前言
隨著移動互聯網的快速發展，現網2G/3G數據業務快速增長，移動運營商面對無線資源受限，網絡擁塞嚴重等問題。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，實現基于用戶和業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絡實現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、不同的業務使用情況，為其分配不同的網絡資源、制定差異化的資費策略。差異化服務網絡側主要通過靜態策略和動態策略來實現。以下將分別介紹這2種策略的技術原理及實現方式。
1.1 靜態策略控制
1.1.1 WCDMA網絡中QoS概念
在WCDMA核心網的業務上，所有的業務資源都是共享的，也就存在著QoS的引入。用戶和網絡之間，可以通過協商QoS獲得它所需要的帶寬。在網絡閑的情況下，可以獲得較高的帶寬，而在網絡忙時，只能維持保證速率。目前對整個WCDMA網絡來說，比較復雜的也就是QoS的實現，規范把數據業務按QoS分為四大類，分別是會話類業務（包括話音、可視電話、視頻游戲等）、交互式業務、數據流業務和后臺業務。這4類業務的區別，就在于QoS參數的要求是不同的，QoS參數最典型的如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。不同用戶的業務要求根據不同的種類系統提供不同的資源。另外從小區負荷來考慮，隨小區負荷的變化，能夠滿足的各類用戶的各類業務要求的速率是不一樣的。所以，根據QoS可以從3個方面實現資源的動態分配，由RNC根據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QoS控制實現機制
3G 用戶和業務差異化服務，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QoS控制實現原理。
1.1.3 QoS參數映射
表1 示出的是QoS參數映射。
1.2 動態策略控制
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絡業務數據傳輸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架構實現動態差異化服務，R7標準的PCC架構如圖2所示。
1.2.2 PCC規則
PCC 規則有2種：動態規則和預定義規則。動態規則由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 規則主要包含規則名稱、業務ID、業務數據流模板、網關狀態、QoS 參數等。一般來講，PCC 規則需根據運營商需求進行自定義。
圖1 靜態QoS控制實現原理
圖2 R7標準的PCC架構
1.2.3 動態QoS控制實現機制
圖3示出的是動態QoS控制實現原理，從中可以看出：
圖3 動態QoS控制實現原理
a）PCC 架構實現QoS 控制。PCRF 下發合適的QoS規則，GGSN執行規則。
b）CN的QoS控制。SGSN/GGSN/HLR等核心網網元對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 靜態策略控制部署建議—HLR設置
HLR 簽約中相關的參數為CARP、ARP、MBR、GBR、THP、TC，用戶優先級通過上述參數的設置來體現。
a）CARP。可設置1～3來分別代表金、銀、銅牌用戶。
b）ARP。用于標識R99和HSPA業務，取值范圍為1～3，分別代表金、銀、銅牌用戶。
c）會話類和流類業務。通過QoS Profile中的4個參數（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）交互類業務。主要通過QoS Profile中的3個參數（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組合將交互類業務區分為9個優先級。
e）背景類業務。主要通過QoS Profile中的2個參數（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 發送給RNC。在網絡資源擁塞時，RNC根據ARP集合中的優先級別、允許搶占、允許被搶占和允許排隊屬性執行R99業務的優先級。
a）RNC的準入算法能夠根據用戶優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，能夠根據用戶優先級類別和用戶使用業務來進行降負荷處理。
c）優先降低用戶PS業務，在降低用戶PS業務速率時，應考慮用戶優先級的差異。若所有用戶PS業務受到掉線處理后，系統依然無法恢復到穩定狀態，對于預警控制，不對任何用戶的CS業務做斷線處理，對于重擁塞控制，可對CS業務做斷線處理。支持高優先級CS業務用戶搶占低優先級CS業務用戶。
d）在系統擁塞時，切入業務的優先級比新發起業務的優先級高；要能保障緊急呼叫的接入。
2.2.2 HSPA 業務的調度
HSPA的調度在NodeB上完成，調度策略的配置在RNC上實現。SGSN通過RAB Assignment將ARP集合中的優先級別、允許搶占、允許被搶占和允許排隊屬性發送給RNC。RNC將其影射為SPI，下發給NodeB。
a）NodeB支持基于SPI的調度，高優先級用戶的帶寬（即速率）高于低優先級用戶的帶寬（在信道質量相當時），保障了高優先級用戶的服務質量和業務體驗，限制低優先級用戶過多地“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，如業務類型（TC）、用戶優先級（ARP）、THP（對交互類業務有效）。通過SPI的映射配置，高優先級用戶的流類業務保障要好于低優先級用戶的流業務保障。
c）流業務優先級高于I/B類業務的優先級，支持高優先級用戶的流業務搶占低優先級用戶的流業務；需要支持I/B類業務的MBR限制。
d）當HSDPA功率、碼資源受限時，要能保證同等優先級用戶的業務的調度公平性。
2.3 動態策略控制部署建議
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議，Non-3GPP接入系統中PCC架構既要適應基于主機的移動性協議，也要適應基于網絡的移動性協議。
b）PCRF必須支持一個指定業務數據流在多個PCEF上執行PCC規則，至少包含P-GW上的PCEF和Non-3GPP接入網絡中的PCEF。
c）在有效PCEF上針對每一個業務數據流執行策略計費控制。
d）PCC信令從PCRF傳輸到有效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）對于一個給定業務數據流，PCRF應能夠區分不同PCEF上執行的PCC規則，即能夠在P-GW上執行策略計費規則和Non-3GPP上執行QoS策略規則。
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，降低異常流量業務（如P2P下載視頻）在數據流量中的占比，重點關注NET上的業務。
b）現階段在2G/3G分組域引入PCC架構，以應對數據業務快速增長，支持差異化策略管理。
c）升級GGSN 支持策略控制執行功能，并利舊GGSN DPI功能支持業務識別和管控。
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、業務分級的市場策略。
f）對有特殊QoS或計費要求的自有業務，增加業務側（如IMS、WAP網關等）和核心網側的交互接口，實現信息共享。
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QoS參數的組合信息對無線自有優先級的調度管理。
3 結束語
隨著移動數據業務的迅猛發展，網絡的壓力越來越大。為了保障網絡的安全，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元負荷。在現網中部署基于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網業務需求和有限的運營資源之間的矛盾，滿足業務發展需求和業務經營。
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