前言
随着移动互联网的快速发展，现网2G/3G数据业务快速增长，移动运营商面对无线资源受限，网络拥塞严重等问题。由于无线资源不可能无限扩展，无法满足用户日益增长的带宽需求，同时少量用户占用大量带宽，影响网络公平使用。在这种情况下通过QoS和PCC控制，合理调配无线资源，实现基于用户和业务分级的差异化管控就显得非常重要。文中主要就运营商差异化服务的网络实现原理及部署进行讨论。
1 基本原理
差异化服务就是针对不同类型的用户、不同的业务使用情况，为其分配不同的网络资源、制定差异化的资费策略。差异化服务网络侧主要通过静态策略和动态策略来实现。以下将分别介绍这2种策略的技术原理及实现方式。
1.1 静态策略控制
1.1.1 WCDMA网络中QoS概念
在WCDMA核心网的业务上，所有的业务资源都是共享的，也就存在着QoS的引入。用户和网络之间，可以通过协商QoS获得它所需要的带宽。在网络闲的情况下，可以获得较高的带宽，而在网络忙时，只能维持保证速率。目前对整个WCDMA网络来说，比较复杂的也就是QoS的实现，规范把数据业务按QoS分为四大类，分别是会话类业务（包括话音、可视电话、视频游戏等）、交互式业务、数据流业务和后台业务。这4类业务的区别，就在于QoS参数的要求是不同的，QoS参数最典型的如BLER（块差错率和块丢失率）、Delay（传输时延、可变时延及可变时延的累计）等。从用户的角度实现QoS，就是将用户分成三大类，如金、银、铜卡用户。3种用户在系统中可能获得的资源是不一样的，如金卡用户，可能的保证速率为128 kbit/s，峰值速率满足384 kbit/s或更高。不同用户的业务要求根据不同的种类系统提供不同的资源。另外从小区负荷来考虑，随小区负荷的变化，能够满足的各类用户的各类业务要求的速率是不一样的。所以，根据QoS可以从3个方面实现资源的动态分配，由RNC根据移动交换中心或其他部分提出的RNB分配请求消息，来分配各种合适的无线接口的信道资源。
1.1.2 静态QoS控制实现机制
3G 用户和业务差异化服务，同时涉及到HLR、MSC/SGSN、RAN、UE。从目前来看，各厂家都有自己的3G网络差异化实施策略，都能够针对不同签约级别的用户有不同的无线资源管理策略，包括接入控制、拥塞控制、HSDPA带宽分配。图1示出的是静态QoS控制实现原理。
1.1.3 QoS参数映射
表1 示出的是QoS参数映射。
1.2 动态策略控制
1.2.1 PCC基本原理
策略和计费控制（PCC）是3GPP标准组织提出的用于分组网络业务数据传输QoS等策略控制和流计费的一种技术架构，运营商可以借助PCC架构实现动态差异化服务，R7标准的PCC架构如图2所示。
1.2.2 PCC规则
PCC 规则有2种：动态规则和预定义规则。动态规则由PCRF 通过Rx 接口提供给PCEF，它可以随时通过Rx 接口激活、修改和去激活；预定义规则则是预配置在PCEF 中，支持通过PCRF 进行激活和去激活，但是不能被修改。PCC 规则主要包含规则名称、业务ID、业务数据流模板、网关状态、QoS 参数等。一般来讲，PCC 规则需根据运营商需求进行自定义。
图1 静态QoS控制实现原理
图2 R7标准的PCC架构
1.2.3 动态QoS控制实现机制
图3示出的是动态QoS控制实现原理，从中可以看出：
图3 动态QoS控制实现原理
a）PCC 架构实现QoS 控制。PCRF 下发合适的QoS规则，GGSN执行规则。
b）CN的QoS控制。SGSN/GGSN/HLR等核心网网元对QoS的控制。
c）RAN的QoS控制。RAN对于无线资源的具体调度。
2 差异化服务部署建议
2.1 静态策略控制部署建议—HLR设置
HLR 签约中相关的参数为CARP、ARP、MBR、GBR、THP、TC，用户优先级通过上述参数的设置来体现。
a）CARP。可设置1～3来分别代表金、银、铜牌用户。
b）ARP。用于标识R99和HSPA业务，取值范围为1～3，分别代表金、银、铜牌用户。
c）会话类和流类业务。通过QoS Profile中的4个参数（MBR-UL、MBR-DL、GBR-UL、GBR-DL）进行设置，金牌用户的MBR 和GBR 设置高于银牌用户的MBR和GBR，依此类推。
d）交互类业务。主要通过QoS Profile中的3个参数（THP、MBR-UL、MBR-DL）进行设置，THP的取值范围为1～3，金牌用户的THP和MBR设置要高于银牌用户的THP和MBR，依次类推；最多可通过ARP、THP组合将交互类业务区分为9个优先级。
e）背景类业务。主要通过QoS Profile中的2个参数（MBR-UL、MBR-DL）进行设置，金牌用户的MBR设置要高于银牌用户的MBR，依次类推。
2.2 静态策略控制部署建议—RAN设置
2.2.1 R99 准入/拥塞控制
MSC/SGSN 通过RAB assignment 将ARP 发送给RNC。在网络资源拥塞时，RNC根据ARP集合中的优先级别、允许抢占、允许被抢占和允许排队属性执行R99业务的优先级。
a）RNC的准入算法能够根据用户优先级的高低设置启动门限的高低；各类准入控制门限为小区级，运营者能够对其进行灵活的控制和调整。
b）当拥塞控制启动后，能够根据用户优先级类别和用户使用业务来进行降负荷处理。
c）优先降低用户PS业务，在降低用户PS业务速率时，应考虑用户优先级的差异。若所有用户PS业务受到掉线处理后，系统依然无法恢复到稳定状态，对于预警控制，不对任何用户的CS业务做断线处理，对于重拥塞控制，可对CS业务做断线处理。支持高优先级CS业务用户抢占低优先级CS业务用户。
d）在系统拥塞时，切入业务的优先级比新发起业务的优先级高；要能保障紧急呼叫的接入。
2.2.2 HSPA 业务的调度
HSPA的调度在NodeB上完成，调度策略的配置在RNC上实现。SGSN通过RAB Assignment将ARP集合中的优先级别、允许抢占、允许被抢占和允许排队属性发送给RNC。RNC将其影射为SPI，下发给NodeB。
a）NodeB支持基于SPI的调度，高优先级用户的带宽（即速率）高于低优先级用户的带宽（在信道质量相当时），保障了高优先级用户的服务质量和业务体验，限制低优先级用户过多地“吃掉”共享带宽。
b）SPI（取值范围为1~15）在RNC上配置，可由多个因素映射得来，如业务类型（TC）、用户优先级（ARP）、THP（对交互类业务有效）。通过SPI的映射配置，高优先级用户的流类业务保障要好于低优先级用户的流业务保障。
c）流业务优先级高于I/B类业务的优先级，支持高优先级用户的流业务抢占低优先级用户的流业务；需要支持I/B类业务的MBR限制。
d）当HSDPA功率、码资源受限时，要能保证同等优先级用户的业务的调度公平性。
2.3 动态策略控制部署建议
2.3.1 PCC架构部署原则
a）PCC 架构不能依赖于特定的移动性协议，Non-3GPP接入系统中PCC架构既要适应基于主机的移动性协议，也要适应基于网络的移动性协议。
b）PCRF必须支持一个指定业务数据流在多个PCEF上执行PCC规则，至少包含P-GW上的PCEF和Non-3GPP接入网络中的PCEF。
c）在有效PCEF上针对每一个业务数据流执行策略计费控制。
d）PCC信令从PCRF传输到有效PCEF的方式是Off-Path，即在非漫游情形下使用Gx接口，在漫游情况下使用S9接口。
e）对于一个给定业务数据流，PCRF应能够区分不同PCEF上执行的PCC规则，即能够在P-GW上执行策略计费规则和Non-3GPP上执行QoS策略规则。
2.3.2 PCC实施建议
a）以有效资料管控和疏导为主，满足VIP用户的资源需求，解决少量用户占用大量带宽，降低异常流量业务（如P2P下载视频）在数据流量中的占比，重点关注NET上的业务。
b）现阶段在2G/3G分组域引入PCC架构，以应对数据业务快速增长，支持差异化策略管理。
c）升级GGSN 支持策略控制执行功能，并利旧GGSN DPI功能支持业务识别和管控。
d）打开2G/3G无线设备的QoS控制功能，支持差异化无线调度。
e）BOSS开通域PCRF接口，支撑用户分级、业务分级的市场策略。
f）对有特殊QoS或计费要求的自有业务，增加业务侧（如IMS、WAP网关等）和核心网侧的交互接口，实现信息共享。
g）当有多维度的自有调度需求时，增强无线侧功能，支持根据QoS参数的组合信息对无线自有优先级的调度管理。
3 结束语
随着移动数据业务的迅猛发展，网络的压力越来越大。为了保障网络的安全，保障高价值用户的正常使用，移动运营商必须通过带宽资源分配差异化、费用差异化措施降低各网元负荷。在现网中部署基于QoS和PCC控制的差异化服务技术，可以有效缓解不断增长的移动互联网业务需求和有限的运营资源之间的矛盾，满足业务发展需求和业务经营。
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本文标题：移动宽带差异化服务技术原理及部署建议
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