社區(qū)寬帶綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)

1、社區(qū)寬帶綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)吳志美 中國科學(xué)院軟件研究所 北京 100080The Evolution of the Community Network with Integrated ServicesWu ZhiMeiInstitute of Software, ChineseAcademy of SciencesBeijing 100080Abstract:The technical progress and application extend of Community Network with Integrated Services are introduced in this pape

2、r. Some question is discussed, that is abort how to set up and run the Customer Premises Network.Key words: community network with integrated services; customer premises network; network introject 摘要 本文介紹社區(qū)寬帶綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)方面進(jìn)步和應(yīng)用范圍的開拓，討論用戶駐地網(wǎng)建設(shè)和運(yùn)營面臨的問題。關(guān)鍵字 社區(qū)寬帶綜合業(yè)務(wù)，駐地網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)融合 社區(qū)寬帶綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)簡介社區(qū)寬帶綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)屬于用戶駐地網(wǎng)的范疇，

3、位于互聯(lián)網(wǎng)層次結(jié)構(gòu)的底層。在居住密集的樓宇社區(qū)，采用光纖到大樓，5類線到家庭的網(wǎng)絡(luò)連線方式，在居住分散的別墅社區(qū)，采用光纖到家庭的方式或者寬帶無線傳輸?shù)姆绞?。在TCP/IP協(xié)議的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)多播協(xié)議和質(zhì)量保證體系，它在一個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)上，實(shí)現(xiàn)常規(guī)電話網(wǎng)、數(shù)字電視網(wǎng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)的基本業(yè)務(wù)，把傳統(tǒng)的Internet業(yè)務(wù)、IP電話業(yè)務(wù)和數(shù)字電視等業(yè)務(wù)融為一體，為家庭用戶同時(shí)提供數(shù)字電視、視頻點(diǎn)播、IP電話、計(jì)算機(jī)上網(wǎng)、安全監(jiān)控等各種服務(wù)，其服務(wù)質(zhì)量與常規(guī)專業(yè)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量在同一水平，實(shí)現(xiàn)了無線局域網(wǎng)形態(tài)下的無線設(shè)備與固定網(wǎng)中設(shè)備的互連互通。駐地網(wǎng)絡(luò)具有面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)，依據(jù)駐地居民的實(shí)際需求增加新的業(yè)務(wù)。

4、該系統(tǒng)改變了各種服務(wù)獨(dú)立建網(wǎng)運(yùn)行的模式，用一個(gè)網(wǎng)絡(luò)支持多種業(yè)務(wù)，構(gòu)架簡單、維護(hù)管理高度智能化，操作簡便，運(yùn)行和維護(hù)成本低廉。用戶駐地網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)包括衛(wèi)星數(shù)字電視接收服務(wù)器、視頻服務(wù)器、VOD服務(wù)器、現(xiàn)場直播服務(wù)器、視頻會(huì)議服務(wù)器、計(jì)費(fèi)服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)管理服務(wù)器、寬帶接入交換設(shè)備、家庭網(wǎng)關(guān)設(shè)備、電話網(wǎng)關(guān)設(shè)備、無線網(wǎng)關(guān)設(shè)備、計(jì)算機(jī)、電視機(jī)、以及IP電話機(jī)。（如圖1所示）。圖1 社區(qū)寬帶綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)系統(tǒng)用戶駐地網(wǎng)絡(luò)的物理形態(tài)很像傳統(tǒng)的局部網(wǎng)，在網(wǎng)絡(luò)實(shí)際內(nèi)容方面，用戶駐地網(wǎng)絡(luò)與傳統(tǒng)局部網(wǎng)有本質(zhì)性差別，可以認(rèn)為用戶駐地網(wǎng)絡(luò)是在傳統(tǒng)局部網(wǎng)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新一代網(wǎng)絡(luò)。社區(qū)寬帶綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)采用流量規(guī)劃和準(zhǔn)入控制技術(shù)

5、解決了的擁塞控制問題，實(shí)時(shí)校正系統(tǒng)中關(guān)鍵設(shè)備的時(shí)鐘，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)中的網(wǎng)同步，采用流分類和流整型使得流媒體的服務(wù)質(zhì)量與專業(yè)網(wǎng)絡(luò)中的服務(wù)質(zhì)量在同一個(gè)水平上，采用交換結(jié)構(gòu)和非對(duì)稱VLAN相結(jié)合的技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了用戶間的信息隔離，實(shí)現(xiàn)了視頻組播使用戶數(shù)不受限制，靈活的網(wǎng)絡(luò)計(jì)費(fèi)策略和網(wǎng)絡(luò)管理使得系統(tǒng)易于運(yùn)行維護(hù)，實(shí)現(xiàn)了無線局域網(wǎng)環(huán)境下的終端與固定網(wǎng)中設(shè)備的互連互通，實(shí)現(xiàn)了與公共電話網(wǎng)、衛(wèi)星數(shù)字電視廣播網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)的無縫連接。2005年春天通過鑒定，系統(tǒng)已經(jīng)達(dá)到可實(shí)用的成熟度。 社區(qū)寬帶綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展鑒定會(huì)以后，研究工作的目標(biāo)是把可實(shí)用的系統(tǒng)演變成好用系統(tǒng)，并尋求機(jī)會(huì)把研究成果推向?qū)嶋H應(yīng)用。2.1 研制第二代

6、家庭網(wǎng)關(guān)，降低系統(tǒng)建設(shè)成本社區(qū)寬帶綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，家庭網(wǎng)關(guān)的造價(jià)占據(jù)全系統(tǒng)造價(jià)的50%以上，現(xiàn)在已經(jīng)研制開發(fā)出在PC機(jī)通過軟件實(shí)現(xiàn)的家庭網(wǎng)關(guān)，這個(gè)軟件和微型PC主板相結(jié)合，借用電視機(jī)為顯示屏，把電視機(jī)、計(jì)算機(jī)和家庭網(wǎng)關(guān)集成在一個(gè)設(shè)備上。對(duì)于已有計(jì)算機(jī)的家庭，可以從網(wǎng)上下載一個(gè)軟件形成自己的家庭網(wǎng)關(guān)，對(duì)于沒有計(jì)算機(jī)的家庭，可以買一個(gè)集成設(shè)備，兼計(jì)算機(jī)的功能。2.2 改善服務(wù)器的性能，降低系統(tǒng)維護(hù)成本2005年鑒定時(shí)社區(qū)寬帶綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，交換機(jī)和家庭網(wǎng)關(guān)支持在運(yùn)行過程中掉電后重新供電時(shí)自動(dòng)恢復(fù)以前的工作。現(xiàn)在視頻服務(wù)器、VOD服務(wù)器、計(jì)費(fèi)服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)管理服務(wù)器也都支持在運(yùn)行過程中掉電后重

7、新供電時(shí)自動(dòng)恢復(fù)以前的工作。這樣的系統(tǒng)降低的網(wǎng)絡(luò)維護(hù)的復(fù)雜度，降低了網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行維護(hù)的成本。2.3 與P2P技術(shù)相結(jié)合，擴(kuò)大服務(wù)的地理范圍社區(qū)寬帶綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)屬于用戶駐地網(wǎng)的范疇，在它的轄域內(nèi)可以提供很好的服務(wù)，當(dāng)這些服務(wù)跨越城域網(wǎng)或更大地理范圍時(shí)，由于中途的路由器和交換機(jī)不正常流媒體的質(zhì)量保證機(jī)制，系統(tǒng)服務(wù)質(zhì)量會(huì)出現(xiàn)問題。社區(qū)寬帶綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)中的服務(wù)提供者向互聯(lián)網(wǎng)中大量用戶提供服務(wù)時(shí)，出口帶寬可能成為瓶頸。采用互聯(lián)網(wǎng)中最新發(fā)展出來的P2P技術(shù)，社區(qū)寬帶綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)中的視頻服務(wù)器承擔(dān)轉(zhuǎn)發(fā)器的角色，在犧牲少量時(shí)延的前提下，可以實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)范圍的視頻服務(wù)。社區(qū)寬帶綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)中的服務(wù)提供者將一份服務(wù)內(nèi)容分成若干

8、片段發(fā)送到互聯(lián)網(wǎng)上，在網(wǎng)絡(luò)中資源管理器的協(xié)調(diào)下，各個(gè)用戶互相轉(zhuǎn)發(fā)已獲得的內(nèi)容片段，最后所有用戶都得到完整的服務(wù)內(nèi)容（如圖2所示）。在下一代互聯(lián)網(wǎng)中，路由器和交換機(jī)將支持流媒體的多播和質(zhì)量保證機(jī)制，會(huì)比現(xiàn)在使用的P2P技術(shù)的時(shí)延更小，下一代互聯(lián)網(wǎng)的廣泛使用還有待時(shí)日，采用P2P技術(shù)是一個(gè)現(xiàn)實(shí)的解決辦法。圖2 社區(qū)寬帶綜合業(yè)務(wù)穿越互聯(lián)網(wǎng)2.4 發(fā)展家庭網(wǎng)絡(luò)和個(gè)人網(wǎng)絡(luò)，增加服務(wù)的內(nèi)容在第二代家庭網(wǎng)關(guān)的基礎(chǔ)上增加無線傳感器的接口，可以實(shí)現(xiàn)水表、電表、煤氣表的抄送，以及燈光、窗簾、背景音樂的控制，把家庭網(wǎng)絡(luò)與社區(qū)網(wǎng)絡(luò)連接在一起。將來可以把測量人體溫度、脈搏的微型傳感器信號(hào)送到家庭網(wǎng)關(guān)上，用于為醫(yī)院病人、

9、社區(qū)老人提供救助。2.5 裁減系統(tǒng)，使之適應(yīng)各種應(yīng)用場合社區(qū)寬帶綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)具有面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)，可以依據(jù)實(shí)際應(yīng)用的需要增加或減少某些功能，例如選擇視頻服務(wù)器、監(jiān)控服務(wù)器、交換機(jī)、網(wǎng)關(guān)、電視機(jī)、監(jiān)控前端、追加GPS接收模塊，構(gòu)成一個(gè)移動(dòng)列車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)（如圖3所示）。再如選擇監(jiān)控服務(wù)器、交換機(jī)、網(wǎng)關(guān)、監(jiān)控前端，構(gòu)成一個(gè)連鎖店網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)系統(tǒng)（如圖4所示）。圖3 移動(dòng)列車綜合網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)圖4 連鎖店監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)推廣應(yīng)用中的問題在自然界的發(fā)展歷程中，各類物種繁衍生息，物競天擇，優(yōu)生劣汰，龐然大物的恐龍不能適應(yīng)環(huán)境的變化而消失。在信息技術(shù)領(lǐng)域中，當(dāng)一種技術(shù)的功能被另一種技術(shù)的功能全覆蓋，而它的成本又失去競爭

10、能力，在正常情況下它將退出歷史舞臺(tái)，電報(bào)網(wǎng)被傳真網(wǎng)取代就是一個(gè)例子。在通信領(lǐng)域，制約發(fā)展的主要因素不是技術(shù)障礙，而是來源于經(jīng)濟(jì)、政治和法律。例如把IP電話看成是壟斷經(jīng)營的電話業(yè)務(wù)還是看成是開發(fā)經(jīng)營的計(jì)算機(jī)增值業(yè)務(wù)，在美國也是經(jīng)過爭論的，最后把IP電話看成開放業(yè)務(wù)，其結(jié)果是原來的電話公司破產(chǎn)，成千家的IP電話公司開始新的競爭，使得國際長途電話每分鐘的費(fèi)用從1美元降至2美分。對(duì)于這樣的事實(shí)，站在不同的立場會(huì)有完全不同的評(píng)價(jià)。我們國家的IP電話業(yè)務(wù)經(jīng)過幾年的爭論，現(xiàn)在是一個(gè)半開放的業(yè)務(wù)，或者說是幾家特許經(jīng)營的業(yè)務(wù)，國際長途電話每分鐘的費(fèi)用從十幾元人民幣降至幾元人民幣。隨著互聯(lián)網(wǎng)的普及，不經(jīng)過傳統(tǒng)公共

11、電話網(wǎng)的純IP電話正在逐步擴(kuò)展，IP電話蠶食并最終取代傳統(tǒng)電話是必然的趨勢。IP電視是壟斷經(jīng)營的特許業(yè)務(wù)還是開放業(yè)務(wù)的爭論剛剛開始，經(jīng)管這場爭論會(huì)走過怎樣的歷程現(xiàn)在還難以預(yù)料，但是網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)走向融合，運(yùn)營方式走向開放的大趨勢是不會(huì)改變的。在農(nóng)業(yè)社會(huì)里，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和消費(fèi)是開放的，鹽和鐵的生產(chǎn)是專營的。在工業(yè)化社會(huì)里，工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)和消費(fèi)是開放的，電話和電視等信息服務(wù)是專營的。在信息化社會(huì)里，信息的生產(chǎn)、傳輸、管理和消費(fèi)是人類的主要活動(dòng)，有關(guān)信息的業(yè)務(wù)是充分開放的。在20世紀(jì)60年代到70年代，我們國家是典型農(nóng)業(yè)社會(huì)，1958年全國農(nóng)村公社化后，每一個(gè)生產(chǎn)隊(duì)種幾畝水稻、幾畝小麥，何時(shí)種、何時(shí)收、如何種

12、、如何收都有規(guī)定，形成國家對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的壟斷，在當(dāng)時(shí)有很多理由支持這種觀點(diǎn)，形成全國性的思潮，有水、肥、土、種、密、保、工、管八字方針保駕護(hù)航，20年時(shí)間使得農(nóng)業(yè)生產(chǎn)走到破產(chǎn)的境地。安徽18戶農(nóng)民冒死分田到戶，使得生產(chǎn)者有權(quán)決定他們的生產(chǎn)行為，改變了生產(chǎn)管理方式，提高了社會(huì)生產(chǎn)率。在信息社會(huì)里，對(duì)信息的生產(chǎn)、傳輸和消費(fèi)壟斷經(jīng)營將會(huì)阻礙社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展。二一年六月一日信息產(chǎn)業(yè)部下發(fā)“關(guān)于開放用戶駐地網(wǎng)運(yùn)營市場試點(diǎn)工作的通知”，在北京、上海、廣州、深圳、濟(jì)南、青島、武漢、南京、杭州、寧波、廈門、重慶、成都等13個(gè)城市，組織進(jìn)行寬帶用戶駐地網(wǎng)運(yùn)營市場開放、管理試點(diǎn)工作。經(jīng)過幾年的試驗(yàn)，走過坎坷的歷程，

13、取得了很多的進(jìn)步。政策制定者和運(yùn)營商對(duì)一些基本的原則獲得了一致的認(rèn)識(shí)，例如用戶駐地網(wǎng)開放運(yùn)營，運(yùn)營商公平接入，用戶可以自由選擇服務(wù)。對(duì)一些實(shí)際問題的有較深入的理解，例如用戶駐地網(wǎng)路管線等基礎(chǔ)設(shè)施由開發(fā)商負(fù)責(zé)建設(shè)，產(chǎn)權(quán)歸駐地居民所有，比較容易實(shí)現(xiàn)駐地網(wǎng)與其他網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商公平接入。在寬帶用戶駐地網(wǎng)與接入網(wǎng)的互連互通，資費(fèi)及網(wǎng)間結(jié)算方面積累了經(jīng)驗(yàn)。在十一五規(guī)劃中提出加強(qiáng)寬帶通信網(wǎng)、數(shù)字電視網(wǎng)和下一代互聯(lián)網(wǎng)等信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，推進(jìn)三網(wǎng)融合。這表明發(fā)展的方向和原則已經(jīng)明確。把方向和原則落實(shí)到社會(huì)實(shí)踐中還存在一些問題有待解決。國家對(duì)用戶駐地網(wǎng)運(yùn)營實(shí)行許可證制度，許可證的發(fā)放由各省、直轄市電信主管部門審批，實(shí)

14、際上是一種半開放的體制，普通民營企業(yè)很難躍過門攔，并沒有獲得平等的機(jī)會(huì)進(jìn)入用戶駐地網(wǎng)的服務(wù)。在用戶駐地網(wǎng)業(yè)務(wù)方面，過去的試驗(yàn)主要針對(duì)多個(gè)電信運(yùn)營商的服務(wù)問題，涉及廣電的視頻業(yè)務(wù)融合問題剛剛開始，也許還要走一段曲折的路程。駐地網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施由開發(fā)商負(fù)責(zé)建設(shè)，產(chǎn)權(quán)歸駐地居民所有，這件事的落實(shí)也非常不容易。在信息化社會(huì)的大門敞開的時(shí)候，我們發(fā)現(xiàn)在工業(yè)社會(huì)建立起來的規(guī)則阻礙我們前進(jìn)，體制和運(yùn)營模式的變革是勢在必行的事。二十一世紀(jì)是人類有史以來信息領(lǐng)域發(fā)展最快的階段，光纖和光波分復(fù)用技術(shù)、大規(guī)模集成芯片和高速交換機(jī)使得通信基礎(chǔ)設(shè)施的能力大幅度提高，嵌入式操作系統(tǒng)、高性能的通信協(xié)議和信號(hào)處理技術(shù)使得通信設(shè)備的

15、價(jià)格大幅度跌落，為人類進(jìn)入信息化社會(huì)創(chuàng)造了條件。我國是一個(gè)人口居住密集的國家，社區(qū)居民多數(shù)住在樓宇中，而西方發(fā)達(dá)國家中產(chǎn)階級(jí)居民多數(shù)分散居住在單獨(dú)住宅。在居民樓環(huán)境下實(shí)現(xiàn)寬帶到戶比分散居住環(huán)境下實(shí)現(xiàn)寬帶到戶要容易得多。在樓宇環(huán)境中建設(shè)一個(gè)局域網(wǎng)的代價(jià)由十幾個(gè)家庭到幾十個(gè)家庭來承擔(dān)，在分散居住環(huán)境下建設(shè)一個(gè)局域網(wǎng)的代價(jià)由一個(gè)家庭來承擔(dān)。這種密集居住的客觀環(huán)境，為實(shí)現(xiàn)我們國家實(shí)現(xiàn)社區(qū)信息化營造了巨大的優(yōu)勢。我國是一個(gè)迅速崛起的發(fā)展中國家，人民有急切改變現(xiàn)狀的熱情和更高的物質(zhì)文化方面的追求。全球性的信息領(lǐng)域大變革將給我們國家?guī)硪粋€(gè)千載難逢的機(jī)遇，使我國信息化應(yīng)用有機(jī)會(huì)走到世界的前列。參考文獻(xiàn)中國科

16、協(xié)廣東省信息化調(diào)研專家組，“廣東省信息化調(diào)研報(bào)告”，2004年吳志美，張換強(qiáng)，王軍，“社區(qū)網(wǎng)絡(luò)與寬帶接入”,軟件學(xué)報(bào)，2003年vol.14石志強(qiáng), 吳志美, “互聯(lián)網(wǎng)中的服務(wù)質(zhì)量保證”, 通信學(xué)報(bào), 2004年4月, No.4A, Vol.25, P54Zhang HuanQiang, Liu Yang, Wu ZhiMei, Network Traffic Prediction Based on Traffic Continuity, IEEE 5th International Conference on Advanced Communication Technology(ICACT2003), Jan 20-22, 2003, PHOENIXPARK, Republic of