基于應(yīng)用識(shí)別和感知優(yōu)化的5G服務(wù)質(zhì)量保障方案研究

網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化NetworkOptimization基于應(yīng)用識(shí)別和感知優(yōu)化的5G服務(wù)質(zhì)量保障方案研究基于應(yīng)用識(shí)別和感知優(yōu)化的5G服務(wù)質(zhì)量保障方案研究Researchon5GServiceQualityAssuranceScheme程亞鋒，葉曉斌（中國(guó)聯(lián)通廣東分公司，廣東廣ChengYafeng，YeXiaobin（ChinaUnicomGuangdongBranch，Guangzhou510627，China）首先，對(duì)5G智能核心網(wǎng)網(wǎng)元NWDAF和UPF賦能，多網(wǎng)元聯(lián)動(dòng)形成能力底座，然后基于AI和大數(shù)據(jù)分析能力，對(duì)業(yè)務(wù)流量進(jìn)行應(yīng)用識(shí)別和感知優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)網(wǎng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的動(dòng)態(tài)GBR保障，保障效果明顯。該方案無(wú)需用戶安裝第三方軟件，不改變用戶的使用習(xí)慣，保障用戶數(shù)據(jù)安全。關(guān)鍵詞：Keywords：隨著5G網(wǎng)絡(luò)成為主流，各種應(yīng)用對(duì)帶寬的搶占也越來(lái)越激烈。針對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行服務(wù)質(zhì)量（QoS）保障時(shí)，通?？刹捎脼橛脩籼嵘?GQoS標(biāo)識(shí)符（5QI）的方案，或者通過(guò)第三方應(yīng)用軟件提供特定應(yīng)用的保障能力的方案。但是，直接提升用戶5QI能力的方案難以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀動(dòng)態(tài)觸發(fā)保證比特速率（GBR）保障；通過(guò)第三方軟件提供特定應(yīng)用保障能力的方案，需要用戶終端安裝第三方應(yīng)用軟件，特定應(yīng)用需要在第三方應(yīng)用軟件中進(jìn)行適配，存在安全隱患，用戶也存在一收稿日期：2023-12-28定的安全疑慮。2種方案缺少加速保障效果評(píng)估和營(yíng)中國(guó)聯(lián)通移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的普通用戶和VIP用戶通過(guò)默認(rèn)承載簽約不同5QI實(shí)現(xiàn)（一般對(duì)應(yīng)5QI=9和5QI=6默認(rèn)承載為Non-GBR承載，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)擁塞時(shí)，所有用戶都達(dá)不到峰值速率AMBR。Non-GBR沒(méi)有承諾保證比特速率，網(wǎng)絡(luò)擁塞時(shí)無(wú)法保障用戶體驗(yàn)。GBR承諾保證比特速率，即使網(wǎng)絡(luò)擁塞，也能達(dá)到GBR承諾的最小速率，保障相應(yīng)的用戶體驗(yàn)。2技術(shù)方案介紹2.1方案概述網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)分析功能（NWDAF）是3GPP定義的一種702024/01/DTPT基于應(yīng)用識(shí)別和感知優(yōu)化的5G服務(wù)質(zhì)量保障方案研究網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化NetworkOptimization標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)元。作為AI+大數(shù)據(jù)的引擎，NWDAF具備能力標(biāo)準(zhǔn)化、匯聚網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)性更高、支持閉環(huán)可控等特點(diǎn)。同時(shí)，3GPP定義了NWDAF在網(wǎng)絡(luò)中的位置以及與其他網(wǎng)絡(luò)功能的交互協(xié)同方式，也定義了NWDAF部署的靈活性，NWDAF可以以功能嵌入的方式部署于特定的網(wǎng)絡(luò)功能單元，也可跨網(wǎng)絡(luò)功能單元協(xié)同，完成網(wǎng)絡(luò)智能的閉環(huán)操作。某省聯(lián)通創(chuàng)新性地對(duì)5G智能核心網(wǎng)網(wǎng)元NWDAF和UPF賦能，多網(wǎng)元聯(lián)動(dòng)形成能力底座，同時(shí)基于AI和大數(shù)據(jù)分析能力，對(duì)業(yè)務(wù)流量進(jìn)行應(yīng)用識(shí)別、感知分析，通過(guò)建立應(yīng)用基線和質(zhì)差分析，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的動(dòng)態(tài)GBR保障，服務(wù)質(zhì)量保障效果明顯。該方案無(wú)需用戶安裝第三方軟件，不改變用戶使用應(yīng)用的習(xí)慣，保障用戶數(shù)據(jù)安全。在現(xiàn)網(wǎng)部署中，NWDAF需要從無(wú)線網(wǎng)管獲取小區(qū)容量信息，防止給該方案中的VVIP用戶過(guò)度分配資源，對(duì)普通用戶造成不良影響。本文以移動(dòng)直播業(yè)務(wù)為例進(jìn)行方案介紹和測(cè)試，動(dòng)態(tài)GBR保障效果明顯，為消費(fèi)者帶來(lái)可靠體驗(yàn)保障，同時(shí)為運(yùn)營(yíng)商帶來(lái)體驗(yàn)經(jīng)營(yíng)閉環(huán)。2.2方案具體實(shí)施網(wǎng)絡(luò)方案各組成部分（包括但不限于）的部署和配置如下。a）業(yè)務(wù)和資源限制的設(shè)置。b）UPF的能力部署。c）NWDAF的建設(shè)以及與其他網(wǎng)元系統(tǒng)（UPF、PCF、SMF、AMF、無(wú)線網(wǎng)管、短信網(wǎng)關(guān)等）協(xié)同控制能力的部署。d）NWDAF、NEF同時(shí)通過(guò)N5接口調(diào)用PCF能力協(xié)同問(wèn)題。e）BSS與PCF的互通等問(wèn)題。f）保障體驗(yàn)報(bào)告和潛客報(bào)告的制定和觸發(fā)規(guī)則。方案實(shí)施時(shí)，普通用戶移動(dòng)卡和VVIP用戶移動(dòng)卡簽約不同套餐（測(cè)試中普通用戶使用5QI=9的簽約，VVIP使用5QI=4的簽約）。當(dāng)未發(fā)生網(wǎng)絡(luò)擁塞時(shí)，普通用戶和VVIP用戶都執(zhí)行5QI=9的等級(jí)，業(yè)務(wù)不受影響。當(dāng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)擁塞時(shí)，同一基站下普通用戶的5QI保持不變；VVIP簽約用戶通過(guò)UPF和NWDAF的應(yīng)用識(shí)別和質(zhì)差分析能力，對(duì)比應(yīng)用基線，根據(jù)質(zhì)差情況和配置規(guī)則動(dòng)態(tài)觸發(fā)PCF，調(diào)整VVIP業(yè)務(wù)5QI等級(jí)為4，使VVIP用戶的被保障應(yīng)用得到高優(yōu)先級(jí)的服務(wù)。在典型的直播應(yīng)用中，該差異化的動(dòng)態(tài)保障效果體現(xiàn)為（以觀眾看直播的效果來(lái)評(píng)價(jià)VVIP主播用戶的直播不卡頓，保持基線水準(zhǔn)；普通主播用戶的直播效果為卡頓或者畫質(zhì)降低等。該方案同時(shí)提供VVIP用戶保障體驗(yàn)報(bào)告和潛客挖掘報(bào)告，按規(guī)則進(jìn)行發(fā)送。2.2.1業(yè)務(wù)和資源限制設(shè)置a）設(shè)置保障套餐的業(yè)務(wù)列表。b）設(shè)置用戶體驗(yàn)質(zhì)差閾值：業(yè)務(wù)+質(zhì)差標(biāo)準(zhǔn)。c）設(shè)置無(wú)線小區(qū)GBR資源使用閾值。2.2.2UPF能力部署a）支持智能中心應(yīng)用體驗(yàn)監(jiān)測(cè)策略下發(fā)（結(jié)合b）支持體驗(yàn)劣化邏輯判斷和通知事件上報(bào)。c）支持SA業(yè)務(wù)識(shí)別能力。d）智能板卡支持體驗(yàn)數(shù)據(jù)采集，質(zhì)差判斷能力。2.2.3NWDAF建設(shè)和能力部署a）協(xié)同UPF完成智能協(xié)議識(shí)別，精準(zhǔn)計(jì)費(fèi)/有效管控。b）協(xié)同PCF完成智能選頻選網(wǎng)，提升5G網(wǎng)絡(luò)效率。c）協(xié)同PCF完成業(yè)務(wù)體驗(yàn)按需保障，差異化運(yùn)d）協(xié)同SMF完成輔助用戶面選擇，提升用戶體驗(yàn)。e）協(xié)同PCF/AMF完成異常終端識(shí)別和IOT攻擊f）NWDAF與無(wú)線網(wǎng)管協(xié)同，獲取小區(qū)容量信息。g）其他NWDAF相關(guān)能力部署。方案的技術(shù)實(shí)現(xiàn)流程如圖1所示。為了更好介紹和理解文中的方案，以直播業(yè)務(wù)為例進(jìn)行展示，并將圖1中的流程分成3個(gè)場(chǎng)景進(jìn)行介紹。見圖2）。識(shí)別主流的直播應(yīng)用，針對(duì)簽約“5G直播套GRB專載保障。（a）效果評(píng)估報(bào)表：VVIP用戶保障前后的體驗(yàn)提升對(duì)比；經(jīng)營(yíng)報(bào)表：套餐簽約趨勢(shì)洞察、套餐簽約用戶（b）短信通知“5G直播套餐”的VVIP的直播保障效果，體現(xiàn)客戶關(guān)懷，短信包括個(gè)人即時(shí)體驗(yàn)報(bào)告、個(gè)人月度體驗(yàn)報(bào)告。郵電設(shè)計(jì)技術(shù)/2024/0171網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化NetworkOptimization基于應(yīng)用識(shí)別和感知優(yōu)化的5G服務(wù)質(zhì)量保障方案研究短信推送短信推送S8NWDAF業(yè)務(wù)體VIP驗(yàn)基線潛客挖掘保障決策S15SMFS2AMF終端S7S1UPFDPI5G 智能板（VIP質(zhì)差判斷）基站S短信推送短信推送S8NWDAF業(yè)務(wù)體VIP驗(yàn)基線潛客挖掘保障決策S15SMFS2AMF終端S7S1UPFDPI5G 智能板（VIP質(zhì)差判斷）基站SSMGS3套餐PCFBSSS16S9VIP簽約S3套餐PCFBSSS16S9PCCS4S10SMSCRANOAMS11S5S12S6S5S12射的專有承載）5QI=9（默認(rèn)承載）圖1實(shí)現(xiàn)方案流程直播套餐用戶體驗(yàn)保障直播套餐用戶體驗(yàn)保障 S5：下發(fā)PCC規(guī)則S6：業(yè)務(wù)體驗(yàn)監(jiān)測(cè)策略S7：VIP用戶直播質(zhì)差事件上報(bào)（攜帶實(shí)時(shí)位置）S8：獲取小區(qū)容量/資源使用相關(guān)信息S9：根據(jù)用戶簽約，觸發(fā)GBR保障S10：QoS專載策略（5QI、GBR、MBR）S11：C面指示建立專載S12：指示U面建立專載S14：專載建立后，該業(yè)務(wù)承載在專載上圖2場(chǎng)景1：直播套餐用戶體驗(yàn)保障體驗(yàn)可視體驗(yàn)可視S15：體驗(yàn)保障評(píng)估報(bào)表S16：個(gè)人體驗(yàn)報(bào)告推送潛客挖掘S1：普通用戶直播業(yè)務(wù)用量上報(bào)直播的重度用戶，進(jìn)行潛客營(yíng)銷。3方案效果3.1測(cè)試環(huán)境在某省聯(lián)通新時(shí)空一樓營(yíng)業(yè)廳實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行方案測(cè)試。3.2測(cè)試效果b）網(wǎng)絡(luò)擁塞前，普通用戶和VVIP用戶的5QI=9，實(shí)時(shí)報(bào)表顯示上行帶寬約為2Mbit/s，手機(jī)觀看直播無(wú)卡頓。c）當(dāng)基站無(wú)線網(wǎng)絡(luò)擁塞時(shí)，如果檢測(cè)到VVIP用戶的直播應(yīng)用的上行帶寬連續(xù)7s（可配置）低于閾值（2Mbit/s則觸發(fā)VVIP用戶的GBR保障，建立5QI=4的專有承載。實(shí)時(shí)報(bào)表顯示VVIP用戶上行帶寬約2Mbit/s，普通用戶低于500kbit/s，觀眾手機(jī)觀看VVIP主播的直播無(wú)卡頓，觀看普通主播的直播卡頓嚴(yán)重。VVIP用戶直播結(jié)束后，發(fā)送用戶體驗(yàn)報(bào)告至VVIP用戶的手機(jī)，各參數(shù)與實(shí)際相符。a）針對(duì)VVIP用戶，當(dāng)直播應(yīng)用的上行帶寬低于閾值時(shí)，NWDAF向PCF發(fā)送N5接口消息，PCF下發(fā)5QI為4的PCC策略，建立專載，保障VVIP用戶的上行帶寬。b）VVIP用戶和直播用戶的直播上行保障速率對(duì)比如圖5所示。擁塞前，VVIP用戶和普通用戶直播業(yè)務(wù)的上行速率均約為2.3Mbit/s。擁塞后，VVIP用戶的上行速率依舊保持在2.3Mbit/s，普通用戶下降到c）保障短信和潛客短信。（a）NWDAF基于應(yīng)用，向VVIP用戶發(fā)送體驗(yàn)報(bào)告短信，告知用戶的加速時(shí)長(zhǎng)和上下行帶寬。722024/01/DTPT丆丆作者簡(jiǎn)介：丆丆作者簡(jiǎn)介：丆丆丆丆丆丆丆丆丆丆基于應(yīng)用識(shí)別和感知優(yōu)化的5G服務(wù)質(zhì)量保障方案研究網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化NetworkOptimization BaiDuZhiBo-Live時(shí)間（a）VVIP直播卡上行帶寬 BaiDuZhiBo-Live時(shí)間（b）普通用戶直播卡上行帶寬圖5VVIP直播卡和普通用戶卡直播測(cè)試上行帶寬對(duì)比（10月20日）（b）NWDAF支持按天/周/月粒度導(dǎo)出“開直播”（上行流量“看直播”（下行流量“開直播+看直播”4總結(jié)某省聯(lián)通創(chuàng)新性地對(duì)5G智能核心網(wǎng)網(wǎng)元NWDAF和UPF賦能，多網(wǎng)元聯(lián)動(dòng)形成能力底座，同時(shí)基于AI和大數(shù)據(jù)分析能力，對(duì)業(yè)務(wù)流量進(jìn)行應(yīng)用識(shí)別、感知分析，通過(guò)建立應(yīng)用基線和質(zhì)差分析，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的動(dòng)態(tài)GBR保障，服務(wù)質(zhì)量保障效果明顯。該方案無(wú)需用戶安裝第三方軟件，不改變用戶使用應(yīng)用的習(xí)慣，保障用戶數(shù)據(jù)安全。針對(duì)VVIP套餐用戶進(jìn)行GBR重點(diǎn)保障，同時(shí)增加限定域“APP+Time”，實(shí)現(xiàn)“暫時(shí)性躍遷”。文中使用移動(dòng)直播業(yè)務(wù)進(jìn)行方案講解和測(cè)試，動(dòng)態(tài)GBR保障的效果明顯，可以逐步推廣到云游戲、高清視頻會(huì)議、遠(yuǎn)程教育以及AR/VR等更多移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，為消費(fèi)者帶來(lái)可靠體驗(yàn)保障，同時(shí)為運(yùn)營(yíng)商帶來(lái)體驗(yàn)經(jīng)營(yíng)閉環(huán)。參考文獻(xiàn)：［3］張卓筠，賀曉博，高功應(yīng)，等.5G網(wǎng)絡(luò)能力開放需求和解決方案研［6］李玉銘.基