宽带接入差异化服务产品研究与应用

20090337宽带接入差异化服务产品研究与应用引言宽带网络经过多年发展，用户量急剧上升，网络内容不断丰富，导致带宽需求越来越高，运营商不得不持续投入，提升带宽；而带宽价格越来越低，运营商除了卖带宽外，缺乏更好的运营手段来增加收入。这种情况下，运营商开始考虑推广城域网宽带增值业务，从不断增长的网络应用中获取收益，改变ARPU值不断下降的趋势。1产品研究1.1技术背景研究推出宽带接入差异化服务产品，对运营商网络资源管控能力、业务保障能力也提出了新的要求。运营商前期的粗放式业务管理模式单一，无法针对多媒体、游戏等不同需求提供不同的服务。若需要提供差异化体验，就需要业务控制中心能够针对每个人、每项业务对网络资源进行动态管理和调整，针对具体业务需求动态调整IP网络资源。对网络资源进行接纳控制(RAC)的研究已经成为国内外标准化组织的热点课题。资源接纳控制是在下一代网络(NGN)中引入的一个全新概念，位于业务控制层和承载传送层之间。通过实行资源接纳控制，向上向业务层屏蔽传送网络的具体细节，支持业务控制与传送功能相分离，向下感知传送网络的资源使用情况，通过接纳和资源控制，确保正确合理地使用传送网络资源，从而保证业务的服务质量(QoS)。ITU-T、TISPAN、3GPP、3GPP2以及中国标准化协会(CCSA)都对其进行了不同程度的研究。资源接纳控制首先在TISPAN中明确提出，其相关功能称为资源接纳控制子系统(RACS)，目前已经发布了R2阶段的规范ETSIES282003v2.0.0；ITU-T中相关功能称为资源接纳控制功能(RACF)，其R1阶段的草案Y.RACF已经在2006年7月份的会议上通过；3GPP中与资源接纳控制相关功能被称为策略和计费控制(PCC)，目前已经发布了3GPPR7版本的规范3GPPTS23.203v1.0.0。中国对资源接纳控制功能的研究基本上与ITU和TISPAN的研究保持同步，在2006年的3月召开的网络总体工作组(WG1)13次会议和信令与协议工作组7次会议上分别通过了《电信级IPQoS体系架构》和涉及的3个接口协议的技术报告。基于相关国际标准，各设备厂家已经推出了相关产品和解决方案。采用RAC技术后，宽带网络不仅可以对宽带接入业务进行差异化运营，增加BOD、VOD、DPI等业务类型，还能保证宽带网络承载SIP业务、IMS业务的质量，是宽带网络作为ALLIP电信网络的基础技术。1.2试点产品QOS是从网络建设的技术角度提出的概念，对于运营商而言，更应该侧重的是从市场/客户的角度提供不同的服务。中国网通在2007年就专门立项对互联网业务QOS保障策略进行了深入研究和论证，并于2008年在集团宽带接入产品基地太原进行了宽带接入差异化产品的业务试点，主要推出的试点产品有带宽自助业摘　要　介绍RAC及各国际标准组织，研究在当前网络环境下开展宽带接入差异化服务的方案和产品，详述产品的系统架构、网络拓扑以及与各业务支撑系统的接口方式，在现网上进行产品部署及应用测试，对测试结果进行分析和评价，对下一步的工作进行展望。关键词宽带接入；差异化服务；BOD刘绍波贾兴华宁小玲联通宽带业务应用国家工程实验室有限公司北京100032Research&Development信息通信技术38务(BOD)和网络视频点播保障业务。1.2.1带宽自助业务带宽自助业务(BOD)是一种按需动态调整带宽的业务。其特点就是把带宽选择权交给用户，用户在需要大带宽业务时如FTP、语音、视频、P2P等，可以自由地按需选择和调整带宽。该业务的计费模式可选择按时长计费或者按流量计费，用户通过到营业厅受理或Portal自助服务方式订购或取消业务，通过自助服务的方式实时调整带宽。目前运营商宽带接入主要是以固定带宽按包时、包月、包年的方式提供给用户，更改带宽耗时耗力，业务不够灵活方便。带宽自助业务可以使用户根据需要自己即时调整带宽，让用户在调整期间享受高带宽的体验，从而逐步吸引用户从低带宽套餐向高带宽套餐转移；同时，带宽自助业务也是运营商从传统通信运营商向信息运营商转型的一个切入点，通过部署资源策略服务器实现带宽自助业务的同时，运营商可以识别应用层的业务，从而可以实现对不同的应用业务提供不同质量的服务，实现宽带增值，避免在互联网产业链中被管道化、边缘化。1.2.2网络视频点播保障业务网络视频点播保障业务是针对用户网上视频点播业务进行带宽、实时性、流畅性等服务质量保证的业务。视频点播(VOD)业务提供商需要先与运营商签订合作协议，运营商会区分和识别有合作关系VOD业务提供商的用户视频流，提供高优先等级的带宽保证，使用户视频能够实时保证顺畅，提升用户体验。目前现有的互联网网络视频点播，运营商没有进行业务带宽保障，用户的视频体验完全依赖于自身带宽及网络环境。随着信息技术的发展，互联网上内容及业务不断丰富，用户浏览网页、聊天、收发邮件的同时，还要玩在线游戏，收看在线视频等，同时，用户数量也不断增多，使网络资源日趋紧张，尤其在网络高峰期间，经常会发生拥塞，视频经常会发生缓冲，影响收看效果；同时随着用户欣赏水平的提高，用户要在线观看高清晰视频，这时原有的带宽就不够了，需要提升带宽来实现。运营商开展本业务可以有效地解决上述提到的问题，与视频服务提供商合作，网络能够识别合作伙伴的视频流，通过提升优先级来实现拥塞路段各种数据流中视频流优先通过；对使用该业务的用户自动提升带宽来实现高清视频的流畅欣赏。用户不需要任何额外操作，服务质量的提升对用户是透明的。2系统部署2.1系统架构宽带接入差异化运营方案的核心思想是在承载层和应用层之间引入了承载控制层，通过部署资源策略控制系统和BRAS/SR，构建可管控的网络资源运营平台，做到用户可识别，业务可区分，网络可管理，质量可控制，实现精细化业务运营；同时基于开放架构设计，构建标准化、可扩展的业务承载平台，支撑NGN/IMS业务的平滑演进。宽带接入差异化运营方案整体架构由应用层、承载控制层以及承载层三部分组成，其中对现有宽带城域网络需要增加的是承载控制层设备，图1中的城域网核心层、城域网汇聚层、城域网接入层属于承载层，新增的资源策略控制系统属于承载控制层，Portal、VOD系统等应用服务群属于应用层，具体的架构方式如图1所示。1)应用层：包括增值业务的应用服务器如IPTV系统的VODserver，WebPortalserver等，应用层的设备通过开放协议SOAP协议向资源策略控制系统提供图1系统架构图研究与开发20090339图2网络拓扑图业务信息，在用户使用业务或定购业务时向资源策略控制系统发起请求,并在用户取消/结束业务时，通知资源策略控制系统。2)承载控制层：资源策略控制系统接收业务系统的业务请求，提供动态的策略控制和资源接纳控制功能。通过开放SOAP协议与增值业务系统对接，以及标准Diameter协议与传统业务控制系统对接，获取业务信息和QoS需求；通过开放标准COPS协议将不同用户、不同业务类型的网络策略动态下发给PoP点的承载设备BRAS/SR，实现网络策略保障；资源策略控制系统可以在本地为增值业务生成CDR报文，通过FTP的方式传入计费系统进行增值计费。3)承载层：由负责数据转发的L2/L3层承载网设备组成，承载网设备需要能够结合传统QoS能力来实现动态的策略执行能力；根据逐级收敛的网络特征，流量动态的策略执行关键点在于ServicePoP点，现网BRAS设备支持并通过COPS协议从资源策略控制系统获得动态的基于用户和业务的网络策略，结合H-QoS机制，为不同用户、不同业务提供差异化QoS保障。2.2网络拓扑资源策略控制服务器部署于城域网核心网外围。由于需要与接入网设备联动，故将资源策略控制服务器部署在公网上，通过防火墙，接入省网内网，与综合客服系统、计费系统对接，实现业务功能和计费功能，如图2所示。用户小区开展业务时，网管部门首先需要放开用户小区DSLAM设备的物理带宽限制，逻辑带宽及数据优先级则是根据用户的请求由资源策略控制服务器进行控制调整。用户在经过AAA认证鉴权上网以后，就可以登录门户网站，进行业务订购及激活业务等相关操作——资源策略控制服务器从97系统获取用户属性信息判断用户是否具有相应的权限进行业务操作，符合条件的用户就可以自主使用业务。资源策略控制服务器按照设定的时间频率生成话单，传给计费中心进行计费。2.3系统接口资源策略控制系统可以作为面向上层的OSS/BSS等业务运营系统和下层的与设备关联紧密的业务承载层，它提供的标准扩展接口可以实现：1)使电信网络向外部开放，使第三方可以提供和开发业务，能够借助IT技术的快速发展和专业的软件开发商来开发电信业务。Research&Development信息通信技术402)各个网络(如PSTN、GSM、UMTS、IP网络等)业务层面的真正融合，使业务的开发和部署都能够独立与底层的网络和设备特性相匹配，如图3所示。资源策略控制系统支持的各种接口类型以及相关支持的协议,如表1所示。3测试分析3.1测试目的、内容和方法城域网部署资源策略控制服务器并与计费系统、97系统对接以后，系统具备了进行试点运营的能力。在正式商用之前，需要对系统的实际效果进行测试，检查系统是否能够有效地提升用户带宽并保障用户良好的使用体验。根据网络条件的好、中、差，选择相应条件小区开通业务，到用户家中进行自助带宽调整测试和网络视频点播保障业务测试，观察带宽提速的效果以及网络视频点播保障业务的使用效果，利用测速工具记录测试数据以进行分析。3.2测试场景本次试点测试先后在省二枢纽、市宽带中心以及若干个小区进行。省二枢纽的BRAS业务清闲，具备最理想的测试条件，采用LAN专线接入，物理线路长度小于500米，使用的帐号初始带款为2M，最大带宽可提至8M，由于BRAS轻载，物理线路佳，此处的测试带宽提速应该能到达理论最佳值。市宽带中心的BRAS负载较重，接入的AD用户约有几万户，测试时将DSLAM物理带宽放至4M，通过AD拨号接入，物理线路长度约为1000米，使用帐号的初始带宽均为1M。宽带中心的BRAS接入的用户覆盖周围很多小区，用户量大，是太原负载量偏大的BRAS。此处测试观察重载情况下的带宽提速效果。根据小区网络条件的差异，选择了不同条件的多个小区的用户进行了测试。用户的初始带宽均为1M，距离端局距离在1-2.5公里之间，范围覆盖了线路质量较好、一般、较差三种情况，观察提速效果。在小区用户测试过程中，向用户介绍了带宽自助业务以后，用户响应积极，热情配合测试工作，测试效果理想。3.3测试结果分析3.3.1BOD测试结果分析与评价对上面测试结果进行综合分析，数据如表2所示：(注：表中期望值即为提速的目标带宽，如加速至2M，则期望值即为2.0，允许一定偏差)二枢纽直接通过LAN接入，负载较轻，基本能达到理论速率,最高可提速至8M，效果最为显著；市宽带业务中心BRAS负载较大(2.5万用户)，且接入线路长度较大，信号质量有所衰减，提至高带宽时相对吃力；小区用户测试数据较为分散，上表取9组用户的均值，总体看，BOD的2M、3M业务效果显著，到4M时效果稍有差距，与物理线路有关，但效果还可以。总体结论：用户端接入速度得到了相应的提升，BOD业务的用户实际体验效果明显。3.3.2网络视频点播保障业务测试结果分析与评价网络视频点播保障业务测试是与视频点播服务提供商合作进行，由视频服务提供商开发出用户视频点播门户，用户访问此门户即可以享受得到有保障的视频流。用户点播视频的同时，点播系统会向策略控制图3系统接口图表1接口类别与协议研究与开发20090341服务器发送视频保障请求；点击停止播放视频时，会向策略控制服务器发送取消视频保障请求。目前视频保障的内容包括提示用户带宽提速至4M，同时提升用户视频流的优先级。测试用户的初始带宽为1M。测试过程中，对有保障的视频与无保障的视频进行了对比。1M以下码流视频效果对比不显著，均能流畅播放；2M码流影片在1M带宽的普通ADSL用户观看时，影片时断时续，用户体验很差，在开启视