CN102665187B - 基于智能终端的智能管道控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于智能终端的智能管道控制方法，包括：向智能终端的流量代理下发业务类型分类信息、业务价值分类信息和流量等级分类信息，周期性统计业务流量，并根据下发的业务类型分类信息、业务价值分类信息和流量等级分类信息生成分类标识，根据上报的分类标识生成流量控制策略，根据流量控制策略的类型下发内容到智能终端，选择对应的流量控制策略，并根据流量控制策略启动对应的流量处理引擎处理业务流量，根据流量控制策略的类型判断是将处理后的业务流量发给目的地址还是转交给流量代理服务器。本发明在保证业务容量的前提下，减少了进入无线网络的流量，降低了核心网侧的控制成本。

Description

基于智能终端的智能管道控制方法

技术领域

本发明属于电信与互联网领域，具体涉及一种基于智能终端的智能管道控制方法。

背景技术

随着移动用户猛增，移动终端数量呈线性增长，而移动数据流量更将以10年1000倍的速度增长，用户需求也越来越呈现出差异化特征，运营商现有的网络管理方式无法适应这些变化，各个运营商都提出建设智能管道以挖掘网络的潜在价值。3GPP标准组织也意识到管道的重要性，在其Release 7版本中提出了PCC(Policy and ChargingControl，政策与计费控制)架构，并在后续的标准中不断进行更新。

标准PCC架构基于业务分类制定流量策略，不区分用户地按固定尺度对流量进行控制。该方法无法自适应调整流量控制策略，无线资源利用率低。已实施的PCC架构，主要集中在针对特定业务的资源控制，如基站控制器接收到策略与计费规则单元(Policy andCharging Rules Function，简称PCRF)下发的流量控制策略后，改变特定业务相关的临时块流(Temporary Block Flow，简称TBF)分配方式，以提高资源的利用率。也有研究通过在基于业务控制的基础上进行业务分类，并引入业务分类和优先级来动态调整服务质量(Quality of Service，简称QoS)预留策略，从而实现自适应流量控制。

上述PCC策略具有两方面，一是从基于业务类型向结合QoS等级发展，二是从核心网流量控制向接入网资源控制发展，策略也越来越灵活。不论何种方式都是被动地对接入流量进行控制，需对接入网进行改造或需在核心网增加监测和控制功能，增加了智能管道控制的代价和成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于智能终端的智能管道控制方法。其方式主动，策略灵活，控制及时。且有效保证了用户隐私，在保证业务容量的前提下，减少了进入无线网络的流量，并降低了核心网侧的控制成本。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种基于智能终端的智能管道控制方法，包括以下步骤：(1)PCRF按业务类型、业务标识、业务价值和流量等级四层对不同用户的业务流量进行分类，并获取业务类型分类信息、业务价值分类信息和流量等级分类信息；(2)PCRF向智能终端的流量代理下发业务类型分类信息、业务价值分类信息和流量等级分类信息；(3)智能终端周期性统计业务流量，并根据PCRF下发的业务类型分类信息、业务价值分类信息和流量等级分类信息生成分类标识，并将分类标识上报给PCRF；(4)PCRF根据上报的分类标识生成流量控制策略；(5)PCRF根据流量控制策略的类型下发内容到智能终端；(6)流量代理接收智能终端新产生的业务流量，选择对应的流量控制策略，并根据流量控制策略启动对应的流量处理引擎处理业务流量；(7)智能终端根据流量控制策略的类型判断是将处理后的业务流量发给目的地址还是转交给流量代理服务器；(8)目的地址对应的目标设备将响应数据直接回复给智能终端的上层应用；(9)流量代理服务器将业务流量还原后转交给目的地址；(10)目的地址对应的目标设备将响应数据转交给流量代理服务器，流量代理服务器对其执行与上述步骤(7)相同的流量控制策略，并将处理后的响应数据转交给智能终端的流量代理，流量代理将响应数据还原后交给上层应用。

业务类型分类信息为各业务的业务类型编号。

业务价值分类信息包括和系数以及MaxFee和MaxGap参数，其中，和分别为业务价值评分、业务提供商评分和业务访问频度评分所占的权重，且 λ≥0，MaxFee为所有业务的最大资费，MaxGap为业务提供商和运营商合作关系紧密度的最大值。

流量等级分类信息包括各业务的MaxTT、MaxMT和MaxVT参数以及比值门限，其中，MaxTT、MaxMT和MaxVT分别为最大瞬时流量、最大平均流量和最大流量方差。

分类标识包括业务类型、业务标识、业务价值和流量等级四部分。

业务价值是通过业务价值评分除以10取整得到。

业务价值评分是根据以下公式确定：

${\mathrm{SV}}^{\′}=(\mathrm{\α}\frac{\mathrm{Fee}}{\mathrm{MaxFee}}+\mathrm{\β}(1-\frac{\mathrm{Gap}}{\mathrm{MaxGap}+1})+\mathrm{\λ}\frac{\mathrm{Frequency}*\mathrm{Period}}{24})*100$

其中，Fee为待评分业务的资费，Gap为待评分业务的业务提供商和运营商合作关系实际紧密度，Frequency为业务访问频度，以次/天为单位，Period为每次业务访问持续时间，以小时为单位。

流量等级是根据业务的瞬时流量、平均流量和流量方差分别与MaxTT、MaxMT和MaxVT的比值以及比值区间得到。

流量控制策略包括资源预留、流量限制、延迟推送、流量压缩、和流量合并策略。

还原过程主要包括解压缩或解封装。

本发明具有如下优点：

1、流量控制方式主动：该发明引入了驻留在智能终端的流量代理，它可根据PCRF下发的流量控制策略，在终端实现流量控制，更加主动。

2、流量控制策略灵活：该发明的流量控制策略包括资源预留、流量限制、流量压缩、流量合并和延迟推送等策略，与以往相比更加灵活。

3、降低了智能管道控制的代价和成本：该发明无需对接入网进行改造，也无需在核心网增加监测和控制功能，在保证业务容量的前提下，减少了进入无线网络的流量。

附图说明

图1是本发明基于智能终端的智能管道控制方法所应用到的智能管道控制架构的示意图。

图2是本发明基于智能终端的智能管道控制方法的流程图。

图3是本发明业务流量的分类标识的格式示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明基于智能终端的智能管道控制方法所应用到的智能管道控制架构包括用户终端设备(User Equipment，简称UE)、用户签约数据库(Subscription Profile Repository，简称SPR)、应用服务单元(Application Function，简称AF)、PCRF、承载绑定与事件报告单元(Bearer Binding and Event Reporting Function，简称BBERF)、策略与计费执行单元(Policy and Charging EnforcementFunction，简称PCEF)、在线计费系统(Online Charging System，简称OCS)、离线计费系统(Offline Charging System，简称OFCS)、流量代理(Traffic Broker，简称TB)和流量代理服务器(Traffic Proxy，简称TP)。其中，UE有3GPP和非3GPP(Non-3GPP)两种不同的接入技术，它们分别通过服务网关(Serving Gateway)和接入网关(Access Gateway)与PCRF和PCEF相连。而3GPP接入技术具体涉及三种接入网，分别为GSM/EDGE无线接入网(Global System forMob ile Communications Enhanced Data Rate for GSM Evolution RadioAccess Network，简称GERAN)、通用移动通信系统陆地无线接入网(Universal Mobile Telecommunications System Terrestrial RadioAccess Network，简称UTRAN)和增强通用移动通信系统陆地无线接入网(Evolved-Universal Mobile Telecommunications SystemTerrestrial Radio Access Network，简称E-UTRAN)。另外，TB和TP两个实体单元是新添加的，TB驻留在智能终端内，TP位于核心网侧。图中虚线表示信令流量传输路径，实线表示业务流量传输路径。

如图2所示，本发明基于智能终端的智能管道控制方法包括以下步骤：

(1)PCRF按业务类型、业务标识、业务价值和流量等级四层对不同用户的业务流量进行分类，并获取业务类型分类信息、业务价值分类信息和流量等级分类信息；

具体而言，PCRF根据业务运营支撑系统(Business & OperationSupport System，简称BOSS)中存储的用户业务资费信息、PCRF中存储的业务流量报告日志以及领域内专家对业务流量的分类经验，按业务类型、业务标识、业务价值和流量等级四层对业务流量进行分类。因为业务标识可以统一编码，并由业务应用携带，所以PCRF只需获取业务类型分类信息、业务价值分类信息和流量等级分类信息。

对于业务类型，根据业务流量重要程度、时延和带宽需求，按下表1进行分类。

表1业务类型分类

对于业务标识，根据业务提供商和产品标识进行分类。如即时消息可进一步分为QQ、MSN、飞信、微信、米聊等业务标识，流媒体可进一步分为天翼视讯、iTV、土豆视频等。

对于业务价值，首先根据业务提供商和业务访问频度，采用公式(1)确定业务价值评分SV′，然后根据SV′进行分类。

${\mathrm{SV}}^{\′}=(\mathrm{\α}\frac{\mathrm{Fee}}{\mathrm{MaxFee}}+\mathrm{\β}(1-\frac{\mathrm{Gap}}{\mathrm{MaxGap}+1})+\mathrm{\λ}\frac{\mathrm{Frequency}*\mathrm{Period}}{24})*100---\left(1\right)$

其中为业务价值评分、业务提供商评分和业务访问频度评分所占的权重，且 MaxFee为所有业务的最大资费，Fee为待评分业务的资费。MaxGap为业务提供商和运营商合作关系紧密度的最大值，Gap为待评分业务的业务提供商和运营商合作关系实际紧密度。如运营商自营业务的Gap为0，运营商自营业务平台接入的第三方业务其Gap为1，QQ和新浪微博的Gap为2，3G门户等WAP门户业务的Gap为3，其他未授权业务的Gap为4。Frequency为业务访问频度，以次/天为单位，Period为每次业务访问持续时间，以小时为单位。

对于流量等级，首先以业务的最大瞬时流量MaxTT、最大平均流量MaxMT和最大流量方差MaxVT为基础，将业务的瞬时流量、平均流量和流量方差分别归一化，然后根据比值门限进行分类。本发明中，比值门限取为20％、50％和80％，由此每一个比值分为4个级别，组合后共有64个流量等级。

(2)PCRF向智能终端的流量代理下发业务类型分类信息、业务价值分类信息和流量等级分类信息；

具体而言，业务类型分类信息为各业务的业务类型编号；业务价值分类信息包括和系数以及MaxFee和MaxGap参数；流量等级分类信息包括各业务的MaxTT、MaxMT和MaxVT参数以及比值门限20％、50％和80％。为减少每种业务都下发MaxTT、MaxMT和MaxVT造成巨大的网络开销，在下发业务类型分类信息时携带这些参数。

(3)智能终端周期性统计业务流量，并根据PCRF下发的业务类型分类信息、业务价值分类信息和流量等级分类信息生成分类标识(Traffic Classification Identify，简称TCI)，并将TCI上报给PCRF；

如图3所示，TCI由业务类型(Service Identify，简称ST)、业务标识(Service Identify，简称SI)、业务价值(Service Value，简称SV)和流量等级(Traffic Level，简称TL)四部分组成。其中，ST由1个字节组成；SI由12个字节组成，前6个字节表示业务提供商，后6个字节表示产品标识；SV由1个字节组成；TL由1个字节组成；预留1个字节。共16个字节。

具体而言，智能终端根据PCRF下发的业务类型编号得到ST；智能终端根据自身业务应用携带的业务标识编码得到SI；智能终端从业务订购关系中获取业务资费Fee，从业务标识中获取业务提供商与运营商的合作关系紧密度Gap，并统计业务访问频度Frequency和每次业务访问持续时间Period，然后根据它们和PCRF下发的和系数以及MaxFee和MaxGap参数，按公式(1)确定业务价值评分SV′，再将SV′除以10后取整得到SV；智能终端统计业务的瞬时流量、平均流量和流量方差，然后将它们分别除以PCRF下发的MaxTT、MaxMT和MaxVT参数得到比值，再根据比值门限20％、50％和80％得到TL。

(4)PCRF根据上报的分类标识生成流量控制策略；

流量控制策略包括资源预留、流量限制、延迟推送、流量压缩和流量合并策略。具体而言，PCRF从上报的分类标识中提取ST、SI、SV和TL，对于ST介于0到3之间的实时业务，采用资源预留策略，根据其TL，决定采用固定资源预留还是可变资源预留；对于ST介于4到8之间的业务，采用流量压缩和流量合并策略，根据其SV和TL，决定流量合并的最大数据包和流量压缩的强度；对于ST介于9以上的业务，采用流量限制和延迟推送策略，具体的流量限制门限和延迟时间门限由SV和TL联合决定。

(5)PCRF根据流量控制策略的类型下发内容到智能终端；

具体而言，若流量控制策略是资源预留和流量限制策略，则PCRF直接下发该资源预留和流量限制策略到智能终端；若流量控制策略是延迟推送策略，则PCRF将延迟推送策略和延迟定时器下发到智能终端；若流量控制策略是流量压缩和流量合并策略，则PCRF将该流量压缩和流量合并策略以及流量代理服务器地址下发到智能终端。

(6)流量代理接收智能终端新产生的业务流量，选择对应的流量控制策略，并根据流量控制策略启动对应的流量处理引擎处理业务流量；

(7)智能终端根据流量控制策略的类型判断是将处理后的业务流量发给目的地址还是转交给流量代理服务器；

具体而言，若流量控制策略是资源预留和流量限制策略，则智能终端将处理后的业务流量直接发给目的地址，然后转步骤(8)；若流量控制策略是延迟推送策略，则智能终端在定时器时间到达后将处理后的业务流量发给目的地址，然后转步骤(8)；若流量控制策略是流量压缩和流量合并策略，则智能终端将处理后的业务流量转交给流量代理服务器，然后转步骤(9)。

(8)目的地址对应的目标设备将响应数据直接回复给智能终端的上层应用；

(9)流量代理服务器将业务流量还原后转交给目的地址；具体而言，还原的过程主要包括对业务流量进行解压缩或解封装。

(10)目的地址对应的目标设备将响应数据转交给流量代理服务器，流量代理服务器对其执行与上述步骤(7)相同的流量控制策略，并将处理后的响应数据转交给智能终端的流量代理，流量代理将响应数据还原后交给上层应用。具体而言，此处的流量控制策略是流量压缩和流量合并策略。

除此以外，本发明还通过智能终端提供套接字创建函数SP_SOCKET、套接字绑定函数SP_BIND、连接请求函数SP_CONNECT、数据发送函数SP_SEND和数据接收函数SP_RECV，以将智能管道流量处理能力开放给第三方应用开发商。

其中SP_SOCKET函数执行套接字创建工作，并完成智能终端流量代理的初始化工作；SP_BIND函数完成本地套接字和SI的绑定工作，以保证同一业务流量固定从同一套接字中发送；SP_CONNECT则完成上述步骤(1)到(5)中的工作；SP_SEND完成上述步骤(6)、(7)和(9)中的工作；SP_RECV完成上述步骤(8)和(10)中的工作。第三方应用开放商可按标准套接字相同的方式进行调用。

Claims (3)

1.一种基于智能终端的智能管道控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)策略与计费规则单元按业务类型、业务标识、业务价值和流量等级四层对不同用户的业务流量进行分类，并获取业务类型分类信息、业务价值分类信息和流量等级分类信息；所述业务价值分类信息包括α、β和λ系数以及MaxFee和MaxGap参数，其中，α、β和λ分别为业务资费评分、业务提供商评分和业务访问频度评分所占的权重，且α+β+λ＝1，α≥0，β≥0，λ≥0，MaxFee为所有业务的最大资费，MaxGap为业务提供商和运营商合作关系紧密度的最大值，所述流量等级分类信息包括各业务的MaxTT、MaxMT和MaxVT参数以及比值门限，其中，MaxTT、MaxMT和MaxVT分别为最大瞬时流量、最大平均流量和最大流量方差；

(2)所述策略与计费规则单元向智能终端的流量代理下发所述业务类型分类信息、所述业务价值分类信息和所述流量等级分类信息；

(3)所述智能终端周期性统计所述业务流量，并根据所述策略与计费规则单元下发的所述业务类型分类信息、所述业务价值分类信息和所述流量等级分类信息生成分类标识，并将所述分类标识上报给所述策略与计费规则单元，所述分类标识包括业务类型、业务标识、业务价值和流量等级四部分，智能终端根据所述策略与计费规则单元下发的业务类型分类信息得到业务类型；智能终端根据自身业务应用携带的业务标识编码得到业务标识；智能终端从业务订购关系中获取业务资费Fee，从业务标识中获取业务提供商与运营商的合作关系紧密度Gap，并统计业务访问频度Frequency和每次业务访问持续时间Period，然后根据它们和所述策略与计费规则单元下发的业务价值分类信息，按公式 ${\mathrm{SV}}^{\′}=(\mathrm{\α}\frac{\mathrm{Fee}}{\mathrm{MaxFee}}+\mathrm{\β}(1-\frac{\mathrm{Gap}}{\mathrm{MaxGap}+1})+\mathrm{\λ}\frac{\mathrm{Frequency}*\mathrm{Period}}{24})*100$ 确定业务价值评分SV′，再将SV′除以10后取整得到业务价值；其中Fee为待评分业务的资费，Gap为待评分业务的业务提供商和运营商合作关系实际紧密度，Frequency为业务访问频度，以次/天为单位，Period为每次业务访问持续时间，以小时为单位；智能终端统计业务的瞬时流量、平均流量和流量方差，然后将它们分别除以策略与计费规则单元下发的MaxTT、MaxMT和MaxVT参数得到比值，再根据比值门限20％、50％和80％得到流量等级；

(4)所述策略与计费规则单元根据上报的所述分类标识生成流量控制策略，所述流量控制策略包括资源预留、流量限制、延迟推送、流量压缩和流量合并策略；

(5)所述策略与计费规则单元根据所述流量控制策略的类型下发内容到所述智能终端，若流量控制策略是资源预留和流量限制策略，则所述策略与计费规则单元直接下发该资源预留和流量限制策略到智能终端；若流量控制策略是延迟推送策略，则所述策略与计费规则单元将延迟推送策略和延迟定时器下发到智能终端；若流量控制策略是流量压缩和流量合并策略，则所述策略与计费规则单元将该流量压缩和流量合并策略以及流量代理服务器地址下发到智能终端；

(6)所述流量代理接收所述智能终端新产生的所述业务流量，选择对应的所述流量控制策略，并根据所述流量控制策略启动对应的流量处理引擎处理所述业务流量；

(7)所述智能终端根据所述流量控制策略的类型判断是将处理后的所述业务流量发给目的地址还是转交给流量代理服务器，若流量控制策略是资源预留和流量限制策略，则智能终端将处理后的业务流量直接发给目的地址，然后转步骤(8)；若流量控制策略是延迟推送策略，则智能终端在延迟定时器时间到达后将处理后的业务流量发给目的地址，然后转步骤(8)；若流量控制策略是流量压缩和流量合并策略，则智能终端将处理后的业务流量转交给流量代理服务器，然后转步骤(9)；

(8)所述目的地址对应的目标设备将响应数据直接回复给所述智能终端的上层应用，方法结束；

(9)所述流量代理服务器将所述业务流量还原后转交给所述目的地址；

(10)所述目的地址对应的目标设备将所述响应数据转交给所述流量代理服务器，所述流量代理服务器对其执行与上述步骤(7)相同的所述流量控制策略，并将处理后的所述响应数据转交给所述智能终端的流量代理，所述流量代理将所述响应数据还原后交给所述智能终端的上层应用，方法结束。

2.根据权利要求1所述的智能管道控制方法，其特征在于，所述业务类型分类信息为各业务的业务类型编号。

3.根据权利要求1所述的智能管道控制方法，其特征在于，所述还原过程主要包括解压缩或解封装。