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基于DPI的智能管道控制研究

时间:2018-01-18 18:23来源:www.e-lunwen.com 作者:lgg 点击:
本文是软件工程硕士论文,通过对南昌电信 353 个高时长高流量用户进行了流量抑制,刚开始由于设置策略调整欠佳,对部分流媒体客户端软件使用多种协议进行传输视频数据。
第 1 章 引言
 
1.1 技术背景描述
近年以来,对等网络(Peer-to-Peer,简称 P2P)、流媒体、VoIP、Web TV、互动在线游戏、音视频聊天和虚拟现实等网络新业务层出不穷,为运营商吸纳了大量的客户资源,同时也对网络的底层流量模型和上层应用模式产生了很大的冲击,带来带宽管理、舆论管控、信息安全、内容计费等一系列新的问题[1]。尤其是 VoIP、P2P、流媒体等业务,当前 P2P 业务的流量已占互联网数据流量的 50%-70%,如果再加上流媒体等业务,新业务的数据流量是相当巨大的,这打破了以往“高带宽、低负载”的 IP 网络 QoS 提供模式,在很大程度上加剧了无线网拥塞,降低了无线网负载能力,劣化了无线网络质量,妨碍了正常的无线网业务的开展和关键应用的普及。同时,由于具有带宽吞噬特性,运营商一般的网络升级无法满足 P2P 流量急剧增长带来的流量需求,再加上网络设备不能实现对 WEB TV/P2P 等新兴业务的识别,对 P2P 等流量缺乏有效的技术监管手段,导致网络运营商无法有效的管理网络的运行情况。因此,运营商开始逐步重点关注移动互联网业务中承载的协议类型及具体的应用软件。移动互联网对运营商移动网络产生了非常大的冲击和影响,主要表现在以下几个方面。(一)、从业务层面分析,P2P 下载类业务和在线视频类业务在网络流量中占比非常大,消耗大量资源。例如,南昌电信移动网络中 80%的业务量是 P2P。(二)、从用户层面分析,少量用户占用了大量资源,严重违反了公平使用原则(Fair Use Policy),甚至超过二八原则。(三)、从智能终端层面分析,终端快速休眠机制对无线网络造成很大的信令冲击;无线网络负荷的增加导致不断地扩容压力。(四)、从收入层面分析,每 GB 流量的收益年年下降,增量不增收现象明显。一方面,随着网络流量的增加,运营商的现有网络无法满足用户需求,需要投入大量的成本扩容、升级现有网络,如巨额的基础设施投资,电信新技术的开发等等,以满足用户对带宽需求的增长;另一方面,现有的运营模式,导致运营商没有更多的利润增长点,流量增长给运营商带来的利润增长微乎其微,互联网生态系统产生的回报大部分由业务及平台提供商获得,没有成比例地回馈到运营商手中。运营商的收入逐渐转移到提供通信服务的内容提供商上,运营商的业务量与收入之间的剪刀差日益扩大。
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第 2 章 发展现状及方向
 
2.1 发展现状
当前,较多国外电信运营商已经开展了智能管道建设工作。一般都是结合自身网络状况,有计划、有步骤地开展智能管道建设。在智能管道建设初期,移动运营商开展内容计费业务比较普遍,针对不同业务采用不同的计费方式,因为无线带宽相对较窄,内容计费可以体现的无线资源价值[2]。随着移动终端能力的不断提升,LTE、HSPA 等高速率宽带无线接入技术的引入,流媒体、P2P 等高带宽业务也逐步流行,移动运营商为了缓解增量不增收的扩容压力,逐步引入策略控制节点(PCRF、Policy and Charging RulesFunction)对不同内容计费业务和计费策略进行统一管理和控制。随着智能管道建设的不断推进,有些运营商如 SRPINT 又引入了移动视频业务的优化技术来提升用户体验。当前全球移动业务的开展,大部分都使用了内容计费业务。此外,在欧洲使用公平使用原则(Fair Use Policy)策略应用较多,在国内,运营商开始关注如何快速开展灵活差异的套餐运营,也更加关注于业务限速、忙时忙区控制等策略。由于 3GPP(3rd Generation Partnership Project)有非常系统的发展路线图和建设思路,国此,国外先进运营商不约而同地都采用了先移动后固网的建设思路[3]。目前国内运营商结合了自身的现状,也采取了类似的建设思路。目前,国外先进运营商都已经普遍在移动网上实现了 PCC(Policy Control andCharging)架构,实现了智能网络的初级阶段,虽然还需要进一步强化固移融合和统一的策略调度,但已经给运营商提供了非常灵活的业务运作空间[4]。
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2.2 研究方向
为了积极应对移动互联网快速发展带来的问题,运营商除了不断对网络进行升级扩容,“做宽管道”,还需要知道无线网络中流量构成,如何精细化控制其带宽能按业务或客户的 QOS 属性来调整流量资源分配,保证关键业务或客户的流量业务,如何限制 P2P/流媒体等高消耗、低价值业务占用无线资源。面对移动互联网的冲击,运营商一方面要“做宽管道”,另一方面要提升“网络智能性”。“感知、控制、开放”的智能管道能力将成为运营商网络能力提升的主要技术发展方向,感知是智能管道的基础、控制是智能管道的核心、开放是智能管道差异化服务的主要手段[5]。
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第 3 章 包检测技术.......... 6
3.1 传统包检测技术..........7
3.2 深度包检测技术..........8
3.3 带宽管理技术.... 12
第 4 章 基于 DPI 的网络管道智能控制...... 14
4.1 课题目标........ 14
4.2 项目实施方案.... 14
4.2.1 实验平台搭建........ 15
4.2.2 安全保护措施........ 16
4.2.3 串并一体化设备结构............ 19
4.2.4 部署智能管道策略.... 21
4.2.5 方案实施结果........ 23
第 5 章 结论与展望...... 32
5.1 结论............ 32
5.2 进一步工作的方向.......... 32
 
第 4 章 基于 DPI 的网络管道智能控制
 
本课题尝试使用深度包检测技术(Deep Packet Inspection ,DPI)技术,识别移动互联网的小区各类互联网数据的应用层信息,优化移动互联网的小区各类互联网应用流量占比,实现依照策略智能调控大流量应用缓解小区无线网络的拥塞。(控制 P2P 占用过多的资源,从而达到提升 HTTP 业务流量占比)。
 
4.1 课题目标
本课题研究主要希望达到三个目标:(1)提升客户业务体验从网页访问延时,网页打开时间,视频流畅程度几个方面入手,通过优化资源配置保障常规业务的体验(2)提升无线网资源利用率忙时通过控制忙小区的 P2P 业务提高网络覆盖更多的常规业务用户,闲时放开控制,将业务流量更加均匀的分布到全天,提高整网的网络资源利用率(3)助力流量经营,提升比特收益结合计费系统,增强高收益部分的业务资源分配,降低低收益部分的业务资源分配,从而达到整网的业务收入目标保障自营业务体验实现系统对天翼视讯、爱音乐、爱游戏等自营 P2P 业务的保障能力,尝试在对 P2P 流量管控的同时确保自营业务的客户感知。
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结论
 
通过对南昌电信 353 个高时长高流量用户进行了流量抑制,刚开始由于设置策略调整欠佳,对部分流媒体客户端软件使用多种协议进行传输视频数据,导致系统对流媒体应用控制效果不是很稳定,最终通过调整策略,已经能够很好的对流媒体等应用流量能够稳定的控制。原先全市有 14 个小区基站处于超忙状态,经过系统分流疏导后,现在只有 3 个小区基站存在超忙状态。后续将通过对小区基站进行流量抑制疏导,增加该小区的 WLAN 热点覆盖,改善小区用户上网体验,为前端部门大力发展用户解决技术难题。目前全省业务流量约为 30Gbps,预计 2017 年底业务流量约为 40Gbps。无线网容量为了防止拥塞站的增加至少按照 30%的冗余进行考虑,所以就需要达到 52Gbps 的无线网承载力,预计为 1 亿元的投资。启用移动互联网小区流量智能调度功能后,一定程度上减少无线网投入及缓解无线网来不及扩容的问题。
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参考文献(略)
 
(责任编辑:工程论文)
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