超宽带网络环境下的一体化自助指配技术研究

欧 亮，阮 科，朱永庆，邹 洁

（中国电信股份有限公司广东研究院 广州510630）

1 引言

随着高带宽应用、移动互联网、云计算、物联网等新应用和业务模式的出现，用户对大带宽、移动性、实时性、互动性、高质量、安全性等方面的需求高速增长，迫使运营商网络的服务能力由传统管道提供逐步向“智能管道”提供演进。因此，近期以超高速链路、光接入及LTE等技术为特征的超宽带网络及其业务平台，不仅要求提供更高的传输速率，还要求提供更快捷的服务响应与更佳的用户体验。如何运用智能化的资源调度手段和精细化的流量管理技术，在超宽带网络环境下进一步提升网络效率和流量价值，为用户提供便捷的网络服务体验，是自助指配技术研究的重要内容。

自助指配是网络运营商提供的一种面向用户的网络资源自助服务，指用户通过自服务界面订购或请求对网络资源的使用与分配，运营商网络按照用户意愿自动将所需资源配置给用户的服务流程，使用方式受SLA、现有网络能力、业务策略等多种因素限制。其中的网络资源，目前主要指网络中的带宽、时长/流量、服务等级等可计费的资源类型，未来可结合计算、存储等资源向ICT统一资源指配发展。

2 自助指配主要场景

自助指配的需求根据用户类型的不同来自多个方面。

·家庭客户自助指配：可分为静态型和动态型。前者指用户在网上营业厅进行的业务开通、套餐修改等自助服务，要求自助服务系统能自动提示用户所在区域内能开通的业务/套餐类型；后者指用户在上网过程中临时性的业务订购，需要通过账号、IP地址自动感知用户位置、当地网络保障能力、已签约信息等用户属性，提供可选服务套餐，可进一步划分为两种方式实现。一种是用户强制指定方式，从用户自助Portal中临时指定某类需要立即提供保障的业务，如VOD中的临时带宽保证；另一种是自动感知方式，服务平台能通过账号、IP地址等自动感知用户属性和业务类型，基于用户侧的感知称为前向感知，而基于业务平台侧的则称为后向感知。

·政企客户资源指配：指用户通过自服务系统，主动修改已订购服务，如带宽、服务等级等，需要运营商提示网络接入能力和网络运行状态参数。与家庭用户一样，这类用户也需要指定对某类业务的临时性保证，如在企业VPN内为重要的视频会议提供QoS区分服务。

·CP/SP侧资源指配：由第三方应用（含自营业务）平台发起，针对特定用户/业务提供流量差异化保障的服务。

·运营管理型指配：在网络指定位置，对特定用户/业务流量的监测或差异化保证，如移动网空中接口忙时/忙区用户流量的优先级管理等。

3 关键技术分析

在实际应用中，自助服务平台仅向用户呈现简洁的服务界面，如带宽提速按钮、Wi-Fi/3G网络切换按钮，但其内部含有大量复杂的网络和业务的操作与配置流程。自助指配的实现架构如图1所示。

首先，自助指配服务可应用于任何网络系统，无论是固网宽带还是无线或移动3G网络运营商，均可根据自身网络的智能化管控水平，提供部分或者全部从终端至应用平台的端到端网络资源指配服务。其次，从图1中可看出，自助指配服务的实现依赖于最上层的自助服务平台技术、以网管和策略控制平台为基础的承载控制技术、具备端到端QoS配置能力的基础网络3个重要方面。再次，用户在Portal中的指配操作最终将下发至网元并产生实际响应，实践中应根据BOSS系统能力和网络现状逐步满足各类用户的指配要求，如从静态的套餐自助修订向动态带宽调整过渡，从单一网元指配过渡至端到端指配，避免实现的复杂性。

3.1 自服务平台技术

自助服务平台主要由用户Portal和自助指配功能模块组成，完成接受用户访问、鉴别用户身份、用户属性与业务呈现、业务策略调整、网络配置、用户确认等过程。它既可以由独立的平台组建，也可分布在固/移各类网络的BOSS中。

Portal主要为用户指配服务的用户界面，它可嵌入网上营业厅等各类CRM（指用户服务界面）中，经过页面重定向技术引导用户访问指定的操作界面，如套餐修改、临时带宽调整等。

自助指配功能模块主要实现指配流程管理和网络资源管理，需要维护从用户自助请求发起到指配控制指令下发的所有流程和状态，引导用户顺利操作，借助策略控制平台与网管系统实现对网络设备的控制能力。其集中部署有利于实现统一的用户体验，简化用户操作。

图1 自助指配服务架构

自助服务平台与运营支撑系统存在大量接口，启动并控制着与周边Portal、AAA、BSS、接入网管等系统的交互过程，采集用户配置所需相关信息，并控制用户资源指配操作的执行流程。

3.2 智能承载控制技术

智能承载控制能力主要由固/移策略控制平台、AAA、固/移网络的综合网管来实现。自助指配服务需要承载控制平台提供两方面的能力：用户网络运行参数和资源类型、基于用户/业务的网络资源配置能力。前者由各类网管系统提供，包括用户接入带宽、用户接入线路信息、设备可配置能力等；后者是由策略控制平台提供的端到端网络资源中的各类控制策略，包括从接入网、城域网网元到后向IDC侧业务路由器的配置模板。

策略控制平台是网络智能化管控的核心部件，实现从用户指定的套餐模板到实际网络控制操作的一一映射，管理基于用户和指定业务的全部控制策略；将用户套餐转化为对带宽、时长、优先级的业务控制策略，并进一步转化为对网络设备的QoS等级、限速、重定向等的网络控制策略；同时可将配置下发到对应网元，包括家庭网关、基站控制器、DSLAM/OLT、BRAS/SR 等。

策略控制平台主要参考TISPAN RACS和PCC技术体系，上述标准虽未在实际运营网络中普遍采用，但仍具参考价值，尤其在缺乏标准的固网数据业务中，应结合IP网络的BOSS能力对其进行简化。在实现方式上，存在AAA改造和专用策略平台两种方法，前者对小规模、静态指配服务提供具有较快的部署能力；后者适合大规模动态指配服务，同时具备多种业务的智能化管控能力和网络差异化配置能力。

3.3 高速网络与差异化技术

高带宽网络与网络差异化能力是提供自助指配服务的两个基本前提。现阶段，以中国电信为代表的网络运营商主要以固移接入网和IP骨干网的宽带提速为目标，采用xPON FTTH技术和100 Gbit/s超高速链路发展高带宽网络，同时综合多种技术手段，通过精细化多功能管道，实现用户和业务流量在逻辑管道中的统一标准和接口。

在高速网络建设中，主要关注FTTH规模业务开通中的综合维护流程、光进铜退下多业务承载的零配置灵活开通需求、跨厂商PON设备的互通部署等关键问题。

精细化管道方面主要考虑固移接入网的带宽保障、流量导向、访问控制技术，提升用户和业务感知能力，实现基于位置、终端、应用等的差异化服务；同时，完善端到端QoS机制，实现网络对分等级用户的差异化服务，提供针对特定应用的服务保障能力。对于CDMA分组域及其LTE网络，适时启用QoS机制，逐步实现移动QoS机制与固网QoS机制的映射和适配。

3.4 终端即插即用技术

通过基于TR069类终端管理平台远程控制固网家庭网关或终端设备，间接通过家庭网关内置UPnP模块实现家庭网络内终端的即插即用。终端上线后，指配网关与AAA系统实现用户订购业务属性；通过与策略控制系统协商，实现终端对网络带宽的自动配置。

该技术可以简化家庭定制终端、政企定制终端和移动终端的配置过程。具体实施中，固网可以家庭/政企网关为核心控制点，以TR069协议为基础，实现终端的即插即用和全面管理，通过终端管理系统与运营商BOSS功能的关联，打通运营商网络到用户定制终端的端到端管理能力，逐步实现电信业务的零配置下发。移动网络则应跟进OTA技术的标准化过程，推动基于统一移动设备管理（MDM）的软件更新与即插即用，通过统一手机管理平台，实现参数配置、固件更新、设备诊断、功能升级和用户数据管理等。

4 典型案例

目前许多网络运营商已开展了多种自助指配服务，包括从前台网上营业厅的自选套餐订购，到用户自助Portal的宽带一键提速服务等。其中，异构网络间的一体化自助指配服务最难实现。

本节以3G/Wi-Fi网络之间的智能切换方案为例，说明固移融合一体化自助指配技术在实际中的应用。该方案可根据用户当前位置附近的3G与Wi-Fi接入资源分布，利用宽带WLAN充分地接入线路，顺利分流3G拥塞地区的用户上网流量。

4.1 基于用户位置的切换方案原理

方案的基本思想是通过运营商位置服务器获取的上网移动终端的位置信息，判断用户周边是否部署无线AP，如果存在该运营商的AP设备，可通过短信或者网页向用户提示信道切换，或者直接通过用户终端的驱动程序开启WLAN功能连接至指定AP上。

在具体实施中，网络运营商通过部署位置服务器，获取当前正在接入互联网或WAP的移动终端的地理方位，并且知道该位置的误差程度，位置服务器会检查该用户周边指定范围内（如500 m以内）是否存在该运营商的WLAN AP设备，如果存在，则向信道切换服务器发送一条消息触发切换请求过程。该过程包括两类操作：一是向用户发出短信或者弹出页面提示周边存在WLAN设施，供用户决定是否自动启用WLAN功能，二是强制终端（如物联网应用中无人-机交互功能的哑终端）直接向指定AP切换。

融合架构下的位置业务管理平台功能示意如图2所示，该方案涉及如下系统和设备。

·公共移动网 （PLMN）分组域系统：包括移动终端（MS）、基站收发系统（BTS）、分组控制功能（PCF）单元、无线接入网与分组交换公共数据网（PSPDN）网关设备（P-I网关），如PDSN或GGSN等。

·分组业务认证系统：基于RADIUS协议的AAA系统、用户地址分配系统。

·位置服务器：从BSC、HLR、PDSN/GGSN，或 者RFID、电子支付POS机等其他识别设备，获取移动用户的位置信息，通过各种无线/有线渠道传送到位置。提取用户上线状态和相关基站信息，绑定用户IP地址与地理位置的映射关系，为ICP/ISP提供各种类型的位置数据查询接口。

·移动用户数据库：记录和存储用户ID、业务类型、计费类型、IP地址、用户在线状态等。

·WLAN AP设备资源数据库：记录和存储运营商AP的部署编号、地理方位、经纬度坐标、设备工作状态、线路信息等。

·WLAN信道切换服务器：用于评估移动终端的上下文环境，控制指定终端从2G/3G信道切换至WLAN的局端设备。

·移动终端驻留程序：一个运行在用户移动WLAN的切换控制软件，用于接收位置切换服务器指令并控制移动终端底层驱动程序。

4.2 方案实施流程

方案的关键流程介绍如下。

（1）移动终端（智能手机终端或者物联网终端）启动上网流程，用户的PPP协议分组经过无线空中接口和RAN后到达P-I网关设备，P-I网关为该用户向AAA服务器请求认证，认证通过后，该用户移动终端将被分配IP地址并成功建立IP连接。

（2）联网成功后，终端驻留程序需定时（如 5 min）向WLAN切换服务器注册身份和汇报终端状态。

（3）位置服务器定时监测移动终端的位置，如1次/min（该值可以设定），并查询WLAN AP设备资源数据库，如果发现该终端附近存在运营的AP设备，且距离较近，如500 m（该值可以设定），位置服务器就向WLAN切换服务器发出一条消息，报告该移动终端的编号、当前地点、定位精度。

（4）WLAN切换服务器收到位置服务器的消息后，监测该用户的活动状态和范围，如果在一部署有AP的区域连续停留3 min以上，则通过短信（或者Web弹出页面，这需要移动终端驻留程序定期向切换服务器发送请求信号）向用户发出提示信息，告知用户可以使用本运营商在附近提供的AP接入网络，短信内容依照位置精度分为3类。

·高精度位置：提示可供使用的一个AP的坐落方位，如某大厦一楼，询问用户是否切换。

图2 融合架构下的位置业务管理平台功能示意

·中精度位置：提示用户周边的数个AP的坐落方位列表，提示用户开启WLAN功能进行搜索。

·低精度位置：仅提示用户附近可能存在的所有AP设备坐落方位，建议用户抵达上述区域后再开启WLAN功能。

上述消息可以是明文，也可以是加密信息。

（5）智能终端上的终端驻留程序检测到切换服务器发来的消息内容（短信或者HTTP报文）后，会启动一个新进程，根据用户配置的不同，该进程可能采取如下措施。

·如果用户配置为手动开启WLAN功能，该进程仅告知用户消息周边的WLAN AP存在状况，并提示是否开启WLAN功能，如果用户选择同意，则开启WLAN功能进行搜索。

·如果用户配置为自动开启WLAN功能，则该进程会开启WLAN功能，并对指定AP进行搜索，如果成功搜索到指定AP，则进行信号强度检测，如信号强度大于设定的阈值，则提示用户周边存在某个WLAN AP，询问用户是否连接，如果用户选择是，则自动连接该AP并完成相应的认证过程。

（6）如果是物联网应用中的移动终端，其终端驻留程序会直接开启WLAN功能，并直接连接指定AP。

（7）成功实现WLAN切换后，终端获得新的IP地址和互联网服务，终端驻留程序需再次向WLAN切换服务器注册身份和汇报状态。

(8)移动终端离线后，终端驻留程序也将中止运行。

该方案不仅通过指配服务优化了用户体验，增加智能控制能力，还具有实施便利、系统响应快捷、用户操作简便的特点，并且不影响现网的业务流程和用户的正常上网过程，也不改变现有移动网和宽带接入网络结构，可为各类带有3G和WLAN功能的双模智能移动终端、物联网终端提供服务。

5 结束语

自助指配服务是对运营商ICT能力的全面考验，用户简单的指配操作会引发业务端到端链路中相关网元、控制系统、运营支撑系统的关联操作，具有牵一发而动全身的效应。现阶段，在宽带提速和超宽带技术条件下，运营商应重点考虑完善自助Portal系统，逐步统一关键性指配服务界面，以提升用户体验。同时，应加强自助服务流程的管理，对核心指配服务流程实现标准化。此外，应有步骤地实现固/移网络智能化、差异化管控，积极推进各类策略控制系统的应用与推广，为自助指配服务的全面实施创造条件。

应该看到，目前正在考虑的各类自助指配服务形式上尚较为简单，主要集中于同种网络环境下单网元设备的带宽、优先级以及计费策略的调整。未来自助服务系统应考虑发展固/移一体化端到端自助指配能力，为各类终端用户提供统一的指配操作体验，实现各类终端的零配置与即插即用。另一方面，应以前期自助指配框架为基础，不断丰富所呈现的资源类型，强化面向用户的资源可视化能力，从单一的网络资源指配，向管道类、存储类、计算类资源的一体化承载能力发展，提供更灵活的指配能力。可以预见，从单点资源指配向端到端资源指配发展，从管道型指配向包括IT系统在内的云化资源指配发展，将是自助指配服务的最终趋势。