电子工业出版社-网上书店

智能管道能够全面提升运营商网络的智能化水平，提升用户体验，与重点应用提供相结合的针对性智能管道技术探讨在实际网络部署中尤有意义。本书从智能化应用提供的角度，在阐述智能管道架构体系和需求的基础上，介绍了包括多维感知、策略控制、质量保障、网络能力开放在内的支撑互联网应用的通用智能管道技术，并聚焦互联网视频、移动互联网、云计算三大领域，翔实解读了支撑互联网视频开展和运营的高速承载技术、CDN智能承载和视频应用优化技术，支撑移动互联网应用开展的移动网智能优化技术、移动业务承载保障技术、跨网络协同技术，以及支持云数据中心应用的虚拟机感知技术、数据中心虚拟化和互联技术、流量优化技术等。

目录
目录
第1章  新型应用时代的智能管道需求	1
1.1  传统通信网络面临的挑战	2
1.2  新型应用对智能管道的需求	3
1.2.1  互联网时代对通信网络的总体需求	3
1.2.2  互联网视频应用的需求	5
1.2.3  移动互联网应用的需求	6
1.2.4  云计算应用的需求	9
1.3  智能管道的能力解析	11
1.3.1  智能管道的内涵和定义	11
1.3.2  智能管道的能力需求	12
1.3.3  智能管道的技术体系	14
1.4  小结	16
缩略语	16
第2章  支持互联网应用的通用智能管道技术	17
2.1  网络多维感知技术	18
2.1.1  网络多维感知技术概述	18
2.1.2  DPI技术原理	23
2.1.3  移动网感知技术和能力	29
2.1.4  固网感知技术和能力	33
2.2  资源按需配置技术	35
2.2.1  策略控制技术	35
2.2.2  流量优化技术	55
2.3  应用质量保障技术	60
2.3.1  宽带接入网中的QoS技术	60
2.3.2  IP城域网和骨干网中的QoS技术	62
2.3.3  接入网与骨干网质量保障的一致性	79
2.4  网络能力开放技术	80
2.4.1  网络能力开放架构	80
2.4.2  策略控制能力开放技术	85
2.4.3  其他网络能力开放技术	91
2.5  设备能力开放技术	93
2.5.1  软件定义网络（SDN）概述	93
2.5.2  OpenFlow技术	98
2.5.3  设备厂商的SDN战略	106
2.6  小结	109
参考资料	110
缩略语	112
第3章  支持互联网视频应用的智能管道技术	114
3.1  高速承载技术	115
3.1.1  有线宽带——PON技术	115
3.1.2  无线宽带——LTE技术	138
3.1.3  40G/100G高速链路技术	156
3.2  CDN智能承载技术	173
3.2.1  CDN基本概念	173
3.2.2  CDN GSLB技术	178
3.2.3  CDN Cache技术	189
3.2.4  CDN智能分发技术	197
3.3  视频应用优化技术	199
3.3.1  视频应用优化的思路及技术	199
3.3.2  视频业务端到端保障及监控部署方案	208
3.4  小结	213
参考资料	214
缩略语	216
第4章  支持移动互联网应用的智能管道技术	221
4.1  核心网优化技术	222
4.1.1  PCC技术	222
4.1.2  PCC的计费功能	227
4.1.3  MOSAP	231
4.2  无线网络智能优化技术	236
4.2.1  无线网络空口优化技术	236
4.2.2  无线网络天馈优化技术	252
4.3  业务承载保障机制分析	261
4.3.1  EPS QoS总体概述	261
4.3.2  E-UTRAN的QoS保障机制	264
4.3.3  EPC核心网的QoS保障机制	268
4.3.4  对端到端保障机制的考虑	273
4.4  跨网络协同智能承载技术	281
4.4.1  无线局域网与蜂窝网融合架构	281
4.4.2  无线局域网与蜂窝网融合关键技术	288
4.5  小结	301
参考资料	301
缩略语	302
第5章  支持云计算应用的智能管道技术	304
5.1  虚拟机感知技术	305
5.1.1  基于主机的虚拟机感知	305
5.1.2  基于网卡的虚拟机感知	306
5.1.3  基于交换机的虚拟机感知	307
5.2  数据中心二层互联技术	312
5.2.1  基于MAC的数据中心二层互联	313
5.2.2  基于IP的数据中心二层互联	318
5.3  数据中心虚拟化技术	320
5.3.1  基于MAC的数据中心虚拟化	320
5.3.2  基于IP的数据中心虚拟化	324
5.4  流量优化	329
5.4.1  基于负载均衡的流量优化	329
5.4.2  基于位置和标识分离的流量优化	330
5.5  小结	331
参考资料	332
缩略语	333
第6章  智能管道发展趋势展望	335
6.1  智能管道标准体系的进展	336
6.2  国内外运营商案例借鉴	340
6.3  关键技术的厂家支持情况	346
6.4  总结与展望	348
6.5  小结	348
缩略语	349

序
近年来，互联网的高速发展促进运营商网络带宽能力不断增强。在固定接入网方面，用户接入带宽从512kbit/s、2Mbit/s到8Mbit/s持续提升。随着光进铜退的部署，固定网络将普遍具备20Mbit/s接入能力，百兆入户成为下一步网络带宽发展的目标。在移动网方面，3G及其智能终端在移动用户中的渗透率不断提升，推动移动互联网进入快速成长期，带动用户和应用爆发式增长。同时，随着LTE等新技术的逐步引入，移动接入网将提供百兆共享带宽，实现向移动宽带互联网时代的迈进。运营商网络能力的增强，为其深入开展全业务经营提供了有力支撑，也促进了更丰富的创新业务不断涌现，特别是以移动互联网、互联网视频、云计算为典型代表的新应用和新运营模式的兴起，对运营商网络提出了更高的要求和技术挑战，主要体现在带宽需求的激增、质量保障的按需提供、互动体验的改进、数据流量流向不确定性的增强等方面。
在这种背景下，网络运营商在不断增强网络带宽的基础上，以智能管道的主导者为目标，积极进行提升网络智能性的探索，力求实现基于用户需求和行为的智能资源匹配，使得网络由传统的粗放型管道向智能化管道转变，以支撑新型业务发展，为用户提供按需、灵活的体验和更便捷、个性化的服务。无可置疑，运营级智能通信网络的发展和成熟将对未来通信网络的发展和演进以及新业务和应用模式的改变产生深远意义。
本书是业界第一本系统性介绍网络智能性及其应用的书籍，其特点是深入浅出，既有相关的网络技术的介绍，又有实用案例的描述；既有国内外相关标准研究的探索，又有现网试验的实践。本书从智能化应用提供的角度，以支撑新型应用的智能管道技术为基础，详细阐述了应用为王时代下智能管道的需求以及构建智能管道的通用技术，并聚焦互联网视频、移动互联网、云计算相关的三大类应用，对支撑其业务开展和运营的智能管道关键技术进行针对性讲解。本书的作者来自中国电信股份有限公司的智能管道项目核心团队，集结了固定网络和移动网络的融合研究力量，对智能管道内涵、总体架构有非常深入的研究，并创新性地提出了多项智能管道关键技术。同时一直与国内外运营商和主流设备厂商深入交流、探讨和合作，积极在国际国内标准组织推动智能管道架构和技术的研究。目前针对智能管道技术的书籍还非常有限，相信本书对于从事智能管道技术研究和开发、智能通信网络运营和管理的人员一定能起到很好的启发和参考作用。


 





前言
前言
在互联网流量规模增长、应用和内容极大丰富、用户个性化需求不断提升的背景下，运营商网络面临越来越严峻的挑战。一方面，运营商网络通过持续的容量扩展和带宽提速，不断提升用户接入带宽，满足以视频业务为代表的带宽消耗型业务对网络基础带宽能力的需求；另一方面，随着云计算、虚拟化、网络优化和控制等新技术手段的出现，运营商网络将在不同的层面引入新技术，以优化网络结构、疏导网络流量、增强网络的智能性，满足用户不断变化的业务需求，支撑移动互联网、三网融合、物联网等新的应用和新的运营模式。在网络带宽能力持续增强、用户个性化需求不断提高的背景下，如何提升网络智能化水平，进而提升管道价值成为当前运营商亟需待解决的关键问题。
虽然智能管道当前没有明确定义，尚缺乏标准的诠释和完整的体系规范，但其理念在运营商中被广泛认同，其发展思路和相关技术也成为业界讨论的焦点。例如，Verizon于2009年10月提出了高智能网络（HIN）的概念，并将其列入2011年的十大业务技术趋势。Verizon的HIN主要通过部署具备用户行为分析能力的“业务引擎”，感知用户位置、需求等信息，并结合完善的CDN网络，从而动态调整网络资源和业务资源，为客户提供连续的业务体验和不同质量的服务。Vodafone针对iPhone高端用户配置了更高的用户优先级，并在网络中提供相应的业务质量保障，从而提供差异化的用户体验。法国Orange通过部署智能管道为移动电视用户提供了优于普通用户的业务体验。其他一些欧洲运营商则通过网络对终端类型进行区分，为高ARPU值用户提供更好的服务。在中国，2011年初，中国电信集团总经理王晓初就明确提出了做“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，并将智能管道的主导者定义为“客户感知良好、运营管理方便、业务开通灵活，通过用户可识别、业务可区分、质量可控制、网络可管理，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，成为客户首选、综合能力最强的网络”。中国移动也提出了智能管道，可以提供众多的业务服务，比如手机阅读、移动MM、飞信、手机搜索等，并提供与互联网企业和内容开发商合作的平台支撑。此外，国内外主流设备厂家也提出了对智能管道的理解，大多基于网络QoS、动态策略控制、用户和业务感知等技术提供更智能的网络资源调度和特定业务保障。
构建智能管道的终极目标是要通过可管控的端到端差异化管道的建立，实现网络资源的智能调度和按需匹配，满足用户多种方式灵活接入的需求，为用户提供可按需定制和随时随地接入的高质量网络和创新业务体验。因此，智能管道效能的最终检验标准是用户体验是否得到了提升，个性化需求是否能够很方便地得到满足，综合感知是否良好。
本书中阐述的智能管道，是指以高带宽的固定和移动承载网络为基础，其特征主要体现在以下四个方面。
一是用户可识别。按需匹配网络资源是智能管道改善用户体验的关键，而对用户身份、属性、位置等信息进行识别是其基本前提，智能管道可以针对不同用户和业务的实际需求提供网络质量保障。
二是业务可区分。不同业务具有不同的质量需求，对业务进行有效区分是保障业务质量的关键。除了对业务大类，如语音、视频、上网等进行区分外，智能管道还可实现基于协议和特征的业务细分，实施相应的差异化处理。
三是流量可调控。以视频业务为代表的大带宽业务对网络流量冲击越来越大，业务的多样化也使流量流向具有高不确定性，对流量的感知、控制和调度是保障服务质量、提升网络资源利用率的核心。智能管道可支持流量的有效管控，通过灵活的网络资源调度满足应用流量需求的实时变化。
四是网络可管理。智能、自动的网络管理也是智能管道构建的一个重要方面，有利于提升运营商运维水平、节省维护投资。智能管道应支持对固定、移动网络资源及管道的灵活指配和统一管理。
智能管道涉及的技术范畴十分广泛，本书从应用支持的角度，将智能管道的核心能力聚焦为高速传送、多维感知、质量保证、策略控制、网络协同几个方面。其中，高速传送能力是实现智能管道广泛高速覆盖内涵的基础；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；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；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；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。这些技术的综合使用将构成智能管道支撑关键应用的核心能力。
智能管道能够全面提升运营商网络的智能化水平，它的提出与完善将使运营商的核心竞争力逐渐演变为以用户需求和体验为导向的网络能力提升，从而促使传统运营商完成向服务提供商角色的全面转型。智能管道的构建必将成为下一代运营商网络建设的重大举措之一。因此，本书从以互联网视频、移动互联网、云计算为代表的新型应用提供的角度，深入浅出地阐述了支撑其应用开展的智能管道关键技术。书中阐述充分参考业界主流技术发展，结合运营商实际网络运营经验，力争达到应用与技术结合，理论与实践结合，方案与部署结合，力争将智能管道关键技术系统性且有针对性地呈现给读者。
第1章介绍各种新兴业务对于智能管道的需求，并阐述了智能管道的含义、架构和技术体系。使读者对智能管道的概念和整个体系架构先有一个清晰的认识。
第2章介绍支撑互联网应用的通用智能管道技术，包括固定网络和移动网络的多维感知技术、策略控制技术、主流P2P流量优化技术、固定宽带网络的端到端IP质量保障技术、网络能力开放和设备能力开放等相关技术。这些技术是支撑各种智能化应用的基础，使读者能够掌握智能管道技术体系中的主流关键技术。
第3章介绍支持互联网视频应用的智能管道相关技术，包括高速承载技术、CDN智能承载技术、视频应用优化技术。使读者能够结合互联网视频的应用特点和需求，对相关的PON/LTE高速接入技术、40G/100G高速骨干网传送技术、作为视频分发核心的CDN网络以及可部署的视频优化技术实现方法有更清晰的掌握。
第4章介绍支持移动互联网应用的智能管道相关技术，包括移动核心网优化技术、无线接入网络智能优化技术、移动业务承载保障技术、跨网络协同智能承载技术。通过本章的学习，读者应该能够掌握移动网智能化中关键的PCC技术、计费技术、MOSAP、无线网空口及天馈优化技术、QoS保障技术以及多网络协同技术。
第5章介绍支持云计算应用的智能管道相关技术，包括虚拟机感知技术、数据中心二层互联技术、数据中心虚拟化技术、流量优化关键技术。通过本章的学习，读者应该能够掌握当前云计算应用对智能管道的不同要求，并了解实现虚拟机感知、数据中心二层互联和虚拟化、流量优化这几类关键技术的不同类型、流派的解决方案。
第6章对智能管道的发展趋势进行了展望。使读者对智能管道的标准体系、国内外运营商智能管道方面的举措，以及文中涉及关键技术的厂家支持情况有全面的了解。
为清晰起见，我们将各章的作者列表如下：

章节号	章节名称	作者
第1章	新型应用时代的智能管道需求	陈运清、马亦然
第2章	支持互联网应用的通用智能管道技术	王茜、徐向辉、黄倩、粟霄、谢云鹏
第3章	支持互联网视频应用的智能管道技术	余景文、马亦然、张光辉、聂世忠、孙颖
第4章	支持移动互联网应用的智能管道技术	周伟、毛聪杰、胡春雷、朱彩勤、粟霄、梁鹏
第5章	支持云计算应用的智能管道技术	史凡、陈运清
第6章	智能管道发展趋势展望	马亦然

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。
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。

本书配套资源下载

对不起，暂无音视频资源！

面向应用的智能管道关键技术新解