移動運營商互聯(lián)網(wǎng)流量疏導(dǎo)體系研究

1、移動運營商互聯(lián)網(wǎng)流量疏導(dǎo)體系研究    1 移動互聯(lián)網(wǎng)對傳統(tǒng)移動運營商的挑戰(zhàn) 隨著無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展和終端功能的提升，移動互聯(lián)網(wǎng)流量呈現(xiàn)爆發(fā)式的增長。思科公司預(yù)測，到2015年，全球移動數(shù)據(jù)流量將比2010年上升26倍，年均增長率接近92%。與此同時，單位流量的成本不斷下降。據(jù)Analysys Manson預(yù)測，2010年至2015年每GB移動寬帶流量的收入，將從2010年的20美元降至2015年的5美元以下。 面對流量的快速增長和資費的下調(diào)，傳統(tǒng)的移動運營商因為缺少互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)容資源，需要解決如何利用各種方式突破互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)容瓶頸、并不斷降低成本的問題。從

2、當(dāng)前發(fā)展情況來看，傳統(tǒng)運營商主要面臨兩方面的挑戰(zhàn)： （1）互聯(lián)網(wǎng)流量需求快速增長，但網(wǎng)內(nèi)資源相對匱乏，互聯(lián)互通結(jié)算成本高 以中國移動為例，在2011移動互聯(lián)網(wǎng)國際研討會上，中國移動副總裁李正茂提到中國移動連續(xù)幾年數(shù)據(jù)流量均呈現(xiàn)150%以上的環(huán)比增長。由于中國移動自身網(wǎng)絡(luò)資源比較匱乏，大量流量必須通過互聯(lián)互通疏導(dǎo)，互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)間結(jié)算費用執(zhí)行原信息產(chǎn)業(yè)部在2007年12月1日正式實行的互聯(lián)網(wǎng)交換中心網(wǎng)間結(jié)算辦法標(biāo)準(zhǔn)，并且實行流入/流出雙向收費原則，正式結(jié)算價格在100萬/G·月左右；而IDC、緩存等流量疏導(dǎo)方式的綜合成本不到互聯(lián)互通的10%。因此如何利用多種流量疏導(dǎo)途徑，豐富網(wǎng)內(nèi)資源，提升用

3、戶體驗并降低結(jié)算費用，成為移動運營商的主要問題。 （2）已引入資源缺乏統(tǒng)一管理，急需提升內(nèi)容資源的管理和調(diào)度能力 移動運營商大力引入互聯(lián)網(wǎng)資源，包括建設(shè)IDC、緩存系統(tǒng)等，在緩解流量瓶頸的同時，也存在資源重復(fù)引入以及引入資源未充分利用等問題。比如，用戶訪問路由未及時優(yōu)化，在資源已引入的情況下，依然直接將用戶訪問指向互聯(lián)互通出口。目前的緩存系統(tǒng)建設(shè)大都依賴第三方廠家，而單一廠家提供的支撐能力有限，因此同一運營商內(nèi)通常會引入多個緩存廠家；而這些廠家的緩存系統(tǒng)相互獨立，提供服務(wù)時均需出網(wǎng)回源同步，部分內(nèi)容存在重復(fù)同步，造成資源浪費。 針對以上問題，迫切需要建立多樣化的疏導(dǎo)途徑，并通過管控體系實現(xiàn)資源

4、的統(tǒng)一管理和調(diào)度。 2 互聯(lián)網(wǎng)流量疏導(dǎo)策略分析 2.1 流量業(yè)務(wù)組成 分析互聯(lián)網(wǎng)流量疏導(dǎo)策略，首先要分析互聯(lián)網(wǎng)流量的組成。從應(yīng)用類型來看主要包括P2P、Web、文件下載等大類業(yè)務(wù)，具體如1表所示： 當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)流量中Web瀏覽和視頻、文件下載、P2P視頻和下載、即時通信，占到了總量的85%以上。其中，視屏類的流量（P2P視頻、Web視頻）所占比重上升最快，據(jù)思科預(yù)計，到2016年視頻將會在所有移動互聯(lián)網(wǎng)流量中從現(xiàn)在的52%提升到70%。國內(nèi)移動互聯(lián)網(wǎng)由于受到帶寬的限制，視頻流量所占比重會更??；但隨著無線接入帶寬的提升，視頻流量比重大幅增長是必然的。 2.2 流量疏導(dǎo)途徑 分析了流量業(yè)務(wù)組成，第二

5、步需要分析流量的疏導(dǎo)途徑。除互聯(lián)互通外，目前主要的流量疏導(dǎo)方式主要包括四種類型： （1）自建IDC引入內(nèi)容資源：這是互聯(lián)網(wǎng)運營商解決流量問題最主要也是最根本的方式，業(yè)務(wù)的適應(yīng)范圍也最廣。但IDC建設(shè)存在建設(shè)周期長的問題，并且需要配套相應(yīng)的運營組織架構(gòu)，解決基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃建設(shè)、業(yè)務(wù)開發(fā)、業(yè)務(wù)運營和業(yè)務(wù)維護全方位的問題，而傳統(tǒng)移動運營商顯然缺乏這方面的經(jīng)驗。一旦解決上述問題，通過引入流量排名靠前的熱門網(wǎng)絡(luò)資源，就可快速提升網(wǎng)內(nèi)流量占比。 （2）建設(shè)緩存：通過存儲外網(wǎng)中的熱點或特定內(nèi)容，并引導(dǎo)用戶的訪問請求到緩存系統(tǒng)中，降低網(wǎng)間流量的同時增強用戶體驗。緩存系統(tǒng)的流量貢獻可以理解為對互聯(lián)互通帶寬的放大，

6、通常這一放大比例可以達到1：51：10，一般情況下用戶規(guī)模越大，放大得越明顯。但緩存系統(tǒng)主要對視頻、文件下載、靜態(tài)網(wǎng)頁等內(nèi)容比較有效，業(yè)務(wù)范圍有一定限制。而且，緩存系統(tǒng)的效果和運營的好壞直接相關(guān)，只有實時發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)熱點并及時更新存儲的內(nèi)容才能發(fā)揮最大的作用，而網(wǎng)絡(luò)熱點的更新速度也在不斷加快，這是對緩存運營的一種挑戰(zhàn)。另外，緩存需要對P2P等協(xié)議進行解析，如果是非公有的協(xié)議還會涉及知識產(chǎn)權(quán)問題，因此運營商通常需要借助第三方專業(yè)廠家來建設(shè)、運營緩存系統(tǒng)。 （3）建設(shè)CDN（Content Delivery Network）：將網(wǎng)內(nèi)已引入內(nèi)容資源分發(fā)到網(wǎng)絡(luò)邊緣，有效降低骨干網(wǎng)絡(luò)負荷并提升用戶感知。對于

7、國內(nèi)移動運營商來說，CDN的建設(shè)可以解決兩個問題： 一是避免內(nèi)容的重復(fù)引入。國內(nèi)運營商的內(nèi)容引入通常是以省公司為主，不可避免地會出現(xiàn)同一內(nèi)容源被多個省級公司重復(fù)引入的問題；如果由集團公司層面統(tǒng)一規(guī)劃CDN，就可以實現(xiàn)一點引入、全網(wǎng)高效共享。 二是降低骨干網(wǎng)絡(luò)負荷。緩存、IDC等大都采用集中化部署，隨著網(wǎng)絡(luò)流量的增長，骨干網(wǎng)絡(luò)的壓力會逐漸增加，通過CDN將內(nèi)容分發(fā)到網(wǎng)絡(luò)邊緣就可以有效解決這一問題。 CDN和緩存比較類似，主要對視頻等大顆粒內(nèi)容最為有效，目前主要應(yīng)用在IPTV領(lǐng)域。隨著網(wǎng)絡(luò)流量的不斷增長，其應(yīng)用的業(yè)務(wù)范圍和價值也將不斷提升。 （4）第三方直連等：主要是和一些大型的IDC運營商或是網(wǎng)

8、站進行高速直連，讓網(wǎng)內(nèi)用戶無需通過互聯(lián)互通出口就可以直接訪問這些資源。 上述流量疏導(dǎo)方式的主要特點匯總?cè)绫?所示： 綜合業(yè)務(wù)質(zhì)量、成本和拓展難度等方面考慮，應(yīng)優(yōu)先發(fā)展緩存、IDC、直連鏈路、CDN等方式，控制互聯(lián)互通的規(guī)模，并在不同的建設(shè)時期各有側(cè)重。 業(yè)務(wù)開展初期：網(wǎng)內(nèi)互聯(lián)網(wǎng)資源極度匱乏，應(yīng)以互聯(lián)互通為基礎(chǔ)，快速引入緩存系統(tǒng)和直連鏈路，并盡快開展IDC基礎(chǔ)設(shè)施和支撐體系的建設(shè)工作。 快速發(fā)展期：以IDC為基礎(chǔ)，擴大緩存、直連鏈路的業(yè)務(wù)容量，引入CDN，有效降低互聯(lián)互通的占比，網(wǎng)內(nèi)資源占比至少提升到50%。 穩(wěn)定期：以IDC為基礎(chǔ)，大規(guī)模建設(shè)CDN，降低骨干網(wǎng)絡(luò)壓力，并提升用戶感知，大幅降低互

9、聯(lián)互通占比，網(wǎng)絡(luò)資源占據(jù)絕對主導(dǎo)。 單從互聯(lián)互通來看，對于當(dāng)前移動網(wǎng)絡(luò)運營商而言，網(wǎng)絡(luò)資源總量仍嚴(yán)重不足，互聯(lián)互通作為有效的疏導(dǎo)方式，其帶寬也需要拓寬；但從流量占比來看，互聯(lián)互通的比重應(yīng)持續(xù)下降。 3 互聯(lián)網(wǎng)流量管控體系建設(shè) 多樣化的疏導(dǎo)方式有效緩解了訪問瓶頸，但也帶來了資源重復(fù)引入問題。如何通過建設(shè)統(tǒng)一的流量管控體系，提高引入資源的使用效率，從而進一步降低運營成本日益成為移動運營商關(guān)注的焦點。 移動運營商在流量經(jīng)營過程中，為了實現(xiàn)精細化運營的目標(biāo)，逐步引入了流量監(jiān)控、智能DNS、業(yè)務(wù)撥測、流量控制等系統(tǒng)，但相互之間彼此獨立，無法形成有效的管控體系。筆者在此基礎(chǔ)上設(shè)計了一個完整的流量管控體系（

10、見圖1），主要包括以下四個組成部分： （1）流量疏導(dǎo)：通過Cache、CDN、IDC等多種手段實現(xiàn)網(wǎng)內(nèi)內(nèi)容源的快速分發(fā)和網(wǎng)外內(nèi)容源的緩存，加速用戶訪問，節(jié)省網(wǎng)絡(luò)帶寬，如第2節(jié)所述。 （2）流量監(jiān)控：對各類疏導(dǎo)途徑進行監(jiān)控，分析業(yè)務(wù)類型、網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量，為智能化管控提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。主要包括流量監(jiān)控和業(yè)務(wù)撥測兩大功能： 1）流量監(jiān)控：主要通過DPI（Deep Packet Inspection，深度包檢測）、DFI（Deep/Dynamic Flow Inspection，深度/動態(tài)流檢測）探針實現(xiàn)，能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)流量進行深度分析，實時監(jiān)控流量的業(yè)務(wù)變化和流向變化。但DPI和DFI的探針造價較高，在實際建設(shè)中

11、應(yīng)充分利用探針的智能流量鏡像功能，實現(xiàn)探針設(shè)備的最大化共享，并通過引入競爭提升探針的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化和降低造價，最終實現(xiàn)探針設(shè)備的通用化。 2）業(yè)務(wù)撥測：通過模擬用戶行為主動發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)問題，同時也能加速故障定位。撥測實現(xiàn)了從用戶角度對網(wǎng)絡(luò)性能監(jiān)測和業(yè)務(wù)質(zhì)量監(jiān)測的評判，與流量監(jiān)控形成互補。 （3）管控中心：基于流量監(jiān)控系統(tǒng)提供的信息，建立統(tǒng)一的互聯(lián)網(wǎng)資源視圖。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)資源類型和質(zhì)量，確定資源共享及調(diào)度策略，包括三個功能： 1）內(nèi)容資源管理：建立互聯(lián)網(wǎng)資源管理中心，收集各緩存節(jié)點緩存的資源（URL），收集各IDC入駐的資源（DNS）、直連資源等，構(gòu)造全局資源視圖，實現(xiàn)資源可管理、可共享。由于第三方緩存相對

12、封閉，資源視圖的建設(shè)需要緩存廠家提供充分的配合，并提供相應(yīng)的接口。 2）智能調(diào)度：實現(xiàn)對網(wǎng)內(nèi)外資源及其業(yè)務(wù)狀態(tài)的準(zhǔn)確掌握，優(yōu)先調(diào)度網(wǎng)內(nèi)資源，最大化資源利用效率，有效降低出網(wǎng)結(jié)算成本。 3）互聯(lián)網(wǎng)質(zhì)量監(jiān)控：收集互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)及業(yè)務(wù)質(zhì)量指標(biāo)，建立基于客戶感知的端到端指標(biāo)體系。 （4）流量調(diào)度：按照管控中心制定的調(diào)度策略，通過流量監(jiān)控、媒體路由、智能DNS多系統(tǒng)協(xié)同，實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)資源的全局最優(yōu)調(diào)度。 1）智能DNS重定向：根據(jù)網(wǎng)內(nèi)內(nèi)容源優(yōu)先級列表，將用戶請求重定向到最優(yōu)內(nèi)容源。 2）智能媒體路由：根據(jù)管控中心通知的路由選擇策略，引導(dǎo)媒體請求路由到最佳的內(nèi)容源。 3）流量控制：根據(jù)鏈路狀態(tài)和業(yè)務(wù)情況將控制策略下發(fā)給流量控制模塊，在網(wǎng)絡(luò)忙時對部分低價值流量進行限制，確保重要業(yè)務(wù)運行。 管控體系的四個部分形成了一個閉環(huán)。流量疏導(dǎo)系統(tǒng)提供了多樣化的流量疏導(dǎo)途徑，是整個體系的基礎(chǔ)。流量監(jiān)控系統(tǒng)對各類疏導(dǎo)途徑以及流量的業(yè)務(wù)組成和流向進行實時監(jiān)控，并將相關(guān)信息上報給管控中心。管控中心基于流量監(jiān)控提供的信息建立統(tǒng)一的網(wǎng)內(nèi)、外資源視圖，一方面為流量疏導(dǎo)系統(tǒng)的建設(shè)提供依據(jù)，另一方面結(jié)合用戶QoS要求制定流量調(diào)度策略并下發(fā)給流量調(diào)度系統(tǒng)