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运营商智能管道及其解决之道

2011/09/21

　　在通信产业链中，以语音业务为主要收入来源的电信运营商曾经是活得最滋润的。但近年来，随着互联网业务飞速发展，新兴的数据业务在消费者的信息通信行为中所占比例越来越大，单用户的ARPU值却徘徊甚至下滑。同时，以谷歌、腾讯、苹果为代表的服务和终端提供商却在几乎没有对网络带宽进行投资的情况下，穿透运营商网络为用户提供了丰富多彩的业务，并从中分流了大量的利润。

　　因此，运营商面临网络带宽不断增加、并不断投资建设网络的压力，另一方面却眼看着丰厚的利润被产业链新兴的崛起者轻易赚走。网络流量飞速上升，市场回报却上升缓慢甚至开始降低，（流）量收（入）差的扩大形成了目前电信运营商最不愿意见到的所谓“剪刀差”。

1.什么要智能管道

　　为了避免成为单纯的“哑管道”，使自己的投资得到应有的回报，运营商开始积极转变。如何做好管道，如何通过创新实现管道的价值回归成了最迫切的问题。在这种背景下，以运营商和通信设备制造商为主的通信产业界提出了“智能管道”的概念，“智能管道”的目的在于为用户按约提供优化网络资源的同时，帮助运营商在不断增长的流量与成本控制间找到平衡，切实实现收入增长。中国电信明确提出要做“智能管道的主导者”，中国移动也明确提出将网络发展方式的转变列为“十二五”发展首位，强调“要实现数据流量的精细化运营”。

　　各方对“智能管道”都提出了自己的见解。中国电信提出，智能管道要做到“用户可识别、业务可区分、流量可调控、网络可管理”，中国移动认为，“‘智能管道’是对各种流量产生的效益进行分析，对于高效益流量进行QoS保障，对效益低的流量仅保证接通”。但是，在“智能管道”具体如何实现的问题上，业界却尚未达成统一，很多并非新生的概念伴随着“智能管道”又被重新提了出来，一时间“乱花渐欲迷人眼”。

　　追求“智能”不是目的，通过“智能管道”创新商业模式和运营机制，深入挖掘管道价值并对其货币化才是“智能管道”的根本目的。出现剪刀差的原因在于“哑管道”只负责提供带宽、运送流量，无法对不同的通信需求提供不同的用户体验，因此运营商被迫只能卖流量、卖带宽。无论是偶尔上网看新闻的普通网民，还是每天24小时占满带宽下载电影的“影迷”，还是时常在旅途中需要高质量接入发送文件的商务客户享受的都是一样的服务。运营商无法为不同用户提供差异化服务，导致管道的价值经营始终处于较低层次的应用水平。

2.么是智能管道

　　“智能管道”要帮助运营商实现价格回归，必须具有智能。这个智能，就是能够为不同的客户、不同的业务提供差异化的服务，帮助运营商从卖流量、卖带宽转变为卖体验。“智能管道”必须能区分客户、区分业务，并能根据不同的客户和业务提供不同的服务体验。

　　举个例子，对于偶尔上网浏览新闻和上网购物的用户，可以提供资费较低的流量包月业务，仅保证较小的带宽，不保证网络时延，通过低价策略和“长尾效应”吸收大量低端客户，并不断通过新业务将其培养为高端客户。

　　对于长期下载电影的娱乐型客户，可以提供带宽包月业务，提供足够的带宽，同时在网络忙时对其下载业务进行限速，避免影响价值更高的用户体验。

　　对于希望在短时间内快速交换文件的商务用户，可以提供加速卡业务，用户只需付出少量的费用，就能在较短时间内得到最大带宽、最小时延的网络服务。

　　对于对某些商品特别感兴趣的客户，可以通过分析其用户行为向其定向发布广告信息，从商品制造商处得到网络流量的补贴。

　　对于某些家庭，可以推出特定的家庭套餐。对孩子的上网行为进行管理，屏蔽不良网站，根据家长的要求提供上网行为报表，随时提供孩子的位置信息。

　　“智能管道”的应用还能列举出很多例子，而这一切应用的前提是：用户身份可识别、业务可识别、网络服务可动态调整。也就是说，当我们知道用户的这些信息后，便可有针对性地为其提供差异化服务，通过提供不同的用户体验来实现价值。

3.现智能管道的必要条件和关键技术

　　为了实现智能管道，网络应当满足巨大的带宽、用户身份和业务类型的识别、弹性和QoS、策略计费控制及资源和准入控制等几个条件，网络具备大带宽是基础，其它几个方面是实现智能管道的核心和关键。

　　3.1 巨大的网络带宽

　　为了满足不同的用户体验，网络必须提供足够的带宽。如果没有足够的带宽支撑，巧妇也难为无米之炊。在这里值得一提的是，网络的带宽不是网络的某一部分提供的，而是全网端到端提供的。对于一个2兆宽带用户来说，为了保证其2兆带宽的体验，不仅仅是在用户终端和局端接入设备之间允许通过2兆的流量即可，应该是从接入到核心层，网络中的任何限制因素都会降低用户的体验。

　　当前，通信网络设备能提供的带宽越来越大。路由器设备已经开始支持40GE甚至100GE接口。承载路由器接口的传送网设备，例如OTN和WDM，更是突破了单波长160G、单光纤数十T的容量。在用户接入部分，随着基于EPON/GPON甚至10G EPON/10G GPON的FTTx的不断部署，用户接入网络的速率从几兆到几十兆乃至数百兆迈进。

　　3.2 用户身份和业务类型识别

　　智能管道应能对其承载的业务进行区分，也能对使用这些业务的用户身份进行区分。在这里，用户的身份包括了终端类型、地理位置、使用习惯等一系列能将该用户与其它用户区分开的信息。通过用户身份的识别，智能管道才能将提供差异化的用户体验变为可能。而对于业务的区分，则需要网络设备能够对通信过程中的关键信息进行识别，从用户数据包中挖掘出需要的信息，确定用户正在使用的业务。通过业务和身份的识别，智能管道才能真正做到识别5W（WHEN ,WHERE , WHO, WHAT,HOW）信息。

　　用户身份的识别可以通过传统的PPPoE和IPoE协议部分实现，为了解终端类型、地理位置等信息，可对上述协议进行扩展或引入新的协议支持；对于业务类型的识别，业界普遍认为应通过引入深度包检测DPI（Deep Packet Inspection）技术来实现。DPI设备可以多种形态和多种方式部署在网络接入层或汇聚层，例如与PTN设备、城域网的BRAS或SR共框，或者独立部署。

　　3.3 弹性和QoS

　　智能管道还应是弹性的、具有灵活QoS的网络。所谓弹性，是指网络能够具有带宽的统计复用功能，利用不同用户不会同时使用最大带宽的统计规律，通过较小的总带宽满足所有用户的带宽需求，大大提高了网络使用效率。如果网络没有弹性，网络提供的带宽就必须是所有用户最大业务带宽的总和。因此，要提供差异化的服务，则必须支持灵活的QoS功能。对于最重要的业务，在资源有限的情况下，网络必须要保证QoS要求；而对于某些较低端的业务，可以降低时延的要求，仅保证连通性即可。

　　基于IP的数据通信网天然具有弹性，基于TDM的传送网也在从钢性管道向IP化的弹性管道演进。比如当前的PTN、基于OTN的统一交换设备即结合了传送和IP设备的优点，是传送网的重要演进。此外，目前现网IP设备普遍支持基于Diffserv的QoS，但Diffserv能支持的质量等级数量有限，未来若要实现更加精细的基于用户身份和业务类型的QoS，Diffserv还需要进一步改进。同时QoS与用户身份、业务类型之间的映射关系也需要是灵活可配置的。

　　3.4 承载控制

　　承载控制系统相当于智能管道的大脑，是智能管道的核心和关键。基于策略的承载控制系统能够依据业务的实际需求动态地控制和适配网络资源。其主要功能是根据来自业务层及认证系统的各类信息请求，生成控制策略，下发到IP承载网及移动分组域的边缘设备，对特定流量进行动态的控制和处理，包括带宽分配、QoS等级设定、准入控制、灵活计费等。

　　移动网络控制策略方面，主要以3GPP的策略及计费控制（PCC）架构为核心。 固网方面，以TISPAN和ITU-T的资源和准入控制（RACS）架构为核心；总的来说目前还处于前期研究、探索、试点阶段，但相对而言移动比固网发展速度要快一些，同时标准组织正在致力于推出基于FMC的策略控制架构。

4.智能管道的解决之道

　　烽火科技致力于在智能管道的建设中充分发挥专业化厂商的优势，为客户提供高速的网络承载层产品和解决方案；同时，我们也基于智能管道的特点对现有的产品和解决方案进行不断优化和改进；并且，通过DPI的应用和产品部署，赋予智能管道一双“犀利”的眼睛，更能触发网络优化和增值应用，为智能管道的实施奠定良好的基础。

　　在超大容量传送领域，烽火拥有业界成熟先进的40/100G解决方案，超100G产品开发也在进行中。40G WDM/OTN相继在中国电信、中国联通等运营商取得应用。2006年布局100G，先后承担国家973项目“超高速超大容量超长距离光传送基础研究”和国家863项目“100GE光以太网关键技术研究与系统传送试验平台研制”项目，并开展了160×100Gb/s 2000公里的光传送系统的研究。目前，100G已经取得里程碑进展，为后续产品的规模商用打下了坚实的基础。在超100G高速传送领域，已经成功完成400G和1T的实验室测试，引领业界发展方向。

　　在下一代光接入领域，为满足智能管道对于大带宽的需求，烽火科技的PON OLT系统平台全面优化了架构设计，系统交换能力和背板带宽全面迈入T比特等级，实现了EPON、GPON、10G EPON、XG PON、WPON的灵活混插，可以支持1G EPON向10G EPON的平滑演进。配合类型丰富的ONU，可以根据客户需要提供从几兆到1G以上的各种带宽接入速率，彻底消除接入带宽瓶颈；可靠性方面，系统各关键部件均支持冗余保护；线路保护方面，率先支持两种线路保护方案，业界领先。QoS保障方面，针对智能管道的最新需求，提供了双重QoS保障能力，除了基于VLAN的优先级设置外，还通过独有的LLID技术，实现了烽火独有的“虚拟ONU”功能，实现多层次QoS管理。

　　我们积极适应智能管道发展需求，推出基于的OTN弹性化管道解决方案，在OTN平台引入统一交换架构、基于MPLS-TP的端到端OAM以及L2和L3层的分组处理技术，使得OTN平台的多业务处理能力由刚性管道实现向弹性管道的转变，实现针对不同业务的资源调配能力和接入业务管理能力，最终实现不同QoS业务的可管、可控以及差异化管理。

　　针对移动回传应用，烽火科技提供系列化的PTN和IP RAN产品及解决方案，均能提供基于Diffserv的QoS，为不同级别的业务提供不同等级的服务，实现基站回传业务的高效传送，已获得广泛应用。PTN是按照传送设备思路构造的包交换设备，裁剪掉IP/MPLS路由器无连接的IP特性，保留了MPLS的面向连接和流量工程特性，加入了传送设备的OAM。IP RAN则是路由器为适应基站回传应用的一次进化，保留了路由器丰富的协议功能，引入了时间/频率同步，增强了OAM。在后续的演进中，两者的设备形态和功能特性有融合趋势。目前，烽火PTN设备在全国已有几万端的部署，广泛应用于2G/3G基站回传网，并具备承载4G业务的能力。系列化IP RAN产品也已在国内主要运营商进行试商用。

　　DPI技术是智能管道的核心技术之一。DPI赋予智能管道一双“犀利”的眼睛，使得各类信息纤毫毕现，更进一步，DPI作为引擎，还能优化网络优化和触发增值应用。目前，烽火已推出独具特色的PL系列“DPI”解决方案。

　　烽火的PL系列DPI系统是基于七层包检测和流分析技术为核心开发的用户行为分析控制、互联网访问控制、共享检测、信息推送系统。该系统可以帮助客户对网络流量进行控制、整形、限流、过滤，进行优先级划分、端到端保障关键应用，限制访问不良网站，为用户提供绿色网络、进行信息推送，增加运营商边际利润等。


　　PL系列DPI设备可并行或以透明网桥方式串行接入到运营商网络中；同时，可以通过旁路设备部署旁路保护，以便在异常断开时保证网络畅通。该系统主要可以实现用户行为分析控制、共享上网检测、互联网访问控制、广告信息发布等互联网分析和管控功能，能够完成以下应用： 5.总结

　　综上所述，智能管道的目的在于为用户按约提供优化网络资源的同时，帮助运营商在不断增长的流量与成本控制间找到平衡，最终实现收入增长；为了实现智能管道，网络应当满足巨大的带宽、用户身份和业务类型的识别、弹性和QoS、策略计费控制/资源和准入控制等几个关键条件，网络具备大带宽是基础，其它几个方面是实现智能管道的核心和关键。

　　烽火科技致力于在“智能管道”的建设中充分发挥领先厂商的优势，为客户提供高速的网络传送和接入产品和解决方案；同时，我们也基于智能管道的特点对现有的产品和解决方案不断优化和改进；并且，通过DPI的应用和产品部署，赋予智能管道一双“犀利”的眼睛，为智能管道的实施奠定良好的基础。当然，智能管道的实现不仅某种产品或技术上的突破，更是商业模式和运营机制的整体转型升级。烽火科技将立足客户需求，致力于帮助运营商实现价值回归，最终实现整体产业链的共同繁荣。
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