1.1 智能管道的需求

1.1.1 新型业务需求的驱动

随着信息技术的不断发展和用户需求的不断变化，电信业务也越来越多样化，在给用户带来了视听享受和生活便利的同时，对运营商的网络也提出了更高的要求。移动通信和互联网技术是当今世界上发展最快、市场潜力最大、前景最诱人的两大信息技术。而移动互联网是移动通信和互联网融合的产物，这种融合将会创造出新的产品和服务、新的价值链架构和新的经济模式及新的联盟，这一切都将为企业和用户创造更大价值，也给网络带来了新的需求。

移动互联网具有终端移动性、接入高速性、服务融合性、应用开放性、交互实时性等特点：

● 要求网络具有无缝覆盖能力，2G/3G/LTE/Wi-Fi和FTTX/LAN/ADSL技术的互补是无缝覆盖的一种选择；

● 要求网络具有高速特性，满足移动互联网业务从小流量应用向大流量应用变化的需求；

● 要求网络融合化，包括移动网与固定网（简称固网）融合、电信网与互联网融合；

● 要求网络具有控制能力，包括用户接入控制能力、融合服务控制能力、管道质量控制能力等。

云计算是一种新兴的共享基础架构的方法，可以将巨大的系统池连接在一起以提供各种IT服务。云计算采用远端处理和存储的模式，具有动态化、弹性化、虚拟化等特征，云计算用户对网络的质量指标更加敏感。云计算业务模式的变革对网络提出了新的挑战，需要网络传送更多的数据量，需要更大的带宽；要求网络响应速度更快，并需要网络在识别出云应用/用户的基础上，进行智能带宽控制和匹配。另外，网络自身也将向“云化”发展，包括引入虚拟集群、云路由、云基站等新技术，按业务需求动态地提供网络能力，从应用的云化向网络云化发展等。

随着视频业务特别是P2P（点到点）流量的日益增加，对运营商网络的压力也越来越大。某运营商2007年的网络容量为4Tb/s，到2010网络容量增长到了4.5倍，为18Tb/s，而收入却只增长了不到1倍，带宽和收入之间存在日益扩大的剪刀差，如图1-1所示。基于这种情况，运营商需要通过网络流量管理来优化业务量，传送更多高价值流量；需要提供网络差异化来实现业务和用户服务的差异化，以增加收入和优化成本。

另外，远程医疗、远程教育、SNS（社区网络服务）应用对网络互动性需求，在线游戏、远程监控、物联网应用对网络支撑的实时性需求，大带宽应用对带宽消耗造成其他业务体验降低，要求提高网络质量等需求，都对网络提出了智能要求。

● 网络具有网络感知能力，对业务、用户、应用等多维度进行感知；

● 网络具有资源动态调控和按需质量保障能力，增强网络的自适应性，合理分配资源；

● 网络具有智能流量调控能力，缓解不可控流向流量对网络资源的不合理消耗；

● 网络具有网络协同能力，提升用户跨网络的业务切换体验；

● 网络具有自助指配功能，实现用户自主、自助选择业务。

1.1.2 新技术发展的驱动

1.趋势概述

从移动网络来看，随着新型空中接口技术的不断发展，接入网络（AN）能够提供的带宽以及业务的服务质量已经大为提高。同时从固网来看，随着FTTB/FTTH（光纤到大楼/光纤到户）的部署，接入带宽得到了极大的提升，并提供了进一步提高带宽的潜力。但随着OTT（over the top，意思是通过公共互联网向用户传输视频的一种新型电视）应用的增加，网络流量也迅速增长，对网络特别是核心网提出了更高要求，但这些流量却不能带来相应的利润。面对这种挑战，如何根据用户的需求、支付能力、业务服务质量要求，网络负载状况，以及运营商的策略，智能有效地利用有限的网络资源为用户提供满意的服务，并且提高运营利润，以解决流量和业务之间的剪刀差问题就非常迫切。

2.差异化服务质量保障及智能调度能力

从技术方面，无论是移动接入网络还是固定接入，都已经能够提供不同程度的服务质量区分及保障机制。移动接入网，从初始设计就考虑到了不同服务质量的需求，并且设计了丰富的服务质量区分及管理机制，这就为智能型网络的引入奠定了一定基础。

第三代合作伙伴计划（3GPP）接入网（GERAN/TRAN/EUTRAN）可以根据不同的业务需求，及用户的签约信息提供多种不同的流量类型服务。网络为这些业务提供的承载，可以根据用户的要求及网络侧的策略，动态地建立、改变和终止。根据用户的签约信息，接入网可以限制用户访问具体业务网络的最大聚合数据速率，及每个UE（用户设备）的上下行最大聚合速率。LTE（长期演进）接入网能够提供更加丰富的服务质量区分及保障机制。基于不同的QoS（服务质量）参数，基站可以在多个用户之间提供不同的优先级服务。对于同一个用户的不同业务，基站也可以采用相应的调度策略、队列管理策略、无线资源接入策略、速率整形策略及无线链路配置，以提供相应的服务质量。另外，接入网络能够根据用户业务需求及运营商的策略，动态地建立、改变和释放承载资源。

在固网领域，BBF（宽带论坛）针对接入网中的网元提出了详细的QoS能力要求。对接入节点，主要要求其支持多个流量类型，出口支持多个优先级队列以及标记数据包的优先级。对BNG（Broadband Network Gateway，宽带网络网关）主要要求支持多级调度对带宽进行更为精细的管理调度。这些机制可以保证在网络拥塞的情况下，保证部分业务的服务质量。同时BBF正在定义宽带策略控制构架、要求及策略信息模型。3GPP和BBF积极研究并规范基于该构架下的固定网络同3GPP网络的互联互通，为固网、移动网的融合奠定基础。

3.用户行为感知及流量感知技术驱动

作为智能型网络的一个重要的基础，3GPP定义接入网能够实时感知用户行为信息及终端能力信息，并将感知到的信息以及信息的变化报告给位于核心网的策略控制系统。

目前，3GPP接入网能够将这些信息汇报给核心网的策略控制系统，并且能在上述信息发生变化的情况下将更新的信息汇报给核心网，充分地利用以上所述用户行为信息及终端能力信息，对网络资源进行智能调配，使得智能型网络成为一种可能。

作为网络感知业务和应用的手段之一，DPI（Deep Packet Inspection，深度包检测）在带宽和拥塞管理、报文分析、公平使用管理等方面，起着越来越重要的作用。新的高性能多核处理器使得DPI设备的处理能力快速增加，存储器及I/O速率也以与CPU相近的速度发展。从DPI设备的发展趋势上看，设备性能和接口密度持续增加，业界已经开始讨论在DPI设备上提供每秒几十吉比特级的接口。从分析的深度来看，大多DPI设备已经能做IP层到应用层几十种协议检测分析。

4.动态策略控制技术驱动

作为智能型网络的核心部件，策略控制技术已经得到巨大发展。特别是对于3GPP接入网，策略控制系统能够根据感知到的用户终端信息，应用层业务信息，通过DPI检测到的流量类型信息，用户行为及签约信息，通过策略执行功能进行灵活地网络资源控制及计费。此外，3GPP所倡导的策略控制理念也已经逐渐得到其他标准化组织，如BBF及TISPAN（通信和互联网融合业务及高级网络协议）的认同，这就为统一融合的智能型网络奠定了良好的基础。