分布式智能开放运营架构及关键技术

童晓渝，张云勇，房秉毅

（中国联通研究院 北京100048）

1 引言

我国完成电信重组后，随着电信运营商3G网络的部署和互联网升级提速，运营商之间的竞争更加激烈。越来越丰富的应用正在大量地消耗带宽，电信运营商既没有从通道服务中获得合理的投资回报，也没能在高附加值的信息服务领域创造更大的企业价值。互联网已经形成了各类服务与应用为主的巨大产业规模、企业价值和社会影响，产业正成为“渠道为王”、“内容为王”、“应用为王”的时代，产业链的控制权、话语权发生了转变。广电系统正在全面进行广播电视网数字化整体转换和双向改造的部署，积极推进“三网融合”，已经成为信息通信服务业的新竞争者。

因此，随着3G时代的到来，移动互联网的发展，IT、互联网、传媒、电信、零售行业正在加速融合与渗透，行业的边界变得模糊，正逐步演变成为一个全新的产业生态系统。要求产业生态系统的参与者更加开放、合作，以实现共存、共生、共同进化。从电信行业的视角来看，一个全新的“后电信时代”正在到来。作为平台型企业的电信运营商需要更加开放，提升创造价值和分享价值的能力、平台架构的能力、标准化的能力、网络再设计与优化的能力、平台与终端的配合机制。

本文基于对目前信息通信服务环境的分析和电信运营商商业模式的转型，提出分布式智能运营架构，该架构是未来PCCN（public computing communication network，公众计算通信网）的核心系统[1]，可实现网络智能管理、业务智能开发、服务智能提供，利用与整合公共性平台资源，缩短业务创新周期，共同维护共生共存的产业生态系统。

2 分布式智能开放运营架构的内涵和目标

分布式智能开放系统（distributed intelligentopen system，DIOS）是为适应电信运营商商业模式的转型而提出的，从主流电信运营商的策略来看，主要有以下几种方式[2]。

（1）向“通信+商业渠道”的转型，优化通道掌控、应用汇聚、终端体验，尤其是客户需求分析，实现产品、服务与需求价值匹配，形成规模经营、快速交付、精确营销的新型渠道能力。

（2）向“通信+媒体广告”的转型，利用丰富的客户需求信息资源，创建数据挖掘分析能力，利用通道与终端交付能力，形成“泛终端”、“富媒体”分众立体式广告模式。

（3）向“通信+信息服务”的转型，利用公众通信网的基础性和安全可信的运营能力，基于宽带通信与云计算技术的发展，形成信息设施、信息生产、信息应用的服务，即“云计算”服务。

（4）向“前+后”收费模式的转型，基于渠道、媒体特征开发后向收费模式，通过降低用户通信与信息费的方式，加快用户发展（快速聚合），增加用户使用时间（提高浏览量），增强渠道和媒体效用，提高代理费、广告费等创收能力。

（5）建立以“客户价值为核心”的运营构架，在原运营构架基础上，增加“业务数据中心系统（BDCS）”为重要的核心运营系统，以构成电信运营商新的运营构架。

电信运营商转型应发挥网络和客户优势，转向对业务、平台、客户、界面等商业资源的运营。为了适应向“通信+商业渠道+媒体广告+信息服务”的商业模式转型，在原来通信网络传送、平台接入能力的聚合能力和业务交付、服务支持运营能力的基础上，增加一个重要的核心运营系统，即业务数据中心，如图1所示。从以网络为中心的运营转型为以客户为中心的运营，而通信网络只是实现客户接入业务的通道和用户聚合的手段，各种新商业模式的运营都将基于数据中心对用户信息的挖掘，通过特征数据库和商业智能的分析后，通过PCCN以个性化分众服务的方式传送给客户，客户得到良好的终端体验。

因此，在网络服务日益趋向信息服务、信息管理服务的背景下，业务的提供需要大量的计算能力支持。随着网络带宽的变大，计算能力遍布整个网络中，通信技术与业务正在趋向计算技术与应用技术，计算技术与应用正在趋向网络与服务的提供，今天的公众通信网逐渐演进为PCCN，DIOS是未来PCCN的核心系统，具有分布式、智能、开放、统一化系统特性，实现网络智能管理、业务智能开发、服务智能提供。

DIOS以分布式存储、分布式计算资源、分布式数据库和文件系统为基础，通过云网络整合统一资源，实现按需弹性扩展能力；通过数据挖掘、分析和智能调度，实现网络也可以智能地自组织和可重构以及业务与资源、应用与服务、终端与用户的最佳匹配；建立能力引擎开放平台，向第三方开发者开放云资源，全面快速响应服务；统一虚拟化标准，降低成本，实现统一资源共享最大化；统一管理平台，提高集中管理效率，实现电信级可运营可管理。

图1 转型网络架构

3 PCCN概况

PCCN是基于虚拟化和云计算构架，以云计算技术为核心，融合电信网和计算机网后的信息处理网络。利用云计算的虚拟化技术可以建立支撑网、业务网、统一基础设施资源池。以云计算的理念可以对基础设施资源池进行组织和运用。在原有公众通信网的接入、交换、路由、传输要素的基础上，PCCN实现了计算处理能力、虚拟分配、调度管理以及业务开发环境等主要技术，如图2所示。

4 DIOS架构

DIOS是PCCN的核心系统，可以看作是PCCN的具体实现，其组网拓扑如图3所示，下面按照自上而下、自内而外的6层架构给予说明。

图2 公众计算通信网与电信网、云计算、计算机网

（1）第一层：数据中心层

数据中心层是由 “网络数据中心”、“用户数据中心”和“业务数据中心”3个子系统构成的业务数据中心系统。

（2）第二层：云资源系统层

云资源系统由云存储、云网络和云计算设备3部分组成，包括海量数据库和分布式文件系统；可编程、可虚拟化和增强资源共享的云交换精简架构；异构混合的小型机和X86服务器等云计算物理设备。

（3）第三层：能力引擎层

能力引擎由事务处理引擎、业务控制引擎和数据分析引擎3部分组成。

事务处理主要是指基于工作流的业务流程和管理流程实现过程（如BSS、PRM、OSS、ODS、OA等）。

数据分析主要是指基于特定的计算规则对结构化数据和非结构化数据进行计算处理，以期从海量信息中得到规律性的认识（如BI、CRM和搜索引擎业务）。

业务控制主要是指根据预先设定的规则，对网络组织、业务控制、应用适配、服务交付等进行的策略管控（如SBC、CSCF、SDC/HLR/HSS、AAA、API、SDP等）。电信增值业务平台中的业务控制模块、计费系统的用户信用控制模块都是这方面的典型应用。

（4）第四层：云资源控制节点层

云资源控制节点层基于分布式架构技术，屏蔽云内复杂的物理和逻辑结构，实现可扩展的自适应负载均衡能力和动态资源智能适配能力，进行不同业务与不同业务引擎的适配，形成自动智能调度。

（5）第五层：云接入网关层

通过云接入网关将终端接入云中，包括物理接入网关和业务平台接入网关，屏蔽物理设备和业务平台的差异，进行不同终端接入的智能适配，实现统一接入。

（6）第六层：云终端层

由云终端物理设备和客户端软件组成，其中云终端物理设备包括瘦终端、哑终端（如物联网传感器等）、智能软终端和浏览器等。

DIOS架构如图4所示。

5 DIOS关键技术

5.1 统一虚拟化技术

图4 DIOS架构

虚拟化技术是整个DIOS的基础，所采用的技术种类比较多，应用到的主要技术有服务器虚拟化、存储虚拟化、网络虚拟化等。具体包括异构资源虚拟化、异构虚拟机热迁移技术、虚拟化容错灾备技术、承载层虚拟化、控制层虚拟化、可重构智能网络等。其中，异构资源虚拟化是在目前各种系统并存的情况下必需的，已经成为网格和数据中心环境下成功实现提供定制资源的强有力的技术，它为数据、计算能力、存储资源以及其他资源提供了一个逻辑视图，而不是物理视图，从而能屏蔽很多物理的、结构的细节。只有采用统一的虚拟化技术，异构资源才能发挥最大效力，便于管理和使用。

5.2 统一云管理技术

DIOS需要对复杂的实际应用进行资源匹配和资源调度以及并行/并发执行，使资源得以最大化利用的同时也提高整个网络系统的执行能力和运行性能，为用户提供更高质量的服务。统一云管理包括对虚拟服务器资源的自动配置和虚拟机的调度管理；支持操作系统和应用的自动化安装和配置、批量部署的部署管理；实现异构存储资源整合、远程复制功能（同步及异步）、远程镜像复制、快照的存储管理。

5.3 开放业务能力引擎

第三方服务提供者是电信业长尾的主力，丰富的业务需要大量的第三方开发者参与其中，业务能力组合、混搭成各种特性的应用需要大量的第三方用户参与开发，运营商的主要职能是打造开放业务能力引擎，第三方开发者通过开发低成本的业务，增强业务创新能力，吸引更多的用户。DIOS可以为电信业务提供全新的应用场景，通过能力引擎开放平台，如业务控制、事务处理、数据分析等，向第三方开发者开放云资源，全面快速响应服务。DIOS业务开放能力引擎包含两个维度：第一个维度是基本业务能力，包括业务控制、事务处理、数据分析等；第二个维度是融合业务能力，如支持各种网络的接入能力提供ICT服务。同时，需要提供开放业务能力引擎的管控，负责对开放服务接口发送过来的各种业务请求进行统一的用户和能力鉴权、负载均衡、路由分配和会话控制，业务能力引擎管控组件统一管控，实现有关运营支撑（BSS）和运维支撑（OSS）功能。管控功能包括接入控制、策略管理、配置管理、计费管理、故障管理、监控管理、统计分析等。

5.4 智能资源适配

当业务能力引擎开放给第三方应用时，还需要用到底层的各种资源，智能资源适配根据业务类型，智能适配不同的计算、网络、计算资源，并对各类业务能力引擎的资源进行集中调度和管理，使上层应用效用最大化。

6 结束语

当前，电信运营商正经历史无前例的挑战，正处于转型和创新的关键期。作为平台型企业的电信运营商需要更加智能开放的业务系统，在原运营构架基础上，增加“业务数据中心系统”为重要的核心运营系统，通过分布式和虚拟化资源提供方式，构成电信运营商新的运营构架，同时整合研究开发、产品制造、网络建设、应用开发和服务提供等各方面，构建更加开放的生态体系和商业模式。

1童晓渝，张云勇，戴元顺.公众计算通信网架构及关键技术.通信学报，2010，31（8）

2童晓渝，吴钢，张云勇，等.后电信时代.北京：人民邮电出版社，2010