分布式智能開放運(yùn)營架構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù)

童曉渝，張?jiān)朴?，房秉?/p>

（中國聯(lián)通研究院 北京100048）

1 引言

我國完成電信重組后，隨著電信運(yùn)營商3G網(wǎng)絡(luò)的部署和互聯(lián)網(wǎng)升級提速，運(yùn)營商之間的競爭更加激烈。越來越豐富的應(yīng)用正在大量地消耗帶寬，電信運(yùn)營商既沒有從通道服務(wù)中獲得合理的投資回報(bào)，也沒能在高附加值的信息服務(wù)領(lǐng)域創(chuàng)造更大的企業(yè)價(jià)值?；ヂ?lián)網(wǎng)已經(jīng)形成了各類服務(wù)與應(yīng)用為主的巨大產(chǎn)業(yè)規(guī)模、企業(yè)價(jià)值和社會影響，產(chǎn)業(yè)正成為“渠道為王”、“內(nèi)容為王”、“應(yīng)用為王”的時(shí)代，產(chǎn)業(yè)鏈的控制權(quán)、話語權(quán)發(fā)生了轉(zhuǎn)變。廣電系統(tǒng)正在全面進(jìn)行廣播電視網(wǎng)數(shù)字化整體轉(zhuǎn)換和雙向改造的部署，積極推進(jìn)“三網(wǎng)融合”，已經(jīng)成為信息通信服務(wù)業(yè)的新競爭者。

因此，隨著3G時(shí)代的到來，移動互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，IT、互聯(lián)網(wǎng)、傳媒、電信、零售行業(yè)正在加速融合與滲透，行業(yè)的邊界變得模糊，正逐步演變成為一個全新的產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)。要求產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的參與者更加開放、合作，以實(shí)現(xiàn)共存、共生、共同進(jìn)化。從電信行業(yè)的視角來看，一個全新的“后電信時(shí)代”正在到來。作為平臺型企業(yè)的電信運(yùn)營商需要更加開放，提升創(chuàng)造價(jià)值和分享價(jià)值的能力、平臺架構(gòu)的能力、標(biāo)準(zhǔn)化的能力、網(wǎng)絡(luò)再設(shè)計(jì)與優(yōu)化的能力、平臺與終端的配合機(jī)制。

本文基于對目前信息通信服務(wù)環(huán)境的分析和電信運(yùn)營商商業(yè)模式的轉(zhuǎn)型，提出分布式智能運(yùn)營架構(gòu)，該架構(gòu)是未來PCCN（public computing communication network，公眾計(jì)算通信網(wǎng)）的核心系統(tǒng)[1]，可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)智能管理、業(yè)務(wù)智能開發(fā)、服務(wù)智能提供，利用與整合公共性平臺資源，縮短業(yè)務(wù)創(chuàng)新周期，共同維護(hù)共生共存的產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)。

2 分布式智能開放運(yùn)營架構(gòu)的內(nèi)涵和目標(biāo)

分布式智能開放系統(tǒng)（distributed intelligentopen system，DIOS）是為適應(yīng)電信運(yùn)營商商業(yè)模式的轉(zhuǎn)型而提出的，從主流電信運(yùn)營商的策略來看，主要有以下幾種方式[2]。

（1）向“通信+商業(yè)渠道”的轉(zhuǎn)型，優(yōu)化通道掌控、應(yīng)用匯聚、終端體驗(yàn)，尤其是客戶需求分析，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品、服務(wù)與需求價(jià)值匹配，形成規(guī)模經(jīng)營、快速交付、精確營銷的新型渠道能力。

（2）向“通信+媒體廣告”的轉(zhuǎn)型，利用豐富的客戶需求信息資源，創(chuàng)建數(shù)據(jù)挖掘分析能力，利用通道與終端交付能力，形成“泛終端”、“富媒體”分眾立體式廣告模式。

（3）向“通信+信息服務(wù)”的轉(zhuǎn)型，利用公眾通信網(wǎng)的基礎(chǔ)性和安全可信的運(yùn)營能力，基于寬帶通信與云計(jì)算技術(shù)的發(fā)展，形成信息設(shè)施、信息生產(chǎn)、信息應(yīng)用的服務(wù)，即“云計(jì)算”服務(wù)。

（4）向“前+后”收費(fèi)模式的轉(zhuǎn)型，基于渠道、媒體特征開發(fā)后向收費(fèi)模式，通過降低用戶通信與信息費(fèi)的方式，加快用戶發(fā)展（快速聚合），增加用戶使用時(shí)間（提高瀏覽量），增強(qiáng)渠道和媒體效用，提高代理費(fèi)、廣告費(fèi)等創(chuàng)收能力。

（5）建立以“客戶價(jià)值為核心”的運(yùn)營構(gòu)架，在原運(yùn)營構(gòu)架基礎(chǔ)上，增加“業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)（BDCS）”為重要的核心運(yùn)營系統(tǒng)，以構(gòu)成電信運(yùn)營商新的運(yùn)營構(gòu)架。

電信運(yùn)營商轉(zhuǎn)型應(yīng)發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)和客戶優(yōu)勢，轉(zhuǎn)向?qū)I(yè)務(wù)、平臺、客戶、界面等商業(yè)資源的運(yùn)營。為了適應(yīng)向“通信+商業(yè)渠道+媒體廣告+信息服務(wù)”的商業(yè)模式轉(zhuǎn)型，在原來通信網(wǎng)絡(luò)傳送、平臺接入能力的聚合能力和業(yè)務(wù)交付、服務(wù)支持運(yùn)營能力的基礎(chǔ)上，增加一個重要的核心運(yùn)營系統(tǒng)，即業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)中心，如圖1所示。從以網(wǎng)絡(luò)為中心的運(yùn)營轉(zhuǎn)型為以客戶為中心的運(yùn)營，而通信網(wǎng)絡(luò)只是實(shí)現(xiàn)客戶接入業(yè)務(wù)的通道和用戶聚合的手段，各種新商業(yè)模式的運(yùn)營都將基于數(shù)據(jù)中心對用戶信息的挖掘，通過特征數(shù)據(jù)庫和商業(yè)智能的分析后，通過PCCN以個性化分眾服務(wù)的方式傳送給客戶，客戶得到良好的終端體驗(yàn)。

因此，在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)日益趨向信息服務(wù)、信息管理服務(wù)的背景下，業(yè)務(wù)的提供需要大量的計(jì)算能力支持。隨著網(wǎng)絡(luò)帶寬的變大，計(jì)算能力遍布整個網(wǎng)絡(luò)中，通信技術(shù)與業(yè)務(wù)正在趨向計(jì)算技術(shù)與應(yīng)用技術(shù)，計(jì)算技術(shù)與應(yīng)用正在趨向網(wǎng)絡(luò)與服務(wù)的提供，今天的公眾通信網(wǎng)逐漸演進(jìn)為PCCN，DIOS是未來PCCN的核心系統(tǒng)，具有分布式、智能、開放、統(tǒng)一化系統(tǒng)特性，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)智能管理、業(yè)務(wù)智能開發(fā)、服務(wù)智能提供。

DIOS以分布式存儲、分布式計(jì)算資源、分布式數(shù)據(jù)庫和文件系統(tǒng)為基礎(chǔ)，通過云網(wǎng)絡(luò)整合統(tǒng)一資源，實(shí)現(xiàn)按需彈性擴(kuò)展能力；通過數(shù)據(jù)挖掘、分析和智能調(diào)度，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)也可以智能地自組織和可重構(gòu)以及業(yè)務(wù)與資源、應(yīng)用與服務(wù)、終端與用戶的最佳匹配；建立能力引擎開放平臺，向第三方開發(fā)者開放云資源，全面快速響應(yīng)服務(wù)；統(tǒng)一虛擬化標(biāo)準(zhǔn)，降低成本，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一資源共享最大化；統(tǒng)一管理平臺，提高集中管理效率，實(shí)現(xiàn)電信級可運(yùn)營可管理。

圖1 轉(zhuǎn)型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

3 PCCN概況

PCCN是基于虛擬化和云計(jì)算構(gòu)架，以云計(jì)算技術(shù)為核心，融合電信網(wǎng)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)后的信息處理網(wǎng)絡(luò)。利用云計(jì)算的虛擬化技術(shù)可以建立支撐網(wǎng)、業(yè)務(wù)網(wǎng)、統(tǒng)一基礎(chǔ)設(shè)施資源池。以云計(jì)算的理念可以對基礎(chǔ)設(shè)施資源池進(jìn)行組織和運(yùn)用。在原有公眾通信網(wǎng)的接入、交換、路由、傳輸要素的基礎(chǔ)上，PCCN實(shí)現(xiàn)了計(jì)算處理能力、虛擬分配、調(diào)度管理以及業(yè)務(wù)開發(fā)環(huán)境等主要技術(shù)，如圖2所示。

4 DIOS架構(gòu)

DIOS是PCCN的核心系統(tǒng)，可以看作是PCCN的具體實(shí)現(xiàn)，其組網(wǎng)拓?fù)淙鐖D3所示，下面按照自上而下、自內(nèi)而外的6層架構(gòu)給予說明。

圖2 公眾計(jì)算通信網(wǎng)與電信網(wǎng)、云計(jì)算、計(jì)算機(jī)網(wǎng)

（1）第一層：數(shù)據(jù)中心層

數(shù)據(jù)中心層是由 “網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)中心”、“用戶數(shù)據(jù)中心”和“業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)中心”3個子系統(tǒng)構(gòu)成的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)。

（2）第二層：云資源系統(tǒng)層

云資源系統(tǒng)由云存儲、云網(wǎng)絡(luò)和云計(jì)算設(shè)備3部分組成，包括海量數(shù)據(jù)庫和分布式文件系統(tǒng)；可編程、可虛擬化和增強(qiáng)資源共享的云交換精簡架構(gòu)；異構(gòu)混合的小型機(jī)和X86服務(wù)器等云計(jì)算物理設(shè)備。

（3）第三層：能力引擎層

能力引擎由事務(wù)處理引擎、業(yè)務(wù)控制引擎和數(shù)據(jù)分析引擎3部分組成。

事務(wù)處理主要是指基于工作流的業(yè)務(wù)流程和管理流程實(shí)現(xiàn)過程（如BSS、PRM、OSS、ODS、OA等）。

數(shù)據(jù)分析主要是指基于特定的計(jì)算規(guī)則對結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算處理，以期從海量信息中得到規(guī)律性的認(rèn)識（如BI、CRM和搜索引擎業(yè)務(wù)）。

業(yè)務(wù)控制主要是指根據(jù)預(yù)先設(shè)定的規(guī)則，對網(wǎng)絡(luò)組織、業(yè)務(wù)控制、應(yīng)用適配、服務(wù)交付等進(jìn)行的策略管控（如SBC、CSCF、SDC/HLR/HSS、AAA、API、SDP等）。電信增值業(yè)務(wù)平臺中的業(yè)務(wù)控制模塊、計(jì)費(fèi)系統(tǒng)的用戶信用控制模塊都是這方面的典型應(yīng)用。

（4）第四層：云資源控制節(jié)點(diǎn)層

云資源控制節(jié)點(diǎn)層基于分布式架構(gòu)技術(shù)，屏蔽云內(nèi)復(fù)雜的物理和邏輯結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)可擴(kuò)展的自適應(yīng)負(fù)載均衡能力和動態(tài)資源智能適配能力，進(jìn)行不同業(yè)務(wù)與不同業(yè)務(wù)引擎的適配，形成自動智能調(diào)度。

（5）第五層：云接入網(wǎng)關(guān)層

通過云接入網(wǎng)關(guān)將終端接入云中，包括物理接入網(wǎng)關(guān)和業(yè)務(wù)平臺接入網(wǎng)關(guān)，屏蔽物理設(shè)備和業(yè)務(wù)平臺的差異，進(jìn)行不同終端接入的智能適配，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一接入。

（6）第六層：云終端層

由云終端物理設(shè)備和客戶端軟件組成，其中云終端物理設(shè)備包括瘦終端、啞終端（如物聯(lián)網(wǎng)傳感器等）、智能軟終端和瀏覽器等。

DIOS架構(gòu)如圖4所示。

5 DIOS關(guān)鍵技術(shù)

5.1 統(tǒng)一虛擬化技術(shù)

圖4 DIOS架構(gòu)

虛擬化技術(shù)是整個DIOS的基礎(chǔ)，所采用的技術(shù)種類比較多，應(yīng)用到的主要技術(shù)有服務(wù)器虛擬化、存儲虛擬化、網(wǎng)絡(luò)虛擬化等。具體包括異構(gòu)資源虛擬化、異構(gòu)虛擬機(jī)熱遷移技術(shù)、虛擬化容錯災(zāi)備技術(shù)、承載層虛擬化、控制層虛擬化、可重構(gòu)智能網(wǎng)絡(luò)等。其中，異構(gòu)資源虛擬化是在目前各種系統(tǒng)并存的情況下必需的，已經(jīng)成為網(wǎng)格和數(shù)據(jù)中心環(huán)境下成功實(shí)現(xiàn)提供定制資源的強(qiáng)有力的技術(shù)，它為數(shù)據(jù)、計(jì)算能力、存儲資源以及其他資源提供了一個邏輯視圖，而不是物理視圖，從而能屏蔽很多物理的、結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)。只有采用統(tǒng)一的虛擬化技術(shù)，異構(gòu)資源才能發(fā)揮最大效力，便于管理和使用。

5.2 統(tǒng)一云管理技術(shù)

DIOS需要對復(fù)雜的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行資源匹配和資源調(diào)度以及并行/并發(fā)執(zhí)行，使資源得以最大化利用的同時(shí)也提高整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的執(zhí)行能力和運(yùn)行性能，為用戶提供更高質(zhì)量的服務(wù)。統(tǒng)一云管理包括對虛擬服務(wù)器資源的自動配置和虛擬機(jī)的調(diào)度管理；支持操作系統(tǒng)和應(yīng)用的自動化安裝和配置、批量部署的部署管理；實(shí)現(xiàn)異構(gòu)存儲資源整合、遠(yuǎn)程復(fù)制功能（同步及異步）、遠(yuǎn)程鏡像復(fù)制、快照的存儲管理。

5.3 開放業(yè)務(wù)能力引擎

第三方服務(wù)提供者是電信業(yè)長尾的主力，豐富的業(yè)務(wù)需要大量的第三方開發(fā)者參與其中，業(yè)務(wù)能力組合、混搭成各種特性的應(yīng)用需要大量的第三方用戶參與開發(fā)，運(yùn)營商的主要職能是打造開放業(yè)務(wù)能力引擎，第三方開發(fā)者通過開發(fā)低成本的業(yè)務(wù)，增強(qiáng)業(yè)務(wù)創(chuàng)新能力，吸引更多的用戶。DIOS可以為電信業(yè)務(wù)提供全新的應(yīng)用場景，通過能力引擎開放平臺，如業(yè)務(wù)控制、事務(wù)處理、數(shù)據(jù)分析等，向第三方開發(fā)者開放云資源，全面快速響應(yīng)服務(wù)。DIOS業(yè)務(wù)開放能力引擎包含兩個維度：第一個維度是基本業(yè)務(wù)能力，包括業(yè)務(wù)控制、事務(wù)處理、數(shù)據(jù)分析等；第二個維度是融合業(yè)務(wù)能力，如支持各種網(wǎng)絡(luò)的接入能力提供ICT服務(wù)。同時(shí)，需要提供開放業(yè)務(wù)能力引擎的管控，負(fù)責(zé)對開放服務(wù)接口發(fā)送過來的各種業(yè)務(wù)請求進(jìn)行統(tǒng)一的用戶和能力鑒權(quán)、負(fù)載均衡、路由分配和會話控制，業(yè)務(wù)能力引擎管控組件統(tǒng)一管控，實(shí)現(xiàn)有關(guān)運(yùn)營支撐（BSS）和運(yùn)維支撐（OSS）功能。管控功能包括接入控制、策略管理、配置管理、計(jì)費(fèi)管理、故障管理、監(jiān)控管理、統(tǒng)計(jì)分析等。

5.4 智能資源適配

當(dāng)業(yè)務(wù)能力引擎開放給第三方應(yīng)用時(shí)，還需要用到底層的各種資源，智能資源適配根據(jù)業(yè)務(wù)類型，智能適配不同的計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算資源，并對各類業(yè)務(wù)能力引擎的資源進(jìn)行集中調(diào)度和管理，使上層應(yīng)用效用最大化。

6 結(jié)束語

當(dāng)前，電信運(yùn)營商正經(jīng)歷史無前例的挑戰(zhàn)，正處于轉(zhuǎn)型和創(chuàng)新的關(guān)鍵期。作為平臺型企業(yè)的電信運(yùn)營商需要更加智能開放的業(yè)務(wù)系統(tǒng)，在原運(yùn)營構(gòu)架基礎(chǔ)上，增加“業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)”為重要的核心運(yùn)營系統(tǒng)，通過分布式和虛擬化資源提供方式，構(gòu)成電信運(yùn)營商新的運(yùn)營構(gòu)架，同時(shí)整合研究開發(fā)、產(chǎn)品制造、網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、應(yīng)用開發(fā)和服務(wù)提供等各方面，構(gòu)建更加開放的生態(tài)體系和商業(yè)模式。

1童曉渝，張?jiān)朴?，戴元?公眾計(jì)算通信網(wǎng)架構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù).通信學(xué)報(bào)，2010，31（8）

2童曉渝，吳鋼，張?jiān)朴?，?后電信時(shí)代.北京：人民郵電出版社，2010