前言

    隨著移動互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，現(xiàn)網(wǎng)2G/3G數(shù)據(jù)業(yè)務快速增長，移動運營商面對無線資源受限，網(wǎng)絡擁塞嚴重等問題。由于無線資源不可能無限擴展，無法滿足用戶日益增長的帶寬需求，同時少量用戶占用大量帶寬，影響網(wǎng)絡公平使用。在這種情況下通過QoS和PCC控制，合理調配無線資源，實現(xiàn)基于用戶和業(yè)務分級的差異化管控就顯得非常重要。文中主要就運營商差異化服務的網(wǎng)絡實現(xiàn)原理及部署進行討論。

1 基本原理

    差異化服務就是針對不同類型的用戶、不同的業(yè)務使用情況，為其分配不同的網(wǎng)絡資源、制定差異化的資費策略。差異化服務網(wǎng)絡側主要通過靜態(tài)策略和動態(tài)策略來實現(xiàn)。以下將分別介紹這2種策略的技術原理及實現(xiàn)方式。

    1.1 靜態(tài)策略控制

    1.1.1 WCDMA網(wǎng)絡中QoS概念

    在WCDMA核心網(wǎng)的業(yè)務上，所有的業(yè)務資源都是共享的，也就存在著QoS的引入。用戶和網(wǎng)絡之間，可以通過協(xié)商QoS獲得它所需要的帶寬。在網(wǎng)絡閑的情況下，可以獲得較高的帶寬，而在網(wǎng)絡忙時，只能維持保證速率。目前對整個WCDMA網(wǎng)絡來說，比較復雜的也就是QoS的實現(xiàn)，規(guī)范把數(shù)據(jù)業(yè)務按QoS分為四大類，分別是會話類業(yè)務（包括話音、可視電話、視頻游戲等）、交互式業(yè)務、數(shù)據(jù)流業(yè)務和后臺業(yè)務。這4類業(yè)務的區(qū)別，就在于QoS參數(shù)的要求是不同的，QoS參數(shù)最典型的如BLER（塊差錯率和塊丟失率）、Delay（傳輸時延、可變時延及可變時延的累計）等。從用戶的角度實現(xiàn)QoS，就是將用戶分成三大類，如金、銀、銅卡用戶。3種用戶在系統(tǒng)中可能獲得的資源是不一樣的，如金卡用戶，可能的保證速率為128 kbit/s，峰值速率滿足384 kbit/s或更高。不同用戶的業(yè)務要求根據(jù)不同的種類系統(tǒng)提供不同的資源。另外從小區(qū)負荷來考慮，隨小區(qū)負荷的變化，能夠滿足的各類用戶的各類業(yè)務要求的速率是不一樣的。所以，根據(jù)QoS可以從3個方面實現(xiàn)資源的動態(tài)分配，由RNC根據(jù)移動交換中心或其他部分提出的RNB分配請求消息，來分配各種合適的無線接口的信道資源。

    1.1.2 靜態(tài)QoS控制實現(xiàn)機制

    3G 用戶和業(yè)務差異化服務，同時涉及到HLR、MSC/SGSN、RAN、UE。從目前來看，各廠家都有自己的3G網(wǎng)絡差異化實施策略，都能夠針對不同簽約級別的用戶有不同的無線資源管理策略，包括接入控制、擁塞控制、HSDPA帶寬分配。圖1示出的是靜態(tài)QoS控制實現(xiàn)原理。

    1.1.3 QoS參數(shù)映射

表1 示出的是QoS參數(shù)映射。

    1.2 動態(tài)策略控制

    1.2.1 PCC基本原理

    策略和計費控制（PCC）是3GPP標準組織提出的用于分組網(wǎng)絡業(yè)務數(shù)據(jù)傳輸QoS等策略控制和流計費的一種技術架構，運營商可以借助PCC架構實現(xiàn)動態(tài)差異化服務，R7標準的PCC架構如圖2所示。

    1.2.2 PCC規(guī)則

    PCC 規(guī)則有2種：動態(tài)規(guī)則和預定義規(guī)則。動態(tài)規(guī)則由PCRF 通過Rx 接口提供給PCEF，它可以隨時通過Rx 接口激活、修改和去激活；預定義規(guī)則則是預配置在PCEF 中，支持通過PCRF 進行激活和去激活，但是不能被修改。PCC 規(guī)則主要包含規(guī)則名稱、業(yè)務ID、業(yè)務數(shù)據(jù)流模板、網(wǎng)關狀態(tài)、QoS 參數(shù)等。一般來講，PCC 規(guī)則需根據(jù)運營商需求進行自定義。

圖1 靜態(tài)QoS控制實現(xiàn)原理

圖2 R7標準的PCC架構

    1.2.3 動態(tài)QoS控制實現(xiàn)機制

    圖3示出的是動態(tài)QoS控制實現(xiàn)原理，從中可以看出：

圖3 動態(tài)QoS控制實現(xiàn)原理

    a）PCC 架構實現(xiàn)QoS 控制。PCRF 下發(fā)合適的QoS規(guī)則，GGSN執(zhí)行規(guī)則。

    b）CN的QoS控制。SGSN/GGSN/HLR等核心網(wǎng)網(wǎng)元對QoS的控制。

    c）RAN的QoS控制。RAN對于無線資源的具體調度。

2 差異化服務部署建議

    2.1 靜態(tài)策略控制部署建議—HLR設置

    HLR 簽約中相關的參數(shù)為CARP、ARP、MBR、GBR、THP、TC，用戶優(yōu)先級通過上述參數(shù)的設置來體現(xiàn)。

    a）CARP�？稍O置1～3來分別代表金、銀、銅牌用戶。

    b）ARP。用于標識R99和HSPA業(yè)務，取值范圍為1～3，分別代表金、銀、銅牌用戶。

    c）會話類和流類業(yè)務。通過QoS Profile中的4個參數(shù)（MBR-UL、MBR-DL、GBR-UL、GBR-DL）進行設置，金牌用戶的MBR 和GBR 設置高于銀牌用戶的MBR和GBR，依此類推。

    d）交互類業(yè)務。主要通過QoS Profile中的3個參數(shù)（THP、MBR-UL、MBR-DL）進行設置，THP的取值范圍為1～3，金牌用戶的THP和MBR設置要高于銀牌用戶的THP和MBR，依次類推；最多可通過ARP、THP組合將交互類業(yè)務區(qū)分為9個優(yōu)先級。

    e）背景類業(yè)務。主要通過QoS Profile中的2個參數(shù)（MBR-UL、MBR-DL）進行設置，金牌用戶的MBR設置要高于銀牌用戶的MBR，依次類推。

    2.2 靜態(tài)策略控制部署建議—RAN設置

    2.2.1 R99 準入/擁塞控制

    MSC/SGSN 通過RAB assignment 將ARP 發(fā)送給RNC。在網(wǎng)絡資源擁塞時，RNC根據(jù)ARP集合中的優(yōu)先級別、允許搶占、允許被搶占和允許排隊屬性執(zhí)行R99業(yè)務的優(yōu)先級。

    a）RNC的準入算法能夠根據(jù)用戶優(yōu)先級的高低設置啟動門限的高低；各類準入控制門限為小區(qū)級，運營者能夠對其進行靈活的控制和調整。

    b）當擁塞控制啟動后，能夠根據(jù)用戶優(yōu)先級類別和用戶使用業(yè)務來進行降負荷處理。

    c）優(yōu)先降低用戶PS業(yè)務，在降低用戶PS業(yè)務速率時，應考慮用戶優(yōu)先級的差異。若所有用戶PS業(yè)務受到掉線處理后，系統(tǒng)依然無法恢復到穩(wěn)定狀態(tài)，對于預警控制，不對任何用戶的CS業(yè)務做斷線處理，對于重擁塞控制，可對CS業(yè)務做斷線處理。支持高優(yōu)先級CS業(yè)務用戶搶占低優(yōu)先級CS業(yè)務用戶。

    d）在系統(tǒng)擁塞時，切入業(yè)務的優(yōu)先級比新發(fā)起業(yè)務的優(yōu)先級高；要能保障緊急呼叫的接入。

    2.2.2 HSPA 業(yè)務的調度

    HSPA的調度在NodeB上完成，調度策略的配置在RNC上實現(xiàn)。SGSN通過RAB Assignment將ARP集合中的優(yōu)先級別、允許搶占、允許被搶占和允許排隊屬性發(fā)送給RNC。RNC將其影射為SPI，下發(fā)給NodeB。

    a）NodeB支持基于SPI的調度，高優(yōu)先級用戶的帶寬（即速率）高于低優(yōu)先級用戶的帶寬（在信道質量相當時），保障了高優(yōu)先級用戶的服務質量和業(yè)務體驗，限制低優(yōu)先級用戶過多地“吃掉”共享帶寬。

    b）SPI（取值范圍為1~15）在RNC上配置，可由多個因素映射得來，如業(yè)務類型（TC）、用戶優(yōu)先級（ARP）、THP（對交互類業(yè)務有效）。通過SPI的映射配置，高優(yōu)先級用戶的流類業(yè)務保障要好于低優(yōu)先級用戶的流業(yè)務保障。

    c）流業(yè)務優(yōu)先級高于I/B類業(yè)務的優(yōu)先級，支持高優(yōu)先級用戶的流業(yè)務搶占低優(yōu)先級用戶的流業(yè)務；需要支持I/B類業(yè)務的MBR限制。

    d）當HSDPA功率、碼資源受限時，要能保證同等優(yōu)先級用戶的業(yè)務的調度公平性。

    2.3 動態(tài)策略控制部署建議

    2.3.1 PCC架構部署原則

    a）PCC 架構不能依賴于特定的移動性協(xié)議，Non-3GPP接入系統(tǒng)中PCC架構既要適應基于主機的移動性協(xié)議，也要適應基于網(wǎng)絡的移動性協(xié)議。

    b）PCRF必須支持一個指定業(yè)務數(shù)據(jù)流在多個PCEF上執(zhí)行PCC規(guī)則，至少包含P-GW上的PCEF和Non-3GPP接入網(wǎng)絡中的PCEF。

    c）在有效PCEF上針對每一個業(yè)務數(shù)據(jù)流執(zhí)行策略計費控制。

    d）PCC信令從PCRF傳輸?shù)接行�PCEF的方式是Off-Path，即在非漫游情形下使用Gx接口，在漫游情況下使用S9接口。

    e）對于一個給定業(yè)務數(shù)據(jù)流，PCRF應能夠區(qū)分不同PCEF上執(zhí)行的PCC規(guī)則，即能夠在P-GW上執(zhí)行策略計費規(guī)則和Non-3GPP上執(zhí)行QoS策略規(guī)則。

    2.3.2 PCC實施建議

    a）以有效資料管控和疏導為主，滿足VIP用戶的資源需求，解決少量用戶占用大量帶寬，降低異常流量業(yè)務（如P2P下載視頻）在數(shù)據(jù)流量中的占比，重點關注NET上的業(yè)務。

    b）現(xiàn)階段在2G/3G分組域引入PCC架構，以應對數(shù)據(jù)業(yè)務快速增長，支持差異化策略管理。

    c）升級GGSN 支持策略控制執(zhí)行功能，并利舊GGSN DPI功能支持業(yè)務識別和管控。

    d）打開2G/3G無線設備的QoS控制功能，支持差異化無線調度。

    e）BOSS開通域PCRF接口，支撐用戶分級、業(yè)務分級的市場策略。

    f）對有特殊QoS或計費要求的自有業(yè)務，增加業(yè)務側（如IMS、WAP網(wǎng)關等）和核心網(wǎng)側的交互接口，實現(xiàn)信息共享。

    g）當有多維度的自有調度需求時，增強無線側功能，支持根據(jù)QoS參數(shù)的組合信息對無線自有優(yōu)先級的調度管理。

3 結束語

    隨著移動數(shù)據(jù)業(yè)務的迅猛發(fā)展，網(wǎng)絡的壓力越來越大。為了保障網(wǎng)絡的安全，保障高價值用戶的正常使用，移動運營商必須通過帶寬資源分配差異化、費用差異化措施降低各網(wǎng)元負荷。在現(xiàn)網(wǎng)中部署基于QoS和PCC控制的差異化服務技術，可以有效緩解不斷增長的移動互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務需求和有限的運營資源之間的矛盾，滿足業(yè)務發(fā)展需求和業(yè)務經(jīng)營。

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本文標題：移動寬帶差異化服務技術原理及部署建議

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