淺談三網(wǎng)融合技術(shù)及解決方案

摘 要:本文探討了三網(wǎng)融合技術(shù)及解決方案，提出了自己的一些想法，可供同行參考學(xué)習(xí)。

關(guān)鍵詞:三網(wǎng)融合技術(shù)解決方案

中圖分類號:TN943.6文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1674-098X(2011)02(c)-0015-02

1 三網(wǎng)融合基本概念

所謂三網(wǎng)融合，就是在同一個網(wǎng)上實現(xiàn)語音、數(shù)據(jù)和圖像的傳輸。對用戶而言，就是指只用一條線路可以實現(xiàn)打電話、看電視、上網(wǎng)等多種功能。

三網(wǎng)融合有3個重要技術(shù)基礎(chǔ):①成熟的數(shù)字化技術(shù)，即語音、數(shù)據(jù)、圖像等信息都可以通過編碼成0和1的比特流進(jìn)行傳輸和交換，這是三網(wǎng)融合的基本條件;②采用TCP／IP協(xié)議。只有基于獨立IP地址，才能實現(xiàn)點對點、點對多點的互動，才能使得各種以IP為基礎(chǔ)的業(yè)務(wù)能在不同的網(wǎng)上實現(xiàn)互通;③光通信技術(shù)。只有光通信技術(shù)才能提供足夠的信息傳輸速度，保證傳輸質(zhì)量，光通信技術(shù)也使傳輸成本大幅下降。目前三網(wǎng)融合的主要應(yīng)用包括互聯(lián)網(wǎng)電視(IPTV)和網(wǎng)絡(luò)電話(VOIP)。

IPTV是指利用IP技術(shù)，通過寬帶網(wǎng)絡(luò)提供視頻業(yè)務(wù)。IPTV融合了電視業(yè)務(wù)和電信業(yè)務(wù)的特點。其優(yōu)勢在于“互動性”與“按需觀看”，徹底改變了傳統(tǒng)電視單向播放的缺點。

VOIP又名寬帶電話，是指基于寬帶技術(shù)實現(xiàn)的電腦與電腦、電腦與電話、電話與電話之間的通話業(yè)務(wù)。因無須搭建專屬網(wǎng)絡(luò)，VOIP運營成本低，通話資費大大低于傳統(tǒng)電話。

2 現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

2.1 電話網(wǎng)絡(luò)

眾所周知，電話網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)歷史悠久，它以話音業(yè)務(wù)為主，同時也提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)服務(wù)。它的最大優(yōu)勢就是現(xiàn)有的電話網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)已經(jīng)遍布各地，有現(xiàn)成的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。但系統(tǒng)帶寬、業(yè)務(wù)種類等許多方面不能滿足經(jīng)濟快速發(fā)展帶來的日益廣泛的客戶要求。普通電話線的傳輸速率并不高，用這種電話線撥號上網(wǎng)，最快的上行速度也只能達(dá)到56kbps，而下行速度只有33.6kbps;這只能傳輸普通的數(shù)據(jù)，不能滿足傳輸對連續(xù)性要求較高的多媒體信息的要求。

為了在電話線上實現(xiàn)綜合業(yè)務(wù)，研究出了一種非對稱數(shù)字用戶線(Asymmetric Digital Subscriber Line)技術(shù)，簡稱ADSL。ADSL采用離散多音技術(shù)DMT(Descret Multitone Technology)將電話線信道的通頻帶擴展到1MHz左右，然后在該頻帶內(nèi)劃分出若干個4.3kHz信道，從而提高了整個電話用戶線上數(shù)據(jù)傳輸總速率。該技術(shù)使用戶能夠共享一條電話線進(jìn)行上網(wǎng)與通電話。ADSL系統(tǒng)在服務(wù)器端必須使用接入復(fù)用器，它處理類似于路由器和訪問路由器的功能，它與外部網(wǎng)絡(luò)(Internet或ATM網(wǎng)等)間的互聯(lián)接口因網(wǎng)絡(luò)不同而異。而在服務(wù)器與用戶兩端還要使用分離器將數(shù)據(jù)與話音分離，因此，兩分離器間的用戶線是話音與數(shù)據(jù)的公用傳輸介質(zhì)，而分離器與中心的數(shù)據(jù)/話音網(wǎng)以及分離器與用戶數(shù)據(jù)網(wǎng)(或設(shè)備)/電話機間則是各行其道。從分離器出來的話音信道的工作則保持傳統(tǒng)的電話網(wǎng)運作方式。現(xiàn)在，ADSL技術(shù)應(yīng)用很廣泛。但測試表明，ADSL的傳輸速率受傳輸距離影響很大，且與傳輸介質(zhì)的直徑有關(guān);它們影響其傳輸速率從幾兆到幾百KB之間波動。

2.2 有線電視網(wǎng)絡(luò)

眾所周知，我國是有線電視大國。其雛形是共用天線系統(tǒng)，都使用同軸電纜。后來發(fā)展到光纖與同軸電纜混合(HFC-Hybrid Fiber and Coxial Cable)的有線電視系統(tǒng)。HFC是ATT公司于1994年提出的寬帶接入方式，其背景是電信市場即將開放，電信公司和廣播公司都試圖向?qū)Ψ叫袠I(yè)滲透。廣播公司希望在傳統(tǒng)的有線電視網(wǎng)絡(luò)上提供傳輸數(shù)據(jù)、話音，以及視頻點播業(yè)務(wù)等，于是人們開始研究通過改造有線電視系統(tǒng)提供數(shù)字化傳輸業(yè)務(wù)高速接入技術(shù)。目前，國內(nèi)的有線電視系統(tǒng)大都采用鄰頻系統(tǒng)，以550MHz系統(tǒng)為主，從18.5MHz到550MHz，共可提供57套電視節(jié)目。其中，有22個允許無線電視節(jié)目傳輸?shù)男诺?DS1-DS22)和35個不允許無線電視節(jié)目傳輸使用的增補頻道，但有線電視節(jié)目傳輸可使用的增補頻道(Z1-Z35)。

目前，許多城市有線電視系統(tǒng)入網(wǎng)用戶率已經(jīng)超過電話入戶率，我國的有線電視網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為繼電話網(wǎng)之后覆蓋率最高的網(wǎng)絡(luò)。除此之外，我國已經(jīng)在城市之間通過光纖實現(xiàn)有線電視系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，有線電視網(wǎng)絡(luò)正在成為全國性的網(wǎng)絡(luò)，而且有可能除在視像信息服務(wù)方面發(fā)揮重大作用之外，在數(shù)據(jù)通信方面也可能發(fā)揮越來越大的作用。有線電視HFC網(wǎng)的寬帶資源和網(wǎng)絡(luò)物理結(jié)構(gòu)為建設(shè)三網(wǎng)融合的新型多媒體互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)提供了良好的物質(zhì)基礎(chǔ)。

3 三網(wǎng)融合的解決方案

3.1 利用有線電視的HFC網(wǎng)實現(xiàn)三網(wǎng)融合

電話網(wǎng)絡(luò)遍布各地，骨干網(wǎng)采用光纖，用戶端則采用普通電話線。人們?yōu)榱耸顾軌驖M足數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枰瑢ζ溥M(jìn)行了大量的研究。先后出現(xiàn)了幾種利用電話網(wǎng)絡(luò)上網(wǎng)的技術(shù)，如ISDN、ADSL等等。但是，普通電話線的電氣特性決定了它的傳輸速率不會太高，無法滿足日益增長的傳輸需求。相比之下，利用有線電視網(wǎng)絡(luò)是三網(wǎng)融合不錯的方案。

有線電視網(wǎng)絡(luò)在城市的普及率極高，其骨干網(wǎng)采用光纖，用戶端采用同軸電纜。隨著點播電視服務(wù)(VOD-Vedio On Demand)需求的出現(xiàn)和高速訪問Internet需求的增加，人們開始探討能否利用有線電視的HFC網(wǎng)實現(xiàn)傳輸話音、視頻和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，即三網(wǎng)融合。

3.2 現(xiàn)有的有線電視網(wǎng)絡(luò)的改造方法

首先，現(xiàn)有的有線電視網(wǎng)絡(luò)都是廣播式的單向傳輸網(wǎng)絡(luò)，這就需要對原有的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行雙向傳輸改造，即原來的單向放大器改造為雙向放大器。其次，由于HFC網(wǎng)采用樹型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，上行傳輸時多臺用戶設(shè)備產(chǎn)生的熱噪聲和從用戶設(shè)備指向中心的多條線路上感應(yīng)的干擾噪聲信號，匯聚到節(jié)點或中心會引起所謂“漏斗效應(yīng)”;由于金屬線路被腐蝕而起到混頻二極管的作用，使下行方向的信號向上行信道輻射，或者由于放大器模塊間的干擾都可能引起共路失真CPD(Common Path Distortion)。為了降低漏斗效應(yīng)的影響，通常需要將共享網(wǎng)段上接入的用戶數(shù)減小到200到500戶;另外，有條件的地方還可以將普通同軸電纜改為多層屏蔽電纜。第三，現(xiàn)有的550MHz的有線電視網(wǎng)絡(luò)除提供電視廣播服務(wù)的信道外，已所剩不多(例如，我國目前各大城市的有線電視系統(tǒng)大都提供30套左右的廣播電視節(jié)目，只剩下10多個信道)，因此，必須從550MHz系統(tǒng)升級為頻帶更寬的有線電視系統(tǒng)(如750或800MHz的系統(tǒng))，這也需要對原系統(tǒng)升級改造。

3.3 服務(wù)質(zhì)量的解決方案

此外，利用HFC網(wǎng)傳輸各種雙向數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，還必須解決服務(wù)質(zhì)量(QOS)問題。因為三網(wǎng)融合涉及到許多不同類型的數(shù)據(jù);不同類型的數(shù)據(jù)對需要的服務(wù)需求不同。如多媒體信息對實時性要求較高，而一般性文本數(shù)據(jù)則對實時性要求較低。迄今為止，由于目前Internet只能提供“盡其所能”(Best-effort)服務(wù)，網(wǎng)絡(luò)對分組的投遞不能提供保證，對用戶數(shù)據(jù)入網(wǎng)也沒有準(zhǔn)入控制機制，很難適應(yīng)實時數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枰Ｓ谑牵藗冮_始進(jìn)行集成服務(wù)(IS-Integrated Service)的研究。所謂集成服務(wù)，簡單地說，就是對每一對實時性要求不同的數(shù)據(jù)流進(jìn)行資源預(yù)留，由此來保證服務(wù)質(zhì)量。但又有人提出挑戰(zhàn):在有限的通信資源的條件下，集成服務(wù)為單獨的數(shù)據(jù)流預(yù)留資源，這樣很容易造成資源的浪費;另外集成服務(wù)無法保證服務(wù)的公平性，也同時增加路由器的負(fù)擔(dān)，為此，有人提出區(qū)別服務(wù)(Diffserv)的概念。所謂區(qū)別服務(wù)就是對同“類”的數(shù)據(jù)提供同類服務(wù)，因而網(wǎng)絡(luò)節(jié)點為“類”分配共享資源，而不為單個數(shù)據(jù)流預(yù)留獨享資源。因此，區(qū)別服務(wù)在一定程度上緩解了集成服務(wù)的矛盾。

還有，現(xiàn)在Internet多采用TCP/IP協(xié)議，由于IP協(xié)議提供無連接傳輸服務(wù);也就是說，各個數(shù)據(jù)流在傳輸過程中都要進(jìn)行獨立的路由選擇，因此傳輸數(shù)據(jù)時就會出現(xiàn)數(shù)據(jù)流錯序的情況，這對實時多媒體傳輸是很不利的。解決方法是采用IP over ATM技術(shù)，及在傳輸層采取TCP/IP技術(shù)，而在數(shù)據(jù)鏈路層采取ATM技術(shù);利用ATM網(wǎng)絡(luò)的強大能力，基于ATM傳輸IP。

ATM技術(shù)是一種快速分組交換方式，通過采用53字節(jié)定長信元和不同的虛通道(VP)/虛通路(VC)進(jìn)行負(fù)載的傳送，具有包括話音、視頻和數(shù)據(jù)在內(nèi)的綜合業(yè)務(wù)傳輸能力。ATM采用帶外信令技術(shù)，傳輸數(shù)據(jù)前先選擇路由，在兩實體之間建立虛通道(VP)/虛通路(VC)，再進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。采用虛連接方法，ATM可將邏輯子網(wǎng)與物理子網(wǎng)隔離開，網(wǎng)絡(luò)的主要管理和控制功能集中在虛電路一級上，使傳輸過程的控制較為簡單，減少了網(wǎng)管、網(wǎng)控復(fù)雜性。ATM支持多協(xié)議(MPOA)和多協(xié)議標(biāo)記交換(MPLS)等協(xié)議。這些工作大大提高了ATM骨干網(wǎng)多業(yè)務(wù)承載能力。

ATM技術(shù)的優(yōu)點:兼有電路交換和分組交換的特點，支持多協(xié)議，即支持傳統(tǒng)的電信業(yè)務(wù)(幀中繼，租用專線)，又支持IP新業(yè)務(wù);能很好地保證QOS;安全性好;配置靈活;鏈路可以用不同速率操作，伸縮性大;是較好的多業(yè)務(wù)承載平臺。缺點:價格高，內(nèi)部開銷大，效率低，網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)較復(fù)雜。但是，IP over ATM 技術(shù)可以使網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)變得簡單，同時可以更大程度地利用現(xiàn)有的Internet網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

ATM網(wǎng)絡(luò)與IP網(wǎng)絡(luò)采用不同的尋址方式和選路協(xié)議。如果IP over ATM技術(shù)采取IP技術(shù)與ATM技術(shù)的簡單疊加，那IP在ATM之上需要非常復(fù)雜的協(xié)議和地址交換，同時必須在IP網(wǎng)絡(luò)的各個節(jié)點建立IP地址與ATM地址之間的映射關(guān)系。這樣不但會使網(wǎng)絡(luò)變得復(fù)雜，而且增加路由器的負(fù)擔(dān)，降低網(wǎng)絡(luò)的性能。IP over ATM技術(shù)采用IP技術(shù)與ATM技術(shù)的集成服務(wù)，及ATM交換機對IP服務(wù)采用專用的協(xié)議，而使用IP的用戶也只有IP地址，交換機也不用進(jìn)行IP地址與ATM地址之間的轉(zhuǎn)換。多協(xié)議標(biāo)簽交換(MPLS)是目前實現(xiàn)IP與ATM結(jié)合的一種良好方案。

多協(xié)議標(biāo)簽交換(MPLS)是一種不用網(wǎng)絡(luò)地址選徑，而利用較短的標(biāo)簽(Label)對分組前傳作決定的技術(shù)。使用MPLS，對網(wǎng)絡(luò)層的分組頭只在進(jìn)入MPLS網(wǎng)絡(luò)時進(jìn)行一次分析(目標(biāo)地址，服務(wù)質(zhì)量要求等)。一個標(biāo)簽由4字節(jié)組成，置于數(shù)據(jù)鏈路層幀頭與網(wǎng)絡(luò)層分組頭間。

總而言之，IP over ATM技術(shù)利用ATM硬件交換來提高IP選路性能和減少網(wǎng)絡(luò)的傳輸時延，以及利用IP簡單和網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)能力好的特點，將選路和交換融為一體;具有很好的可伸縮性、很好的質(zhì)量服務(wù)保證、高效的信息傳輸性能等優(yōu)點。因此，IP over ATM技術(shù)是目前實現(xiàn)三網(wǎng)融合的一種很好的方案。

4 結(jié)語

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展非常迅猛，革新的態(tài)勢十分驚人，三網(wǎng)融合是網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的趨勢，超高性能、高度專業(yè)化的網(wǎng)絡(luò)也將會出現(xiàn)。隨著各種通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，將會有更加高性能、更優(yōu)越的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)供我們選擇。總而言之，我們總是希望將來的網(wǎng)絡(luò)能夠為實時數(shù)據(jù)流提供良好的質(zhì)量服務(wù)保證，為各種數(shù)據(jù)流傳輸提供很好的安全性保證，而且能夠繼續(xù)傳輸傳統(tǒng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù);而那些不夠靈活，無法擴展，難于變革自己以滿足用戶性能需求變化的網(wǎng)絡(luò)將很快被淘汰。

參考文獻(xiàn)

[1]林建強．老虎山基地通信傳輸“三網(wǎng)融合”的研究與應(yīng)用[J]．科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2009，1：31．

[2]崔杰．三網(wǎng)融合下廣電傳媒的契機與挑戰(zhàn)[J]．科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2010，12：218．

[3]蔡永順．基于EPON在三網(wǎng)融合上的應(yīng)用[J]．科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2010，8：89．