基于多維綜合調度優(yōu)先級的無線資源動態(tài)調控

許崇祥

【摘要】 結合精細化運營需要及數(shù)據(jù)業(yè)務特點制定了調控策略，研究了端到端調控策略的生成與下發(fā)方案；提出了基于用戶分級、業(yè)務分類以及流量控制，形成多維綜合調度優(yōu)先級的無線資源動態(tài)調控方案，在現(xiàn)網(wǎng)完成試點應用，達到預期效果。

【關鍵詞】 用戶分級 業(yè)務分類 流量控制 綜合調度 調控

一、引言

2013年12月4日，工信部已正式發(fā)放4G牌照，但受限于網(wǎng)絡建設、終端等原因，2G及TD網(wǎng)絡在相當長的時間內仍是移動數(shù)據(jù)業(yè)務的主力承載網(wǎng)。近幾年來，移動數(shù)據(jù)業(yè)務快速發(fā)展，網(wǎng)絡數(shù)據(jù)承載壓力明顯上升，而用戶的體驗要求也隨著社會的發(fā)展不斷提高，以QQ為代表的即時通信類業(yè)務大量占用無線資源，產(chǎn)出卻相對很小。從網(wǎng)絡運營的角度，在資源不足時，需優(yōu)先保證高等級業(yè)務、高等級用戶的使用體驗。因此，對用戶進行分級、對業(yè)務進行分類，并結合流量控制，形成多維綜合調度優(yōu)先級實現(xiàn)無線資源動態(tài)調控，給用戶提供差異化服務，提升數(shù)據(jù)業(yè)務網(wǎng)絡資源效率及效益，便成為運營商的一個重要運營手段。

二、無線資源調控方案

2.1 數(shù)據(jù)業(yè)務調控策略

2G及TD網(wǎng)絡中承載的業(yè)務類型眾多，除了各類自有業(yè)務，還有諸如瀏覽、文件傳輸、點到點、即時通信類等典型業(yè)務。要實現(xiàn)資源動態(tài)調控，首先需要根據(jù)業(yè)務類型特點制定合理的調控策略，從差異化用戶服務、保障自有業(yè)務健康發(fā)展的角度，調控策略建議如下：

1、對用戶進行分級，將用戶分為金牌、銀牌、銅牌三級。

2、對業(yè)務進行分類，對手機視頻、手機閱讀等自有業(yè)務設置高優(yōu)先級。而即時通信類、點到點下載類業(yè)務可設置成較低級別，用SCI（Service Class Indicator）來指示業(yè)務類型。

3、基于“用戶+業(yè)務”的分級，在對用戶和業(yè)務分級后，綜合兩種分級策略，制定二維的、基于“用戶+業(yè)務”的分級。

4、在高校、居民區(qū)等即時通信類業(yè)務比例較高的區(qū)域實施QQ業(yè)務管控，減少QQ對無線資源的額外空占影響。

5、基于用戶、業(yè)務、時間、地點、累計流量等多維度實施流控，優(yōu)先保證忙時忙區(qū)的高等級用戶的自有業(yè)務體驗，當包月流量超出后改變可提供的最大速率，進行流量控制。

2.2 端到端調控策略生成與下發(fā)

當用戶請求數(shù)據(jù)業(yè)務及發(fā)生業(yè)務類型轉變時，GGSN通過檢測網(wǎng)絡下行數(shù)據(jù)包頭來確定業(yè)務類型，此時需要相應的機制將此業(yè)務類型告知BSC或RNC，以便進行無線資源調度。

2.2.1 GTP-U實現(xiàn)參數(shù)傳遞

標準的QoS參數(shù)通過PFC流程傳遞，但無法指示具體業(yè)務，因此需要引入新的機制，有DSCP和GTP-U等多種備選方案，通過對比分析，建議采用GTP-U的方案。以2G網(wǎng)絡為例，首先GGSN檢測出業(yè)務，將相應的SCI標識添加到攜帶數(shù)據(jù)包的GTP-U包頭中，發(fā)給SGSN；SGSN解析GTP-U表頭擴展標識，將業(yè)務類型存放到BSSGP包頭的QoS Profile信元里；BSC讀取BSSGP包頭的內容，針對不同業(yè)務進行基于優(yōu)先級的無線資源調控。GTP-U為3GPP規(guī)范的標準參數(shù)，因此，該參數(shù)傳遞方案可直接擴展至TD和LTE網(wǎng)絡。

2.2.2 調控策略生成與下發(fā)

端到端調控策略生成與下發(fā)的流程圖如圖1所示：

1、BOSS通過SOAP接口將用戶、業(yè)務分級的情況寫入策略生成單元（PCRF）和HLR。

2、策略生成單元在用戶激活上下文的時候將用戶分級和業(yè)務分級的情況通過規(guī)則的形式通知GGSN，GGSN通過在不同業(yè)務數(shù)據(jù)包中置位的方式通知SGSN，SGSN再將相關的優(yōu)先級置位轉發(fā)給BSC或RNC。

3、BSC或RNC基于下行數(shù)據(jù)包中收到的不同的優(yōu)先級置位來進行基于綜合優(yōu)先級的調度。

2.3 基于綜合調度優(yōu)先級的無線資源動態(tài)調控

2.3.1 基于用戶分級和業(yè)務分類的優(yōu)先級調度

以2G網(wǎng)絡為例，當BSC成功解析出核心網(wǎng)傳遞的調控信息后，將根據(jù)其內置的綜合優(yōu)先級映射表進行無線資源的調度。

綜合調度等級（ISP）分成5級，通過ARP與SCI的不同組合值確定。本次ARP用1代表金牌、2代表銀牌、3代表銅牌用戶，SCI用A表示自有業(yè)務、B表示瀏覽類業(yè)務、C表示下載類業(yè)務、D表示QQ業(yè)務，SCI可以用于區(qū)分多達255種業(yè)務，可根據(jù)實際需要進行設置，以達到精細化調控的目的。需要指出的是，表中的綜合調度優(yōu)先級映射并不是一成不變的，可根據(jù)經(jīng)營策略和網(wǎng)絡情況靈活進行調整。

當BSC根據(jù)核心網(wǎng)下發(fā)的調控參數(shù)完成基于表1的內部映射后，即實施基于權重的輪詢調度算法來調控資源。對于5個綜合調度等級，可以對其設定5個不同的權重值，并且可根據(jù)實際需要進行修改。

2.3.2 基于用戶、業(yè)務、時間、地點、套餐情況的流量控制

在無線側進行綜合優(yōu)先級調度的同時，還可以進行基于用戶、業(yè)務、時間、地點、套餐情況等多維條件的流量控制，流量控制的核心思想是通過允許的最大傳輸速率來實現(xiàn)，主要由GGSN完成。

1、對于時間，可以在策略生成單元中實現(xiàn)忙時定義，如定義晚18點到20點為忙時，當忙時到達時，策略生成單元到時會重新下發(fā)新的策略規(guī)則供GGSN執(zhí)行。

2、對于地點，在SGSN上傳的PDP請求激活消息中有相關小區(qū)信息，在策略生成單元中定義的策略下發(fā)給GGSN，當用戶的小區(qū)信息發(fā)生改變后，策略生成單元重新下發(fā)新的預定義規(guī)則，觸發(fā)QoS更新。

3、對于套餐情況，當用戶申請的套餐情況發(fā)生變化，如超過50元的套餐流量時，BOSS側會更新策略生成單元中用戶所在策略組，當新策略下發(fā)給GGSN后，GGSN根據(jù)策略指示做出修改最大流量限制的判斷。

2.3.3 即時消息類業(yè)務無線資源優(yōu)化

由于以QQ代表的即時消息類業(yè)務對速率和信道資源并不敏感，根據(jù)其空占比較高的特點，適當減少該類業(yè)務的資源占用并不會對用戶感知造成明顯影響，但可以大大節(jié)省無線資源的占用，因此，需要對此類業(yè)務進行進一步的無線資源優(yōu)化。

1、單獨的TBF延遲釋放控制

BSC解析BSSGP消息獲取SCI信息后，如果SCI指示為QQ業(yè)務，那么將啟用新的延遲釋放參數(shù)單獨對QQ進行控制。延遲釋放參數(shù)設置越小，釋放TBF和信道就越快。

2、單獨的TBF提早釋放控制

在TBF的預留機制當中，系統(tǒng)通過參數(shù)控制需要預留的TFI和USF資源，當系統(tǒng)剩余空閑的TFI、USF資源小于新增的針對QQ單獨設置的預留門限時，BSC會立即釋放QQ業(yè)務所占用的已無數(shù)據(jù)傳輸?shù)腡BF資源，從而減少QQ對資源的無謂占用。

通過以上優(yōu)化手段可以大大減少QQ業(yè)務的額外資源占用，在不明顯影響用戶感知的前提下節(jié)省了無線資源，緩解了QQ業(yè)務帶來的大量資源空占問題，提高資源利用效率；當然，不同廠商設備的具體實現(xiàn)機制會有所不同，如有些還能對QQ聊天只分配一個信道，有些還能減少QQ業(yè)務的占用度。

3、測試驗證

我們在現(xiàn)網(wǎng)進行了試點應用。經(jīng)過幾個階段的測試，結果表明，通過該調控方案的實施，能夠實現(xiàn)用戶等級區(qū)分、業(yè)務類型區(qū)分以及基于時間、地點等多種條件下流量控制的多維綜合資源動態(tài)調度；核心網(wǎng)能夠準確的通過GTP-U方案傳遞業(yè)務類型，BSC能夠成功識別出QQ業(yè)務并按照預設方案對其進行無線資源優(yōu)化，達到了預期的目標。

試點期間網(wǎng)絡設備總體運行良好，設備負荷未出現(xiàn)明顯變化。指標方面，半速率占比和信道復用度有所下降，數(shù)據(jù)信道承載效率和TBF建立成功率均有所提高，其他主要關鍵指標無明顯影響；測試表明，金牌用戶在資源明顯擁塞的小區(qū)業(yè)務體驗得到明顯提升，同時低等級的QQ業(yè)務體驗未產(chǎn)生明顯影響，試點應用區(qū)域內也未出現(xiàn)用戶投訴的現(xiàn)象。

三、總結

智能終端的日益普及和移動互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展既帶來了前所未有的發(fā)展機遇，也對網(wǎng)絡運營提出了更高的要求，隨著用戶對業(yè)務體驗要求的不斷提高，傳統(tǒng)的QoS已無法滿足運營需求。本文提出并驗證了基于多維綜合調度優(yōu)先級的無線資源動態(tài)調控方案，對有限的無線資源實施差異化管理，強化了數(shù)據(jù)業(yè)務精細化運營能力，提升了數(shù)據(jù)流量業(yè)務網(wǎng)絡資源效率及運營效益，相關思路和經(jīng)驗對TD以及LTE網(wǎng)絡的推廣應用也具有參考意義。