移动网络流量实现智能高效管理

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随着智能手机的普及以及应用的不断涌现,移动运营商正面临宽带无线通信带来的巨大挑战。这个挑战不仅仅是指宽带数据流量呈爆炸式增长,更指向流量激增下的流量有效管理。

无线流量亟待有效管理

目前,随着越来越多的应用被开发并运行在无线网络上,越来越多的不正常流量和异常的行为正在影响着用户的业务体验并增加网络的负载。这些异常包括:病毒所带来的巨大流量,对设备、应用和服务器发生的DoS攻击等。这些不正常的流量不仅将消耗网络带宽,更严重的是它们将消耗有限的信令和空口资源。另外,这些不正常的流量并不能帮助运营商提高收入,并且,它们还消耗着原本可以用来改进用户体验和网络性能的宝贵资源。

为了解决这一难题,运营商已经开始探索网络流量管理。有的通过无线网络管理工具,统计无线侧资源的占用、延迟、信道干扰以及设备本身的CPU、内存的使用情况。但是这一办法无法发现是什么用户、什么应用导致了网络资源的消耗;有的则借助无线接入、无线回传和核心网网元的QoS能力,按照不同优先级处理数据包,从而在拥塞的时候最大限度保证网络和小区的吞吐量。但是,这样并不能结合用户级别、历史使用情况对无线接入网的拥塞情况来动态采取管控策略。

由此可见,运营商亟须一个智能的解决方案,不仅涉及网络、应用、用户的分析,发现问题所在,而且还能根据网络的忙闲,以及应用和用户对网络的影响来动态地调整网络。

上海贝尔智能流量管理

上海贝尔智能流量管理方案通过实时的网络监控和分析找出无线网络中的异常情况和各个无线小区的拥塞状况。然后通过策略部署,对这些异常情况采取优先级、丢弃或阻止的方式来帮助运营商保护用户的业务体验,从而更好地使用网络资源。

该智能流量管理方案共有三个主要功能块:一、通过WNG 9900组件,能够实现网络监控和分析;二、通过5780 DSC PCRF做信息处理和策略触发,但需要WNG 9900和5780 DSC之间的紧密配合;三、通过无线网络众多的网元来实现策略执行和提交。

监控和分析

WNG 9900组件可以通过实时收集和监视用户及应用产生的流量来分析网络中每个网元的负载和性能,然后生成用户的异常事件和网元的拥塞告警。其中网元的拥塞是通过评估特定的异常事件来得出,当事件在一段时间内持续地超过正常门限时将被认定为拥塞。

每个异常事件和拥塞告警都有其特定的观察窗口来保证事件不是随机出现,而是持续的异常。每个异常事件加上事件的强度将被汇报给5780 DSC PCRF。每个异常事件的强度是可设置的,强度级别为5级,这充分保证了方案的灵活性。

WNG 9900基于每用户向5780 DSC PCRF报告异常事件,包括高带宽占用、高信令占用、端口扫描等。当事件的强度发生变化,WNG 9900也会再次报告5780 DSC。另外WNG 9900还将把网元的拥塞信息汇报给5780 DSC。

处理和触发

为了实现智能流量控制,5780 DSC将基于每用户生成策略。每个策略首先将关联异常事件和事件强度作为触发条件,同时再结合用户级别和网元拥塞级别来确定采取什么行动,其中包括:一、给用户发送信息,提示用户人为采取行动;二、QoS改变,通过改变异常事件流量的优先级来阻止网络状况的恶化;三、丢包,通过丢弃异常用户的数据包来改善网络的状况,异常用户的业务将受到影响;四、终止会话,终止异常用户的宽带数据会话。

策略执行和提交

策略的执行和提交是通过网元把策略规则应用到网络中去。一旦5780 DSC完成了策略的制订,它将通过3GPP的标准Gx接口把这些规则发送到网络。在3G网络中,策略将通过Gx接口发送到GGSN;在4G网络中,策略将通过Gx接口被应用到P-GW。因此,无论是在3G还是4G网络中,上海贝尔智能流量管理方案都可以通过Gx接口激活DPI模块来执行策略。

上海贝尔智能流量管理方案可识别以下不正常的流量:

点对点(P2P)流量——从某个设备发起的特定下载流量,这种流量将以不公平的方式消耗大量网络带宽和连接数量,导致信令拥塞和带宽占用。

空口永远占用——某个用户长时间地保持无线空口通道的占用,这样将占用过多的空口资源。

端口扫描——某个呼叫源(手机应用、服务器)循环扫描某个设备或服务器的特定端口,试图寻找可以攻击的有漏洞的机会,这将导致网络安全隐患、消耗带宽、空口和信令资源。

信令攻击——通过低流量重复触发无线信道的分配和释放,从而导致3G或4G网络信令层面的过载,这将导致空口资源的浪费。

电池攻击——某个恶意的呼叫源通过定时发送数据给某个移动终端来让其保持在就绪状态从而消耗手机的电池和网络资源。

带宽吞噬——消耗大量的带宽资源从而影响到其他用户的业务体验。

永远在线——一个用户长时间占用空口资源。

高信令用户——一个手机用户占用过多的网络连接,导致RNC拥塞,占用无线通道。

用户识别和管理

基于阿尔卡特朗讯的内部研究发现,大部分的移动宽带网络资源被极少数百分比的用户所占用,体现出极大的不对称性。经过调查发现,10%的用户消耗了80%的网络流量;20%的用户消耗了90%的网络流量。事实上,内部的研究还发现,长期的资源吞噬用户会持续地使用网络:前一天数据消耗前5%的用户将在第二天高峰时期消耗30%到35%的数据流量。很明显,有用户在忙时使用着远大于平均分配可以得到的网络资源,这些用户在忙时将侵害其他用户的使用体验,而造成这一现象的原因在于,网络把正常用户和资源吞噬用户归在同一QoS类中,这就使得网络并不能对资源吞噬用户做区分处理。

在这种情况下,上海贝尔智能流量管理方案就大有可为。运营商可以通过设定事件强度来定义自己的资源吞噬用户的标准。一旦设定完成,运营商将感知资源吞噬用户的行为和强度。后续,运营商还可以根据用户的级别、异常的类型来定义相应的策略,并在网络拥塞的情况下对资源吞噬用户采取丢包、降低优先级以及控制流数的方法来减少网络的拥塞情况。

今天,流量管理已经成为移动网络发展中亟待解决的新课题。借助上海贝尔智能流量管理方案,运营商不仅能够实现数据流量的动态、智能管理,还能够在提升网络利用率的同时有效降低CAPEX和OPEX,为后续的业务开展提供有力保障。

 

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