基于国家试验床的三网融合规模试验和产业化

基金项目：国家高技术研究发展(“863”)计划(2009AA01A333)

1 国家试验床的功能和架构
    随着宽带网络技术的发展，原有基于IP分组交换和最有效机制的互联网体系已经不能满足网络泛在、融合、宽带的发展要求，下一代网络体系和架构成为当前世界各国争相研究的重点[1]。而在新一波网络技术的热潮中，试验床作为网络技术的创新平台和大规模试验验证的环境，已经成为当前发展的焦点。发达国家纷纷建立自己的网络试验床，比如美国的GENI、欧洲的FIRE、日本的JGNI等[2-3]。

    中国从“十五”高性能宽带信息网(3TNet)项目开始，通过“十五”、“十一五”的“863”重大项目，建立了下一代网络与业务国家试验床(SNG Testbed)。目前该试验床的主体由3部分组成。如图1所示。分别是柔性试验床、业务试验床和下一代广电网(NGB)试验床，同时还拥有联试联调环境、组织调度中心、网管中心和行业实训中心等功能单元。

1.1 柔性试验床
    柔性试验床是基于可重构技术体系的“后IP”网络[4]，是具有高柔性和开放式可重构网络体系结构的“后试验床”。该试验床为可重构路由交换设备开发提供开放的环境和测试平台，满足中国对下一代网络技术和设备的迫切需要。该试验床由部署在上海的5个核心节点构成，即宽带中心、上海交大(闵行校区)、漕河泾、技贸大厦、复旦大学节点，每个节点包含可重构路由器和光网络节电设备，各节点之间的光纤链路呈全网状拓扑。

1.2 业务试验床
    业务试验床主要面向宽带网络的新业务发展的需要，重点测试、试验和示范运营各类具有高带宽要求的网络业务，尤其是大规模高清媒体业务。

    目前该试验床主要建在上海地区，由宽带中心及古北新区、东方有线、上海电信、嘉定有线等接入试验区和文广节目源、城域网组成，具有10万以上用户，家庭接入带宽超过30 Mbit/s，基本具备业务示范运营的条件。为了试验多种用户和网络条件下的新业务，该试验床实现多元化的用户构成，各类真实试验用户群包括家庭、学校、社区、医院、政府、商务办公等。

1.3 NGB试验床
    由于三网融合中下一代广电网采用3TNet技术作为技术支撑，为了解决3TNet技术产业化过程中的应用技术创新和产业化推广，为各地广电开展NGB建设提供示范和技术支撑，在“十一五”期间部署了NGB试验床，结合下一代广电网的大规模建设，提供技术规范、标准、低成本接入设备等支持。

    该试验床用户规模覆盖100万用户，通过骨干长途光传输网接入长三角区域19个城市或地区以及珠三角部分用户，向广电试验用户提供高清晰度电视、数字视音频节目、高速数据接入和话音等“三网融合”的“一站式”服务，使电视机成为最基本、最便捷的信息终端。

2 国家试验床面向三网融合的规模试验和产业化促进
    国家试验床作为一个多种网络技术融合试验的创新平台，具有高度的开放性和巨大的产业促进能力。试验床提供从联试联调、试验内场、外场、分片专一的试验区、到大规模试验示范网的基础环境，面向从开发、测试、技术可行性研究、商业模式验证到最终大规模应用的不同发展阶段需要，构建不同特性的子网来满足不同发展阶段的不同网络与节点设备试验、测试、考验的需要。试验床的作用就是一个新技术、新模式的加速器，并且已经在三网融合的各条技术路线上形成了一定的成果。

2.1 面向下一代互联网的规模试验和成果
    下一代互联网(NGI)技术是极具前瞻性的研究，国际上“后IP”技术大都遵循“Clean Slate”的发展思路。而中国“863”重大项目“新一代高可信网络”中确立了可重构技术体系和柔性网络架构，在国家试验床上开展了规模试验和验证，为中国NGI技术发展确定了一条技术可行、自主创新并有产业支撑的道路。
在国家试验床上开展的试验就是把柔性试验床的物理网络重构成电信业务语音网、广电业务视频网和宽带IP数据网，这3个业务承载网同时在柔性试验床上构建，并能完全保证业务质量的情况下独立地承载3种不同的业务。

2.2 面向下一代电信网的规模试验和成果
    国家“863”重大项目高性能宽带信息网(3TNet)面向电信网的发展进行了一系列的规模试验，其中比较典型的是“十五”期间基于国家试验床开展的两个试验：一个是基于IP网络的大规模流媒体承载，另一个是光纤到家(FTTH)光接入示范。

    (1)基于IP网络的大规模流媒体承载试验
    该试验目的是为了验证基于3Tnet架构支持高清视频流的传输。图2、图3所示是2006年11月18日进行的8 000用户同时参加的同步网络试验情况，其中图2是规模试验尚未开始，只有少量用户观看通过3T网络传播的视频流，图3是全部8 000用户在同一时刻切换频道观看高清NBA直播情况。视频质量只有微小的变化。试验说明了3TNet适合于以视频为核心的流媒体业务的传输，在较大压力下网络运行正常。中央电视台在当天报道了整个试验过程。

    通过该试验，一方面验证了IPTV的技术可行性，指明了电信IP网多业务承载的发展方向，另一方面催生了中国第一张IPTV运营牌照，使电视产业进入数字互动新时代。

    (2)FTTH光接入示范
    “十五”期间，基于国家试验床上海电信在浦东地区利用光纤到户接入技术建成了拥有1 500户用户的FTTH试验示范区，并开展了规模试验。该试验的成功为FTTH的技术方案、工程方案和应用方案进行了探索和示范，在三网融合过程中，上海电信基于3TNet FTTH试验示范区，启动了上海“城市光网”行动计划，其核心内容是在未来3年内通过建设IP化、扁平化、宽带化、融合化的宽带信息通信网络，加速推进宽带网络的覆盖和现有网络的升级改造，显著提高城市信息与通信基础设施水平，提高经济发展和社会信息化水平。

2.3 面向下一代广电网的规模试验和成果
    “十五”期间，3TNet专项在太比特的传输、交换、路由和网络架构等方面形成了重大技术创新，该成果作为整体解决方案在向行业进行产业化转化中，国家试验床起到了举足轻重的作用。主要体现在：

    (1)解决3TNet创新技术在行业推广中的应用技术和工程问题，集中体现在宽带网络入户时采用光纤、以太网入户的扰民问题，并提出了采用缆桥技术经同轴电缆入户实现家庭宽带接入的技术方案和工程方案。

    (2)采用3Tnet整体解决方案对嘉定有线实施整体双向化、IP化改造，从而证明该创新技术已达到可运营、可推广的水平。

    (3)积极开展试验床新业务试验，推出“炫视通”解决方案和4E新业务示范，为广电三网融合中的战略新业务开展进行了业务模式、用户行为分析、技术平台等多方面的探索。

    广电总局王太华局长到国家试验床调研参观，并于2008年底与科技部签署了《国家高性能宽带信息网暨中国下一代广播电视网自主创新合作协议书》，确定了以3TNet自主创新的核心技术为支撑建设下一代广播电视网(NGB)的总体目标，并以此为依托开展三网融合。上海计划第一期完成覆盖50万户的网络建设。在一期覆盖50万户的网络建设后，NGB将实现上海全市450万户范围的改造升级，并在今后10年内完成全国1.6亿有线电视用户进行NGB改造。

3 结束语
    下一代网络与业务国家试验床已经成为中国宽带网络发展和三网融合的助推器，其开放性、产业整合和集成创新的能力已经得到了充分的体现，并将在今后的发展中进一步发扬光大。

4 参考文献
[1] PETERSON L, ANDERSON T, BLUMENTHAL D, et al. GENI design principles [J]. Computer, 2006,39(9):102-105.
[2] CHERRY S. A telecom diet rich in fiber [J]. IEEE Spectrum, 2009,46(7):56.
[3] FELDMANN A. Internet clean-slate design: What and why? [J]. ACM?SIGCOMM Computer Communication Review, 2007,37(3):59-64.
[4] KOBAYASHI K, KATSUNO S, NAKAMURA K, et al. JGN IPv6 network [C]//Proceedings of the International Symposium on Applications and the Internet Workshops(SAINT’03),Jan 27-31,2003, Orlando, FL, USA. Los Alamitos, CA,USA: IEEE Computer Society, 2003: 161-166.

收稿日期：2011-05-04

[摘要] 下一代网络与业务国家试验床是中国信息领域代表性的公共创新平台，也是目前全球最大的网络与业务试验床。该试验床历经“十五”、“十一五”的建设，目前已形成覆盖20个城市100万用户的规模，支持网络体制创新、新设备试验和新业务示范，成为服务于包括内容提供商、网络运营商和设备提供商等整个宽带网络产业的国家级长效试验示范平台，引领中国网络产业的跨越式发展。文章介绍国家试验床的功能和架构，以及面向三网融合规模试验和产业化等内容。

[关键词] 国家试验床；三网融合；规模试验；产业化

[Abstract] The Next Generation Network and National Service Testbed is a typical network innovation platform in China. It is the world’s largest network and service testbed. At the end of the Eleventh Five-Year program, this national testbed now covers one million users in 20 cities across China. It can be used to reform the networks of institutions, test new networking technologies, verify new network equipment, and demonstrate emerging services. It also acts as a long-term trial platform on a national scale, providing services to content providers, network operators, equipment providers, and other broadband network industries. The platform leads China’s broadband network industry. This article briefly addresses the function and structure of the testbed as well as issues in trialing and industrializing tri-network convergence.

[Keywords] national testbed; tri-network convergence; scale trial; industrialization