三网融合下的电信网技术与网络发展

随着2010年1月13日，国务院总理温家宝主持召开国务院常务会议，决定加快推进电信网、广播电视网和互联网三网融合，三网融合的战略意义即被确定。

    电信网络是一个开放的网络，本就可以满足各种类型业务的开放。但在过去由于受到一些限制，而主要注重于语音业务和数据业务的发展，其网络发展也是以满足语音和数据业务需求为首要目标的。因此，在三网融合的大趋势下，运营商首先要考虑自身网络的发展方向问题。新技术的引入、网络架构的构建、网络方案的选择等都要以三网融合这一战略方向为目标。三网融合在满足业务需求，提升用户体验的同时又能兼顾成本控制、网络安全、节能减排等关系企业利益和国家利益的诸多因素[1-4]。

1 基础网络的发展
    电视、监控、视讯等视频类业务的飞速发展是基础网络面临的最大挑战，大带宽和质量控制是应首先解决的问题。

1.1 大带宽的全程网络
    带宽问题的解决需要从两方面着手：一方面是大带宽技术的应用，一方面是采用合理的网络方案来提高网络资源的利用率。

    (1)宽带接入
    以太网无源光网络(EPON)和千兆比无源光网络(GPON)在电信网络中早已部署，但目前提供带宽还较小，为了实现用户几十兆甚至上百兆的接入带宽，光接入速率的提高成为必需。大容量光接入技术主要有两个方向：一个是速率提高，如10G EPON、10G GPON；另一个是引入波分技术，通过波分复用提高单光纤的带宽能力。目前，10G EPON正趋向成熟，测试与试点近期即可开展，研发重点主要集中在容量和设备密度的提高与功耗和成本的降低；10G GPON标准化尚未完成，还存在高带宽上下行突发模式接收及高分光比长距传送等需要突破的关键技术。波分技术引入PON网络对于接入距离、最大分光比、接入带宽均有本质上的提升，但目前标准制订和“无色”技术选择都还处于研究阶段。

    为了提高单用户的带宽能力，光纤到家(FTTH)将是未来接入网络建设的总体方向。对于FTTH的组网结构，如何部署高质量低成本的接入侧光缆网络是研究重点。光缆铺设、各级配线设备和分光器的设置方式、施工与维护的便捷性与规范性、低成本光器件的引入，甚至家庭内部署光纤的问题都是需要进一步研究和试点验证的。对于接入网，应主要通过光进铜退的推进，利用无源光网络(PON)、甚高速数字用户线(VDSL)等新技术实现接入带宽的拓展；无线接入网适时引入LTE，提供高速的无线接入能力。对于城域和骨干网，应配合接入提速的进程，通过大容量路由设备和端口的引入以及网络的合理规划，支持视频等大带宽业务对网络的基本需求。此外，为了支持用户多种方式的灵活接入，需要将现有的有线技术以及Wi-Fi、3G、未来的LTE等手段有机结合，并使用户可以采用统一账号接入不同的网络。不同的接入终端可以实现即插即用与自动适配，既让用户感到使用方便、成本合理、速率高，又利于运营商的合理投资，如支持CDMA和Wi-Fi优选接入的C+W技术、未来支持LTE和Wi-Fi的无缝切换技术、不同接入网络的统一控制等。

    (2)大带宽承载
    网络具备足够大的带宽是一切智能化手段实施的基础。提高网络速度是用户能够感受到的最直接的体验方式。单用户接入带宽的提升直接导致城域核心网络所需带宽的激增。目前，40G承载已成熟并在现网中大量部署，更高速率的100G技术已成为业界的研究热点。IEEE在2010年6月18日正式发布了定义40GE和100GE接口的IEEE 802.3ba-2010标准。各路由器厂家已推出或即将推出商用100GE接口板，近期即可进行设备测试。ITU-T SG15已完成100GE光传送网(OTN)映射以及100G OTN接口规范。光互联论坛(OIF)已完成100G波分复用(WDM)传输需求和相关模块的接口规范，各传输设备厂家即将推出80×100G的长距传输WDM商用系统。可见，建设100G的大带宽承载网将不是很遥远的事情。

    IP承载网网络与光传送承载网络具有各自的承载特点，对于不同类型的业务，两个网络有着不同的承载方案和各自的优劣势。通过两个网络的配合组网，特别是对于大带宽要求的视频业务的承载，将可以提高网络资源使用效率，降低网络的整体成本。该问题将是电信网络架构研究在未来重点解决的问题。

1.2 质量管控
    质量管控涉及多个方面：网络自身质量的保证、承载业务质量的保证、精细化管理和安全保证等。在保证质量方面引入智能管道的机制。

    电信网络从开始建设就是以网络的高质量为要求的。电信网络采取各种设备备份机制、链路保护机制、故障修复时限要求等技术手段和管理措施以保证在设备与线缆发生故障时，将业务受到的影响降到最低，提供电信级的保障。对于进一步提供网络服务质量，目前人们仍在不懈努力。为了提高末端排障速度，光链路监测和诊断系统正在被研究和建设，以解决FTTH网络架构下故障难定位、海量光纤难管理等问题，并进一步着眼于接入网的整体视角，贯通业务开展的全流程，构建面向FTTX网络的宽带服务保障体系。为了进一步提高IP承载网的可靠性，业务路由器层面将采用路径快速检测、快速路由收敛、显式备份路径等技术降低业务受影响时间，在核心路由器层面采用双归属等技术彻底解决端到端单点故障问题。

    (1)承载业务质量保证
    由于视频业务不同于语音业务和一般的数据业务，具有大带宽和低时延的业务特点。承载网络需要提供视频质量提升的专有技术解决方案，针对三网融合的业务要求，提供层次化服务质量(QoS)技术，提供业务级、用户级、用户组级多层次、灵活的业务质量保障。在现网中引入频道切换加速技术、视频缓存技术、丢包检测报文重传技术等新技术可大幅提升用户的视频业务体验；部署探针、搭建视频业务监测系统实现端到端视频监控；部署视频业务保障系统，根据视频业务的体验质量(QoE)，研究视频QoE与网络质量的映射关系，从网络QoS方面保障视频业务的QoE。这些针对视频业务特点的网络保障措施仍需要进一步研究、试验和部署。

    端到端差异化管道是要建立从用户终端—接入—城域—骨干—业务平台/终端的全程具有QoS保障的通道。现有网络部分区域采用区分服务(Diffserv+)网络轻载的方式进行基于业务大类的相对QoS保障。对智能管道而言，一方面应以区分服务为基本能力，扩大全网的QoS部署范围，对特定流量进行差分处理，包括限速、带宽分配、基于QoS等级的队列调度等处理；另一方面应做细QoS的部署粒度，要综合网络感知等技术，实现对用户及业务的细粒度区分和针对性的处理，包括对关键流量的质量保障和对非法无用流量的限速和管控。另外，应结合图形化网管、自动策略配置等手段，进行基于用户个性化需求及业务策略的便捷的QoS配置，实现差异化管道的快速指配。

    策略控制系统是智能管道实现业务层和承载层联动的关键，它能够依据业务的实际需求动态地控制底层网络资源的配给。策略控制系统的主要功能是根据来自上层业务平台及认证系统的各类信息请求，生成控制策略，下发到IP承载网及移动分组域的边缘设备，对特定流量进行动态的控制和处理(包括带宽分配、QoS等级设定、准入控制、灵活计费等)。在实际部署中，可依据现有标准，根据现网情况和业务需求进行具体的实施，同时还需要特别考虑的是固定网络和移动网络在控制层的互通与融合。

    (2)精细化管理和安全保证
    在三网融合的形势下，业务越来越趋向于多样化，视频、P2P、在线商务等业务的开展，对网络的精细化管理和安全保障提出了更高的要求。目前，防火墙、IP安全协议、DPI、合法监听、NETStream技术提供网络层面的安全解决方案；PPPOE、AAA等一体系的接入技术提供了宽带接入网络的认证、鉴权、控制的解决方案。特别是将DPI功能集成到宽带接入远程服务(BRAS)、业务路由器(SR)，可提供对业务的深度解析，完成P2P、视频流量的监管、优化、安全保障，同时有利于提升运营商的精细化管理能力，加强业务管理。

2 业务网络的发展
    三网融合环境下业务网络的发展，一方面要构建面向未来各种视频业务的统一的可管可控的交互式流媒体服务网络，另一方面要提供适应高带宽要求的视频类增值业务的网络能力。

2.1 可管可控的交互式流媒体服务网络
    构建可管可控的交互式流媒体服务网络，必须实现IPTV、互联网视频、移动流媒体等不同种类的流媒体业务的融合承载、高效分发，确保传送过程中的高质量、高安全性、高可控性；同时必须实现基于分布式云存储技术，实现存储云化、服务云化、可管理的P2P等关键技术。

    (1)采用存储与流媒体服务分离的方案解决内容传送网络(CDN)的内容存储问题。用统一的存储系统屏蔽不同编码格式、不同封装格式、不同业务要求的视频文件差异，实现统一分发；同时采用云存储类存储方案，降低系统成本和可扩展性。

    (2)在现有的CDN中引入可控P2P技术，打通边缘节点与中心节点的通道。同级/不同级CDN之间进行分片调度，同时在CDN控制功能中增加拓扑管理功能，避免提供服务的节点不在一个域内而增加跨域的网络开销。

    (3)在新的流媒体服务网络中引入实时转码和SVC编码技术，实时处理不同终端类别和不同网络条件对视频码率的变化要求，保证终端之间交互视频的质量。

2.2 部署视频类增值业务的网络能力
    (1)构建富通信能力
    构建与承载网无关的可管可控的融合核心网架构。面向三网融合的下一代融合核心网需实现承载和控制的分离，提供多种不同接入手段，能够为来自任何一种接入手段的终端提供实时多媒体会话连接及语音/多媒体业务的互通。实现智能手机终端、新型电视机、机顶盒、电脑终端、新型终端等不同接入终端间的语音、视频电话及包括图片、Flash、文本在内的多种通信方式的互通。

    (2)支持多屏互动能力
    结合全球运营商经验和用户业务需求的发展趋势，梳理出真正满足用户需求，并且有利于产业链良性发展的多屏互动业务场景和相关业务模式。构建三屏互动业务平台，平台侧与现有平台系统实现无缝对接，实现统一用户管理、统一业务管理、统一内容管理等。终端侧重点研究多屏终端的互动关联接口，研究适用于公众用户的云桌面系统，基于云桌面系统提供三屏互动应用。

    (3)支持各类视频云应用
    从云游戏的关键技术(如远程控制、编解码、虚拟化等)着手，解决游戏原始画面在生成之后如何有效转换成低时延实时视频以及多用户通过GPU虚拟化，即使实现同时在线操控等方面的问题；在单个关键技术得到解决的情况下，通过简单集成的方式完成云游戏基本服务系统的实现；在基本服务器架构成型的基础上，深入研究接口和功能的耦合，将各个单一的功能模块整合成能够满足多数用户并发使用的高效率高性能低成本的高级服务系统，从而实现云游戏的成熟服务器架构。

3 结束语
    三网融合是国家重要发展战略，我们将发挥在网络和运营方面的优势，通过网络、平台、业务、终端方面的大胆创新，突破三网融合的关键技术，开展三网融合新业务，为国家三网融合战略的顺利实施和快速发展做出贡献。

4 参考文献

[1] 100G ultra long haul DWDM framework document [R]. OIF(Optical Internetworking Forum), 2009.
[2] Rich Communication Suite (RCS), Release 2 Functional Description v1.1 [S]. GSM Association, 2010.
[3] Rich Communication Suite (RCS), Release 2 Technical Realization v0.5 [S]. GSM Association, 2009.
[4] IEEE std 802.3av-2009. Physical layer specifications, Amendment 1: Physical layer specifications and management parameters for 10Gb/s passive optical networks [S]. 2009.

收稿日期：2011-04-25

[摘要] 文章认为三网融合作为国家的战略部署已进入了实质性推进阶段，为了满足三网融合类业务的需求，电信运营商必须考虑其网络技术的选择和自身网络的未来发展。基础网络和业务网络是电信网的两个组成部分，在业务提供的过程中都是不可或缺的。文章依据三网融合形势下的业务特点，对应用于基础网络和业务网络的新技术进行讨论，对网络架构的演进进行描述并提出未来的研究重点。

[关键词] 三网融合；电信网；业务网；网络架构

[Abstract] Wireless access in vehicular environments (WAVE) systems based on IEEE 802.11.p will be the infrastructure for intelligent transportation system applications that improve transport safety, efficiency, and convenience. This paper discusses the background, technical challenges, and broader impacts of WAVE systems and reports on recent activities at the Center for Vehicular Communications and Networks at the University of Michigan-Dearborn. These activities include research into a WAVE prototype based on field programmable gate array (FPGA) and research into a vehicular network simulator.

[Keywords] tri-network convergence; telecommunication network; service network; network architecture