前言

随着信息技术的快速发展和用户需求的不断变化，电信业务也越来越多样化，在给用户带来视听享受和生活便利的同时，对运营商的通信网络也提出了更高的要求。互联网技术和移动通信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，而移动通信技术与互联网技术的结合体现出通信网络向固定和移动网络融合发展的趋势，也衍生出可以支持更多新型应用、新型产品和服务、新型商业模式的网络架构，这一切都将为企业和用户创造更大价值，也给网络的发展带来新的活力。

同时，随着互联网视频、P2P等大带宽应用的规模发展，运营商网络应对流量传送和网络扩容的压力也越来越大。例如，某运营商 2007 年的网络容量为 4 Tb/s，到 2010 网络容量增长至 4.5 倍，为 18 Tb/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。iPhone等智能终端带动了用户使用移动互联网应用的激情，同时也带来了移动网络急速增长的数据流量。例如，国外某运营商在引入IPhone后移动用户数增长了 24 %，移动数据流量却暴增 1 161 %，说明iPhone用户对移动带宽的要求远高于其他用户。基于这种情况，运营商需要通过对网络状态和多种信息分析来加强对流量传送能力的优化和管理，并根据用户和业务的不同需求来提供差异化的服务模式，通过提升网络智能服务和管理水平，在提高网络传送效率的同时，提升用户和业务的服务体验，更好地平衡网络发展和用户发展之间的关系。

近两年，智能型网络的发展成为信息产业界的探讨热点，网络运营商、业务提供商、设备制造商都在积极开展有关新型智能型网络架构和关键技术的研究。美国运营商AT&T提出从网络管理和流量经营入手提升网络效率，通过发挥中间管道优势，摆脱对类似“iPhone哑管道”模式的依赖。法国电信Orange提出通过多屏融合能力积累用户规模，并大力提升现有客户群的服务体验和网络价值。西班牙Vodafone提出以社交应用为核心的移动互联网应用模式，并将网络智能从网络中剥离出来，打造成智能引擎平台。在国内运营商中，中国电信率先提出了“做智能管道的主导者、综合平台的提供者、内容和应用的参与者”的新时期定位，通过打造运营级的智能管道，提供高速协同接入、资源自助指配、速率针对性保障的差异化服务，成为满足客户感知良好、运营管理方便、业务开通灵活等特征的综合信息服务提供商。

国际国内标准组织近年来也逐步开展智能管道架构和技术的研究，并开始构建智能管道标准体系。2011 年，由中国电信联合国内三大运营商及设备制造商，在国际电信联盟ITU-T提出了智能型网络NICE（Network Intelligence Capabilities Enhancement）的系列标准的研究，奠定了智能管道架构的国际标准的基础。同时，3GPP，3GPP2，BBF，IETF等标准组织也在开展移动网络、宽带接入网络、IP网络等智能管道技术标准的研究和制定。2011 年中国通信标准化协会（CCSA）也在行业标准中新立项了“智能型网络框架和能力需求”、“智能型网络策略控制系统技术要求”等系列标准的研究，说明我国智能管道/智能型网络的相关研究也开始步入国际领先的行列。

在此背景下，我们编写了《通信网络智能管道架构与技术实现》一书，期望读者阅读本书后既能全面掌握智能管道的技术要素，又能深刻领会智能管道在运营级网络中的实施要领，从而能够真正指导实践工作。

本书中，智能管道四大内涵包括广泛高速覆盖的网络、资源快捷指配的机制、接入灵活协同的能力、质量按需保障的服务，可以为用户提供“应用带宽能适配、资源使用能自助、网络接入能优选、业务体验能统一、个性需求能保障、服务质量能感知”等服务体验。智能管道的目标架构NICE分为控制层和网络层，可在现有网络基础上，增强网络的智能控制和管理能力，实现现有网络向智能管道目标架构的平滑演进。

智能管道的核心能力包括带宽提速、网络协同、多维感知、质量保证、策略控制。

① 带宽提速是实现智能管道广泛高速覆盖内涵的基础。其核心思路是提升通信网络端到端的带宽，支撑更丰富的视频、云应用等大带宽高流量业务的规模发展。

② 网络协同是实现有线无线一体化全面覆盖，以及用户统一账号接入和不同网络间的灵活优选的基础。可以为用户提供统一账号接入和优选接入能力，提升用户跨网络的业务体验。

③ 多维感知是智能管道识别用户和业务并进行按需保障的基础。可通过提升多维度的信息感知采集能力，支持业务流量的深度分析和策略的动态调整。

④ 质量保证是实现针对用户需求以及电信自营业务按需提供差异化服务保障的基础。通过加强通信网络的QoS保障能力，实现在移动网络、固定网络（简称固网）中对于不同用户、不同业务的差异化需求的按需保障。

⑤ 策略控制是实现快速的业务支持能力，以及用户资源的自助申请和灵活调整，业务的按需保障的基础。策略控制可与感知分析、自助服务联动，实现对网络资源分配、QoS等策略管理等灵活动态管理的能力。

本书共有 7 章。

第 1 章从总体上描述了通信网络智能管道发展的驱动力和需求，明确了智能管道的内涵、目标架构以及技术体系。

第 2 章（带宽提速技术）以宽带提速为基础，构建高速接入和精细化管理的智能管道：介绍有线和无线宽带提速接入技术、集群技术以及高速链路技术。有线接入技术包括如何组建PON网络和FTTx网络，EPON和GPON的技术实现，下一代的WDM-PON技术，GPON的QoS技术等。无线接入技术包括移动接入从 2G、3G到LTE的发展概况，EV-DO以及LTE的网络架构和关键技术。

第 3 章（网络协同技术）以融合覆盖为目标，推进认证数据整合以及移动多网络融合，构建灵活接入和跨网络协同的智能管道。首先从应用场景入手，引出网络协同的总体思路；然后介绍 3G，LTE，WLAN网络之间的协同技术，实现业务到最适合网络的分流；还详细论述了LIPA（本地IP接入）和SIPTO（选择IP流量卸载）移动网络数据分流技术，接入网络的自动发现和自动选择技术。

第 4 章（多维感知技术）以多维感知为目标，移动网络增加深度识别能力，固网完善现有识别能力，构建用户可识别和业务可区分的智能管道：主要论述基于用户、网络层、业务层、终端、流量的感知技术，对感知的信息进行用户偏好和应用的分析技术。

第 5 章（质量保障技术）以按需保障为目标，完善网络端到端QoS保障和流量优化能力，构建针对用户和CP/SP业务差异化服务的智能管道：介绍有线、无线宽带质量保证和资源优化技术。有线质量保证包括队列、差异化质量保证和应用分析技术，有线宽带资源优化包括P2P，P4P（电信运营商主动参与P2P网络），ALTO（应用层流量优化）和P2P+技术的介绍。移动质量保障包括UMTS，LTE，HRPD网络的QoS技术；无线网络资源优化包括信令分析和优化技术。

第 6 章（策略控制技术）以策略控制为目标，完善移动网络和固网的策略控制能力，实现两者的策略控制融合，构建网络可控可管的智能管道：介绍固定、移动以及融合网络的策略控制技术。固网包括RACF（资源和准入控制功能），RACS（资源和准入控制子系统），BPCF（宽带策略控制功能）架构介绍，以及三种架构的接口协议比较；移动网络包括 3GPP的策略控制架构和关键技术。融合的策略控制技术包括融合策略控制架构、实现方案、互通策略交互机制和融合策略交互机制、策略控制互通接口协议等；最后介绍了基于感知的PCC策略控制架构、技术和实例。

第 7 章给出了智能管道的发展趋势，包括差异化、自助指配、体验连续性与一致性、协同分流等典型的业务模型，以及国外的案例分析等。

本书部分内容和案例来自于作者的实践经验和研究成果，同时参考了各大标准组织目前已经发布的标准，并参考了大量的相关文章和书籍。本书引用的部分资料和图片是书中所讲述内容所需，无侵权意图，特此声明。

本书由张继平担任主编，李华、曹磊、王茜、陈洁等编著。参与编写的人员还有：马琳、马亦然、朱红梅、李俊杰、何琪、龙彪、兰婷婷、王爱俊、徐向辉、李凯、谢沛荣、赵旭、陈园和李文苡等。

衷心感谢中国电信集团王晓初董事长为本书作序。感谢中国电信北京研究院和广州研究院在本书的编写中给予了大力支持。另外，还要感谢电子工业出版社杜振民编审和张来盛编辑为本书出版所做的大量耐心、细致的工作，感谢本书所参考和引用的诸多资料的有关机构和作者。

智能管道作为一个新的技术和产业，涵盖的知识范围较广，同时仍在快速发展和演进过程中。由于作者水平有限，书中难免存在谬误，欢迎读者批评、指正。

作者
2012年3月