1、引言
網絡基礎設施的融合、應用的融合以及固定與移動的融合，對電信網絡的基礎架構、設備形態、實現技術、開發模式、業務支撐、網絡管理甚至經營模式提出了新的需求：實現端到端運營服務的管理，進一步降低運營成本，同時能夠快速地開發豐富的數據業務。
當前，電信網絡和業務係統設備軟硬件平台大多采用封閉私有技術，影響了電信網絡的可管理性、可擴展性、安全性以及可評估性，同時各業務係統之間不能實現應用共享及協同工作，新業務開發速度慢，造成電信網絡投資和運營成本較高，開發和部署速度遲緩，不能快速滿足用戶大量快速多變的數據業務開發需求。
在電信網絡獲得語音業務的巨大收益和成功的同時，IT技術在數據業務網絡設備、業務開發和部署等方麵也不斷創造著輝煌。隨著IT和電信網絡技術和應用的融合及ICT（Information and Communication Technology，信息通信技術）產業的提出，IT技術在電信行業得到更廣泛、更深入的應用，電信數據網絡和業務係統設備引入IT軟硬件平台架構標準已經是電信運營商、電信設備開發商、IT服務提供商、電信業務開發商研究的熱點領域。
2、 商業通用組件網絡設備開發模式
網絡設備可以分為物理層、操作係統層、中間件層和應用層4個層次，如圖1所示。傳統的電信網絡設備由電信設備製造商獨立開發，設備從硬件平台到應用軟件的各個層次都是采用廠商的私有技術實現的。隨著數據業務的普及，電信設備製造商為了降低設備開發成本、加快設備開發周期，大量地將數據網絡設備的開發轉為通用服務器設備加載業務軟件的方式。通過對未來網絡設備發展方向及各種商業通用組件技術的初步研究，認為通用服務器加載業務軟件的方式僅僅是設備架構變革的一個開始，未來電信網絡設備將進一步向通用標準化組件加業務軟件的方向發展。也就是說，未來電信設備開發將轉向COTS（Commercial off-The-Shelf）方式。所謂COTS方式，形象的說就是設備製造廠商像在超市裏采購商品一樣，將開發設備所必須的組件（如設備硬件、操作係統和中間件等）從各標準組件廠家外購而來，並將標準組件進行必要的集成，而設備商主要專注於開發設備應用層軟件，最終將所有軟硬件組件進行總集成，形成最終產品。
圖1 網絡設備內部架構
COTS方式將給電信運營商和通信設備商帶來不同的利益。對於電信運營商來說，采用COTS方式開發的設備在硬件平台和係統軟件方麵是標準的，電信運營商可以采用一致的軟硬件管理方式管理電信機房中的各種設備，這將有效地降低設備運維的複雜程度和成本，提高網絡管理的效率，同時加快網絡部署和技術升級速度。在業務開發領域建立和使用完善的通用業務開發環境有助於應用共享、協同工作，實現業務和網絡分離，加快數據業務開發和推出進度。對於通信設備廠商來說，采用COTS方式可以節省私有硬件、操作係統和中間件軟件的開發成本和開發周期，縮短產品投放市場的時間並降低設備成本。
3、數據網絡設備的需求
同運行於企業環境的開放而標準的IT設備相比，電信級網絡以可運營為核心，為用戶提供7×24 h不間斷可用服務的網絡。電信級數據網絡應具備以下特性：
●高可用性（Availability），即提供長時間不中斷的、可用的服務；
●高可管理性（Serviceability），即基於標準技術進行遠程的故障管理、性能管理、配置管理、安全管理；
●高可擴展性（Scalability），即支持平滑單點容量上的擴展性和多點地域上的擴展性；
●高安全性（Security），即具有較高的安全特性。
●可評測性（Evaluation），即可以對電信網絡設備在以上方麵進行標準的測試和評估。
目前，大量采用通用服務器加載業務軟件方式開發的數據網絡設備，其硬件平台所使用的服務器設備是為企業級應用而設計，在可用性、可管理性和可擴展性方麵都難以達到電信級水平。未來數據業務將逐漸走向運營商業務體係的核心，同時電信網絡將延伸到企業和家庭，數據網絡設備必須達到電信級服務質量，運營商才能夠在未來的綜合信息服務市場競爭中取得成功。
4、商業通用組件關鍵技術和發展趨勢
在網絡和業務融合的發展趨勢下，電信運營商對電信級數據網絡設備具有明確的要求和目標，基於開放標準的並能夠嚴格滿足電信級需求的硬件計算平台、操作係統平台及中間件組件技術成為未來數據網絡設備發展的關鍵。
在圖2所示的數據網絡設備的層次化架構中，應用軟件架構在中間件組件、操作係統和硬件平台之上，貫穿各層次的係統管理工具用於對設備軟硬件資源進行管理，軟件開發工具提供標準的應用開發環境。目前，各主要係統組件都有相應的國際標準化組織對相關技術進行標準化工作。
圖2 商業通用組件關鍵技術及標準化組織架構
結合在本領域的研究成果，這裏對硬件計算平台、電信級操作係統和設備高可用性中間件三大領域的技術研究內容及發展趨勢分別進行分析和討論。
4.1 電信級硬件計算平台技術
當前電信級硬件計算平台標準主要有Blade Center-T標準和PICMG定義的ATCA標準。這兩個硬件計算平台標準都是為未來電信級數據網絡和應用設計的，但它們在細節定位上存在一些差異，以滿足不同業務的需要。Blade Center-T標準具有更高的槽位供電能力，可以滿足高密集計算的需要，適用於對計算能力要求較高的業務後台係統；ATCA具有高速無阻塞背板特性，適合業務處理吞吐量較高的電信網元設備使用。下麵以ATCA標準為例，對電信級硬件計算平台技術進行介紹。
ATCA是一套基於高性能交換背板的刀片服務器架構標準，ATCA標準（即PICMG 3.0標準）中定義了服務器設備的電源及槽位供電標準、機架規格及機械連接標準、硬件係統管理標準、係統擴展規範、接口及電氣連接件標準、背板交換網絡及背板連接接口標準和冷卻係統及係統散熱管理標準。PICMG 3.1～PICMG 3.5標準在ATC A標準的基礎上，定義了5種不同類型的交換背板，目前PICMG 3.1～PICMG 3.5標準仍在完善當中。ATCA標準的框架如圖3所示。
圖3 ATCA標準框架
通過對ATCA服務器功能評測和電信級評估結果的分析，認為ATCA標準服務器在可用性和可管理性等方麵充分體現了電信級特性。具體體現在： ATCA標準的全冗餘、無阻塞的高速背板及交換能力，可以滿足數據吞吐量較大的數據業務需要；ATCA標準機框采用模塊化全冗餘設計，電源、風扇、控製/ 數據總線、管理模塊等都進行1+1備份，各模塊支持熱插拔，保證了設備的高可用性和可擴展性；數據硬件資源管理采用標準的IPMI標準協議，可以對整機硬件資源進行實時監控和管理。
但ATCA標準目前仍然存在一些問題，主要包括：ATCA標準仍在製定過程中，標準的成熟性和應用的成熟性不足，各服務器廠商在按照ATCA標準開發產品時，因對標準理解的細微差異造成各廠商開發的ATCA服務器存在互通性問題；ATCA標準對槽位供電功率有限製，導致單槽位板卡計算能力受限；作為高板卡密度的刀片式服務器，ATCA服務器的實際散熱能力有待進一步考察。
4.2 電信級操作係統技術
操作係統軟件是數據網絡設備內部聯係硬件資源和高層應用軟件的係統軟件，其本身具備電信級要求並滿足開放標準特征，是數據網絡設備向電信級發展的重要環節。基於開放源碼的Linux操作係統具有良好的，被業界認為是未來標準操作係統的一個可能發展方向。
OSDL（開源代碼開發實驗室）是對Linux操作係統及相關技術進行標準化的主要國際組織。針對電信業對電信級標準操作係統的需求，OSDL在2002年成立了電信級Linux工作組――CGL工作組，專門負責具有電信級應用特征的Linux係統標準化工作。
CGL在標準開放的Linux內核基礎上定義了一係列針對電信設備需求的功能包。CGL公布的最新標準為CGL3.2標準（2006年9月），其定義的主要功能包包括平台支持功能包、可用性保證功能包、可管理性功能包、性能及擴展性功能包和標準兼容功能包，在各功能包內部定義了一係列操作係統應支持的標準功能。
與目前數據網絡設備中大量采用的UNIX操作係統相比，CGL繼承並發展了UNIX係統良好的電信級特征，同時打破了UNIX操作係統的封閉性和私有性。
但業界對CGL仍然存在不少置疑。首先，Linux操作係統與UNIX操作係統相比，其工作在電信網絡設備上的性能表現仍然有待係統驗證；其次，雖然CGL工作組已經公布了CGL係列標準並已被大量操作係統廠商開發為軟件產品，但CGL操作係統真正被部署在數據網絡設備中的案例還很少，操作係統的成熟性有待進一步跟蹤和研究。在下一步研究工作中，將對CGL操作係統的電信級特征及功能、性能進行係統評估，為未來引入該項技術奠定基礎。
4.3 設備高可用性中間件技術
中間件最基本的功能是提供開發工具、簡化應用開發。以往，操作係統通過用戶接口和係統調用，屏蔽底層硬件的複雜特性；現在，中間件把這種工作方式擴展到所有應用服務領域，其中也包括網絡，通過中間件控製和屏蔽底層網絡複雜特性，從而簡化業務和應用的開發，加快業務開發和部署速度。
設備高可用性作為電信級平台最重要的指標之一，是軟硬件綜合的表現。實現設備高可用性的關鍵是設備硬件具有及時發現故障和向軟件上報故障的能力以及應用軟件及時獲得故障信息並完成應用切換的能力。
業務可用性論壇（SAF）是由多家電信設備商和IT廠商組成的一個開發和製定提供高可用性中間件接口標準的組織。目前，SAF定義的高可用性中間件主要包括AIS（Availability Interface Specification，可用性接口標準）和HPI（Hardware Platform Interface，硬件平台接口標準）兩大部分。高可用性中間件建立在操作係統之上、應用軟件之下。HPI與操作係統銜接，為應用軟件和上層中間件屏蔽底層硬件細節，提供硬件資源管理服務；AIS與應用軟件銜接，為應用軟件提供豐富多樣的高可用性服務。此外，SAF正在製定一個用於監控和管理AIS、 HPI的接口標準――SMS（System Management Specification），不過到目前為止該標準還未正式對外公開。圖4示出了SAF高可用性中間件在設備係統內部的位置。
圖4 SAF高可用性中間件在設備係統內部的位置
SAF高可用性中間件標準為數據網絡設備提供了良好的高可用性中間件軟件框架體係，已有不少電信設備製造商在產品開發過程中借鑒了SAF標準。
5、結束語
在和業務融合的發展趨勢下，具有嚴格電信級特征、基於開放標準的商業通用組件化技術在數據網絡和業務 開發等領域是電信運營商向綜合信息服務商轉型的重要保障，電信運營商必須高度重視，加強合作和交流，並投入相應的資源積極研究和實施。電信設備製造商和計算平台提供商應該加大力度，推進商業通用組件技術的標準化和產品化。
