基于DPI技術的CCG在移動互聯網中的解決方案分析

1.移動互聯網的快速發展與CCG的重要性互聯網的快速發展已經深刻改變了人們的工作方式和生活方式，從電子郵件，B2B/B2C的電子商務交易，到QQ/MSN的即時通訊，Web2.0的微博，甚至開心網上種菜，我們的工作與生活已經被互聯網化。同時，移動業務的快速發展，尤其是3G網絡的部署與更多智能終端的推出，使得互聯網進入了一個嶄新的移動互聯網發展階段。“手機將變得無所不能”，這是比爾?蓋茨對未來手機發展的一個預測。這個預測已逐步變成現實，例如搜索、網頁瀏覽、郵件收發、視頻通訊、電子書下載、電子地圖、電子支付、微博等，PC機上的互聯網應用已經逐步在智能終端上得以實現。可以斷定，移動互聯網業務在智能移動終端多樣化，IP承載與傳輸網絡，3G核心數據網絡與IMS等平臺建設的逐步到位與完善下，在2010年必將進入一個快速的發展時期。移動互聯網根植并發展于傳統互聯網，在傳統互聯網發展與建設中出現的問題必然會在移動互聯網出現，如IP地址管理，帶寬管理，網絡安全，垃圾信息，ICP/ISP的管理與合作等問題。同時，對于傳統互聯網出現的新技術與應用，移動互聯網也必須及時吸收、更新與應用，如SaaS(SoftwareasaService，軟件即服務)，云計算，Widget微技，電子支付等。在傳統雙絞線的XDSL與以Ethernet為主的Internet數據接入網業務中，電信運營商主要是對于基礎網絡進行建設，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，對于內容、應用與業務運營等部分由于先期網絡建設與技術限制，參與較少。因此，在目前移動互聯網的建設中，如何進行差異化建設、提供精細化經營，是電信運營商不得不面對的實際問題與挑戰。類似傳統TDM語音業務通過端局號碼分析局間No.7信令來區分語音業務計費與服務等級，移動互聯網業務運營中，電信運營商必須對移動數據業務的類型進行區分，給予不同的SLA，達到有效管理與計費——不是簡單的帶寬與數據流量的粗放型管理，而是要通過多媒體內容計費(ContentBasedBilling，CBB)以及內容計費網關(ContentChargingGateway，CCG)實現移動數據業務的精細化管理。基于CCG內容進行計費，電信運營商可以提供細粒度的增值服務、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，運營商客戶黏合度也隨之提高。基于多媒體內容計費可以把計費信息、用戶接受服務的多媒體內容與服務質量建立更直接的聯系。其中，CCG內容計費網關是電信運營商在2.5G/3G移動互聯網建設中實現更精細化運營的一個重要網絡節點。2.CCG及其核心DPI技術CCG主要是在移動數據業務中進行業務控制、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，支持各種典型的數據業務，如HTTP業務，FTP業務，WAP瀏覽業務，MMS業務等。CCG在3GPPR5中的結構如圖1所示。一般而言，GGSN可以與CCG合并設置，也可獨立部署。圖1:CCG的網絡結構CCG因為是基于內容進行計費的，所以要對數據內容進行深度分析，譬如3層的IP地址與協議類型，4層的端口，7層的URL及其協議類型等，并生成話單，所以電信運營商CCG的業務需求是實時的、高速的、大容量的，并要求有冗余處理與備份，這對數據包報文處理技術及平臺提出了更高要求。互聯網上傳統的流量和帶寬管理主要基于OSI2～4層，即鏈路層、網絡層、傳輸層，通過IP包頭的源地址、目的地址、源端口、目的端口以及協議類型信息進行分析，通常稱此為“普通報文檢測”。“普通報文檢測”僅分析IP包4層以下的內容，通過端口號來識別應用類型，而且“普通報文檢測”不能識別應用層。這些限制對于CCG需要在移動互聯網上進行以內容區分計費的精細化運營就無能為力了。近來互聯網出現的DPI(DeepPacketInspection，深度包檢測)技術是實現CCG計費的有力法寶，其能識別和區分網絡流量，進行流量控制、內容計費、垃圾內容過濾以及流量管理，提供差異化經營保障。采用DPI技術部署的CCG內容計費網關，能夠對終端用戶的流量進行分析，根據分析得到的不同的信息，如3層的IP地址，協議類型，4層的端口以及7層的URL，協議類型等實現不同的策略計費，完善了現有的只針對數據流量和時長的粗放型計費方法。當IP數據包，TCP或UDP數據流經過基于DPI技術的流量管理系統時，系統通過深入讀取IP包載荷的內容來對OSI7層協議中的應用層信息進行重組，從而得到整個應用程序的內容，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用，它要求掃描整個數據包，計算開銷非常大。傳統網絡設備在實現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移動互聯網業務部署，實際上LTE業務更加強調多媒體數據的業務精細化運營與融合，所以CCG的解決方案必須要考慮目前2.5G與3G數據業務需求與擴展，也要考慮以后LTE業務的長期部署。UT斯達康在2008年發布的ATCA構架TC8K平臺基礎上，于2009年第3季度初發布了采用專業ASIC芯片與DPI技術的CCG解決方案，可進行硬件線性DPI處理，可按業務拓展需求動態部署刀片，提供容錯備份保護，適合移動互聯網電信級的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構架的TotalControl8000(TC8000)平臺，可與UT斯達康3GPS域其他網元共同部署，如GGSN，PDSN，HA(HomeAgent)，可實現多機集群、容災容錯部署(圖2所示為CCG與HA在3GEVDO移動數據網絡中合并歸屬)。圖2:UT斯達康TC8000CCG在3GEVDO網絡中的解決方案UT斯達康TC8000ATCA平臺保證了高速總線帶寬，提供了高可靠性與智能管理，具備開放的業務拓展能力。其中，TC8014系列背板總計提供480Gbit/s數據帶寬與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個可靈活擴展的業務刀片，CCG處理刀片就是其中一種業務刀片。UT斯達康CCG處理刀片在通用的TC8000業務刀片上進行了增強，DPI采用了增強的64位MIPS64?多核處理器與專業ASIC芯片相結合的方案，如圖3所示。由于單純的多核處理器在密集運算數據處理時動態功耗會不斷增加，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總功耗，另一方面通過釋放主處理器提升了整個系統的性能。圖3:UT斯達康CCGDPI處理設計示意圖UT斯達康CCG網關硬件DPI處理可提供高達10萬條以上的內容計費規則配置，單刀片達到2Gbit/s線速處理；支持豐富的正規表達式規則構，提供“*”，“？”等字符配置；解析協議支持WAP1.x/2.0，HTTP，MMS，KJAVA，BREW，FTP，SMTP，POP3，IMAP，RTSP和即時通信等；提供基于用戶/會話/業務的流量控制、限速、阻斷及重定向(路由)。CCMP(ContentChargingManagementPlatform)是UT斯達康CCG的內容計費管理平臺，由計費服務器與操作終端組成，幫助運營商進行內容計費規則管理和用戶數據挖掘，提供友好的Web界面、圖形化管理的計費規則與話務統計，可支持多個HA/CCG。OCS(OnlineChargingSystem)是用于完成在線計費的計費平臺系統，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網關系統能支持300萬用戶容量，每秒支持18000并發呼叫，自2009年第3季度初發布后，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月參與了現場測試與前期部署，已經進