用戶打上SP ID標(biāo)簽送給基站側(cè)，此時(shí)基站側(cè)接收后將會(huì)為該用戶優(yōu)先調(diào)度無(wú)線資源。核心網(wǎng)側(cè)可以通過(guò)PCC進(jìn)行策略簽約，將該用戶的默認(rèn)承載的QCI（QoS Class Identifier，業(yè)務(wù)質(zhì)量等級(jí)標(biāo)識(shí)）進(jìn)行提升，從而提升用戶感知。通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試，此方式在擁塞場(chǎng)景下加速用戶業(yè)務(wù)時(shí)延較普通用戶減少19.68%，非擁塞場(chǎng)景減少15.2%。但此類(lèi)方式為靜態(tài)配置，不夠靈活，用戶無(wú)法按需進(jìn)行業(yè)務(wù)加速功能的開(kāi)啟。

1.2 特定業(yè)務(wù)加速

通過(guò)大數(shù)據(jù)平臺(tái)識(shí)別出所需要加速業(yè)務(wù)的目的IP地址，整理得到訪問(wèn)該業(yè)務(wù)時(shí)目的IP地址集合。在PCRF（Policy and Charging Rules Function，策略和計(jì)費(fèi)規(guī)則功能）進(jìn)行策略配置，當(dāng)用戶開(kāi)通加速服務(wù)后訪問(wèn)加速業(yè)務(wù)的目的IP地址時(shí)，將為用戶建立QCI等級(jí)較高的專(zhuān)用承載實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)通信。選取某款游戲進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試，結(jié)果如圖2所示。此方式在擁塞場(chǎng)景下加速用戶相對(duì)于普通用戶游戲內(nèi)時(shí)延減少24%，非擁塞場(chǎng)景減少9.15%。加速效果相對(duì)是明顯的，但實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)該方式的加速成功率與大數(shù)據(jù)分析出來(lái)的目的IP地址集合準(zhǔn)確率相關(guān)，另外當(dāng)用戶同時(shí)產(chǎn)生較多業(yè)務(wù)流時(shí)會(huì)導(dǎo)致建立多條專(zhuān)用承載，當(dāng)數(shù)量達(dá)到單個(gè)用戶上限時(shí)可能會(huì)影響用戶語(yǔ)音業(yè)務(wù)感知。

二、基于業(yè)務(wù)能力開(kāi)放的智能管道

前面提到的兩種方式均可以在一定程度上實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶感知的提升，但各有缺點(diǎn)，于是出現(xiàn)了基于業(yè)務(wù)能力開(kāi)放的智能管道實(shí)現(xiàn)方式，此方式可以靈活實(shí)現(xiàn)加速業(yè)務(wù)的簽約，實(shí)現(xiàn)個(gè)人用戶按需激活加速能力，并精準(zhǔn)識(shí)別被加速業(yè)務(wù)[6]。

2.1 實(shí)現(xiàn)方式

基于能力開(kāi)放平臺(tái)實(shí)現(xiàn)的智能管道架構(gòu)如圖3所示，該架構(gòu)可以應(yīng)用于2C（個(gè)人）/2B（商戶）兩種場(chǎng)景。對(duì)于2C場(chǎng)景，用戶在LTE網(wǎng)絡(luò)下通過(guò)手機(jī)安裝具備加速功能的APP，主動(dòng)向4G網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求對(duì)特定業(yè)務(wù)發(fā)起加速，經(jīng)過(guò)能力開(kāi)放平臺(tái)路由尋址、業(yè)務(wù)識(shí)別，發(fā)送業(yè)務(wù)加速請(qǐng)求至核心網(wǎng)進(jìn)行PCC策略實(shí)施和執(zhí)行，實(shí)現(xiàn)對(duì)特定業(yè)務(wù)的感知提升。

對(duì)于2B場(chǎng)景，OTT廠商愿意為自己的核心用戶提供加速權(quán)益服務(wù)時(shí)，可以與運(yùn)營(yíng)商達(dá)成合作協(xié)議，在這些用戶使用應(yīng)用時(shí)，商戶的應(yīng)用服務(wù)器可以為這些用戶向能力開(kāi)發(fā)平臺(tái)發(fā)起加速請(qǐng)求，能力開(kāi)放平臺(tái)同樣會(huì)處理該類(lèi)請(qǐng)求，為用戶執(zhí)行加速策略。

為了能夠?qū)崿F(xiàn)加速業(yè)務(wù)的訂閱，能力開(kāi)放平臺(tái)中有一個(gè)能力網(wǎng)元接入模塊，主要負(fù)責(zé)業(yè)務(wù)認(rèn)證與鑒權(quán)，協(xié)議適配、API接口標(biāo)準(zhǔn)化，在搭建能力開(kāi)放平臺(tái)之初需要在平臺(tái)中配置全網(wǎng)公私網(wǎng)IP與PGW地址映射表，并在PCRF中配置全局靜態(tài)QoS業(yè)務(wù)策略?；谀芰﹂_(kāi)放平臺(tái)的智能管道加速業(yè)務(wù)訂閱流程如圖4所示。用戶通過(guò)使用可加速應(yīng)用時(shí)，通過(guò)頁(yè)面請(qǐng)求等方式手動(dòng)發(fā)起加速請(qǐng)求，OTT商戶在收到加速請(qǐng)求后，調(diào)用通信能力開(kāi)放平臺(tái)加速接口為用戶發(fā)起加速請(qǐng)求，此方式用戶的加速請(qǐng)求將會(huì)百分之百命中。能力開(kāi)放平臺(tái)解析加速請(qǐng)求中公私網(wǎng)IP，根據(jù)映射配置表，判斷歸屬PGW地址，再到PGW查詢終端歸屬的PCRF主機(jī)名，最終由PCRF執(zhí)行Rx會(huì)話與Gx會(huì)話綁定，完成策略實(shí)施和部署。

當(dāng)前各運(yùn)營(yíng)商均已商用5G網(wǎng)絡(luò)，5G網(wǎng)絡(luò)具備大帶寬、低時(shí)延、多連接的技術(shù)特點(diǎn)，并擁有切片、邊緣計(jì)算等能力，如何將這些能力結(jié)合起來(lái)形成差異化服務(wù)顯得尤為重要。在后4G時(shí)代需要加快探索5G時(shí)代智能管道的能力模型和架構(gòu)，基于能力開(kāi)放平臺(tái)的智能管道在5G時(shí)代依然能夠發(fā)揮作用。5G網(wǎng)絡(luò)下基于能力開(kāi)放平臺(tái)的智能管道架構(gòu)如圖5所示。

5G網(wǎng)絡(luò)通過(guò)架構(gòu)和功能重構(gòu)，實(shí)現(xiàn)軟件定義的網(wǎng)絡(luò)功能和網(wǎng)絡(luò)連接，4G網(wǎng)絡(luò)中的“網(wǎng)元”重構(gòu)為5G網(wǎng)絡(luò)中的“網(wǎng)絡(luò)功能”。5G的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)是基于服務(wù)的，因此網(wǎng)絡(luò)功能模塊的各類(lèi)功能可以在服務(wù)化架構(gòu)下的接口中進(jìn)行調(diào)用，其中NEF （Network Exposure Function，網(wǎng)絡(luò)能力開(kāi)放功能）就是將網(wǎng)絡(luò)能力開(kāi)放給第三方，這與能力開(kāi)放平臺(tái)的功能相統(tǒng)一。所以如果在4G網(wǎng)絡(luò)中采取基于能力開(kāi)放平臺(tái)實(shí)現(xiàn)智能管道提供加速能力，那么后續(xù)在5G時(shí)代可以通過(guò)平滑的功能升級(jí)繼續(xù)實(shí)現(xiàn)智能管道業(yè)務(wù)，并支持更加豐富的網(wǎng)絡(luò)能力開(kāi)放。

2.2實(shí)驗(yàn)效果及分析

為了驗(yàn)證基于業(yè)務(wù)能力開(kāi)放的智能管道的差異化服務(wù)效果，本文選取了機(jī)場(chǎng)、高鐵站這兩類(lèi)人流密集地區(qū)作為實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景，每類(lèi)場(chǎng)景選取了文字網(wǎng)頁(yè)、多圖網(wǎng)頁(yè)、小視頻、長(zhǎng)視頻等多個(gè)維度進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)，得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1。

實(shí)驗(yàn)分別從網(wǎng)頁(yè)的下載速率和打開(kāi)速率，視頻的打開(kāi)速率和卡頓時(shí)長(zhǎng)占比進(jìn)行比對(duì)分析。在機(jī)場(chǎng)場(chǎng)景下，網(wǎng)頁(yè)下載速率平均提升28.07%，網(wǎng)頁(yè)打開(kāi)速率平均提升21.23%，視頻打開(kāi)速率平均提升19.06%，卡頓時(shí)長(zhǎng)占比平均降低22.09%。在高鐵站場(chǎng)景下，網(wǎng)頁(yè)下載速率平均提升39.50%，網(wǎng)頁(yè)打開(kāi)速率平均提升27.12%;視頻打開(kāi)速率平均提升21.98%，卡頓時(shí)長(zhǎng)占比平均降低12.69%。

從對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果中可以看出基于業(yè)務(wù)能力開(kāi)放的智能管道對(duì)用戶的差異化服務(wù)效果明顯。相比文本前面介紹的兩類(lèi)方法，基于業(yè)務(wù)能力開(kāi)放的智能管道能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)針對(duì)特定人群、特定業(yè)務(wù)等多種場(chǎng)景的差異化服務(wù)。此外，它有著更為靈活的策略簽約部署模式，以及更加精準(zhǔn)的策略命中率。不過(guò)此類(lèi)平臺(tái)的搭建前期需要額外投入建設(shè)成本，運(yùn)營(yíng)商可以根據(jù)本省用戶業(yè)務(wù)量的實(shí)際情況進(jìn)行評(píng)估，但從長(zhǎng)遠(yuǎn)的角度出發(fā)，智能管道是一個(gè)未來(lái)發(fā)展的重要方向，盡早的進(jìn)行部署還是十分必要的。

三、結(jié)束語(yǔ)

本文針對(duì)運(yùn)營(yíng)商實(shí)現(xiàn)智能管道的方式進(jìn)行研究，重點(diǎn)對(duì)基于業(yè)務(wù)能力開(kāi)放實(shí)現(xiàn)的智能管道業(yè)務(wù)進(jìn)行了探索和分析，并采用對(duì)比實(shí)驗(yàn)證明了基于業(yè)務(wù)能力開(kāi)放實(shí)現(xiàn)智能管道的正確性及可行性，為后續(xù)運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)能力開(kāi)放，提升用戶感知給出了合理化建議，使傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)從啞管道向可管、可控的智能化管道演進(jìn)。

參? 考? 文? 獻(xiàn)

[1] 工信部.2020年1-11月通信業(yè)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行情況[R].2020.

[2] 李瀟.基于PCC智能管道的QoS差異化管控策略研究[J].通訊世界， 2020，27（06）

[3] 周迅，錢(qián)太寶.基于PCC智能管道的無(wú)線QoS質(zhì)量保障技術(shù)研究[J]. 江蘇通信. 2016，32（06）

[4] 陳淑珍，王磊，楊敏維.基于PCC架構(gòu)的LTE智能管道業(yè)務(wù)分析及實(shí)現(xiàn)[J]. 移動(dòng)通信.2015，39（10）

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[6] 武麗英. 基于AAC的PCC-QoS能力開(kāi)放架構(gòu)設(shè)計(jì)[J]. 數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用. 2017，（08）