基于云計算的電信網絡融合架構的研究

楊穗珊 中國電信股份有限公司廣州研究院

1 引言

在電信領域，融合通常指三種類型的融合：網絡融合、業務融合和商業融合。對于網絡融合，業務層連接電路承載域（CS，Circuit Switched Domain）和分組交換域（PS，Packet Switched Domain）的網絡使來自不同網絡的設備成為同種業務的一部分；支持CS網絡上的SS7協議和Sigtran協議；提供客戶關系管理（CRM，Customer Relationship Management）、個性化定制、服務開通與計費融合；協調控制多業務。而對于業務融合，用戶體驗將與設備類型無關。業務融合意味著集群業務能同時支持所有的設備類型；不同設備上的呼叫限制及其他補充業務（如呼叫前轉、呼叫保持、呼叫等待等）都使用相同的配置文件；能夠定位和呈現不同設備上的信息；多業務協調控制確保用戶能正確使用所能接觸到的業務；所有的業務由業務層控制而與具體設備無關。商業融合主要指對固定、移動、Internet和電視實現多重業務（Multi-play）捆綁及多種計費類型的融合，即一個用戶一個賬單?？傊粋€真正的融合平臺必須能支持服務提供商所提供的各種商業模型，如移動替代固網模型（FMS，Fixed-Mobile Substitution）、固定-移動融合模型（FMC，Fixed-Mobile Convergence）、固定移動集成模型（FMI，Fixed-Mobile Integration）及基于IP的業務模型。

對于業務融合，業界先提出業務交付平臺（SDP，Service Delivery Platform）解決方案，而IP多媒體子系統（IMS，IP Multimedia System）的出現，使業界將眼光聚焦在IMS上，其被認為是實現未來固定、移動和寬帶技術融合的核心。許多決策者認為一個快速的IMS部署比SDP能更好地解決業務傳輸問題，然而這種情況并沒有如預期出現。盡管大多數的運行商認為在長期過程中，現有網絡過渡到全IP網絡是勢在必行，但在短期仍有許多人質疑IMS的商業價值。IMS的缺點，如只關注基于會話的業務，而使許多非會話型的業務不在IMS的考慮范圍。此外，IMS對業務層的定義還是不能滿足一個通用的業務架構的需求，也就是說IMS的業務層還不是一個具有通用業務功能的、真正的業務架構的系統。這使得IMS只能小心謹慎、逐步地被采用，因此對IMS的采用將需要經過很多年才能完成。這樣在業務融合上，業界又將眼光重新放在SDP上，且IT技術的發展如云計算和Web2.0技術將會更進一步促進SDP的發展。

2 SDP架構演化介紹

SDP指能有效創建、部署、執行、協調控制和管理一種及多種類別業務的系統架構或環境。SDP是電信網絡從垂直網絡向水平網絡演化的自然結果，它是電信網絡業務層的重要組成部分。

SDP概念從提出到現在已經經過幾代的演化。早期SDP被設計為傳遞小的移動內容和移動消息業務，這些早期的SDPs主要針對現有的平臺（如短信中心、彩信中心）建立標準的連接器。后來SDP的管理范圍進一步擴大以支持更多的業務引擎，這樣第二代SDP（SDP 1.0）出現了。第二代SDPs積極采用標準IT技術，如Java、J2EE（Java EE）和CORBA技術，以及OSA/Parlay、APIs、JAIN SLEE和后來的SIP（Session Initiation Protocol）技術。在第二代SDPs中分層系統架構被廣泛使用，并通過采用抽象業務引擎取代原有的網絡協議來簡化業務的創建。Moriana Group提出的第二代SDP架構如圖1所示。

在Moriana Group提出的SDP架構中，網絡抽象層作為SDP的最下層，提供訪問網絡業務能力的標準接口；業務暴露層作為SDP的上層，將語音和數據的能力集交付給企業及第三方的業務提供商；中間層是業務執行平臺和內容交付平臺，業務執行平臺提供一個平臺環境，使業務得以部署和執行，而內容交付平臺向移動設備提供多媒體內容。

圖1 Moriana Group提出的第二代業務交付平臺（SDP 1.0）架構

SDP如今已經演化到第三代（通常指SDP 2.0）。SDP 2.0側重于業務管理和交易方面，目前SDPs的建設圍繞面向服務的體系架構（SOA，Service-Oriented Architecture），以更有助于OSS/BSS的集成，有效協調控制業務及實現端對端業務生命周期管理。此外，SDP 2.0采用基于標準的技術還有助于多網絡業務的集成，這也是創建融合業務及無縫地將業務遷移到下一代全IP網絡和IMS的關鍵。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，分為五層：電信網絡抽象層、業務創建與執行層、電信業務與業務引擎層、業務協調控制與管理層、業務暴露層。

圖2 Moriana Group提出的第三代業務交付平臺（SDP 2.0）架構

電信網絡抽象層包含一組業務引擎，并提供訪問底層網絡和業務能力的入口及相應的訪問策略管理功能；業務創建與執行層提供協議轉換功能和采用標準的開發工具創建業務，并提供一個或多個業務執行環境平臺；電信業務與業務引擎層包含關鍵的電信業務，其含有一套較高層次的業務引擎，如電話會議、信息、呈現、呼叫分布和認證管理等，這一層能靈活地擴展新業務和業務引擎；業務協調控制與管理層是一個新增加的層，可帶給SDP架構SOA和Web服務原則及業務生命周期管理機制，其包含一個通用的SDP功能模塊以實現通用的業務管理和共享用戶資料庫及身份管理，未來還將演化為一個完整的業務交付架構（SDF，Service Delivery Framework），以提供對不同類別的業務進行統一的端到端的管理；業務暴露層提供訪問業務引擎甚至更底層的網絡能力安全管理功能，這一層提供管理第三方訪問的必要功能模塊，如認證、授權及計費（AAA）、策略與服務等級協議（SLA，Service Level Agreement）管理?？傊琒DP通過不斷演化形成一整套標準的、開放的業務體系架構，使新業務能快速開發、提供、運行、管理及計費。SDP架構體現了電信和IT技術的融合，為跨網絡融合業務提供一個較好的解決方案。

隨著部署在SDP上的業務數目與種類越來越多，業務越來越復雜，以及新的專有SDP平臺的不斷出現，使運營商的注意力從SDP的功能方面轉移到管理方面，于是SDF出現了。SDF使運營商能對不同類型的業務、SDPs甚至傳統的平臺執行一個統一的、更高效和經濟的業務生命周期管理。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、規則及相互之間的關系，它主要定義幾個規范：SDF業務管理接口（SDF SMI，SDF Service Management Interface）、SDF管理支撐業務（SDF MSS，SDF Management Support Services）及SDF基礎支撐業務（SDF ISS，SDF Infrastructure Support Services）。SDF SMI用于暴露SDP的生命周期管理能力，著重于業務生命周期管理能力，如提供業務的創建、安裝和部署、配置與激活、發起、示例與執行、操作、更新及退休等功能；SDF MSS則涉及端到端的SDF業務生命周期的管理及自動實現交易過程；SDF ISS提供可重復調用的功能模塊，并通過功能模塊接口將能力暴露出去以支持整個SDF的目錄、元數據知識庫、用戶資料及SDF ISS示例管理。

總之，SDF的目標是使所有的業務提供商能擁有一個靈活的業務傳遞和管理環境，讓業務能通過業務提供者或第三方部署以多種方式進行定制與組合，并最終使業務提供商能有效地參與市場競爭且在下一代激烈的業務市場競爭中脫穎而出。

3 云計算與虛擬化技術

云計算（Cloud Computing）概念由Google提出，因清晰的商業模式而受到廣泛關注，并得到工業界和學術界的普遍認可，成為2009年最受關注的十大IT技術之一。云計算模式使計算能方便地從公司的地下室移到遙遠的數據中心。目前，不僅有許多計算機領域專家和學者試圖從不同的角度用不同的方式給云計算下定義，而且Amazon、Google、IBM、Microsoft、Sun等公司及學術界都相繼提出自己的云平臺。

通常云計算中的云分為三層結構：軟件即服務（SaaS，Software as a Service）、平臺即服務（PaaS，Platform as a Service）和基礎設施即服務（IaaS，Infrastructure as a Service）。SaaS位于最外層，主要包括基于Web的應用，如Google的郵件服務等；PaaS在云中間，包含一個操作系統，這個操作系統可以讓開發者為Web和移動設備開發出應用；IaaS提供從復雜的大量計算到數據存儲的基本計算服務，使用戶能夠構建高度適應的計算機系統。

云計算以虛擬化技術為基礎，虛擬化技術是云計算的關鍵技術。只有實現了IT虛擬化，才能真正實現資源共享和IT服務能力的按需提供。隨著虛擬化技術的發展，越來越多的工具軟件被開發出來用于虛擬計算機，使虛擬計算機能越來越獨立于硬件系統。而虛擬化技術在服務器方面取得的成功更激發業界將這種技術用于其他硬件，如存儲設備、個人計算機及移動設備等，目前虛擬化個人計算機正在如火如荼地進行。虛擬化技術的發展不僅促進云計算的發展，反過來，云計算又促進虛擬技術的應用，通過云計算，使虛擬終端能更簡單、方便地從運營商獲取業務和能力。

虛擬化及云計算技術不僅對硬件制造商和軟件企業產生巨大的沖擊，而且也將極大推動電信行業的發展，影響電信平臺、業務及終端的發展，使電信運行商能更方便、靈活地向用戶提供定制業務和定制終端服務。

4 建議的基于云計算的電信網絡融合架構

如圖4所示，筆者提出的基于云計算的電信網絡融合架構主要分三部分：接入與核心網絡層、業務網絡層、業務應用層。其中，業務網絡層和業務應用層一起構成一個面向業務的云平臺。

接入與核心網絡層負責終端和網絡設備的接入，實現對PSTN、2G/3G網絡設備、DSL/Wi-Fi、HSPA、WiMAX、LTE、IMS等設備及其他IP網絡設備的接入。同時向上提供電信業務能力集及Web應用能力集，如呼叫管理、多方通話業務、計費和賬戶管理、多媒體、彩信、短信、用戶位置及下載等能力集。

業務網絡層由面向業務云平臺的IaaS和PaaS組成。IaaS由一組業務引擎組成，這些業務引擎是一組物理服務器，可方便集成不同廠家的業務引擎；PaaS是筆者提出的SDF分層架構，由綜合業務接入網關（ISAG，Integrated Service Access Gateway）和綜合業務管理平臺（ISMP，Integrated Service Management Platform）組成。ISAG由網絡抽象層、業務能力集層、業務執行平臺和業務暴露層組成。ISAG網絡抽象層采用虛擬化軟件技術形成一組虛擬機，這些虛擬機完成與網絡中各網元間的協議轉換過程，并向上提供開放、統一的應用程序接口（APIs），通過采用虛擬化與云計算技術，使ISAG網絡抽象層能更方便有效地集成新的協議轉化能力，從而快速集成新的業務能力；ISAG業務能力集層集成固網、移動及IMS等業務能力，將基本業務能力及組合業務能力封裝成統一及標準應用開發接口，為上層CP/SP提供一套簡單、統一的訪問電信業務能力及Web應用能力的應用開發接口，屏蔽底層核心網絡及業務引擎的復雜性，實現對固網、移動及IMS業務能力的高度抽象；ISAG業務執行平臺由云管理控制平臺及各種應用服務器（ASs）組成，云管理控制平臺實現虛擬化計算資源管理和智能化任務的分布，提供系統的配置和維護管理、SLA類型及SLA優先級等的SLA控制管理，而各種應用服務器可由虛擬機組成，提供一個平臺環境如SIP、CAMEL和OSA/Parlay等，使業務能得以快速部署和執行；ISAG業務暴露層將ISAG業務能力集模塊形成的基本業務能力接口及組合業務能力接口開放給業務應用層，并同時向上提供在“云端”上運行的應用開發工具與環境、全方位的業務程序測試和業務流程模擬測試環境。ISMP實現對各種增值業務（固網、移動及IMS/全IP業務等）的管理，實現統一配置管理、統一數據管理、統一鑒權管理、統一門戶管理、統一業務展現、統一業務生命周期管理、統一內容管理及統一安全管理等功能。針對IMS，ISMP增加ISMAP協議對SIP協議的處理。PaaS由虛擬機組成，可更加靈活、快速、高效地實現新業務的生成、部署、執行和管理工作。PaaS對上提供統一的APIs，實現存儲資源和計算資源的統一調度及共享。

圖4 基于云計算的電信網絡融合架構

業務應用層即SaaS，在這一層中，運營商、第三方內容或應用服務商、個人利用PaaS所提供的業務能力接口及開發環境，開發出一系列的電信業務及Web、IT業務提供給用戶。

5 結束語

隨著電信技術的發展，電信網絡由固定網絡向移動網絡發展，由2G向3G、4G演進。在多種網絡混合存在的情況下，如何對網絡與業務進行融合一直是電信業的熱點問題。

本文所提出的基于云計算的電信網絡融合架構，是通過在業務網絡層采用SDF分層架構及虛擬化與云計算技術，實現對不同網絡設備的網絡能力與業務能力的聚集、封裝、開放與共享。這種架構有助于運營商創建獨立于網絡的應用及實現來自不同網絡的業務組合，實現真正的業務融合及對業務進行統一、經濟和高效的管理，并使新業務能快速開發、提供、運行、管理及計費。此外，所采用基于云計算的SDF架構還有助于電信運營商在大規模的電信平臺建設中節約服務器的開支，降低管理成本，同時使系統更具有可擴展性和可用性。

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