运营商网络优化策略.docx

运营商网络优化策略杨美凤 1 吴 健 2（1，2 南京莱斯信息技术股份有限公司，江苏 南京 21 0000）摘 要 ：根据运营商当前网络面临的出口带宽压力、扩容和安全等问题，通过在 ip 网络上部署近年来新起的 dpi（deep packetinspection）深度包监测设备，利用 dpi 设备强大的七层流量检测、流量控制和丰富的报表等功能，分别从用户策略、网络内部策 略和业务策略三个方面介绍相应的网络优化的方案,并提供一些地方已经实施的成功案例。通过这些方案从内部实现运营商的网络优化，增加运营商的盈利点和提高客户的体验值和满意度。关键词：运营商;网络;优化中图分类号：f062.5文献标识码：a文章编号：1008- 4428（2011）07- 117- 03引言近些年来,随着互联网的快速崛起,各企业办公、运营支撑系 统也搭上了 ip 网络发展的快车,开始深化使用 oa 系统、erp1。 随着运营规模的不断扩大，运营商的扩容速度远远跟不上客户 的需求速度。随着 iptv 在线视频,在线语音等业务的不断扩大，客户对带宽和延迟等传统 ip 网络参数的要求越来越高。如何在 现有网络上改善客户的体验，提高客户的满意度，如何精细化运 营增加运营商的盈利点等等，这些都是运营商必须考虑的问题。一、dpi 设备简介本文后面介绍的优化方案都是基于流量控制设备 dpi 实现 的，dpi(deep packet inspection）深度包监测设备。传统的协议识 别采用的是端口识别，这种识别能达到较高的速率，但是现在大 量地应用层协议为了避免识别，逃避防火墙的检查，不使用固定 的端口进行通信，这不仅包括众多近年新出现的 p2p 协议，而且 还包括了越来越多的传统协议，比如 bittorrent、emule 等 p2p 协 议，采用动态端口进行通信，skype、qq 等协议则共用 80 端口。越来越多诸如此类协议的产生，使得端口识别已经无能为力，因 此近年来很多的研究工作都致力于开发新的方法来识别应用层 协议。udp 数据流经过基于 dpi 技术的网络设备时，dpi 引擎通过深入读取 ip 包载净荷的内容对 osi 7 层协议中的应用层信息进行 重组，从而识别出 ip 包的应用层协议。dpi 是能在识别的基础上 进行丰富流量控制，并有强大的报表功能的一款设备。二、dpi 部署dpi 设备具体是如何实现流量控制的呢，dpi 设备是通过特 征字检测流量和控制流量的，部署的时候将 dpi 设备放在你需 要控制的流量通过的链路上，流量只有通过它的时候才能控制 它，如图 2 所示：图 2 dpi 部署位置图流量是分 2 个不同方向的，2 个方向都需要通过 dpi 设备， dpi 部署的位置也不是固定的，要根据需求，可以在 internet 出 口，也可以是在网络中，主要是看哪些地方需要流量的控制。当 然一台 dpi 设备不仅仅只能监控一条链路，根据 dpi 设备的型 号，可以支持多条链路，运营商可以根据自己的需要选择千兆、 万兆的以太网接口或者 pos 口接口板等。部署好 dpi 设备后，就 可以通过 dpi 丰富的流量控制功能实现网络优化的目标。三、网络优化方案1、通过用户策略实现网络优化 为了吸引客户，运营商给客户提供了包月业务。包月用户已经是各个运营商非常常见的用户。在这些用户中，有些网络发烧 友成天挂在网络上下载电影、看在线视频，这些用户占用了运营 商大部分的网络资源，而大部分用户只是进行网页浏览、网络聊天等，这些用户只占用网络相当少的资源。但是对于运营商来 说，这两类用户签约一样的业务，付出同样的成本，但是得到不 同的体验，所以如何区分这些用户，让这些用户得到公平的一些 体验是运营商首要解决的问题。因此提出了 fup （fair usage policy）公平使用原则，系统通过限制用户在某段时间内的使用-117-净荷普通报文分析净荷深度报文分析图 1 dpi 报文分析图dpi 技术是近年来出现的一种协议识别技术，如图 1 所示， dpi 技术在分析包头的基础上，增加了对应用层的分析，是一种 基于应用层流量的检测和控制技术，当 ip 数据包、tcp 或者图 3 fup 的速率及流量关系图市 场 周 刊理论研 究流量，达到相同业务获得相同资源的公平原则。当用户使用的流量达到一定数值时，系统将根据管理员事先配置的策略进行带 宽控制。营商会在网络上挂一些服务器，然后把当前一些流行的电视剧和电影拷贝到服务器上，并且打广告让客户去 下载，这样就可以 减少出口的压力，这确实是一种很好的方案。但是这种方案需要 人工去维护，而且时间和速度上并不一定能满足用户的需求，精 彩的电影往往是在上映的那天最火爆，那天的电影票价格也是 最贵的，顾客都有这种心理，希望在第一时间先睹为快。所以能 否在上面的方案的基础上再优化一下呢？能否把上面那拷贝电 影到网络内部的服务器上的这个动作优化成自动呢？并且自动 引导用户到这个内部服务器上去下载呢？到底能不能做到呢？如 果能做到的话，就能减少出口的相同的流量，大大减少 internet 出口的压力，答案是肯定的，通过 icache 服务器方案来解决。如 图 4 所示，在线路上放一个 dpi 设备监控流量，首先通过 dpi 监 控流量，并分析流量，当它发现有比较多的用户都访问相同的资 源的时候，它会把这个流量拷贝一份到 icache 服务器，拷贝完后 有 dpi 的管理系统对用户下发指令，引导用户直接从 icache 服 务器上下载这部电影。用户从内部 icache 服务器下载电影速度 会很快，而且大大减少了 internet 出口的压力，对用户而言，提高 了下载速度，其他业务也会相对快点，体验值增加，提高了满意 度。对运营商而言内部网路的带宽利用率增加，internet 流量大大 减少，出口扩容的计划就可以推迟，减少了成本投入。举个例子，如图 3 所示，2mbps 带宽的包月用户，默认的最大速度是 2mbps，系统会统计它的业务流量。当发现这个用户累 计的业务流量达到 10g 的时候，降低用户的最大速度为 1mbps； 当用户累计的业务流量达到 20g 的时候，降低用户的最大的速 度为 500kbps；当用户的流量达到 40g 的时候，就不让这个用户 使用了。对于那些偶尔上网或者业务量很小的用户，如果这些用 户的流量一直没有达到 10g，那么这些用户的速度就一直是可 以达到 2mbps。所以对于 80这些偶尔上网并且业务量不大的 用户来说，他们的速度就可以一直保证。以上方法是针对占用资 源比较大的业务来做的限制，例如迅雷、bt 等。对一些网页、语 音等这类占用资源相对少但是经常用的业务则放开限制，可以 通过 dpi 设备对不同的业务做区分。启用 dpi 的 fup 功能，根 据流量做相应的限制，但是对于正常的网页和其他占用网络资 源特别小的业务不做限制，即使下载资源耗尽，这些占用网络资 源特别小的业务也能正常使用。以上所说的 fup 这些策略的周 期一般是按照月设置的，当然也可以按天或者按周设置，当过完 这个设置的周期后，流量将会重置，重新计算流量。fup 的以上 参数包括业务的类型都能根据需求设定，非常的自由和灵活，对 运营商来说是一个不错的选择。2、通过网络内部的策略实现网络优化 随着网络产品的更新换代和成本的不断降低，接口带宽已经都从百兆更新到千兆甚至万兆了，现在网络内部的带宽对运 营商来说已经不是什么大的问题。通过分析网路流量，发现网络 内部之间的资源利用率其实不大，瓶颈一般出现在到 internet 的 出口上，internet 出口带宽确是一个大问题，internet 出口的租用 带宽成本很高，费用是随着带宽的增加成正比的。运营商在增加 带宽的时候总会考虑这些成本，如何减少成本优化网络呢？继续 分析流量的类型，发现在访问 internet 的这部分用户中，占用网 络资源最大的还是 p2p、iptv、在线视频等业务。如何能优化这 项业务减少运营商的成本而且不影响用户满意度呢？举个例子：某一个新的电影在 internet 上线了，大家都第一 时间去下载，在某一些时间段就会占用大量的 internet 出口带 宽，通过分析出口流量就会发现，这个电影的流量在出口的地方 是相同流量拷贝了很多份而已，那能否优化这个环节呢？有些运-118-图 4 dpi icache 方案拓扑图通过分析流量而定制相应的策略已经是每个运营商都在考 虑的问题。例如某运营商 internet 出口流量是 1g。随着客户数的 不断增加，节假日的时候 internet 的出口流量已经逼近满负荷 了。出口流量拥塞，打开网页缓慢，不断有客户投诉，客户满意度 下降。后来运营商在出口部署 dpi 设备检测流量，通过 dpi 分析 生成的报表，发现出口流量拥塞的时候，在 1g internet 出口的流 量里面有一大半是 p2p 下载流量，而这些 p2p 只是来自 20%的 用户，80%的用户基本都是访问网站的 web 业务，如何能改善 呢？由于 dpi 设备能区分到流量的七层协议，功能非常强大，通 过 dpi 对流量小但经常用的业务流进行 remark，下行的路由器 设备通过 remark 之后的标签进行 qos 配置，通过设置端口的 qos，将 remark 后的报文设置高的优先权，优先转发，当流量出 现拥塞的时候，保证这部分业务优先转发，在保证这部分业务转 发的前提下，如果还有资源才转发其他的业务。其实对于迅雷，bt 等等之类的消耗大量资源的业务是每个 运营商都必须考虑的一个问题。除了上述方案以外，还为运营商 2011 年第 7 期信 息 技 术 提供了一套另外的方案。该方案也是基于 dpi 设备强大的统计特性开发的方案。上述问题的根本原因是在流量拥塞的时候下 载的流量跟其他业务流量抢占带宽。解决这个问题无非是两方 面，一种方法是提高其他业务流量的优先级，在拥塞的时候优先 转发其他业务流量；另外一种方法限制下载的流量，例如 1g 的 带宽不让下载流量超过 80%；dpi 可以深层次地分析协议报文， 不光能很好地监控端口的流量和提供强大的报表，而且能有效 地控制流量。如何能把这些因素结合在一起形成一个动态的方 案呢？解决方案是这样的，dpi 部署在 internet 出口的地方，dpi 会监控出口的流量，当它检测到出口流量达到总带宽的 80%的 时候，就会下发一个策略，这个策略就是将下载业务的带宽限制 到总带宽的 20%，当 dpi 检测到出口业务总流量下降到 50%的 时候，dpi 就会取消这个策略，不再对这个下载业务带宽做限 制。通过这样动态的下发和撤销策略，达到在流量拥塞的时候保 证大部分用户的正常业务，在流量不拥塞的时候让用户尽情地 享受网络资源。通过部署这个方案有效地保证了在拥塞的时候 访问网站速度慢的问题，大大增加了用户的体验值，提高了用户 的满意度。3、通过业务策略实现网络优化 说完了用户策略和网络策略两个方面的优化，从业务方面能不能实现优化呢？业务都是根据需求来的，孩子的教育越来越 受到重视，特别现在大部分家庭只有一个孩子，所以对于孩子的 上网问题一直都是父母很纠结的地方。网络这个平台确实能给 孩子一个学习环境，几乎所有的问题都可以从网络上找到答案， 网络上有着丰富的学习资源。但是网络上也有很多影响孩子成 长的东西，例如：色情、暴力、游戏等，一旦孩子沉迷于这些东西， 小到影响孩子的学习成绩，大到影响孩子的成长、性格、价值观 等。根据这些需求提出一种基于业务的方案，把这种方案叫做绿 网业务。这种业务是基于家庭开展的，对于一个家庭来讲，有 2 个账号，父亲账号和儿子账号，如图 5 所示，父亲账号拥有所有 的权限和功能，并且能控制儿子账号的功能，他能控制儿子账号 的上网时间，例如只有下课时间和周末才能上网，而且上网时间 不能超过晚上 9 点等；父亲账号还可以对儿子账号的访问资源进行限制，还可以限制儿子账号上一些不健康的网站和一些游戏网站等等；通过这些限制有效的控制儿子账号，让儿子远离一些负面的网络资源，利用 internet 庞大的学习资源做一些正面的有利于孩子学习成长的事情。暴力，色情学习，健康绿网管理服务器家 长孩 子图 5 绿网方案示意图四、总结通过 dpi 设备的 fup、icache、remark、绿网等功能从用户策 略、网络策略、业务策略等方面提供灵活的优化方案，运营商可 以根据自己的需求找到适合自己的方案。网络优化的路还很长， 未来的业务一定更加丰富多彩，需要我们在不断的努力和摸索 中为网络优化寻找到更为合适的方案。参考文献：1杨超，贵颖祺.如何优化地市级电信运营商内部支撑网络j齐齐哈尔师范高等专科学校学报,2011,(02).作者简介：杨美凤，安徽安庆人，就职于南京莱斯信息技术股份有限公司； 吴健，江苏南京人，就职于南京莱斯信息技术股份有限公司。（上接第 24 页）接。苏北地区首先加强基础设施建设，通过兴建铁路、高速、机场等利民工程，政策做适当倾斜，积极创新，找准 定位，加快产业结构升级，积极利用外资，在保持当地经济发展 速度增长的同时，更加重视环境保护，同时对接苏中等地，利用 运河、港口、土地、人力资源丰富的优势，积极融入上到长三角经 济一体化的发展中。3 张文彤.spss