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，互聯網的高速發展促進了運營商網絡帶寬能力不斷增強。在固定接入網方面，用戶接入帶寬從512 kbit/s、2 Mbit/s到8 Mbit/s持續提升。隨著光進銅退的部署，固定網絡將普遍具備20 Mbit/s接入能力，在三網融合試點城市將實現百兆接入帶寬。而移動接入網也將隨著LTE等新技術的逐步引入，實現向移動寬帶互聯網時代的邁進。運營商網絡能力的增強，為其深入開展全業務經營提供了有力支撐，也促進了更豐富的創新業務不斷涌現，特別是以移動互聯網、三網融合為典型代表的新應用和新運營模式的興起，對運營商網絡提出了更高的要求和技術挑戰。
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，全面提升網絡的智能承載能力，使得網絡由傳統的粗放型管道向智能化管道轉變，以支撐新型業務發展，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和重要目標。在此過程中，運營商在產業鏈中的角色也將由透明管道的提供者轉變為智能管道的主導者。
網絡增加智能性也已經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，聯合中國移動、中國聯通、工信部電信研究院、中興、華為等單位共同提出的網絡智能化（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、靈活協同、資源優化、能力開放等五大能力集的描述，全面規范通信網絡更加快捷、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絡架構、智能網絡功能規范等國際標準化工作。
本文針對運營商網絡現狀和發展趨勢，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 業務發展的多維度特征對承載網絡提出新的要求
隨著新的信息技術和應用的不斷涌現，終端的多樣化、業務種類的豐富化和通信模式的復雜化，使業務發展呈現以下特征。
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：遠程醫療、遠程教育、社交網絡（SNS）等應用在體驗上越來越強調互動性。
c） 實時性：在線游戲、遠程監控、物聯網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：第三方內容分發網絡（CDN）、P2P、云內容等應用增長帶來數據流量流向的不確定。
e） 安全性：蓬勃興起的電子商務等應用要求保障信息數據的私密性和安全傳送。
業務發展的上述特征對承載網絡提出了新的要求：高質量、可調控、保安全。即高質量地快速傳送數據，特別是視頻；動態調控資源，增強網絡的自適應能力，合理分配資源；智能調控流量，緩解不確定的流量流向對網絡資源的不合理消耗；提升網絡管道的安全性，解決基于數據流的惡意攻擊和信息竊取。
1.2 云計算和移動互聯網發展對管道特性提出新挑戰
云計算、移動互聯網等新技術的出現促使應用呈現新的傳送模式，管道不僅需要傳送更多的數據量，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，除網絡傳送的數據量更多，對帶寬的需求更大外，網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，移動互聯網終端移動性、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生了根本變化
隨著信息技術的進步和發展，用戶的需求發生了變化，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、創作視頻發布給親朋好友等。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絡進行溝通和分享。全球移動數據業務在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年底移動數據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，屆時移動數據流量中60％為視頻。OTT已成為網絡的主導流量。此外，信息傳感技術的發展，物聯網、網絡“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生了根本性變化。
1.4 融合、競爭使運營商面臨巨大挑戰
在國家“兩化”融合、三網融合等政策的推動下，互聯網、媒體、電信業正走向深度融合，產業價值鏈正在發生轉移。移動互聯網時代，由于缺乏對終端的掌控力，內容和應用主要依賴合作伙伴，傳統電信運營商在產業價值鏈中的地位正在被削弱。同時，IT、通信、媒體互聯網、電視等產業界線越發模糊，越來越多的互聯網企業、終端廠商、設備廠商進入信息通信業，運營商面臨的競爭環境已經從通信企業延伸到互聯網企業、廣電企業以及終端制造商。
綜上所述，管道智能化能力的提升已經成為運營商亟待解決的問題。運營商應結合新技術發展和用戶需求，推進管道精細化運營并優化承載能力、改善用戶體驗并增加業務收入，合理調用網絡資源并提升流量價值，推進網絡規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，均面臨固網寬帶受到新興運營商沖擊的潛在風險以及來自產業鏈多方的競爭壓力。因此，網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絡的有效性，力求有效引導和布局互聯網流量，其智能化主要體現在帶寬提速和分業務流量封頂2個方面。
寬帶提速作為網絡智能化的基礎，已經成為北美主流運營商的核心策略。Verizon在固網寬帶方面主推光纖到戶，目前已經能夠提供20M接入能力，2011年底前將提供50M接入。在移動寬帶互聯網方面，Verizon已經正式推出4G LTE上網，拓展了移動互聯網端到端的通道能力。同時，Verizon提出了高智能網絡（High-IQ Network）的概念，用視頻等新業務填充擴展的帶寬能力，并結合完善的CDN網絡，為客戶提供連續的業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，通過終端結合網絡側共同部署流量監控來實現智能化，初步可實現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先級，并在網絡中進行相應的業務質量保障，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于普通用戶的業務體驗。其他一些歐洲運營商則通過網絡對終端類型進行區分，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、業務開通靈活，提供高速協同接入、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。
從企業運營管理的角度，智能管道具有用戶可識別、業務可區分、質量可控制、網絡可管理；既能保證核心業務質量，又能實時控制網絡資源消耗多、效益差的業務；網絡與上層平臺協同，保障各種業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：廣泛高速覆蓋的網絡（Wide）、資源快捷指配的機制（Instant）、接入靈活協同的能力（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，提供業務適配的寬帶服務。廣泛高速覆蓋的網絡基礎是帶寬提速，通過推進“寬帶中國.光網城市”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務的規模發展。
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，提高業務自管理服務；同時，也支持按網絡管理要求，對用戶、業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） 接入系統靈活協同，支持便捷的接入服務。接入靈活協同的能力是指有線無線網絡一體化全面覆蓋，具備跨網絡的用戶統一賬號接入和終端適配的優選接入能力，提升用戶跨網絡的業務切換體驗。用戶可采用統一賬號靈活接入不同網絡，實現不同接入方式的協同；終端即插即用，自動適配，不同接入網絡實現統一策略控制的協同，實現體驗無差異化。
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基于用戶等級和業務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務傾斜。對資源消耗高對其他業務影響大的業務流量進行管控，緩解P2P等應用帶來的網絡擁塞問題，提升正常用戶和應用的體驗。
4 智能管道發展總體思路
智能管道的總體發展目標應以現網能力為基礎，以業務需求和客戶體驗為導向，通過引入下一代光網絡、LTE、云計算等網絡新技術，以及融合策略控制、統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、創新合作的智能管道，滿足客戶感知良好、運營管理方便、業務開通靈活等需求。
為實現智能管道目標，在現有運營商網絡基礎上，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） 寬帶提速的發展思路是推進寬帶中國.光網城市建設，構建高速接入和精細化管理的智能寬管道。近期，固網寬帶接入網可圍繞20M接入帶寬能力，推進以GPON為主的FTTH網絡建設。同時，引入100G、10G、IPv6等新技術，規模提升骨干網、城域網、核心網帶寬。此外，在接入控制網關（BRAS/SR）、接入設備和家庭網關等處適時采用QoS、流控等技術，推動寬帶接入業務逐步從粗放式運營轉變到精細化運營。移動網基于用戶提速和市場競爭需求，提升移動網絡接入速率。通過打造移動接入精細管道，實現基于用戶等級和業務QoS保障的差異化接入服務。遠期應推動FTTH網絡由GPON 向下一代PON技術（XG-PON1）的平滑升級，并適時引入LTE及EPC核心網絡實現移動網絡的高速管道接入。
b） 融合覆蓋的發展思路是推進認證數據整合以及固移網絡融合，構建靈活接入和跨網絡協同的智能巧管道。近期應基于智能業務的需求，逐步完善AAA策略部署能力。可以采用用戶賬號區分業務屬性的AAA靜態策略控制功能，或者通過認證變更（CoA）方式提供簡單的動態策略下發，滿足業務需求快速響應的要求。遠期構建網絡層融合數據庫系統，實現對網絡層認證系統、策略服務系統中的用戶及相關數據的集中管理，打通各種網絡認證網元之間的接口。考慮業務連續性和漫游支持等關鍵因素，解決統一認證、移動性管理、三網切換、QoS管理和策略控制等問題，打造固移多網絡協同工作能力。
c） 多維感知的發展思路是增強移動網絡深度識別（DPI）能力，完善固網現有識別能力，構建用戶可識別和業務可區分的智能精管道。近期重點完善現有網絡的感知能力，如對IP包特定字段的識別及DPI設備的優化，提升網絡對用戶和特定業務的分析感知能力，實現對P2P等大流量應用的感知。為提升用戶可識別、業務可區分的能力，可以考慮通過AAA用戶屬性或地址段劃分來實現用戶的區分，或者對CP/SP進行IP地址段的區分，實現對不同等級用戶和合作CP/SP的識別。遠期應根據業務發展的需要，通過DPI設備的深化部署，實現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支撐系統的感知信息分析平臺功能，作為網絡運營向信息運營轉型的基礎，實現用戶行為等運營數據分析，支撐策略控制系統的靈活調整。
d） 按需保障的發展思路是新建策略控制系統，完善網絡端到端QoS
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