基于家庭智能加速网络的智能选路解决方案

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=(N_a,N_b,L_a,L_ab，L_b）。其中：Na表示接入节点集合，

。N_b表示加速节点集合，。L_a表示接入节点之间的链路集合，。L_ab表示接入节点与加速节点之间的链路集合，，L_b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=(V_a，[L_a],L_ab,[L_b],N_b)。其中：[L_a]与[L_b]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B_a，每个用户已使用的平均带宽记为B_avg，将当前用户占用的平均历史带宽记为B_u，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N_a，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U_p，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(B_a，B_avg，B_u)，f(D)]

其中，f(B_a，B_avg，B_u)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。