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1.1.4软件技术2
1.2三网融合的技术基础2
1.2.1宽带ip2
1.2.2ipv63
1.2.3h.3234
2三网融合的途径5
2.1基于广电网实现三网融合的途径5
2.2基于电信网和互联网实现三网融合6
3三网融合的技术实现6
4三网融合面临的技术问题7
4.1宽带传输的问题7
4.2宽带交换的问题8
4.3宽带接入的问题8
5IPTV技术为三网融合创造契机9
6我国的三网融合技术10
6.1CMTS+CM(DOCSIS)方案10
6.2LAN方式即五类线入户方案10
6.3EPON+EOC方案11
6.4光纤到户FTTH方案13
6.5NGB技术方案13
7.结束语14
参考文献14
摘要
广播电视网、电信业务网与计算机网是信息产业发展的基础,三网融合则是现代信息技术发展的必然趋势,并且已经日渐成为人们关注的网络领域技术变革的热点。
三网融合是一种广义的、社会化的说法,在现阶段它并不意味着电信网、计算机网和有线电视网三大网络的物理合一,而主要是指高层业务应用的融合。
其表现为技术上趋向一致,网络层上可以实现互联互通,形成无缝覆盖,业务层上互相渗透和交叉,应用层上趋向使用统一的IP协议,在经营上互相竞争、互相合作,朝着向人类提供多样化、多媒体化、个性化服务的同一目标逐渐交汇在一起,行业管制和政策方面也逐渐趋向统一。
现阶段对于三网融合技术进行研究,是必要的,也是具有积极意义的。
Abstract
Thebroadcastingtelevisionnet,netandcalculatornetofthetelecommunicationbusinessareaninformationindustrydevelopmentoffoundation,threenetfusionthenmoderninformationtechniquedevelopmentofinevitabletrend,andalreadygradualbecomepeopleconcernofnetworkrealmtechniquechangeofalittlebithot.TriplePlayisabroad,socialstatement,atthisstageitdoesnotmeanthetelecommunicationsnetwork,computernetworkandcabletelevisionnetworkofthephysicalunityofthethree,butmainlyreferstotheintegrationofhigh-levelbusinessapplications.Itsperformanceforthetechnicalconvergence,thenetworklayercanbeinterconnectedtoformaseamlesscoverage,thebusinesslayerinfiltrationandcrosseachother,theapplicationlayeris,ontheuseofaunifiedIP,competitionintheoperation,mutualcooperation,towardstheToprovideavarietyofhuman,multimedia,personalizedservices,thegradualconvergencewiththesametarget,industryregulationandpolicygraduallybecameunified.
Atpresentforthethreenetsfusiontechnology,isnecessary,alsoisapositive.
1三网融合的技术优势与基础
1.1三网融合的技术优势
1.1.1数字技术
数字传输取代传统的模拟传输已是信息社会发展的必然方向。
数字技术的主要优势有:
信号质量好,抗干扰能力强;
传输效率高,多功能复用;
双向交互性,便于网络化等,得到了广泛应用。
数字技术将不同的信号统一为二进制比特流,在信息的前期处理、传输、交换、接收等过程中已经实现了融合,使得语音、数据和图像信号都可以通过二进制比特流在网络间进行传输和交流,而无任何区别。
1.1.2光通信技术
从技术的角度看,光通信技术的发展速度大大出乎人们的预料,经过几年的发展就出现了10G、40GDWDM,现在又在向全光网前进。
利用波分复用技术在单一光纤上传输320Gbit/s的系统已得到商用。
巨大可持续发展容量的光纤传输网是三网融合传输各类业务的理想平台。
光通信的快速发展使得传输成本大幅下降。
因而从传输平台来说具备了三网融合的技术条件。
1.1.3TCP/IP协议
TCP/IP协议的普遍使用,使得各种业务都可以以IP为基础实现互通。
TCP/IP协议不仅成为占主导地位的通信协议,而且还为三大网络找到了统一的通信协议,从而在技术上为三网融合奠定了最坚实的联网基础。
从接入网,到骨干网,整个网络将实现协议的统一,各种终端最终都能实现透明的连接。
1.1.4软件技术
软件技术的发展,使得三大网络及其终端都能通过软件变更最终支持各种用户所需的特性、功能和业务。
现代通信设备已成为高度智能化和软件化的产品。
1.2三网融合的技术基础
具体地说,三网融合的技术基础主要包括以下个几方面:
1.2.1宽带ip
ip技术是一种非面向连接的分组交换网络技术,它对通信资源的利用率远远高于传统的基于电路交换的通信网络技术,通信费用也低得多。
基于ip技术的网络是未来电信网络的发展趋势,以分组交换技术为基础的宽带ip网络将成为未来信息网络的主流,并成为三网融合的结合点。
宽带ip技术主要包括:
1.g位、t位线速路由交换机。
internet是路由器+专线的存储转发型网络。
限制因特网速度的瓶颈是路由器,传统路由器利用软件来实现路由计算和包转发,最高包转发速度不超过1mpps。
随着internet规模的进一步扩大,路由节点的数目大量增加,ip数据包要在许多路由器中逐一寻址,端到端的时延大,时延抖动也大;
到达同一目的地的ip包有可能走不同的路由,由此产生时延也会不一致,同时ip包经由的路由器越多,被处理的次数也就越多,数据包丢失的可能性也就越大,难以保证其qos,因此不适于实时业务传送。
解决传统路由器速度问题的根本方法是改变其结构,将路由计算、控制等非实时任务同包转发等实时任务分开,由不同部分来完成。
采用硬件专用电路(asic)进行路由识别、计算和转发,由于其速度很快,被形象地称为线速路由交换机或线速交换路由器。
2.ip优化光学网络。
ip优化光学网络是将密集波分复用技术的宽带传输能力与g位(t位)路由交换机的交换、选路能力结合起来。
在该网络中,每个信道不再是sdh时分复用的一个信道,而是独占密集波分复用的一个通道,速率在1gbps以上,大大提高了网络传输速率。
该网络不使用atm和sdh设备,在光纤上直接用以太网帧格式传送ip数据包,这可以大大降低宽带骨干网的成本。
ip优化光学网络满足以ip业务为主,对网络进行优化设计的需求,是宽带ip网的技术基础。
这种系统在一个波长通道内是包统计复用,在光纤内是波分复用,在波长通道内和通道之间的包交换、选路转发则完全依靠电的路由交换机来实现。
目前,这样的产品设备可以实现数十gbps的传输和交换速度,不久将可以达到1tbps以上的传输和交换速度。
用ip优化光网络构成的因特网骨干网与传统电信网相比,带宽可以有上百倍的增加,成本会有呈数量级的降低。
近年来,随着高性能激光器、耦合器、掺铒光纤放大器技术的进步,密集波分复用技术已经开始商品化。
在普通标准单模光纤上提供96×
2.5gbps传输能力的系统已经有产品上市。
3.qos的保障。
tcp/ip协议最初是为提供非实时数据业务而设计的,对各种业务一律平等,当网络出现拥塞时不能保证传输实时业务的服务质量,要使ip网络能够传送实时的多媒体数据信息,成为未来综合业务平台,必须解决qos问题。
目前,国际上的标准化组织,如itu、ietf等已起草并完成了一些用于ip实时通信的标准,这些标准能够为ip网上的各种业务提供服务质量保证。
主要有实时传输协议/实时控制协议(rtp/rtcp)、资源预留协议(rsvp)。
rtp在多媒体数据的头部加上时标和序号后发出,若接收端配以适当的缓存,那么接收端就可以根据时标和序号信息“再生”数据包、记录失序包,并同步视频、音频和数据。
rtcp负责监视网络服务质量、通信带宽以及网上传送的信息,并将其通知给发送端。
rsvp可在现有的ip网络上实现带宽预留,为实时性视频和音频业务保留带宽,并设置队列管理的方法。
使用rtp/rtcp/rsvp协议,再对服务进行分类(cos),并配以先进的拥塞控制、限制时延抖动的排队、公平的带宽分配等算法,就可实现传送质量与internet相适应的多媒体通信。
1.2.2ipv6
当前internet面临的最切实问题就是地址空间不足,1981年制定的ipv4协议对ip地址的浪费太大。
理论上讲,ipv4有超过20亿个地址,但由于分级地址管理,ipv4地址空间的利用率极低。
已分配的ip地址中只有少于5%的地址在使用,当前的ip地址,将在5年内全部用完。
目前internet仍在飞速发展,ip地址的需求量将会急剧增加,它远远不是32位地址空间所能容纳的。
ipv6协议把地址长度从ipv4的32位扩展到128位,从根本上解决了地址空间不够的问题。
到2020年即使全球有100亿人上网,每人拥有100台网上设备,ipv6所能提供的地址也足以满足未来全球信息基础设施的发展需求。
ipv6对ipv4的头格式进行了简化,使网络节点对ip头的处理速度大大加快。
同时,在ip头中加入了一个24位的流标记字段和优先级字段,前者用以标记需要路由器进行特殊处理的数据包,如特殊的qos要求或实时服务;
后者对数据包发送的优先级进行控制。
ipoveratm:
过渡的qos策略
用ip难以保证多媒体通信的qos,而atm可以保证这一点,故产生了ipoveratm。
ipoveratm即将ip包封装入atm的aal的业务数据单元sdu中,然后装进atm信元净负荷内。
由atm提供数据链路层功能,借助于atm网的流量控制功能,在atm链路上的qos可以得到保证。
目前atm与ip结合的着重点是mpls,mpls可以把面向连接组网的优点带到路由器网络上,作为业务量工程(trafficengineering)工具的mpls可以为200多个节点的大型网络所使用,并且具有qos选路、vpn管理等功能。
ip组播:
提高多媒体通信效率
ip组播是指在internet网上对一组动态变化的ip站点进行数据传播。
ip组播的思想早在80年代后期就已提出,当时s.deering和d.cheriton提出在internet的ip层加入多站点功能。
为实现此功能,首先引入d类地址,即在传统的a类、b类及c类的ip地址外,定义新的d类地址,其地址范围为224.0.0.0至239.255.255.255,该地址中的第一个组合位表示该类地址是一个组地址。
实现ip组播需解决的技术问题有:
组播组中ip站点的加入和退出、ip组播的路由技术、ip组播的范围、ip组播的安全、ip组播的可靠组播等。
ipoversdh:
过渡的速度策略
ipoversdh是以sdh网络作为ip数据网络的物理传输网络,它使用链路适配及成帧协议对ip数据包进行封装,然后按字节同步的方式把封装后的ip数据包映射到sonet/sdh的同步净负荷包封(spe)中。
ipoversdh/sonet技术的实现需要高速路由器和ppp协议,它的基本思路是将路由计算与包的转发分开,采用cache技术、asic技术、交换路由技术,将路由器包的逐包转发速度控制到与第二层交换的速度相当。
ipoversdh相对其他传输方式(如atm)具有更高的传输效率,能提高可用带宽的25%~30%,简化了网络的复杂性,更适合于组建专门承载ip业务的数据网络。
这种方式的主要优点是网络体系结构简单,传输效率高,技术较为成熟。
将ip网络技术建立在sdh/sonet传输平台上,可很容易地跨越地区和国界,兼容各种不同的技术和标准,实现网络互连。
这种方式的缺点是拥塞控制能力差,只有业务分类和优先级的能力,不能很好保证qos,目前不适用于多业务平台。
1.2.3h.323
h.323是国际电信联盟(itu)的一个标准,h.323v2的制订工作已经完成。
h.323制定了在无qos(服务质量)保证的分组网络(pbn,packetbasednetworks)上进行视频、音频和数据通信的标准。
它提供了点对点和多点会议中的呼叫控制、多媒体管理、带宽管理规范以及pbn与其他网络(isdn、gstn等)的接口规范。
h.323与其它ip技术如ietf的资源预留协议rsvp相结合,就可实现ip网络的多媒体通信。
由于能提供设备与设备、应用与应用、供应商与供应商之间的互操作能力,因此,h.323能够保证所有h.323兼容设备的互操作性。
h.323为基于网络的通信系统定义了四个主要的组件。
(1)终端(terminal):
h.323规定了不同的音频、视频或数据终端协同工作所需的操作模式。
(2)网关(gateways):
网关完成与其他h系列终端(包括h.320、h.324、h.321、h.322和h.310)、pstn和isdn网中的电话机或数据终端的互通互连。
(3)网闸(gatekeepers):
其主要功能是地址翻译,对网关、终端和mcu的接入进行许可控制,并可以进行带宽管理及网关定位。
(4)多点控制单元(multipointcontrolunits):
提供对多点会议通信的支持。
2三网融合的途径
2.1基于广电网实现三网融合的途径
一是实现网络整合由于体制和历史的原因中国的有线电视网目前的状况是分级建设分级管理分局部署分区运营网络的分散特性与话音业务和数据业务的跨越空间的属性相矛盾因此除了在体制层面的努力之外在技术层面需要通过大规模核心路由器的组网技术实现从分散到集中的演进实现物理上业务上的互联互通目前全国已有13个省(区市)基本完成了全省的网络整合有10个省正在整合进程中网络整合可以分两步进行第一步实现一省一网第二步将各省的网络整合成一张网实现全国一张网。
二是数字化改造数字化改造就是将现有模拟信号广播转化为数字信号播出要求在接入网局端加装模数转换装置并在用户端加装机顶盒STB进行信号调制输出截至2009年底我国有线电视用户总数已达1.64亿其中已有超过6300万用户完成了数字化整转大约占有线电视用户总数的38%尽管目前全国仅完成38.7%的有线用户整体转换但局端改造基本已经完成未来数字化仅需为用户投资加装机顶盒即可。
三是实现双向互动由于广播电视技术基本上都是单向广播式的无法实现话音业务和数据业务承载所必需的双向互动因此有线电视网络向下一代网络演进的第一步就是如何实现其双向通信这是一个不小的障碍虽然技术实现上的解决方案已经找到但双向改造所需的费用却相当高昂截至2009年4月中国完成数字化改造的用户有4928万双向网的覆盖数已经超过2200万建议双向化改造采取EPON+EoC的形式将光纤推进到小区甚至楼道然后通过无源光器件分布最后以现有同轴电缆构建局域网入户加装双向调制终端即可实现用户和局端的互动选择EPON+EoC而非当前有线宽带的CableModemCMTS主要原因是EoC每户成本已经低于CableModem技术优势明显干扰小寿命长维成本同样低带宽体验较好安全性高
四是扩大核心网带宽有线电视网是一个分配型广播网络核心和边缘网络带宽相同虽然它在用户接入部分不存在带宽障碍但是如果用来传输数据业基于电信网和互联网实现三网融合的途径我国电信网和互联网的融合程度已经很深。
我国主要的ISP都是电信运营商因此本文将讨论基于电信网和互联网实现三网融合的途径。
2.2基于电信网和互联网实现三网融合
根据我国电信网和互联网发展的现状现阶段基于电信网和互联网实现三网融合需要从以下几个方面开展网络建设工作
一是加强宽带网络建设制约我国电信网和互联网开展电视业务的主要瓶颈在于接入网带宽目前全国固话用户3.18亿户中包含8300万xDSL宽带用户50万FTTH用户尚未通过宽带上网的用户约2.35亿户电信运营商需要对现有数据网进行的改造包括两方面一方面非宽带用户加装ADSLModem实现2M宽带全覆盖由于运营商网络接入层已经全部改造完成因此仅在用户端加装Modem即可另一方面加大FTTx包括FTTB/C+LAN/xDSL各种形式覆盖力度在新建设区和高端用户中增加FTTH覆盖主要是在接入网部分进行改造从而实现100M理论入户带宽至少保证带宽超过8M。
二是提高互联网的安全性和可控性现有互联网路由体系是假设所有网络节点处于一个互相信任的环境中而提供尽力而为的数据转发服务因此出现了大量安全事件如地址解析协议欺骗源地址欺骗域名服务器攻击分布式拒绝服务攻击淫秽信息泛滥等可以利用高安全性防火墙技术网络加密技术IPSec身份认证技术入侵检测技术等网络安全技术来提高互联网的安全性和可控性
三是提高互联网的实时性和QoS互联网的原始设计采用尽力而为的分组转发方式无法提供端到端性能保障然而IPTV等多媒体业务要求网络能够提供有实时性强的服务在现阶段可以采取区分服务DifferentiatedService和综合业务IntegratedService等手段来保障多媒体业务的实时性四是采取多播技术互联网的原始设计只考虑端到端的单播通信发送方需要知道接收方的IP地址而对于视频会议IPTV等新应用存在大量的信号接收者如果仍然采取单播的形式对核心网带宽将不堪重负因此需要升级网络设备以提供组播能力这样才能降低传送视频节目所占用的核心网络带宽。
3三网融合的技术实现
(1)三网融合的综合平台
三网融合网络结构应是一个统一完整的结合体系,为全球任意地点,采用任何终端的用户提供综合的语音、数字、图像等多种服务。
它将是以IP协议为基础,所有网络将向以IP为基本协议的分组网统一。
因特网的广泛业务,诸如电子邮件、文件传输、远程登录、全球WWW浏览,已使因特网成为人们广为利用的网络技术,而未来的网络是集语音、数据文字、图像视频于一体的综合网络,因特网是实现这一网络综合化的基础,也是实现三网融合的综合业务平台。
(2)三网融合的接人技术
宽带接入网络在采用了光纤、同轴电缆混合(HFC)拓扑网络以后,技术上取得了很大的发展,它可以通过—个HFC接入网,同时向用户提供电话、数据和视频图像等综合业务。
目前HFC接入网技术已逐步成熟,提供的业务除了电话、模拟广播电视业务外,还可提供窄带ISDN业务、高速数据通信业务、数字视频点播(NVOD)和其他各种高速信息服务业务,它以足够的带宽较好的解决了传输瓶颈问题。
即使到了数字电视时代,HFC宽带多媒体接入网仍能以进一步降低每个光结点覆盖的用户数量,增加业务灵活,适应性好,带宽资源丰富,开展高速数据业务和数字电视业务。
HFC不仅仅是用光纤取代了同轴电缆,而且引进了一种新的拓扑结构一节点结构,这种结构使网络很容易向各个小区提供交换服务。
三网融合并不是原来的简单延伸,而是将开拓出—个以口为基础的新一代电信网络。
4三网融合面临的技术问题
CCITT在80年代初就提出业务综合的概念,当时电信网是唯一的全覆盖网络,它当然是支持所有信息业务的最佳选择,但由于各种因素导致ISDN的发展缓慢。
并未像人们预期的那样一统通信市场。
4.1宽带传输的问题
骨干网传输的宽带化是三网合一的基础。
光纤通信技术的发展使密集波分复用(DWDM)技术已经成熟并走向商品化。
现在,以光纤为媒介、以DWDM+SDH为主体的光纤网成了电信骨干传输网的主流,在普通标准单模光纤上提供4×
2.5Gbit/s传输能力的WDM系统已经在国内的许多主干线路上投入使用;
据了解,能复用160路信号的波分复用系统已在朗讯的贝尔实验室研制成功,所以从光纤通信具有的优点以及未来技术的发展趋势来看,以DWDM为基础的光通信网络必将在整个骨干网中占据主导地位,三网将在此基础上进行融合。
但存在的问题是,较为成熟的DWDM+SDH系统主要是针对语音信号设计的,要能使信息量庞大的视频、数据等信息,尤其是实时性要求很高的视频信息也能在该系统上快速、高效地传输,同时保证较好的QoS,还有许多问题需要解决。
例如,如何保证语音和视频信息的QoS;
如何以一种统一的数据格式传输各种信息;
如何与传统的PSTN兼容;
如何进行复杂、灵活的网络管理;
如何保证技术实现的低成本等。
如果这些问题不能很好地解决,以DWDM为基础的光纤骨干网所具有的大容量、高带宽的优势就无发挥,三网合一也就无从谈起。
4.2宽带交换的问题
实践表明,网络交换机通常是造成网络阻塞的主要原因,宽带交换机则是三网合一的关键。
以信元交换、统计复用为特征的ATM对语言、图像、数据等都具有很好的适应能力,可以保证较好的qos,交换速度高于150Mbit/s。
自90年代初以来,ATM一直被认为是未来网络的主流交换技术,现在ATM交换机已经商品化,并在许多电信宽带网担当骨干交换机。
但无论是ATM交换机,还是新一代的吉拉线速路由交换机,在交换速度、网络吞吐量、QoS等方面都远不能到达三网合一所需要的性能指标。
单以话音来说,像北京、上海、广州这样的汇接中心来往的话路是数以百万计的,其信息的交换量之庞大可想而知,单纯依靠ATM交换机或吉拉线路由交换机是不可能胜任交换任务的,而三网融合后还需传输更大数据量、更高Qos要求的视频信息以及数据信息,这必然对骨干交换机提出更高的要求。
4.3宽带接入的问题
接人网是指从用户端到本地局端或网络节点的连接部分,它通常由用户传输系统、复用设备、交叉连接设备等部分构成,负责将电信业务透明地传送到用户。
接入网问题又称为“最后一公里问题”,也是三网合一的主要难点。
现阶段,宽带接人网技术主要有HFC接入网和基于铜线的xDSL技术。
HFC是把光缆
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