基于业务感知和用户行为分析的服务调度系统

刘柳;李文苡

【摘 要】5G网络中,用户业务种类将呈现爆炸性增长,各种业务对网络资源的需求各不相同.为了适应5G网络中新的网络运营情况,结合3GPP和ITU等国际标准会议相关研究成果,提出基于业务感知和用户行为分析的服务调度系统.并且通过几个典型的业务场景,分析了在未来4G/5G互操作时,该服务调度系统相比传统调度的巨大优势,充分证明了基于业务感知和用户行为分析的服务调度系统在5G网络中具有很强的应用性.

【期刊名称】《移动通信》 【年(卷),期】2019(043)004 【总页数】4页(P43-46)

【关键词】业务感知;用户行为分析;服务调度;互操作 【作 者】刘柳;李文苡

【作者单位】中国电信股份有限公司智能网络与终端研究院,广东 广州 510630;中国电信股份有限公司智能网络与终端研究院,广东 广州 510630 【正文语种】中 文 【中图分类】TN929.5 1 引言

随着5G网络技术的演进，越来越多的5G业务场景被发掘出来。从最初的eMBB、

uRLLC、eMTC三大场景[1-2]，到无人驾驶汽车控制、AR/VR、无人机巡航等业务实例，不同的业务对资源有不同的要求，需要网络根据UE的业务情况调度不同的资源来提供服务。

此外，5G的无线基站种类和数量急剧增多，依靠信号强度进行移动性管理的方法已经不再适用。例如高速移动的UE可能带来频繁切换，造成信令风暴。因此，需要网络根据UE行为来进行移动性管理。

本文基于2019年3月ITU-T的最新研究成果[3-6]，提出基于业务感知和用户行为分析的服务调度系统，介绍该系统的整体架构和工作流程，并针对一些典型应用场景进行分析，给出服务调度方案。 2 系统架构和工作流程 2.1 系统架构

图1展示了基于业务感知和用户行为分析的服务调度系统架构。它由应用层（AS, Application Sever）、核心网层（CN, Core Network）、接入网层（AN, Access Netwrok）、用户设备层（UE, User Equipment）以及与这些层交互的服务调度管理平台（SSMP, Service Scheduling Management Platform）和带有大数据分析功能的网管（BSS/OSS）组成。

SSMP是基于业务感知和用户行为分析的服务调度系统中的核心处理节点。它从不同层面收集、存储和分析信息，并制定策略，将不同的业务流调度到适当的网络上。平台主要从下列四个层面收集信息：

（1）应用层。包括多种应用服务器，如FTP服务器、语音服务器、短信服务器等。这些服务器可以由运营商部署，也可以由第三方部署。

（2）核心网层。包括IMT-2020网络和遗留网络的核心网。基于交互接口，它是一个支持多种接入和多种服务的融合核心网络。

（3）接入网层。包括E-UTRAN、5G RAN以及非3GPP接入网（无线局域网、

固网）等多种接入网络。

（4）用户设备层。包括各种终端用户设备，如移动、PC、固定设备等。

其中，SSMP可以通过SSap和SScn接口分别从应用层和核心网层直接获取信息，也可以通过SSmg接口从OSS/BSS间接获取网管上的网络和UE相关信息。 2.2 工作流程

传统资源管理和移动性管理只有调度策略和切换参数下发流程，这是一个单向过程，网络不能收到UE信息的反馈，因此无法适应5G网络业务种类繁多、业务场景多变的情况。

为了适应新的网络管理需求，基于业务感知和用户行为分析的服务调度首先需要SSMP从各个层面获取UE相关信息，然后调取UE的历史数据进行分析，再选取合适的服务调度策略。增强了服务调度策略选取过程中对UE业务和行为变化的适应性。

图2展示了一个完整的基于业务感知和用户行为分析的服务调度流程。 图1 基于业务感知和用户分析的服务调度系统架构

（1）如果UE支持基于业务感知及分析的服务调度，SSMP向CN节点索要UE的上下文（包括接入管理上下文、会话管理上下文、移动性管理上下文等）和标识符。

（2）SSMP向AS节点（应用服务器、语音服务器、FTP服务器等）索要该UE的应用信息。

（3）连接到大数据分析平台的OSS/BSS通过采集UE的位置、速度等信息，并结合该UE的历史数据，对UE的行为进行分类。

（4）SSMP向BSS/OSS索要AN/CN资源使用情况和UE行为分类信息。 （5）SSMP综合图2中步骤1、步骤2和步骤4中获取的所有信息，为该UE选择合适的服务调度策略。

（6）SSMP把选好的服务调度策略发送给CN。 （7）CN执行服务调度策略，并将其发送到AN。 （8）AN执行服务调度策略，并将其发送到UE。 图2 基于业务感知及分析的服务调度流程 3 典型场景分析

结合上一章介绍的基于业务感知和用户行为分析的服务调度架构和流程，本章选取了3个典型的调度管理和移动性管理场景，按照图2给出的步骤，通过结合业务的特征、UE的运动状态和运动轨迹等因素进行综合分析，给出最佳的服务调度方案。

3.1 基于业务感知和用户行为的移动性管理

现有移动性管理策略是基于信号强度的切换，即UE在相邻网络信号强度达到一定条件后，UE上报事件给网络，网络完成UE切换。

然而在5G中，接入网单站覆盖范围比4G小。如图3所示，网络感知到UE正在沿着固定路径（例如高速公路）高速运行，中间会穿过很多5G小区。当UE进行的业务对连续性要求很高时（例如语音），频繁的切换可能导致信令风暴甚至掉话。SSMP通过分析该UE的业务——高连续性业务，从网管处获取用户行为——沿固定路径高速移动，为了保障UE业务的连贯性，SSMP为此类UE分配如下服务调度策略：UE尽量从5G接入切换到4G接入，并在业务进行过程中，保持4G网络接入。

图3 基于业务感知和用户行为的移动性管理 3.2 基于业务感知和用户行为分析的负载均衡

如图4所示，UE1正进行VR业务，UE2正在进行语音业务，UE3正在进行FTP下载业务，开始时UE都在5G小区中，导致5G小区负载过重，而4G小区空闲，因此，可以帮助5G小区承担一部分负载。

图4 基于业务感知和用户行为分析的负载均衡

目前现网中使用的负载均衡办法是选择5G小区中信号较弱的UE卸载到4G小区中，这样可能会把进行VR业务的UE1卸载过去，由于VR的超大流量特性，卸载到4G网络中可能导致4G网络出现拥塞，负载均衡的效果很差。

在基于业务感知和用户行为分析的服务调度系统中，SSMP获取各个UE的业务类型，分别执行不同的服务调度策略。UE1进行VR业务，需要超大流量，尽量保留在5G接入网。UE2进行语音业务，所需流量较小且业务连续性需求较高，尽量切换到当前网络连续性更好的4G。UE3进行FTP下载业务，可以切换也可以不切换，取决于UE2切换过去之后，网络是否还需要继续负载均衡。 3.3 基于业务感知和用户行为分析的分流

分流是比切换更精细的互操作方式，指的是同一个UE的业务流由不同基站承载。同一个UE中不同的业务对移动性和接入资源的需求不一致，需要根据业务种类和用户行为分流到不同网络的基站。

如图5所示，携带VR摄像机的无人机在进行自动巡航监控任务，采用的是自动巡航。当到达某处有预警情况时，需要同时进行VR视频回传业务，则该UE的两项业务中，自动巡航业务要求很高的连续性，而监控VR视频回传业务对接入网的带宽资源有很高要求。因此自动巡航业务分流到4G接入网，而VR业务分流到5G接入网。

图5 基于业务感知和用户行为分析的分流 4 结束语

本文致力于阐述基于业务感知和用户行为分析的服务调度系统，详细介绍了该系统的架构和流程，并结合一些典型应用场景进行举例说明。在后续网络部署过程中，各运营商需结合自身网络特点和网络发展策略，并结合用户大数据分析和人工智能等先进技术，灵活地部署基于业务感知和用户行为分析的服务调度系统。

参考文献：

【相关文献】

[1] 3GPP TS 23.501. System Architecture for the 5G System;Stage 2 (Release 15)[S]. 2018. [2] 3GPP TS 23.502. Procedures for the 5G System; Stage 2(Release 15)[S]. 2018.

[3] ITU-T SG13. Propose to add Scenarios and Use cases supported by FMC-SS to Y FMC-SS[R]. 2018.

[4] ITU-T SG13. Propose to add Requirements of FMC-SS and Scenarios and Use cases supported by FMC-SS to Y FMC-SS[R]. 2018.

[5] ITU-T SG13. Propose to add Framework of FMC-SS to Y FMC-SS[R]. 2019. [6] ITU-T SG13. Propose to add Procedures of FMC-SS to Y FMC-SS[R]. 2019.

[7] 3GPP SA2. New SID： Study on Application Awareness Interworking between LTE and NR[R]. 2018.

[8] 刘柳,李文苡,吴锦莲. 5G和4G融合组网方案浅析[J]. 移动通信, 2017,41(17)： 23-17. [9] Liu Liu, Yongyu Chang, Rongqian Qin, et al. On ULDL Imbalance Mitigation for HSPA Heterogeneous Network[C]//In VTC 2014-Fall, Vancouver, Canada.2014： 1-7. [10] Liu Liu, Yongyu Chang, Sida Song, et al. On Adaptive Range Expansion for UL-DL Imbalance Mitigation in HSPA HetNet[C]//In WCNC 2015, New Orleans, USA.2015： 1440-1445.