中國信息通信研究院泰爾系統(tǒng)實驗室工程師|羅丹陳雷李江波

隨著全球智能化以及我國“寬帶中國”戰(zhàn)略的大力推廣，萬物互聯(lián)時代正在開啟，智慧家庭市場迅速擴大。傳統(tǒng)網(wǎng)關(guān)已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代客戶的需求，智能網(wǎng)關(guān)應(yīng)運而生。三大運營商也全面啟動“智慧家庭”發(fā)展戰(zhàn)略，紛紛推出未來“智慧家庭”控制中心——智能網(wǎng)關(guān)。

智能網(wǎng)關(guān)不僅承載運營商的基礎(chǔ)業(yè)務(wù)，還是私有網(wǎng)絡(luò)服務(wù)延伸的基礎(chǔ)，并為第三方業(yè)務(wù)開放硬件能力。智能網(wǎng)關(guān)的市場不可估量，發(fā)展也日趨多元化。本文就智能網(wǎng)關(guān)的架構(gòu)和發(fā)展歷程進行介紹，并分析研究智能網(wǎng)關(guān)的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢。

智能網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)功能

智能網(wǎng)關(guān)的系統(tǒng)功能主要由接入、核心、管理、業(yè)務(wù)和智能化功能5個模塊組成。

●接入：實現(xiàn)寬帶客戶網(wǎng)絡(luò)與電信網(wǎng)絡(luò)的連接，傳送網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)；

●核心：實現(xiàn)QoS功能、地址自動獲取、NAT處理、安全防護等功能；

●管理：分為本地管理和遠(yuǎn)程管理功能，本地管理實現(xiàn)本地登錄配置和管理，遠(yuǎn)程管理實現(xiàn)遠(yuǎn)程管理平臺對智能網(wǎng)關(guān)的零配置、跟蹤監(jiān)控、API權(quán)限等功能；

●業(yè)務(wù)：實現(xiàn)網(wǎng)關(guān)內(nèi)置的基礎(chǔ)功能和運營商的增值業(yè)務(wù)；

●智能化功能：開放操作系統(tǒng)提供的API接口開發(fā)應(yīng)用插件，實現(xiàn)智能化增值業(yè)務(wù)。

智能網(wǎng)關(guān)的演進

隨著寬帶業(yè)務(wù)的發(fā)展，接入層設(shè)備從xDSL只能打電話和有線上網(wǎng)，發(fā)展提速后出現(xiàn)了光貓，再到現(xiàn)在的智能網(wǎng)關(guān)。智能網(wǎng)關(guān)除了融合以前的光貓有線數(shù)據(jù)傳輸功能，還增加了無線數(shù)據(jù)通信功能，可以連接更多有線和無線終端。

1.智能網(wǎng)關(guān)的現(xiàn)狀分析

從銷售渠道來看，智能網(wǎng)關(guān)可以分為兩個主市場——運營商市場和消費電子市場。

目前越來越多的運營商借助自身在寬帶接入領(lǐng)域的優(yōu)勢，率先搶占智能網(wǎng)關(guān)市場。中國電信2011年開始普及推廣家庭網(wǎng)關(guān)E8。2014年7月，中國電信聯(lián)合Marvell、高通等6家芯片廠家，華為、中興、烽火等36家終端廠家舉辦悅me發(fā)布會，即中國電信天翼網(wǎng)關(guān)的前身。到2017年12月，天翼網(wǎng)關(guān)已經(jīng)發(fā)展到第三代，主要廠家有烽火、中興、華為等。中國電信智能網(wǎng)關(guān)運營中心是一級平臺機制，所有數(shù)據(jù)都會匯聚到運營中心。2018年，中國電信集采了3000萬臺天翼3.0的智能網(wǎng)關(guān)。

中國聯(lián)通和中國移動雖然起步較晚，但2016年都開始推廣智能網(wǎng)關(guān)，大力采集智能網(wǎng)關(guān)設(shè)備，布局家庭網(wǎng)絡(luò)。中國移動采用兩級運營中心，省一級和集團一級，數(shù)據(jù)先匯到省級運營中心，減少集團的壓力。中國移動在今年取得IPTV牌照后，不斷加大智能網(wǎng)關(guān)的集采力度，2018年規(guī)模達1150萬臺。據(jù)業(yè)界人士透露，中國聯(lián)通也已開始集采智能網(wǎng)關(guān)。

消費電子市場方面，智能網(wǎng)關(guān)類產(chǎn)品市場正在逐步啟動。近年來，智能網(wǎng)關(guān)消費電子市場發(fā)展迅猛，小米、華為、海爾等均紛紛布局智能家庭市場，智能網(wǎng)關(guān)品牌繁多。

2.智能網(wǎng)關(guān)管理協(xié)議

從技術(shù)來看，智能網(wǎng)關(guān)底層架構(gòu)由最初的O SG i發(fā)展成基于L i nu x的O p e nWr t，并不斷融合新的協(xié)議和功能。

運營商和制造商為方便對接入網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備進行管理，也建立了自己的規(guī)范和協(xié)議，可以對接入的終端設(shè)備進行零配置、內(nèi)容過濾和安全審查。

表 三種場景智能網(wǎng)關(guān)的接口類型

●中國電信采用E-Link協(xié)議實現(xiàn)建立與AP之間的加密信道、設(shè)備注冊、配置信息下發(fā)、狀態(tài)信息上傳等功能。ITMS+平臺對終端設(shè)備進行跟蹤管理和命令下發(fā)。

●中國移動用RMS平臺對終端設(shè)備進行配置和監(jiān)控。

●中國聯(lián)通用woLink構(gòu)建運營商智能組網(wǎng)體系。

●烽火用F-Link，華為用H-Link作為自己內(nèi)部兼容和管理的協(xié)議。

3.智能網(wǎng)關(guān)應(yīng)用場景

從應(yīng)用來看，智能網(wǎng)關(guān)主要應(yīng)用于家庭、政企、酒店三大場所。不同的場所接口和功能也不相同。智能網(wǎng)關(guān)用于這3種場景的接口類型如表所示。

●家庭網(wǎng)關(guān)：家庭使用偏向于接入更多的PC機、手機、Pad等無線和有線終端。

●政企網(wǎng)關(guān)：鑒于企業(yè)辦公的需要，政企網(wǎng)關(guān)用E1接口提供電話語音業(yè)務(wù)，突出使用特點。

●酒店網(wǎng)關(guān)：又稱為融合機頂盒網(wǎng)關(guān)，為方便酒店客戶使用，融合了機頂盒、無線路由器、光貓等多項功能。酒店網(wǎng)關(guān)一鍵開機后，電視業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)均啟動，主要是為商企客戶的訪客提供免費上網(wǎng)服務(wù)。融合機頂盒網(wǎng)關(guān)場景如圖所示。

隨著“寬帶中國”的加速發(fā)展，現(xiàn)在大家提及的智能網(wǎng)關(guān)更多是指家庭網(wǎng)關(guān)。

4.智能網(wǎng)關(guān)問題猶存

目前智能網(wǎng)關(guān)以每年千萬甚至億臺的數(shù)量增長，快速發(fā)展的同時也遇到很多問題。智能網(wǎng)關(guān)普遍存在安全、穿墻、中間件兼容以及穩(wěn)定性方面的問題。

●安全：賬戶被盜，智能網(wǎng)關(guān)存在安全漏洞、被蹭網(wǎng)等問題。

●穿墻：在使用空間不能進行Wi-Fi全覆蓋。

●中間件兼容：智能網(wǎng)關(guān)已經(jīng)發(fā)展成重要的控制單位，要求對各種終端設(shè)備進行兼容。

●穩(wěn)定性：智能終端一旦啟動，一般不會斷電，如果出現(xiàn)突發(fā)大流量，網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性是否能得到保障勢必會影響客戶體驗。

圖 融合機頂盒網(wǎng)關(guān)場景圖

智能網(wǎng)關(guān)呈現(xiàn)三大發(fā)展趨勢

隨著智慧家庭的迅速發(fā)展，越來越多的終端電子產(chǎn)品將接入網(wǎng)絡(luò)。智能網(wǎng)關(guān)是寬帶流量的統(tǒng)一匯聚節(jié)點，可以感知、區(qū)分以及控制不同的業(yè)務(wù)流，成為集約業(yè)務(wù)的管理平臺，是智慧家庭設(shè)備及安防傳感器的連接、控制中心，未來將成為大數(shù)據(jù)經(jīng)營的入口。未來智能網(wǎng)關(guān)發(fā)展正呈現(xiàn)以下三大趨勢。

●標(biāo)準(zhǔn)化

IEC委員會制定國際標(biāo)準(zhǔn)市場推進計劃中的一項重要工作就是推動IEC標(biāo)準(zhǔn)在各成員國的使用，提高標(biāo)準(zhǔn)使用率。對外，對國際標(biāo)準(zhǔn)的引用可以提高我們對國際標(biāo)準(zhǔn)化趨勢的認(rèn)知程度，有利于推動符合國際市場需求的自主標(biāo)準(zhǔn)走出國門。對內(nèi)，標(biāo)準(zhǔn)化可以增強設(shè)備互聯(lián)互通性，提高不同設(shè)備節(jié)點之間的兼容性，減少網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化成本。

●硬件優(yōu)化

技術(shù)的交叉應(yīng)用推動寬帶發(fā)展多元化，推動智能網(wǎng)關(guān)多功能融合。為提升設(shè)備功能和性能，不同功能芯片拼湊在一起的低性能設(shè)備，將無法滿足業(yè)務(wù)和服務(wù)需要，會快速被市場淘汰。多功能的智能網(wǎng)關(guān)芯片將對不同功能進行優(yōu)化和整合。

●功能整合

智能網(wǎng)關(guān)將進一步融合自動化控制系統(tǒng)、計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，不斷整合各類家庭智能終端，實現(xiàn)各類家庭智能終端一體的網(wǎng)絡(luò)化、智能化。未來的家庭物聯(lián)網(wǎng)可涉及智能照明、家電控制、環(huán)境監(jiān)測、影音娛樂、健康管理等方面，能最大限度地將人、家、物連接起來，進行互動。

在國家政策的支持和推動下，智能網(wǎng)關(guān)通過整合各種業(yè)務(wù)和接口，簡化網(wǎng)絡(luò)節(jié)點設(shè)計，對外通過云接入物聯(lián)網(wǎng)，對內(nèi)利用智能家庭網(wǎng)關(guān)打造有廣電網(wǎng)絡(luò)特色的生態(tài)系統(tǒng)，為用戶提供多終端、多接入及多平臺的一體化解決方案將是未來的發(fā)展趨勢。

小結(jié)

隨著三網(wǎng)融合和寬帶化的快速發(fā)展，智能網(wǎng)關(guān)的市場競爭激烈，發(fā)展趨于多元化和標(biāo)準(zhǔn)化。期待智能網(wǎng)關(guān)在整合現(xiàn)有資源的前提下，合理融入新技術(shù)，解決面臨的問題，為用戶生活提供更多便利，豐富用戶生活和工作。