淺析智能管道及其解決方案

喬 ，陳曉輝，周 箴，曹 玲（烽火通信科技股份有限公司，湖北 武漢 430073）

0 前言

近年來，隨著互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的飛速發(fā)展，新興的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)在消費者的信息通信行為中所占比例越來越大，而單用戶的ARPU值卻停步不前；同時，以谷歌、騰訊、蘋果為代表的服務(wù)和終端提供商卻在幾乎沒有對網(wǎng)絡(luò)帶寬進(jìn)行投資的情況下，利用運營商網(wǎng)絡(luò)為用戶提供了豐富多彩的業(yè)務(wù)，并從中獲取了大量的利潤。

因此，運營商面臨網(wǎng)絡(luò)帶寬不斷增加，并不斷投資建設(shè)網(wǎng)絡(luò)的壓力，另一方面卻眼看著豐厚的利潤被產(chǎn)業(yè)鏈新興的崛起者輕易賺走。網(wǎng)絡(luò)流量飛速上升，市場回報卻上升緩慢甚至開始降低，（流）量收（入）差的擴(kuò)大形成了目前電信運營商最不愿意見到的所謂“剪刀差”。

1 為什么要智能管道

為了避免成為單純的“啞管道”，使自己的投資得到應(yīng)有的回報，運營商開始積極轉(zhuǎn)變。如何做好管道，如何通過創(chuàng)新實現(xiàn)管道的價值回歸成了最迫切的問題。在這種背景下，以運營商和通信設(shè)備制造商為主的通信產(chǎn)業(yè)界提出了智能管道的概念，智能管道的目的在于為用戶按需提供優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)資源的同時，幫助運營商在不斷增長的流量與成本控制間找到平衡，切實實現(xiàn)收入增長。因此，中國電信明確提出要做智能管道的主導(dǎo)者，中國移動也明確提出將網(wǎng)絡(luò)發(fā)展方式的轉(zhuǎn)變列為“十二五”發(fā)展首位，強(qiáng)調(diào)“要實現(xiàn)數(shù)據(jù)流量的精細(xì)化運營”。

關(guān)于智能管道，運營商提出了自己的理解。中國電信提出，智能管道要做到“用戶可識別、業(yè)務(wù)可區(qū)分、流量可調(diào)控、網(wǎng)絡(luò)可管理”，中國移動內(nèi)部主流聲音認(rèn)為，“智能管道是對各種流量產(chǎn)生的效益進(jìn)行分析，對高效益的流量進(jìn)行QoS保障，對效益低的流量僅保證接通”。但是，在智能管道具體如何實現(xiàn)的問題上，業(yè)界卻尚未達(dá)成統(tǒng)一，很多并非新生的概念伴隨著智能管道又被重新提了出來。

用戶在運營商網(wǎng)絡(luò)中占用的流量越來越大，但是反饋給運營商的價值卻停滯不前，新增的流量給用戶帶來了更好的用戶體驗，但利潤卻被SP賺走。因此，智能不是目的，通過智能改變商業(yè)模式，將管道的價值體現(xiàn)出來才是智能管道的根本目的。

為什么會出現(xiàn)“剪刀差”，究其原因，傳統(tǒng)的“啞管道”只負(fù)責(zé)提供帶寬、運送流量，無法對不同的通信需求提供不同的用戶體驗，因此運營商被迫只能賣流量、賣帶寬。無論是偶爾上網(wǎng)看新聞的普通網(wǎng)民，還是每天24 h占滿帶寬下載電影的“影迷”，還是時常在旅途中需要大帶寬快速發(fā)送文件的商務(wù)客戶享受的都是一樣的服務(wù)。運營商無法為不同用戶提供差異化服務(wù)，導(dǎo)致在議價時直接面對最低端的客戶，訂出最低價格。

2 什么是智能管道

智能管道要幫助運營商實現(xiàn)價格回歸，必須具有智能，而這個智能，就是能夠為不同的客戶、不同的業(yè)務(wù)提供差異化的服務(wù)，幫助運營商從賣流量、賣帶寬轉(zhuǎn)變?yōu)橘u體驗。智能管道必須能區(qū)分客戶、區(qū)分業(yè)務(wù)，并能根據(jù)不同的客戶和業(yè)務(wù)提供不同的服務(wù)體驗。

對于偶爾上網(wǎng)瀏覽新聞和上網(wǎng)購物的用戶，可以提供資費較低的流量包月業(yè)務(wù)，僅保證較小的帶寬，不保證網(wǎng)絡(luò)時延，通過低價策略和“長尾效應(yīng)”吸收大量低端客戶，并不斷通過新業(yè)務(wù)將其培養(yǎng)為高端客戶。

對于長期下載電影的娛樂型客戶，可以提供帶寬包月業(yè)務(wù)，提供足夠的帶寬，同時在網(wǎng)絡(luò)忙時對其下載業(yè)務(wù)進(jìn)行限速，避免影響價值更高的用戶體驗。

大學(xué)生的自主學(xué)習(xí)實際上是人格的自我完善和非智力因素的培養(yǎng)過程，是個體終身發(fā)展的基礎(chǔ)。大學(xué)生的自身發(fā)展必須建立在自主性的基礎(chǔ)上。自主性是現(xiàn)代人應(yīng)具備的道德特征，是人的主體性最核心的規(guī)定，通過自主學(xué)習(xí)能夠發(fā)展培養(yǎng)人的自主性。[1]

對于希望在短時間內(nèi)快速交換文件的商務(wù)用戶，可以提供加速卡業(yè)務(wù)，用戶只需付出少量的費用，就能在較短時間內(nèi)得到最大帶寬、最小時延的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。

對于長期使用某些業(yè)務(wù)的用戶，例如對QQ用戶，可以推出QQ VIP用戶流量包月的優(yōu)惠政策，在不增加用戶支出的同時，通過幫助騰訊吸引更多VIP用戶，來向騰訊收取費用。這可以幫助運營商將收入來源從B2C擴(kuò)展到B2B。

對于對某些商品特別感興趣的客戶，可以通過分析其用戶行為向其定向發(fā)布廣告信息，從商品制造商處得到網(wǎng)絡(luò)流量的補(bǔ)貼。

對于某些家庭，可以推出特定的家庭套餐。對孩子的上網(wǎng)行為進(jìn)行管理，屏蔽不良網(wǎng)站，根據(jù)家長的要求提供上網(wǎng)行為報表，隨時提供孩子的位置信息。

智能管道的應(yīng)用還能列舉出很多應(yīng)用，而這一切應(yīng)用的前提是：用戶身份可識別、業(yè)務(wù)可識別、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)可動態(tài)調(diào)整。也就是說，知道用戶的這些信息后，便可有針對性地為其提供差異化服務(wù)，通過提供不同的用戶體驗來實現(xiàn)價值。

3 實現(xiàn)智能管道的必要條件和關(guān)鍵技術(shù)

為了實現(xiàn)智能管道，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)當(dāng)滿足巨大的帶寬、用戶身份和業(yè)務(wù)類型的識別、彈性和QoS、策略計費控制及資源和準(zhǔn)入控制等幾個條件，其中網(wǎng)絡(luò)具備大帶寬是基礎(chǔ)，而其他幾個方面是實現(xiàn)智能管道的核心和關(guān)鍵。

3.1 巨大的網(wǎng)絡(luò)帶寬

為了滿足不同的用戶體驗，網(wǎng)絡(luò)必須提供足夠的帶寬。如果沒有足夠的帶寬支撐，不僅無法滿足低端客戶的最低連通要求，更無法滿足高端客戶的高品質(zhì)體驗。在這里值得一提的是，網(wǎng)絡(luò)的帶寬不是網(wǎng)絡(luò)的某一部分提供的，而是全網(wǎng)端到端提供的。對于一個2 Mbit/s寬帶用戶來說，為了保證其2 Mbit/s帶寬的體驗，不僅僅是在用戶終端和局端設(shè)備之間允許通過2 Mbit/s的流量，而應(yīng)該是從接入到核心層，網(wǎng)絡(luò)中的任何限制因素都會降低用戶的體驗。

當(dāng)前，通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備能提供的帶寬越來越大。通信網(wǎng)的核心設(shè)備——路由器已經(jīng)開始逐步支持40GE甚至100GE接口。而承載路由器接口的傳送網(wǎng)設(shè)備（例如OTN和WDM）更是突破了單波長160G、單光纖數(shù)十T的容量。在用戶接入部分，隨著基于EPON/GPON甚至10G EPON/10G GPON的FTTx的不斷部署，用戶接入網(wǎng)絡(luò)的速率從數(shù)Mbit/s向幾十Mbit/s乃至幾百Mbit/s邁進(jìn)。

3.2 用戶身份和業(yè)務(wù)類型識別

智能管道應(yīng)能對其承載的業(yè)務(wù)進(jìn)行區(qū)分，也能對使用這些業(yè)務(wù)的用戶身份進(jìn)行區(qū)分。在這里，用戶的身份包括終端類型、地理位置、使用習(xí)慣等一系列能將該用戶與其他用戶區(qū)分開的信息。通過用戶身份的識別，智能管道才能將提供差異化的用戶體驗變?yōu)榭赡?。而對于業(yè)務(wù)的區(qū)分，則需要網(wǎng)絡(luò)設(shè)備能夠?qū)νㄐ胚^程中的關(guān)鍵信息進(jìn)行識別，從用戶數(shù)據(jù)包中挖掘出需要的信息，確定用戶正在使用的業(yè)務(wù)。通過業(yè)務(wù)和身份的識別，智能管道才能真正做到識別5W（WHEN、WHERE、WHO、WHAT、HOW）信息。

用戶身份的識別可以通過傳統(tǒng)的PPPoE和IPoE協(xié)議實現(xiàn)，為了解終端類型、地理位置等信息，可對上述協(xié)議進(jìn)行擴(kuò)展或引入新的協(xié)議；對于業(yè)務(wù)類型的識別，業(yè)界普遍認(rèn)為應(yīng)通過引入深度包檢測（DPI）技術(shù)來實現(xiàn)。由于其會增加網(wǎng)絡(luò)成本和復(fù)雜程度，DPI可部署在網(wǎng)絡(luò)邊緣離用戶較近的設(shè)備上 （例如接入基站的PTN設(shè)備、城域網(wǎng)的BRAS或SR設(shè)備上）。

3.3 彈性和QoS

智能管道還應(yīng)是彈性的、具有靈活QoS的網(wǎng)絡(luò)。所謂彈性，是指網(wǎng)絡(luò)能夠具有帶寬的統(tǒng)計復(fù)用功能，利用不同用戶不會同時使用最大帶寬的客觀規(guī)律，通過較小的總帶寬滿足所有用戶的帶寬需求。如果網(wǎng)絡(luò)沒有彈性，網(wǎng)絡(luò)提供的帶寬就必須是所有用戶最大帶寬的總和。而在有彈性的網(wǎng)絡(luò)中，可能只需要提供1/3以下的總帶寬即可，大大減少了網(wǎng)絡(luò)投資。因此，要提供差異化的服務(wù)，則必須支持靈活的QoS功能。對于最重要的業(yè)務(wù)，在資源有限的情況下，網(wǎng)絡(luò)要提供最快速的轉(zhuǎn)發(fā)，最低的延時，完全保證帶寬需求；而對于某些較低端的業(yè)務(wù)（例如網(wǎng)頁瀏覽），可以降低時延的要求，僅保證連通性即可。

基于IP的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)天然就是彈性的，而傳統(tǒng)的基于TDM的傳送網(wǎng)也在從剛性管道向IP化的彈性管道演進(jìn)。比如當(dāng)前的PTN、基于OTN的統(tǒng)一交換設(shè)備即結(jié)合了傳送和IP設(shè)備的優(yōu)點，是傳送網(wǎng)的重要革命。此外，目前現(xiàn)網(wǎng)IP設(shè)備普遍支持基于Diffserv的QoS，但Diffserv能支持的質(zhì)量等級數(shù)量有限，未來若要實現(xiàn)更加精細(xì)的基于用戶身份和業(yè)務(wù)類型的QoS，Diffserv還需要進(jìn)一步改進(jìn)。同時QoS與用戶身份、業(yè)務(wù)類型之間的映射關(guān)系也需要是靈活可配置的。

3.4 承載控制

承載控制系統(tǒng)相當(dāng)于智能管道的大腦，是智能管道的關(guān)鍵。這一層關(guān)注邏輯層面，如果用水電來打比方，那么這一層就相當(dāng)于在水管上安裝了水龍頭和閥門，在電路上加裝電表，使其具備一定的管控能力。也就是說，策略控制系統(tǒng)能夠依據(jù)業(yè)務(wù)的實際需求動態(tài)地控制底層網(wǎng)絡(luò)資源的配給。策略控制系統(tǒng)的主要功能是根據(jù)來自上層業(yè)務(wù)平臺及認(rèn)證系統(tǒng)的各類信息請求，生成控制策略，下發(fā)到IP承載網(wǎng)及移動分組域的邊緣設(shè)備，再對特定流量進(jìn)行動態(tài)控制和處理，包括帶寬分配、QoS等級設(shè)定、準(zhǔn)入控制、靈活計費等。

移動網(wǎng)絡(luò)控制策略方面，主要以3GPP的策略及計費控制（PCC）架構(gòu)為核心。 固網(wǎng)方面，以TISPAN和ITU-T的資源和準(zhǔn)入控制（RACS）架構(gòu)為核心；總的來說目前還處于前期研究、探索、試點階段，但相對而言移動比固網(wǎng)發(fā)展速度要快一些，同時標(biāo)準(zhǔn)組織正在致力于推出基于FMC的策略控制架構(gòu)。

4 烽火通信對智能管道的考慮

烽火通信致力于在智能管道的建設(shè)中充分發(fā)揮專業(yè)化廠商的優(yōu)勢，立足“光通信專家”的定位提供高速的網(wǎng)絡(luò)承載層產(chǎn)品和解決方案，為一切智能化手段的實施奠定良好的基礎(chǔ)；同時，也基于智能管道的特點對現(xiàn)有的產(chǎn)品和解決方案進(jìn)行不斷優(yōu)化和改進(jìn)。

在超大容量傳送領(lǐng)域，烽火通信擁有業(yè)界成熟先進(jìn)的40/100G解決方案，超100G產(chǎn)品的部署和開發(fā)也在進(jìn)行中。40G WDM/OTN相繼在中國電信、中國聯(lián)通等運營商取得應(yīng)用；100G方面，早在2006年就已開始戰(zhàn)略布局，先后承擔(dān)國家973項目“超高速超大容量超長距離光傳送基礎(chǔ)研究”和國家863項目“100GE光以太網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)研究與系統(tǒng)傳送試驗平臺研制”項目，開展了對160×100 Gbit/s 2 000 km的3U光傳送系統(tǒng)的研究。目前，100G已經(jīng)取得里程碑進(jìn)展，解決了諸多關(guān)鍵技術(shù)難題，為后續(xù)產(chǎn)品的規(guī)模商用打下了堅實的基礎(chǔ)；在超100G高速傳送領(lǐng)域同樣未雨綢繆，已經(jīng)成功完成400G和1T的實驗室測試；此外，也積極適應(yīng)智能管道發(fā)展需求，推出基于OTN的彈性化管道解決方案，即通過在OTN平臺引入統(tǒng)一交換架構(gòu)、基于MPLS-TP的端到端OAM以及L2和L3層的分組處理技術(shù)，使得OTN平臺的多業(yè)務(wù)處理能力由傳統(tǒng)的剛性管道實現(xiàn)向彈性管道的轉(zhuǎn)變，實現(xiàn)針對不同業(yè)務(wù)的資源調(diào)配能力和接入業(yè)務(wù)管理能力，最終實現(xiàn)不同QoS業(yè)務(wù)的可管、可控以及差異化管理。

針對專業(yè)化的移動回傳領(lǐng)域，烽火通信同時提供系列化的PTN和IP RAN產(chǎn)品及解決方案，通過彈性管道實現(xiàn)基站回傳業(yè)務(wù)的高效承載，并取得了廣泛應(yīng)用。PTN是按照傳送設(shè)備思路構(gòu)造的包交換設(shè)備，其在IP/MPLS路由器的基礎(chǔ)上裁剪掉了無連接的IP特性，保留了MPLS的面向連接和流量工程特性，同時加入了傳送設(shè)備的OAM，是SDH和路由器業(yè)務(wù)承載方式的融合；IP RAN則是路由器為適應(yīng)基站回傳網(wǎng)應(yīng)用需求的一次進(jìn)化，它在保留路由器豐富協(xié)議功能的基礎(chǔ)上，引入了時間/頻率同步，增強(qiáng)了OAM功能。在后續(xù)的發(fā)展演進(jìn)中，兩者的設(shè)備形態(tài)和功能特性有趨于一致的可能；目前，烽火PTN設(shè)備在全國已有幾萬端的部署，廣泛應(yīng)用于2G/3G基站回傳網(wǎng)，并具備承載4G業(yè)務(wù)的能力。同時，IP RAN產(chǎn)品也已形成系列化，已在國內(nèi)主要運營商進(jìn)行試商用。此外，PTN和IP RAN均能提供基于Diffserv的QoS，為不同級別的業(yè)務(wù)提供不同等級的服務(wù)。

在下一代光接入領(lǐng)域，為滿足智能管道對于大帶寬的需求，烽火通信的PON OLT系統(tǒng)平臺全面優(yōu)化了架構(gòu)設(shè)計，大幅度提升了系統(tǒng)交換能力和背板帶寬，系統(tǒng)全面地邁入T比特等級，實現(xiàn)了EPON、GPON、10G EPON、XGPON、WPON的靈活混插，可以支持 1G EPON向10G EPON的平滑演進(jìn)。配合類型豐富的ONU，可以根據(jù)客戶需要提供從幾Mbit/s到1 Gbit/s的各種帶寬接入速率，徹底消除接入帶寬瓶頸；在系統(tǒng)的可靠性方面，系統(tǒng)各關(guān)鍵部件均支持冗余保護(hù)。在線路保護(hù)方面，率先支持2種線路保護(hù)方案。在系統(tǒng)的QoS保障方面，針對智能管道的最新需求，提供了雙重QoS保障能力。其中基于VLAN的優(yōu)先級設(shè)置是系統(tǒng)基本QoS功能，而通過獨有的LLID技術(shù)，基于每個業(yè)務(wù)或端口配置單獨的LLID，再為每個LLID配置不同的QoS，實現(xiàn)了獨有的虛擬ONU功能，實現(xiàn)多層次QoS管理。

此外，對于智能管道的其他關(guān)鍵技術(shù)，如DPI等，烽火通信也正在進(jìn)行深入研究和部署，積極跟蹤相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程，并主動與業(yè)界伙伴探討，爭取早日提供更完善的解決方案，為智能管道的端到端實現(xiàn)做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

5 結(jié)束語

綜上所述，智能管道的目的在于按需為用戶提供優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)資源的同時，幫助運營商在不斷增長的流量與成本控制間找到平衡，最終實現(xiàn)收入增長；為了實現(xiàn)智能管道，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)當(dāng)滿足巨大的帶寬、用戶身份和業(yè)務(wù)類型的識別、彈性和QoS、策略計費控制/資源和準(zhǔn)入控制等幾個關(guān)鍵條件，而其中網(wǎng)絡(luò)具備大帶寬是基礎(chǔ)，其他幾個方面是實現(xiàn)智能管道的核心和關(guān)鍵。

烽火通信致力于在智能管道的建設(shè)中充分發(fā)揮專業(yè)化廠商的優(yōu)勢，向廣大運營商提供高速的網(wǎng)絡(luò)承載產(chǎn)品和解決方案，并基于智能管道的特點對現(xiàn)有的產(chǎn)品和解決方案進(jìn)行不斷優(yōu)化和完善，從而為一切智能化手段的實施奠定良好的基礎(chǔ)。當(dāng)然，智能管道的實現(xiàn)不僅是某種產(chǎn)品或技術(shù)上的突破，更是商業(yè)模式的整體變革，這需要在電信運營商的主導(dǎo)下有序進(jìn)行。烽火通信將立足客戶需求，致力于幫助運營商實現(xiàn)價值回歸，最終實現(xiàn)整體產(chǎn)業(yè)鏈的繁榮。