业务网络资源调度策略探讨

宫云平，雷多萍，陈喜洲

（中国电信股份有限公司广东研究院 广州 510630）

1 引言

当前，行业融合成为大势所趋，电信产业逐步走向信息网络产业，电信、广电、互联网公司及终端制造商的业务领域相互融合。同时，移动互联网业务发展迅猛，目前已进入快速增长期，个性化应用层出不穷，新的技术应用和价值点不断涌现，导致信息产业价值链不断整合，这些都给传统电信运营商带来前所未有的挑战。在这种情势下，中国电信提出要成为“智能管道的主导者”，从而引起了业界对“智能管道”的广泛讨论。

中国电信将智能管道定义为“指客户感知良好、运营管理方便、业务开通灵活，通过用户可识别、业务可区分、质量可控制、网络可管理，提供高速协同接入、资源自助指配、速率针对性保障的差异化服务的网络”。从智能管道的内涵中不难看出，资源的智能调度是智能管道的基础，不同用户和不同业务的差异化服务保障最终都要通过对资源的灵活调度实现。对于资源的智能管控调度，中国电信开展了一系列的研究和试验，本文聚焦业务网络层面，重点探讨业务网络在资源智能调度方面的现状、发展演进趋势及关键技术等。

2 业务网络资源调度现状

2.1 业界研究现状

资源调度一直是业界研究的重点，国际标准组织3GPP早在R5版本就提出了策略管理功能，在R7版本中，3GPP将策略控制和基于流的计费融合后，提出PCC（policy and charging control）架构体系，通过该架构可以使网络检测到不同的业务流，并针对业务流实现QoS控制、计费统计等需求。PCC架构功能模块部署如图1所示。

图1 3GPP提出的PCC架构

近年来，随着移动互联网业务的迅猛发展，电信运营商作为提供基础网络的管道运营商，迫切需要通过资源的有效调度来发挥基础网络资源的最大价值，以便更好地发展自营业务，更好地与合作伙伴实现共赢，所以各运营商也纷纷开展基于PCC参考架构的资源调度策略的研究和试验。

2.2 中国电信业务网络资源调度现状

中国电信在承接CDMA网运营后，按照SDP标准建立了横向架构的业务平台体系，经过近几年不断的优化整合，越来越多的业务平台纳入横向架构中。同时，业务网络中的能力类平台和管理类平台作为共用资源，为众多的应用类平台所调用，如何更好地调度共用资源以提供差异化的资源保障是业务网络智能化的关键。

在目前中国电信的业务网络中，资源调度策略呈现“静态、孤立、单一”3个特点。每一个平台预先配置资源调度策略，主要是流量控制；各业务平台分别实现各自的资源调度，对象比较单一，主要是业务访问并发数；各业务平台根据业务平台本身的处理能力，对于所有接入本平台的业务访问请求进行控制，对于超出处理能力的业务请求一律拒绝。现网重点业务平台的资源调度情况见表1。

从业务网络整体来看，业务网络中各平台之间彼此配合协调共同完成某一个业务流程，所以平台的资源调度方式跟这些业务流程特点密切相关，不同的业务流程消耗平台的资源类型、消耗方式差别很大。总体来说，业务网络中的业务流程（或者称数据流）有两大类：一类是流量型，另一类是次数型。针对两类数据流的特征，其所流经平台对其进行资源管控调度的方式也不同，具体可参见表2。

3 中国电信业务网资源调度总体目标架构

3.1 总体目标架构设计

在PCC架构中，PCRF和PCEF/DPI是实现整个资源调度的核心。PCRF对输入的用户级别、业务级别等信息进行分析，制定相应的策略后下发给PCEF执行。对于业务网络中，各类数据流、业务量动态实时变化，相应的信息收集和分析的颗粒度应比较精细，才能满足对资源实时调度管控的需要。所以，要完成资源的动态实时调配，需要有“信息收集→策略制定/更新→策略下发执行→执行效果反馈→信息收集”这样一个闭环的过程，如图2所示。

图2 动态资源调配闭环流程

结合PCC架构要求和中国电信业务网络现状，业务网络资源调配总体架构主要考虑以下因素。

·架构具有前瞻性和良好的演进性：根据中国电信综合平台目标架构，业务网络资源调配实现总体方案随着综合平台架构的演进而不断完善，最终基于综合平台的逻辑架构实现。

·以横向业务网络架构为基础，参考PCC架构：充分挖掘现有平台的能力，考虑现有业务平台的平滑升级演进，逻辑上满足PCC架构。

·支撑系统和业务平台紧密结合：资源调度功能是叠加在现有业务网络之上的，大量的信息收集、分析需要支撑系统协作完成。

·兼顾流量型和次数型两类业务流：3GPP的PCC架构主要是针对带宽资源进行管控，在业务网络中，更多是次数型业务流，所以资源调度策略应更着眼于次数型业务流。

综合考虑以上因素，业务网络资源调配总体目标架构如图3所示。

表1 重点平台资源调度现状

表2 业务网络中数据流类型及特征对比

图3 业务网资源调配总体架构

业务网络资源调配总体架构中的4个逻辑功能块描述如下。

·信息收集：充分利用升级现有的综合网管、信令监测系统、自动拨测系统、监控系统等，主要收集网络中各类资源的动态变化情况。

·信息综合分析：多维度关联分析，可以从业务、用户、内容、终端、CP/SP、套餐等多维度进行分析。该系统可以新建或者在现有OSS上改造。

·策略制定：核心功能模块，采用新建方式，参照PCRF设计，根据用户等级、营销策略、网络中资源动态情况等制定资源调配策略。兼顾流量型和次数型两种资源的调配策略。

·策略执行：升级现有业务平台，增加策略执行模块，参照PCEF设计，执行策略并反馈执行结果。

3.2 演进思路

现有业务网络需要通过平滑升级过渡，最终形成多维度、按需调度资源的智能化网络，大概可以分成3个阶段平滑演进。

（1）第一阶段：采用静态策略对资源进行调配

在现有网络架构下，在业务网络的入口网元（网络接入和业务接入）中部署PCEF和DPI功能，实现策略执行功能。利用现有支撑系统的分析结果，结合长期的运维经验，形成静态资源控制策略，手工配置在策略执行模块上，并通过网管、监测系统、网分系统等观察策略执行效果。第一阶段示意如图4所示。

（2）第二阶段：通过动态策略对资源进行调配

进一步整合升级现有的信息收集分析系统，实现各类资源信息、用户信息、业务信息等的全面收集；新建信息综合分析平台和策略制定平台，实现“信息收集→信息分析→策略制定→策略执行→执行反馈/信息收集”的闭环。第二阶段示意如图5所示。

（3）第三阶段：基于综合平台架构的资源自动调配

图4 第一阶段结构示意

图5 第二阶段结构示意

3.3 关键技术

业务网络资源调配总体解决方案，涉及很多关键技术，需要各个专业领域进一步深入研究，重点包括以下几方面。

（1）基于“次数”的调度技术

目前业务网络中对于“流量型”数据流的资源调度保障，已经有跨平台的实现方法，主要是有赖于IP网的QoS保障方面的标准规范研究已经开展多年，大部分数通设备都给予了不同程度的支持。但是对于“次数型”数据流的资源管控，则缺乏统一的规范标准，主要有各设备厂商结合网元设备特点个性定制，实现方式千差万别。所以“次数型”数据流的跨平台资源调度保障亟需从规范标准到设备实现方面深入研究解决。

（2）融合网关的流量收敛

但是随着移动互联网业务的迅猛发展，越来越多的应用采用客户端方式提供给用户使用，从PDSN过来的业务流，直接通过融合防火墙做NAT后去往Internet的已经占了大部分，电信运营商对客户端应用提供用户号码和计费的功能将逐渐减弱，对用户业务流量的监控、控制功能逐步削弱，更不要妄谈对用户提供差异化的资源保障服务了。

因此，研究业务网络中网络接入侧的入口网元数据流收敛技术非常重要，通过分组域核心网PDSN、AAA服务器和CE设备的配合，把PDSN的所有CTWAP上网业务流汇聚到融合网关，将全部业务流收敛起来，并部署DPI设备完成业务检测分析及控制，在此基础上进行业务流的多维度分析和差异化资源保障才有可能。

（3）多维度的信息关联

作为制定各种调度策略的依据，各类信息的多维度关联分析的范围、准确性、颗粒度都直接影响调度策略的制定。目前网络中各类信息散落在各个网元、各个支撑系统中，这些信息依附于某一个主键，形成“多张”信息表，如何把这多张信息表通过其中的“相同域”关联起来是制定精细化资源调度的关键。

以上研究主要是针对海上失踪物体位置的预测的，而针对内河失踪物体的研究则相对较少。李琳琳等[9]以川江为例研究失踪人员搜寻区域的确定方法，利用风致漂移、风生流致漂移和水流致漂移的规律，总结时间推移下落水人员的漂移规律，可对人员漂移的距离进行估计，但是不能更进一步预测人员漂移具体位置。于卫红等[10]通过计算机程序实现总水流矢量计算、风压差计算及位置的总或然误差计算，提出确定搜寻目标漂移后的搜寻区域的具体方法。该研究是基于物体位置报告及风、流、浪等信息的基础上实现的，对研究工作有很好的指导意义。

例如，以用户号码为主键的静态信息表包括用户套餐、用户级别、用户终端类型、用户喜好等信息，以CP/SP标识为主键的静态信息表包括业务类型、SLA、用户规模。另外还有业务网络中各类资源实时情况，包括网元、接口、业务类型、时间、忙闲、流向等。

图6 第三阶段结构示意

实现各类信息的关联，例如在某时间段某级别用户喜欢使用某类业务，某网元某接口在某时间段繁忙主要是由于哪类用户或哪类业务爆发造成的等，能够及时、准确提供这些信息才能有针对性地制定细致的资源调度保障策略。

4 结束语

中国电信作为传统的管道运营商，无论基于提高资源使用效率还是基于提供差异化的用户体验需求考虑，都需要改变过去“粗放型”的网络资源使用管理，实现网络资源的智能管理、精确调配、差异化保障。各国际标准化组织也积极探讨资源调度策略的标准规范，业界不乏资源灵活分配、精确配置的成功案例，但是对于中国电信来说，结合自己的网络实际情况、用户特征、业务特征等来因地制宜地研究、部署自己的资源调配系统更为关键。本文结合3GPP PCC架构和中国电信现有业务网络总体架构，在深入调研分析现网各网元资源调度现状和业务网络中主要数据流的基础上，提出了基于中国电信业务网络横向架构的资源调配目标架构，并对其涉及的关键技术、演进路线进行研究分析，为中国电信业务网络的智能化资源调配提供参考。

1 3GPP TS23.203.Policy and Charging Control Architecture

2 中国电信集团公司.中国电信CDMA业务网络设备技术规范（WAP网关设备技术规范），2009

3 中国电信集团公司.中国电信综合业务接入网关（ISAG）开放接口技术规范，2009