智能管道发展目标探讨

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付费下载自CNKI论文期刊网。发表于《中兴通讯技术》2012年01期。

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【作者中文名】 黄兵;

【作者简介】黄兵：清华大学自动化系硕士毕业； 中兴通讯方案营销部技术总监； 长期从事平台化建设和综合解决方案的制订； 作为项目经理和总工主持开发了接入网、 DSL、BRAS等产品。

【作者单位】 中兴通讯股份有限公司;

【关键词】 智能管道; 用户体验; 多网融合; 统一标识;

【摘要】 文章指出智能管道的目标,不是要取得业务的控制权,而是要为用户提供更好的服务,提升用户体验。要做好智能管道,运营商必须充分利用手里的三大资源:频谱、光纤、用户。文章认为管道的"智能"应该体现对频谱、光纤、用户的灵活应用和智能调度。多网融合、管道云化、统一标识是实现智能管道的3个重要手段。

1 智能管道的目标和方向

从通信网络近20年的发展历史来看，“智能”是逐渐向网络的两端转移的。最初的电话网络，网络的智能(即业务控制能力)属于程控交换机，终端是最简单的电话机。当时只有单一的语音业务，业务由网络来控制。后来因为要支持多种多样的语音增值业务(如呼叫转移、缩位拨号等)，出现了智能网，业务的控制逐渐从网络脱离出来。因为如果仍由网络来生成和控制这多种多样的业务，不仅运维难度大，还会极大降低网络的可靠性。随着网络IP化，业务种类变得更加繁多，业务和网络分离的趋势也越来越明显。直到现在，形成了“端-管-云”架构，终端是智能终端，业务的生成和发布由云端完成，管道失去了对业务的控制权，被称为“笨”管道或者“哑”管道。

从网络演进的过程可以看出，“智能”向终端和云端转移是一个必然的趋势，其背后的原因就是用户需求和业务形式的多样化。从架构来说，业务由网络来控制不利于新业务的创新和部署，因为涉及众多网元的改动，部署周期长、风险高。而智能在两端，可以保持网络的相对稳定，新业务的部署只需要终端和云端的局部改动。所以“智能管道”的目标，并不是重新夺回对业务的控制权[1-4]。

业界一直有个说法，运营商做管道是不赚钱的，钱都让互联网内容服务商(ICP)赚走了。而从中国三大运营商和主要互联网ICP的年报中，我们可以看到，2010年中国三大运营商的管道费收入(包括固网宽带和移动接入费收入)约1311亿元，比上一年增长32%；而同期中国八大ICP(腾讯、百度、阿里巴巴、淘宝、新浪、搜狐、网易、盛大)的收入总和是561亿元，比上一年增长50%。换句话说，做管道的运营商其实在互联网的发展中分到了一杯不小的“羹”，虽然收入增长速度不如内容服务商，但差距并不大。而且，运营商做管道的每用户平均收益(ARPU)值非常高。2010年中国电信的固网宽带ARPU值是77.1元(相比之下固网语音ARPU值是28.6元)，日本DOCOMO公司的移动数据ARPU值是2540日元，也超过了移动语音的2530日元。

由此可见，经营管道对于运营商来说，是非常有利可图的事情。从“端-管-云”3个领域的竞争态势看，“云”和“端”都竞争非常激烈，进入门槛低，主要靠“创意”取胜，这不是运营商的所长；而“管道”的竞争目前只有几家运营商可以参与，竞争相对平和，进入门槛高，最重要的竞争要素是“资源”(如光纤、无线频谱、机房站址等)，这正是运营商最大的优势所在。

所以在“端-管-云”的环境下，对运营商来说，最重要的是做好两件事情：一是把管道做好，提升用户体验，增强管道的竞争力；二是基于管道做好业务平台，为终端和云端提供更多的服务，拓展管道的价值。

要做好这两件事情，运营商必须充分利用手里的三大资源：频谱、光纤、用户。频谱和光纤是构建管道的基础，是运营商最核心的资产。随着当前网络架构向“端-管-云”演进，业务类型和流量特征在不断发生变化，运营商对自身资源的利用和调配也要发生相应的变化。“用户”是运营商掌握的庞大资源，比任何一个ICP(如腾讯)都要多。在互联网时代，运营商未能很好地利用用户资源，在给用户提供数据接入服务的同时，未能发掘出更多的价值。

管道“智能化”的目标，不是重新取得对业务的控制，而是灵活、智能地利用各类资源，为用户提供更好的服务，挖掘管道价值。用户对管道最基本的需求有3个：高带宽、低价格、高便利性。相应地，管道智能化有如下3个重点方向：

• 多网融合，接入资源智能调配，解决带宽“瓶颈”；

• 管道云化，网络处理资源共享和灵活配置，降低总体拥有成本“TCO”；

• 统一标识，实现以用户为中心的资源开放，挖掘管道价值。

2 管道智能化的3个重点发展方向

2.1 接入资源智能调度，解决带宽“瓶颈”

用户上网对带宽的体验，受端到端的每一段管道，包括接入网(有线、无线)、城域网、骨干网、因特网数据中心(IDC)等影响。根据短板原理，管道“瓶颈”处对用户的带宽影响最大。而管道最大的“瓶颈”，毫无疑问是无线接入网络。

无线上网比有线上网更加便利，逐渐将成为用户最主要的上网方式。但受频谱资源和无线调制技术的限制，无线上网的带宽、覆盖、稳定性都不能令用户满意。

无线数据业务给已有的语音业务造成了很大的影响。比如随着iPhone等智能手机的普及，无线上网流量剧增，造成网络不堪重负，甚至出现瘫痪。据北美运营商AT&T统计，数据和语音并发网络的掉话率明显高于只支持语音的网络。

大多数运营商都建有2G、3G网络，已经或即将建设LTE网络，再加上Wi-Fi的大规模部署，4张无线网络同时并存。如何根据不同无线网络的频率、覆盖、带宽特点，灵活调配资源，满足用户对语音、数据等多种业务的需求，就成为管道“智能化”发展的一个重要方向。要实现对带宽的“智能化”调度，可以采取以下的组合解决方案：

• 语音与数据分离

• 利用Wi-Fi分流数据业务

• 流量的精细化管理

(1) 语音与数据分离

语音与数据分离，指的是语音业务和数据业务由不同网络来承载。语音和数据业务具有不同特点，前者对时延、抖动要求高，对网络覆盖要求高，单位流量的价值高；后者对带宽要求高，覆盖的要求稍低，对价格较为敏感。当前运营商的2G网络，完全满足语音业务的需求。而3G网络，虽然是按照语音、数据兼容的方式设计的，但覆盖程度远不如2G网络，且数据业务的爆发会影响语音业务的质量。所以语音和数据走不同的通道，语音走2G网络，数据走3G/LTE网络，是一个比较合理的资源分配方式。

对于拥有两张网会增加设备和运维成本的问题。采用软件定义无线电(SDR)基站架构，可以使逻辑上的两张网变成物理上的一张网，从而不增加运营商的TCO成本。SDR的特点是可以实现一个设备支持多种无线制式，根据需要，灵活配置2G、3G、LTE等多种无线接入资源。

采用两张网的思路，可以显著增加3G网络的利用率。而且把数据业务导入3G网络之后，使2G网络的语音业务有了保证，相应减少了2G网络的扩容需求。运营商从2G、3G到LTE的演进之路将更加顺畅。

(2) 利用Wi-Fi分流数据业务

Wi-Fi作为一种热点覆盖技术被广泛应用。运营商也希望Wi-Fi能够显著分流无线上网流量，从而提升用户体验，降低单位流量成本。但Wi-Fi是否能够作为移动网络的有效补充，关键是看运营商能否给用户提供好的体验。好的体验应包括3个方面：

• 终端能够自动选择最佳的接入网络

• 用户无须感知认证过程

• 跨移动网络和Wi-Fi切换时保持数据业务连续

要做到这几点，取决于两个关键问题的解决：一是统一认证，二是无缝切换。在具体实现上，需要把Wi-Fi认证改成可扩展认证协议-用户识别模块(EAP-SIM)的形式，而不是通常的用户名、密码形式；另外，需要将移动网络的网关(如GGSN/PDSN)与Wi-Fi的接入网关(如ePDG)设备合一，以更好地支持无缝切换能力；终端要能与网络侧互动，以更灵活合理的方式选择接入网络。

使用多接入捆绑(MAB)技术可以更有效地利用各种无线资源。MAB技术使终端可以同时接入多个通道(如2G/3G/Wi-Fi等)，不仅增大了接入带宽，而且还可以把不同的业务类别分别接入不同的无线通道，在最大限度地利用了无线资源的同时，保证了各种业务的服务质量。

(3) 流量的精细化管理

运营商应该尽量拓宽管道，满足用户需求。但如果受技术和成本的限制，管道资源有限的情况下，对管道的精细化管理就很有必要。精细化管理基于对用户和业务的区分，采用某种既定的策略，以差异化的手段对待不同类别的流量。精细化管理的目标不是使运营商恢复对业务的控制权，而是使有限的管道资源得到更合理的使用，提升大多数用户的满意度。精细化管理包括深度分组识别(DPI)、策略与资源管理(PCRF)、用户行为分析系统(UBAS)、内容计费等几个核心部分。从全球运营商的实践来看，当前已经有以下几个管理内容得到了成功应用：

• 通过业务识别，限制低价值流量，如P2P；

• 区分忙闲时的计费控制，引导用户错峰使用大流量业务；

• 采用流量公平使用策略(FUP)，灵活地按流量计费。

2.2 管道云化，降低总体拥有成本

要降低用户的上网费用，必须降低运营商的TCO。运营商的TCO包括建设成本和运维成本，其中以机房和能耗为代表的运维成本越来越成为运营商关注的重点。

传统的网络建设模式是一种粗放的模式，基站按业务需求建设，基站间资源不能共享，每个基站都需要机房、空调等设备。于是，随着基站数量的增加，能耗同比增长。在这种情况下，从单个设备的角度去降能耗，已经不能取得太大的效果，必须从网络架构创新的角度着手。

云计算是一种有效提升资源利用率，降低总体能耗的方法。管道也可以借鉴云计算的思路，比如分布式业务网络(DSN)就是核心网“云”化的探索。而基站的云化，带来的效果更加明显。

集中式无线基带群(C-RAN)通过集中化、协作无线电、云计算技术实现了网络架构创新。基带集中处理实现了处理资源的共享，可有效避免“潮汐效应”情况下基站资源的闲置浪费；协作无线电可以减少干扰，提高频谱利用率；基站的集中可以大量节省机房，减少空调，显著降低能耗。

如果说，无线多网融合方案实现了网络带宽资源的灵活配置，那么C-RAN就是实现了管道计算资源的智能调度。

2.3 统一用户标识，挖掘管道价值

时至今日，与打电话相比，用户上网操作仍然较为复杂，极大地影响了互联网在人群中的普及。

对用户来说，上网最大的不方便，就是每上一个网站都要注册、登录，需要记住很多用户名、密码，一不小心还有信息泄露的风险。造成这种情况的原因，是互联网上没有统一的用户身份标识。每个ICP都要自建用户标识系统，具备身份注册、验证能力。

运营商本身具有庞大的用户资源。每个互联网用户，都必须通过运营商的数据接入服务才能接入互联网，相应地运营商对每个上网用户都进行了身份认证。也就是说，运营商给用户提供管道服务的同时，积累了丰富的用户资源。

问题是，运营商虽然对用户进行了身份认证，却没有分配相应的“身份标识”。所以提供统一的身份标识，应该是管道“智能化”的一个重要方向。通过这个身份标识，用户可以一次登录，访问多样的互联网业务，极大地提高了上网便利性；同时，运营商的用户资源和用户管理能力(认证、计费等)也可以开放给ICP使用，为建立综合业务平台，拓展运营商赢利能力打下坚实的基础。

3 结束语

智能管道的目标是提升用户体验，增强管道竞争力。而管道的“智能”应该体现在对各类资源的灵活应用和智能调度。对运营商来说，无线频谱、光纤、用户是三大战略资源。运营商应积极部署，并充分利用这些资源，多方面进行“智能化”改造，在“端-管-云”时代占据有利的竞争位置。

4 参考文献

[1]张智江.呼之欲来的移动宽带数据时代[J].中兴通讯技术,2009,15(1):1-3.

[2]王喜瑜,郭丹旦,崔卓.无线通信系统中的软基站技术[J].中兴通讯技术,2010,16(4):48-51.

[3]蒋林涛.未来互联网的承载网络[J].中兴通讯技术,2010,16(2):10-12.

[4]陈志萍,王利存.绿色基站解决方案与实现技术[J].中兴通讯技术,2010,16(6):13-15.