三網(wǎng)技術(shù)演進(jìn)與融合趨勢

王瑞剛

（西安郵電學(xué)院 物聯(lián)網(wǎng)與兩化融合研究院，陜西 西安 710061）

0 引言

網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)與融合是網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的自然規(guī)律。電信網(wǎng)、廣播電視網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)各自在發(fā)展中演進(jìn)，呈現(xiàn)出技術(shù)趨同、網(wǎng)絡(luò)趨同、業(yè)務(wù)趨同的現(xiàn)象，融合是趨同化的必然趨勢[1]。目前在我國，電信網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)自然地融合起來，并呈現(xiàn)深度融合的趨勢，這得益于建設(shè)運營主體的唯一性。廣播電視網(wǎng)由于自身的特殊性，目前與互聯(lián)網(wǎng)的融合較少。2010年，國務(wù)院先后出臺了《推進(jìn)三網(wǎng)融合總體方案》（國發(fā)[2010]5號）和《三網(wǎng)融合試點方案》（國辦發(fā)[2010]35號），并確定了北京、上海、武漢等12個城市作為第一批三網(wǎng)融合試點地區(qū)。三網(wǎng)將逐步實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)資源共享、業(yè)務(wù)互聯(lián)互通、技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)發(fā)展，這對提高我國信息化水平，保障網(wǎng)絡(luò)信息安全與文化安全具有積極的意義。三網(wǎng)融合是國民經(jīng)濟和信息化社會發(fā)展的迫切要求，也是一個技術(shù)發(fā)展的長期過程，不可能一蹴而就。正確把握網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的技術(shù)演進(jìn)性與融合趨勢，對于制定正確的引導(dǎo)政策和科學(xué)的實施規(guī)劃相當(dāng)重要。

1 三網(wǎng)技術(shù)演進(jìn)

1.1 電信網(wǎng)的演進(jìn)

電信網(wǎng)是由終端設(shè)備、傳輸鏈路和交換設(shè)備構(gòu)成的互連互通的通信體系，并以信令、通信協(xié)議以及運營管理系統(tǒng)為支撐，為用戶提供多種通信業(yè)務(wù)。在我國，電信網(wǎng)主要包括公用電話網(wǎng)（PSTN）、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)（DDN）、綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)（ISDN）、寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)（B-ISDN）、蜂窩移動通信網(wǎng)和中國公用計算機互聯(lián)網(wǎng)（CHINANET）。

電信網(wǎng)水平結(jié)構(gòu)可分為用戶駐地網(wǎng)、接入網(wǎng)和核心網(wǎng)；垂直結(jié)構(gòu)可分為應(yīng)用層、中間層和物理層。電信網(wǎng)主體已經(jīng)實現(xiàn)信號數(shù)字化、傳輸光纖化、協(xié)議IP化和業(yè)務(wù)分組化，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)也向舍棄中間層的扁平化方向演進(jìn)。

1）核心網(wǎng)的演進(jìn)

核心網(wǎng)演進(jìn)有重疊網(wǎng)和混合網(wǎng)兩種策略。重疊網(wǎng)策略保持現(xiàn)有電路交換網(wǎng)用于承載電話業(yè)務(wù)，新建分組網(wǎng)（ATM網(wǎng)或IP路由器網(wǎng)）用于承載IP數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，雙網(wǎng)業(yè)務(wù)節(jié)點獨立發(fā)展，初期通過網(wǎng)關(guān)設(shè)備實現(xiàn)業(yè)務(wù)互聯(lián)互通，待時機成熟，再將電話業(yè)務(wù)遷移至IP網(wǎng)。混合網(wǎng)策略采用支持STM，ATM和IP的新型綜合交換機，實現(xiàn)業(yè)務(wù)節(jié)點在物理上的融合。運營商多采用重疊網(wǎng)策略，原因在于這種演進(jìn)允許不同的網(wǎng)絡(luò)按各自最佳方向獨立演進(jìn)。目前，核心網(wǎng)已經(jīng)全部實現(xiàn)光纖化，吉比特路由器已經(jīng)普及，太比特路由器已開始應(yīng)用，可以滿足用戶快速增長的帶寬要求。

2）接入網(wǎng)的演進(jìn)

與核心網(wǎng)相比，接入網(wǎng)演進(jìn)較慢。目前，80%的寬帶用戶為ADSL接入，帶寬多為2 Mbit/s。隨著固網(wǎng)用戶視頻業(yè)務(wù)的需求增加，接入網(wǎng)必須向無源光網(wǎng)絡(luò)（EPON）演進(jìn)。另外，移動網(wǎng)絡(luò)用戶和業(yè)務(wù)的快速增長，使無線頻譜資源的稀缺性進(jìn)一步加劇，移動與固網(wǎng)的融合（FMC）成為電信產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然趨勢。

3）駐地網(wǎng)的演進(jìn)

用戶駐地網(wǎng)一般是指用戶終端至用戶網(wǎng)絡(luò)接口所包含的機線設(shè)備，由完成通信和控制功能的用戶駐地布線系統(tǒng)組成，通常也被形象地稱為“信息高速公路”最后一公里。駐地網(wǎng)演進(jìn)呈現(xiàn)“光進(jìn)銅退”現(xiàn)象，光纖到戶（FTTH）為不同運營商實現(xiàn)資源共享和用戶自主選擇接入多媒體通信服務(wù)奠定了堅實的基礎(chǔ)。

總之，傳統(tǒng)電信網(wǎng)正在向以分組交換技術(shù)和多媒體寬帶業(yè)務(wù)承載為主要特征的下一代電信網(wǎng)（NGN）遷移，F(xiàn)MC，IMS和業(yè)務(wù)融合成為發(fā)展趨勢，移動網(wǎng)加速向3G和LTE演進(jìn)，從長遠(yuǎn)來看，光交換可能最終取代核心路由交換。

1.2 互聯(lián)網(wǎng)的演進(jìn)

互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展大致經(jīng)歷了如圖1所示的4個階段。

隨著互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的普及，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模越來越大，網(wǎng)絡(luò)流量激增，互聯(lián)網(wǎng)一些固有的缺陷也逐漸顯現(xiàn)，諸如可擴展性、綠色環(huán)保、服務(wù)質(zhì)量、安全、運營管控、網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)等問題。解決這些問題可能的路徑有兩條：一是以IPv6為主的改進(jìn)型架構(gòu)的下一代互聯(lián)網(wǎng)（NGI）；一是全新架構(gòu)的未來互聯(lián)網(wǎng)。目前，除IPv6地址解決方案獲得一致認(rèn)可并進(jìn)行了一定規(guī)模的試驗外，未來互聯(lián)網(wǎng)的研究多處于理論研究階段，短期內(nèi)難有可實現(xiàn)的解決方案。

1）基于可擴展性的演進(jìn)

IP地址的擴展依靠IPv6協(xié)議可以實現(xiàn)。

容量擴展主要依靠光纖互聯(lián)的多機箱組合技術(shù)，而光纖互聯(lián)所用的VSCEL激光器的可靠性還難以保障未來的可持續(xù)擴展，長遠(yuǎn)的解決方向是光交換，其節(jié)點容量可達(dá)千太比特每秒，而功耗可以比光電光（OEO）方式至少小100倍。

路由的擴展，主要是路由表的容量擴展。路由器中控制查表、排隊、緩存的高速寄存器帶寬決定了路由器容量的增長速度，雖然目前已研制出10 Tbit/s量級的超大容量路由器，但核心路由器容量的增長還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于業(yè)務(wù)流量的增長。通過增加路由器數(shù)量來擴充路由表容量將面臨網(wǎng)絡(luò)扁平化與路由收斂的困境。另外，由于沒有合適的光存儲器件，用光分組交換取代路由器還遙不可及，而光突發(fā)交換也存在顆粒性的不足。路由器的基礎(chǔ)進(jìn)步已經(jīng)適應(yīng)不了業(yè)務(wù)容量的增加。

2）基于綠色節(jié)能的演進(jìn)

互聯(lián)網(wǎng)的寬帶化使流量以超常規(guī)的方式增長，移動互聯(lián)網(wǎng)將加大網(wǎng)絡(luò)能耗，能源約束已對互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展提出嚴(yán)重挑戰(zhàn)。互聯(lián)網(wǎng)耗電量約占全球總電量的5.4%，美國互聯(lián)網(wǎng)耗電量占全國的9.3%，中國約占4.3%，并且每年以8%～10%的速度增長[2]。在互聯(lián)網(wǎng)中，互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心（IDC）的耗電量約占40%，主要的能耗設(shè)備是服務(wù)器。在追求IDC、路由器、基站、終端節(jié)能技術(shù)的同時，互聯(lián)網(wǎng)在體系結(jié)構(gòu)設(shè)計上也應(yīng)向綠色節(jié)能方向演進(jìn)。

3）基于服務(wù)質(zhì)量的演進(jìn)

互聯(lián)網(wǎng)遵循“盡力而為”的原則提供服務(wù)，缺少Q(mào)oS的保證機制。對于實時性要求較高的業(yè)務(wù)，如語音、視頻等采用輕量級承載或差異化服務(wù)，這降低了網(wǎng)絡(luò)資源的利用率或增加了實現(xiàn)的復(fù)雜度。目前，還缺少有效解決服務(wù)質(zhì)量的演進(jìn)方案。

4）基于安全及運營管控的演進(jìn)

可管、可控、可信是任何商用網(wǎng)的基本特征。IP協(xié)議的特點決定了互聯(lián)網(wǎng)在安全方面存在先天不足，現(xiàn)實的狀況也確實如此。借鑒電信業(yè)可控網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計理念，我國提出的《基于三元對等鑒別的訪問控制方法》（虎符TePA）獲 ISO/IEC正 式 批 準(zhǔn)（ISO/IEC 9798-3:1998/Amd.1:2010），這標(biāo)志著下一代IP網(wǎng)有可能向著可管、可控、可信、可經(jīng)營的方向演進(jìn)。

5）基于網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)的演進(jìn)

開放的體系架構(gòu)為互聯(lián)網(wǎng)帶來了巨大的成功，但無序的網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)設(shè)計注定了互聯(lián)網(wǎng)行為的不確定性，即路由、流量、傳輸性能的不確定，而一個行為不確定的網(wǎng)絡(luò)是難以支持QoS、擴展性、安全性等一系列可信、可靠、可控網(wǎng)絡(luò)的基本要求的。體系架構(gòu)是未來互聯(lián)網(wǎng)研究要解決的首要問題。

1.3 廣播電視網(wǎng)的演進(jìn)

廣播電視網(wǎng)是由廣播電視臺、廣播電視傳輸設(shè)備以及用戶接收機組成的廣播、電視、圖文等信息的通信網(wǎng)絡(luò)，包括廣播網(wǎng)、有線電視網(wǎng)（CATV）、衛(wèi)星電視直播網(wǎng)（DBS）等。廣播電視網(wǎng)是我國信息基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，是重要的輿論宣傳陣地，由廣電總局管理建設(shè)，多數(shù)具有公用事業(yè)性質(zhì)。

廣播電視網(wǎng)將朝著核心網(wǎng)IP化，傳送網(wǎng)雙向光纖數(shù)字化，終端多樣化、智能化和融合化[3]的方向演進(jìn)。廣電網(wǎng)的廣播結(jié)構(gòu)具有網(wǎng)絡(luò)節(jié)能和資源利用率高的優(yōu)點，保持此特點的媒體播存云平臺體系[4]可能是一個較好的演進(jìn)方向。

1）傳輸網(wǎng)演進(jìn)

寫之是對意境的表達(dá)，“意在筆先”看似老生常談，實則是畫家的普遍經(jīng)驗，“寫”看似技法，實則是對“意境”的把握。中國畫中“筆墨”非“寫之”不能得之，“寫意精神”更是中國傳統(tǒng)文化的至高追求，“六法”的標(biāo)準(zhǔn)正是對中國傳統(tǒng)文化中“寫意精神”的最好詮釋，也是對中國傳統(tǒng)文化中的哲學(xué)思想的最好體現(xiàn)。

目前，廣電傳輸網(wǎng)主干已經(jīng)實現(xiàn)了數(shù)字化、光纖化和雙向化，全國聯(lián)網(wǎng)也指日可待。以高性能寬帶信息網(wǎng)（3TNet）核心技術(shù)為支撐的下一代廣播電視網(wǎng)（NGB）正在上海地區(qū)進(jìn)行試點。為滿足三網(wǎng)融合需求，特別是廣電網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)的融合需求，必須對現(xiàn)有的廣電網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)以及業(yè)務(wù)管理、安全監(jiān)控體系進(jìn)行改造。以海量信息云存儲與傳輸技術(shù)、面向業(yè)務(wù)的路由與交換技術(shù)、傳輸網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)的管理與控制技術(shù)為特征的創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)和以實時云服務(wù)、可管可控可信為特征的開放業(yè)務(wù)體系將是NGB的演進(jìn)方向。

2）光纖同軸混合接入系統(tǒng)演進(jìn)

光纖同軸混合網(wǎng)是目前我國有線電視網(wǎng)的主要接入形式，資源量龐大。基于光纖同軸混合接入復(fù)雜環(huán)境下的高速接入技術(shù)及產(chǎn)品是保護(hù)現(xiàn)有投資，實現(xiàn)三網(wǎng)融合業(yè)務(wù)承載的演進(jìn)方向。

3）NGB無線寬帶接入演進(jìn)

移動多媒體廣播（CMMB）是廣電網(wǎng)發(fā)展的一個方向。適用于NGB的無線系統(tǒng)架構(gòu)、單向廣播和雙向交互應(yīng)用無線傳輸技術(shù)、媒體無線接入及安全控制技術(shù)將成為廣電網(wǎng)無線寬帶接入演進(jìn)的關(guān)鍵性技術(shù)。

4）數(shù)字化智能化終端演進(jìn)

有線數(shù)字電視（CDTV）逐步演進(jìn)為家庭智能化終端，不但承載現(xiàn)有電視接收機、個人計算機、電話機的全部功能，而且可作為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用——智能家居的信息匯聚、處理與傳輸?shù)募仄脚_。面向數(shù)字電視終端的多級優(yōu)化安全嵌入式操作系統(tǒng)、服務(wù)能力抽象和語義化、多維可伸縮視頻編解碼、高密度視頻轉(zhuǎn)碼、用戶業(yè)務(wù)精細(xì)化管控都是智能化終端演進(jìn)過程中要解決的關(guān)鍵性技術(shù)。

2 三網(wǎng)融合

2.1 三網(wǎng)融合的本質(zhì)與動力

三網(wǎng)融合在技術(shù)層面上表現(xiàn)為技術(shù)上趨向一致，在網(wǎng)絡(luò)層上表現(xiàn)為網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通和資源共享，在業(yè)務(wù)層上表現(xiàn)為優(yōu)勢主營業(yè)務(wù)與其他業(yè)務(wù)的捆綁以及新業(yè)務(wù)的創(chuàng)造，在應(yīng)用層上表現(xiàn)為使用統(tǒng)一的IP協(xié)議，在產(chǎn)業(yè)層上表現(xiàn)為行業(yè)壟斷的打破[6]。

網(wǎng)絡(luò)融合有利于降低運營商網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和運維成本，實現(xiàn)資源共享；促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及終端設(shè)備制造商的技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)升級；為用戶提供質(zhì)優(yōu)價廉、方便快捷的綜合性信息服務(wù)。三網(wǎng)融合的動力源自三網(wǎng)運營商面對市場競爭，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的愿望。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進(jìn)步、用戶寬帶綜合信息化服務(wù)需求的快速增長、政府的產(chǎn)業(yè)布局與結(jié)構(gòu)調(diào)整政策也是推動三網(wǎng)融合的強大力量。

2.2 國內(nèi)三網(wǎng)融合的現(xiàn)狀

三網(wǎng)在國內(nèi)經(jīng)歷了十多年的高速發(fā)展后，技術(shù)條件、基礎(chǔ)設(shè)施和市場空間已基本具備承載語音、數(shù)據(jù)、視頻等綜合業(yè)務(wù)的能力。從1998年三網(wǎng)融合概念的提出，到2010年確定為國家信息化發(fā)展戰(zhàn)略，再到全國12個地區(qū)的試點，國家一直在探索具有中國特色的三網(wǎng)融合的技術(shù)路線、發(fā)展模式和監(jiān)管政策。如何對網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行重新分配以及如何對新資源進(jìn)行開發(fā)利用，成為目前三網(wǎng)融合的焦點和難點。

一方面，IPTV、手機電視、電子購物作為融合初期的主要試點業(yè)務(wù)，取得了一定的進(jìn)展。但廣電、電信各自為政的監(jiān)管體制，廣電內(nèi)部、電信內(nèi)部復(fù)雜的利益關(guān)系決定了資源的壟斷性，行業(yè)資源的壟斷性又決定了利益的專屬性，在通過壟斷性可獲得高額利潤的情況下，運營商推動三網(wǎng)融合的熱情與力度明顯不足。

另一方面，廣電和電信在融合大背景下為保持競爭優(yōu)勢，大力加強寬帶基礎(chǔ)設(shè)施特別是接入網(wǎng)的建設(shè)，同時積極尋求新業(yè)務(wù)的突破，以謀求新的壟斷。無論是廣電網(wǎng)絡(luò)如火如荼的雙向數(shù)字化改造和新媒體業(yè)務(wù)的拓展，還是電信網(wǎng)的光網(wǎng)城市建設(shè)和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，都使得自身的網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)發(fā)生快速的演變。

2.3 三網(wǎng)融合的發(fā)展趨勢

演進(jìn)和融合將是一個漫長的過程，其趨勢如圖2所示。

管理層面的融合：借鑒美國和英國的成功經(jīng)驗，改變電信、廣電分頭管理和分散管理的局面，建立統(tǒng)一的通信管理機構(gòu)和全國性的電信法是實現(xiàn)全面融合的根本保證。

內(nèi)容層面的融合：廣播電視臺節(jié)目資源和IDC資源逐步整合，形成統(tǒng)一的內(nèi)容庫，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源共享，節(jié)約存儲空間，降低網(wǎng)絡(luò)存儲成本。

運營層面的融合：每一個運營商都可以成為全業(yè)務(wù)運營商，運營商之間的競爭與合作增強，可為用戶提供全面可靠、質(zhì)優(yōu)價廉的綜合性信息服務(wù)。

業(yè)務(wù)層面的融合：語音、視頻、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)融合為多媒體綜合業(yè)務(wù)，增強信息服務(wù)的完整性。

用戶終端層面的融合：終端屏幕和功能逐漸融合，將形成家庭固定智能終端和手持便攜移動智能終端兩大類融合網(wǎng)絡(luò)終端產(chǎn)品。

網(wǎng)絡(luò)層面的融合：電信網(wǎng)與互聯(lián)的融合，實現(xiàn)了信息化帶動工業(yè)化，廣電網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)的融合，將實現(xiàn)信息化推進(jìn)先進(jìn)文化的傳播，廣電網(wǎng)和電信網(wǎng)共同構(gòu)成互聯(lián)網(wǎng)的兩個重要基礎(chǔ)設(shè)施。廣電網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)的融合，將徹底解決現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)“易擁堵、不安全”的難題，同時互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展也需要借鑒廣電網(wǎng)單向廣播體系的優(yōu)點。以互聯(lián)網(wǎng)為中心的三網(wǎng)融合將形成“各獻(xiàn)所知、各取所需”的公眾信息網(wǎng)，滿足現(xiàn)代信息服務(wù)業(yè)飛速發(fā)展的要求。

三網(wǎng)的技術(shù)演進(jìn)促進(jìn)了業(yè)務(wù)融合，業(yè)務(wù)融合又推動了技術(shù)的持續(xù)演進(jìn)。業(yè)務(wù)的融合依托運營主體的兼并和聯(lián)合來實現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)融合則以新技術(shù)的應(yīng)用來逐步實現(xiàn)。

3 小結(jié)

三網(wǎng)的發(fā)展歷程充分體現(xiàn)了人們對網(wǎng)絡(luò)融合的不斷追求，三網(wǎng)在向下一代網(wǎng)絡(luò)和未來公眾信息網(wǎng)的演進(jìn)中，同樣將融合作為一個重要的目標(biāo)。三網(wǎng)融合不僅是時下構(gòu)建和諧社會，實現(xiàn)科學(xué)發(fā)展的焦點，更是一個長期的發(fā)展歷程。理想與現(xiàn)實的巨大落差，需要有更大的智慧、勇氣、信念與遠(yuǎn)見來推進(jìn)三網(wǎng)融合不斷地走向深入。

[1] 劉韻潔.三網(wǎng)融合與未來網(wǎng)絡(luò)發(fā)展[J].重慶郵電大學(xué)學(xué)報，2010，22（6）：693-697.

[2]李潔.ICT與節(jié)能減排及標(biāo)準(zhǔn)研究進(jìn)展[J].電信網(wǎng)技術(shù)，2009（9）：31-34.

[3] 殷惠清.三網(wǎng)融合背景下的數(shù)字電視終端技術(shù)發(fā)展[J].電視技術(shù)，2011，35（4）：1-3.

[4]周文琳.面向三網(wǎng)融合的媒體云平臺[J].電視技術(shù)，2011，35（6）：17-18.

[5]關(guān)于印發(fā)國務(wù)院關(guān)于印發(fā)推進(jìn)三網(wǎng)融合總體方案的通知[EB/OL].[2011-07-05].http://wenku.baidu.com/view/5ec89d553c1ec5da50e 270c3.html.

[6] 溫建偉，王厚芹.國際三網(wǎng)融合進(jìn)程評價與啟示[J].電視技術(shù)，2010，34（6）：113-115.