網絡的融合問題研究
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關鍵詞 網絡融合 電信網 計算機網 有線電視網
一、引言
網絡融合是一個大趨勢，也是一個熱門話題。融合的目的主要是為了盡量簡化網絡環(huán)境，降低運營維護的復雜度和運維成本，這是所有運營商所期望的。近幾年，業(yè)界一直在談論融合問題，那么為何融合，如何融合，什么能融合，什么不能融合，融合的技術基礎是什么，這些都是需要研究的問題。大體上來說，目前主要有兩類融合問題。一類是固網和移動網的融合，目前簡稱為FMC；另一類是電信網、計算機網（因特網）和有線電視網的融合，即通常所說的“三網融合”。下面擬分別予以探討。
二、固網和移動網的融合（FMC）
從電信網角度看，移動網與固定網的融合是技術發(fā)展和商業(yè)運作共同驅動的必然結果。移動網與固定網技術大多是共源的，或是通過相互借鑒產生的，技術上的差異愈來愈小。電信的商業(yè)運作要求以最小的投入，得到最大的回報，對全業(yè)務運營商來說，要求網絡走向融合是必然的選擇。
對移動網與固定網的融合最為關切、要求最為強烈的是固話業(yè)務網運營商，即PSTN電話運營商。PSTN有過非常輝煌的時期，在相當長一段時間內，PSTN電話網的普及率是衡量一個國家電信化程度的標志。因特網的出現(xiàn)，IP電話的大量發(fā)展，強烈地沖擊了PSTN在固網話音方面的壟斷地位，使得PSTN輝煌不再。移動通信的高速發(fā)展，更使PSTN雪上加霜。
PSTN只能提供單純的話音業(yè)務，業(yè)務單一，業(yè)務的可取代性強，業(yè)務的可擴展能力很差。除了在電話業(yè)務基礎上的一些諸如來電顯示、呼叫轉移等電話補充業(yè)務外，還可以進行的業(yè)務是“話帶數據業(yè)務”和在話帶數據的基礎上開數據信息服務的增值業(yè)務，但話帶數據速率較低，無法適應信息社會發(fā)展的需要。因特網業(yè)務、電信寬帶業(yè)務和移動通信的發(fā)展，使PSTN的“話帶數據業(yè)務”也處于被替代的境地。不僅移動電話可以取代固網電話，寬帶語音業(yè)務（VoIP）同樣是固網電話強有力的競爭者，這種趨勢是無法阻擋的。
對PSTN電話運營商來說，其出路是技術轉型。由于移動網與固定網技術大多是共源的，或是通過相互借鑒產生的，技術上的差異本來就不大，融合應該是一件很自然的事情。融合什么，如何融合，怎樣融合才最有利于產業(yè)的發(fā)展，這些都是需要深入研究的。
世界各國的固定網都擁有規(guī)模巨大的PSTN，這是一筆巨大的資產，一般來說是不會輕易拋棄的。由于移動網與固定網技術大多是共源性的，固網運營商率先想到并提出了固網和移動網融合（FMC）的要求?；旧?，實現(xiàn)FMC有兩條技術路線。第一條技術路線是充分發(fā)揮固網資源的能力，在已有固網的基礎上，增加移動的能力，以維持固網的發(fā)展趨勢及其已有的生存空間。第二條技術路線是，固網向全業(yè)務運營商發(fā)展時，采用FMC技術來建設性能／價格比最高的網絡體系架構。
第一條技術路線的做法是，首先使終端的接入無繩化，增加終端的移動能力。其次，增加用戶注冊地數據庫，保證用戶在一定范圍內能得到認證，并在移動地獲得接入的權利。目前，接近一億用戶的“小靈通”走的實際上就是這條技術路線。它是在無繩電話的基礎上，增加用戶注冊地數據庫，保證用戶在一個城市的范圍內能得到認證，并在移動地獲得接入的權利，故目前“小靈通”一般被稱為“無線市話”。從技術角度出發(fā)，只要將用戶注冊地數據庫的用戶論證服務擴大，它就可以不局限于一個城市。很顯然，它可以用來延伸PSTN網的壽命，保護已有的電信投資。當然，“小靈通”并不限制采用PHS技術，Wi-Fi技術和B1ue-Tooth技術都可以用相近的思路來實現(xiàn)。從這個意義上說，目前英國電信的Blue-Phone也是“小靈通”思路的延伸，本質上沒有太大的區(qū)別。但這是一條典型的技術路線。
第二條技術路線的做法是，在新型業(yè)務網的設計中，將固網和移動網的共同部分提取出來，用一套系統(tǒng)去滿足其要求，將差異部分用不同的技術去滿足各自的要求。因此，采用這條技術路線首先要分析兩者的共同點和差異點。移動網與固定網的主要差異性分幾個方面。首先是移動性。固定網中的終端設備在工作時是不移動的，移動網中的終設備是可以移動的。移動終端可以在工作中移動，在移動中工作。其次是接入技術。固定網的終端是通過固定線纜接入到通信網中，由于線纜的固定性與用戶身份等數據的固定性，因而終端一般不具有移動性。移動網的終端一般是靠無線鏈路接入的，由于無線鏈路的非固定性，造成以無線鏈路接入的終端的天然移動性。隨著技術的進步，技術的相互融合，情況發(fā)生了變化。固定網的終端也不再不能移動了，它也具有一定的移動功能。漫游技術使得固定終端也具備移動的能力，終端的無繩化更增加了移動能力。技術的發(fā)展使得固定和移動的概念模糊化。目前可以看到的差別是，固定網中的終端是工作時不移動，移動時不工作，而移動網的終端可以邊移動邊工作。
WLAN的發(fā)展使得固定網和移動網界限變得模糊了。一般認為，WLAN是固定網的延伸。在WLAN的支持下，固定終端也可以做到邊移動邊工作。隨著技術的進一步發(fā)展，移動網與固定網的界限將會更加模糊化，二者將更進一步走向融合，最終兩者的差異將僅在接入手段和接入方法上。
如果把對移動性的認識進一步延伸，把移動看作是一種業(yè)務，對固定網和移動網的融合將更加容易理解。移動業(yè)務是由若干邏輯功能實體組合來提供的一種業(yè)務。任何其它業(yè)務網若希望具有移動性，只要在其基本業(yè)務系統(tǒng)的基礎上增加提供移動能力的邏輯功能實體，該業(yè)務即可具有移動性。移動業(yè)務系統(tǒng)可看成是無線接入加上基本業(yè)務系統(tǒng)和提供移動能力的邏輯功能實體組合而成的復合業(yè)務。如將支持電話業(yè)務的邏輯功能實體和支持移動業(yè)務的邏輯功能實體組合起來，終端采用無線接入技術即構成移動電話業(yè)務系統(tǒng)。從這個概念出發(fā)，移動網和固定網的差異將僅體現(xiàn)在接入手段和接入方法上，兩者的融合很容易理解，也是很自然的事情。
移動業(yè)務的實現(xiàn)可由三個邏輯功能實體組成，即注冊地邏輯功能實體、訪問地邏輯功能實體和論證與鑒權邏輯功能實體。如其承載網是分組網，且無須考慮計費的區(qū)分（如不考慮漫游費，訪問地費用不分成等），移動業(yè)務的實現(xiàn)可由兩個邏輯功能實體來組成，即注冊地邏輯功能實體和論證與鑒權邏輯功能實體。移動功能可以在任何一個層面實現(xiàn)。若想在網絡層實現(xiàn)移動性，只要將上述三／二個邏輯功能實體與網絡層設備關聯(lián)起來，網絡層即可具有移動性。目前，IETF提出的Mobile IP是網絡層的移動技術。要在應用層實現(xiàn)移動性，只要將上述三／二個邏輯功能實體與應用層設備關聯(lián)起來，應用層即可具有移動性。目前，移動SIP應用系統(tǒng)和移動H.323應用系統(tǒng)是應用層的移動技術。移動功能固然可在任何一個層面實現(xiàn)，但其效果和用途是不同的。
移動功能的實現(xiàn)與鑒權、計費和商業(yè)模型密切相關。在什么層面上去實現(xiàn)移動，完全取決于商業(yè)模型的選擇。若商業(yè)模型期望收取網絡接入費，需要在網絡接入層進行鑒權與計費，支持移動的邏輯功能實體應放在網絡層。若商業(yè)模型不僅要收取網絡接入費，而且還期望收取業(yè)務費，需要按業(yè)務進行鑒權與計費，則支持移動的邏輯功能實體應放在應用層，采用“粗放”的收費模式，如打包收費或包月收費，支持移動的邏輯功能實體可放在網絡層去實現(xiàn)。對需分門別類，按用戶的不同要求提供不同的服務，收取不同費用的“精細”收費的商業(yè)模型，支持移動的邏輯功能實體應放在應用層去實現(xiàn)。
上面分析了固定網和移動網融合的有關問題及其技術基礎，通過上面的分析可以看出，F(xiàn)MC是可能的。固定網和移動網畢竟是有差異的，這個差別主要在于工作方式的差別。一般來說，固定網用戶的工作方式是工作時不移動，移動時不工作，工作的環(huán)境條件都比較優(yōu)越，可以開展享受型的通信信息服務。移動網的用戶一般要求能支持邊移動邊工作，甚至要求支持高速移動下能正常工作，工作的環(huán)境條件一般，能滿足基本的通信要求或簡單的享受（娛樂）型的通信信息服務。由于固定網和移動網存在這方面的差異，也導致業(yè)務網的差異。一般來說，固定網和移動網的業(yè)務網系統(tǒng)是不太容易融合的。除了簡單的會話業(yè)務，由于所要求的工作環(huán)境和工作條件都很低，故固定網和移動網會話業(yè)務的融合是可能的。除此之外，為了保持良好的移動性，移動終端的小巧和易攜帶性永遠是必須考慮的。因而，不論發(fā)展到什么階段，其終端的工作顯示屏總是很小的。移動通信的接入技術是無線接入，它受到頻率資源有限的約束，無法達到固網可提供的接入能力。因為其終端的工作顯示屏總是很小，又因為其接入能力受限，因而導致很多業(yè)務實際上在移動網中不可能實現(xiàn)。因此，移動網中業(yè)務系統(tǒng)的復雜度實際上大大低于固定網中業(yè)務系統(tǒng)的復雜度，移動網的業(yè)務系統(tǒng)與固定網的業(yè)務系統(tǒng)往往很難融合。大多數場合下，移動網的業(yè)務往往是固定網業(yè)務的簡化和縮略版本。
由上面的分析可看出，固定網和移動網的融合是不能一概而論的。固定網有固定網的特點，移動網有移動網的特點，一般來說，這兩者是一種互補的關系。固定網的優(yōu)勢是，信道性能穩(wěn)定、可靠；信道接入能力強，可提供高帶寬接入；能夠支持寬帶業(yè)務。固定網的發(fā)展方向是積極發(fā)展寬帶網和寬帶業(yè)務，增加寬帶業(yè)務網的移動能力，發(fā)展近距離、高帶寬的無線接入技術，作為固網的延伸。移動網的特點是，任何地點、任何場合、任何運動方式下都可以進行通信，用戶使用手持終端即可通信，可用來開展中、低帶寬的娛樂業(yè)務和常規(guī)通信業(yè)務。
一般而言，下一代網的特點是承載網和業(yè)務網相分離，固定網業(yè)務和移動網業(yè)務綜合到同一個承載網上是沒有問題的。對一部分業(yè)務網而言，實現(xiàn)固網和移動網的融合也是沒有問題的，如話音業(yè)務網。但對于另一部分業(yè)務網絡來說就不那么容易了，例如信息檢索業(yè)務及在固網中用得相當普遍的Web業(yè)務，在移動網中很難使用。由于手機的可操作能力較弱，除了少量高檔手機外，大部分手機不能支持Web瀏覽能力，連簡單的超級鏈接能力都不支持。固網和移動網在信息檢索業(yè)務網方面是很難融合的，只能各搞一套。固網和移動網在業(yè)務網方面的融合取決于業(yè)務要求的環(huán)境條件和終端的支持能力，一概而論的FMC實際上是沒有意義的。
IMS及以IMS為藍本的固網下一代會話業(yè)務網的發(fā)展，導致目前FMC成為熱門話題。但必須清楚地看到，IMS只能是下一代會話業(yè)務網的FMC，它沒有能力也不可能導致其它業(yè)務網的FMC。
三、三網融合
在現(xiàn)實生活中存在三種網絡，它們分別是：
（1）電信網。電信網是以PSTN電話網為基礎逐步發(fā)展起來的，包括固定網和移動網，通過交換機與骨干網相連。電信網的傳送網技術從PDH到SDH再朝著WDM+SDH方向進行演進，進而向智能交換光網絡發(fā)展。電信網的承載網技術從以TDM技術為核心到以ATM交換技術為核心方面發(fā)展，在可以預見的將來，承載網技術將向以IP技術，更確切的說，將向以分組承載技術為核心的承載網方向發(fā)展。業(yè)務網則將根據社會信息化的要求，從目前的單一業(yè)務向多業(yè)務和多媒體業(yè)務方向發(fā)展。電信網的特點是具有雙向交互能力，網絡可知、可管、可控，是有明確商業(yè)目標的網絡。
?。?）計算機網。計算機網是以實現(xiàn)異機種計算機互聯(lián)為目標的網絡，以求實現(xiàn)信息資源的廣泛共享。計算機網的初期主要是局域網，異機種計算機在局域范圍內互聯(lián)實現(xiàn)信息共享。因特網的發(fā)展使計算機網發(fā)展到了極致，異機種計算機通過在局域范圍內互聯(lián)實現(xiàn)信息共享，進而擴展到在廣域網范圍內的信息共享。完備的體系結構和優(yōu)良的網絡擴展能力，使因特網在短短十年中，發(fā)展成可與電信網相抗衡的大網，成了事實上的國際基礎信息設施的重要組成部分。計算機網是以IP技術為其核心技術的網絡，這與下一步電信網采用的技術是“同源共宗”的。鑒于目前計算機網擁有的實際能力，它能實現(xiàn)目前電信網能實現(xiàn)的全部業(yè)務，唯一的問題是基于因特網的設計理念和技術路線。它的商業(yè)模型是存在嚴重問題的，除非作脫胎換骨的根本性革命，否則將難于獲得進一步的發(fā)展。
?。?）廣播電視網。廣播電視網是技術發(fā)展和技術進步最為緩慢的網絡，在相當長的一段時間內停留在模擬的工作方式內。只是在MPEG2研究完成，電視圖像信息的信源編碼問題得到了很好解決后，廣播電視網的數字化才開始獲得了迅速發(fā)展。由于廣播電視的業(yè)務特點，廣播電視網從本質上來說是一個分配網，即一個點到多點的分配網，是一個樹型的、不具有交互能力的單向網絡。這種網絡結構簡單，價格低廉，維護方便，非常適用廣播電視業(yè)務。這種網絡的另一個特點是全程的帶寬是同一的，即從節(jié)目的發(fā)送端到用戶的接收端其帶寬的寬度是相同的，這種網絡的最佳用途就是廣播業(yè)務。有線電視網采用HFC（光纖同軸混合網）結構是由歷史原因造成的，現(xiàn)有的HFC是一個模擬網，其傳送特性完全是按能最佳傳送模擬電視信息來設計的。盡管目前已有Cable Modem（電纜調制解調）技術和Cab1e Modem的商用產品，并可以大規(guī)模商業(yè)化，但必須對現(xiàn)有的廣播電視網進行雙向改造才能使用。現(xiàn)有廣播電視網的雙向改造是一個脫胎換骨式的改造，其難度不亞于重建一個新網，因為它要改變廣播電視網的原有設計理念。
對于普通用戶來說，看電視要用廣播電視網，打電話要用電信網，上網瀏覽信息要用計算機網，各個網有各個網的特性，有各自的管理辦法，對用戶來說的確是很不方便的。從用戶的角度來看，希望這三個網能合成一個網，從而既方便使用又便于室內布線。從運營者的角度出發(fā)，也希望用一個網來支持全部三種業(yè)務，從而降低運維成本。當然，這些愿望是好的，也是合理的，能做到是最好的。但是，能不能做，做得到做不到，要進行深入分析和研究后才能獲得科學的結論。下面，擬對三網融合問題進行一番探討和分析。
廣義上的三網融合是指電信網、廣播電視網和計算機網在技術、業(yè)務提供、傳送資源共用等方面的融合。三網融合將涉及到目前我國不同行業(yè)監(jiān)管、用戶終端、管理運營等方面的問題。
三網融合的本意是傳輸網絡資源和接入網絡的充分利用，即運營商可使用單一的物理網絡運營多種業(yè)務，用戶可通過單一的接入方式使用這些業(yè)務，這也是最早提出的三網融合概念，本質上是期望“三網合一”。利用電信網、有線電視網和計算機網在傳送方面有共性的特點，采用同樣的物理網絡進行傳輸，可實現(xiàn)資源的共享，特別是接入網的單一化，用一條線路進入用戶家庭，可解決電信網、有線電視網和計算機網的用戶接入問題，并明確提出了兩種技術方案。技術方案之一是利用有線電視網的光纖同軸網（HFC），增加Cab1e Modem來實現(xiàn)用戶接入網的融合；技術方案之二是光纖到戶（FTTH），大力發(fā)展中的PON技術也可以實現(xiàn)用戶接入網的融合。
用戶接入網的融合用單一接入技術來提供業(yè)務還存在不少問題，甚至發(fā)現(xiàn)根本是不可行的。簡單地說，對技術方案之一的HFC+Cab1e Modem方案而言，不但需要對現(xiàn)有網絡進行雙向改造，反向噪聲匯聚問題亦難于解決，存在雙向通信速率不對稱等弊端，用于電信網或計算機網存在很多問題，尤其無法適應業(yè)務發(fā)展，特別是對稱業(yè)務發(fā)展的需要。技術方案之二是光纖到戶（FTTH），也存在問題。FTTH目前主要采用的技術是無源光網（PON）技術，分配到每一個用戶的速率一般是3O兆比特，這個速率是無法滿足電視廣播的要求的，除非在下行通道中再增加一個光波。一個光波用于電信網或計算機網，另一個光波用于電視廣播。這樣一來，表面上看只要用一條光纖入戶就可以，但技術本質沒什么改變，還是各行其道。
下面分析電信網、有線電視網和計算機網這“三網”的哪些部分是能夠融合的，哪些部分是不能融合的，如何來實現(xiàn)融合。
首先分析電信網和計算機網的融合問題。從發(fā)展的眼光看，電信網和計算機網在技術上將是共源的，它們都是建立在IP技術基礎上的網絡。從計算機網的角度來看，計算機網使用IP技術是很成功的。盡管在發(fā)展中存在這些或那些問題，有的問題甚至還是十分嚴重的，但那是發(fā)展進程中的問題，不可能改變計算機網使用IP技術的方向。從電信網的角度看，新發(fā)展的電信業(yè)務已全部IP化，電信網賴以生存的主營業(yè)務——電話業(yè)務也正在IP化，電信網上承載的業(yè)務（企業(yè)網的業(yè)務）也已完全IP化。因此，電信網上業(yè)務的全IP趨勢已完全確定。業(yè)務趨勢的確定也決定了網絡技術的使用，電信網將建立在IP技術的基礎上。兩個網都建立在IP技術的基礎上，業(yè)務上相互趨同和相互重疊，發(fā)展的必然結果無疑是兩網合一。當然，不會是簡單地合一到目前的因特網上，而將會合一到下一代的以IP技術為基礎的網絡上。如同當年的163網和169網，由于這兩個網絡采用的技術相同，業(yè)務定位也相同，最后走向合一是必然的。當然，合一僅是未來的方向，還有很多技術問題要解決，還有很長的路要走。
電信網和有線電視網提供的業(yè)務在定位上有根本的不同。從這一點上看，其與計算機網的關系有根本的區(qū)別。有線電視網是一個分配網，從網絡拓撲結構來說，是一個從有線電視臺起到用戶端為止的一個簡單的樹狀分配網絡。在網絡的分配過程中，網絡的帶寬是保持不變的，網絡主干的帶寬與網絡葉接點（用戶）是相同的。這種網絡是很有特點的，全部的電視節(jié)目是直接傳送到用戶終端（電視機）的RF輸入口上，這可保證用戶切換電視頻道時快速、有效。有線電視網是一個單向網，它很難提供交互能力。電信網是一個雙向交換網，它具有很好的交互能力。但是，從資源的合理使用角度看，它是一個資源匯聚型的網絡，用戶接入帶寬一般較少，越向核心走帶寬越大。這對于電信的交互型業(yè)務是很合理的，也是完全能滿足要求的。但將它用于有線電視廣播時，問題就來了。電信網的用戶接入帶寬不足以支持電視廣播，目前在IPTV節(jié)目直播中已經暴露出問題，用戶無法忍受過慢的頻道切換反應能力。當然，問題還不止于此，節(jié)目分配設備將會大大增加業(yè)務系統(tǒng)的成本。電信網和有線電視網特性上的本質不同，不是IP技術可以調和得了的，電信網和有線電視網應該共存互補。
因此，不能用替代的眼光看待三網融合。三網融合的目標和研究重點是，從經濟性看，主要是提高網絡資源的使用效率，為用戶使用業(yè)務提供多種選擇，融合后的網絡具備提供多種綜合業(yè)務能力。三網融合不是通過融合使某種網絡完全替代目前的某個網絡，而是充分利用目前網絡的已有能力和特點，在業(yè)務層面實現(xiàn)互補和高效運作，以實現(xiàn)用戶接入網的融合。
四、結束語
固定網和移動網的融合是不能一概而論的。固定網有固定網的特點，移動網有移動網的特點，一般來說，這兩者是一種互補的關系。由于技術的趨同性，在一定程度是可以融合的，尤其在承載網上。在業(yè)務網方面，在特定的業(yè)務上也可融合，但不能無限制地推而廣之，在業(yè)務網層面融合是有相當難度的。
三網融合的技術基礎是信息的數字化。IP技術的廣泛使用使三網融合看到了希望，但是由于業(yè)務特性的不同和網絡特性的不同，網絡完全合一是有難度的，理想的結果是共存互補，有效利用資源，構建完整的國家信息基礎設施。
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