基于云計(jì)算的電信網(wǎng)絡(luò)融合架構(gòu)的研究

楊穗珊 中國(guó)電信股份有限公司廣州研究院

1 引言

在電信領(lǐng)域，融合通常指三種類型的融合：網(wǎng)絡(luò)融合、業(yè)務(wù)融合和商業(yè)融合。對(duì)于網(wǎng)絡(luò)融合，業(yè)務(wù)層連接電路承載域（CS，Circuit Switched Domain）和分組交換域（PS，Packet Switched Domain）的網(wǎng)絡(luò)使來自不同網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備成為同種業(yè)務(wù)的一部分；支持CS網(wǎng)絡(luò)上的SS7協(xié)議和Sigtran協(xié)議；提供客戶關(guān)系管理（CRM，Customer Relationship Management）、個(gè)性化定制、服務(wù)開通與計(jì)費(fèi)融合；協(xié)調(diào)控制多業(yè)務(wù)。而對(duì)于業(yè)務(wù)融合，用戶體驗(yàn)將與設(shè)備類型無關(guān)。業(yè)務(wù)融合意味著集群業(yè)務(wù)能同時(shí)支持所有的設(shè)備類型；不同設(shè)備上的呼叫限制及其他補(bǔ)充業(yè)務(wù)（如呼叫前轉(zhuǎn)、呼叫保持、呼叫等待等）都使用相同的配置文件；能夠定位和呈現(xiàn)不同設(shè)備上的信息；多業(yè)務(wù)協(xié)調(diào)控制確保用戶能正確使用所能接觸到的業(yè)務(wù)；所有的業(yè)務(wù)由業(yè)務(wù)層控制而與具體設(shè)備無關(guān)。商業(yè)融合主要指對(duì)固定、移動(dòng)、Internet和電視實(shí)現(xiàn)多重業(yè)務(wù)（Multi-play）捆綁及多種計(jì)費(fèi)類型的融合，即一個(gè)用戶一個(gè)賬單?？傊?，一個(gè)真正的融合平臺(tái)必須能支持服務(wù)提供商所提供的各種商業(yè)模型，如移動(dòng)替代固網(wǎng)模型（FMS，F(xiàn)ixed-Mobile Substitution）、固定-移動(dòng)融合模型（FMC，F(xiàn)ixed-Mobile Convergence）、固定移動(dòng)集成模型（FMI，F(xiàn)ixed-Mobile Integration）及基于IP的業(yè)務(wù)模型。

對(duì)于業(yè)務(wù)融合，業(yè)界先提出業(yè)務(wù)交付平臺(tái)（SDP，Service Delivery Platform）解決方案，而IP多媒體子系統(tǒng)（IMS，IP Multimedia System）的出現(xiàn)，使業(yè)界將眼光聚焦在IMS上，其被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)未來固定、移動(dòng)和寬帶技術(shù)融合的核心。許多決策者認(rèn)為一個(gè)快速的IMS部署比SDP能更好地解決業(yè)務(wù)傳輸問題，然而這種情況并沒有如預(yù)期出現(xiàn)。盡管大多數(shù)的運(yùn)行商認(rèn)為在長(zhǎng)期過程中，現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)過渡到全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)是勢(shì)在必行，但在短期仍有許多人質(zhì)疑IMS的商業(yè)價(jià)值。IMS的缺點(diǎn)，如只關(guān)注基于會(huì)話的業(yè)務(wù)，而使許多非會(huì)話型的業(yè)務(wù)不在IMS的考慮范圍。此外，IMS對(duì)業(yè)務(wù)層的定義還是不能滿足一個(gè)通用的業(yè)務(wù)架構(gòu)的需求，也就是說IMS的業(yè)務(wù)層還不是一個(gè)具有通用業(yè)務(wù)功能的、真正的業(yè)務(wù)架構(gòu)的系統(tǒng)。這使得IMS只能小心謹(jǐn)慎、逐步地被采用，因此對(duì)IMS的采用將需要經(jīng)過很多年才能完成。這樣在業(yè)務(wù)融合上，業(yè)界又將眼光重新放在SDP上，且IT技術(shù)的發(fā)展如云計(jì)算和Web2.0技術(shù)將會(huì)更進(jìn)一步促進(jìn)SDP的發(fā)展。

2 SDP架構(gòu)演化介紹

SDP指能有效創(chuàng)建、部署、執(zhí)行、協(xié)調(diào)控制和管理一種及多種類別業(yè)務(wù)的系統(tǒng)架構(gòu)或環(huán)境。SDP是電信網(wǎng)絡(luò)從垂直網(wǎng)絡(luò)向水平網(wǎng)絡(luò)演化的自然結(jié)果，它是電信網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)層的重要組成部分。

SDP概念從提出到現(xiàn)在已經(jīng)經(jīng)過幾代的演化。早期SDP被設(shè)計(jì)為傳遞小的移動(dòng)內(nèi)容和移動(dòng)消息業(yè)務(wù)，這些早期的SDPs主要針對(duì)現(xiàn)有的平臺(tái)（如短信中心、彩信中心）建立標(biāo)準(zhǔn)的連接器。后來SDP的管理范圍進(jìn)一步擴(kuò)大以支持更多的業(yè)務(wù)引擎，這樣第二代SDP（SDP 1.0）出現(xiàn)了。第二代SDPs積極采用標(biāo)準(zhǔn)IT技術(shù)，如Java、J2EE（Java EE）和CORBA技術(shù)，以及OSA/Parlay、APIs、JAIN SLEE和后來的SIP（Session Initiation Protocol）技術(shù)。在第二代SDPs中分層系統(tǒng)架構(gòu)被廣泛使用，并通過采用抽象業(yè)務(wù)引擎取代原有的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議來簡(jiǎn)化業(yè)務(wù)的創(chuàng)建。Moriana Group提出的第二代SDP架構(gòu)如圖1所示。

在Moriana Group提出的SDP架構(gòu)中，網(wǎng)絡(luò)抽象層作為SDP的最下層，提供訪問網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)能力的標(biāo)準(zhǔn)接口；業(yè)務(wù)暴露層作為SDP的上層，將語音和數(shù)據(jù)的能力集交付給企業(yè)及第三方的業(yè)務(wù)提供商；中間層是業(yè)務(wù)執(zhí)行平臺(tái)和內(nèi)容交付平臺(tái)，業(yè)務(wù)執(zhí)行平臺(tái)提供一個(gè)平臺(tái)環(huán)境，使業(yè)務(wù)得以部署和執(zhí)行，而內(nèi)容交付平臺(tái)向移動(dòng)設(shè)備提供多媒體內(nèi)容。

圖1 Moriana Group提出的第二代業(yè)務(wù)交付平臺(tái)（SDP 1.0）架構(gòu)

SDP如今已經(jīng)演化到第三代（通常指SDP 2.0）。SDP 2.0側(cè)重于業(yè)務(wù)管理和交易方面，目前SDPs的建設(shè)圍繞面向服務(wù)的體系架構(gòu)（SOA，Service-Oriented Architecture），以更有助于OSS/BSS的集成，有效協(xié)調(diào)控制業(yè)務(wù)及實(shí)現(xiàn)端對(duì)端業(yè)務(wù)生命周期管理。此外，SDP 2.0采用基于標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)還有助于多網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的集成，這也是創(chuàng)建融合業(yè)務(wù)及無縫地將業(yè)務(wù)遷移到下一代全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)和IMS的關(guān)鍵。SDP 2.0是SDP 1.0的自然演化。圖2為Moriana Group提出的第三代SDP架構(gòu)，分為五層：電信網(wǎng)絡(luò)抽象層、業(yè)務(wù)創(chuàng)建與執(zhí)行層、電信業(yè)務(wù)與業(yè)務(wù)引擎層、業(yè)務(wù)協(xié)調(diào)控制與管理層、業(yè)務(wù)暴露層。

圖2 Moriana Group提出的第三代業(yè)務(wù)交付平臺(tái)（SDP 2.0）架構(gòu)

電信網(wǎng)絡(luò)抽象層包含一組業(yè)務(wù)引擎，并提供訪問底層網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)能力的入口及相應(yīng)的訪問策略管理功能；業(yè)務(wù)創(chuàng)建與執(zhí)行層提供協(xié)議轉(zhuǎn)換功能和采用標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)工具創(chuàng)建業(yè)務(wù)，并提供一個(gè)或多個(gè)業(yè)務(wù)執(zhí)行環(huán)境平臺(tái)；電信業(yè)務(wù)與業(yè)務(wù)引擎層包含關(guān)鍵的電信業(yè)務(wù)，其含有一套較高層次的業(yè)務(wù)引擎，如電話會(huì)議、信息、呈現(xiàn)、呼叫分布和認(rèn)證管理等，這一層能靈活地?cái)U(kuò)展新業(yè)務(wù)和業(yè)務(wù)引擎；業(yè)務(wù)協(xié)調(diào)控制與管理層是一個(gè)新增加的層，可帶給SDP架構(gòu)SOA和Web服務(wù)原則及業(yè)務(wù)生命周期管理機(jī)制，其包含一個(gè)通用的SDP功能模塊以實(shí)現(xiàn)通用的業(yè)務(wù)管理和共享用戶資料庫(kù)及身份管理，未來還將演化為一個(gè)完整的業(yè)務(wù)交付架構(gòu)（SDF，Service Delivery Framework），以提供對(duì)不同類別的業(yè)務(wù)進(jìn)行統(tǒng)一的端到端的管理；業(yè)務(wù)暴露層提供訪問業(yè)務(wù)引擎甚至更底層的網(wǎng)絡(luò)能力安全管理功能，這一層提供管理第三方訪問的必要功能模塊，如認(rèn)證、授權(quán)及計(jì)費(fèi)（AAA）、策略與服務(wù)等級(jí)協(xié)議（SLA，Service Level Agreement）管理?？傊琒DP通過不斷演化形成一整套標(biāo)準(zhǔn)的、開放的業(yè)務(wù)體系架構(gòu)，使新業(yè)務(wù)能快速開發(fā)、提供、運(yùn)行、管理及計(jì)費(fèi)。SDP架構(gòu)體現(xiàn)了電信和IT技術(shù)的融合，為跨網(wǎng)絡(luò)融合業(yè)務(wù)提供一個(gè)較好的解決方案。

隨著部署在SDP上的業(yè)務(wù)數(shù)目與種類越來越多，業(yè)務(wù)越來越復(fù)雜，以及新的專有SDP平臺(tái)的不斷出現(xiàn)，使運(yùn)營(yíng)商的注意力從SDP的功能方面轉(zhuǎn)移到管理方面，于是SDF出現(xiàn)了。SDF使運(yùn)營(yíng)商能對(duì)不同類型的業(yè)務(wù)、SDPs甚至傳統(tǒng)的平臺(tái)執(zhí)行一個(gè)統(tǒng)一的、更高效和經(jīng)濟(jì)的業(yè)務(wù)生命周期管理。2007年電信管理論壇提出的SDF參考模型如圖3所示。

圖3 電信管理論壇提出的SDF參考模型

電信管理論壇的SDF參考模型包含一套概念、規(guī)則及相互之間的關(guān)系，它主要定義幾個(gè)規(guī)范：SDF業(yè)務(wù)管理接口（SDF SMI，SDF Service Management Interface）、SDF管理支撐業(yè)務(wù)（SDF MSS，SDF Management Support Services）及SDF基礎(chǔ)支撐業(yè)務(wù)（SDF ISS，SDF Infrastructure Support Services）。SDF SMI用于暴露SDP的生命周期管理能力，著重于業(yè)務(wù)生命周期管理能力，如提供業(yè)務(wù)的創(chuàng)建、安裝和部署、配置與激活、發(fā)起、示例與執(zhí)行、操作、更新及退休等功能；SDF MSS則涉及端到端的SDF業(yè)務(wù)生命周期的管理及自動(dòng)實(shí)現(xiàn)交易過程；SDF ISS提供可重復(fù)調(diào)用的功能模塊，并通過功能模塊接口將能力暴露出去以支持整個(gè)SDF的目錄、元數(shù)據(jù)知識(shí)庫(kù)、用戶資料及SDF ISS示例管理。

總之，SDF的目標(biāo)是使所有的業(yè)務(wù)提供商能擁有一個(gè)靈活的業(yè)務(wù)傳遞和管理環(huán)境，讓業(yè)務(wù)能通過業(yè)務(wù)提供者或第三方部署以多種方式進(jìn)行定制與組合，并最終使業(yè)務(wù)提供商能有效地參與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)且在下一代激烈的業(yè)務(wù)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中脫穎而出。

3 云計(jì)算與虛擬化技術(shù)

云計(jì)算（Cloud Computing）概念由Google提出，因清晰的商業(yè)模式而受到廣泛關(guān)注，并得到工業(yè)界和學(xué)術(shù)界的普遍認(rèn)可，成為2009年最受關(guān)注的十大IT技術(shù)之一。云計(jì)算模式使計(jì)算能方便地從公司的地下室移到遙遠(yuǎn)的數(shù)據(jù)中心。目前，不僅有許多計(jì)算機(jī)領(lǐng)域?qū)＜液蛯W(xué)者試圖從不同的角度用不同的方式給云計(jì)算下定義，而且Amazon、Google、IBM、Microsoft、Sun等公司及學(xué)術(shù)界都相繼提出自己的云平臺(tái)。

通常云計(jì)算中的云分為三層結(jié)構(gòu)：軟件即服務(wù)（SaaS，Software as a Service）、平臺(tái)即服務(wù)（PaaS，Platform as a Service）和基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)（IaaS，Infrastructure as a Service）。SaaS位于最外層，主要包括基于Web的應(yīng)用，如Google的郵件服務(wù)等；PaaS在云中間，包含一個(gè)操作系統(tǒng)，這個(gè)操作系統(tǒng)可以讓開發(fā)者為Web和移動(dòng)設(shè)備開發(fā)出應(yīng)用；IaaS提供從復(fù)雜的大量計(jì)算到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的基本計(jì)算服務(wù)，使用戶能夠構(gòu)建高度適應(yīng)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。

云計(jì)算以虛擬化技術(shù)為基礎(chǔ)，虛擬化技術(shù)是云計(jì)算的關(guān)鍵技術(shù)。只有實(shí)現(xiàn)了IT虛擬化，才能真正實(shí)現(xiàn)資源共享和IT服務(wù)能力的按需提供。隨著虛擬化技術(shù)的發(fā)展，越來越多的工具軟件被開發(fā)出來用于虛擬計(jì)算機(jī)，使虛擬計(jì)算機(jī)能越來越獨(dú)立于硬件系統(tǒng)。而虛擬化技術(shù)在服務(wù)器方面取得的成功更激發(fā)業(yè)界將這種技術(shù)用于其他硬件，如存儲(chǔ)設(shè)備、個(gè)人計(jì)算機(jī)及移動(dòng)設(shè)備等，目前虛擬化個(gè)人計(jì)算機(jī)正在如火如荼地進(jìn)行。虛擬化技術(shù)的發(fā)展不僅促進(jìn)云計(jì)算的發(fā)展，反過來，云計(jì)算又促進(jìn)虛擬技術(shù)的應(yīng)用，通過云計(jì)算，使虛擬終端能更簡(jiǎn)單、方便地從運(yùn)營(yíng)商獲取業(yè)務(wù)和能力。

虛擬化及云計(jì)算技術(shù)不僅對(duì)硬件制造商和軟件企業(yè)產(chǎn)生巨大的沖擊，而且也將極大推動(dòng)電信行業(yè)的發(fā)展，影響電信平臺(tái)、業(yè)務(wù)及終端的發(fā)展，使電信運(yùn)行商能更方便、靈活地向用戶提供定制業(yè)務(wù)和定制終端服務(wù)。

4 建議的基于云計(jì)算的電信網(wǎng)絡(luò)融合架構(gòu)

如圖4所示，筆者提出的基于云計(jì)算的電信網(wǎng)絡(luò)融合架構(gòu)主要分三部分：接入與核心網(wǎng)絡(luò)層、業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)層、業(yè)務(wù)應(yīng)用層。其中，業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)層和業(yè)務(wù)應(yīng)用層一起構(gòu)成一個(gè)面向業(yè)務(wù)的云平臺(tái)。

接入與核心網(wǎng)絡(luò)層負(fù)責(zé)終端和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的接入，實(shí)現(xiàn)對(duì)PSTN、2G/3G網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、DSL/Wi-Fi、HSPA、WiMAX、LTE、IMS等設(shè)備及其他IP網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的接入。同時(shí)向上提供電信業(yè)務(wù)能力集及Web應(yīng)用能力集，如呼叫管理、多方通話業(yè)務(wù)、計(jì)費(fèi)和賬戶管理、多媒體、彩信、短信、用戶位置及下載等能力集。

業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)層由面向業(yè)務(wù)云平臺(tái)的IaaS和PaaS組成。IaaS由一組業(yè)務(wù)引擎組成，這些業(yè)務(wù)引擎是一組物理服務(wù)器，可方便集成不同廠家的業(yè)務(wù)引擎；PaaS是筆者提出的SDF分層架構(gòu)，由綜合業(yè)務(wù)接入網(wǎng)關(guān)（ISAG，Integrated Service Access Gateway）和綜合業(yè)務(wù)管理平臺(tái)（ISMP，Integrated Service Management Platform）組成。ISAG由網(wǎng)絡(luò)抽象層、業(yè)務(wù)能力集層、業(yè)務(wù)執(zhí)行平臺(tái)和業(yè)務(wù)暴露層組成。ISAG網(wǎng)絡(luò)抽象層采用虛擬化軟件技術(shù)形成一組虛擬機(jī)，這些虛擬機(jī)完成與網(wǎng)絡(luò)中各網(wǎng)元間的協(xié)議轉(zhuǎn)換過程，并向上提供開放、統(tǒng)一的應(yīng)用程序接口（APIs），通過采用虛擬化與云計(jì)算技術(shù)，使ISAG網(wǎng)絡(luò)抽象層能更方便有效地集成新的協(xié)議轉(zhuǎn)化能力，從而快速集成新的業(yè)務(wù)能力；ISAG業(yè)務(wù)能力集層集成固網(wǎng)、移動(dòng)及IMS等業(yè)務(wù)能力，將基本業(yè)務(wù)能力及組合業(yè)務(wù)能力封裝成統(tǒng)一及標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用開發(fā)接口，為上層CP/SP提供一套簡(jiǎn)單、統(tǒng)一的訪問電信業(yè)務(wù)能力及Web應(yīng)用能力的應(yīng)用開發(fā)接口，屏蔽底層核心網(wǎng)絡(luò)及業(yè)務(wù)引擎的復(fù)雜性，實(shí)現(xiàn)對(duì)固網(wǎng)、移動(dòng)及IMS業(yè)務(wù)能力的高度抽象；ISAG業(yè)務(wù)執(zhí)行平臺(tái)由云管理控制平臺(tái)及各種應(yīng)用服務(wù)器（ASs）組成，云管理控制平臺(tái)實(shí)現(xiàn)虛擬化計(jì)算資源管理和智能化任務(wù)的分布，提供系統(tǒng)的配置和維護(hù)管理、SLA類型及SLA優(yōu)先級(jí)等的SLA控制管理，而各種應(yīng)用服務(wù)器可由虛擬機(jī)組成，提供一個(gè)平臺(tái)環(huán)境如SIP、CAMEL和OSA/Parlay等，使業(yè)務(wù)能得以快速部署和執(zhí)行；ISAG業(yè)務(wù)暴露層將ISAG業(yè)務(wù)能力集模塊形成的基本業(yè)務(wù)能力接口及組合業(yè)務(wù)能力接口開放給業(yè)務(wù)應(yīng)用層，并同時(shí)向上提供在“云端”上運(yùn)行的應(yīng)用開發(fā)工具與環(huán)境、全方位的業(yè)務(wù)程序測(cè)試和業(yè)務(wù)流程模擬測(cè)試環(huán)境。ISMP實(shí)現(xiàn)對(duì)各種增值業(yè)務(wù)（固網(wǎng)、移動(dòng)及IMS/全I(xiàn)P業(yè)務(wù)等）的管理，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一配置管理、統(tǒng)一數(shù)據(jù)管理、統(tǒng)一鑒權(quán)管理、統(tǒng)一門戶管理、統(tǒng)一業(yè)務(wù)展現(xiàn)、統(tǒng)一業(yè)務(wù)生命周期管理、統(tǒng)一內(nèi)容管理及統(tǒng)一安全管理等功能。針對(duì)IMS，ISMP增加ISMAP協(xié)議對(duì)SIP協(xié)議的處理。PaaS由虛擬機(jī)組成，可更加靈活、快速、高效地實(shí)現(xiàn)新業(yè)務(wù)的生成、部署、執(zhí)行和管理工作。PaaS對(duì)上提供統(tǒng)一的APIs，實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)資源和計(jì)算資源的統(tǒng)一調(diào)度及共享。

圖4 基于云計(jì)算的電信網(wǎng)絡(luò)融合架構(gòu)

業(yè)務(wù)應(yīng)用層即SaaS，在這一層中，運(yùn)營(yíng)商、第三方內(nèi)容或應(yīng)用服務(wù)商、個(gè)人利用PaaS所提供的業(yè)務(wù)能力接口及開發(fā)環(huán)境，開發(fā)出一系列的電信業(yè)務(wù)及Web、IT業(yè)務(wù)提供給用戶。

5 結(jié)束語

隨著電信技術(shù)的發(fā)展，電信網(wǎng)絡(luò)由固定網(wǎng)絡(luò)向移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展，由2G向3G、4G演進(jìn)。在多種網(wǎng)絡(luò)混合存在的情況下，如何對(duì)網(wǎng)絡(luò)與業(yè)務(wù)進(jìn)行融合一直是電信業(yè)的熱點(diǎn)問題。

本文所提出的基于云計(jì)算的電信網(wǎng)絡(luò)融合架構(gòu)，是通過在業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)層采用SDF分層架構(gòu)及虛擬化與云計(jì)算技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)能力與業(yè)務(wù)能力的聚集、封裝、開放與共享。這種架構(gòu)有助于運(yùn)營(yíng)商創(chuàng)建獨(dú)立于網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用及實(shí)現(xiàn)來自不同網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)組合，實(shí)現(xiàn)真正的業(yè)務(wù)融合及對(duì)業(yè)務(wù)進(jìn)行統(tǒng)一、經(jīng)濟(jì)和高效的管理，并使新業(yè)務(wù)能快速開發(fā)、提供、運(yùn)行、管理及計(jì)費(fèi)。此外，所采用基于云計(jì)算的SDF架構(gòu)還有助于電信運(yùn)營(yíng)商在大規(guī)模的電信平臺(tái)建設(shè)中節(jié)約服務(wù)器的開支，降低管理成本，同時(shí)使系統(tǒng)更具有可擴(kuò)展性和可用性。

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