互联网通信技术与应用
三网融合于IP网
摘 要 2010年1月13日，国务院决定加快推进电信网、广电网和互联网三网融合，当年开始试点广电和电信业务的双向进入。这使得在1998年就已经提出的“三网融合”破冰的时刻终于到来。本文分析了三网特点和宽带IP网承载三网的方法和趋势。 关键词 三网融合，IP网，以太网。
所谓三网融合，是指电信网、互联网与广播电视网的融合，其中互联网是核心。从实现方式上看，三网融合一种是指相同的服务和内容既可在广电网又可在电信网上被提供；另一种是广播电视网与电信网配合。现代IP技术的发展为实现三网融合、发展统一的IP核心网提供了技术基础，三网融合发展的必然趋势是IP协议支撑的宽带网络，即宽带IP网。 三网现状分析
1.1 电信网
目前我国的电信网用户已超过2亿，约占全世界的1/4，成为世界第二大电信网。ADSL非对称数字用户线技术为电信网提供了一种准宽带接入方式，它无需很大程度改造现有的电信网络连接，只需在用户端接入ADSL-Modem，便可提供准宽带数据服务和传统语音服务，两种业务互不影响。非对称是指用户线的上行速率与下行速率不同，它可以提供上行1Mb/s，下行8Mb/s的速率，3-6km的有效传输距离，比较符合现阶段一般用户的互联网接入要求。目前我国电信网络正在进行改革，在固定网络中采用软交换技术替代传统的PSTN技术构建下一代网络即NGN。与此同时，在移动核心网中，移动软交换的相关设备及技术也正在逐步被引入，而这些新技术都是基于IP技术的，可以说传统TDM电信网的演进方向是向全IP网络演进。在某种意义上，采用IP技术的软交换技术是传统固定网络和移动网络向全IP通信网演进的初级阶段，而最终移动网络将演进到IMS即IP多媒体子系统，传统固定网络在IMS时代与移动网络相互融合则是这两种不同类型的网络演进并融合的高级阶段。 1.2 互联网
截至2009年12月，我国网民规模已达3.84亿，互联网普及率进一步提升，达到28.9%。互
联网的主要特点是采用分组交换方式和面向无连接的通信协议，适用于传送数据业务，但带宽不定。在互联网中，用户之间的连接可以是一点对一点的，也可以是一点对多点的；用户之间的通信在大多数情况下是非实时的，采用的是存储转发方式；通信方式可以是双向交互式的，也可以是单向的。互联网络的结构比较简单，以前主要依靠电信网或有线电视网传输数据，现在有的经济比较发达的城市开始或已经兴建了独立的以IP为主要业务对象的新型骨干传送网。
互联网的最大优势在于TCP/IP协议是目前惟一可被三大网共同接受的通信协议，可以使在三大网络上传送的各种以协议为基础的业务都能实现互联互通。
1.3 广播电视网
光纤传输技术、数字技术及计算机技术等使我国CATV（有线电视）发生了革命性的变化。CATV光纤化已成为趋势，光纤/同轴电缆混合（HFC）系统以其频带宽、容量大、成本低、双向性、抗干扰性强等优势，已成为CATV的主要模式。目前，lm8CATV正向交互式的综合业务宽带网络方向发展，可提供视频业务、音频业务、数据业务等。CATV在技术上的最大特点是采用光纤和电缆传输，带宽为30MHz－1GHz，这是CATV在未来信息网络中的优
势所在，可以高速传输多种媒体的信息。CATV另一特点是有广泛的市场和广阔的发展前景。因为在各种传送的电视方式中，只有CATV可以为家庭提供宽带网络。从而可提供可交互的宽带和窄带业务，可提供家庭VOD，可提供多种等级服务的电话和高速数据，以及交互式多媒体服务。目前CATV和电视网逐步开展视频、数据、语音三合一的综合性业务业务，从而使CATV发展成为未来信息基础设施的宽带用户接入网。
三网融合于宽带IP网
1.4 宽带IP网的发展趋势
我国宽带IP骨干网技术经历了从IP over ATM，经过IP over SDH 到IP over DWDM的发展和演化的过程。在IP over DWDM系统中，IP数据包在传输中采用的封帧格式可以有两种选择：一是SDH帧格式，另一个是以太网帧格式。由于SDH帧格式是定长的，而IP数据包是变长的，需要有拆装处理。而以太网帧格式和IP数据包是一致的，不再需要任何中间处理，因此要简单方便得多。开始由于SDH支持2.5Gbit/s速率，而吉位以太网只能支持1Gbit/s速率，故主要采用SDH帧格式。
在IP over DWDM系统中，QoS、流量工程、自愈恢复等完全靠路由器通过MPLS等协议完成。这对路由器构成很大的压力，限制了速率等性能的进一步提高。在光路由器没有发展成熟之前，目前的发展趋势是：采用由波长路由器(光交换机)和DWDM(城域网CWDM)系统构成的智能光网核心网和设置在边缘的以太网路由器构成的宽带城域网。在核心光网上采用以太网帧传输，称为以太路径，边缘则为10GbE或GbE一本珍贵的书以太网。这种核心网可以采用网状网结构，采用MPLmS协议等提供QoS和流量工程，这样可以减少对电路由器性能要求的压力，提供更高的性能。对这种系统可以称之为智能光网以太网，这将是这几年的主要发展趋势。
宽带IP接入网最初是在现有的各种接入网基础上发展起来的。在互联网上开展音视频广播，发展宽带交互式新媒体对接入网带宽的要求将越来越高。一般认为，今后家庭用户接入速率要求为100Mbit/s。目前各种接入网均不能满足这一要求，需要有专门的宽带IP接入网。
目前用电话线实现宽带接入的主要方法对于家庭用户是采用不对称的数字用户环路(ADSL)。ADSL最高可以提供下行8Mbit/s、上行2Mbit/s的不对称宽带接入，实际速率要低一些。
有线电视光缆同轴混合网(HFC网)通过电缆调制解调器构成宽带IP接入网，下行速率可以达到40Mbit/s(小区500～2000用户共享)，上行最高可达2Mbit/s，是目前和ADSL抗衡的另外一种宽带接入网。目前中国HFC网绝大部分是单向HFC网，由于所用同轴电缆和插头质量较差，需要全部更换才能改造成双向。改造需要有新的投入，限制了其推广应用。
以上利用已经有的通信广播基础设施的接入方法都是过渡性的，必须建立IP专用的宽带接入网，它能够满足接入速度不断升级直到吉比特每秒的要求。采用IP over Optical的宽带IP城域网接入技术正在兴起，在城市光缆网上架构吉位以太网GbE(万兆位10Ge)宽带IP城域网。宽带IP城域网将吉比特每秒的光端口送到大楼光节点。设置在光节点的路由交换机通过5(6)类线将10/100Mbit/s端口送到终端用户。这就是光缆到楼、5类线入户以太网接入网。
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1.5 三网融合于IP核心网
三网实现融合后，可以大幅度降低通信成本，使网络管理更加统一便捷，同事也将产生更多新的业务和服务，给用户提供新的服务体验。现有的宽带IP网络相关技术经验将为三网融合后的IP核心网提供宝贵的理论和实践基础。
图1 三网融合示意图
固定电话和移动电话核心网的融合是传统电话和Web的融合。互联网采用开放体系结构、统一标准协议，任何接入网络只要是采用TCP/IP协议都可以和它互通互联。而传统的有线和移动电话则不同，他们有着各自独立的交换和传输网络。而无线移动电话的接入网络更是复杂，有着不同的空中传输标准。这不仅增加了成本，也给使用管理带来很大不便。随着IP电话的兴起，VoIP锎252技术的发展，传统电话正在向IP中国高射机化演化发展。首先长途骨干网开始IP化，随后各种接入网被用于IP电话接入，软交换机将取代程控交换机，进一步将发展传
统电话智能网和因特网特征相融合的新一代综合业务VoIP系统。
上述发展势将影响3G移动电话的发展。3G移动电话不能再维持自己独立的用于传输和交换的核心网。目前3G移动通信的核心网将演化为全IP网，无线接入网也在向全IP化演化。话音也将采用基于SIP的IP电话(R5)，进一步向统一的IP核心网演化，不再使用移动电话专门的核心网。
在IP核心网中将不再使用各种传统的电路交换机，而代之以在网络节点的高性能路由交换机。传统电话智能网的上千种功能包含在交换机中，第3方应用开发商要和交换机打交道很困难。在统一的IP核心网中用应用服务器代替交换机运行各种应用，其效率比交换机要高得多。通过呼叫代理来增加新的功能，对第3方应用开发商要方便得多。
在无连接的IP网上，采用基于SIP的VoIP系统，用软交换机提供VoIP业务，既可以提供固定电话的交换传输，也可以提供移动电话的交换传输，差别仅仅是接入方式不同。它不但可以提供传统电话智能网的全部功能，还可以提供传统电话智能网的功能和互联网特征融合的新功能。对于竞争的运营商而言，采用这一系统不仅可以以价格优势，更重要的是可以功能优势与传统电信运营商竞争。而对于传统的电信运营商而言，由于已经拥有庞大的
传统电话智能网基础设施，他们更强调平稳过渡。这就给新兴的运营商以竞争的空间和机会。发展统一的IP核心网使竞争的电信运营商能够从互联网综合业务的角度进入固定电话和移动电话领域。
广播电视将从频道上逐步转移到互联网上，将出现宽带交互式新媒体。它是三网融合的产物，与传统媒体不同，它是交互的。目前的因特网只是这种新媒体的雏形，未来宽带交互新媒体既有因特网Web的交互能力，又有电视的动感和高质量的音像效果。
在城市HFC有线电视网的光缆上可以采用有光端口的吉位路由交换机，直接在单模光纤上架构1000/100/10Mbps以太网，构成宽带IP城域网。IP网架构在CATV光缆网上具有灵活性，一是CATV网可以不进行双向改造，只要光缆部分改为双向的，就可在HFC的光缆部分，利用多余光纤芯架构独立于HFC的宽带网，然后用多模光纤等办法接入企事业用户，提供多种宽带数据通信业务。使有线电视网一网就双网，由单独传输电视节目变成综合信息网。
由光节点到企事业的接入网有多种选择，可用光纤到户，也可以利用有线电视的同轴电缆网，用电缆调制解调器，但只适用于双向HFC，对单向HFC可将通往用户的路径进行双向
改造。如果选用市内公用电话交换局为光节点，则可利用ADSL做为接入手段，在光节点要设置以太网交换机。
综上所述，所有业务从传统固定电话、移动通信、新一代综合业务VoIP，到电子商务、综合应用服务，乃至交互新媒体，都将使用统一的核心IP网，差别仅仅是接入网不同，可以是传统电话网、无线移动电话接入网、有线电视网、ADSL、LMDS、林默涵LAN接入等。
结束语
三网融合将使三大网络从各自独立的专业网络向综合性网络转变，网络性能得以提升，资源利用水平进一步提高。它不仅继承了原有的话音、数据和视频业务，而且通过网络的整合，衍生出了更加丰富的增值业务类型，如图文电视、VOIP、视频邮件和网络游戏等，极大地拓展了业务提供的范围。相信三网成功融合后，通过IP网承载的各类业务，将给人们的生活带来更多的体验与方便。
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