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家庭终端的智能化和虚拟化趋势漫谈

 健康慢走 2019-05-24

进入2014年以来智能路由器和智慧家庭领域的各种概念炒作如火如荼,而从“家庭”的基本社会职能和用户的根本需求来看智慧家庭技术的发展目标是要在基于当前的网络通讯、多媒体处理、信息存储、传感和家庭自动控制等技术之上,通过“云”、“端”结合的方式实现对家庭用户行为习惯的数据分析、自动需求分析和预测、并实现对用户的建议或者自主反应和执行能力的人工智能。当然这其中发展的过程不是一蹴而就的,将会从通信中心过渡到信息与内容中心、控制与处理中心等形态,最后发展到人工智能阶段。由此可见要实现智慧家庭,宽带泛在的网络联接是基础,同时需要的是一个家庭的智能中心(运算处理中心、信息和内容存储和分发中心、感知和控制中心、数据汇聚统计和分析的中心…),并且随时与远端“云”上的服务和计算能力无缝结合在一起。

智慧家庭基本架构如下图所示:

智慧家庭基本架构

本架构中有三个主要的功能模块:

(1)家庭网络业务平台

家庭网络的实际承载主体,是用户业务的实施者。丰富的家庭内部网络可以提供各种各样的业务和功能,从最基本的数据传输业务,到多媒体业务,再到家居自动化,最终目标是智慧家庭。

(2)家庭智能中心

家庭网络向互连网的延伸,辅助家庭内部网络完成更丰富的业务功能。随着家居自动化和各种互联网业务向家庭的渗透,家庭智能中心首先应该能够实现对家庭网络的设备和业务的自动发现和配置,完成家庭网络连接的工作。其次要能完成家庭现有各种终端设备之间的业务整合,协调各种业务的配合,避免业务冲突。在这个互联网爆发的时代,家庭智能中心还应该具备足够的开放性和扩展性,能够支撑第三方资源的快速开发和业务适配。随着数字视听的发展和智能手机的普及,数字化媒体的生产和获取越来越容易,家庭成员之间的内容共享需求也越来越强烈,因此内容消费是家庭业务平台不可或缺的一部分。而家居自动化和智能家电的兴起则让家庭智能中心成为多业务协同和场景化控制的天然载体。最后,作为家庭网络业务平台的核心,保障安全性和长期稳定工作也是对家庭智能中心的基本要求。

(3)用户入口

是最终用户体验家庭网络服务的呈现和交互点。用户入口的人性化设计是一个家庭网络好坏的重要判定标准。

家庭网络值得关注的另一个发展动态发生在在电信基础网络领域中,网络虚拟化和软件定义网络等电信网络新的概念也可能家庭终端带来一些新的变化。随着以FTTH为代表的高速宽带接入技术的普及和各类移动互联网应用的发展,家庭网关已经成为电信运营商宽带接入终端的重要形式。家庭网关集成了DSL/PON接入、家庭路由器、互联网业务提供平台等多种功能,并提供完善的远程管理能力,拓展了宽带接入终端的功能和价值。但与此同时,复杂的功能和接口要求增加了家庭网关的设备成本和运行维护成本,业务和应用对家庭网关功能和性能的依赖导致新业务和应用的引入需要频繁进行终端设备升级,家庭网关软硬件与业务的紧密耦合对家庭终端的性能不断提出新的要求。由此,西班牙电信、法国电信等运营商在2011年提出了家庭网关功能上移(network located residentialgateway,NLRG)的技术思路,就是通过把家庭网关的安全功能、部分L3功能和部分管理功能上移到网络侧的OLT或者BRAS/SR上,降低对家庭网关的功能和性能要求,通过对家庭网关的虚拟化和集中化提高新业务引入的灵活性、降低建网成本(CAPEX)和运维成本(OPEX),并达到节能减排的效果。

可以看到引入家庭网关功能虚拟化技术后会对网络设备、接入网架构以及家庭网络产生较大影响,也会导致网络建设模式、运行维护手段与模式、业务与应用发放等各方面的改变。首先,PON层面OLT与ONU之间无法传输模拟语音信号,因此如果需要承载已有的POTS语音,则必须由终端设备内置VoIP 功能,即保持与现有家庭网关相同的处理方式,无法实现家庭语音上移。考虑到承载效率和业务体验,简化终端也需要支持IGMP snooping功能。另外,在PON层面仍需采用VLAN进行业务隔离,简化终端需支持VLAN功能,并支持二层优先QoS及简单安全功能。另外家庭内部互联数据均需通过网络侧处理,因此相关流量需经OLT/BRAS相关模块转接,将会使家庭内部互联受限于网络上行链接状态和速率,影响用户感知。另外,虚拟终端的引入还需要对OSS/ITMS等系统进行接口互通且相关流程需要作相应改变。

总之,家庭网络的产品形态目前受到业界的广泛关注,需要我们从用户需求变化、互联网络架构长期演进的视角研究各种技术可行性,规避可能的技术风险。

(文:韩静)

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