基于DPI技術(shù)的CCG在移動互聯(lián)網(wǎng)中的解決方案分析

2010/04/06

　　摘要　闡述了DPI深度包檢測技術(shù)及采用其技術(shù)的CCG在移動互聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用，介紹了UT斯達康基于電信級ATCA平臺及DPI技術(shù)的TC8000 CCG解決方案，及其在3G EVDO 數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用。

1.移動互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展與CCG的重要性

　　互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展已經(jīng)深刻改變了人們的工作方式和生活方式，從電子郵件，B2B/B2C的電子商務(wù)交易，到QQ/MSN的即時通訊，Web2.0的微博，甚至開心網(wǎng)上種菜，我們的工作與生活已經(jīng)被互聯(lián)網(wǎng)化。

　　同時，移動業(yè)務(wù)的快速發(fā)展，尤其是3G網(wǎng)絡(luò)的部署與更多智能終端的推出，使得互聯(lián)網(wǎng)進入了一個嶄新的移動互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展階段。

　　“手機將變得無所不能”，這是比爾?蓋茨對未來手機發(fā)展的一個預測。這個預測已逐步變成現(xiàn)實，例如搜索、網(wǎng)頁瀏覽、郵件收發(fā)、視頻通訊、電子書下載、電子地圖、電子支付、微博等，PC機上的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用已經(jīng)逐步在智能終端上得以實現(xiàn)�？梢詳喽�，移動互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)在智能移動終端多樣化，IP承載與傳輸網(wǎng)絡(luò)，3G核心數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)與IMS等平臺建設(shè)的逐步到位與完善下，在2010年必將進入一個快速的發(fā)展時期。

　　移動互聯(lián)網(wǎng)根植并發(fā)展于傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)，在傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展與建設(shè)中出現(xiàn)的問題必然會在移動互聯(lián)網(wǎng)出現(xiàn)，如IP地址管理，帶寬管理，網(wǎng)絡(luò)安全，垃圾信息，ICP/ISP的管理與合作等問題。同時，對于傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)出現(xiàn)的新技術(shù)與應(yīng)用，移動互聯(lián)網(wǎng)也必須及時吸收、更新與應(yīng)用，如SaaS（Software as a Service，軟件即服務(wù)），云計算，Widget微技，電子支付等。

　　在傳統(tǒng)雙絞線的XDSL與以Ethernet為主的Internet數(shù)據(jù)接入網(wǎng)業(yè)務(wù)中，電信運營商主要是對于基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)進行建設(shè)，為寬度化鋪路搭橋，實際收益工具比較單一：主要是進行帶寬管理與租賃，對于內(nèi)容、應(yīng)用與業(yè)務(wù)運營等部分由于先期網(wǎng)絡(luò)建設(shè)與技術(shù)限制，參與較少。因此，在目前移動互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)中，如何進行差異化建設(shè)、提供精細化經(jīng)營，是電信運營商不得不面對的實際問題與挑戰(zhàn)。

　　類似傳統(tǒng)TDM語音業(yè)務(wù)通過端局號碼分析局間No.7信令來區(qū)分語音業(yè)務(wù)計費與服務(wù)等級，移動互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)運營中，電信運營商必須對移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的類型進行區(qū)分，給予不同的SLA，達到有效管理與計費——不是簡單的帶寬與數(shù)據(jù)流量的粗放型管理，而是要通過多媒體內(nèi)容計費（Content Based Billing，CBB）以及內(nèi)容計費網(wǎng)關(guān)（Content Charging Gateway，CCG）實現(xiàn)移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的精細化管理。

　　基于CCG內(nèi)容進行計費，電信運營商可以提供細粒度的增值服務(wù)、更精確的計費點與融合，運營能力與水平可以得到更高層次的提升；用戶可以獲得更透明、更滿意的服務(wù)，運營商客戶黏合度也隨之提高。

　　基于多媒體內(nèi)容計費可以把計費信息、用戶接受服務(wù)的多媒體內(nèi)容與服務(wù)質(zhì)量建立更直接的聯(lián)系。其中，CCG內(nèi)容計費網(wǎng)關(guān)是電信運營商在2.5G/3G移動互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)中實現(xiàn)更精細化運營的一個重要網(wǎng)絡(luò)節(jié)點。

2.CCG及其核心DPI技術(shù)

　　CCG主要是在移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)中進行業(yè)務(wù)控制、計費支持，實施計費策略控制，要求支持在線計費和離線計費兩種方式，支持各種典型的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，如HTTP業(yè)務(wù)，F(xiàn)TP業(yè)務(wù)，WAP瀏覽業(yè)務(wù)，MMS業(yè)務(wù)等。

　　CCG在3GPP R5中的結(jié)構(gòu)如圖1所示。一般而言，GGSN可以與CCG合并設(shè)置，也可獨立部署。

圖1:CCG的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

　　CCG因為是基于內(nèi)容進行計費的，所以要對數(shù)據(jù)內(nèi)容進行深度分析，譬如3層的IP地址與協(xié)議類型，4層的端口，7層的URL及其協(xié)議類型等，并生成話單，所以電信運營商CCG的業(yè)務(wù)需求是實時的、高速的、大容量的，并要求有冗余處理與備份，這對數(shù)據(jù)包報文處理技術(shù)及平臺提出了更高要求。

　　互聯(lián)網(wǎng)上傳統(tǒng)的流量和帶寬管理主要基于OSI 2～4層，即鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層，通過IP包頭的源地址、目的地址、源端口、目的端口以及協(xié)議類型信息進行分析，通常稱此為“普通報文檢測”�！捌胀▓笪臋z測”僅分析IP包4層以下的內(nèi)容，通過端口號來識別應(yīng)用類型，而且“普通報文檢測”不能識別應(yīng)用層。這些限制對于CCG需要在移動互聯(lián)網(wǎng)上進行以內(nèi)容區(qū)分計費的精細化運營就無能為力了。

　　近來互聯(lián)網(wǎng)出現(xiàn)的DPI（Deep Packet Inspection，深度包檢測）技術(shù)是實現(xiàn)CCG計費的有力法寶，其能識別和區(qū)分網(wǎng)絡(luò)流量，進行流量控制、內(nèi)容計費、垃圾內(nèi)容過濾以及流量管理，提供差異化經(jīng)營保障。采用DPI技術(shù)部署的CCG內(nèi)容計費網(wǎng)關(guān)，能夠?qū)K端用戶的流量進行分析，根據(jù)分析得到的不同的信息，如3層的IP地址，協(xié)議類型，4層的端口以及7層的URL，協(xié)議類型等實現(xiàn)不同的策略計費，完善了現(xiàn)有的只針對數(shù)據(jù)流量和時長的粗放型計費方法。當IP數(shù)據(jù)包，TCP或UDP數(shù)據(jù)流經(jīng)過基于DPI技術(shù)的流量管理系統(tǒng)時，系統(tǒng)通過深入讀取IP包載荷的內(nèi)容來對OSI 7層協(xié)議中的應(yīng)用層信息進行重組，從而得到整個應(yīng)用程序的內(nèi)容，然后按照OSS/OB定義的管理策略對流量進行操作，如過濾、整理、限流等。

　　DPI檢測實際上也是一個計算密集型應(yīng)用，它要求掃描整個數(shù)據(jù)包，計算開銷非常大。傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在實現(xiàn)此功能時大多采用軟件方案，在通用的CPU上進行處理，在獨占一個CPU核的情況下也只能達到Mbit/s級別的處理能力，不適合電信級的CCG部署。同時，DPI部署的CCG不僅僅是為2.5G/3G移動互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)部署，實際上LTE業(yè)務(wù)更加強調(diào)多媒體數(shù)據(jù)的業(yè)務(wù)精細化運營與融合，所以CCG的解決方案必須要考慮目前2.5G與3G數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求與擴展，也要考慮以后LTE業(yè)務(wù)的長期部署。

　　UT斯達康在2008年發(fā)布的ATCA構(gòu)架TC8K平臺基礎(chǔ)上，于2009年第3季度初發(fā)布了采用專業(yè)ASIC芯片與DPI技術(shù)的CCG解決方案，可進行硬件線性DPI處理，可按業(yè)務(wù)拓展需求動態(tài)部署刀片，提供容錯備份保護，適合移動互聯(lián)網(wǎng)電信級的CCG部署，詮釋了精細化運營的理念。
　　3.UT斯達康基于ATCA平臺CCG解決方案

　　UT斯達康CCG解決方案基于通用ATCA構(gòu)架的Total Control 8000（TC8000）平臺，可與UT斯達康3G PS域其他網(wǎng)元共同部署，如GGSN，PDSN，HA（Home Agent），可實現(xiàn)多機集群、容災容錯部署（圖2所示為CCG與HA在3G EVDO移動數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中合并歸屬）。

圖2:UT斯達康TC8000 CCG在3G EVDO網(wǎng)絡(luò)中的解決方案

　　UT斯達康TC8000 ATCA平臺保證了高速總線帶寬，提供了高可靠性與智能管理，具備開放的業(yè)務(wù)拓展能力。其中，TC8014系列背板總計提供480Gbit/s數(shù)據(jù)帶寬與48Gbit/s管理帶寬，提供2個互為備份的10Gbit/s線速2層/3層交換刀片和12個可靈活擴展的業(yè)務(wù)刀片，CCG處理刀片就是其中一種業(yè)務(wù)刀片。

　　UT斯達康CCG處理刀片在通用的TC8000業(yè)務(wù)刀片上進行了增強，DPI采用了增強的64位MIPS64?多核處理器與專業(yè)ASIC芯片相結(jié)合的方案，如圖3所示。由于單純的多核處理器在密集運算數(shù)據(jù)處理時動態(tài)功耗會不斷增加，UT斯達康CCG解決方案中，DPI處理時會將主處理器的一部分負荷卸載到專用ASIC芯片中，來降低核心主芯片的功耗，一方面保證了主處理器在較低頻率工作時大幅降低系統(tǒng)總功耗，另一方面通過釋放主處理器提升了整個系統(tǒng)的性能。

圖3:UT斯達康CCG DPI處理設(shè)計示意圖

　　UT斯達康CCG網(wǎng)關(guān)硬件DPI處理可提供高達10萬條以上的內(nèi)容計費規(guī)則配置，單刀片達到2Gbit/s線速處理；支持豐富的正規(guī)表達式規(guī)則構(gòu)，提供“*”，“？”等字符配置；解析協(xié)議支持WAP1.x/2.0，HTTP，MMS，KJAVA，BREW，F(xiàn)TP，SMTP，POP3，IMAP，RTSP和即時通信等；提供基于用戶/會話/業(yè)務(wù)的流量控制、限速、阻斷及重定向（路由）。

　　CCMP（Content Charging Management Platform）是UT斯達康CCG的內(nèi)容計費管理平臺，由計費服務(wù)器與操作終端組成，幫助運營商進行內(nèi)容計費規(guī)則管理和用戶數(shù)據(jù)挖掘，提供友好的Web界面、圖形化管理的計費規(guī)則與話務(wù)統(tǒng)計，可支持多個HA/CCG。

　　OCS（Online Charging System）是用于完成在線計費的計費平臺系統(tǒng)，提供計費控制、預付費批價、實時賬戶處理、余額管理等功能。

　　UT斯達康基于TC8014平臺的CCG網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)能支持300萬用戶容量，每秒支持18000并發(fā)呼叫，自2009年第3季度初發(fā)布后，通過了某運營商研究院的功能測試和性能測試，并于2009年8月參與了現(xiàn)場測試與前期部署，已經(jīng)進入批量部署準備階段。

4.結(jié)束語

　　移動互聯(lián)網(wǎng)差異化的多媒體數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、豐富的內(nèi)容提供與融合計費能力是電信運營商2.5G/3G移動互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)中的關(guān)鍵所在。通過內(nèi)容計費及實施相應(yīng)的流量管理、監(jiān)控及計費策略，為不同的SLA用戶提供QoS保障，將有力扭轉(zhuǎn)傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中電信運營商粗放型帶寬經(jīng)營局面，導入移動互聯(lián)網(wǎng)精細化運營，提高客戶良好的業(yè)務(wù)體驗和對運營網(wǎng)絡(luò)的忠誠度。

　　UT斯達康基于通用、開放ATCA平臺的TC8000 CCG解決方案，通過MIPS CPU與ASIC芯片結(jié)合的硬件DPI技術(shù)，實現(xiàn)電信級CCG解決方案，可以與現(xiàn)有的2.5G/3G分組域網(wǎng)元合并，進行高容錯容災部署；通過CMP計費策略平臺，提供細顆�；嬞M，同時具備向LTE演進的能力。UT斯達康TC8000 CCG解決方案將助力電信運營商精細化運營，服務(wù)精彩移動互聯(lián)網(wǎng)。

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