云计算在全业务网架构中的应用研究

[摘要]电信重组促使运营商向全业务运营转型，业务网络架构也需要根据新的需求进行重新梳理。文章从全业务运营的角度出发，基于云计算的架构和服务模式，以中国移动业务网络为例，分析基于云计算构建全业务网络的方法和架构。

[关键词]云计算　全业务运营　IaaS　PaaS　SDA

1　前言

2008年以来，中国电信业在重组后正式进入全业务运营时代，各运营商分别通过不同的路径向全业务运营方向演进。在全业务运营的竞争环境中，服务类型不再成为各运营商的优势或壁垒，快速地提供业务、个性化的服务、差异化的运营和精确化的管理将成为竞争中的关键因素。

对于以往的业务网络架构来说，投资和管理费用随着业务系统规模扩张而增加，业务能力开放性和重用性很差，容易造成重复建设并影响产品推出的周期；而且业务网络难以提供融合业务，不适应全业务的运营需求。中国移动在各运营商中率先SDA(Service Delivery Architecture)业务网架构，部分解决了现有平台定位、能力开放、统一管理等方面的问题，但缺乏基于SDA业务网提供融合业务的建设指导。

云计算概念是2009年IT领域最火爆的概念之一，业界各方纷纷提出各自对云计算概念的理解以及各自的云计算产品。所谓云计算，并不是一种技术，它是一种资源交付、使用模式和计算模式，在这种模式下，应用、数据和IT资源以服务方式通过网络提供给用户使用。同时，云计算也是一种基础架构的方法论，大量的计算资源组成IT资源池，用于动态创建高度虚拟化的资源供用户使用。

目前业界普遍认同的云服务为基于云计算的IDC和企业数据中心应用，本文尝试从云计算模式及服务的角度出发，以中国移动的全业务运营为背景，分析云服务与全业务网络需求的共性，说明基于云计算构建的全业务网络同样是一种成功应用。

2　云计算的架构

2.1　云计算架构

云计算架构包括基础架构和服务架构，基础云架构提供一个能实现快速部署和灵活扩展的云平台，而服务云架构在基础云架构的基础上提供各种云服务。这两个架构又可以合并为三个层次：基础层、平台层和应用层，如图1所示：

基础云架构通过硬件设备资源虚拟化、软件版本标准化、管理自动化、服务流程一体化等手段来进行构建，为各类客户(即服务申请者)以一定的服务水平提供服务。基础云架构又包含四个子层：灵活的基础架构、企业云计算管理平台、端到端服务请求管理平台以及服务为中心IT管治。

灵活的基础架构由服务器池、存储资源池、SAN、网络等基础资源组成，利用虚拟化技术实现物理设备内部资源的共享和动态调配；云计算管理平台负责执行IT资源的自动分配、回收和管理，实现资源的自动部署与管理；服务请求平台实现端到端的流程管理，通过工作流引擎来协调企业内各个部门的合作，提高管理效率；此外，为了实现云计算平台的规范管理，必须为云计算平台制定一套完整的管理规则。

云计算的服务模式划分方法较多，但最终都可以归纳为三类基本服务：基础设施即服务(包括存储即服务)、平台即服务、软件即服务。

基础设施即服务：即IaaS，是一种将存储和计算能力等基础IT资源作为标准化服务提供给终端用户的手段。各种基础IT资源和其他系统协作(例如通过虚拟化技术)处理特定类型的工作负载。

平台即服务：即PaaS，是对开发环境抽象的封装和对有效服务负载的封装。PaaS服务可以提供极大的灵活性，但可能会受到提供服务的供应商能力的制约。

软件即服务：即SaaS，其特色是包含一个通过多重租用(Multitenancy)根据需要作为一项服务提供的完整应用程序。所谓“多重租用”是指运行于基础层基础设施上的平台层软件实例，可为多个客户提供服务。

2.2　云计算相关技术

云计算平台的特征包括：网络变化的快速收敛、故障自愈合、多用户使用、虚拟化、线性扩展、资源监控和测量、资源注册和发现。与云计算相关的技术有很多，具体可以分为两类：一类是虚拟化、集群、网格、并行处理和分布处理、自动化技术、监控技术等；另一类就是SOA和SaaS，SOA是一种架构模式，SaaS是一种服务模式。对于基础层，实现技术包括虚拟化、服务器集群、网格计算等技术，基础层可以提供IaaS服务；对于平台层，以SOA方法为主，不同的体系架构具体由不同的技术来实现(Web Services、ESB等)，平台层可以提供PaaS服务；对于应用层，才是真正的SaaS模式，而在IaaS层和PaaS层的具体应用中，也是借用SaaS服务模式。

3　全业务网络功能框架

3.1　全业务运营对业务网络的要求

成功实现全业务运营，“融合”至关重要。融合就是提供融合的业务和服务，使用户获得良好的、统一的全业务体验。用户既可以在多样化的终端和工作、生活模式中自由选择，也可以灵活运用无线或者有线的接入手段获得各项业务。

业务网络是支撑运营商综合信息服务转型的关键，也是提供融合业务能力的关键所在。业务网络可以直接提供核心应用，也可以开放业务能力，供自营或者第三方应用调用。业务网络设计应在以客户为中心的基础上，遵循统一、开放、水平、融合这四条原则。

3.2　全业务网功能框架

提供融合的业务就是使业务平台能够对不同的业务能力根据不同的需求，进行灵活的组合、关联和嵌入，从而形成新的业务产品。业务网络还能对用户的属性进行集中的管理，把用户对各种通信手段的标识进行关联和处理，以达到提供融合业务能力的目的，并方便用户的使用。

下面将以中国移动的业务网络为例分析业务网络的功能架构。中国移动SDA业务网引入水平式架构，定义了清晰的架构模型。明确了各业务平台定位，标准化系统间接口，梳理了业务运营和管理流程，体现了业务网架构的发展趋势，在一定程度上实现了“统一”、“开放”、“水平”原则。不过目前中国移动业务网的业务提供能力有限，缺乏整体性的能力、申请和调度功能架构，并且主要针对移动网络。如何将现有的固网业务融合到SDA目标架构中是下一步研究的重点，SDA业务网目标架构如图2所示：

SDA目标架构包括“三层三域”的完整体系，“三层”主要包括各种增值业务平台，“三域”主要包括业务控制(DSMP与VGOP)与运营支撑(BSS/OSS等)平台。

OSE是业界普遍认可的开放业务环境框架，它提供一个灵活的、可扩展的结构给应用开发者，将OMA业务能力向更好的集成结构移植。PARLAY定义了3GPP业务体系架构中的业务接口标准，为3GPP中的各种业务提供了一个开放的API接口。OSE与PARLAY/OSA结合的产物是PIOSE，它提供了一套业务能力 、调度、申请的开放架构，如图3所示。PIOSE提供了IO、IO+P、11、12四类接。

OMAE提出OSE与IMS融合的业务网架构，随着OSE与PARLAY的融合，本文结合SDA架构，提出基于IMS与PIOSE的全业务网功能框架，如图4所示。根据SDA的“三层”概念，仍然可以把全业务网络细分为三个子层，即业务应用层、业务能力层和业务接入层。其中业务应用层包括各种应用平台，为业务系统提供承载。业务接入层提供统一的业务接口平台，为应用层提供调用接口，为能力层提供接口，并对接口调用及进行鉴权控制等。在PIOSE架构中，Web Services技术仅作为Parlay X的绑定实现技术，而在全业务网功能框架中，Web Services技术将作为所有业务引擎绑定实现技术，为构建统一的业务环境奠定基础。

业务能力层提供的能力将更加丰富，它包括：(1)OSE以及PARLAY中的各种业务资源，包括PoC、IM、MMS、SMS、Browser、Location等；(2)IMS业务资源，包括Messaging、Conference等；(3)其他非OMA业务资源，例如流媒体业务、MBMS以及应用层开放的业务等。

全业务网功能框架整合了OMA、PARLAY以及IMS的业务能力，从而构建起了一整套融合的业务网络体系。

4　云计算应用

云计算强调各种资源的共享和随需分配，云计算架构由基础层、平台层和应用层构成；SDA架构(与全业务网功能架构一致)强调业务能力的开放和服务的快速交付，由应用层、业务能力层和业务接入层组成。SDA架构的各层强调的平台和能力，在实现上都是逻辑的概念，因此SDA架构的三层实际只对应于云计算架构的平台层(即逻辑实现层)，SDA架构中缺乏基础层和应用层(虽然SDA也存在应用层，但更关注应用层的平台和能力，而非应用层上的应用本身)。将云计算模式融入到全业务网，将全面拓展全业务网架构，并丰富全业务网的内涵。

基于云计算的全业务网架构仍然参照基础层、平台层和应用层的三层设计思路，目标架构如图5所示：

(1)基础层

提供基础软、硬件资源，实现资源共享、动态配置、资源管理与流程管理等功能，可以为各类平台(包括能力层平台、接入层平台和应用层平台等)提供服务。它通过虚拟化技术整合全业务网基础层的IT资源。除服务器和存储整合之外，虚拟化整合系统架构、应用程序基础设施、数据和数据库、接口、网络、桌面系统甚至业务流程，因而可以有效节约成本和提高效率。流程管理包括业务流程和策略流程管理，业务流程管理主要用于指导业务流程创建，调用服务；策略流程管理用于调度平台资源，实现安全性和QoS。虽然流程组织体现在业务网络的各个层次，但是流程管理仍属于云计算平台的一个基础功能，因此本文将流程管理定位于基础层功能。

(2)平台层

提供各种平台能力，按照全业务网功能需求，采用基于SOA的方法重构全业务网功能框架，整合各种平台能力，实现平台能力的、申请和调用等功能。

基于云计算的全业务网架构在平台层采用SOA的架构方法，将现有SDA的控制域融合为服务能力的注册平台，其它平台围绕注册平台实现能力的和调用，将重点转移至平台之间的业务逻辑处理。在基于云计算的全业务网架构中，服务请求者/提供者并不直接与注册平台进行消息传递，而是通过统一接口平台(即现有SDA接入层)转接。这种方式便于实现访问控制与流程控制等功能。

在全业务网架构中继续利用Web Services技术将不同的业务能力构造成SOA中的服务。SQA服务不限于各种具体的业务功能模块，还包括数据、统一的业务控制和触发机制以及基本管理功能和基本运营支撑功能等，通过向SDA的展现域与支撑域开放Web Services接口，将促进整个SDA网络向SOA方向的演进。

SOA的服务包括两种类型：①公共服务：包括鉴权、认证、计费、用户管理、公共数据库、公共操作维护、统一控制等，由全业务网架构平台层的注册平台来承载公共服务能力，并向公共服务引擎开放Web Services接口。②专业业务能力：实现某种特定的业务特征，包括OSE以及PARLAY中的各种业务能力、IMS定义的各种业务能力以及其它非OMA业务的业务能力，不同的业务能力由不同的平台承载，并通过各自的业务引擎向注册平台其业务能力。Web Services技术最大的优势就在于它并不标准化执行平台，而是标准化互操作消息机制，任何一个平台既可作为服务请求者申请其它业务能力，也可以作为服务提供者自身的业务能力。

(3)应用层

提供SaaS服务，将最终应用提供给用户，根据用户需求将平台层中的各种业务系统提供的应用作为服务提供给终端用户。全业务网架构应用层的最大优势就是能够快速地提供融合应用。

5　总结

本文面向全业务运营需求，在研究云计算架构和全业务网络功能框架的基础上，提出基于云计算的全业务网架构。利用云计算模式构建中国移动全业务网络，能提供良好的融合业务环境，实现平台资源、业务提供、业务管理和业务交付的融合与统一，而且能够提供覆盖多种网络的统一业务能力，满足中国移动全业务运营的需要。