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智能管道:未来的基础设施云

智能管道是互联网发展到现在的必然要求,是电信运营商面临的机遇和挑战,需要用更加开阔的视野、前瞻的思维、系统的方法论来指导实践,尤其应该大胆借鉴和使用互联网应用发展的理念和各种技术成果,摆脱传统电信的惯性思维。
关键词: 智能管道 智能终端 虚拟化 云计算 FTTH LTE WiFi 思科
时间:2012-07-06 20:44 来源:物联网在线 作者:物联网在线 点击:

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智能管道是互联网发展到现在的必然要求,是电信运营商面临的机遇和挑战,需要用更加开阔的视野、前瞻的思维、系统的方法论来指导实践,尤其应该大胆借鉴和使用互联网应用发展的理念和各种技术成果,摆脱传统电信的惯性思维。

一、智能管道的驱动力

通信网络发展已超百年,IP网络也已规模商用了10多年,并且成功替代了传统以语音为主要业务的电信网和以视频广播为主要业务的有线广播网,成为三网融合的统一网络技术,Anything over IP已经成为现实。那么为什么现在才提出智能管道呢?

首先是满足消费者不断增长的体验要求和新业务发展的要求。Anything Over IP已经基本实现,但是Anything本质上是有差异的,实际上对承载的“管道”有不同的要求,尤其是高清视频、云计算、移动互联网应用、电子商务、安全通信等等。现在运营商投入了巨大的资金建设网络,但是这些努力并没有获得客户的认可,尤其是互联网公司(ICP)和高端消费者抱怨不断。这说明现有的网络架构和运营模式无法满足客户和应用的需求,这就要求“管道”的内涵进行扩充并且更加智能。

其次,行业可持续发展的商业模式的探求。互联网的到来,完全颠覆了原有通信行业的商业模式,颠覆了原来产业链的利益分配格局。运营商不再是主要的应用提供商,成为了网络接入提供商。巨大的网络投资只带来了微薄的回报,无法实现持续的良性发展。所以运营商希望依托“智能管道”提供更好和更加丰富的服务,由目前单一的B2C模式发展到B2B2C模式,能够获得更好的商业回报,从而促进整个行业的持续良性发展。

最后,新技术发展的自然驱动。传统通信行业的发展力量主要来自技术的驱动,现代互联网的发展应该是应用和技术的双轮驱动。大容量路由器技术、大带宽传输技术、检测技术、智能终端技术、虚拟化技、云计算技术、自适应技术等等,使得管道智能成为可能。

二、智能管道建设的指导思路

1. 智能管道的“管道”应该是广义的管道,将IP网络发展为IT网络,建设成为基础设施云平台,而不是狭义的网络管道。

智能管道的水平方向应该包括业务平台、网络和终端,垂直方向应该包括传输、IP和IT以及各自的管理调度系统。现在IP网络管道上承载的应用,超过90%是存储转发模式的应用,实时应用流量比例很少,这严重依赖大量的存储和计算等IT资源。要实现智能管道,必须将网络、存储和计算等资源合理分布,统一调度。这就象长江和黄河一样,要实现航运调度和防洪调度,就必须建设三峡水库以及配套的监测和调度系统。只有将业务平台和终端纳入管道的范围,将IP网络发展为IT网络,才能实现管道的智能化。

2. 智能管道的“智能”应该通过应用层对网络层的自动适应以及应用平台、网络和终端的协同来实现。

IP网络的本质是无连接和尽力而为的网络,网络负载的变化导致端到端的传送能力是变化的。解决问题的途径有两个:

第一方案是通过复杂的控制系统实现IP网络的端到端质量保证;
第二方案是应用层自动适应网络能力的变化。

从互联网发展历史和技术来看,应用层自动适应网络层的变化是较好的和可行的选择。比如现在主流VoIP在恶劣的公众互联网上传送效果同样可以接受,主要就是语音编码技术和终端智能化能力的综合成果。

同样,现在视频码率自适应技术(Adaptive Bit Rate技术)实现了视频质量与网络质量的自动适应,在现有网络上获得了良好的视频效果,已经成为互联网视频解决方案的主流。所以,智能管道的“智能”是应用层与网络层的密切配合,是应用平台、承载网络和终端的三者协同。

三、思科智能管道的解决方案

1. 基于XMPP协议消息路由系统,实现控制、管理、业务消息的统一交换。

谈到智能管道,大家首先想到的就是端到端的管理和控制系统,类似于电话网络中的七号信令系统。现在有两大流派:一是传统语音业务架构基础上发展起来的IMS,一是即时通信架构基础上发展起来的XMPP。在智能管道中,选择XMPP作为控制和管理的消息总线,能够更好地满足互联网应用的需求。首先,XMPP起源于即时通信体系,是互联网时代的宠儿和基因,天生具备消息传递的扩展性、即时性和应用无关性;其次,XMPP已经在即时通信等领域获得重大成功,并且成为RFC标准,产业链相当成熟;再次,XMPP是自组织的开放体系,基于XMPP开发的应用众多,相关研发人才众多,产业链极其巨大,采用了XMPP,就等同已获得了这些应用。

思科的Conductor,采用XMPP协议,构建了一个开放的消息传送总线。该消息总线可以在业务平台、终端、网络设备、用户、各种应用等之间传递消息,但是不对消息进行任何处理,从而成为智能管道的基础设施之一。

近期运营商可以同时采用IMS和XMPP,IMS支撑传统的业务,而XMPP支撑面向未来互联网的业务。这两者的选择,有点类似10年前ATM与IP网络的选择和竞争一样,最后的结果IP取得了主导地位。这不是说明ATM的技术体系落后,而是TCP/IP体系开放和应用广泛,深得人心。思科基于XMPP架构实现了视频领域多屏融合业务中的多屏之间的遥控、切换、分享、上传等业务功能。

2. 发展是硬道理,大容量、高可靠、低成本的网络是智能管道的基础。

未来5年,FTTH和LTE/WiFi将迅猛发展,中国宽带接入流量将增长约10倍,互联网骨干流量将增长4-6倍,超过80%的流量将是视频。所以大带宽的100G传输、十T级大容量路由器、T级综合接入路由器、基于10GE PON的FTTH的引入和规模商用,是建设智能管道的基石。

光传输网络与IP网络之间的架构将重构,目标是光电分离的网络架构。在100G时代,光器件将占到端到端成本的50%以上,通过彩光技术,可实现超过1500公里的长距离无中继传送,能够减少超过60%以上的背对背光接口,将带来显著的综合建设成本的降低。100G 彩光基于相干光检测技术的方案已经标准化,并且是唯一和统一的,所以100G时代应该引入彩光。

3. WiFi与3G/4G接入融合,实现SP WiFi

现有的WiFi是固网ADSL/FTTH的延伸,管理和认证体系延续固网体系。而现在越来越多的终端具备2G/3G和WiFi的无线功能,终端已经实现了2/3G与WiFi的融合。WiFi能够有效分流3G/LTE的流量,降低3G/4G网络的压力和成本。这就要求将WiFi纳入移动网络的技术体系。3GPP等国际组织提出了相关的标准,如采用EAP-SIM协议实现WiFi认证和漫游,该技术体系与现有移动网络一致,所以可实现WiFi和移动网络之间的无缝漫游,以及WiFi国际漫游。

4. IP网络向IT网络演变,将导致IP设备与IT设备的融合,设备形态将重构

网络、计算、存储成为了与应用无关的基础设施,相互之间紧密联系,相互之间的吞吐量急剧增加,相互之间必须具备一体化的协同,这促成了新的设备形态的诞生,并将进一步扩展。比如思科率先推出的UCS,实现了网络与计算的一体化,综合接入设备ASR9000内置了计算能力,实现了CDN、NAT444等多种应用。思科领导的这种趋势,得到了同行的认同和跟进。网络设备与计算设备的一体化已经成为趋势,这将对网络建设、IT平台建设、运行维护体系带来较大的变革,甚至颠覆。

5. 视频CDN将成为管道的重要组成部分

现在视频流量占互联网流量超过60%,视频正在向高清方向发展,预计到2013年将超过80%。保证视频业务的客户体验,实现视频流量的科学调度以及承载成本的最低化,是智能管道需要解决的第一需求。无论现在基于RTSP/CBR的IPTV,还是PC/Mobile互联网视频都将统一到基于HTTP/ABR的技术架构。统一的技术架构为三屏融合业务以及融合CDN奠定了技术基础,减少了系统复杂性。视频内容分发网络是网络能力、计算能力、存储能力、调度能力、服务能力一体化的视频云服务平台,是智能管道不可缺少的一部分。

四、总结

智能管道是互联网发展到现在的必然要求,是电信运营商面临的机遇和挑战,需要用更加开阔的视野、前瞻的思维、系统的方法论来指导实践,尤其应该大胆借鉴和使用互联网应用发展的理念和各种技术成果,摆脱传统电信的惯性思维。在增加网络容量,维持网络层的应用无关性和简洁性的同时,增加计算、存储、CDN和消息系统等物质基础,增加管道的长度和直径,更多依托业务平台的合理分布、终端和应用层的各种智能技术,将IP网络向IT网络演进,最终向基础设施云发展。

 

思科系统(中国)网络技术有限公司运营商事业部首席架构师:徐建锋

徐建锋先生,现担任思科系统(中国)网络技术有限公司运营商事业部首席架构师。从事端到端IP网络架构以及视频(Video)、云计算(Cloud)和IPv6等专业方面解决方案设计和应用推广工作。

徐建锋先生在运营商工作12年,一直从事IP网络技术研究、规划建设、运营支撑及其应用开发相关的工作,有丰富的研发经历和运营商运营管理经验。曾担任中国电信科技委委员兼数据组副组长、中国电信广州研究院副总工程师、中国电信高级专家、中国电信网络管理中心副主任。2003年前,从事系统集成、设备开发、网管开发等工作。

(责任编辑:zxh007)


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