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业务识别规则集中管理解决方案doc
业务识别规则集中管理解决方案研究7
邮电设计技术/2015/11
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收稿日期：
2015-08-24
业务识别规则集中管理解决方案研究
关键词：
DFI；SPI；DPI；Restful；SOAP；ICAP
doi：
10.16463/ki.issn1007-3043.2015.11.017中图分类号：
TN915文献标识码：
A
文章编号：
1007-3043（2015）11-0079-05
摘
要：
针对现网业务识别规则配置方式的优化需求进行了深入阐述。
对移动网络中的业务识别技术及业务识别规则配置方式进行了分析，包括DFI、SPI、DPI3种业务识别方式，PGW、PCRF2种业务识别规则配置方式；对业务识别规则集中管理方案进行了阐述与分析，分别从方案特点、网络架构与接口、主要业务流程3方面进行了详细介绍；结合2类移动互联网业务特点，给出了业务识别规则集中管理解决方案的实际应用；为解决目前现网问题提供了一种思路。
Abstract：
Itexpoundstheneedforoptimizationofserviceidentityruleconfiguration.Firstly，itstudiestheserviceidentificationtechnolo-gyinmobilenetwork，includingthreekindsofidentificationways，andserviceidentityruleconfiguration（PGWandPCRFstaticconfiguration）.Secondly，itexpatiatestheserviceidentityrulecentralizedmanagementsolutionandelaboratesitre-spectivelyfromtheaspectsofcharacteristics，architectureinterfaceandserviceprocess.Finally，combinedthecharacteristicsoftwotypesofmobileInternetservice，itgivesthepracticalapplicationofserviceidentityrulecentralizedmanagementsolu-tioninthecurrentnetworks，toprovideaconsiderationonsolvingthecurrentnetworkproblems.
Keywords：
DFI；SPI；DPI；Restful；SOAP；ICAP
王磊，赫罡（中国联通网络技术研究院，北京100048）
WangLei，HeGang（ChinaUnicomNetworkTechnologyResearchInstitute，Beijing100048，China）
0引言
随着移动互联网的高速发展，移动数据流量呈现爆炸式增长，运营商正逐步从语音、短信经营转变为多元化、全方位、深层次的数据流量经营。
为了能够实现对用户移动数据流量的精细化运营，避免成为管道工具，运营商积极引入业务识别技术，能够对不同种类的业务进行检测与区分，从而为用户提供有针对性的差异化服务，提升用户业务体验的同时提高运营商的收益。
1移动网络中的业务识别技术
1.1移动网络业务识别方式目前在移动网络运营商中使用的业务识别方式
包括以下几种。
a）深度流检测（DFI）。
采用基于流量行为的应用识别技术，即不同的应用类型体现在会话连接或数据流上的状态不同，通过识别数据包的大小、速率、时延、持续时间、发送频率以及IP地址连接方式等内容进行检测，从而获取用户访问业务种类。
b）浅层包检测（SPI）。
采用数据包头分析技术，通过对OSI七层协议中的传输层与协议层内容进行检测，从而获取用户访问业务种类，主要识别数据包的源IP地址、目的IP地址、源端口号、目的端口号、传输协议类型等。
c）深层包检测（DPI）。
采用数据包内容分析技术，通过对OSI七层协议中的应用层内容进行检测，从而获取用户访问业务种类，主要识别数据包的内容、
StudyonServiceIdentityRuleCentralizedManagementSolution
王磊，赫罡业务识别规则集中管理解决方案研究运营维护
Operation&Maintenance
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应用层协议等。
可以看出DFI与SPI识别方式主要是针对三/四层进行分析，DPI需要对七层内容进行分析，一般情况下DFI、SPI采用内置部署方式，DPI既可采用内置部署方式，也可采用外置部署方式。
1.2业务识别规则配置方式
移动网络运营商业务识别技术中包括业务流特征提取模块和业务种类匹配模块2部分。
业务流特征提取模块将用户业务的特性信息（例如数据包大小、时延、源IP地址、源端口号、URL、应用层协议类型等）提取出来，发送给业务种类匹配模块，业务种类匹配模块将特征信息与目的业务的特征信息进行匹配，识别出用户访问业务种类。
移动运营商在开启业务识别功能后，需要在PGW或PCRF上配置业务识别规则。
a）采用静态业务识别方式时，在PGW上通过设备网管手工配置业务识别规则具体内容，由PGW进行业务识别。
b）采用动态业务识别方式时，在PCRF上通过设备网管手工配置业务识别规则具体内容，由PCRF将业务识别规则动态下发给PGW，由PGW进行业务识别。
目前现网中采用通过设备网管的方式手工在设备上进行配置，这种配置方式存在以下问题。
a）业务识别规则管理节点分散。
由于PGW/PCRF配置节点分散，需要运维人员在全网PGW/PCRF上对业务识别规则进行动态维护，尤其针对第三方OTT业务服务器频繁变更的场景，管理复杂度高。
b）业务识别规则容量有限。
由于PGW/PCRF设备中仅有部分硬件资源用来配置业务识别规则，因此支持的业务识别规则解析条目数量有限，仅能达到万级条目，不能满足大数据量级业务识别需求。
c）与第三方OTT交互性较差。
由于缺少与第三方OTT之间的自动化数据同步接口，只能采用人工工单的方式对业务识别规则进行配置，业务开通周期长，不能满足合作业务快速开通与上线的需求。
为了能够有效地解决以上问题，提出了业务识别规则集中管理方案。
2业务识别规则集中管理方案
2.1集中管理方案特点
业务识别规则集中管理方案通过引入业务识别规则集中管理网元实现对用户业务识别规则的集中管理，同时开通与第三方OTT之间的数据同步接口，提高与第三方OTT交互实时性，实现业务识别规则管理的集中化、自动化。
采用业务识别规则集中管理方案可以有效解决在现网业务识别规则配置中存在的问题。
a）由于采用业务识别规则集中管理网元，运维人员只需要在全网一点进行业务识别规则管理维护，可有效提高业务识别规则管理效率，降低管理复杂度。
b）由于采用了专门的软、硬件设备配置业务识别规则，因此支持的业务识别规则解析条目数量较高，能达到百万级要求，可以满足大数据量级业务识别规则需求。
c）由于开通了与第三方OTT之间的自动化数据同步接口，第三方合作业务的开通与管理可以做到自动化，极大程度地缩短第三方合作业务开通部署周期，简化流量经营类业务配置步骤，满足合作业务快速开通与上线的需求。
2.2网络架构与接口
如图1所示，业务识别规则集中管理方案新建1套业务识别规则集中管理网元，开通与现网PGW之间的ICAP/SOAP接口、与现网PCRF之间的SOAP接口、与第三方OTT之间的Restful接口。
a）ICAP接口。
为业务识别规则集中管理网元与
PGW之间的接口，PGW提供业务识别规则，发送给业务识别规则集中管理网元，业务识别规则集中管理网元查询本地数据库得到业务标识，将业务标识返回给PGW。
b）SOAP接口。
为业务识别规则集中管理网元与PGW/PCRF之间的接口，业务识别规则集中管理网元提供业务识别规则给PGW/PCRF，PGW/PCRF对SOAP接口消息进行处理，将其转换为网元内部配置。
c）Restful接口。
为业务识别规则集中管理网元与第三方OTT之间接口，第三方OTT提供业务识别规
图1业务识别规则集中管理方案
王磊，赫罡
业务识别规则集中管理解决方案研究
运营维护
Operation&Maintenance第三方OTT
业务识别规则集中管理网元PGW/GGSN
SGSN/MMERAN/eNodeB终端PCRF
OCS/BSS移动运营商
网络
RestfulICAP/SOAP
SO
AP
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则以及业务属性的相关描述，发送给业务识别规则集中管理网元，业务识别规则集中管理网元对Restful接口消息进行处理，鉴权第三方OTT的合法性并获得业务识别规则的定义等其他属性信息。
业务识别规则集中管理方案采用动态查询与静态查询相结合的方式，用户初始查询通过ICAP接口采用动态查询方式查询业务识别规则与业务标识之间的关系；业务识别规则集中管理网元存储业务识别规则查询频次等信息，依据筛选条件对业务识别规则进行条件筛选，将筛选后的业务识别规则通过SOAP接口下发给PGW/PCRF，PGW/PCRF转换成内部网元配置文件；用户后续查询时采用静态查询方式查询PGW/PCRF本地配置的业务识别规则与业务标识之间的关系。
在移动运营商网络中部署集中管理方案需新建业务识别规则集中管理网元；对现网PGW/PCRF进行软硬件升级改造，增加SOAP接口机，能够将SOAP协议转换成内部配置文件；需要对PGW的内部业务识别逻辑进行改动，将业务匹配模块外置到业务识别规则集中管理网元中。
2.3主要业务流程
业务识别规则集中管理方案主要包括业务识别规则生成、业务标识动态查询和业务识别规则下发3个流程。
2.3.1业务识别规则生成流程
第三方OTT通过Restful接口向业务识别规则集中管理网元同步业务的业务识别规则信息，包括新增/修改/删除业务识别规则（见图2）。
a）运营商针对第三方OTT业务规划业务标识信
息。
b）第三方OTT根据不同场景针对业务进行新增、修改、删除业务识别规则信息操作。
c）第三方OTT向业务识别规则集中管理网元发送HTTP请求消息，消息头中携带Username、Passwor
d、Operation、Seq等参数，消息体中携带业务识别规则及业务属性等信息，包括L3/4RuleContent、L7RuleContent等。
d）业务识别规则集中管理网元对第三方OTT合法性进行认证与鉴权，同时更新数据库内部业务识别规则信息，并根据业务属性信息决定后续对业务识别规则采取的动作。
e）业务识别规则集中管理网元向第三方OTT发送HTTP响应消息，其中携带返回结果，成功返回200，失败返回500。
2.3.2业务标识动态查询流程
PGW提取业务识别规则特性信息，发送给业务识别规则集中管理网元，业务识别规则集中管理网元进行业务标识查询（见图3）。
a）用户使用数据业务，PGW进行数据流解析获取流描述信息，例如源IP地址、源端口号、目的IP地址、目的端口号、URL等L3/4或L7层协议特征。
b）PGW向业务识别规则集中管理网元发送ICAPREQMODRequest消息，消息中携带L3/4Rule⁃Content、L7RuleContent。
c）业务识别规则集中管理网元查询本地数据库对业务识别规则进行匹配。
d）业务识别规则集中管理网元向PGW发送ICAPREQMODRespons
e消息，匹配成功时，消息中携带Service_ID；匹配不成功时，消息中携带结果码。
2.3.3业务识别规则下发流程
图2业务识别规则与业务标识生成流程
图3业务标识查询流程
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由业务识别规则集中管理网元下发业务识别规则的静态配置信息给PGW/PCRF，PGW/PCRF对业务识别规则进行配置转换（见图4）。
a）业务识别规则集中管理网元判断满足业务识别规则推送条件，例如立即推送、业务识别规则变化时推送、查询频次满足一定条件时推送，发起向PGW/PCRF的业务识别规则动态推送流程。
b）业务识别规则集中管理网元向PGW/PCRF发送业务识别规则推送请求消息，消息中携带业务识别规则及动作类型等信息，包括L3/4RuleContent、L7Ru⁃leContent、Action_Type等。
c）PGW/PCRF向业务识别规则集中管理网元返回SOAP响应消息，消息中携带返回结果，成功返回200，失败返回500。
d）PGW/PCRF对SOAP消息进行处理，将业务识别规则转换成内部配置文件。
e）业务识别规则集中管理网元向PGW/PCRF发送处理结果响应请求消息，消息中携带MessageID、Is⁃Success、ErrorDesc等参数。
f）PGW/PCRF向业务识别规则集中管理网元返回SOAP响应消息，消息中携带返回结果，成功返回200，失败返回500。
3业务识别规则集中管理应用
3.1应用了CDN技术的移动互联网业务
随着CDN技术的成熟，越来越多的第三方OTT业
务商都通过使用CDN技术来提高业务服务质量，但由于用户访问内容经过CDN调度后对原始URL进行了重定向，改变了用户访问服务器的IP地址或URL，从而为网关精确识别第三方OTT业务以及用户精准计
费带来一定影响。
采用业务识别规则集中管理方案，第三方OTT通过Restful接口将自营业务的业务识别规则发送到业务识别规则集中管理平台，CDN服务提供商将CDN的服务器IP地址、重定向后的URL与第三方OTT的映射关系通过Restful接口发送到业务识别规则集中管理平台，业务识别规则集中管理平台将CDN的服务器IP地址、重定向后的URL与第三方OTT的原始URL进行绑定；当用户使用第三方OTT业务时，将CDN重定向后的服务器IP地址或URL发送给业务集中管理平台，业务识别规则集中管理平台将其与第三方OTT的URL进行关联，将业务流量进行合并处理，从而做到精准计费。
与网关静态配置方式相比，集中管理方案具有一定优势，由于现网部署的CDN业务服务器较多，重定向后的URL也较分散，通过在网关上手工静态配置第三方OTT业务与CDN重定向后的服务器IP地址或URL的匹配关系十分复杂与繁琐；业务集中管理平台支持的业务识别规则容量大，同时具备Restful数据同步接口，同步第三方OTT业务与CDN重定向后的服务器IP地址或URL的匹配关系简单与且匹配快速。
3.2后向流量统付业务
随着移动运营商从传统的语、短信经营转变为数据流量经营，越来越多的移动互联网企业提出了定向流量经营类业务产品需求，例如用户免费访问某团购网站以此增加网站点击率，通过广告或第三方商家分成的方式盈利；某游戏网站为游戏用户提供免费游戏流量，通过游戏中的增值业务盈利，此类商业模式的特点是后向流量统付，终端用户不必顾虑费用，第三方OTT为流量付费，可以获得更多增值业务回报。
为了能够有效支撑流量经营类业务产品需求，要求移动运营商的网络支持大批量互联网业务的精确识别功能。
采用业务识别规则集中管理解决方案，第三方OTT通过Restful接口将自营业务的业务识别规则及订购的统付业务发送给业务识别规则集中管理平台；用户在使用业务过程中，PGW将自营业务的业务特征信息发送给业务识别规则集中管理平台，业务识别规则集中管理平台匹配内部数据库完成业务识别，并下发统付业务所用计费标识；PGW使用下发的RG为用户统付类业务计费。
与采用PCRF针对用户级别的解决方案相比，集
图4业务识别规则下发流程
王磊，赫罡
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运营维护
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主要从
事移动通信标准和新技术的跟踪研
毕业于西北工业大学，
主要从事通信网
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