基于云计算的电信网络融合架构的研究

杨穗珊 中国电信股份有限公司广州研究院

1 引言

在电信领域，融合通常指三种类型的融合：网络融合、业务融合和商业融合。对于网络融合，业务层连接电路承载域（CS，Circuit Switched Domain）和分组交换域（PS，Packet Switched Domain）的网络使来自不同网络的设备成为同种业务的一部分；支持CS网络上的SS7协议和Sigtran协议；提供客户关系管理（CRM，Customer Relationship Management）、个性化定制、服务开通与计费融合；协调控制多业务。而对于业务融合，用户体验将与设备类型无关。业务融合意味着集群业务能同时支持所有的设备类型；不同设备上的呼叫限制及其他补充业务（如呼叫前转、呼叫保持、呼叫等待等）都使用相同的配置文件；能够定位和呈现不同设备上的信息；多业务协调控制确保用户能正确使用所能接触到的业务；所有的业务由业务层控制而与具体设备无关。商业融合主要指对固定、移动、Internet和电视实现多重业务（Multi-play）捆绑及多种计费类型的融合，即一个用户一个账单。总之，一个真正的融合平台必须能支持服务提供商所提供的各种商业模型，如移动替代固网模型（FMS，Fixed-Mobile Substitution）、固定-移动融合模型（FMC，Fixed-Mobile Convergence）、固定移动集成模型（FMI，Fixed-Mobile Integration）及基于IP的业务模型。

对于业务融合，业界先提出业务交付平台（SDP，Service Delivery Platform）解决方案，而IP多媒体子系统（IMS，IP Multimedia System）的出现，使业界将眼光聚焦在IMS上，其被认为是实现未来固定、移动和宽带技术融合的核心。许多决策者认为一个快速的IMS部署比SDP能更好地解决业务传输问题，然而这种情况并没有如预期出现。尽管大多数的运行商认为在长期过程中，现有网络过渡到全IP网络是势在必行，但在短期仍有许多人质疑IMS的商业价值。IMS的缺点，如只关注基于会话的业务，而使许多非会话型的业务不在IMS的考虑范围。此外，IMS对业务层的定义还是不能满足一个通用的业务架构的需求，也就是说IMS的业务层还不是一个具有通用业务功能的、真正的业务架构的系统。这使得IMS只能小心谨慎、逐步地被采用，因此对IMS的采用将需要经过很多年才能完成。这样在业务融合上，业界又将眼光重新放在SDP上，且IT技术的发展如云计算和Web2.0技术将会更进一步促进SDP的发展。

2 SDP架构演化介绍

SDP指能有效创建、部署、执行、协调控制和管理一种及多种类别业务的系统架构或环境。SDP是电信网络从垂直网络向水平网络演化的自然结果，它是电信网络业务层的重要组成部分。

SDP概念从提出到现在已经经过几代的演化。早期SDP被设计为传递小的移动内容和移动消息业务，这些早期的SDPs主要针对现有的平台（如短信中心、彩信中心）建立标准的连接器。后来SDP的管理范围进一步扩大以支持更多的业务引擎，这样第二代SDP（SDP 1.0）出现了。第二代SDPs积极采用标准IT技术，如Java、J2EE（Java EE）和CORBA技术，以及OSA/Parlay、APIs、JAIN SLEE和后来的SIP（Session Initiation Protocol）技术。在第二代SDPs中分层系统架构被广泛使用，并通过采用抽象业务引擎取代原有的网络协议来简化业务的创建。Moriana Group提出的第二代SDP架构如图1所示。

在Moriana Group提出的SDP架构中，网络抽象层作为SDP的最下层，提供访问网络业务能力的标准接口；业务暴露层作为SDP的上层，将语音和数据的能力集交付给企业及第三方的业务提供商；中间层是业务执行平台和内容交付平台，业务执行平台提供一个平台环境，使业务得以部署和执行，而内容交付平台向移动设备提供多媒体内容。

图1 Moriana Group提出的第二代业务交付平台（SDP 1.0）架构

SDP如今已经演化到第三代（通常指SDP 2.0）。SDP 2.0侧重于业务管理和交易方面，目前SDPs的建设围绕面向服务的体系架构（SOA，Service-Oriented Architecture），以更有助于OSS/BSS的集成，有效协调控制业务及实现端对端业务生命周期管理。此外，SDP 2.0采用基于标准的技术还有助于多网络业务的集成，这也是创建融合业务及无缝地将业务迁移到下一代全IP网络和IMS的关键。SDP 2.0是SDP 1.0的自然演化。图2为Moriana Group提出的第三代SDP架构，分为五层：电信网络抽象层、业务创建与执行层、电信业务与业务引擎层、业务协调控制与管理层、业务暴露层。

图2 Moriana Group提出的第三代业务交付平台（SDP 2.0）架构

电信网络抽象层包含一组业务引擎，并提供访问底层网络和业务能力的入口及相应的访问策略管理功能；业务创建与执行层提供协议转换功能和采用标准的开发工具创建业务，并提供一个或多个业务执行环境平台；电信业务与业务引擎层包含关键的电信业务，其含有一套较高层次的业务引擎，如电话会议、信息、呈现、呼叫分布和认证管理等，这一层能灵活地扩展新业务和业务引擎；业务协调控制与管理层是一个新增加的层，可带给SDP架构SOA和Web服务原则及业务生命周期管理机制，其包含一个通用的SDP功能模块以实现通用的业务管理和共享用户资料库及身份管理，未来还将演化为一个完整的业务交付架构（SDF，Service Delivery Framework），以提供对不同类别的业务进行统一的端到端的管理；业务暴露层提供访问业务引擎甚至更底层的网络能力安全管理功能，这一层提供管理第三方访问的必要功能模块，如认证、授权及计费（AAA）、策略与服务等级协议（SLA，Service Level Agreement）管理。总之，SDP通过不断演化形成一整套标准的、开放的业务体系架构，使新业务能快速开发、提供、运行、管理及计费。SDP架构体现了电信和IT技术的融合，为跨网络融合业务提供一个较好的解决方案。

随着部署在SDP上的业务数目与种类越来越多，业务越来越复杂，以及新的专有SDP平台的不断出现，使运营商的注意力从SDP的功能方面转移到管理方面，于是SDF出现了。SDF使运营商能对不同类型的业务、SDPs甚至传统的平台执行一个统一的、更高效和经济的业务生命周期管理。2007年电信管理论坛提出的SDF参考模型如图3所示。

图3 电信管理论坛提出的SDF参考模型

电信管理论坛的SDF参考模型包含一套概念、规则及相互之间的关系，它主要定义几个规范：SDF业务管理接口（SDF SMI，SDF Service Management Interface）、SDF管理支撑业务（SDF MSS，SDF Management Support Services）及SDF基础支撑业务（SDF ISS，SDF Infrastructure Support Services）。SDF SMI用于暴露SDP的生命周期管理能力，着重于业务生命周期管理能力，如提供业务的创建、安装和部署、配置与激活、发起、示例与执行、操作、更新及退休等功能；SDF MSS则涉及端到端的SDF业务生命周期的管理及自动实现交易过程；SDF ISS提供可重复调用的功能模块，并通过功能模块接口将能力暴露出去以支持整个SDF的目录、元数据知识库、用户资料及SDF ISS示例管理。

总之，SDF的目标是使所有的业务提供商能拥有一个灵活的业务传递和管理环境，让业务能通过业务提供者或第三方部署以多种方式进行定制与组合，并最终使业务提供商能有效地参与市场竞争且在下一代激烈的业务市场竞争中脱颖而出。

3 云计算与虚拟化技术

云计算（Cloud Computing）概念由Google提出，因清晰的商业模式而受到广泛关注，并得到工业界和学术界的普遍认可，成为2009年最受关注的十大IT技术之一。云计算模式使计算能方便地从公司的地下室移到遥远的数据中心。目前，不仅有许多计算机领域专家和学者试图从不同的角度用不同的方式给云计算下定义，而且Amazon、Google、IBM、Microsoft、Sun等公司及学术界都相继提出自己的云平台。

通常云计算中的云分为三层结构：软件即服务（SaaS，Software as a Service）、平台即服务（PaaS，Platform as a Service）和基础设施即服务（IaaS，Infrastructure as a Service）。SaaS位于最外层，主要包括基于Web的应用，如Google的邮件服务等；PaaS在云中间，包含一个操作系统，这个操作系统可以让开发者为Web和移动设备开发出应用；IaaS提供从复杂的大量计算到数据存储的基本计算服务，使用户能够构建高度适应的计算机系统。

云计算以虚拟化技术为基础，虚拟化技术是云计算的关键技术。只有实现了IT虚拟化，才能真正实现资源共享和IT服务能力的按需提供。随着虚拟化技术的发展，越来越多的工具软件被开发出来用于虚拟计算机，使虚拟计算机能越来越独立于硬件系统。而虚拟化技术在服务器方面取得的成功更激发业界将这种技术用于其他硬件，如存储设备、个人计算机及移动设备等，目前虚拟化个人计算机正在如火如荼地进行。虚拟化技术的发展不仅促进云计算的发展，反过来，云计算又促进虚拟技术的应用，通过云计算，使虚拟终端能更简单、方便地从运营商获取业务和能力。

虚拟化及云计算技术不仅对硬件制造商和软件企业产生巨大的冲击，而且也将极大推动电信行业的发展，影响电信平台、业务及终端的发展，使电信运行商能更方便、灵活地向用户提供定制业务和定制终端服务。

4 建议的基于云计算的电信网络融合架构

如图4所示，笔者提出的基于云计算的电信网络融合架构主要分三部分：接入与核心网络层、业务网络层、业务应用层。其中，业务网络层和业务应用层一起构成一个面向业务的云平台。

接入与核心网络层负责终端和网络设备的接入，实现对PSTN、2G/3G网络设备、DSL/Wi-Fi、HSPA、WiMAX、LTE、IMS等设备及其他IP网络设备的接入。同时向上提供电信业务能力集及Web应用能力集，如呼叫管理、多方通话业务、计费和账户管理、多媒体、彩信、短信、用户位置及下载等能力集。

业务网络层由面向业务云平台的IaaS和PaaS组成。IaaS由一组业务引擎组成，这些业务引擎是一组物理服务器，可方便集成不同厂家的业务引擎；PaaS是笔者提出的SDF分层架构，由综合业务接入网关（ISAG，Integrated Service Access Gateway）和综合业务管理平台（ISMP，Integrated Service Management Platform）组成。ISAG由网络抽象层、业务能力集层、业务执行平台和业务暴露层组成。ISAG网络抽象层采用虚拟化软件技术形成一组虚拟机，这些虚拟机完成与网络中各网元间的协议转换过程，并向上提供开放、统一的应用程序接口（APIs），通过采用虚拟化与云计算技术，使ISAG网络抽象层能更方便有效地集成新的协议转化能力，从而快速集成新的业务能力；ISAG业务能力集层集成固网、移动及IMS等业务能力，将基本业务能力及组合业务能力封装成统一及标准应用开发接口，为上层CP/SP提供一套简单、统一的访问电信业务能力及Web应用能力的应用开发接口，屏蔽底层核心网络及业务引擎的复杂性，实现对固网、移动及IMS业务能力的高度抽象；ISAG业务执行平台由云管理控制平台及各种应用服务器（ASs）组成，云管理控制平台实现虚拟化计算资源管理和智能化任务的分布，提供系统的配置和维护管理、SLA类型及SLA优先级等的SLA控制管理，而各种应用服务器可由虚拟机组成，提供一个平台环境如SIP、CAMEL和OSA/Parlay等，使业务能得以快速部署和执行；ISAG业务暴露层将ISAG业务能力集模块形成的基本业务能力接口及组合业务能力接口开放给业务应用层，并同时向上提供在“云端”上运行的应用开发工具与环境、全方位的业务程序测试和业务流程模拟测试环境。ISMP实现对各种增值业务（固网、移动及IMS/全IP业务等）的管理，实现统一配置管理、统一数据管理、统一鉴权管理、统一门户管理、统一业务展现、统一业务生命周期管理、统一内容管理及统一安全管理等功能。针对IMS，ISMP增加ISMAP协议对SIP协议的处理。PaaS由虚拟机组成，可更加灵活、快速、高效地实现新业务的生成、部署、执行和管理工作。PaaS对上提供统一的APIs，实现存储资源和计算资源的统一调度及共享。

图4 基于云计算的电信网络融合架构

业务应用层即SaaS，在这一层中，运营商、第三方内容或应用服务商、个人利用PaaS所提供的业务能力接口及开发环境，开发出一系列的电信业务及Web、IT业务提供给用户。

5 结束语

随着电信技术的发展，电信网络由固定网络向移动网络发展，由2G向3G、4G演进。在多种网络混合存在的情况下，如何对网络与业务进行融合一直是电信业的热点问题。

本文所提出的基于云计算的电信网络融合架构，是通过在业务网络层采用SDF分层架构及虚拟化与云计算技术，实现对不同网络设备的网络能力与业务能力的聚集、封装、开放与共享。这种架构有助于运营商创建独立于网络的应用及实现来自不同网络的业务组合，实现真正的业务融合及对业务进行统一、经济和高效的管理，并使新业务能快速开发、提供、运行、管理及计费。此外，所采用基于云计算的SDF架构还有助于电信运营商在大规模的电信平台建设中节约服务器的开支，降低管理成本，同时使系统更具有可扩展性和可用性。

[1]Christopher Dulya. The Convergent Service Layer is the Future[R]. The Moriana Group, 2008.

[2]Kristofer Kimbler,Mac Taylor. Moriana Analysis SDP in the Web 2.0 Era[R]. The Moriana Group, 2008.

[3]Roberto Minerva. Crossing the Web 2.0 chasm: A winning strategy for Operators[R]. The Moriana Group, 2008.

[4]The Moriana Group. Service Delivery Platforms and Telecom Web Services Executive Summary[R]. The Moriana Group, 2004.

[5]Kristofer Kimbler. SDP 2.0-Third Generation SDP Architecture[R]. The Moriana Group, 2008.

[6]Lucia Gradinariu. From SDPs to SDF: accelerating service marketplaces while assuring customer experience[R].CA&TeleManagement Forum, 2008(9).

[7]TM Forum Collaboration Program team. TR139-v2-"Overview of Service Delivery Frameworks"[R]. TM Forum, 2007(11).

[8]The Economist. Information technology goes global[J].The Economist, 2010.