智能管道發(fā)展思路的探討

摘要：介紹了智能管道的背景，解讀了智能管道的內涵，提出了發(fā)展智能管道的總體思路，特別是對智能管道支持云計算應用的技術進行了描述，最后概要介紹了移動智能管道的實踐和探索。

0  前言

近年來，互聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展促進了運營商網(wǎng)絡帶寬能力不斷增強。在固定接入網(wǎng)方面，用戶接入帶寬從512 kbit/s、2 Mbit/s到8 Mbit/s持續(xù)提升。隨著光進銅退的部署，固定網(wǎng)絡將普遍具備20 Mbit/s接入能力，在三網(wǎng)融合試點城市將實現(xiàn)百兆接入帶寬。而移動接入網(wǎng)也將隨著LTE等新技術的逐步引入，實現(xiàn)向移動寬帶互聯(lián)網(wǎng)時代的邁進。運營商網(wǎng)絡能力的增強，為其深入開展全業(yè)務經(jīng)營提供了有力支撐，也促進了更豐富的創(chuàng)新業(yè)務不斷涌現(xiàn)，特別是以移動互聯(lián)網(wǎng)、三網(wǎng)融合為典型代表的新應用和新運營模式的興起，對運營商網(wǎng)絡提出了更高的要求和技術挑戰(zhàn)。

在這種背景下，電信運營商需要在做大做寬基礎管道的基礎上，全面提升網(wǎng)絡的智能承載能力，使得網(wǎng)絡由傳統(tǒng)的粗放型管道向智能化管道轉變，以支撐新型業(yè)務發(fā)展，為客戶提供便捷、豐富、差異化、高性價比的綜合信息服務，這也將成為電信運營商在新的競爭形勢下面臨的挑戰(zhàn)和重要目標。在此過程中，運營商在產(chǎn)業(yè)鏈中的角色也將由透明管道的提供者轉變?yōu)橹悄芄艿赖闹鲗д摺?/p>

網(wǎng)絡增加智能性也已經(jīng)成為國際標準的研究重點。在2011年10月ITU-T NGN-GSI SG13會議上，由中國電信牽頭，聯(lián)合中國移動、中國聯(lián)通、工信部電信研究院、中興、華為等單位共同提出的網(wǎng)絡智能化（NICE）需求與能力標準的立項獲得成功。該標準將重點研究通信網(wǎng)絡智能能力提升的需求，明確NICE的定義和總體架構，通過多維感知、按需保障、靈活協(xié)同、資源優(yōu)化、能力開放等五大能力集的描述，全面規(guī)范通信網(wǎng)絡更加快捷、高效、安全提供通信服務時所需具備的承載層、承載控制層和業(yè)務控制層功能，并提供相關的應用案例。該標準立項在會議上經(jīng)過國外專家的深入討論獲得共識，并得到了法國電信等國外運營商的鼎力支持，代表著國內外運營商和設備制造商的共同關注熱點，另外在3GPP2中我們也推動了基于TDF的PCC架構的成功立項，將相關方案推到CDMA國際標準中，這標志著中國電信在網(wǎng)絡智能研究領域位于世界先進水平，并將進一步引領和主導智能網(wǎng)絡架構、智能網(wǎng)絡功能規(guī)范等國際標準化工作。

本文針對運營商網(wǎng)絡現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，參考國外主流運營商在智能管道方面的實踐，對智能管道的內涵進行了解讀，并探討了智能管道構建的總體思路。

1  智能管道的背景

1.1  業(yè)務發(fā)展的多維度特征對承載網(wǎng)絡提出新的要求

隨著新的信息技術和應用的不斷涌現(xiàn)，終端的多樣化、業(yè)務種類的豐富化和通信模式的復雜化，使業(yè)務發(fā)展呈現(xiàn)以下特征。

a） 大寬帶：基于視頻的應用需消耗越來越大的帶寬。

b） 互動性：遠程醫(yī)療、遠程教育、社交網(wǎng)絡（SNS）等應用在體驗上越來越強調互動性。

c） 實時性：在線游戲、遠程監(jiān)控、物聯(lián)網(wǎng)等應用需要實時高效地信息傳送。

d） 流量和流向的不確定性：第三方內容分發(fā)網(wǎng)絡（CDN）、P2P、云內容等應用增長帶來數(shù)據(jù)流量流向的不確定。

e） 安全性：蓬勃興起的電子商務等應用要求保障信息數(shù)據(jù)的私密性和安全傳送。

業(yè)務發(fā)展的上述特征對承載網(wǎng)絡提出了新的要求：高質量、可調控、保安全。即高質量地快速傳送數(shù)據(jù)，特別是視頻；動態(tài)調控資源，增強網(wǎng)絡的自適應能力，合理分配資源；智能調控流量，緩解不確定的流量流向對網(wǎng)絡資源的不合理消耗；提升網(wǎng)絡管道的安全性，解決基于數(shù)據(jù)流的惡意攻擊和信息竊取。

1.2  云計算和移動互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展對管道特性提出新挑戰(zhàn)

云計算、移動互聯(lián)網(wǎng)等新技術的出現(xiàn)促使應用呈現(xiàn)新的傳送模式，管道不僅需要傳送更多的數(shù)據(jù)量，更需要不斷提升響應速度和服務質量，增強用戶黏性和應用體驗。

云應用采用遠端處理和存儲的模式，除網(wǎng)絡傳送的數(shù)據(jù)量更多，對帶寬的需求更大外，網(wǎng)絡傳送的質量指標對用戶體驗的影響更大，要求響應速度更快，質量更好。要求網(wǎng)絡能夠在識別出云應用/用戶的基礎上，進行智能帶寬控制和匹配，并保障質量和通道安全。

同時，移動互聯(lián)網(wǎng)終端移動性、接入便捷性、服務融合性、應用開放性、需求私密性、交互實時性等特征，要求網(wǎng)絡在傳送質量、固定移動融合、安全性等方面提供匹配支撐，對網(wǎng)絡的控制能力也提出了更高的要求。

1.3  通信服務的內涵和外延發(fā)生了根本變化

隨著信息技術的進步和發(fā)展，用戶的需求發(fā)生了變化，期望“多屏”生活方式，如遠程控制電視、通過手機或電腦觀看電視直播、創(chuàng)作視頻發(fā)布給親朋好友等。目前，微件（Widget）的個性化應用已達15 000多種，有專家預測其應用將超上百萬種。人與人之間的溝通已突破了語音與短信的局限，呈多樣化，用戶每天花費大量的時間通過社交網(wǎng)絡進行溝通和分享。全球移動數(shù)據(jù)業(yè)務在2010年6月達到225 000 TB/月，比2009年同期增 171%，增速10倍于移動話音。2009年底移動數(shù)據(jù)流量開始超過移動話音，半年后兩者之比為1.5。預測2015年會比2010年增加26倍，屆時移動數(shù)據(jù)流量中60％為視頻。OTT已成為網(wǎng)絡的主導流量。此外，信息傳感技術的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)、網(wǎng)絡“云”的興起，使人與物、物與物之間的信息溝通成為可能。

總之，通信服務已不再局限于語音和短信，人與人之間的各種方式的溝通和分享，人與物、物與物之間的信息互通都屬于通信服務的范疇，通信服務的內涵和外延發(fā)生了根本性變化。

1.4  融合、競爭使運營商面臨巨大挑戰(zhàn)

在國家“兩化”融合、三網(wǎng)融合等政策的推動下，互聯(lián)網(wǎng)、媒體、電信業(yè)正走向深度融合，產(chǎn)業(yè)價值鏈正在發(fā)生轉移。移動互聯(lián)網(wǎng)時代，由于缺乏對終端的掌控力，內容和應用主要依賴合作伙伴，傳統(tǒng)電信運營商在產(chǎn)業(yè)價值鏈中的地位正在被削弱。同時，IT、通信、媒體互聯(lián)網(wǎng)、電視等產(chǎn)業(yè)界線越發(fā)模糊，越來越多的互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)、終端廠商、設備廠商進入信息通信業(yè)，運營商面臨的競爭環(huán)境已經(jīng)從通信企業(yè)延伸到互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)、廣電企業(yè)以及終端制造商。

綜上所述，管道智能化能力的提升已經(jīng)成為運營商亟待解決的問題。運營商應結合新技術發(fā)展和用戶需求，推進管道精細化運營并優(yōu)化承載能力、改善用戶體驗并增加業(yè)務收入，合理調用網(wǎng)絡資源并提升流量價值，推進網(wǎng)絡規(guī)模的擴大和智能能力的提升。

2  國外運營商的實踐

國外主流電信運營商與國內類似，均面臨固網(wǎng)寬帶受到新興運營商沖擊的潛在風險以及來自產(chǎn)業(yè)鏈多方的競爭壓力。因此，網(wǎng)絡智能化已成為國內外主流電信運營商的共同取向。

以Verizon和AT&T為代表的美國運營商著力提高網(wǎng)絡的有效性，力求有效引導和布局互聯(lián)網(wǎng)流量，其智能化主要體現(xiàn)在帶寬提速和分業(yè)務流量封頂2個方面。

寬帶提速作為網(wǎng)絡智能化的基礎，已經(jīng)成為北美主流運營商的核心策略。Verizon在固網(wǎng)寬帶方面主推光纖到戶，目前已經(jīng)能夠提供20M接入能力，2011年底前將提供50M接入。在移動寬帶互聯(lián)網(wǎng)方面，Verizon已經(jīng)正式推出4G LTE上網(wǎng)，拓展了移動互聯(lián)網(wǎng)端到端的通道能力。同時，Verizon提出了高智能網(wǎng)絡（High-IQ Network）的概念，用視頻等新業(yè)務填充擴展的帶寬能力，并結合完善的CDN網(wǎng)絡，為客戶提供連續(xù)的業(yè)務體驗和不同質量的服務，以提升寬帶價值。

此外，北美移動運營商立足于用戶終端可控的情況，通過終端結合網(wǎng)絡側共同部署流量監(jiān)控來實現(xiàn)智能化，初步可實現(xiàn)流量封頂并為今后流量精耕細作打下基礎，解決流量大增而收益停滯的問題。

其他運營商在提高網(wǎng)絡智能性方面均有所舉措，例如，Vodafone針對iPhone高端用戶配置了更高的用戶優(yōu)先級，并在網(wǎng)絡中進行相應的業(yè)務質量保障，從而提供差異化的用戶體驗。法國Orange通過部署智能管道為移動電視用戶提供了優(yōu)于普通用戶的業(yè)務體驗。其他一些歐洲運營商則通過網(wǎng)絡對終端類型進行區(qū)分，為高ARPU值用戶提供更好的服務。

3  智能管道概念解讀

智能管道，是指客戶感知良好、運營管理方便、業(yè)務開通靈活，提供高速協(xié)同接入、資源自助指配、速率針對性保障的差異化服務，成為客戶首選、綜合能力最強的網(wǎng)絡。

從客戶體驗的角度，智能管道具有方便快捷的多種接入方式、感知良好的速率和帶寬、聚焦客戶需求的自助式服務等特征。

從企業(yè)運營管理的角度，智能管道具有用戶可識別、業(yè)務可區(qū)分、質量可控制、網(wǎng)絡可管理；既能保證核心業(yè)務質量，又能實時控制網(wǎng)絡資源消耗多、效益差的業(yè)務；網(wǎng)絡與上層平臺協(xié)同，保障各種業(yè)務的靈活開放等特征。

綜上所述，智能管道應具備4個方面的內涵：廣泛高速覆蓋的網(wǎng)絡（Wide）、資源快捷指配的機制（Instant）、接入靈活協(xié)同的能力（Smart）、質量按需保障的服務（Ensured），綜合四大內涵可將智能管道稱為WISE PIPE。

a） 廣泛高速覆蓋，提供業(yè)務適配的寬帶服務。廣泛高速覆蓋的網(wǎng)絡基礎是帶寬提速，通過推進“寬帶中國.光網(wǎng)城市”建設，打造基于超高速（100M）接入帶寬的精細化管道，以支撐更豐富的視頻、云應用等大帶寬高流量業(yè)務的規(guī)模發(fā)展。

b） 資源快速指配，提高快速響應的自助服務。資源快速指配的機制是指網(wǎng)絡具備資源的靈活指配和定制化管理能力，用戶可自主、自助選擇業(yè)務，獲得按需的資源分配和服務提供，支撐市場部門制定更靈活、高效的業(yè)務套餐和營銷策略。例如支持用戶按自助需求對帶寬、時長、流量及服務等級等資源進行快速指配，提高業(yè)務自管理服務；同時，也支持按網(wǎng)絡管理要求，對用戶、業(yè)務所需資源進行定制化管理調配，包括分時段、按流量、分等級的精細管理。

c） 接入系統(tǒng)靈活協(xié)同，支持便捷的接入服務。接入靈活協(xié)同的能力是指有線無線網(wǎng)絡一體化全面覆蓋，具備跨網(wǎng)絡的用戶統(tǒng)一賬號接入和終端適配的優(yōu)選接入能力，提升用戶跨網(wǎng)絡的業(yè)務切換體驗。用戶可采用統(tǒng)一賬號靈活接入不同網(wǎng)絡，實現(xiàn)不同接入方式的協(xié)同；終端即插即用，自動適配，不同接入網(wǎng)絡實現(xiàn)統(tǒng)一策略控制的協(xié)同，實現(xiàn)體驗無差異化。

d） 質量按需保障，支持個性需求的高質服務。質量按需保障的服務可以實現(xiàn)基于用戶等級和業(yè)務QoS保障的差異化接入服務，保障關鍵應用的服務體驗，使資源向高價值用戶和業(yè)務傾斜。對資源消耗高對其他業(yè)務影響大的業(yè)務流量進行管控，緩解P2P等應用帶來的網(wǎng)絡擁塞問題，提升正常用戶和應用的體驗。

4  智能管道發(fā)展總體思路

智能管道的總體發(fā)展目標應以現(xiàn)網(wǎng)能力為基礎，以業(yè)務需求和客戶體驗為導向，通過引入下一代光網(wǎng)絡、LTE、云計算等網(wǎng)絡新技術，以及融合策略控制、統(tǒng)一認證等智能管理新技術，分階段分重點提升管道智能化，打造固移融合、創(chuàng)新合作的智能管道，滿足客戶感知良好、運營管理方便、業(yè)務開通靈活等需求。

為實現(xiàn)智能管道目標，在現(xiàn)有運營商網(wǎng)絡基礎上，應重點提升帶寬提速、融合覆蓋、多維感知、按需保障、自助指配等五大方面能力。

a） 寬帶提速的發(fā)展思路是推進寬帶中國.光網(wǎng)城市建設，構建高速接入和精細化管理的智能寬管道。近期，固網(wǎng)寬帶接入網(wǎng)可圍繞20M接入帶寬能力，推進以GPON為主的FTTH網(wǎng)絡建設。同時，引入100G、10G、IPv6等新技術，規(guī)模提升骨干網(wǎng)、城域網(wǎng)、核心網(wǎng)帶寬。此外，在接入控制網(wǎng)關（BRAS/SR）、接入設備和家庭網(wǎng)關等處適時采用QoS、流控等技術，推動寬帶接入業(yè)務逐步從粗放式運營轉變到精細化運營。移動網(wǎng)基于用戶提速和市場競爭需求，提升移動網(wǎng)絡接入速率。通過打造移動接入精細管道，實現(xiàn)基于用戶等級和業(yè)務QoS保障的差異化接入服務。遠期應推動FTTH網(wǎng)絡由GPON 向下一代PON技術（XG-PON1）的平滑升級，并適時引入LTE及EPC核心網(wǎng)絡實現(xiàn)移動網(wǎng)絡的高速管道接入。

b） 融合覆蓋的發(fā)展思路是推進認證數(shù)據(jù)整合以及固移網(wǎng)絡融合，構建靈活接入和跨網(wǎng)絡協(xié)同的智能巧管道。近期應基于智能業(yè)務的需求，逐步完善AAA策略部署能力�？梢圆捎糜脩糍~號區(qū)分業(yè)務屬性的AAA靜態(tài)策略控制功能，或者通過認證變更（CoA）方式提供簡單的動態(tài)策略下發(fā)，滿足業(yè)務需求快速響應的要求。遠期構建網(wǎng)絡層融合數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，實現(xiàn)對網(wǎng)絡層認證系統(tǒng)、策略服務系統(tǒng)中的用戶及相關數(shù)據(jù)的集中管理，打通各種網(wǎng)絡認證網(wǎng)元之間的接口�？紤]業(yè)務連續(xù)性和漫游支持等關鍵因素，解決統(tǒng)一認證、移動性管理、三網(wǎng)切換、QoS管理和策略控制等問題，打造固移多網(wǎng)絡協(xié)同工作能力。

c） 多維感知的發(fā)展思路是增強移動網(wǎng)絡深度識別（DPI）能力，完善固網(wǎng)現(xiàn)有識別能力，構建用戶可識別和業(yè)務可區(qū)分的智能精管道。近期重點完善現(xiàn)有網(wǎng)絡的感知能力，如對IP包特定字段的識別及DPI設備的優(yōu)化，提升網(wǎng)絡對用戶和特定業(yè)務的分析感知能力，實現(xiàn)對P2P等大流量應用的感知。為提升用戶可識別、業(yè)務可區(qū)分的能力，可以考慮通過AAA用戶屬性或地址段劃分來實現(xiàn)用戶的區(qū)分，或者對CP/SP進行IP地址段的區(qū)分，實現(xiàn)對不同等級用戶和合作CP/SP的識別。遠期應根據(jù)業(yè)務發(fā)展的需要，通過DPI設備的深化部署，實現(xiàn)更靠近用戶側的應用識別，提供更精細的增值服務。同時完善IT支撐系統(tǒng)的感知信息分析平臺功能，作為網(wǎng)絡運營向信息運營轉型的基礎，實現(xiàn)用戶行為等運營數(shù)據(jù)分析，支撐策略控制系統(tǒng)的靈活調整。

d） 按需保障的發(fā)展思路是新建策略控制系統(tǒng)，完善網(wǎng)絡端到端QoS保障和流量優(yōu)化能力，構建針對寬帶用戶和CP/SP業(yè)務差異化服務的智能優(yōu)管道。近期通過骨干網(wǎng)、城域網(wǎng)和接入網(wǎng)的配合實現(xiàn)端到端QoS保障能力。通過P2P流量本地化和CDN等手段降低跨骨干網(wǎng)流量比例，減輕骨干網(wǎng)的擴容壓力。針對合作CP/SP的業(yè)務需求，將流量優(yōu)化方案應用于互聯(lián)網(wǎng)視頻、P2P下載等應用，改善用戶的業(yè)務體驗，提升流量價值。在移動網(wǎng)絡的無線側和分組域啟用QoS，按需保障高價值用戶或業(yè)務的質量。在移動網(wǎng)支持用戶分等級FUP（公平使用策略），實現(xiàn)基于用戶的流量、時長和等級控制�；�于DPI的引入，實現(xiàn)對特定應用（如P2P）的帶寬/流量控制。遠期根據(jù)用戶/業(yè)務/應用的智能管控需求，通過構建策略控制系統(tǒng)實現(xiàn)差異化管道的動態(tài)適應性配置，按需保障特定的客戶或業(yè)務需求。

e） 自助指配的發(fā)展思路是整合用戶信息、網(wǎng)絡和IT資源，強化全業(yè)務運營能力，構建靈活快捷配置資源的智能強管道。近期固網(wǎng)和移動網(wǎng)可根據(jù)其自身特點，獨立設計自助指配流程框架，不斷完善現(xiàn)有自助服務系統(tǒng)，以靜態(tài)和長期性資源的自助服務為切入點，逐步實現(xiàn)流量/時長、接入帶寬、服務等級等資源的自助指配。通過網(wǎng)管系統(tǒng)功能的完善，進一步加強終端管理能力，打通運營網(wǎng)絡到用戶定制終端的端到端管理能力，逐步實現(xiàn)電信業(yè)務的零配置下發(fā)。遠期由固移分離向多終端合一的融合性指配能力發(fā)展，為各類終端用戶提供統(tǒng)一的指配操作體驗，進而實現(xiàn)各類終端的零配置與即插即用。結合云計算發(fā)展，發(fā)展存儲類、計算類資源的統(tǒng)一管理和呈現(xiàn)能力，提供更快捷的指配響應和更靈活的指配粒度。

5  智能管道為云計算服務

云計算的廣泛部署將對網(wǎng)絡演進產(chǎn)生重大影響，計算、存儲等由物理固化轉向邏輯虛擬，要求承載網(wǎng)絡能夠適應更靈活的資源提供需求；應用和用戶更傾向于對資源的自主/自助的選擇和使用，要求承載網(wǎng)絡能夠適應更快捷按需的服務提供需求；大量的計算、存儲和網(wǎng)絡交換盡量發(fā)生在就近的云計算中心內，要求承載網(wǎng)絡能適應更扁平的互聯(lián)和接入需求；云計算高度依賴網(wǎng)絡，云服務的部署和規(guī)模化發(fā)展將進一步促進網(wǎng)絡寬帶化發(fā)展；云數(shù)據(jù)中心因為規(guī)模更大，集中度更高，出口帶寬更高，可靠性要求更苛刻，對網(wǎng)絡架構的影響相比普通的數(shù)據(jù)中心更大；一方面云數(shù)據(jù)中心的選址需要考慮當前承載網(wǎng)絡架構，一方面隨著云數(shù)據(jù)中心規(guī)模和業(yè)務量的增加以及偏遠地區(qū)的部署，網(wǎng)絡流量流向將發(fā)生重大改變，網(wǎng)絡架構需要適應流量流向的改變。

云網(wǎng)絡/DCI關鍵技術主要有3類。

a） 虛擬機感知技術。虛擬機感知是在虛擬機和承載網(wǎng)間生成相應的虛擬接口，實現(xiàn)相應的QoS、二層，安全、流量鏡像等功能。

b） 二層網(wǎng)絡多路徑技術。DCI高速互聯(lián)要求對多條鏈路進行捆綁，而傳統(tǒng)STP技術為避免環(huán)路僅保留一條鏈路，會造成大量帶寬浪費，需支持二層網(wǎng)絡的多路徑。

c） 跨廣域網(wǎng)二層互聯(lián)技術。IDC間如果支持虛擬機實時遷移，需要IP隨MAC、MAC隨虛擬機遷移，則應在跨地域的IDC機房間實現(xiàn)統(tǒng)一的二層連接。

6  移動管道的試驗探索

我們積極進行了移動網(wǎng)絡智能化的研究和試驗，提出了移動網(wǎng)絡基于業(yè)務的智能調度方案，根據(jù)網(wǎng)絡的忙閑狀態(tài)針對不同的業(yè)務進行差分服務：將有限的無線資源優(yōu)先分配給視頻、上網(wǎng)瀏覽等用戶感知比較明顯的業(yè)務，而下載等背景類業(yè)務次優(yōu)先級調度。我們指導設備廠家進行了相關的設備開發(fā)；進行了現(xiàn)網(wǎng)試點，有效緩解了忙時無線資源緊張的狀況，提高了網(wǎng)絡資源的利用率，同時有效改善了網(wǎng)絡忙時的業(yè)務體驗，在CDMA網(wǎng)絡中引入基于業(yè)務檢測功能（TDF）的策略控制和計費（PCC）方案，制定了相關的企業(yè)標準，下一步將在CDMA網(wǎng)絡中嘗試采用PCC的方式基于網(wǎng)絡忙閑狀態(tài)、用戶使用的業(yè)務類型、用戶的終端類型等多種維度來進行網(wǎng)絡資源的智能調度和業(yè)務保障，提高用戶對業(yè)務和網(wǎng)絡的感知，為用戶提供豐富的計費套餐，并進一步提高網(wǎng)絡資源的利用率，從而更好地為廣大用戶服務。

7  結束語

智能管道發(fā)展目標將以現(xiàn)網(wǎng)能力為基礎，以用戶體驗為導向，用3~5年時間分階段分重點提升管道智能化，滿足客戶感知良好、運營管理方便、業(yè)務開通靈活等需求，成為客戶首選、綜合能力最強的管道， 智能管道能夠全面提升運營商網(wǎng)絡的智能化水平，它的提出與完善將使運營商的核心競爭力逐漸演變?yōu)橐杂脩粜枨蠛腕w驗為導向的網(wǎng)絡能力提升，從而促使傳統(tǒng)運營商完成向服務提供商角色的全面轉型。智能管道的構建必將成為下一代運營商網(wǎng)絡建設的重大舉措之一。