网络的融合问题研究

    本文要害字:CableModem增值业务Sip　Wi-Fi　电话网　移动通信　广域网　有线电视网　ATM　IP电话　布线　电缆　WDM　光纤　SDH　PON　FTTH　固网　MPEG　H.323　IPTV　IMS　PHS　电信网　局域网　无线接入　交换机　WLAN　宽带　VoIP　　

    摘要网络融合是一个大趋势，融合的目的主要是为了尽量简化网络环境，降低运营维护的复杂度和运维成本，这是所有运营商所期望的。

    为此，本文深入分析和探讨了固网与移动网融合的技术路线及电信网、广播电视网和计算机网“三网融合”的融合内容、融合方法及其技术基础。

    要害词网络融合电信网计算机网　有线电视网

    一、引言

    网络融合是一个大趋势，也是一个热门话题。融合的目的主要是为了尽量简化网络环境，降低运营维护的复杂度和运维成本，这是所有运营商所期望的。近几年，业界一直在谈论融合问题，那么为何融合，如何融合，什么能融合，什么不能融合，融合的技术基础是什么，这些都是需要研究的问题。大体上来说，目前主要有两类融合问题。一类是固网和移动网的融合，目前简称为FMC；另一类是电信网、计算机网（因特网）和有线电视网的融合，即通常所说的“三网融合”。下面拟分别予以探讨。

    二、固网和移动网的融合（FMC）

    从电信网角度看，移动网与固定网的融合是技术发展和商业运作共同驱动的必然结果。移动网与固定网技术大多是共源的，或是通过相互借鉴产生的，技术上的差异愈来愈小。电信的商业运作要求以最小的投入，得到最大的回报，对全业务运营商来说，要求网络走向融合是必然的选择。

    对移动网与固定网的融合最为关切、要求最为强烈的是固话业务网运营商，即PSTN电话运营商。PSTN有过非常辉煌的时期，在相当长一段时间内，PSTN电话网的普及率是衡量一个国家电信化程度的标志。因特网的出现，IP电话的大量发展，强烈地冲击了PSTN在固网话音方面的垄断地位，使得PSTN辉煌不再。移动通信的高速发展，更使PSTN雪上加霜。

    PSTN只能提供单纯的话音业务，业务单一，业务的可取代性强，业务的可扩展能力很差。除了在电话业务基础上的一些诸如来电显示、呼叫转移等电话补充业务外，还可以进行的业务是“话带数据业务”和在话带数据的基础上开数据信息服务的增值业务，但话带数据速率较低，无法适应信息社会发展的需要。因特网业务、电信宽带业务和移动通信的发展，使PSTN的“话带数据业务”也处于被替代的境地。不仅移动电话可以取代固网电话，宽带语音业务（VoIP）同样是固网电话强有力的竞争者，这种趋势是无法阻挡的。

    对PSTN电话运营商来说，其出路是技术转型。由于移动网与固定网技术大多是共源的，或是通过相互借鉴产生的，技术上的差异本来就不大，融合应该是一件很自然的事情。融合什么，如何融合，怎样融合才最有利于产业的发展，这些都是需要深入研究的。

    世界各国的固定网都拥有规模巨大的PSTN，这是一笔巨大的资产，一般来说是不会轻易抛弃的。由于移动网与固定网技术大多是共源性的，固网运营商率先想到并提出了固网和移动网融合（FMC）的要求。基本上，实现FMC有两条技术路线。第一条技术路线是充分发挥固网资源的能力，在已有固网的基础上，增加移动的能力，以维持固网的发展趋势及其已有的生存空间。第二条技术路线是，固网向全业务运营商发展时，采用FMC技术来建设性能／价格比最高的网络体系架构。

    第一条技术路线的做法是，首先使终端的接入无绳化，增加终端的移动能力。其次，增加用户注册地数据库，保证用户在一定范围内能得到认证，并在移动地获得接入的权利。目前，接近一亿用户的“小灵通”走的实际上就是这条技术路线。它是在无绳电话的基础上，增加用户注册地数据库，保证用户在一个城市的范围内能得到认证，并在移动地获得接入的权利，故目前“小灵通”一般被称为“无线市话”。从技术角度出发，只要将用户注册地数据库的用户论证服务扩大，它就可以不局限于一个城市。很显然，它可以用来延伸PSTN网的寿命，保护已有的电信投资。当然，“小灵通”并不限制采用PHS技术，Wi-Fi技术和B1ue-Tooth技术都可以用相近的思路来实现。从这个意义上说，目前英国电信的Blue-Phone也是“小灵通”思路的延伸，本质上没有太大的区别。但这是一条典型的技术路线。

    第二条技术路线的做法是，在新型业务网的设计中，将固网和移动网的共同部分提取出来，用一套系统去满足其要求，将差异部分用不同的技术去满足各自的要求。因此，采用这条技术路线首先要分析两者的共同点和差异点。移动网与固定网的主要差异性分几个方面。首先是移动性。固定网中的终端设备在工作时是不移动的，移动网中的终设备是可以移动的。移动终端可以在工作中移动，在移动中工作。其次是接入技术。固定网的终端是通过固定线缆接入到通信网中，由于线缆的固定性与用户身份等数据的固定性，因而终端一般不具有移动性。移动网的终端一般是靠无线链路接入的，由于无线链路的非固定性，造成以无线链路接入的终端的天然移动性。随着技术的进步，技术的相互融合，情况发生了变化。固定网的终端也不再不能移动了，它也具有一定的移动功能。漫游技术使得固定终端也具备移动的能力，终端的无绳化更增加了移动能力。技术的发展使得固定和移动的概念模糊化。目前可以看到的差别是，固定网中的终端是工作时不移动，移动时不工作，而移动网的终端可以边移动边工作。

    WLAN的发展使得固定网和移动网界限变得模糊了。一般认为，WLAN是固定网的延伸。在WLAN的支持下，固定终端也可以做到边移动边工作。随着技术的进一步发展，移动网与固定网的界限将会更加模糊化，二者将更进一步走向融合，最终两者的差异将仅在接入手段和接入方法上。

    假如把对移动性的熟悉进一步延伸，把移动看作是一种业务，对固定网和移动网的融合将更加轻易理解。移动业务是由若干逻辑功能实体组合来提供的一种业务。任何其它业务网若希望具有移动性，只要在其基本业务系统的基础上增加提供移动能力的逻辑功能实体，该业务即可具有移动性。移动业务系统可看成是无线接入加上基本业务系统和提供移动能力的逻辑功能实体组合而成的复合业务。如将支持电话业务的逻辑功能实体和支持移动业务的逻辑功能实体组合起来，终端采用无线接入技术即构成移动电话业务系统。从这个概念出发，移动网和固定网的差异将仅体现在接入手段和接入方法上，两者的融合很轻易理解，也是很自然的事情。

    移动业务的实现可由三个逻辑功能实体组成，即注册地逻辑功能实体、访问地逻辑功能实体和论证与鉴权逻辑功能实体。如其承载网是分组网，且无须考虑计费的区分（如不考虑漫游费，访问地费用不分成等），移动业务的实现可由两个逻辑功能实体来组成，即注册地逻辑功能实体和论证与鉴权逻辑功能实体。移动功能可以在任何一个层面实现。若想在网络层实现移动性，只要将上述三／二个逻辑功能实体与网络层设备关联起来，网络层即可具有移动性。目前，IETF提出的MobileIP是网络层的移动技术。要在应用层实现移动性，只要将上述三／二个逻辑功能实体与应用层设备关联起来，应用层即可具有移动性。目前，移动SIP应用系统和移动H.323应用系统是应用层的移动技术。移动功能固然可在任何一个层面实现，但其效果和用途是不同的。

    移动功能的实现与鉴权、计费和商业模型密切相关。在什么层面上去实现移动，完全取决于商业模型的选择。若商业模型期望收取网络接入费，需要在网络接入层进行鉴权与计费，支持移动的逻辑功能实体应放在网络层。若商业模型不仅要收取网络接入费，而且还期望收取业务费，需要按业务进行鉴权与计费，则支持移动的逻辑功能实体应放在应用层，采用“粗放”的收费模式，如打包收费或包月收费，支持移动的逻辑功能实体可放在网络层去实现。对需分门别类，按用户的不同要求提供不同的服务，收取不同费用的“精细”收费的商业模型，支持移动的逻辑功能实体应放在应用层去实现。

    上面分析了固定网和移动网融合的有关问题及其技术基础，通过上面的分析可以看出，FMC是可能的。固定网和移动网究竟是有差异的，这个差别主要在于工作方式的差别。一般来说，固定网用户的工作方式是工作时不移动，移动时不工作，工作的环境条件都比较优越，可以开展享受型的通信信息服务。移动网的用户一般要求能支持边移动边工作，甚至要求支持高速移动下能正常工作，工作的环境条件一般，能满足基本的通信要求或简单的享受（娱乐）型的通信信息服务。由于固定网和移动网存在这方面的差异，也导致业务网的差异。一般来说，固定网和移动网的业务网系统是不太轻易融合的。除了简单的会话业务，由于所要求的工作环境和工作条件都很低，故固定网和移动网会话业务的融合是可能的。除此之外，为了保持良好的移动性，移动终端的小巧和易携带性永远是必须考虑的。因而，不论发展到什么阶段，其终端的工作显示屏总是很小的。移动通信的接入技术是无线接入，它受到频率资源有限的约束，无法达到固网可提供的接入能力。因为其终端的工作显示屏总是很小，又因为其接入能力受限，因而导致很多业务实际上在移动网中不可能实现。因此，移动网中业务系统的复杂度实际上大大低于固定网中业务系统的复杂度，移动网的业务系统与固定网的业务系统往往很难融合。大多数场合下，移动网的业务往往是固定网业务的简化和缩略版本。

    由上面的分析可看出，固定网和移动网的融合是不能一概而论的。固定网有固定网的特点，移动网有移动网的特点，一般来说，这两者是一种互补的关系。固定网的优势是，信道性能稳定、可靠；信道接入能力强，可提供高带宽接入；能够支持宽带业务。固定网的发展方向是积极发展宽带网和宽带业务，增加宽带业务网的移动能力，发展近距离、高带宽的无线接入技术，作为固网的延伸。移动网的特点是，任何地点、任何场合、任何运动方式下都可以进行通信，用户使用手持终端即可通信，可用来开展中、低带宽的娱乐业务和常规通信业务。

    一般而言，下一代网的特点是承载网和业务网相分离，固定网业务和移动网业务综合到同一个承载网上是没有问题的。对一部分业务网而言，实现固网和移动网的融合也是没有问题的，如话音业务网。但对于另一部分业务网络来说就不那么轻易了，例如信息检索业务及在固网中用得相当普遍的Web业务，在移动网中很难使用。由于手机的可操作能力较弱，除了少量高档手机外，大部分手机不能支持Web浏览能力，连简单的超级链接能力都不支持。固网和移动网在信息检索业务网方面是很难融合的，只能各搞一套。固网和移动网在业务网方面的融合取决于业务要求的环境条件和终端的支持能力，一概而论的FMC实际上是没有意义的。

    IMS及以IMS为蓝本的固网下一代会话业务网的发展，导致目前FMC成为热门话题。但必须清楚地看到，IMS只能是下一代会话业务网的FMC，它没有能力也不可能导致其它业务网的FMC。

    三、三网融合

    在现实生活中存在三种网络，它们分别是：

    （1）电信网。电信网是以PSTN电话网为基础逐步发展起来的，包括固定网和移动网，通过交换机与骨干网相连。电信网的传送网技术从PDH到SDH再朝着WDM+SDH方向进行演进，进而向智能交换光网络发展。电信网的承载网技术从以TDM技术为核心到以ATM交换技术为核心方面发展，在可以预见的将来，承载网技术将向以IP技术，更确切的说，将向以分组承载技术为核心的承载网方向发展。业务网则将根据社会信息化的要求，从目前的单一业务向多业务和多媒体业务方向发展。电信网的特点是具有双向交互能力，网络可知、可管、可控，是有明确商业目标的网络。

    （2）计算机网。计算机网是以实现异机种计算机互联为目标的网络，以求实现信息资源的广泛共享。计算机网的初期主要是局域网，异机种计算机在局域范围内互联实现信息共享。因特网的发展使计算机网发展到了极致，异机种计算机通过在局域范围内互联实现信息共享，进而扩展到在广域网范围内的信息共享。完备的体系结构和优良的网络扩展能力，使因特网在短短十年中，发展成可与电信网相抗衡的大网，成了事实上的国际基础信息设施的重要组成部分。计算机网是以IP技术为其核心技术的网络，这与下一步电信网采用的技术是“同源共宗”的。鉴于目前计算机网拥有的实际能力，它能实现目前电信网能实现的全部业务，唯一的问题是基于因特网的设计理念和技术路线。它的商业模型是存在严重问题的，除非作脱胎换骨的根本性革命，否则将难于获得进一步的发展。

    （3）广播电视网。广播电视网是技术发展和技术进步最为缓慢的网络，在相当长的一段时间内停留在模拟的工作方式内。只是在MPEG2研究完成，电视图像信息的信源编码问题得到了很好解决后，广播电视网的数字化才开始获得了迅速发展。由于广播电视的业务特点，广播电视网从本质上来说是一个分配网，即一个点到多点的分配网，是一个树型的、不具有交互能力的单向网络。这种网络结构简单，价格低廉，维护方便，非常适用广播电视业务。这种网络的另一个特点是全程的带宽是同一的，即从节目的发送端到用户的接收端其带宽的宽度是相同的，这种网络的最佳用途就是广播业务。有线电视网采用HFC（光纤同轴混合网）结构是由历史原因造成的，现有的HFC是一个模拟网，其传送特性完全是按能最佳传送模拟电视信息来设计的。尽管目前已有CableModem（电缆调制解调）技术和Cab1eModem的商用产品，并可以大规模商业化，但必须对现有的广播电视网进行双向改造才能使用。现有广播电视网的双向改造是一个脱胎换骨式的改造，其难度不亚于重建一个新网，因为它要改变广播电视网的原有设计理念。

    对于普通用户来说，看电视要用广播电视网，打电话要用电信网，上网浏览信息要用计算机网，各个网有各个网的特性，有各自的治理办法，对用户来说的确是很不方便的。从用户的角度来看，希望这三个网能合成一个网，从而既方便使用又便于室内布线。从运营者的角度出发，也希望用一个网来支持全部三种业务，从而降低运维成本。当然，这些愿望是好的，也是合理的，能做到是最好的。但是，能不能做，做得到做不到，要进行深入分析和研究后才能获得科学的结论。下面，拟对三网融合问题进行一番探讨和分析。

    广义上的三网融合是指电信网、广播电视网和计算机网在技术、业务提供、传送资源共用等方面的融合。三网融合将涉及到目前我国不同行业监管、用户终端、治理运营等方面的问题。

    三网融合的本意是传输网络资源和接入网络的充分利用，即运营商可使用单一的物理网络运营多种业务，用户可通过单一的接入方式使用这些业务，这也是最早提出的三网融合概念，本质上是期望“三网合一”。利用电信网、有线电视网和计算机网在传送方面有共性的特点，采用同样的物理网络进行传输，可实现资源的共享，非凡是接入网的单一化，用一条线路进入用户家庭，可解决电信网、有线电视网和计算机网的用户接入问题，并明确提出了两种技术方案。技术方案之一是利用有线电视网的光纤同轴网（HFC），增加Cab1eModem来实现用户接入网的融合；技术方案之二是光纤到户（FTTH），大力发展中的PON技术也可以实现用户接入网的融合。

    用户接入网的融合用单一接入技术来提供业务还存在不少问题，甚至发现根本是不可行的。简单地说，对技术方案之一的HFC+Cab1eModem方案而言，不但需要对现有网络进行双向改造，反向噪声汇聚问题亦难于解决，存在双向通信速率不对称等弊端，用于电信网或计算机网存在很多问题，尤其无法适应业务发展，非凡是对称业务发展的需要。技术方案之二是光纤到户（FTTH），也存在问题。FTTH目前主要采用的技术是无源光网（PON）技术，分配到每一个用户的速率一般是3O兆比特，这个速率是无法满足电视广播的要求的，除非在下行通道中再增加一个光波。一个光波用于电信网或计算机网，另一个光波用于电视广播。这样一来，表面上看只要用一条光纤入户就可以，但技术本质没什么改变，还是各行其道。

    下面分析电信网、有线电视网和计算机网这“三网”的哪些部分是能够融合的，哪些部分是不能融合的，如何来实现融合。

    首先分析电信网和计算机网的融合问题。从发展的眼光看，电信网和计算机网在技术上将是共源的，它们都是建立在IP技术基础上的网络。从计算机网的角度来看，计算机网使用IP技术是很成功的。尽管在发展中存在这些或那些问题，有的问题甚至还是十分严重的，但那是发展进程中的问题，不可能改变计算机网使用IP技术的方向。从电信网的角度看，新发展的电信业务已全部IP化，电信网赖以生存的主营业务——电话业务也正在IP化，电信网上承载的业务（企业网的业务）也已完全IP化。因此，电信网上业务的全IP趋势已完全确定。业务趋势的确定也决定了网络技术的使用，电信网将建立在IP技术的基础上。两个网都建立在IP技术的基础上，业务上相互趋同和相互重叠，发展的必然结果无疑是两网合一。当然，不会是简单地合一到目前的因特网上，而将会合一到下一代的以IP技术为基础的网络上。如同当年的163网和169网，由于这两个网络采用的技术相同，业务定位也相同，最后走向合一是必然的。当然，合一仅是未来的方向，还有很多技术问题要解决，还有很长的路要走。

    电信网和有线电视网提供的业务在定位上有根本的不同。从这一点上看，其与计算机网的关系有根本的区别。有线电视网是一个分配网，从网络拓扑结构来说，是一个从有线电视台起到用户端为止的一个简单的树状分配网络。在网络的分配过程中，网络的带宽是保持不变的，网络主干的带宽与网络叶接点（用户）是相同的。这种网络是很有特点的，全部的电视节目是直接传送到用户终端（电视机）的RF输入口上，这可保证用户切换电视频道时快速、有效。有线电视网是一个单向网，它很难提供交互能力。电信网是一个双向交换网，它具有很好的交互能力。但是，从资源的合理使用角度看，它是一个资源汇聚型的网络，用户接入带宽一般较少，越向核心走带宽越大。这对于电信的交互型业务是很合理的，也是完全能满足要求的。但将它用于有线电视广播时，问题就来了。电信网的用户接入带宽不足以支持电视广播，目前在IPTV节目直播中已经暴露出问题，用户无法忍受过慢的频道切换反应能力。当然，问题还不止于此，节目分配设备将会大大增加业务系统的成本。电信网和有线电视网特性上的本质不同，不是IP技术可以调和得了的，电信网和有线电视网应该共存互补。

    因此，不能用替代的眼光看待三网融合。三网融合的目标和研究重点是，从经济性看，主要是提高网络资源的使用效率，为用户使用业务提供多种选择，融合后的网络具备提供多种综合业务能力。三网融合不是通过融合使某种网络完全替代目前的某个网络，而是充分利用目前网络的已有能力和特点，在业务层面实现互补和高效运作，以实现用户接入网的融合。

    四、结束语

    固定网和移动网的融合是不能一概而论的。固定网有固定网的特点，移动网有移动网的特点，一般来说，这两者是一种互补的关系。由于技术的趋同性，在一定程度是可以融合的，尤其在承载网上。在业务网方面，在特定的业务上也可融合，但不能无限制地推而广之，在业务网层面融合是有相当难度的。

    三网融合的技术基础是信息的数字化。IP技术的广泛使用使三网融合看到了希望，但是由于业务特性的不同和网络特性的不同，网络完全合一是有难度的，理想的结果是共存互补，有效利用资源，构建完整的国家信息基础设施。

    作者：蒋林涛