三网融合技术先导综述

　　三网融合是一个世界性业务融合大趋势，不是一个技术术语，也不存在严格的定义。然而，它却在我国已经成为一个广泛流传的术语。为了对其内涵有一个规定和说明，笔者在90年代末主持完成的一个信息产业部研究课题"电信网、计算机网以及有线电视网的现状、发展和融合方式的研究"中，曾经提出一个通俗的"定义":三网融合主要指业务应用层面的融合，表现为技术上趋向一致，网络层上互联互通；物理资源上实现共享；业务应用层上互相渗透和交叉，趋向于全业务和采用统一的IP通信协议；终将导致行业监管政策和监管架构上的融合。至于各自的基础网本身，由于历史的原因以及竞争的需要，将会长期共存、竞争和发展。而业务应用层的融合将不会受限于基础网而迅速发展，各类公司都会通过不同的途径向全业务方向演进。

　　三网融合应用广泛，遍及智能交通、环境保护、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工业监测、老人护理、个人健康等多个领域。以后的手机可以看电视、上网，电视可以打电话、上网，电脑也可以打电话、看电视。三者之间相互交叉，形成你中有我、我中有你的格局。随着三网融合的加速推进，不仅为产业的发展提供了潜在的市场空间，为衍生业务形态开拓了丰富的创意空间，接受记者采访的还表示，三网融合既使企业得到更多的市场受益机会，又使老百姓的信息交互应用更为廉价便利。

　　融合大势所趋

　　曾经没有交集

　　电信网、广电网和互联网在建设之初都是面向特定业务的，电信网、广电网、互联网分别针对话音业务、视频业务和数据业务设计网络架构。1876年贝尔发明电话，1877年贝尔电话公司成立，标志着电信网的诞生，电信网初只是用来提供话音业务的。1941年美国开始电视广播，1953年美国开始彩色电视广播，用户通过电视天线接收广播电视信号。1969年，ARPA网络正式联网成功，标志着互联网的诞生。互联网设计之初是为了少数科研工作者传送数据的需要，与话音、视频业务没有关系。

　　由于初始设计只针对单一业务，并且技术发展水平存在限制，因此在上世纪很长一段时间内，电信网、广电网和互联网三张网络独立发展，除了少量的电报、传真等数据业务外，电信网只能提供话音业务，广电网只提供电视业务，互联网只能提供数据业务。这个阶段的特征是电信网、广电网和互联网三张网络独立发展，不存在互相融合的因素。

　　三网融合的意义

　　从1996年以来，世界各国都先后开始推进三网融合的进程，很多发达国家已经实现了各种形式、不同程度的融合。在我国实现三网融合的主要意义有如下几点：

　　，三网融合已经成为电信业和广电业的共同发展方向。实现融合，有利于形成完整的信息通信业的产业链，发展新的市场空间和实施信息通信产业结构的升级换代，进一步提升信息通信业在国民经济中的战略地位和作用。

　　第二，在我国实现三网融合的实质，是在现有电信市场格局下再引入一个源自广电业的运营商，实现某种程度的异质竞争，促进行业、监管、市场、技术、业务、网络、终端、支撑系统八个方面的融合和创新。

　　第三，实现统一的适应三网融合的监管政策和监管架构，有利于给市场发出清晰的信号。不仅有利于吸引投资，而且减小了新业务开发的风险，激发行业技术创新和业务创新。特别是视频这样一个对网络和业务具有战略影响力和价值的新领域，对电信运营商来说是一个历史机遇，有利于实现信息通信业的再次跨越式发展。

　　还有，实现三网融合也有利于创新宣传方式，扩大宣传范围，主导思想舆论阵地，促进文化繁荣，将互联网视听内容纳入到国家统一监管的范畴，推进统一的监管框架的确立。

　　，在当前的特殊形势下，三网融合的实施还将为国民经济的发展注入新的源动力，创造一个新的市场空间。据初步估算，综合考虑各种业务系统、基础网络设施、信息服务平台的建设和运营后，在未来几年内，预计可以直接拉动的市场大约为1000亿人民币左右，进一步考虑连带的辐射作用，长期市场发展空间可达数千亿人民币。

　　未来一网打尽

　　尽管目前电信网、互联网和广电网在一定程度上进行了互相渗透，但要更好地融合就涉及原始设计的碰撞。为此，各国都进行了关于新一代网络的研究，致力于解决各种现有问题，打造一个更适合未来环境的新一代网络。例如美国自然科学基金委员会于2005 年、2006年提出的"网络研究环境"（GENI）项目及"未来互联网设计"项目（FIND），欧盟第七框架于2007年启动的名为"未来互联网研究和实验（Future

　　Internet Research and Experimentation）"项目，日本于2006年提出的AKARI项目。

　　这些研究项目大多是以2020年为阶段目标，提出了需要对互联网现有的体系结构进行重新设计，并通过相应的实验平台进行验证与推广。由于现有互联网的极度成功与广泛部署，基于革命式方案的后IP未来互联网建设将是时间跨度大的长期工作。

　　GENI （ Global Environment for Networking Innovations ）传统网络在可靠性、安全性和可管理性方面存在着不足，目前并没有成熟的技术和想法用于实现新一代网络，而对于新一代网络的技术研究需要经过大规模网络流量的检验。为此，2005年8月美国国家自然科学基金会（NFS）投入3亿美元的研究经费，设立了"网络创新环境（Global Environment for Networking Innovations）",建立一个分布式的网络创新环境，扩展新一代网络研究。

　　GENI是一个开放的、大规模的、真实的试验设施，其目标是改变互联网及分布式系统的设计本质。GENI希望网络的新体系结构具有以下四个基本特征：，良好的安全性与管理性。第二，允许各种计算设备，包括PC、手机、传感器、嵌入式处理器与此网络连接，以实现普适计算。第三，能实现对其他重要基础设施必要的控制与管理。第四，引入一些使网络变得更有弹性、更容易管理的技术，便于业务提供商能更好地开展新业务。目前，GENI 刚刚起步， 还处于理论预研阶段。

　　FIND（Future Internet Network Design）

　　2005年NSF发布网络系统与技术计划（Networking Technology and Systems,简称NeTS），未来互联网设计项目FIND（Future Internet Network Design）是NeTS的四个研究计划之中具有重大意义的一个，它直接支撑GENI计划的实施。作为互联网的下一代研究，它将突破原有互联网协议的束缚，重起炉灶发展未来互联网体系框架的研究，发展"IP以后"网络。

　　FIND项目要回答两个重大问题。一是未来15年的性网络应满足什么样的要求。二是如何设想与设计这一未来网络。FIND期望征求有关体系结构、原理与设计的提案，希望抛开现行网络概念的束缚，大胆创新与设想未来。在FIND项目组看来，未来的网络应该安全、可管理、具备新计算模式范例、集成新的网络技术、有高层面水准的服务体系结构及新的网络架构理论。网络架构中可设置传感器与嵌入式系统，有信息接续、位置管理及识别管理等功能。

　　FIRE （Future Internet Research and Experimentation）

　　欧盟第七框架于2007年启动了名为"未来互联网研究和实验（Future Internet Research anExperimentation）"的长期试验驱动的原创性研究项目。其研究目标是探讨未来互联网的网络体系结构和协议的新方法，从而支持并管理规模性、复杂性、移动性、安全性以及透明性需求日益增长的未来互联网。作为一个试验驱动型研究，FIRE研究主要包括FIRE试验环境的构建以及FIRE试验的定义及反馈收集。FIRE的试验平台的基础来自Planetlab欧洲的 OneLab.同时，为了改进未来互联网的移动性，FIRE的研究还包括无线网络体系架构和协议的设计。FIRE提出了"以网络为中心的方法，以用户为中心的策略"的设计原则，来进行网络体系架构、可编程框架和机制的设计与研究，以提高未来互联网的弹性、可靠性等。目前，FIRE暂时还没有公布阶段性研究成果。

　　AKARI

　　2006年，在日本政府的支持下，新一代网络架构设计（AKARI）在日本展开。AKARI 项目研究的是下一代网络架构和技术，分三个阶段（JGN2、JGN2+、JGN3）建设试验床，并在初期基于PlanetLab日本的  CoreLab.AKARI研究规划从2006年开始，2015年完成，2015年后通过试验床开始进行试验。

　　AKARI计划研究的是后一代网络架构和技术，其主要创新思想是在物理层的网络同样加上了传感器网络，而光和移动网络没有变化。在网络的协议和标准方面，AKARI计划除IP网络外，增加了α网络，以此保证比下一代网络更具操作性。而在此  "后IP网络"上层，是重叠覆盖的管理层网络，再往上是业务层、应用层。

　　一体化可信网络与普适服务体系基础研究

　　中国科技部于2007年5月正式启动了国家973项目"一体化可信网络与普适服务体系基础研究",旨在对未来互联网的体系结构进行深入研究并提出创新的体系架构。

　　该项目认为未来的网络需要具有安全、可控可管、可扩展、支持各种移动性、支持普适服务、更好地支持多播业务以及服务质量的保障能力。该项目创新性地设计出两层体系结构模型，即"网通层"和"服务层".网通层对应OSI七层体系结构的下面3层，服务层对应其上面4层；与TCP/IP的四层模型相比较，网通层对应其下面两层，而服务层对应其上面两层。在新网络体系的模型中，"网通层"完成网络一体化，"服务层"实现服务普适化，这两层模型结合在一起，构成了一体化网络与普适服务体系的基础理论框架。

　　一体化网络与普适服务体系具有以下三个特征。，分离用户IP地址和位置信息，提高网络对移动性的支持。第二，统一命名、统一服务，将服务统一带到网络，提高网络的服务支持质量。第三，可以在一张网上进行传统的电话业务、传统的互联网的各种业务和传统广电网的视频业务。目前，已经有几家企业小规模应用该研究成果，中兴通讯等企业在利用该研究成果作技术储备。

　　三网融合把握技术脉络

　　广电网技术改造

　　实现网络整合。由于体制和历史的原因，中国的有线电视网目前的状况是分级建设、分级管理、分局部署、分区运营。网络的分散特性与话音业务和数据业务的跨越空间的属性相矛盾。因此，除了在体制层面的努力之外，在技术层面需要通过大规模路由器的组网技术实现从分散到集中的演进，实现物理上、业务上的互联互通。目前全国已有13个省（区、市）基本完成了全省的网络整合，有10个省正在整合进程中。网络整合可以分两步进行，步实现一省一网，第二步将各省的网络整合成一张网，实现全国一张网。

　　数字化改造。数字化改造就是将现有模拟信号广播转化为数字信号播出，要求在接入网局端加装模数转换装置，并在用户端加装机顶盒（STB）进行信号调制输出。截至2009年底，我国有线电视用户总数已达1.64亿，其中已有超过6300万用户完成了数字化整转，大约占有线电视用户总数的38%.尽管目前全国仅完成38.7%的有线用户整体转换，但局端改造基本已经完成，未来数字化仅需为用户投资加装机顶盒即可。

　　实现双向互动。由于广播电视技术基本上都是单向广播式的，无法实现话音业务和数据业务承载所必需的双向互动，因此有线电视网络向下一代网络演进的步就是如何实现其双向通信。这是一个不小的障碍，虽然技术实现上的解决方案已经找到，但双向改造所需的费用却相当高昂。截至2009年4月，中国完成数字化改造的用户有4928万户，双向网的覆盖数已经超过2200万。建议双向化改造采取

　　"EPON+EOC"的形式，将光纤推进到小区甚至楼道，然后通过无源光器件分布，以现有同轴电缆构建局域网入户，加装双向调制终端即可实现用户和局端的互动。选择"EPON+EOC"而非当前有线宽带的"Cable Modem"（CMTS），主要原因是：EOC 每户成本已经低于Cable Modem;技术优势明显，干扰小，寿命长，运维成本同样低；带宽体验较好；安全性高。

　　扩大网带宽。有线电视网是一个分配型广播网络，和边缘网络带宽相同，虽然它在用户接入部分不存在带宽障碍，但是如果用来传输数据业务，则其骨干网带宽问题就凸现出来了。广电全国骨干网目前仅4.09万皮长公里，与电信网的长途光缆 83.7万皮长公里远不在同一数量级。融合后数据业务激增，必须立即进行全国光纤骨干网和城域网的全面扩容。

　　增加寻址、交换和业务管理功能。有线电视网是一个分配型广播网络，不具备交换能力，如果要承载数据和话音业务就需要加入交换功能。这就需要建设路由器、交换机等网络节点设备。由于广电网目前较少双向互动，且地域分割严重，没有区域或全国运营管理的职能；在未来的融合业务中，必会要求计费、运维、管理分析等支撑功能，因此需要建设BOSS（Business  & Operation Support System）。

　　电信网自然演进

　　我国电信网和互联网的融合程度已经很深，我国主要的ISP都是电信运营商。因此本文将讨论基于电信网和互联网实现三网融合的途径。根据我国电信网和互联网发展的现状，现阶段基于电信网和互联网实现三网融合需要从以下几个方面开展网络建设工作。

　　加强宽带网络建设。制约我国电信网和互联网开展电视业务的主要瓶颈在于接入网带宽。目前，在全国固话用户3.18 亿户中，包含8300万xDSL 宽带用户，50万FTTH用户，尚未通过宽带上网的用户约2.35 亿户。电信运营商需要对现有数据网进行的改造包括两方面。一方面，非宽带用户加装ADSL Modem 实现2M宽带全覆盖。由于运营商网络接入层已经全部改造完成，因此仅在用户端加装Modem 即可。另一方面，加大FTTx （包括FTTB/C+LAN/xDSL 各种形式）覆盖力度，在新建设区和高端用户中增加FTTH 覆盖，主要是在接入网部分进行改造，从而实现100M 理论入户带宽，至少保证带宽超过8M.

　　提高互联网的安全性和可控性。现有互联网络由体系假设所有网络节点处于一个互相信任的环境中，而提供尽力而为的数据转发服务，因此出现了大量安全事件，如地址解析协议欺骗、源地址欺骗、域名服务器攻击、分布式拒绝服务攻击和淫秽信息泛滥等。可以利用高安全性防火墙技术、网络加密技术（IPSec）、身份技术、入侵检测技术等网络安全技术来提高互联网的安全性和可控性。

　　提高互联网的实时性和QoS.互联网的原始设计采用"尽力而为"的分组转发方式，无法提供端到端性能保障。然而IPTV等多媒体业务要求网络能够提供有实时性强的服务。在现阶段可以采取区分服务（Differentiated  Service）和综合业务（Integrated Service）等手段来保障多媒体业务的实时性。

　　采取多播技术。互联网的原始设计只考虑端到端的单播通信，发送方需要知道接收方的IP地址。而对于视频会议、IPTV等新应用，存在大量的信号接收者。如果仍然采取单播的形式，对网带宽将不堪重负。因此需要升级网络设备，以提供组播能力，这样才能降低传送视频节目所占用的网络带宽。