固定宽带智能管道发展探讨

周又眉（中国联合网络通信集团有限公司，北京100033）

韦广林（中国联通网络技术研究院，北京100048）

0 前言

近年来，互联网应用爆发几乎可以用日新月异来形容，淘宝彻底改变了人们的消费购物方式，互联网金融改变人们的理财方式，微信红包一夜之间终结社交软件之争。随着4K视频的应用，家庭联网、车联网、万物互联的时代也即将到来。

随着运营商光改工作的推进，实现全光网络后，宽带用户整体带宽将得到全面、大幅度提升。互联网内容随之绵绵不断涌入管道，4K视频、家庭联网、车联网、云计算、虚拟化，新业务不断兴起。如果不能实现基于内容的承载能力建设，不能实现开放，则不能快速承载新兴业务。如果不能实现差异化能力，不能实现基于内容和应用的差异体验，则无法提供更优质的网络服务。只有解决开放和差异化体验才能破解上述问题。

管道智能化无疑是解决上述问题的关键，智能化实现开放可以更高效地承载业务，更快速地接入新业务，差异化打造增值能力，也是满足下一轮业务井喷的关键。智能管道通过当前网络统一资源管理、调度、配置并形成统一的接口或平台，给不同需求的内容提供调度，以实现内容体验的差异化，满足未来新兴业务的快速发展。

1 固定宽带网络面临的痛点

在宽带业务充分竞争后，运营商的宽带业务采用粗放式的带宽收费机制，无法体现差异化服务。在当前的市场形势下，传统的固定宽带网络经营模式已经难以适应，主要体现在以下几个方面。

a）管道处于弱运营能力状态，仅仅出售包月包时长带宽、固移套餐捆绑组合，难以延伸到业务层面；光改后，接入带宽大幅提升，只是硬件层面的提高竞争力，但如何运营大带宽，如何开展新业务，软实力难以体现。

b）粗放式的带宽管道，无法体现差异化的能力。难以满足互联网应用差异化体验保障的需要；互联网业务形态日益丰富，语音、视频、企业业务、家庭联网、云计算虚拟化等不同业务对网络有不同的需求，而运营商统一的宽带业务模型无法满足互联网应用个性化的需求，影响用户的宽带体验，进而阻碍了宽带产业的良性发展。

c）网络固化不灵活，难以快速支持新业务下发，能力未集成和开放；当前网络支持简单的面向连接，简单粗暴的包月，所有业务在一个大管道中，新业务能否开展、如何开展、如何提供网络资源，不得而知，网络开放能力未打开从而限制了增值和强运营能力。

d）仅关注管道连通性，端到端业务体验感知和保证少，如何从内容、管道、用户、应用端到端打通，提供软实力的高品质服务才是未来发展的关键。

针对这种情况，建设智能管道，开放网络能力成为固定宽带发展的必然趋势。借助智能管道，可将网络能力与互联网应用绑定，提升用户体验；同时，智能管道可为运营商提供更加丰富的经营手段，促进用户主动升级提速，开拓后向经营模式。

2 网路发展的思路

2.1 通过光改打造大宽带硬实力

接入带宽提升到50～100 Mbit/s 级别已经是各运营商共识，在日本、韩国、新加坡等带宽发达国家，带宽正向1 Gbit/s目标演进。从业务发展角度看，仅视频业务发展到现在的4K，带宽需求已经达到30 Mbit/s，未来，随着家庭联网、物联网的发展，带宽需求持续加大，接入大宽带作为硬实力是必不可少的。

运营商对于部分老旧的低速接入场景，需光进铜退，从DSLAM向FTTx演进，大幅提升带宽。城市区域具备4K视频和家庭联网的基础带宽，农村区域具备基本信息联网和普通视频观看需求。

高端路由器层面，现有业务网关和核心路由器设备基本具备100G/400G 的平台，设备性能上适应业务发展。整体来说，通过光改后，硬件能力达到较高水平。

2.2 构建智能平台，开放网络能力

针对数以千万计的业务，需求千差万别，IP 网络长期依靠统计复用的过时优势，以不变应万变，缺少开展差异化的能力。而在业务日新月异的年代，网络逐渐开始显得固化而不灵活，难以适应业务发展。

通过统一网络资源，包括业务网关和接入层设备、带宽、QoS、可靠性等，制定标准化的对外接口，向各互联网业务开放，如视频业务提供的资源组合A，云业务提供资源组合B，相比于笼统宽带包月，智能管道阶段提高了一个大台阶。从而为用户、内容和应用提供开放、标准化、灵活的网络能力，进一步面向用户、内容、应用开展运营，促进整个宽带产业链的正向发展。

基于该目标的智能网络，将实现能力最大化、差异化强体现、网络可运营、内容可增值。

2.3 通过智能化实现快速部署新业务

互联网已经成为工业4.0的关键标志，可见整个工业发展、社会进步都与互联网强相关，未来互联网支撑的业务将越来越多，当前已经进入视频业务的快车道，云业务的爬坡道，物联网的起步阶段。而业务需求千差万别，传统网络基于粗放的用户连接，不识别业务、内容、应用，不知道各种业务对网络的要求差异巨大，如语音、视频、云、虚拟化，不同业务对带宽时延抖动指标各不相同。每增加一种新业务，都需要对网络进行全面评估，或新建或大规模扩容，成本浪费、流程长，难以快速支撑业务。而通过智能管道的部署，网络具备面向业务的开放架构，给不同的业务提供不同的网络资源。基于智能管道架构，可以快速提供资源、增加资源、部署资源，更能提供精确的资源，承载业务，从而满足新业务的快速部署和精准管控。

但远期来看，智能化的架构中还应纳入集中控制和SDN 的角色，实现软件定义的智能化网络，软件定义网络通过控制平面和转发平面分离，软件定义每个业务流的行为，网络架构更为灵活，转发行为更加高效。不过，由于SDN 技术仍在创新阶段，在城域网络中不能成熟应用，需在3～5年后考虑引入SDN。

2.4 通过智能化，延伸到内容和应用

当前网络仅提供管道连接服务，没有体验管理，每用户下业务A 和业务B 同等对待，无法对单个业务进行体验监控，即便运营商将接入带宽大幅提升，也不能确保更好的业务品质。而如果为用户提供端到端高品质的内容和应用服务，则可避开同质化竞争，提升为差异化的内容竞争。

为了支撑更丰富的互联网业务及内容合作，关键是网络可视化，可管可控，以实现端到端的高品质。需通过智能提速平台和开放能力，与互联网内容方加强合作运营，加强基于内容、应用的业务质量管理系统，打造端到端的高品质网络。

3 固定宽带智能管道方案介绍

固网智能管道的总体思路是借助IT 能力充分发挥固定宽带网络的能力，一方面，将宽带网络能力与互联网应用紧密结合，提升用户体验；另一方面，允许用户或者互联网应用按需灵活调用网络能力，丰富经营手段。

3.1 固定宽带智能管道整体架构

固定宽带智能管道整体架构如图1所示。

图1 固定宽带智能管道整体架构

在此架构中，现有的城域网仍保持原状，原有的基础宽带业务发放方式也保持不变。需要改变的主要有以下几个方面。

a）增加策略控制平台，作为固网智能管道的控制核心，负责对BRAS 的动态提速能力进行统一控制和封装，并提供API 接口，供上层的业务平台（包括运营商自营业务平台和互联网业务平台）灵活按需调用。

b）策略控制平台与BOSS 进行对接，实现用户基础信息（如账号、基础签约带宽）的同步，并向计费系统提供提速业务的话单数据。

c）增加能力开放平台，负责互联网合作业务平台的统一管理，实现互联网合作业务的发放、计费、对账等业务运营功能。

基于这个架构，运营商自营业务以及互联网业务便可以灵活地按需调用BRAS 的提速能力，开展多样化的智能管道业务。

第三代稀土永磁钕铁硼是当代磁体中性能最强的永磁体，它不仅具有高剩磁，高矫顽力、高磁能积、高性能价格比等特性，而且容易加工成各种尺寸，现已广泛应用于航空、航天、电子、电声、机电、仪器、仪表、天线等，医疗技术及其它需用永磁场的装置的设备中，特别适用于研制高性能、小型化、轻型化的各种换代产品。工作温度80～240℃。

3.2 固定宽带智能管道支持的业务形态

在固网智能管道基础上，通过灵活调用网络能力，可以有效支持“用户自助提速”和“后向应用提速”。

智能管道支持的业务形态如表1所示。

3.3 固定宽带智能管道关键技术

在固网智能管道方案中，通过策略控制平台调用了BRAS能力的BoD、DAA动态带宽调整能力。

a）BoD：对用户总带宽的动态调整，但不对带宽内不同业务流量进行优先级调度。

b）DAA：基于业务报文的五元组信息对用户流量进行分流，并在用户基础带宽外对指定业务流量提供独立带宽通道，支持按业务流独立计费。DAA 通过BRAS 根据用户访问不同的目的地址网段（例如本地Game、本地VOD、Internet 外网等）对业务进行区分，自动提供不同的带宽和QoS保障，并分别进行流量统计，将不同业务对应的费率信息上报给AAA Server。对于运营商而言，DAA可以提供基于业务的智能提速解决方案，支撑运营商与第三方ICP合作，实现后向收费模式。

针对DAA功能，现有的BRAS业务发放方式，需要预先在BRAS针对不同带宽的用户配置相应的带宽模板，在用户上线PPPOE认证时，AAA服务器通过Radi⁃us 协议向BRAS 下发指令，为用户调用相应的带宽模板，完成用户带宽配置。

表1 智能管道支持的业务形态

在智能管道业务场景下，为满足不同应用差异化的带宽保障，需要针对每一个互联网应用定制相应带宽模板，同时还需考虑不同带宽的用户、多种业务叠加的场景，这将导致带宽模板数量指数级增加，同时也会大幅增加BRAS设备的配置工作量。

随着智能管道后向提速业务的推进，需要BRAS设备厂商考虑简化配置工作量的问题。目前有厂商的BRAS设备通过动态业务模板刷新的功能来实现动态的带宽模板加载和修改，当然不局限于一种实现方案。

3.4 智能提速业务流程

在智能提速业务流程中，策略控制平台作为智能管道的调度核心，根据上层业务平台的指令为指定用户进行动态配置。基于智能管道的智能提速业务流程如图2所示。

图2 基于智能管道的智能提速业务流程

整体提速流程可分为5个步骤。

a）用户上线：用户宽带拨号上线，BRAS将用户在线信息（包括用户账号、IP 地址、Session 号等）抄送策略控制平台，策略控制平台记录用户在线信息。

b）下发提速请求：业务平台（包括自营业务平台、互联网业务平台）根据业务需要向策略控制平台下发针对具体用户的提速请求。

c）下发提速策略：策略控制平台判断用户的业务订购信息、用户当前提速状态，向BRAS下发用户的动态提速策略。

d）上报计费信息：提速完成后，BRAS上报增值业务的时长、流量等信息。

e）生成话单：策略控制平台记录用户信息、提速业务、时长和流量信息等，生成提速话单并传递给计费系统。

4 总结与展望

目前固定宽带智能管道业务已经在运营商试点应用，用户自助提速、OTT TV 保障和后向带宽经营等多种业务快速上线，充分挖掘了设备能力，发挥了BRAS设备的动态定向带宽提供能力，开拓了与OTT合作运营模式，丰富了业务种类，提升了用户感知。

面向未来，结合互联网业务发展和运营商固定宽带战略，固定宽带智能管道有如下几个方向可进一步持续优化。

a）开放多样化网络能力：目前智能管道提供的能力以带宽提速为主，为满足差异化互联网应用的需要，后续可开放更多固网能力，强化网络能力与互联网业务间的耦合关系。如路由选路能力、网络存储能力、家庭网关能力等。

b）强化网络感知分析能力：当前智能管道方案聚焦动态配置下发，未来可在网络中强化流量采集和流量感知能力，通过大数据分析，实时掌握网络流量现状、用户行为习惯、用户体验情况，丰富智能管道内涵，填充智能管道应用。

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