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2022/4/25 17:20

基于家庭智能加速网络的智能选路解决方案

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一、引言

家庭智能加速网络是由中国移动智慧家庭运营中心(以下简称智家中心)推出的一款针对教育、超高清视频、游戏、VR等家庭业务进行加速的产品。依托于中国移动覆盖全球的网络资源,智家中心借助承载网提供的底层线路能力与SD-WAN技术,构建了具备超低时延、超低丢包等特征的家庭骨干加速网络,实现了传输网络-虚拟网络-应用层三段拉通,提供了业界一流的专属化、智能化加速服务。截止到目前,家庭智能加速网络累计签约用户90W+,整网每日平均转发流量达1.9TB。

二、家庭智能加速网络介绍

智家中心推出的家庭智能加速网络业务,旨在提升全千兆业务端到端业务体验,提供高品质的家庭骨干网络,构建端到端的智能加速系统,实现加速能力按需供给和重点业务体验不断超越。

图1 家庭智能加速网络

智家中心推出的家庭智能加速网络及系统,具备如下三个特点:

精细运营编排:支持业务自动开通,网络灵活调度与网络切片编排,实现了家庭网络的自服务和业务隔离。

全网资源整合:充分发挥中国移动自身的网络优势,完成多方网络资源整合,部署境内外加速网络节点,搭建家庭Overlay智能加速网络。

全业务场景支持:支持多接入、多切片、协议加速等控制转发能力,支撑为不同业务划分不同的逻辑网络切片,满足云游戏、音视频通信、AR/VR等家庭业务的差异化网络需求。

三、智能选路解决方案介绍

体验质量(Quality of Experience,QoE)是一种以用户为中心的评价指标,可以直观反映用户的第一体验感。以QoE为导向,可以在有限的资源内为每个用户合理的分配资源,避免出现资源过度分配的情况,在保障用户体验的同时,优化网络资源的调度与使用。本文提出一种基于QoE的家庭智能加速网络智能选路解决方案,该方案建模及主要思想介绍如下:

网络资源建模:将家庭智能加速网络记为一个无向图G,G=(Na,Nb,La,Lab,Lb)。其中:Na表示接入节点集合,

。Nb表示加速节点集合,。La表示接入节点之间的链路集合,。Lab表示接入节点与加速节点之间的链路集合,,Lb表示加速节点之间的链路集合,

将由接入节点、加速节点与网络链路三个元素构成的网络路径表示为P=(Va,[La],Lab,[Lb],Nb)。其中:[La]与[Lb]表示可选链路,不一定出现在网络路径中。将路径P上当前可用的带宽资源记为Ba,每个用户已使用的平均带宽记为Bavg,将当前用户占用的平均历史带宽记为Bu,将路径P的端到端时延记为D。

基于上述网络建模,智能选路解决方案的过程分为如下三个阶段:

接入POP点筛选阶段:编排器接收到用户接入请求后,首先根据请求中携带的公网接入IP,从地址库中查询出该IP所属的城市,随后根据城市信息与接入节点集合Na,筛选出符合要求的候选接入节点集合

加速链路筛选阶段:编排器筛选出与N'a相关的链路集合。其中:L'a为候选接入节点间链路集合,L'b为候选加速节点间链路集合,L'ab为候选接入节点与加速节点之间的链路集合。

编排器根据接入节点集合N'a,链路集合L,确定加速节点集合N'b,并将三者组合为网络路径集合Up,并根据以下公式对集合中的路径进行筛选,形成候选路径池U'p

其中,表示每条网络路径的得分。

MOS值计算与网络路径确定:候选路径池U'p确定后,根据如下公式计算每条线路的MOS值。其中,MOS(平均意见评分,Mean Opinion Score)是目前使用最广泛的主观评价方法,可以与QoE进行有效的映射,放映用户体验质量。本方案通过计算每条路径的MOS值,确定网络路径的QoE得分情况,最终筛选出最优的接入POP点与网络路径。

MOS=F[f(Ba,Bavg,Bu),f(D)]

其中,f(Ba,Bavg,Bu)表示路径带宽得分计算函数,f(D)表示端到端路径时延得分计算函数。

四、展望

本文提出了一种服务于家庭智能加速网络业务的智能选路解决方案,有助于为每个用户提供更好的端到端业务体验,更优的调度与利用网络资源。下一步将考虑更多的端到端影响因素,如吞吐量、丢包、抖动等,对用户的主观体验进行更精确的描述,提供更加智能化的家庭业务加速服务。

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