宽带智能提速策略交互协议研究与应用.docx

宽带智能提速策略交互协议研究与应用陈淑珍中国电信股份有限公司广州研究院概述目前宽带运营商正在积极推进宽带“智能送消息，允许动态更改宽带用户会话，包括断开用户连接和更改已经应用于宽带用户会话的 属性值，即中断消息（D M）和授权更改消息（C O A）。R F C3576和 R F C2882对 C O A协议 进行了详细定义。C O A协议的数据包格式和RADIU S协议的 数据包格式一样，都是由代码域、标识符域、长 度域、认证域和属性值域组成。只是C O A协议 的属性值域比RADIUS协议多了以下几个参数：40 - Disconnect-Request RFC288241 - Disconnect-ACK RFC288242 - Disconnect-NAK RFC288243 - COA-Request RFC288244 - COA-ACK RFC288245 - COA-NAK RFC2882 这些扩展参数允许RADIU S服务器动态地修改宽带用户会话属性，例如修改上行带宽值 或修改下行带宽值，实现带宽动态调整。COA-Request报文包含了动态更改会话授 权的信息，通常主要应用于修改数据过滤和调 整带宽。C O A-Respons e报文则将操作结果返 回给RADIUS服务器。提速”策略，宽带用户只需通过网页或客户端登录并选择提速，运营商就能够实时将宽带用 户的带宽提高，真正实现用户可实时、动态、 按需保障的带宽调整。智能提速是运营商为用 户提供高速带宽的利器，是智能管道的重要组 成部分，也是智能管道的典型应用。智能提速平台如何通过策略交互协议来 控制B R A S/S R ，是实现智能提速的关键。智 能提速的策略交互协议包括C O A（Change o f Authenticity）、COPS（Common Open Policy Service）和Diameter协议，智能提速平台通过 这三种协议下发提速启动和停止指令，动态修 改B R A S/S R上的宽带用户会话属性值，提高用 户的宽带，并且不中断用户会话。目前三种协 议正从相互独立阶段向统一协议阶段发展。策略交互协议2.1 COA策略交互协议C O A协议是 RADIU S协议的扩展，该扩 展支持主动由 RADIUS 服务器往B R A S/S R 发 39研究了COA、COPS和Diamete r策略交互协议，设计出了基于这3种策略交互协议的智能提速应用方案，并对比、分析了这3种方案的优劣势，最后对现行的方案进行测试。测试结果表明C O A和C O P S方案符合智能提速业务需求，但Diameter协议作为未来PCC架构统一的网元协议，必将在智能提速、智能管控中获得更广泛应用。关键词智能提速 策略交互 COA COPS Diameter摘要运行维护2.2 COPS策略交互协议C O P S协议是一种简单的查询/响 应模式的应用层协议，它主要用于在 策略服务器和客户端之间交互策略信 息。C O P S协议基于T C P传输协议，采 用客户机/服务器工作模式。C O P S协议的通信模型有两大实 体：PDP（Policy Decision Point，策略 决策者）和PEP（Policy Enforcement Poin t，策略执行者）。其中，P D P是 策略服务器端，P E P是客户端，P D P 和P E P通过C O P S协议进行策略信息交互。P E P向P D P发送配置、更新、删除等请求，P D P接收到请求后，将决策 响应回送给P E P，P E P再执行相应的操 作。P D P可以对P E P进行策略配置，并 依据此策略向P E P下发决策，当策略不 可用时P D P能通知P E P同步删除本地保 存的决策。C O P S消息由公共头和多个COPS 专有对象组成。公共头中的O P-code 标识用来识别C O P S操作，对象则描述 信息种类及封装的信息。C O P S协议是 基于TCP的可靠传输。2.3 Diameter协议Diamete r协议是RADIU S协议的 升级版，承载在T C P或S C T P(流控制传 输协议)之上，结合了U D P与T C P两者 优点，摈弃了两者的缺点。它改进了 RADIU S协议存在的问题，定义了很多 新特性，如动态对端发现机制，易部署 对端协商；提供session及非session连接方 式；提供跳到跳、端到端的安全传输； 提供传输差错报告；明析了应用角色 (proxy、redirect、relay)的定义，特别是 该协议定义了“对端”特性(C/S角色切40 TELECOMMUNICATIONS TECHNOLOGY/ 201210ADSL用户 专线用户 电信业务人员 电信运维人员SP用户交 COPS协议 Diameter协议图1 智能提速平台架构资源系统计费系统CRMSP平台指令控制模块策略 COA协议互BRASBRAS1BRAS3BRAS2BRAS4数据交换域接口管理策略转换策略适配策略控制模块制域 域和接纳控制资源计算业务控业 务 管 理业务管理系 统 管 理 域数据访问适配数据库CP/SP后台管理门户现复杂度。上线信息（宽带账号+Acct_sessionID+用户VLAN）智能提速策略交互应用3.1 智能提速平台架构宽带智能提速分为整体提速和应 用提速。整体提速是指用户带宽速率 整体提高，主要针对有临时高带宽需 求，且还未提高签约带宽的用户。整 体提速主要分为上行提速、下行提速 和上下行同时提速。应用提速是指在 不改变用户带宽的情况下提高特定应 用的带宽。应用提速按区分方式的不 同可分为基于带内优先级的应用提速 和基于带外5元组的应用提速。智能提速平台通过下发策略来控 制B R A S/S R，并与I T支撑系统交互 实现提速。智能提速平台架构如图1 所示，由策略控制和指令控制部分组 成。策略控制主要面向应用层，根据 外系统和用户请求等实现策略服务下 发、管理、策略解析等功能，包括下 发提速启动策略、提速停止策略、策 略配置以及策略规则处理等。指令控 制主要面向 B R A S/S R设备层，采用 COA、COPS和Diameter等协议管理设 备，实施宽带调整。B R A S/S R设备按 照指令，启动提速策略时，对数据流 进行带宽提速、优先级调度等处理， 或将操作结果返回给策略控制部分； 停止提速策略时，根据SessionID或用 户标识生成相关指令停止提速。整体提速应用提速COA策略交互COPS_OPN策略应用提速流策略3.2 智能提速COA协议策略交互方案如图2所示，智能提速C O A策略 交互时，B R A S/S R上预先配置好家庭 模板或策略模板对应的速率模板名。 启动整体提速时，智能提速平台通 过C O A协议下发提速启动策略C O A _ request给BRAS/S R。COA_Request 封装提速信息属性，包含宽带账号和 Acct_sessionID唯一定位用户，或IP地 址和Acct_sessionID唯一定位用户，并换)，可以让服务端主动向对端报告自身的情况。Diameter协议兼容RADIUS 协议，通过自身的协议转换器完成 Diameter与RADIUS或其他协议之间的 转换，是未来网元统一协议。在 智 能 提 速 策 略 交 互 中 ， Diameter协议也结合了COA和COPS协议的优点，不需要配置模板，可以直 接通过属性下发策略、简单灵活。此 外，国际P C C架构规范中的3G网元、 I M S网元大部分采用Diamete r交互协 议，可以满足固网协议统一、未来3G 网络协议统一、未来I M S网络协议统 一，可以优化系统架构、减小业务实 41图3 智能提速COPS策略交互BRAS/SR (PEP)ClientTCP握手协议建立通道智能提速平台 (PDP)ServerCOPS_CATCOPS_KA上线信息COPS_REQ包含ClientHandle+封装用户信息对象（账号、 IP地址、线路信息、上/下行带宽、优先级）策略下发COPS_DECClinetHandle+Decision整体提速标识用户并包含PolicyIDBOD包含若干消息对象，内 容为：上/下行带宽、优 先级、不明属性值针对每一条流，包含源 IP、目的IP、优先级等策略停止COPS_RemoveClinetHandle+ReasonCOPS_RPTCOPS_KACOPS策略交互策略执行图2 智能提速COA策略交互BRAS/SR抄送上线信息下发策略COA_requestCOA_request封装：账号+Acct_sessionID+家庭模板/策略模板智能提速平台Client策略执行（速率模板）调度速率模板返回策略结果COA_responseServer细分优先级服务队列细分优先级队列调度队列模板RADIUS ServerTCP握手协议建立通道智能提速平台(PDP)Diameter_RequestDiameter_ResponseDiameter策略交互属性值（上行带宽、下行带宽、优先级BRAS(PEP)策略执行整体提速/应用提速（a）COA方案提速启动停止平均响应时间（500用户） （b）（c）COPS方案提速启动停止平均响应时间（500用户） （d）COA方案提速启动停止平均事务数（500用户COPS方案提速启动停止平均事务数（500用户运行维护a）COA方案提速启动停止平均响应时间（500用户b）COA方案提速启动停止平均事务数（500用户）（c）COPS方案提速启动停止平均响应时间（500用户）d）COPS方案提速启动停止平均事务数（500用户包含家庭/策略模板名。B R A S/S R调用预先配置的相应的速率模板名覆盖用 户上网时的基础带宽模板，自动启动 提速策略，达到修改带宽的效果；停 止整体提速策略时，智能提速平台下 发用户的基础带宽模板，重新覆盖正 在提速的速率模板，恢复用户初始带 宽。与整体提速的细微区别在于，应 用提速可以通过在S P公网出口的S R上针对不同的业务流打上优先级标签， 启动应用提速时，B R A S/S R会识别标 签，细化优先级，进行优先级队列调 度的方式实现。实体就是B R A S/S R设备。B R A S/S R与智能提速平台建立T C P通道连接后， BRAS/SR设备作为PEP发送COPS_REQ 上线请求，包含抄送给智能提速平台的 一份上线用户信息（用户名、主机IP地 址、主机MAC地址、接入端口号等）， 请求智能提速平台对上线用户下发授 权信息。智能提速平台根据B R A S / S R上传的用户信息以及自身的策 3.3智能提速COPS协议策略交互方案智能提速C O P S策略交互如图3所示，P D P实体就是智能提速平台，P E P42 TELECOMMUNICATIONS TECHNOLOGY/ 201210图5 COA和COPS方案性能测试结果对比图4 智能提速Diameter策略交互方案Diameter策略交互(PDP)智能提速平台BRAS）Diameter_Response属性值（上行带宽、下行带宽、优先级Diameter_Request整体提速/应用提速策略执行(PEP)TCP握手协议建立通道略配置，向 BRAS / S R 发 送 COPS _D E C，进行提速策略下发。该策略 包含用户标识 ClientHandl e和策略 属性，并由系统生成用户I D、策略 I D、提速上行带宽值、提速下行带宽 值等给B R A S/S R保存。策略属性通 常分为B O D策略和流策略，即对应 整体提速和应用提速。整体提速时， B O D 策略主要通过直接下发参数， 改变提速上/下带宽值，实现整体提 速；应用提速时，流策略则通过5元 组方式，即源I P、目的I P、源端口、 目的端口、协议号，启动提速策略定 位到业务流，根据业务流的优先级实 现应用提速。停止提速策略时，智能 提速下发C O P S_R e m o v e请求，通过 用户I D、策略I D在 B R A S/S R找到相 关指令进行停止。提速平台为C O A客户端，智能提速平台向BRAS/SR发起初始化连接。 在智能提速C O A方案中，C O A协议基于U D P传输，是不可靠的传输 协议，响应时间快，设备消耗小，但 C O A方案缺少协商能力，需要在设备 上进行模板配置，缺乏灵活性、能动 性，特别在应用提速业务上。目前多 数支持C O A策略交互的 B R A S/S R大 多实现整体提速，仅有很小部分厂商 设备实现应用提速，智能提速业务在 COA协议上存在一定的局限性。在智能提速C O P S方案中，COPS 基于T C P传输，可靠性较高，且不需 要配置速率模板，可直接下发参数， 实现智能提速，但B R A S/S R需要额外 地上传宽带用户的上下线信息给智能 提速平台，C O P S数据包格式复杂，层 层包含，严谨性较差，受C O P S_K A影 响，设备资源消耗大，且设备厂商对 该协议的支撑不到位，仅少数厂商支 持COPS协议。在Diameter方案中，Diameter协议 作为国际P C C架构规范中未来统一的 网元协议，综合了C O A方案和 COPS 方案两者的优点，不需要在BRAS/S R 上配置速率模板，不需要维护额外上 传的宽带用户上线信息，直接下发属 性，实现提速，简单灵活，将是未来 策略交互的主流。测试结果表明，当加载200个虚拟用户数时，C O A方案与 COPS 方 案 测 试结果相差不大，提速启动/停止平均 事务响应时间均未超过3ms，平均每秒 事务数稳定在195以上；当用户数增加 到500时，C O A方案的提速/停止平均 事务响应时间略小于COPS方案，符合 C O A协议承载U D P以及数据包格式简 单，编解码容易等优点，但因C O A协 议可靠性不及C O P S协议，平均事务数 略小于COPS方案。结束语C O A和C O P S协议作为现阶段主 流的智能提速策略交互协议，满足智 能提速业务需求，但存在一定的局限 性，而Diameter协议作为统一的网元协 议标准，更为简单、灵活，是未来策 略交互、智能管控的发展趋势，必将 在宽带智能提速、智能管控中获得更 广泛应用。3.4 智能提速Diameter协议策略交互方案Diamete r作为下一代的RADIUS 协议，在智能提速的策略交互应用与 C O A协议和C O P S协议类似，结合了两 者的优点，如图4所示。Diameter不需 要在B R A S/S R上预先配置家庭模板或 策略模板，不需要额外地传输宽带用 户上线信息给智能提速平台。宽带用 户上线后，立即建立T C P连接通道， 通过Diameter报文中的一个属性值直接 下发属性，简单灵活。参考文献1 杨敏维.宽带差异化解决方案及应 用.通信技术, 2007(8)2 李成.资源接纳控制技术在下一代 网络中的应用.移动通信,2010( 3)3 马 琳 , 陶 思 璇 . 构 建 智 能