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

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

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(jìn)入了一個嶄新的移動互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展階段?！笆謾C(jī)將變得無所不能”，這是比爾?蓋茨對未來手機(jī)發(fā)展的一個預(yù)測。這個預(yù)測已逐步變成現(xiàn)實(shí)，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(jī)上的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用已經(jīng)逐步在智能終端上得以實(shí)現(xiàn)。可以斷定，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(jìn)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(SoftwareasaService，軟件即服務(wù))，云計(jì)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(yùn)營商主要是對于基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行建設(shè)，為寬度化鋪路搭橋，實(shí)際收益工具比較單一：主要是進(jìn)行帶寬管理與租賃，對于內(nèi)容、應(yīng)用與業(yè)務(wù)運(yùn)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(jìn)行差異化建設(shè)、提供精細(xì)化經(jīng)營，是電信運(yùn)營商不得不面對的實(shí)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(jì)費(fèi)與服務(wù)等級，移動互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)運(yùn)營中，電信運(yùn)營商必須對移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的類型進(jìn)行區(qū)分，給予不同的SLA，達(dá)到有效管理與計(jì)費(fèi)——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(jì)費(fèi)(ContentBasedBilling，CBB)以及內(nèi)容計(jì)費(fèi)網(wǎng)關(guān)(ContentChargingGateway，CCG)實(shí)現(xiàn)移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的精細(xì)化管理?；贑CG內(nèi)容進(jìn)行計(jì)費(fèi)，電信運(yùn)營商可以提供細(xì)粒度的增值服務(wù)、更精確的計(jì)費(fèi)點(diǎn)與融合，運(yùn)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(yùn)營商客戶黏合度也隨之提高?；诙嗝襟w內(nèi)容計(jì)費(fèi)可以把計(jì)費(fèi)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(jì)費(fèi)網(wǎng)關(guān)是電信運(yùn)營商在2.5G/3G移動互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)中實(shí)現(xiàn)更精細(xì)化運(yùn)營的一個重要網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。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(jìn)行業(yè)務(wù)控制、計(jì)費(fèi)支持，實(shí)施計(jì)費(fèi)策略控制，要求支持在線計(jì)費(fèi)和離線計(jì)費(fèi)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3GPPR5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(dú)立部署。圖1:CCG的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)CCG因?yàn)槭腔趦?nèi)容進(jìn)行計(jì)費(fèi)的，所以要對數(shù)據(jù)內(nèi)容進(jìn)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(yùn)營商CCG的業(yè)務(wù)需求是實(shí)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?；ヂ?lián)網(wǎng)上傳統(tǒng)的流量和帶寬管理主要基于OSI2～4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(jìn)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(jìn)行以內(nèi)容區(qū)分計(jì)費(fèi)的精細(xì)化運(yùn)營就無能為力了。近來互聯(lián)網(wǎng)出現(xiàn)的DPI(DeepPacketInspection，深度包檢測)技術(shù)是實(shí)現(xiàn)CCG計(jì)費(fèi)的有力法寶，其能識別和區(qū)分網(wǎng)絡(luò)流量，進(jìn)行流量控制、內(nèi)容計(jì)費(fèi)、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(jì)費(fèi)網(wǎng)關(guān)，能夠?qū)K端用戶的流量進(jìn)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(shí)現(xiàn)不同的策略計(jì)費(fèi)，完善了現(xiàn)有的只針對數(shù)據(jù)流量和時長的粗放型計(jì)費(fèi)方法。當(dāng)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OSI7層協(xié)議中的應(yīng)用層信息進(jìn)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(jìn)行操作，如過濾、整理、限流等。DPI檢測實(shí)際上也是一個計(jì)算密集型應(yīng)用，它要求掃描整個數(shù)據(jù)包，計(jì)算開銷非常大。傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在實(shí)現(xiàn)此功能時大多采用軟件方案，在通用的CPU上進(jìn)行處理，在獨(dú)占一個CPU核的情況下也只能達(dá)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(shí)際上LTE業(yè)務(wù)更加強(qiáng)調(diào)多媒體數(shù)據(jù)的業(yè)務(wù)精細(xì)化運(yùn)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(kuò)展，也要考慮以后LTE業(yè)務(wù)的長期部署。UT斯達(dá)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(jìn)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(hù)，適合移動互聯(lián)網(wǎng)電信級的CCG部署，詮釋了精細(xì)化運(yùn)營的理念。3.UT斯達(dá)康基于ATCA平臺CCG解決方案UT斯達(dá)康CCG解決方案基于通用ATCA構(gòu)架的TotalControl8000(TC8000)平臺，可與UT斯達(dá)康3GPS域其他網(wǎng)元共同部署，如GGSN，PDSN，HA(HomeAgent)，可實(shí)現(xiàn)多機(jī)集群、容災(zāi)容錯部署(圖2所示為CCG與HA在3GEVDO移動數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中合并歸屬)。圖2:UT斯達(dá)康TC8000CCG在3GEVDO網(wǎng)絡(luò)中的解決方案UT斯達(dá)康TC8000ATCA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(jì)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(kuò)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(dá)康CCG處理刀片在通用的TC8000業(yè)務(wù)刀片上進(jìn)行了增強(qiáng)，DPI采用了增強(qiáng)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(yùn)算數(shù)據(jù)處理時動態(tài)功耗會不斷增加，UT斯達(dá)康CCG解決方案中，DPI處理時會將主處理器的一部分負(fù)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(dá)康CCGDPI處理設(shè)計(jì)示意圖UT斯達(dá)康CCG網(wǎng)關(guān)硬件DPI處理可提供高達(dá)10萬條以上的內(nèi)容計(jì)費(fèi)規(guī)則配置，單刀片達(dá)到2Gbit/s線速處理；支持豐富的正規(guī)表達(dá)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(ContentChargingManagementPlatform)是UT斯達(dá)康CCG的內(nèi)容計(jì)費(fèi)管理平臺，由計(jì)費(fèi)服務(wù)器與操作終端組成，幫助運(yùn)營商進(jìn)行內(nèi)容計(jì)費(fèi)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(jì)費(fèi)規(guī)則與話務(wù)統(tǒng)計(jì)，可支持多個HA/CCG。OCS(OnlineChargingSystem)是用于完成在線計(jì)費(fèi)的計(jì)費(fèi)平臺系統(tǒng)，提供計(jì)費(fèi)控制、預(yù)付費(fèi)批價、實(shí)時賬戶處理、余額管理等功能。UT斯達(dá)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(yùn)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(jìn)