开题报告《ePCC关键技术和现网应用研究》.doc

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1、中国移动集团级重点研发项目（含联合项目）开题报告一、项目编号及名称：2011_LH_28 ePCC关键技术和现网应用研究二、项目组本项目由3个单位组成，研究院是牵头单位，其它2个单位是协助单位。本项目共分为9个子课题，其中研究院牵头承担6个子课题，设计院牵头承担1个子课题，广东公司牵头承担2个子课题。承担课题名称负责人及手机、邮箱研究院（牵头单位）Gx接口能力开放和测试多PCRF路由方案(研究院牵头，设计院、广东公司参与)性能影响分析和评估测试省间漫游方案(研究院牵头，设计院、广东公司参与)业务平台接入方案2G/3G/LTE融合支撑能力和演进方案研究(研究院牵头，设计院参与)广东公司（协助单位

2、）控制策略研究及策略配置管理功能增强(广东公司牵头，研究院、设计院参与)性能优化研究(广东公司牵头，研究院参与)设计院（协助单位）SPR的增强方案研究三、课题背景和意义随着Internet 应用的不断拓展，有限的无线资源与数据流量的急剧增长成为不可调和的一对矛盾，并且增长的数据流量不能带来与之对应的收益增长。无线网络的带宽资源受频谱资源限制，不能满足移动互联网无限的需求，使用扩容不能有效的解决该问题。在无线网络环境中，带宽资源必须共享才得以满足大部分用户的需求。但移动互联网带宽需求是无限的，IP 网络具有“best effort”的特性，无论多大带宽都可以占用。互联网应用为了提供良好的用户体验

3、，特性越来越趋向于高速率、长时间的在线应用。这些应用会占用尽可能多的网络资源，以提供更好的服务，这与无线网络有限的共享资源是一对矛盾。当无线的带宽需求和有限的共享资源冲突时，网络呈现拥塞、低效局面。尤其在热点地区或网络忙时，拥塞现象更为严重，影响到网络的服务质量，即使网络扩容，扩容带宽也会被快速增长的流量(每年2倍以上的增长的速率)迅速占用，无法起到明显改善体验的作用。同时，移动数据流量的迅猛增长已经对2G语音业务造成了冲击，影响了话音用户的体验。目前全网普遍采用半速率优先启动机制，在小区忙时，数据业务对无线资源的挤占将更为明显，导致该小区内半速率较早启用，半速率话务比增大，影响语音的童话质量

4、。虽然随着资费的调整、技术的发展和智能手机的普及，移动数据业务承载能力发展迅速，2009.122010.11 GPRS和TD PS总流量达到上年同期的3.04倍，但大量的数据业务仍然承载在2G网络上，抢占了2G网络无限资源，导致过多开启半速率，对2G话音业务产生了较大冲击。对迅猛增长的移动数据流量进一步分析，这些移动数据流量并不能带来更高的收益，还引发网络资源的不均衡使用，高收益业务占用带宽远低于低收益业务，占用大量带宽的少部分用户实际收益低。用户和业务在网络中的体验没有差异，无法保证高收益自有业务的业务带宽。以四川为例，大量带宽被低效、低收益的业务抢占，而高效、高收益业务的体验则受到较大影响

5、。杭州经分系统报告显示2G网中86%的流量是管道类业务，而价值远高于管道类业务的自有业务仅占14%。与此同时，少部分用户占用了大量带宽，影响网络公平使用，并且实际收益低。从以上数据可以看出，现网缺乏提供移动数据流量管理能力，用户业务体验差，网络资源不均衡。四、课题研究目标本项目针对以上问题，本项目重点结合前期试点分析我公司现网数据业务发展情况，制定适合我公司网络发展的数据业务控制策略；立足于现网部署，系统梳理ePCC架构现网部署过程中涉及到的关键技术进行研究，提出解决方案并进行验证，保证ePCC网络的稳妥部署。更进一步，本项目面向未来的增强和演进研究，系统的梳理ePCC网络的增强方案和演进路线

6、，保证网络的可持续发展。在实施中，本项目以广东公司现网为具体实例，进行现网的试验，为现网的实施提供实际依据。本课题的主要研究内容如下：1、 立足现网部署 1) 控制策略研究及策略配置管理功能增强2) Gx接口能力开放和测试3) 多PCRF路由方案4) 性能优化研究5) 性能影响分析和评估测试2、 面向增强和演进1) 省间漫游方案2) 业务平台接入方案3) 2G/3G/LTE融合支撑能力和演进方案研究4) SPR的增强方案研究五、课题研究内容1、总体框架本课题由9个子项目构成，分为两大类，一类立足于推进现网部署，另一类面向未来的增强和演进网络。其中，现网部署相关工作主要包括以下几点：控制策略研究

7、及策略配置管理功能增强通过梳理现网商用的应用场景，以及相关的效果验证，确定有针对性的管控策略，并根据试点结果和商用策略建议，修订策略配置管理模型和签约数据；Gx接口能力开放和测试推动Gx接口异厂家开放能力、实验室测试和现网验证；多PCRF路由方案研究多PCRF场景下的路由方案，从而降低GGSN的配置要求；性能优化针对PCC全开启的问题，研究如何实现按需开启PCC功能；性能影响分析和评估测试明确PCC话务模型，通过测试验证PCC对GGSN的性能影响。面向未来的增强和演进网络主要包括以下几点：省间漫游方案研究数据业务策略控制的省间、国际漫游技术、组网和路由方案；业务平台接入方案研究和分析业务平台接

8、入策略控制架构的技术方案，以更有效保证自有高价值业务，如移动采编播、手机支付等；2G/3G/LTE融合支撑能力和演进方案研究PCC对2G/3G/LTE的演进方案，验证PCC网络对于2G/3G/LTE多接入的支持能力； SPR的增强方案研究SPR设置原则和增强方案。通过以上研究，从总体上计划和部署策略控制方案，并为将来的演进和升级做好了准备，从而达到有效管控数据业务、保障服务质量和提高数据流量收益的目标。2、难点及解决方案不同厂家Gx接口能力开放和测试。主要问题：Gx接口基于Diameter制定，标准化程度差，很多参数定义模糊，测试时协调困难。解决方案：与厂家进行多轮讨论，明确争议参数的需求和格

9、式，测试中建立问题讨论机制和例会，及时沟通解决问题。PCC引入对GGSN的性能影响分析和评估测试。主要问题：PCC引入后，对GGSN性能影响成为突出问题，而PCC引入后基础话务模型已不适用，如何准确衡量GGSN性能下降程度成为亟待解决问题。解决方案：搜集现网最新话务模型，结合集采话务模型，基于已有研究成果对PCC引入后的话务模型及配置原则进行深入分析，并通过实际测试评估对GGSN设备性能影响。省间漫游方案的管控策略制定者。主要问题：没有确定省间漫游时的管控策略的主要制定者是拜访省还是归属省，该问题直接影响方案的制定。 解决方案：与省公司和集团多次沟通，召集有相关经验的省公司合作研究方案并分析可

10、行性。3、主要技术方案和关键技术1) 控制策略研究及策略配置管理功能增强背景：网络资源将更多地服务于数据和移动互联网业务，网络带宽的投资回报将会显著下降，运营商在面临移动宽带市场快速发展机遇的同时应采取合理有效的用户分级、流量控制等方面的控制措施提高单位流量收入，打造智能管道，提高网络收益。方案及研究内容：本方案主要分析研究现网数据，了解包括数据业务的特点、数据业务的分布情况、对无线资源的消耗以及无线KPI指标等情况；并进一步分析研究现网PCC典型策略测试对无线KPI指标的优化效果；结合以上方案基础上,进行PCC策略研究，制定有针对性的管控策略；最终根据试点结果和商用策略建议，修订策略配置管理

11、模型和签约数据； 2) Gx接口能力开放和测试背景：目前多省市存在不同厂家的GGSN，当Gx接口未打开时，各厂家的PCRF/SPR需同时存储全省用户的签约信息，存在双营帐和SPR投资浪费问题。同时，本地网或省内累计使用量只能根据BOSS信息进行控制，出本地网的流量无法累计。方案及研究内容： 通过分析Gx接口（PCRF和GGSN）同厂家互通时存在的问题，明确Gx接口开放的需求； 在此基础上，制定Gx接口的测试要求，包括明确测试场景，制定Gx接口的测试方案和测试用例；最终依据测试用例进行实验室测试，目前正在对华为、中兴、爱立信、诺西开展互通测试。3) 多PCRF路由方案研究背景：由于单个设备的容量

12、限制，目前在现网中会出现在一个地市内有两套以上的PCRF设备。如果多PCRF寻址是通过GGSN识别手机号段来实现，则对大量GGSN的维护工作量很大。所以需要研究通过Diameter代理服务器（DRA）来承担多PCRF场景下Diameter信令路由功能。方案及研究内容：在多PCRF场景下，分析 Diameter代理服务器需求，比较分析DRA路由方式；同时，研究多PCRF路由组网方案以及基于DRA的多PCRF路由方案；在组网及路由方案的基础上，分析Diameter代理服务器的基本功能，以及满足我公司需求的Diameter代理服务器特殊要求。4) 性能优化研究背景：在目前的策略控制机制下，所有PDP

13、在建立时都会触发到PCRF的信令，而有必要进行策略控制的PDP可能只是一部分，这种方式对GGSN和PCRF的负荷会造成很大的浪费。方案及研究内容：通过分析研究PDP建立时触发PCRF对相关网元的负荷影响，结合现网数据业务情况及无线资源改善需求等，有针对性地提出需要进行动态策略控制的业务、用户、时间、小区等类型；在此基础上，进一步分析研究PCC的针对性开关功能或其他性能优化方式；最终评估如何按需开启PCC功能或其他性能优化方法。5) 性能影响分析和评估测试背景： PCC现网部署后，需要GGSN升级支持Gx接口及PCEF功能，势必会对GGSN性能产生影响，需要基于已有成果，研究贴近现网实际情况的针

14、对PCC引入的话务模型，通过实际测试评估对GGSN设备性能影响，衡量GGSN设备容量、吞吐量等关键性能指标下降程度，以有效保护投资。方案及研究内容：通过搜集现网最新话务模型，并基于已有研究成果，对PCC引入后的话务模型及配置原则进行深入分析，最终得出贴近现网实际情况的针对PCC引入的话务模型；基于上述PCC引入后的话务模型，采用流量仪表仿真及PCRF设备配合方式，在实验室对多厂家GGSN设备进行性能评估。6) 省间漫游方案背景：现有部署方案中当用户漫游时由拜访地提供策略，不采用归属地策略。从而导致用户无法获取归属地策略信息，如用户分级信息、业务签约，当用户省间漫游时，无法对用户承诺服务质量。同

15、时，无法实现拜访地的流量累积，如部分省公司的省外套餐无法控制。方案及研究内容：明确省公司的漫游需求并提出两个方案。一是基于S9接口方案：策略由归属地生成，但漫游地可参与控制。这样避免了无省间漫游时存在的问题，并可以结合归属地策略和漫游地情况生成最终控制策略。本方案中S9增加了转发时延，增加了V-PCRF的投资，厂家支持较差；二是基于Gx接口方案：策略由归属地生成，漫游地不参与控制。避免了无省间漫游时存在的问题，但是策略生成无法参考漫游地策略。这种方案相对较易实现，转发时延较小；对上述两个方案进行分析和评估。7) 业务平台接入PCC架构方案背景：现有方案中PCC架构中的业务信息均通过GGSN/P

16、-GW设备通过DPI来获取，但会对设备性能影响比较大，且检测的实时性和准确性都会有些影响。并且随着业务的发展，提供高QoS保证的业务越来越多，如移动采编播、视频会议等业务，此类业务需在业务开始前提前建好通道，以保证业务体验，但现有机制只能在业务发生后才建立。因此，需研究如何将业务平台接入PCC架构的方案，解决上述问题。方案及研究内容：分析各种业务平台接入PCC架构的可行性，如wap网关等；在上述分析中研究业务平台接入PCC架构中的关键技术难点，并分析各种潜在方案的优缺点：路由寻址、会话绑定问题，NAT穿越问题，接口能力问题等。8) 2G/3G/LTE融合控制演进方案研究背景：LTE/SAE是面

17、向数据业务的高带宽网络，高速数据业务会导致发展不均衡问题会更加严重，LTE需要策略控制架构实施资源管控，确保LTE网络得到有效、公平的利用。策略控制架构作为LTE/SAE网络的有机组成部分，是标准中对电信级自有业务提供QoS保障的必选机制，如VoLTE话音业务、高清视频、移动采编播等。方案及研究内容：通过分析LTE发展不同阶段的策略管控的需求，研究PCC向支持2G/3G/LTE融合控制的演进方案，得出可行的演进策略、组网方式并进行方案比较。9) SPR的增强方案研究背景：通过SPR与PCRF的分离，促进SPR与其他用户数据设备的融合，减少用户数据在网内的重复存储，降低设备开销及投资。方案及研究

18、内容：调研2011年采购的PCRF/SPR及各厂家后续PCRF、SPR演进情况，分析对比PCRF及SPR综合设置与分离设置；在调研结果基础上研究SPR独立设置方案，分不开放Sp接口和开放Sp接口两种场景，研究包括SPR的设置、SPR与PCRF间的组网、SPR与BOSS间的组网、Sp接口协议、SPR与HSS等用户数据设备的融合等的方案。六、专利检索情况通过专利检索，多PCRF路由方案中“利用IMSI进行PCRF寻址”有相关专利，初步分析在现网使用这些技术专利风险不大，对项目没有影响。性能优化研究中“针对号段按需开启PCC功能从而节约PCC信令”存在相关专利点，对于该专利点本课题将进行方案研究并考

19、虑进行落实。各子项目具体检索情况详见下表：子项目名称专利点是否有相关专利及持有人控制策略研究及策略配置管理功能增强不涉及专利点Gx接口能力开放和测试不涉及专利点多PCRF路由方案利用IMSI进行PCRF寻址PCRF与目标接入网PCEF建立联系、实现PCC规则的方法及系统-华为选择策略和计费规则功能实体的方法和装置-华为控制PCRF负载均衡的实现方法和实现系统-中兴性能优化研究针对号段按需开启PCC功能从而节约PCC信令一种实现有限策略计费控制的方法及系统-中兴策略和计费控制的处理方法、系统及设备-华为基于业务使用次数的策略与计费控制方法与装置-中兴一种实现策略与计费控制的方法及系统-中兴性能影

20、响分析和评估测试不涉及专利点省间漫游方案不涉及专利点业务平台接入方案业务平台接入策略控制架构的NAT地址映射NAT技术在PCC架构中的实现方法、PCRF及AF-华为2G/3G/LTE融合支撑能力和演进方案研究不涉及专利点SPR的增强方案研究不涉及专利点七、已有的研究工作积累和取得的研究成果本课题目前已经进行了一些相关研究和试验工作，主要取得了如下研究和试验成果：1）现网部署方案进展。包括a）控制策略研究及策略配置管理功能增强：已在现网完成大用户量、端到端控制功能、叠加策略现网测试及分析，为控制策略研究提供经验数据；B）完成Gx接口异厂家开放能力测试规范和接口规范，正在准备测试环境；C）完成多P

21、CRF路由方案的基本构思和架构；D）基本确定性能测试的话务模型，基本完成性能测试的测试规范。2）增强和演进功能进展。a）初步制定出省间漫游方案的基本框架，已经有两个方案。方案一，基于S9接口漫游方案，如下图1所示，策略由归属地PCRF生成，漫游地PCRF可以参与控制，结合归属地策略和漫游地情况生成最终的控制策略，但S9增加了转发实验，增加了V-PCRF的投资，厂家支持情况较差；方案二，基于Gx接口漫游方案，如下图2所示，策略由归属地PCRF生成，漫游地PCRF不能参与控制，最终的控制策略无法参考漫游地的实际情况生成，本方案相对容易实现，转发时延小；目前，正在对以上两个方案进行分析和评估；b）完

22、成2G/3G/LTE融合支撑能力和演进方案的PCC测试规范，正在进行实验室测试。图1图2八、本课题的创新点和专利点本课题的主要创新点如下：一是寻找针对现有网络的切实可行的策略控制机制，设计有效的管控规则，为商用部署提供指导；二是业务平台接入到PCC架构中的NAT穿越问题解决方案；三是PCC架构中按需开启或其他性能优化方式。九、外部合作伙伴委托方案本项目中研究院、设计院无外部合作伙伴，广东公司委托中国移动通信集团设计院进行研究课题的技术支撑，协助广东公司完成该项目，整个联合课题不涉及外部合作。 十、预期研究产出通过本项目实施，预期输出立足于推进现网部署以及面向未来的增强和演进网络两方面5项成果。

23、其中，其中预计产出1项研究成果，1项标准成果，及2项实验成果。项目研究产出预期产出内容承担单位 研究成果ePCC增强技术方案研究报告研究院、设计院、广东公司标准成果中国移动策略控制测试规范研究院试验成果Gx接口互通测试报告研究院GGSN性能影响测试报告研究院十一、课题研究分工整个项目详细分工如下表：单位分工内容研究产出负责人研究院牵头负责项目组织和开展工作，牵头负责如下研究内容：l Gx接口能力开放和测试l 多PCRF路由方案l 性能影响分析和评估测试l 省间漫游方案l 业务平台接入方案l 2G/3G/LTE融合控制演进方案研究并参与其他1个研究课题的技术研究ePCC增强技术方案研究报告中国移

24、动PCRF/SPR设备规范中国移动策略控制测试规范Gx接口互通测试报告GGSN性能影响测试报告设计院牵头负责如下研究内容：l SPR增强方案研究并参与其他4个研究课题的技术研究ePCC增强技术方案研究报告SPR增强方案子部分广东公司牵头负责如下研究内容：l 性能优化研究l 控制策略研究及策略配置管理功能增强并参与其他2个研究课题的技术研究ePCC增强技术方案研究报告中性能优化研究和控制策略研究字部分十二、项目研究计划进度整个项目的研究计划进度如下表所示，预计在10月底前完成推进现网部署相关研究工作，12月底之前完成面向未来的增强和演进网络的相关研究工作，并对总体结论进行评估，在12月完成项目的

25、总结、汇报、评审工作，准备对有明显效果的技术进行全国推广。工作内容2011年时间计划2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月控制策略研究及策略配置管理功能增强Gx接口开放多PCRF路由方案性能优化研究性能测试省间漫游方案研究2G/3G./LTE融合控制演进方案业务平台接入方案SPR增强方案研究十三、项目关键技术决策点及完成时间计划本项目的关键技术决策点及预计完成时间如下：1、 异厂家间的Gx接口是否开通？方案一：通过验证，异厂家间的Gx接口能够打开，打开Gx接口，异厂家间支持IOT互操作。方案二：异厂家间不打开Gx接口，仅同厂家的PCRF与GGSN进行互通。项目关键决策点决策点简要描

26、述研究完成时间计划异厂家间的Gx接口是否开通？方案一：开通异厂家间Gx接口；方案二：不开通异厂家间Gx接口。2011年10月十四、项目企业绩效贡献情况预测项目对企业绩效贡献的量化路径图项目特征指标（PAV）指标名称项目应用前指标现状值：PAVc项目应用1年后指标预期值：PAVe1此项目带来的指标变动量：PAV恶意带宽使用用户的管控能力 无可对该类用户实现管控(取决于市场策略) 高价值用户带宽提升率无0%30%(取决于市场策略和网络状况) 企业特征指标网络及生产类（EAV-PS）指标名称项目应用前指标现状值（EAVc）项目应用1年后指标预期值（EAVe）此项目应用带来的指标变动量（EAV）企业特

27、征指标市场及财务类（EAV-MF）指标名称项目应用前指标现状值（EAVc）项目应用1年后指标预期值（EAVe）此项目应用带来的指标变动量（EAV）企业绩效指标（EPV）指标名称项目应用前指标现状值：EAVc项目应用1年后指标预期值：EAVe此项目应用带来的指标变动量：EAV营运收入营运支出资本开支注：1） 填写各项指标数值时，请在数值后一并填写指标数值的度量单位（如RMB万元、万人、%等）和指标数值对应的应用范围（如XX地市、X省全省、31省全网等）。2） 项目特征指标是本项目应用后产生的主要可量化成效，最多不超过3个。如传输灾难性设备故障抢修系统项目应用的可量化直接成效表现为“缩短故障处理时

28、间”，此即项目特征指标。其EAVc为小时，其EAVe为分钟，其EAV=EAVe EAVc。3） 企业特征指标是本项目应用后对企业生产（产品及服务）和经营（市场及财务）带来的可量化成效，分为“网络及生产类（EAV-PS）”和“市场及财务类（EAV-MF）”，指标清单请见本模板附件1。如传输灾难性设备故障抢修系统通过缩短故障定位时间，使“客户网络类投诉解决及时率”从小时降低到小时，使设备故障抢修时间缩短，由原来需要投入人耗时小时降低为人耗时小时，全省每年节省人工成本万元。其中“客户网络类投诉解决及时率”为EAV-PS指标，“人工成本”就属于EAV-MF指标。4） 以上指标中，项目特征指标的名称及数值皆为必填项；企业特征指标的名称为必填项，数值为选填项。企业绩效指标为选填项。建议项目经理尽量填全以更好地体现本项目对企业的贡献。