增强策略控制 构筑智能管道

摘要　在IP数据流爆炸性增长的情况下，打造智能管道已经成了国内运营商的共识。在核心网方面，PCRF（Policy&Charging Rule Function），做为QoS策略控制设备，已经被业界普遍地认可为智能管道的核心部件。因此增强PCRF的功能，有助于打造更加智能的管道，为运营商更好地服务。

关键词　智能管道　策略控制　固移融合　策略增强

现在电信业进入了宽带数据通信的时代，语音业务持续萎缩，IP数据流量增长得很快，因此所谓的智能管道指的是如何智能地管控IP网络资源，而IP网络最重要的资源指的是数据业务的带宽，相关的QoS参数。因此智能的IP管道，就是智能地控制IP流的带宽以及相关的QoS参数。

在无线数据IP接入网络中，目前业界公认的IP QoS资源控制架构是PCC架构；而固定IP接入网络中，国内普遍使用Radius Server来做固网用户的接入带宽和QoS的控制。

本文从两个方面讨论如何增强IP资源的控制架构，以打造更好的IP智能管道。

1　固移融合的IP QoS策略控制

目前3GPP这个国际规范组织定义了PCC架构来控制GPRS/WCDMA/TD-SCDMA/LTE无线用户接入的带宽和QoS，而且中国电信也在引入PCC架构来控制其CDMA网络，所以PCC已经成为所有无线宏网络的QoS控制架构，架构图如下：

SPR(Subscription Profile Repository)一般和HLR合设，它本质上是个用户数据库，存储了运营商对各个用户静态配置的QoS等级，最高带宽限制等数据，比如对高端用户可以在SPR中给他事先配置高等级的QoS参数。通过Sp接口，SPR把事先配置的用户业务服务等级信息(如金银牌用户)传递给PCRF。Sp接口没有标准化，具体的格式由运营商决定。

AF（Application Function）是PS域的上层应用部分，AF根据应用的属性，通过基于DIAMETER的Rx接口向PCRF动态发送QoS请求，比如用户想通过PS域发起Voice over IMS业务，上层的AF得知是Voice业务请求，会向PCRF发出适用于Voice的低时延，但带宽不高的QoS请求；而对于在线视频的观看，资源要求则变成了高带宽，但是IP数据流的时延可以高，丢包率可以高。

整个PCC架构的核心是PCRF（Policy&Charging Rule Function），它根据SPR中静态配置的QoS等级、移动终端发上来的原始QoS请求、AF下发的和业务相关的QoS请求还有网管设备发来的相关信息，综合考虑，最终得出适合用户的QoS策略，比如用户该获得多少无线带宽，丢包率是多少，并通过基于DIAMETER的Gx接口将它发给PCEF。PCRF的功能一般是由单独设立的物理设备完成。

PCEF是实施QoS策略的逻辑功能单元，它接受来自PCRF的QoS策略，其策略体现在无线接入网空口资源分配命令中，从而把PCRF决定的QoS策略在无线侧予以实施；此外QoS策略还会被PCEF映射成IP包的DSCP头，从而控制了上行到外部IP网络的数据流的QoS。

在GPRS/WCDMA/TD-SCDMA系统中，由GGSN来完成相应的PCEF逻辑功能，在LTE系统中，由PGW来完成PCEF的逻辑功能，在CDMA系统中，由升级过的PDSN来承担相应的PCEF的功能。

在固定网络中，国内普遍是用Radius Server发送Radius消息给BRAS，以达到控制固定用户接入带宽资源的目的。

目前Radius Server和PCRF都是分设的，我们建议一个策略控制的增强就是把Radius Server和PCRF合设在一起，如下图所示：

将两者放在一个物理实体中，毫无疑问，可以减少运营商的设备投资，减少相关的运维成本。更重要的是可以给手机用户提供一致的业务体验，如下图所示：

WLAN的数据流经过BRAS进入internet（如上图绿色线所示），同一个手机在234G中的数据流经过PCEF（比如GGSN，PGW，PDSN）进入internet。如果使用融合的统一的策略控制中心，那么对同一个手机用户，在不同的无线接入网络中，根据统一的数据库，可以实施同一个等级的QoS策略。比如对于金牌用户的手机，他在234G网络中，策略控制中心可以给它分配最高等级的带宽和QoS参数（通过上图的黄色的Gx接口）；这位用户在使用WLAN时，统一的策略控制中心依旧知道该用户签约了金牌服务等级，给WLAN的接入同样发送高带宽的策略（通过上图的红色的Radius接口）。

2　动态的PCC控制

目前国内没有真正部署AF，PC架构中策略的生成主要是依据静态设置的用户服务等级（比如金银铜牌用户），所以PCC架构基本上是静态的策略控制架构，我们认为需要对这个架构予以增强，能够实时地获取无线网络状态和用户的业务使用情况，动态地制定相关QoS策略，打造更加智能的IP管道。

2.1　如何识别”讨厌”的IP流

识别业务的方法很多，比如DPI可以发现哪些IP流是和P2P相关的，但是DPI并不能知道当时无线网络的流量情况，如果在网络空闲的时候去限制P2P的视频下载对运营商而言没什么意义，因为视频下载毕竟能给运营商带来相关的收入，运营商最希望的是在网络繁忙的时候，限制这些“讨厌”的IP流，因为它们让繁忙的网络雪上加霜。

某些终端用户，会在一小段时间内大量地使用数据业务，比如一个小时内使用100M流量，3小时内使用200M流量，如果这样的带宽吞噬者在繁忙小区内使用业务，对无线网络的压力是非常大的。我们需要在繁忙小区中把这些用户识别出来。

无线上的网管信息可以大致得出网络流量的情况，但是无线侧并不知道用户所使用的业务，网络负荷高时，只能一刀切地限制流量，不能做到有的放矢专门限制某些带宽吞噬者（比如P2P用户）；另外，很多市中心的无线小区流量变化很快，但是无线网管上报的信息间隔比较大，不能实时地反应网络的流量状况。因此使用DPI或者无线网管信息，都不能真正及时地发现”讨厌”的IP流。

我们可以使用另一种方式，引入一台专门的监控设备来监控无线用户的媒体层的信息，分析用户使用的业务，找到带宽吞噬者；同时该设备还监控相关的控制接口，分析无线信令的消耗情况，以及相关小区传送数据量的多少，确认无线网络的繁忙情况。监控的接口如下图的蓝色箭头所示，具体的架构如下：

该监控设备可以实时地获取高流量小区的id，哪些用户（用IMSI或MSISDN来标示）是带宽吞噬者，使用了P2P等业务或者在短时间内大量地消耗无线网络资源。

2.2　使用PCC架构来限制“讨厌”的IP流

如图4的绿色箭头所示，网络设备通过专门的接口实时（可以快到2分钟一次）告知PCRF高流量小区的id，带宽吞噬者的id，PCRF会根据运营商配置的策略对高流量小区中的消耗大量资源的用户进行策略更新，降低他们的带宽使用（通过黄色线表示的Gx接口控制GGSN来实现），从而防止无线IP网络被过度地使用。这就是动态PCC的工作原理。

3　结束语

在宽带IP通信时代，运营商不甘心沦为纯粹的IP管道供应商，迫切需要加强对IP网络的控制，向智能管道演进。使用网络监控设备，可以监控无线网络的流量大小并定位带宽吞噬者的id，以此为基础可以在高流量无线小区限制带宽吞噬者对网络资源的滥用，从而降低无线网络的峰值压力，最终节省IP网络设备的投资。

固移融合的策略控制中心，可以减少运营商的设备数量，降低投资运营成本，更可以给同一个手机用户在234G和WLAN（WLAN经过固网回传）中设置一致的带宽和QoS服务等级，让金牌用户在各个无线网络中都享受到高品质的服务，提高这类用户的粘度。