基于DPI技术实现FTTx接入网络业务质量管理

    FTTx接入网络中的各类应用都基于IP承载，以尽力而为传送为基本服务特性的IP网络在承载电信级应用时必然面临诸多问题：其所承载的业务质量会因为IP网络的无连接性而产生动态变化；网络业务性能监控机制不完善；业务故障缺乏准确的定位和诊断手段。

    针对FTTx网络及其所承载的Triple-play IP业务（主要指VoIP语音业务、高速上网业务和IPTV视频业务）的运维管理，需要一种解决方案能让管理者直观地了解网络和业务的运行情况，预防和发现影响业务运行的隐患，当产生业务问题投诉时能快速定位故障位置，从而使得FTTx网络能切实满足用户享受高质量宽带业务体验的要求。

    准确管控FTTx上的业务质量势在必行。通过业务质量管理可以洞悉用户群业务使用偏好，更好地提供主动服务；可以实现业务的安全管理，在接入层面防控日益泛滥的网络安全攻击行为；可以有效抑制低价值应用对网络资源的过度消耗（如BT、电驴等大量消耗网络带宽的P2P下载应用），保障大多数用户的正常网络应用需要。

    作为一种有效的IP网络业务识别技术，DPI（Deep Packet Inspection，深度包检测技术）技术在互联网领域已经得到较广泛的应用。DPI基于对数据包净荷的深度检测，可以实现各种业务数据流的识别、分类，进而实现对数据包的重新路由、阻塞或丢弃等控制。 DPI在互联网领域的一个普遍应用是针对大量消耗网络资源的P2P流量的监控管理。随着电信网与互联网的不断融合，DPI技术的应用场景也逐渐扩展到电信网络，基于DPI技术实现电信网中IP业务流量管理、业务精细化计费和用户个性化服务正在成为热点。

    通过在FTTx网络中引入DPI技术，在网络中的主要设备OLT和ONU上部署DPI功能，就可以实现针对FTTx网络所承载的各类IP业务的精细化管理。OLT设备作为FTTx接入网络的汇聚节点，在其上部署DPI功能具有天然的优势，OLT内置DPI功能可对本OLT下带的FTTx网络内的各类分组数据进行全采集，可以根据用户或流量采集业务数据和信令数据，采集的结果实时上传到采集服务器上。靠近用户的ONU设备内置DPI功能可直接针对具体的用户进行有效的业务应用监控和QoS策略控制，可基于单个用户业务使用统计情况实现精确的用户行为分析。

    作为FTTx网络设备的主流供应商，中兴通讯积极开展设备DPI功能支持和网络业务质量管理方案的研究。中兴通讯主流的OLT和ONU设备均采用了先进的硬件体系架构，硬件平台已具备数据报文全采集能力，只需升级系统软件版本即可具备DPI功能。中兴通讯推出了面向FTTx网络业务质量管理的解决方案，如图1所示。

    FTTx网络业务质量管理系统采用分层、分布式的架构，由网络采集层、数据采集处理层、分析展示层组成。

    最底层是网络原始数据采集服务层，由OLT、ONU网元上部署的DPI功能模块实现，负责完整采集或根据策略采集流经设备的流量信息，并将信息通过专门的协议通道上传给数据采集处理层。网元DPI模块基于预先确定的分析策略对数据报文进行识别检测，并定时将统计结果上报。此外网元的物理性能数据如CPU占有率、内存利用率、端口带宽利用率等信息也同时进行定时采集上报。

    数据采集处理层采用并行分布式采集处理架构，负责网元上报的原始数据的转换、清洗和分类处理，原始数据经过处理转化为统一格式的记录存入上层的数据仓库中，等待进一步分析。每台服务器负责一定范围内的网元上报原始数据的处理，通过服务器堆叠实现海量数据的并行处理，并可通过服务器的备份进一步提高整个系统的可靠性和安全性，整个系统的弹性很高，可以满足不同规模网络数据采集的需要。为提高数据传输和处理效率，数据采集处理服务器与网元采用直接通信的方式，网元采集的原始数据直接发送到服务器，而不需要经过EMS的转发，这样一方面可以提高数据传输的效率，另一方面也可以减轻EMS的负担。

    最上层是分析展示层，基于数据仓库中采集存储的海量数据，以业务质量为核心完成专业化的数据分析汇总，并将结果以各种直观的图表方式展现出来，从而实现对网络业务运行状况的可视化、可量化管理。业务质量分析服务器从数据仓库中提取相关的记录，同时也通过北向接口从EMS获取网络拓扑、网络资源、告警记录等数据。基于系统专家知识库内置的数据分析算法，从时间、空间、业务、网络等多个维度对数据进行关联分析，全面评估网络所承载的业务质量情况。管理人员可以根据实际运维的需要设置各类业务质量监控指标的阈值，一旦质量实时监控结果低于阈值可主动告警。专家知识库提供更新升级功能，根据业务发展变化和数据挖掘算法的改进提供更新的业务特征库和数据分析算法库，确保运营商能有效开展业务质量监控和数据的深度分析挖掘。

    FTTx网络建设规模的不断扩大带来了带宽的快速增长，同时也带来了宽带管道竞争的白热化，业务精细化管理、用户个性化服务是运营商开展宽带竞争的方向。中兴通讯基于DPI的FTTx网络业务质量管理解决方案可以帮助运营商掌握网络中各种应用（或流量）的整体情况、关键用户群的业务应用情况，从而为运营商实现网络的精细化运维提供有效支撑。此外运营商的市场部门也可以通过对网络中业务流量的分布、用户业务使用习惯的分析，为后续实施客户细分市场营销和主动业务推送提供有力的参考，进一步提升市场竞争力。