基于Intranet三網(wǎng)融合的探討*

文光斌

（深圳職業(yè)技術(shù)學(xué)院 計(jì)算機(jī)工程學(xué)院，廣東 深圳 518055）

國(guó)內(nèi)外三網(wǎng)融合的研究，主要是研究廣電網(wǎng)、電信網(wǎng)及計(jì)算機(jī)網(wǎng)內(nèi)容的融合，實(shí)際上就是廣電和電信互相開放，廣電和電信網(wǎng)都能傳送電視視頻信號(hào)、電話音頻信號(hào)和計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)[1]，但只能做到內(nèi)容融合，不能做到物理上的三網(wǎng)合一，這是由于它們屬于不同的管理者和利益方所決定的．目前國(guó)內(nèi)的進(jìn)展是電信網(wǎng)基本上能夠做到能同時(shí)傳送三種信號(hào)，并且已實(shí)現(xiàn)了全國(guó)聯(lián)網(wǎng)，如果是 20兆以上的光纖到戶，在保障足夠的計(jì)算機(jī)上網(wǎng)速度和電話通話音質(zhì)的前提下，能夠做到十分流暢地收看幾十套一般電視節(jié)目和十幾套高清節(jié)目，但其缺點(diǎn)是節(jié)目源有所不足，由于體制的原因，同城中國(guó)電信的電信網(wǎng)一般沒有同城的有線電視臺(tái)的節(jié)目．而廣電網(wǎng)的三網(wǎng)融合進(jìn)展較慢，還沒有形成全國(guó)性的廣電網(wǎng)，而是各城市的有線電視網(wǎng)單獨(dú)作戰(zhàn)．目前的情況是各大城市的有線電視網(wǎng)都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化，能夠傳送電視信號(hào)和計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)信號(hào)，其缺點(diǎn)是不能傳送電話信號(hào)，且計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)帶寬受有線網(wǎng)接入電信網(wǎng)的專線帶寬限制．因此，用戶一般都要同時(shí)接入這2個(gè)網(wǎng)絡(luò)．

目前，企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的狀況是大型企業(yè)既有計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)，又有內(nèi)部電話網(wǎng)，還有廣播電視網(wǎng)；即使中小型企業(yè)一般也有計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)和內(nèi)部電話網(wǎng)．一般計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)通過路由器接入電信網(wǎng)或有線電視網(wǎng)從而連上Internet，企業(yè)內(nèi)部電話網(wǎng)經(jīng)程控交換機(jī)接入電信電話網(wǎng)，而企業(yè)內(nèi)部電視網(wǎng)則接入有線電視網(wǎng)．建設(shè)這些網(wǎng)絡(luò)不但需要高投入，而且維持這些網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)營(yíng)也需要耗費(fèi)大量的物質(zhì)和人力資源．如企事業(yè)單位的終端用戶一般有幾十、幾百甚至幾千上萬個(gè)，如果每個(gè)終端用戶直接接入電信和有線網(wǎng)，費(fèi)用必將昂貴，如一個(gè)電視用戶每月一般要花費(fèi)幾十元，一個(gè)電話用戶每月也至少幾十元，并且單位還不好控制和管理．如果電信和有線網(wǎng)只接入單位的Intranet，單位的所有終端用戶再通過 Intranet接入電信和有線網(wǎng)，不但能大大降低每個(gè)終端用戶的接入費(fèi)用，同時(shí)還有利單位對(duì)終端用戶的費(fèi)用管理和內(nèi)容的掌控．到目前為止，國(guó)內(nèi)三網(wǎng)融合的探索，都集中在研究如何讓電信網(wǎng)或有線電視網(wǎng)同時(shí)傳送電話、電視和計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)信號(hào)的問題，還沒有研究使企業(yè)內(nèi)部的電視網(wǎng)、電話網(wǎng)及計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)三網(wǎng)合一的問題，而企業(yè)內(nèi)部多個(gè)網(wǎng)絡(luò)的存在，增加企業(yè)網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)、管理和維護(hù)成本，阻礙了企業(yè)的信息化進(jìn)步，因此，基于Intranet三網(wǎng)融合的探討十分必要．

基于 Intranet三網(wǎng)融合要解決的問題是把企業(yè)內(nèi)部的計(jì)算機(jī)網(wǎng)、電視網(wǎng)和電話三網(wǎng)合一，即企業(yè)內(nèi)部只建設(shè)計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)，而把電視信號(hào)和電話信號(hào)變成能在計(jì)算機(jī)網(wǎng)上傳輸?shù)?IPTV（Internet Protocol Television，網(wǎng)絡(luò)協(xié)定電視）信號(hào)和 IP（Internet Protocol，網(wǎng)絡(luò)互連協(xié)議）電話信號(hào)[2-4]，然后，電視、電話、數(shù)據(jù)三種信號(hào)都通過計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)傳送，這樣不但大大降低了企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)成本，同時(shí)也大大節(jié)省了網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營(yíng)費(fèi)用．基于Intranet的三網(wǎng)融合技術(shù)上可行的，因?yàn)殡S著“寬帶中國(guó)”戰(zhàn)略的實(shí)施和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，Intranet（企業(yè)內(nèi)網(wǎng)）的網(wǎng)速將會(huì)越來越快．目前，大型企業(yè)的內(nèi)部局域網(wǎng)網(wǎng)速基本上達(dá)到了千兆，小型企業(yè)的局域網(wǎng)網(wǎng)速也達(dá)到了百兆，突破了通過內(nèi)部局域網(wǎng)同時(shí)傳遞電視視頻信號(hào)、電話音頻信號(hào)和計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)信號(hào)的速度和延遲的瓶頸，使通過內(nèi)部局域網(wǎng)實(shí)現(xiàn)企業(yè)內(nèi)部的電視網(wǎng)、電話網(wǎng)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)三網(wǎng)融合或三網(wǎng)合一成為了可能．其實(shí)現(xiàn)方法是在企業(yè)計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)的基礎(chǔ)上，通過增加信號(hào)轉(zhuǎn)換設(shè)備，把電視信號(hào)和電話信號(hào)變成可在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上傳輸IP數(shù)據(jù)包，即IPTV和IP電話信號(hào)，經(jīng)過Intranet網(wǎng)絡(luò)上傳遞，再由接收端的三網(wǎng)融合終端接收、分離與轉(zhuǎn)換，把計(jì)算機(jī)信號(hào)、電視信號(hào)和電話信號(hào)分別送到計(jì)算機(jī)、電視機(jī)和電話機(jī)上，從而實(shí)現(xiàn)企業(yè)內(nèi)部的三網(wǎng)合一．

1 基于 Intranet三網(wǎng)融合的技術(shù)路線

總的技術(shù)思路是首先對(duì)企業(yè)內(nèi)部局域網(wǎng)Intranet進(jìn)行升級(jí)，一般幾十人用戶的企業(yè)網(wǎng)速要達(dá)到百兆，幾百人以上的用戶企業(yè)網(wǎng)速要達(dá)到千兆，達(dá)到能同時(shí) IPTV、IP電話和計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)信號(hào)的三網(wǎng)融合網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)速的要求．然后，增加接入設(shè)備把電信網(wǎng)及廣電網(wǎng)接入Intranet，增加終端設(shè)備把電視、電話及計(jì)算機(jī)信號(hào)分別送到電視機(jī)、電話機(jī)和計(jì)算機(jī)，當(dāng)然整個(gè)過程需要服務(wù)器和相應(yīng)的軟件對(duì)其進(jìn)行控制和管理．

1.1 電視信號(hào)和電話信號(hào)的數(shù)據(jù)化

電視信號(hào)和電話信號(hào)的數(shù)據(jù)化就是把模擬的電視視頻信號(hào)和電話音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成能在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)腎P數(shù)據(jù)包的過程．具體步驟是先采樣量化，即把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)；然后壓縮編碼，把數(shù)字信號(hào)變成數(shù)據(jù)幀，再分組打包進(jìn)行IP封裝，即把若干個(gè)數(shù)據(jù)幀分成一組，加入含有路由和控制信息的報(bào)頭，變成IP數(shù)據(jù)包，最后把IP數(shù)據(jù)包送到收發(fā)電路，經(jīng)收發(fā)電路發(fā)送到Intranet上，如圖1所示．電視信號(hào)和電話信號(hào)的編碼壓縮格式不同，前者采用 H.264編碼格式，后者為 G.729編碼格式．收發(fā)電路具有路由和存貯轉(zhuǎn)發(fā)的功能．

1.2 綜合接入端設(shè)備的功能及組成

綜合接入設(shè)備的功能把來自電信網(wǎng)自帶終端的IPTV、電話模擬音頻和計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)信號(hào)、來自廣電的電視數(shù)據(jù)流及來自本地內(nèi)部產(chǎn)生的電視信號(hào)都接入進(jìn)來，經(jīng)過一系列的變換和處理后，最后在控制和管理軟件的控制下，變成IP數(shù)據(jù)包經(jīng)收發(fā)電路送到企業(yè)內(nèi)部局域網(wǎng)Intranet上．它由信號(hào)變換電路、電視信號(hào)混合電路、電話內(nèi)外信號(hào)變換電路、數(shù)據(jù)收發(fā)電路、控制電路、嵌入式CPU、RAM內(nèi)存、ROM 中的操作系統(tǒng)及控制管理軟件等模塊組成，如圖2所示．其中，信號(hào)變換電路的主要作用是把廣電網(wǎng)送來的電視信號(hào)或本地產(chǎn)生的電視信號(hào)變換成能在計(jì)算機(jī)網(wǎng)傳遞的 IP數(shù)據(jù)包形式的電視信號(hào)．電視信號(hào)混合電路是把廣電網(wǎng)與電信網(wǎng)送來的IP電視數(shù)據(jù)包和本地產(chǎn)生的電視信號(hào) IP數(shù)據(jù)包混加到一塊，變成單一的 IPTV數(shù)據(jù)報(bào)送到收發(fā)電路．電話內(nèi)外信號(hào)變換電路把電信終端送的模擬電話音頻變成 IP數(shù)據(jù)信號(hào)，如果是內(nèi)線撥打的是外線，該電路就把內(nèi)部局域網(wǎng)Intranet送來的IP電話信號(hào)變成模擬電話信號(hào)向電信網(wǎng)傳遞．嵌入式CPU是接入端的中央處理器，所有運(yùn)算和進(jìn)程都是在其操作系統(tǒng)的控制下由CPU完成的．控制電路的作用是按照操作系統(tǒng)和控制管理軟件的要求控制其它電路的工作．操作系統(tǒng)及控制管理等應(yīng)用軟件都存貯在只讀存儲(chǔ)器ROM中，只要通電就按照設(shè)定好的程序啟動(dòng)接入端的工作．

1.3 三網(wǎng)融合終端的原理與組成

三網(wǎng)融合終端的原理是把來自Intranet的IP數(shù)據(jù)包，經(jīng)過終端的網(wǎng)線接口和隔離變壓器的處理，送到數(shù)據(jù)收發(fā)電路，送來的數(shù)據(jù)包經(jīng)數(shù)據(jù)收發(fā)電路中的接收電路的整形、質(zhì)量控制和路由轉(zhuǎn)發(fā)等處理送到嵌入式CPU中，CPU根據(jù)各種協(xié)議和管理控制軟件的要求對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行處理，處理好的IPTV和計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)包送到收發(fā)電路中的發(fā)送電路，發(fā)送電路再把數(shù)據(jù)處理成符合網(wǎng)絡(luò)傳送的數(shù)據(jù)包經(jīng)網(wǎng)絡(luò)接口分別把數(shù)據(jù)送到計(jì)算機(jī)和IPTV機(jī)頂盒，IPTV再經(jīng)機(jī)頂盒的控制節(jié)目軟件的選取、數(shù)模轉(zhuǎn)換等工作后送到電視機(jī)，而IP電話數(shù)據(jù)包經(jīng)信號(hào)變換電路的解碼、數(shù)模轉(zhuǎn)換等處理后變成模擬音頻信號(hào)直接送到電話機(jī)，其組成和功能關(guān)系如圖3所示．反之，電話機(jī)的模擬音頻信號(hào)、電視機(jī)盒送來的互動(dòng)信號(hào)和計(jì)算機(jī)來的數(shù)據(jù)信號(hào)經(jīng)三網(wǎng)融合終端的處理變成IP數(shù)據(jù)報(bào)送到企業(yè)內(nèi)網(wǎng)中．

1.4 控制管理服務(wù)器的作用

控制管理服務(wù)器主要裝有管理監(jiān)控系統(tǒng)軟件，它的作用是用戶管理及認(rèn)證，數(shù)據(jù)流監(jiān)視及設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視及報(bào)警等；IPTV管理控制系統(tǒng)軟件，其主要作用有流服務(wù)管理，媒體管理和電子節(jié)目單服務(wù)等；IP電話管理控制系統(tǒng)軟件，其主要作用有Intranet內(nèi)部IP電話號(hào)碼設(shè)置與管理，IP電話通話的建立與拆除等．

圖1 電視信號(hào)和電話信號(hào)轉(zhuǎn)變成IP數(shù)據(jù)包示意圖

圖2 三網(wǎng)融合綜合接入端方框圖

圖3 三網(wǎng)融合終端方框圖

2 基于 Intranet三網(wǎng)融合的實(shí)現(xiàn)方法

2.1 基于Intranet三網(wǎng)融合的實(shí)現(xiàn)功能圖

經(jīng)過技術(shù)路線的討論，可以得出完整的基于Intranet三網(wǎng)融合的實(shí)現(xiàn)功能圖，它由三網(wǎng)融合綜合接入端、企業(yè)內(nèi)部局域網(wǎng)Intranet、若干個(gè)三網(wǎng)融合終端及控制管理服務(wù)器組成，如圖4所示．電信送來電話信號(hào)、電視信號(hào)、計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)信號(hào)和廣電送來的電視信號(hào)及本地產(chǎn)生的電視信號(hào)都直接連接到三網(wǎng)融合接入端，經(jīng)接入端的處理變成IP數(shù)據(jù)包送到企業(yè)內(nèi)部局域網(wǎng) Intranet上，經(jīng)局域網(wǎng)傳送到各三網(wǎng)融合終端上，再由終端處理分別變成電話信號(hào)送到電話機(jī)、IPTV電視信號(hào)送到電視機(jī)頂盒、計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)信號(hào)送到計(jì)算機(jī)．電視節(jié)目的選取與控制、內(nèi)部電話號(hào)碼的設(shè)置與管理、用戶的管理與認(rèn)證等都由控制管理服務(wù)器完成．

2.2 基于Intranet三網(wǎng)融合與現(xiàn)有企業(yè)內(nèi)網(wǎng)絡(luò)的比較

現(xiàn)在大型企事業(yè)單位一般擁有計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)、內(nèi)部電話網(wǎng)、內(nèi)部電視網(wǎng)三個(gè)網(wǎng)絡(luò)，其功能圖如圖5所示．

圖4 基于Intranet三網(wǎng)融合的實(shí)現(xiàn)功能圖

圖5 企業(yè)內(nèi)部局域網(wǎng)、電話網(wǎng)、電視網(wǎng)功能圖

從圖5看出，企業(yè)內(nèi)部的計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)、內(nèi)部電話網(wǎng)和電視網(wǎng)是3個(gè)獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)，分別傳送計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)、電話音頻和電視視頻三種信號(hào)，網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本和管理成本都非常大，甚至有的大企業(yè)這 3個(gè)網(wǎng)絡(luò)分屬不同的部門管理，如計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)由計(jì)算中心或信息中心管理，電話網(wǎng)由通信或機(jī)要部門管理，而電視網(wǎng)則由宣傳部門管理．管理成員龐大，消耗大量人力物力．隨著國(guó)家促進(jìn)信息化建設(shè)的政策逐步貫徹實(shí)施，大多數(shù)企業(yè)都升級(jí)了計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)使其網(wǎng)絡(luò)帶寬達(dá)到了百兆、千兆，所以利用計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)同時(shí)傳送數(shù)據(jù)、電視和電話三種信號(hào)成為可能．因此，基于Intranet三網(wǎng)融合比獨(dú)立建設(shè)企業(yè)內(nèi)部的計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)、內(nèi)部電話網(wǎng)和電視網(wǎng)在硬件費(fèi)用、管理、維護(hù)和運(yùn)營(yíng)等方面都有優(yōu)勢(shì)．

[1] 李方．促進(jìn)信息消費(fèi) 網(wǎng)絡(luò)通信業(yè)政策四箭連發(fā)[EB/OL]．中國(guó)經(jīng)濟(jì)網(wǎng)www.ce.cn.[2013-08-23]．

[2] Bikfalvi A, Garc′?a-Reinoso J. A peer-to-peer IPTV service architecturefor the IP multimedia subsystem[J].International Journal of Communication Systems, 2010,23：780-801．

[3] Homero Toral-Cruz , Al-Sakib Khan Pathan. Accurate modeling of VoIP traffic QoS parameters in current and future networks with multifractal and Markov models[J].Mathematical and Computer Modelling, 2013, 57（11-12）：2832-2845．

[4] 徐恪，林嵩，吳建平．基于用戶效用的三網(wǎng)融合演化模型與分析[J]．計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào), 2013（05）：3-14．