作者：蔡伸
单位：中国移动智慧家庭运营中心家庭算力及安全产品部
根据《中国休闲发展报告（2023-2024）》所示，2023年末全国共有9.3亿城镇人口，且80%以上的人群的休闲娱乐时间都发生在家庭中，城镇居民每日休闲时长增加至6.7个小时，其中休闲娱乐的主要方式是视频、游戏、动漫、文学等视听类的休闲。为了满足家庭用户对高速、低延时的网络服务的天然需要，跟随政府对运营商网络“提速降费”要求的主旋律，同时为响应国家网络强国发展战略，满足人民品质化个性化网络需求，完成宽带从仅提供“连接”到 “连接、算力、能力、应用”一体化服务的升级，助力家庭宽带高质量发展，中国移动智慧家庭运营中心（下称智家中心）推出家宽边缘算力网关。
高质量家宽体验升级需要各方面通力配合，中国移动智慧家庭运营中心积极履行社会责任，构建以算力网络为底座，边缘云为核心入口的家宽边缘算力网关网络系统，将家庭用户流量引入到家宽边缘算力网关，完成基础上网、游戏加速、教育加速、绿色上网等功能的实现。以“瘦终端”+“云服务”形式实现网关功能云化、终端白盒化，基于网关上移实现内网延伸，云端应用局域网式体验，助力家宽业务体验提升，同时实现增值业务快速开通、规模发展。
网络一跳入云，助力家宽网络性能提升
传统的家庭网关需要承载较多的功能如PPPoe，DHCP，NAT等能力且家庭网关属于长期不可关闭的设备，随着使用的时间的增长家庭网关使用寿命下降，进而导致家庭用户网络体验下降。同时，传统的家庭网关无法对家庭业务进行区分，对端侧的算力需求进行合理调配。
为了解决上述问题，提高家庭网络的性能和安全性，智家中心家宽边缘算力网关采用了在家庭物理网关上建立二层隧道的方案。通过这个二层隧道，家宽边缘算力网关可以透传OLT、BRAS等接入网设备的数据，直接连接到部署在边缘云上的家宽边缘算力网关，实现逻辑上的一跳入云。由于二层隧道不会改变内层报文的信息，家宽边缘算力网关能够获取到丰富的家庭用户设备信息。通过与SDN控制器、DPI模块和家宽边缘算力网关运营平台的对接，家宽边缘算力网关可以更加详细和准确地预测家庭业务存在的风险、需求以及算力能力。相比传统的网络接入方式，智家中心家宽边缘算力网关在性能和功能上有了很大的提升和区别。家宽边缘算力网关的部署不仅能释放端侧的算力资源，还可以极大地延长网关的使用寿命。此外，智家中心家宽边缘算力网关还采用了DPDK等高效技术，进一步提高了网络转发效率和性能。
统一分配家庭终端地址，打造信息智能分析能力
根据调研结果，大部分发生在家庭侧的网络质量问题都是由家庭内部设备导致的。传统的家庭上网方式家庭网关采用PPPoe拨号上网的方式，网关下挂设备则通过DHCP从网关获取IP地址，这种方式家庭网关需要承载较多功能，使家庭终端的网络质量有时需要依赖家庭网关的性能，以致于部分用户经常需要定时重启家庭网关。
为了解决上述问题，进一步提升家庭网络的性能和服务质量，智家中心家宽边缘算力网关在部署的同时，还引入了家宽边缘算力网关后挂的控制面节点设备。在这个架构下，家庭终端设备的IP地址不再从物理网关上获取，而是通过家宽边缘算力网关-控制面节点设备提供的DHCP服务来获取。智家中心自研的家宽边缘算力网关-控制面节点设备能够支持多个服务的高并发，能够满足大量家庭设备的并发上网需求。用户通过家宽边缘算力网关-控制面节点实现上网，家宽边缘算力网关-控制面节点设备能够灵活地获取到终端上网设备的设备名称、类型和其他信息，这些信息包括在DHCP报文的各个OPTION字段中。通过对这些信息进行上报和分析，家宽边缘算力网关可以对家庭网络的信息进行更深入的分析，从而提供更加个性化和精准的服务。
灵活接入海量增值业务，构建增值服务原子能力池
过去，家庭宽带增值业务接入需要终端设备安装特定应用程序或下发特定插件，这给终端设备的成本和维护适配成本带来了一定的压力。
智家中心家宽边缘算力网关通过在云上使用二层隧道技术一键接入增值业务，可以减轻终端设备的成本和维护适配成本。此外，针对时延敏感业务，家宽边缘算力网关可以将业务部署在边缘，并通过家宽边缘算力网关直接在边缘接入，从而大大提升用户的体验。智家中心家宽边缘算力网关通过云化插件部署的方式，使面向用户的插件如教育加速、游戏加速、绿色上网等家宽增值业务能够快速、灵活地部署在家宽边缘算力网关系统上，为增值业务的快速部署和开通提供了助力。此外，通过协同业务网关、插件业务和CDN，家宽边缘算力网关可以优化流量转发路径，实现高效且智能的转发，提升整体系统的性能和效率。
依托各地边缘云、公有云、私有云等云资源以及物理资源，目前智家中心家宽边缘算力网关相关能力已落地河南、福建、山东等省份，实现家庭宽带网络用户一跳入云、海量增值业务接入，提升家庭宽带用户体验，同时基于技术创新智家中心家宽边缘算力网关已完成近20篇相关专利的申请。未来，中国移动智慧家庭运营中心将赓续家庭算网建设，夯实家庭网络能力，推进更多优质能力加入到家宽边缘算力网关的服务中，助力中国移动家庭宽带网络提速提质。
