1、引言

　　網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的融合、應(yīng)用的融合以及固定與移動(dòng)的融合，對(duì)電信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)架構(gòu)、設(shè)備形態(tài)、實(shí)現(xiàn)技術(shù)、開發(fā)模式、業(yè)務(wù)支撐、網(wǎng)絡(luò)管理甚至經(jīng)營(yíng)模式提出了新的需求：實(shí)現(xiàn)端到端運(yùn)營(yíng)服務(wù)的管理，進(jìn)一步降低運(yùn)營(yíng)成本，同時(shí)能夠快速地開發(fā)豐富的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。

　　當(dāng)前，電信網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)系統(tǒng)設(shè)備軟硬件平臺(tái)大多采用封閉私有技術(shù)，影響了電信網(wǎng)絡(luò)的可管理性、可擴(kuò)展性、安全性以及可評(píng)估性，同時(shí)各業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間不能實(shí)現(xiàn)應(yīng)用共享及協(xié)同工作，新業(yè)務(wù)開發(fā)速度慢，造成電信網(wǎng)絡(luò)投資和運(yùn)營(yíng)成本較高，開發(fā)和部署速度遲緩，不能快速滿足用戶大量快速多變的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)開發(fā)需求。

　　在電信網(wǎng)絡(luò)獲得語音業(yè)務(wù)的巨大收益和成功的同時(shí)，IT技術(shù)在數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、業(yè)務(wù)開發(fā)和部署等方面也不斷創(chuàng)造著輝煌。隨著IT和電信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和應(yīng)用的融合及ICT（Information and Communication Technology，信息通信技術(shù)）產(chǎn)業(yè)的提出，IT技術(shù)在電信行業(yè)得到更廣泛、更深入的應(yīng)用，電信數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)系統(tǒng)設(shè)備引入IT軟硬件平臺(tái)架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)是電信運(yùn)營(yíng)商、電信設(shè)備開發(fā)商、IT服務(wù)提供商、電信業(yè)務(wù)開發(fā)商研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域。

　　2、商業(yè)通用組件網(wǎng)絡(luò)設(shè)備開發(fā)模式

　　網(wǎng)絡(luò)設(shè)備可以分為物理層、操作系統(tǒng)層、中間件層和應(yīng)用層4個(gè)層次，如圖1所示。傳統(tǒng)的電信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備由電信設(shè)備制造商獨(dú)立開發(fā)，設(shè)備從硬件平臺(tái)到應(yīng)用軟件的各個(gè)層次都是采用廠商的私有技術(shù)實(shí)現(xiàn)的。隨著數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的普及，電信設(shè)備制造商為了降低設(shè)備開發(fā)成本、加快設(shè)備開發(fā)周期，大量地將數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的開發(fā)轉(zhuǎn)為通用服務(wù)器設(shè)備加載業(yè)務(wù)軟件的方式。通過對(duì)未來網(wǎng)絡(luò)設(shè)備發(fā)展方向及各種商業(yè)通用組件技術(shù)的初步研究，認(rèn)為通用服務(wù)器加載業(yè)務(wù)軟件的方式僅僅是設(shè)備架構(gòu)變革的一個(gè)開始，未來電信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備將進(jìn)一步向通用標(biāo)準(zhǔn)化組件加業(yè)務(wù)軟件的方向發(fā)展。也就是說，未來電信設(shè)備開發(fā)將轉(zhuǎn)向COTS（Commercial off-The-Shelf）方式。所謂COTS方式，形象的說就是設(shè)備制造廠商像在超市里采購(gòu)商品一樣，將開發(fā)設(shè)備所必須的組件（如設(shè)備硬件、操作系統(tǒng)和中間件等）從各標(biāo)準(zhǔn)組件廠家外購(gòu)而來，并將標(biāo)準(zhǔn)組件進(jìn)行必要的集成，而設(shè)備商主要專注于開發(fā)設(shè)備應(yīng)用層軟件，終將所有軟硬件組件進(jìn)行總集成，形成終產(chǎn)品。

圖1　網(wǎng)絡(luò)設(shè)備內(nèi)部架構(gòu)

　　COTS方式將給電信運(yùn)營(yíng)商和通信設(shè)備商帶來不同的利益。對(duì)于電信運(yùn)營(yíng)商來說，采用COTS方式開發(fā)的設(shè)備在硬件平臺(tái)和系統(tǒng)軟件方面是標(biāo)準(zhǔn)的，電信運(yùn)營(yíng)商可以采用一致的軟硬件管理方式管理電信機(jī)房中的各種設(shè)備，這將有效地降低設(shè)備運(yùn)維的復(fù)雜程度和成本，提高網(wǎng)絡(luò)管理的效率，同時(shí)加快網(wǎng)絡(luò)部署和技術(shù)升級(jí)速度。在業(yè)務(wù)開發(fā)領(lǐng)域建立和使用完善的通用業(yè)務(wù)開發(fā)環(huán)境有助于應(yīng)用共享、協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)和網(wǎng)絡(luò)分離，加快數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)開發(fā)和推出進(jìn)度。對(duì)于通信設(shè)備廠商來說，采用COTS方式可以節(jié)省私有硬件、操作系統(tǒng)和中間件軟件的開發(fā)成本和開發(fā)周期，縮短產(chǎn)品投放市場(chǎng)的時(shí)間并降低設(shè)備成本。

　　3、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的電信級(jí)需求

　　同運(yùn)行于企業(yè)環(huán)境的開放而標(biāo)準(zhǔn)的IT設(shè)備相比，電信級(jí)網(wǎng)絡(luò)以可運(yùn)營(yíng)為核心，為用戶提供7×24 h不間斷可用服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)。電信級(jí)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)具備以下特性：

　　●高可用性（Availability），即提供長(zhǎng)時(shí)間不中斷的、可用的服務(wù)；
　　●高可管理性（Serviceability），即基于標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)程的故障管理、性能管理、配置管理、安全管理；
　　●高可擴(kuò)展性（Scalability），即支持平滑單點(diǎn)容量上的擴(kuò)展性和多點(diǎn)地域上的擴(kuò)展性；
　　●高安全性（Security），即具有較高的安全特性。
　　●可評(píng)測(cè)性（Evaluation），即可以對(duì)電信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在以上方面進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試和評(píng)估。

　　目前，大量采用通用服務(wù)器加載業(yè)務(wù)軟件方式開發(fā)的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，其硬件平臺(tái)所使用的服務(wù)器設(shè)備是為企業(yè)級(jí)應(yīng)用而設(shè)計(jì)，在可用性、可管理性和可擴(kuò)展性方面都難以達(dá)到電信級(jí)水平。未來數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)將逐漸走向運(yùn)營(yíng)商業(yè)務(wù)體系的核心，同時(shí)電信網(wǎng)絡(luò)將延伸到企業(yè)和家庭，數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備必須達(dá)到電信級(jí)服務(wù)質(zhì)量，運(yùn)營(yíng)商才能夠在未來的綜合信息服務(wù)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中取得成功。

　　4、商業(yè)通用組件關(guān)鍵技術(shù)和發(fā)展趨勢(shì)

　　在網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)融合的發(fā)展趨勢(shì)下，電信運(yùn)營(yíng)商對(duì)電信級(jí)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備具有明確的要求和目標(biāo)，基于開放標(biāo)準(zhǔn)的并能夠嚴(yán)格滿足電信級(jí)需求的硬件計(jì)算平臺(tái)、操作系統(tǒng)平臺(tái)及中間件組件技術(shù)成為未來數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備發(fā)展的關(guān)鍵。

　　在圖2所示的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的層次化架構(gòu)中，應(yīng)用軟件架構(gòu)在中間件組件、操作系統(tǒng)和硬件平臺(tái)之上，貫穿各層次的系統(tǒng)管理工具用于對(duì)設(shè)備軟硬件資源進(jìn)行管理，軟件開發(fā)工具提供標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用開發(fā)環(huán)境。目前，各主要系統(tǒng)組件都有相應(yīng)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織對(duì)相關(guān)技術(shù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化工作。

圖2　商業(yè)通用組件關(guān)鍵技術(shù)及標(biāo)準(zhǔn)化組織架構(gòu)

　　結(jié)合在本領(lǐng)域的研究成果，這里對(duì)電信級(jí)硬件計(jì)算平臺(tái)、電信級(jí)操作系統(tǒng)和設(shè)備高可用性中間件三大領(lǐng)域的技術(shù)研究?jī)?nèi)容及發(fā)展趨勢(shì)分別進(jìn)行分析和討論。

　　4.1　電信級(jí)硬件計(jì)算平臺(tái)技術(shù)

　　當(dāng)前電信級(jí)硬件計(jì)算平臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)主要有Blade Center-T標(biāo)準(zhǔn)和PICMG定義的ATCA標(biāo)準(zhǔn)。這兩個(gè)硬件計(jì)算平臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)都是為未來電信級(jí)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用設(shè)計(jì)的，但它們?cè)诩?xì)節(jié)定位上存在一些差異，以滿足不同業(yè)務(wù)的需要。Blade Center-T標(biāo)準(zhǔn)具有更高的槽位供電能力，可以滿足高密集計(jì)算的需要，適用于對(duì)計(jì)算能力要求較高的業(yè)務(wù)后臺(tái)系統(tǒng)；ATCA具有高速無阻塞背板特性，適合業(yè)務(wù)處理吞吐量較高的電信網(wǎng)元設(shè)備使用。下面以ATCA標(biāo)準(zhǔn)為例，對(duì)電信級(jí)硬件計(jì)算平臺(tái)技術(shù)進(jìn)行介紹。

　　ATCA是一套基于高性能交換背板的刀片服務(wù)器架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)，ATCA標(biāo)準(zhǔn)（即PICMG 3.0標(biāo)準(zhǔn)）中定義了服務(wù)器設(shè)備的電源及槽位供電標(biāo)準(zhǔn)、機(jī)架規(guī)格及機(jī)械連接標(biāo)準(zhǔn)、硬件系統(tǒng)管理標(biāo)準(zhǔn)、系統(tǒng)擴(kuò)展規(guī)范、接口及電氣連接件標(biāo)準(zhǔn)、背板交換網(wǎng)絡(luò)及背板連接接口標(biāo)準(zhǔn)和冷卻系統(tǒng)及系統(tǒng)散熱管理標(biāo)準(zhǔn)。PICMG 3.1～PICMG 3.5標(biāo)準(zhǔn)在ATC A標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，定義了5種不同類型的交換背板，目前PICMG 3.1～PICMG 3.5標(biāo)準(zhǔn)仍在完善當(dāng)中。ATCA標(biāo)準(zhǔn)的框架如圖3所示。

圖3　ATCA標(biāo)準(zhǔn)框架

　　通過對(duì)ATCA服務(wù)器功能評(píng)測(cè)和電信級(jí)評(píng)估結(jié)果的分析，認(rèn)為ATCA標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)器在可用性和可管理性等方面充分體現(xiàn)了電信級(jí)特性。具體體現(xiàn)在： ATCA標(biāo)準(zhǔn)的全冗余、無阻塞的高速背板及交換能力，可以滿足數(shù)據(jù)吞吐量較大的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需要；ATCA標(biāo)準(zhǔn)機(jī)框采用模塊化全冗余設(shè)計(jì)，電源、風(fēng)扇、控制/ 數(shù)據(jù)總線、管理模塊等都進(jìn)行1+1備份，各模塊支持熱插拔，保證了設(shè)備的高可用性和可擴(kuò)展性；數(shù)據(jù)硬件資源管理采用標(biāo)準(zhǔn)的IPMI標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，可以對(duì)整機(jī)硬件資源進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理。

　　但ATCA標(biāo)準(zhǔn)目前仍然存在一些問題，主要包括：ATCA標(biāo)準(zhǔn)仍在制定過程中，標(biāo)準(zhǔn)的成熟性和應(yīng)用的成熟性不足，各服務(wù)器廠商在按照ATCA標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)產(chǎn)品時(shí)，因?qū)?biāo)準(zhǔn)理解的細(xì)微差異造成各廠商開發(fā)的ATCA服務(wù)器存在互通性問題；ATCA標(biāo)準(zhǔn)對(duì)槽位供電功率有限制，導(dǎo)致單槽位板卡計(jì)算能力受限；作為高板卡密度的刀片式服務(wù)器，ATCA服務(wù)器的實(shí)際散熱能力有待進(jìn)一步考察。

　　4.2　電信級(jí)操作系統(tǒng)技術(shù)

　　操作系統(tǒng)軟件是數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備內(nèi)部聯(lián)系硬件資源和高層應(yīng)用軟件的系統(tǒng)軟件，其本身具備電信級(jí)要求并滿足開放標(biāo)準(zhǔn)特征，是數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備向電信級(jí)發(fā)展的重要環(huán)節(jié)。基于開放源碼的Linux操作系統(tǒng)具有良好的開放性，被業(yè)界認(rèn)為是未來標(biāo)準(zhǔn)操作系統(tǒng)的一個(gè)可能發(fā)展方向。

　　OSDL（開源代碼開發(fā)實(shí)驗(yàn)室）是對(duì)Linux操作系統(tǒng)及相關(guān)技術(shù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的主要國(guó)際組織。針對(duì)電信業(yè)對(duì)電信級(jí)標(biāo)準(zhǔn)操作系統(tǒng)的需求，OSDL在2002年成立了電信級(jí)Linux工作組——CGL工作組，專門負(fù)責(zé)具有電信級(jí)應(yīng)用特征的Linux系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化工作。

　　CGL在標(biāo)準(zhǔn)開放的Linux內(nèi)核基礎(chǔ)上定義了一系列針對(duì)電信設(shè)備需求的功能包。CGL公布的標(biāo)準(zhǔn)為CGL3.2標(biāo)準(zhǔn)（2006年9月），其定義的主要功能包包括平臺(tái)支持功能包、可用性保證功能包、可管理性功能包、性能及擴(kuò)展性功能包和標(biāo)準(zhǔn)兼容功能包，在各功能包內(nèi)部定義了一系列操作系統(tǒng)應(yīng)支持的標(biāo)準(zhǔn)功能。

　　與目前數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中大量采用的UNIX操作系統(tǒng)相比，CGL繼承并發(fā)展了UNIX系統(tǒng)良好的電信級(jí)特征，同時(shí)打破了UNIX操作系統(tǒng)的封閉性和私有性。

　　但業(yè)界對(duì)CGL仍然存在不少置疑。首先，Linux操作系統(tǒng)與UNIX操作系統(tǒng)相比，其工作在電信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上的性能表現(xiàn)仍然有待系統(tǒng)驗(yàn)證；其次，雖然CGL工作組已經(jīng)公布了CGL系列標(biāo)準(zhǔn)并已被大量操作系統(tǒng)廠商開發(fā)為軟件產(chǎn)品，但CGL操作系統(tǒng)真正被部署在數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中的案例還很少，操作系統(tǒng)的成熟性有待進(jìn)一步跟蹤和研究。在下一步研究工作中，將對(duì)CGL操作系統(tǒng)的電信級(jí)特征及功能、性能進(jìn)行系統(tǒng)評(píng)估，為未來引入該項(xiàng)技術(shù)奠定基礎(chǔ)。

　　4.3　設(shè)備高可用性中間件技術(shù)

　　中間件基本的功能是提供開發(fā)工具、簡(jiǎn)化應(yīng)用開發(fā)。以往，操作系統(tǒng)通過用戶接口和系統(tǒng)調(diào)用，屏蔽底層硬件的復(fù)雜特性；現(xiàn)在，中間件把這種工作方式擴(kuò)展到所有應(yīng)用服務(wù)領(lǐng)域，其中也包括網(wǎng)絡(luò)，通過中間件控制和屏蔽底層網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜特性，從而簡(jiǎn)化業(yè)務(wù)和應(yīng)用的開發(fā)，加快業(yè)務(wù)開發(fā)和部署速度。

　　設(shè)備高可用性作為電信級(jí)平臺(tái)重要的指標(biāo)之一，是軟硬件綜合的表現(xiàn)。實(shí)現(xiàn)設(shè)備高可用性的關(guān)鍵是設(shè)備硬件具有及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障和向軟件上報(bào)故障的能力以及應(yīng)用軟件及時(shí)獲得故障信息并完成應(yīng)用切換的能力。

　　業(yè)務(wù)可用性論壇（SAF）是由多家電信設(shè)備商和IT廠商組成的一個(gè)開發(fā)和制定提供高可用性中間件接口標(biāo)準(zhǔn)的組織。目前，SAF定義的高可用性中間件主要包括AIS（Availability Interface Specification，可用性接口標(biāo)準(zhǔn)）和HPI（Hardware Platform Interface，硬件平臺(tái)接口標(biāo)準(zhǔn)）兩大部分。高可用性中間件建立在操作系統(tǒng)之上、應(yīng)用軟件之下。HPI與操作系統(tǒng)銜接，為應(yīng)用軟件和上層中間件屏蔽底層硬件細(xì)節(jié)，提供硬件資源管理服務(wù)；AIS與應(yīng)用軟件銜接，為應(yīng)用軟件提供豐富多樣的高可用性服務(wù)。此外，SAF正在制定一個(gè)用于監(jiān)控和管理AIS、 HPI的接口標(biāo)準(zhǔn)——SMS（System Management Specification），不過到目前為止該標(biāo)準(zhǔn)還未正式對(duì)外公開。圖4示出了SAF高可用性中間件在設(shè)備系統(tǒng)內(nèi)部的位置。

 
圖4　SAF高可用性中間件在設(shè)備系統(tǒng)內(nèi)部的位置

　　SAF高可用性中間件標(biāo)準(zhǔn)為電信級(jí)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備提供了良好的高可用性中間件軟件框架體系，已有不少電信設(shè)備制造商在產(chǎn)品開發(fā)過程中借鑒了SAF標(biāo)準(zhǔn)。

　　5、結(jié)束語

　　在網(wǎng)絡(luò)融合和業(yè)務(wù)融合的發(fā)展趨勢(shì)下，具有嚴(yán)格電信級(jí)特征、基于開放標(biāo)準(zhǔn)的商業(yè)通用組件化技術(shù)在數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù) 開發(fā)等領(lǐng)域是電信運(yùn)營(yíng)商向綜合信息服務(wù)商轉(zhuǎn)型的重要保障，電信運(yùn)營(yíng)商必須高度重視，加強(qiáng)合作和交流，并投入相應(yīng)的資源積極研究和實(shí)施。電信設(shè)備制造商和計(jì)算平臺(tái)提供商應(yīng)該加大力度，推進(jìn)商業(yè)通用組件技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化和產(chǎn)品化。