三網(wǎng)融合技術(shù)先導綜述-基礎電子

精品文檔-下載后可編輯三網(wǎng)融合技術(shù)先導綜述-基礎電子三網(wǎng)融合是一個世界性業(yè)務融合大趨勢，不是一個技術(shù)術(shù)語，也不存在嚴格的定義。然而，它卻在我國已經(jīng)成為一個廣泛流傳的術(shù)語。為了對其內(nèi)涵有一個規(guī)定和說明，筆者在90年代末主持完成的一個信息產(chǎn)業(yè)部研究課題"電信網(wǎng)、計算機網(wǎng)以及有線電視網(wǎng)的現(xiàn)狀、發(fā)展和融合方式的研究"中，曾經(jīng)提出一個通俗的"定義":三網(wǎng)融合主要指業(yè)務應用層面的融合，表現(xiàn)為技術(shù)上趨向一致，網(wǎng)絡層上互聯(lián)互通；物理資源上實現(xiàn)共享；業(yè)務應用層上互相滲透和交叉，趨向于全業(yè)務和采用統(tǒng)一的IP通信協(xié)議；終將導致行業(yè)監(jiān)管政策和監(jiān)管架構(gòu)上的融合。至于各自的基礎網(wǎng)本身，由于歷史的原因以及競爭的需要，將會長期共存、競爭和發(fā)展。而業(yè)務應用層的融合將不會受限于基礎網(wǎng)而迅速發(fā)展，各類公司都會通過不同的途徑向全業(yè)務方向演進。

三網(wǎng)融合應用廣泛，遍及智能交通、環(huán)境保護、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工業(yè)監(jiān)測、老人護理、個人健康等多個領(lǐng)域。以后的手機可以看電視、上網(wǎng)，電視可以打電話、上網(wǎng)，電腦也可以打電話、看電視。三者之間相互交叉，形成你中有我、我中有你的格局。隨著三網(wǎng)融合的加速推進，不僅為產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了潛在的市場空間，為衍生業(yè)務形態(tài)開拓了豐富的創(chuàng)意空間，接受記者采訪的還表示，三網(wǎng)融合既使企業(yè)得到更多的市場受益機會，又使老百姓的信息交互應用更為廉價便利。

融合大勢所趨

曾經(jīng)沒有交集

電信網(wǎng)、廣電網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)在建設之初都是面向特定業(yè)務的，電信網(wǎng)、廣電網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)分別針對話音業(yè)務、視頻業(yè)務和數(shù)據(jù)業(yè)務設計網(wǎng)絡架構(gòu)。1876年貝爾發(fā)明電話，1877年貝爾電話公司成立，標志著電信網(wǎng)的誕生，電信網(wǎng)初只是用來提供話音業(yè)務的。1941年美國開始電視廣播，1953年美國開始彩色電視廣播，用戶通過電視天線接收廣播電視信號。1969年，ARPA網(wǎng)絡正式聯(lián)網(wǎng)成功，標志著互聯(lián)網(wǎng)的誕生?；ヂ?lián)網(wǎng)設計之初是為了少數(shù)科研工作者傳送數(shù)據(jù)的需要，與話音、視頻業(yè)務沒有關(guān)系。

由于初始設計只針對單一業(yè)務，并且技術(shù)發(fā)展水平存在限制，因此在上世紀很長一段時間內(nèi)，電信網(wǎng)、廣電網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)三張網(wǎng)絡獨立發(fā)展，除了少量的電報、傳真等數(shù)據(jù)業(yè)務外，電信網(wǎng)只能提供話音業(yè)務，廣電網(wǎng)只提供電視業(yè)務，互聯(lián)網(wǎng)只能提供數(shù)據(jù)業(yè)務。這個階段的特征是電信網(wǎng)、廣電網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)三張網(wǎng)絡獨立發(fā)展，不存在互相融合的因素。

三網(wǎng)融合的意義

從1996年以來，世界各國都先后開始推進三網(wǎng)融合的進程，很多發(fā)達國家已經(jīng)實現(xiàn)了各種形式、不同程度的融合。在我國實現(xiàn)三網(wǎng)融合的主要意義有如下幾點：

，三網(wǎng)融合已經(jīng)成為電信業(yè)和廣電業(yè)的共同發(fā)展方向。實現(xiàn)融合，有利于形成完整的信息通信業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈，發(fā)展新的市場空間和實施信息通信產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的升級換代，進一步提升信息通信業(yè)在國民經(jīng)濟中的戰(zhàn)略地位和作用。

第二，在我國實現(xiàn)三網(wǎng)融合的實質(zhì)，是在現(xiàn)有電信市場格局下再引入一個源自廣電業(yè)的運營商，實現(xiàn)某種程度的異質(zhì)競爭，促進行業(yè)、監(jiān)管、市場、技術(shù)、業(yè)務、網(wǎng)絡、終端、支撐系統(tǒng)八個方面的融合和創(chuàng)新。

第三，實現(xiàn)統(tǒng)一的適應三網(wǎng)融合的監(jiān)管政策和監(jiān)管架構(gòu)，有利于給市場發(fā)出清晰的信號。不僅有利于吸引投資，而且減小了新業(yè)務開發(fā)的風險，激發(fā)行業(yè)技術(shù)創(chuàng)新和業(yè)務創(chuàng)新。特別是視頻這樣一個對網(wǎng)絡和業(yè)務具有戰(zhàn)略影響力和價值的新領(lǐng)域，對電信運營商來說是一個歷史機遇，有利于實現(xiàn)信息通信業(yè)的再次跨越式發(fā)展。

還有，實現(xiàn)三網(wǎng)融合也有利于創(chuàng)新宣傳方式，擴大宣傳范圍，主導思想輿論陣地，促進文化繁榮，將互聯(lián)網(wǎng)視聽內(nèi)容納入到國家統(tǒng)一監(jiān)管的范疇，推進統(tǒng)一的監(jiān)管框架的確立。

，在當前的特殊形勢下，三網(wǎng)融合的實施還將為國民經(jīng)濟的發(fā)展注入新的源動力，創(chuàng)造一個新的市場空間。據(jù)初步估算，綜合考慮各種業(yè)務系統(tǒng)、基礎網(wǎng)絡設施、信息服務平臺的建設和運營后，在未來幾年內(nèi)，預計可以直接拉動的市場大約為1000億人民幣左右，進一步考慮連帶的輻射作用，長期市場發(fā)展空間可達數(shù)千億人民幣。

未來一網(wǎng)打盡

盡管目前電信網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)和廣電網(wǎng)在一定程度上進行了互相滲透，但要更好地融合就涉及原始設計的碰撞。為此，各國都進行了關(guān)于新一代網(wǎng)絡的研究，致力于解決各種現(xiàn)有問題，打造一個更適合未來環(huán)境的新一代網(wǎng)絡。例如美國自然科學基金委員會于2022年、2022年提出的"網(wǎng)絡研究環(huán)境"（GENI）項目及"未來互聯(lián)網(wǎng)設計"項目（FIND），歐盟第七框架于2022年啟動的名為"未來互聯(lián)網(wǎng)研究和實驗（Future

InternetResearchandExperimentation）"項目，日本于2022年提出的AKARI項目。

這些研究項目大多是以2022年為階段目標，提出了需要對互聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)有的體系結(jié)構(gòu)進行重新設計，并通過相應的實驗平臺進行驗證與推廣。由于現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)的極度成功與廣泛部署，基于革命式方案的后IP未來互聯(lián)網(wǎng)建設將是時間跨度大的長期工作。

GENI（GlobalEnvironmentforNetworkingInnovations）傳統(tǒng)網(wǎng)絡在可靠性、安全性和可管理性方面存在著不足，目前并沒有成熟的技術(shù)和想法用于實現(xiàn)新一代網(wǎng)絡，而對于新一代網(wǎng)絡的技術(shù)研究需要經(jīng)過大規(guī)模網(wǎng)絡流量的檢驗。為此，2022年8月美國國家自然科學基金會（NFS）投入3億美元的研究經(jīng)費，設立了"網(wǎng)絡創(chuàng)新環(huán)境（GlobalEnvironmentforNetworkingInnovations）",建立一個分布式的網(wǎng)絡創(chuàng)新環(huán)境，擴展新一代網(wǎng)絡研究。

GENI是一個開放的、大規(guī)模的、真實的試驗設施，其目標是改變互聯(lián)網(wǎng)及分布式系統(tǒng)的設計本質(zhì)。GENI希望網(wǎng)絡的新體系結(jié)構(gòu)具有以下四個基本特征：，良好的安全性與管理性。第二，允許各種計算設備，包括PC、手機、傳感器、嵌入式處理器與此網(wǎng)絡連接，以實現(xiàn)普適計算。第三，能實現(xiàn)對其他重要基礎設施必要的控制與管理。第四，引入一些使網(wǎng)絡變得更有彈性、更容易管理的技術(shù)，便于業(yè)務提供商能更好地開展新業(yè)務。目前，GENI剛剛起步，還處于理論預研階段。

FIND（FutureInternetNetworkDesign）

2022年NSF發(fā)布網(wǎng)絡系統(tǒng)與技術(shù)計劃（NetworkingTechnologyandSystems,簡稱NeTS），未來互聯(lián)網(wǎng)設計項目FIND（FutureInternetNetworkDesign）是NeTS的四個研究計劃之中具有重大意義的一個，它直接支撐GENI計劃的實施。作為互聯(lián)網(wǎng)的下一代研究，它將突破原有互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議的束縛，重起爐灶發(fā)展未來互聯(lián)網(wǎng)體系框架的研究，發(fā)展"IP以后"網(wǎng)絡。

FIND項目要回答兩個重大問題。一是未來15年的性網(wǎng)絡應滿足什么樣的要求。二是如何設想與設計這一未來網(wǎng)絡。FIND期望征求有關(guān)體系結(jié)構(gòu)、原理與設計的提案，希望拋開現(xiàn)行網(wǎng)絡概念的束縛，大膽創(chuàng)新與設想未來。在FIND項目組看來，未來的網(wǎng)絡應該安全、可管理、具備新計算模式范例、集成新的網(wǎng)絡技術(shù)、有高層面水準的服務體系結(jié)構(gòu)及新的網(wǎng)絡架構(gòu)理論。網(wǎng)絡架構(gòu)中可設置傳感器與嵌入式系統(tǒng)，有信息接續(xù)、位置管理及識別管理等功能。

FIRE（FutureInternetResearchandExperimentation）

歐盟第七框架于2022年啟動了名為"未來互聯(lián)網(wǎng)研究和實驗（FutureInternetResearchanExperimentation）"的長期試驗驅(qū)動的原創(chuàng)性研究項目。其研究目標是探討未來互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)和協(xié)議的新方法，從而支持并管理規(guī)模性、復雜性、移動性、安全性以及透明性需求日益增長的未來互聯(lián)網(wǎng)。作為一個試驗驅(qū)動型研究，F(xiàn)IRE研究主要包括FIRE試驗環(huán)境的構(gòu)建以及FIRE試驗的定義及反饋收集。FIRE的試驗平臺的基礎來自Planetlab歐洲的OneLab.同時，為了改進未來互聯(lián)網(wǎng)的移動性，F(xiàn)IRE的研究還包括無線網(wǎng)絡體系架構(gòu)和協(xié)議的設計。FIRE提出了"以網(wǎng)絡為中心的方法，以用戶為中心的策略"的設計原則，來進行網(wǎng)絡體系架構(gòu)、可編程框架和機制的設計與研究，以提高未來互聯(lián)網(wǎng)的彈性、可靠性等。目前，F(xiàn)IRE暫時還沒有公布階段性研究成果。

AKARI

2022年，在日本政府的支持下，新一代網(wǎng)絡架構(gòu)設計（AKARI）在日本展開。AKARI項目研究的是下一代網(wǎng)絡架構(gòu)和技術(shù)，分三個階段（JGN2、JGN2+、JGN3）建設試驗床，并在初期基于PlanetLab日本的CoreLab.AKARI研究規(guī)劃從2022年開始，2022年完成，2022年后通過試驗床開始進行試驗。

AKARI計劃研究的是后一代網(wǎng)絡架構(gòu)和技術(shù)，其主要創(chuàng)新思想是在物理層的網(wǎng)絡同樣加上了傳感器網(wǎng)絡，而光和移動網(wǎng)絡沒有變化。在網(wǎng)絡的協(xié)議和標準方面，AKARI計劃除IP網(wǎng)絡外，增加了α網(wǎng)絡，以此保證比下一代網(wǎng)絡更具操作性。而在此"后IP網(wǎng)絡"上層，是重疊覆蓋的管理層網(wǎng)絡，再往上是業(yè)務層、應用層。

一體化可信網(wǎng)絡與普適服務體系基礎研究

中國科技部于2022年5月正式啟動了國家973項目"一體化可信網(wǎng)絡與普適服務體系基礎研究",旨在對未來互聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)進行深入研究并提出創(chuàng)新的體系架構(gòu)。

該項目認為未來的網(wǎng)絡需要具有安全、可控可管、可擴展、支持各種移動性、支持普適服務、更好地支持多播業(yè)務以及服務質(zhì)量的保障能力。該項目創(chuàng)新性地設計出兩層體系結(jié)構(gòu)模型，即"網(wǎng)通層"和"服務層".網(wǎng)通層對應OSI七層體系結(jié)構(gòu)的下面3層，服務層對應其上面4層；與TCP/IP的四層模型相比較，網(wǎng)通層對應其下面兩層，而服務層對應其上面兩層。在新網(wǎng)絡體系的模型中，"網(wǎng)通層"完成網(wǎng)絡一體化，"服務層"實現(xiàn)服務普適化，這兩層模型結(jié)合在一起，構(gòu)成了一體化網(wǎng)絡與普適服務體系的基礎理論框架。

一體化網(wǎng)絡與普適服務體系具有以下三個特征。，分離用戶IP地址和位置信息，提高網(wǎng)絡對移動性的支持。第二，統(tǒng)一命名、統(tǒng)一服務，將服務統(tǒng)一帶到網(wǎng)絡，提高網(wǎng)絡的服務支持質(zhì)量。第三，可以在一張網(wǎng)上進行傳統(tǒng)的電話業(yè)務、傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)的各種業(yè)務和傳統(tǒng)廣電網(wǎng)的視頻業(yè)務。目前，已經(jīng)有幾家企業(yè)小規(guī)模應用該研究成果，中興通訊等企業(yè)在利用該研究成果作技術(shù)儲備。

三網(wǎng)融合把握技術(shù)脈絡

廣電網(wǎng)技術(shù)改造

實現(xiàn)網(wǎng)絡整合。由于體制和歷史的原因，中國的有線電視網(wǎng)目前的狀況是分級建設、分級管理、分局部署、分區(qū)運營。網(wǎng)絡的分散特性與話音業(yè)務和數(shù)據(jù)業(yè)務的跨越空間的屬性相矛盾。因此，除了在體制層面的努力之外，在技術(shù)層面需要通過大規(guī)模路由器的組網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)從分散到集中的演進，實現(xiàn)物理上、業(yè)務上的互聯(lián)互通。目前全國已有13個省（區(qū)、市）基本完成了全省的網(wǎng)絡整合，有10個省正在整合進程中。網(wǎng)絡整合可以分兩步進行，步實現(xiàn)一省一網(wǎng)，第二步將各省的網(wǎng)絡整合成一張網(wǎng)，實現(xiàn)全國一張網(wǎng)。

數(shù)字化改造。數(shù)字化改造就是將現(xiàn)有模擬信號廣播轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號播出，要求在接入網(wǎng)局端加裝模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置，并在用戶端加裝機頂盒（STB）進行信號調(diào)制輸出。截至2022年底，我國有線電視用戶總數(shù)已達1.64億，其中已有超過6300萬用戶完成了數(shù)字化整轉(zhuǎn)，大約占有線電視用戶總數(shù)的38%.盡管目前全國僅完成38.7%的有線用戶整體轉(zhuǎn)換，但局端改造基本已經(jīng)完成，未來數(shù)字化僅需為用戶投資加裝機頂盒即可。

實現(xiàn)雙向互動。由于廣播電視技術(shù)基本上都是單向廣播式的，無法實現(xiàn)話音業(yè)務和數(shù)據(jù)業(yè)務承載所必需的雙向互動，因此有線電視網(wǎng)絡向下一代網(wǎng)絡演進的步就是如何實現(xiàn)其雙向通信。這是一個不小的障礙，雖然技術(shù)實現(xiàn)上的解決方案已經(jīng)找到，但雙向改造所需的費用卻相當高昂。截至2022年4月，中國完成數(shù)字化改造的用戶有4928萬戶，雙向網(wǎng)的覆蓋數(shù)已經(jīng)超過2200萬。建議雙向化改造采取

"EPON+EOC"的形式，將光纖推進到小區(qū)甚至樓道，然后通過無源光器件分布，以現(xiàn)有同軸電纜構(gòu)建局域網(wǎng)入戶，加裝雙向調(diào)制終端即可實現(xiàn)用戶和局端的互動。選擇"EPON+EOC"而非當前有線寬帶的"CableModem"（CMTS），主要原因是：EOC每戶成本已經(jīng)低于CableModem;技術(shù)優(yōu)勢明顯，干擾小，壽命長，運維成本同樣低；帶寬體驗較好；安全性高。

擴大網(wǎng)帶寬。有線電視網(wǎng)是一個分配型廣播網(wǎng)絡，和邊緣網(wǎng)絡帶寬相同，雖然它在用戶接入部分不存在帶寬障礙，但是如果用來傳輸數(shù)據(jù)業(yè)務，則其骨干網(wǎng)帶寬問題就凸現(xiàn)出來了。廣電全國骨干網(wǎng)目前僅4.09萬皮長公里，與電信網(wǎng)的長途光纜83.7萬皮長公里遠不在同一數(shù)量級。融合后數(shù)據(jù)業(yè)務激增，必須立即進行全國光纖骨干網(wǎng)和城域網(wǎng)的全面擴容。

增加尋址、交換和業(yè)務管理功能。有線電視網(wǎng)是一個分配型廣播網(wǎng)絡，不具備交換能力，如果要承載數(shù)據(jù)和話音業(yè)務就需要加入交換功能。這就需要建設路由器、交換機等網(wǎng)絡節(jié)點設備。由于廣電網(wǎng)目前較少雙向互動，且地域分割嚴重，沒有區(qū)域或全國運營管理的職能；在未來的融合業(yè)務中，必會要求計費、運維、管理分析等支撐功能，因此需要建設BOSS（BusinessOperationSupportSystem）。

電信網(wǎng)自然演進

我國電信網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)的融合程度已經(jīng)很深，我國主要的ISP都是電信運營商。因此本文將討論基于電信網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)三網(wǎng)融合的途徑。根據(jù)我國電信網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的現(xiàn)狀，現(xiàn)階段基于電信網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)三網(wǎng)融合需要從以下幾個方面開展網(wǎng)絡建設工作。

加強寬帶網(wǎng)絡建設。制約我國電信網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)開展電視業(yè)務的主要瓶頸在于接入網(wǎng)帶寬。目前，在全國固話用戶3.18億戶中，包含8300萬xDSL寬帶用戶，50萬FTTH用戶，尚未通過寬帶上網(wǎng)的用戶約2.35億戶。電信運營商需要對現(xiàn)有數(shù)據(jù)網(wǎng)進行的改造包括兩方面。一方面，非寬帶用戶