编号190 “三网融合”综合接入方案设计

“三网融合”综合接入方案设计                     黄钰 “三网融合”综合接入方案设计江苏广电总台电视技术部播出部黄钰地址：江苏省南京市北京东路4号邮编：210008电话：[phone]邮箱：[e-mail]【摘要】三网融合之后的下一代网络是基于IP网络的集成业务系统，可用于提供多种语音、数据、视频等业务。接入技术是三网融合的难点，作者创新性的设计了“三网融合”综合接入方案，阐释了有线电视接入方式的优势。最后总结全文，指出课题中有待进一步深入研究的问题。【关键词】三网融合接入技术有线电视引言所谓“三网融合”，就是指电信网、广播电视网和计算机通信网的相互渗透、互相兼容、并逐步整合成为全世界统一的信息通信网络。“三网融合”是为了实现网络资源的共享，避免低水平的重复建设，形成适应性广、容易维护、费用低的高速带宽的多媒体基础平台。三网融合后，电话是可视的，电视是互动的，人与家用电器是可以交流的——这就是我们的未来生活，而且在3年内就可以实现。第一章、“三网融合”统一于IP三网融合的中心应该是IP网，而不是广播电视网和电信网。下一代网络（NextGenerationNetwork，NGN）将基于统一的IP分组承载网，为用户提供各种融合的业务。下一代网络（NGN）将是一个什么样的网络，尽管这个问题没有一个标准的答案，但是从网络的角度看，NGN是很多网络在不同阶段进行混合、综合、融合一个过程，通俗的解释是“在上网发邮件的同时，我们还在用这个网络打电话，同时还在收看重要的新闻发布”。在一张NGN的网络上，可以实现各个业务的混合、综合、融合甚至交叉，这实际上是给NGN带来了各方面的巨大挑战。在提供各种交叉业务的同时，一张成熟、稳定的NGN网络需要解决接入无关性，可信任性、安全以及可管理的问题，这些都是需要NGN在整个运营管理里面需要解决的问题。三网融合的难点主要是接入技术。接入网是指骨干网到用户终端之间的所有“三网融合”综合接入方案设计                     黄钰 设备。由于骨干网一般采用光纤结构，传输速度快，因此接入网便成为了整个网络系统的瓶颈。现阶段，接入网的接入方式主要包括无线接入、基于双绞线的XDSL（数字用户环路）、光纤同轴电缆（有线电视电缆）混合接入等几种方式。作者设计了三网融合综合接入的网络架构框架，如图1-1所示。该架构以互联网为核心网，可以支持有线电视网络接入，固定ADSL接入，以及GPRS接入IP网络的方式。由图可见，与接入无关作为下一代网络（NGN）的特性之一，己经从根本上保证了各种用户和终端的接入。图1-1三网融合综合接入方案第二章、有线电视接入方式现基于有线电视的HFC网络，采用CableModem技术提出三网融合的实现方案。有线电视网最大优点就在于光纤和电缆传输，带宽可达1GHz。如图2-1所示，这是一个利用有线电视网作为接入网的架构图。通过CableModem可为用户提供模拟和数字电视、视频点播（VOD）、计算机宽带网接人，打电话等多功能业务服务。“三网融合”综合接入方案设计                     黄钰 图2-1有线电视接入方式示意图为了更清楚地阐述其接入系统结构，将它分成三个部分：头端机房区、网络链路区以及用户端区。图中用虚线表示下行信号通道，实线表示上行信号通道。2.1头端机房区头端机房区的主要是把两种网络的信号混合在一起向下行方向传输，同时将实时回传来的信号发送回到网络去，寻求响应。首先在下行方向，合成器左侧主要有两路信号，右侧合成一路信号（一股线）传向光发射机。第一路信号是由CATV前端设备发出，其中包括很多个频道的电视节目，也包括视频服务器发出的VOD信号；第二路信号是由Internet经过路由器、交换机和线缆调制调器终端系统（CMTS）来到合成器前。此处的交换机连接了两种不同网络来的信息，同时连接了诸如：CMTS管理机、网管服务器、DHCP服务器、TOD服务器等支撑设备。然后，这里的上行方向其实是下行的逆过程。2.2网络链路区HFC在干线传输中是采用光缆作为媒介，应用载波复用技术将多路信号调制到一路光信号上。信号从头端机房区的信号合成器出来后由光发射机发出，通过光纤传送到FiberNode（光节点设备）。FiberNode是有线电视接人系统的关键部分，它包括一个下行光接收机和一个上行光发射机。光节点设备接收下行光信RouterCMTSHFCCablemodemPCTVPhone卫星通信终端本地节目Internet光发射器光节点放大器分离器用户端光接收机分离器合成器视频服务器控制服务器CMTS服务器DHCP服务器网络链路头端机房交换机“三网融合”综合接入方案设计                     黄钰 号，进行光电转换并将这种电信号放大后，然后电信号经同轴电缆传给各用户；在上行方面，FiberNode接收到同轴电缆支路送来的上行信号，进行电光转换后，将电信号发往上行光接收机。2.3用户端区在用户端区，我们可以看到电缆入户后，经过分支分配器将信号分成了两路分支，一路可以直接连接电视机，另一路连接CableModem，接着由CableModem再分成两路，一路连接交换机或电脑，另一路连接电话。从而实现三类设备通讯链路的融合。这样带有交换功能的HFC就能向用户提供双向交换服务。第三章、移动GPRS接入方式GPRS接入方式是以封包（Packet）式来传输。GPRS的关键节点有两种：一种为SGSN（ServingGSN，服务GSN），另一种为GGSN（GatewayGSN，网关GSN），SGSN的主要作用是记录移动台的当前位置信息，并且在移动台和GGSN之间完成移动分组数据的发送和接收。GGSN主要是起网关作用，它可以和多种不同的数据网络连接。GGSN可以把GSM网中的GPRS分组数据包进行协议转换，从而可以把这些分组数据包传送到远端的TCP/IP网络。PDF是策略决策功能模块，主要功能是生成授权令牌用于标识PDF和会话流。P-CSCF可以作为一个用户代理，在异常情况下，它可以终结或者独立产生SIP事务。移动（GPRS）接入Internet的情况下，多媒体会话初始化过程控制机制如图3-1所示，用户设备（UE）通过SDP协议为实时业务、非实时业务请求相应的媒体参数（编码方案、媒体类型、带宽等）。会话控制机制根据用户的个人业务/媒体信息以及所应用的本地策略控制，进行相应媒体参数的授权。所授权的参数返回给用户终端为建立传输承载作资源预留。UE向P-CSCF发送SIP信令，P-CSCF向PDF转发相关的SDP信息。P-CSCF再从PDF获得授权令牌（Token）。PDF对IP流进行记录并授权，并通过Go接口传送到GGSN。由GGSN执行UE所要求的承载资源的控制。“三网融合”综合接入方案设计                     黄钰 图3-1GPRS接入方式的策略控制机制第四章、固定ADSL接入方式基于传统电信网的有线接入主要采用ADSL技术。ADSL（非对称数字环路）业务是宽带接入技术中的一种，它利用现有的电话用户线，通过采用先进的复用技术和调制技术，使得高速的数字信息和电话语音信息在一对电话线的不同频段上同时传输，为用户提供宽带接入的同时，维持用户原有的电话业务及质量不变。在固定接入方式中，基于传统电信网的有NASS和RACS两个子系统有效地实现业务控制与传送功能相分离，向下感知传送网络的资源使用情况，为上层应用提供接口。通过接纳和资源控制，确保正确合理地使用传送网络资源，从而保证业务的服务质量（QoS），并防止带宽和业务被盗用的现象发生。在UE的正常接入流程中，首先由NASS完成对用户的鉴权和IP地址分配，并在CLF处登记UE所分配的IP地址，存储用户标识，用户的服务质量清单用户的位置信息隐私权设置。NASS向RACS通知用户的网络清单信息等，作为处理资源分配请求的参考。在SPDF鉴权之后，RACS结合运营商定义的策略和资源可用性进行用户授权。BGF是边界网关，分配必要的承载资源以执行用户请求的业务。具体的接入流程如图4-1所示。“三网融合”综合接入方案设计                     黄钰 图4-1固定接入流程第五章、有线电视网作为接入网的优势有线电视网是高效廉价的综合网络，它具有频带宽，容量大，多功能、成本低、抗干扰能力强、支持多种业务连接千家万户的优势，它的发展为信息高速公路的发展奠定了基础。就我国最近几年有线电视网发展来看，全国已建有线电视台超过1500座，用户数达8000多万，在全国覆盖面达50%，并且每年仍以30%的速度增长。电视机已成为我国家庭入户率最高的信息工具之一，有线电视网也成最贴近家庭的多媒体渠道。就技术而言，光纤到户、光纤到桌面是我们所追求的，但其昂贵的价格令我们大多数人无法接受。因此目前的解决方法是：干线网采用光纤，入户的“最后一公里”采用铜线。在干线网广电和电信现在都是光纤网，差别就在入户的“最后一公里”！有线电视网入户的同轴电缆带宽有550兆Hz系统、750兆Hz系统和1000兆Hz系统，而电信入户的双绞线带宽只有区区5000Hz，带宽相差10万倍。其实在信息网络中，干线网长度所占的比例并不高，总长度80％以上都UESPDFBGFRACS(4)鉴权(6)依据本地策略进行用户授权(3)请求(5)资源请求(7)请求回复(8)加载策略(9)结果响应(10)结果响应NASS(1)触发(2)通知用户清单UE－用户设备RACS－接纳控制子系统BGF－边界网关功能NASS－网络附着子系统SPDF－基于业务的策略决策功能“三网融合”综合接入方案设计                     黄钰 是接入网。电信的双绞线成为最后一公里的瓶颈，而有线电视天生在最后一公里具有先天优势。有线电视网的网络拓扑很适应IP网，利用Cablemodem把有线电视升级为双向网络，以实现高速多方式增值业务接入而成为宽带IP多媒体接入网，其最大竞争优势是能够经济有效地利用原有同轴电缆或HFC网络平台，能立竿见影提供多种高速增值业务，增加网络运营者的收入。第六章、小结三网融合使全业务运营的时代来临。首先，广电运营商将遵循“广播电视”-“广播电视+数据”-“广播电视+数据+语音”的道路，从而实现全业务运营，因此数字电视是实现三网融合的重要切入点，最终同样能提供以三种业务捆绑为标志的三网融合业务。其次，电信运营商将遵循“语音”-“语音+数据”-“语音+数据+视频”的道路，从而实现全业务运营。电信开放竞争的最终结构将是运营商之间差异的无限缩小，最终形成国际电联提出的“通过互联互通的电信网、计算机网和电视网等网路资源的无缝融合，构成一个具有统一接入和应用界面的高效率网络，使人类能在任何时间和地点，以一种可以接受的费用和质量，安全的享受多种方式的信息应用”的NGN时代。本文研究的综合接入方案是三网融合的非常重要的课题。作者设计了综合接入方案的网络架构，阐释了各种接入方式的工作流程，提出了有线电视网作为接入网的优势。但是由于当前这方面的国际标准尚不成熟，该方案还有很多值得完善的地方，本文仅限于有线电视，GPRS和ADSL接入方式，但其他方面接入如WLAN接入方式等还需要进一步研究。参考文献[1]梅峰郭庆平“三网合一“案例剖析，有线电视技术，2006年第6期[2]徐晓宇，张惠民，第三代移动多媒体业务的QoS机制研究，数据通信，2004