（通信与信息系统专业论文）medianet媒体网方案的规划及协议的制定.pdf

m e dia n e t 媒体网方案的规划及协议的制定 摘要 i 随着，网络通信技术的迅猛发展和眼球经济时代的到来，视、音 频媒体流业务增加迅猛，通信网络正朝着提供大规模双向电视和大 规模点播电视方向发展。未来个性化的媒体流将创造出一个以消费、 观赏类数据为主体的非广播型的电视机网络。 另方面，芯片摩尔型增长速度已被光纤带宽的爆炸性增长所超 过，已经形成芯片速度与带宽失衡。 新一代多媒体网络m e d i a n e t 正是基于以上的大背景下推出的新 一代宽带网络。它将高速视频、音频媒体流从i n t e m e t 中分离出来， 采用简化的通信协议，使m e d i a n e t 能够提供数十万路高品质视音频 数据通道，并实现随意点播与广播，这都是依赖于网络规划和通信 协议上的创新。 m e d i a n e t 的网络由m x ( 城域网交换机) 、i x ( 信息汇聚点交 换机) 、小区交换机( c x ) 、楼宇交换机( b x ) 和用户交换机( u x ) 组成，其中m x 和i x 为m e d i a n e t 骨干传输部分，c x 、b x 、u x 三 层交换机组成接入网部分。骨干网采用i po v e rd w d m 结构，接 入网采用光纤到楼和五类线入户的方式实现”千兆到大楼、百兆到 家庭”。户一7 一一 笔者将在m e d i a n e t 初期规划及之后的协议制定中所遵循的协议 制定原则( 扁平化原则、协议定义步骤、资源分配方案等) 和m e d i a n e t 的创新思路( m e d i a n e t 放弃w i n t e l c o 技术，分布式结构，收费标 准) 作了简要的介绍。并涉及一些关于供电问题的分析。 然后，笔者将所作工作中的m e d i a n e t 关键技术的协议制定作了 ， 较为详尽的总结。其中包括： 1 融入业务功能的m e d i a n e t 第二层地址 2 地址分级分配和端口绑定相结合的地址自动配置 3 组播中统一的组播地址及二级组播地址分配方法和硬件建立组播 虚通道 4 精确、集中帐务计费系统 5 精确流量控制 6 采用优先级选举法的m e d i a n e t 备份工作 7 上行过滤的m e d i a n e t 安全措施 8 m e d i a n e t 中的节目和菜单夕 在最后的篇幅中，本文还对m e d i a n e t 的市场前景及发展模式进 行了一些展望和分析。 关键词 m x ( 城域交换机) ，i x ( 信汇点交换机) ，c x ( 小区交换机) ，b x ( 楼 宇交换机) ，u x ( 用户交换机) ，u t ( 用户终端) t h e p r o j e c to fm e d i a n e ta n di t sp r o t o c o l a b s t r a c t w i t ht h eb o o m i n go fn e t w o r kc o m m u n i c a t i o na n dt h ec o m i n go fe y e b a l le c o n o m y ，t h e n e x tg e n e r a t i o nn e t w o r ka r em a r c h i n gt o s u p p o r tl a r g e - s c a l eb i - d i r e c t i o nv i d e oa n dv o d v i d e o t h ep e r s o n a l i t ym e d i as t r e a mw i l le v e n t u a l l yc r e a t ea t o t a l l yn e wn o n b r o a d c a s t i n gt v n e t w o r k c a t e r i n gf o re n t e r t a i n i n gc o n s u m p t i o n t h em o o r e g r o w t hs p e e do fc h i pd e n s i t yh a sa l r e a d yb e e ne x c e l l e db yt h eb o o m i n gs p e e do f o p t i c a lt e c h n o l o g yr e s u l t i n gi nt h es e v e r ei m b a l a n c eb e t w e e nc h i ps p e e da n db a n d w i d t h u p o n t h ea b o v e b a c k g r o u n d ，t h e n e w g e n e r a t i o n b r o a d b a n dm u l t i m e d i an e t w o r k “m e d i a n e t ”i si n t r o d u c e d m e d i a n e ts e p a r a t et h eh i g h - s p e e dm e d i as t r e a mo u to ft h e i n t e r n e t a p p l y i n gi n n o v a t i v ec o n c i s ep r o t o c o lp r o v i d i n gt h ef e a s i b l es o l u t i o n sf o rs u p p o r t i n g m o r et h a n1 0 0 ，0 0 0h i g h - q u a l i t yv i d e oc h a n n e lf o rv o da n d b r o a d c a s t i n g m e d i a n e ti s c o m p o s e do fm x ( m u n i c i p a ls w i t c h ) 、i x ( i n f o r m a t i o nc e n t e rs w i t c h ) 、 c x ( c o m m u n i t ys w i t c h ) 、b x ( b u i l d i n gs w i t c h ) a n du x ( u s e r s w i t c h ) ，i nw h i c ht h em xa n di x c o n s i s tt h eb a c k b o n et r a n s m i s s i o np a r tw h e r e a sc x 、b x 、u x i n t e g r a t e dt h ea c c e s sp a r t t h e b a c k b o n en e t w o r ka p p l yi po v e rd w d ma n da c c e s sn e t w o r kt a k et h ef 丌bp l u sl a nt o h o m ea sn e t w o r ks o l u t i o n t h ew r i t e r , o n eo ft h em a i np r o j e c t o r so fm e d i a n e ta n di t sp r o t o c o l ，b r i e f l yi n t r o d u c e dt h e p r o t o c o lp r o j e c tp r i n c i p a l ，i n c l u d i n gt h ef l a tt r e n dp r i n c i p a l ，p r o t o c o ld e f i n i t i o np r o c e d u r ea n d r e s o u r c ea l l o c a t i o ne t c a n ds o m ei n n o v a t i v ei d e a si nm e d i a n e tf o re x a m p l e ，m e d i a n e tg i v i n g u pw i n t e l c ot e c h n o l o g y , d i s t r i b u t e ds t r u c t u r e ，a n db i l l i n gs t a n d a r d t h ep o w e rs u p p l y i s s u ei s a l s oc o n c e r n e d t h e n ，t h ep r o t o c o lf o rk e yt e c h n o l o g yi si l l u s t r a t e d ，i n c l u d i n g ： 1 m e d i a n e ta d d r e s s 2a d d r e s sa i l o c a t i o n 3 m u l t i c a s t i n g 4 b i l l i n gs y s t e m 5 f l o wc o n t r o l 6 b a k u pw o r k 7 s e c u r i t ym e a s u r e m e n t 8m e d i a n e tp r o g r a ma n di t sm e n u i nt h el a s tc h a p t e r , t h em a r k e ta n dd e v e l o p i n gm o d eo fm e d i a n e ti sp r o s p e c t e d k e yw o r d s m x ( m u n i c i p a ls w i t c h ) ，i x f i n f o r m a t i o n c e n t e r s w i t c h ) ，c x ( c o m m u n i t ys w i t c h ) ， b x ( b u i l d i n gs w i t c h ) ，u x ( u s e rs w i t c h ) ，u t ( u s e rt e r m i n a l ) 3 - 第一章m e d ia n e t 媒体网产生背景 1 1 未来信息化的趋势 ( 1 ) 未来通信网络必须提供大规模双向电视和大规模点播电视 通信网络是为了传递信息，而人类对于信息的表达方式主要有三种：1 ) 文字2 ) 音频 3 ) 视频。对丁同样的信息苗，音频数据量可能是文字数据蕈的1 0 0 倍，而视频数据量又是 音频的1 0 0 倍。对r 重要的、具有法律效果的信息人都以文字表达而消费、享受类人都 以视频方式表达。冈此可以预见未来网络数据量与数据重要性成反比i “。例如场高品质 电影所需的数据量可能比一家银行全年数据还多，在朱来网络中，一个中小学生可能产生 比一个政府部fj 更多的数据量。越是重要的信息，所需的数据量反而越少。朱来网络中最 人的数据晕将是用丁| 消费、享受，而不是传递信息。 前面所述对丁 文字、音频、视频的数据犀以1 ：1 0 0 ：1 0 ，0 0 0 1 ，】比例分配。 “播电视( 有线电视) 网是目前人们对视频数据的最低要求，随着网络技术的发展， v o d 技术日趋成熟，人们对视频的要求将从娱乐扩展到教育、商务。对丁：教育节日来说， 人们对教育内容的多样性，以及对个人的差异性将远远超过娱乐节目，另外，商业电视将 由从强迫观众看几秒钟j “告，转变成由观众自愿到网上点播】0 多分钟的产晶介绍，使，l j 维 护知识等。当然这需要大晕的v o d 频道。可以预测，在今后的通信网络中，点播竹目是 广播竹目的1 0 0 倍。然而更大的市场还在r 个人通信，人们不满足将个人通信限制在6 4 k 以r 的音频范闱内。一个千万人口的城市只要有白_ 分之儿的人使用电视电话，就需十万路 以上的电视频道。只要价格、品质合适，高品质的双向电视通信市场将1 0 0 倍于点播电视。 从上述分析可以得山第二个比例分配，即：广橘电视，点播电视，个人双向电视通信 ( 包括电视会议) 这三者对网络的要求也将是1 ：1 0 0 ：1 0 ，0 0 0 1 1 】。 媒体流( m e d i as t r e a m ) 是近年来i n t e r a c t 网上山现的新业务( 主要包括m p 3 ，i p 电 话，以及会议电视等) 。这些媒体流的山现立即获得了热烈的市场响应并且随着眼球经济时 代的到来，这些更容易被人们接受的直观的业务形式其业务黾的增长相当惊人。同时也对 原本拥挤的i n t e r n e t 网络造成更大的压力。然而市场对媒体流的需求远远不i r 如此很快 就会引出高晶质的电影、娱乐、远程教育、远程医疗、人规模的高清晰度电视电话等。这 些消势眭媒体流的数据虽是现有以信息传递为目标的计算机数据的数百，数千倍以上。 传统的计算机网络不是为网络多媒体应川设计的，对传统网络进行更新仅仅是权宜之 计。随着网络及其相关技术的发展，网络多媒体以及其中的视频发展将使现有网络不能满 足其应用需求。在i n t e r n e t 上传送媒体流必然导致小马拉人车的局面。 媒体流所代表的市场，其本身的统计特性，以及媒体流未来的规模均与i n t e r n e t 人相 迥异。从本质上来说i n t e r n e t 是计算机的网络。而未来个性化的媒体流将创造出一个以消 费、观赏类数据为主体的非广播型的电视机网络。 6 ( 2 ) 通信瓶颈在芯片速度，带宽与芯片资源的重组成为必然 臼2 0 十f j = 纪8 0 年代以米，以微电子、光电子为基础的光导纤维、数字通信和计算机技 术等蓬勃发展，高新技术不断涌现。微电子技术仍在沿着著名的摩尔曲线向前发展，芯片 上的晶体管数每1 8 个月增加一倍，估计直到f 世纪的前十年这样的速度不会改变，片上系 统( s y s t e mo nc h i p ) 将是系统设备发展的主要方向。另一方面，在数字化技术中光纤通 信技术的发展更为神速，光纤通信传输以每9 个月成倍增k = ，通过增加单纤中的光波长数 即采刖密集波分复川( d w d m ) 技术，使单波长中传输的比特数已堪称达到“带宽爆炸” 的程度。然而，由丁芯片技术的束缚，光纤的巨大容量还远远没有被利_ l j 起来。一百多年 来的通信理论平技术人多罔绕着如何有效地使用有限的带宽资源，但是，在带宽资源变得 1 f 常充裕的今大，应当迫切考虑的问题是如何利用有限的芯片资源。这样的人动荡必将引 山新的人市场和新的技术变革。所有与通信有关的领域都将面临新的机会与挑战。 i n t e r n e t 发展速度主要受到芯片技术的限制。例如从奔腾8 0 0 m 芯片剑1 0 0 0 m c p u 芯片 花去6 个月时间。仅使p c ( 计算机) 提速1 0 。根据摩尔定律发展，要使现在的i n t e m e t 速 度提高1 0 0 倍人约还需1 0 年时间。然而，近几年，i n t e r n e t 的业务量发展速度迅猛。据统 计，t h = 界上i n t e r n e t 业务晕每个月翻一番。而其中增长= 最快的是以媒体流形式的业务量。 在i n t e r n e t ，a t m 网中为了解决计算机数据和视音频媒体流之间的统计差别，采_ l j 了 q o s ，c o s ，d i f s e v ，m p l s 等分等级的处理方案，实际上是一种网中网的概念。同一套网 络设备要同时兼顾两种不同统计特性的数据使网络设备复杂化。目前网络建设成本中的交 换机，服务器等设备价格比例越来越高，成为网络建设的的瓶颈。而这些设备的发展义受 到：吝片密集度的限制。其发展速度远远跟不上光纤传输能力的扩展。 既然芯片速度是网络发展的瓶颈，那么简化通信算法，调整芯片与带宽资源的分配， 降低对芯片技术的依赖必定是提升网络规模的重要途径。 面对巨人的信息消费市场，突破i n t e m e t 技术瓶颈，新一代多媒体网络m e d i a n e t 应运 而生。它将高速视频媒体流从i n t e m e t 中分离出来，采简化的通信协议，尤其在组播和 j “播协议上采用软、硬件结合的方法使m e d i a n e t 提供象有线电视一样的功能，这都是依赖 r 网络规划和通信协议上的创新。 1 2n e d i a n e t 网络介绍 ( 1 ) m e d i a n e t 媒体网定义 m e d i a n e t ( 媒体网) 是一种新的网络平台，根据人体感觉系统( 视、听觉) 的特祉而 没计，能够提供人规模观赏级水平的视音频节目至普通住宅和办公室。媒体网技术主要包 括交换机系列，多功能服务器，分布式机项盒和海量节目贮存设备。配合不同的传输方式 可以提供不同级别的宽带网络。媒体网是一个按全球规划的网络平台，能够以许多不同种 宽带网为基础。媒体网以最有效的方式直接承载面向连接的视音频媒体流，包括有线电视 和普通电话。根据l p 可屏蔽下层物理网的特点，媒体网也能透明地承载i p 数据，提供i n t e m e t 和v p n 服务。 ( 2 ) n e d i a n e t 的产生符合通信发展的潮流 在通信网络历史的发展过秤中f 见图1 1 ) ，最先有电话网，后来，l 电话m o d e m 发展计 算机通信。这时的计算机通信寄生在电话网中。随着计算机通信及互联网的发展计算机 7 p 通信独且形成网络。现在计算机网络规模将超过电话网，有趋势显示电话网可能倒过来寄 住计算机网络中。与此同时，通信网上新出现了媒体流业务( s t r e a mm e d i a ) 。目前媒体流 业务规模较小，可以寄生往计算机网( i n t e r n e t ) 中。但是当媒体流的规模人剑可与计算机 通信相比，或者比计算机通信更人时，媒体流业务必然也会独立成网。尽管现在i n t e r n e t 网 如曰中大，势不可挡。但是有两条事实不容忽视：1 ) 媒体流不是传统的计算机通信；2 ) 媒体流的数据茸将远远人丁计算机通信。住适当的内部、外部条f ，f ：f 历史会再次重演。 类似j - i n t e m e t 的发展过样，媒体网( m e d i a n e t ) 会再辉煌一次。 i n t e r n e t 的发展离不开以f 二个要素：1 ) _ 【 j 电话网作为“孵化基地”，2 ) 开放性的网 络结构，3 ) 与传统电话业务不同的计算机数据业务所代表的新的巨人的市场需求。媒体网 的发展也已具备上述三个要素：1 ) 州i n t e r n c t 网作为“孵化基地”，2 ) 开放性网络结构，3 ) 与传统计算机数据业务不同的媒体流所代表的新的巨大的市场需求。 1 9 世纪7 0 印代 9 t hc e n t u r v7 0 s ( 1 8 7 6 ) 计算机网络 _ _ _ _ _ l l _ 卜 发展壮 0 m d u t e f r o wo i j t 计算机出现 。1 7 世纪8 0 年色c o m p u t a p p e a r p uu 。l 1 9 t “；咒“。y 8 0 s 2 0 世纪4 0 年代8 8 4 )( i ”j ”，l pj 、 2 0 t hc e n t u r y4 0 s ( 1 9 4 6 ) 2 0 世纪7 0 - - 9 0 年代 2 0 t hc e n t u r y7 0 8 0 s 2 0 世纪5 0 、6 0 年代 2 0 t hc e n t u r y5 06 0 s 带宽爆炸性增长 - - - - - - 多媒体业务迅速成长， 信息消费产业逐步形成 w i t hb o o m i n go f b a n d w i d t h ，m u l t i m e d i a s e r i v er a p i d l yg r o wt o e r e a tt h ei n f o r m a t i o n c o n s u m p t i o ni n d u s t r y 2 1 世纪 2 ls tc e n t u r y 图1 1 通信网络发展及m e d i a n e t 发展模式 f i g1 1c o m m u n i c a t i o nn e t w o r ke v o l u t i o na n dm e d i a n e td e v e l o p i n gm o d e i n t e r n e t 建设已经铺设并且还要铺设人量光缆。m e d i a n e t 完全可以使h j 同样的光缆，至 多增加一些便官的光芯。i n l e r n e t 的发展需要增购人量的网络漫各。这些投资中的一部分可 以转到m e d i a n e t 上得剑性价比更高的设舔，同时解决部分m e d i a n e t 的设备投资。m e d i a n e t 8 的发展策略应该牢牢地绑在i n t e m e t 上。发展信息产业是国家的基本国策。即使没有m e d i a n e t 也一样要投巨资丁i n t e r n e t 。冈此，m e d i a n e t 只是附加住i n t e r n e t 上的一个小投资。由丁 m e d i a n e t 具有比i n t e m e t 人得多的盈利优势，能比单纯i n t e r n e t 更快的速度收亓l 网络投资 冈此推广m e d i a n e t 必然会人人促进i n t e m e t 的发展。两者互补，共存共荣。 ( 3 ) m e d i a n e t 与现有的有线电视网，电话网，i n t e r n e t 网的比较和关系 住有线电视网中，电视信号是通过射频载波用同轴电缆，高频头接到电视机；在 m e d i a n e t 中，电视信号通过i p 数据包，崩5 类线，i p l v 解码器接到电视机。有线电视网 上除了少苗耵目源外基本上都是电视机，是一个j “播式的电视网；m e d i a n e t 网上除了电视 机外还有人昔的实时摄象机和节日库，能提供广播电视，点播电视和舣向电视( 会议电视) ； m e d i a n e t 在价格上不能取代现有的播式有线电视，也不能取代有线电视网上实现的数据 广播羽1 准点播；但是m e d i a n e t 在性能价格比上优丁h f c 的舣向改造，冈此可以作为有线 电视的另一种烈向改造方窠。 m e d i a n e t 作为一种通信网络与电话网很类似，两者都是面向连接的通信网。电话网只 能提供6 4 k b p s 的音频通信( 或多个6 4 k 捆绑后的数据服务) 。m e d i a n e t 能够提供从几十千 比特每妙剑儿十兆比特每秒的视音频媒体通信。从性能上m e d i a n e t 与a t m 网相当。但在 价格上远远低丁a t m 和i p 网。电信部门采崩m e d i a n e t 接入网方案，能在现有的网络基础 设施上快速展开多媒体通信业务。 m e d i a n e l 与i n t e m e t 是互补关系。 i n t e m e t 产生的历史背景是为了面对连接许多完全不同的物理网( 如以太网、令牌网、 f d d i 等) ，当时并没有意识到网络今后的规模会如此巨人，也没有意识到网络面临诸如病 毒、黑客、计费等问题。m e d i a n e t 产生的背景是为i n t e m e t 网中的媒体流寻找一种更有效 的传输方法。m e d i a n e t 面临的是简单的点对点连接。但在网络结构上以1 0 0 倍的i n t e r n e t 规模为没计的起点，并充分考虑到计费、病毒、黑客、可锥性等问题。 i n t e r n e t 产生的初期，通信网络的发展瓶颈是受带宽的限制，但是今天m e d i a n e t 开发 的技术背景是光纤带宽资源的发展远远超过芯片技术，而芯片密集度( 交换机、服务器等) 成为通信的发展瓶颈。带宽与芯片资源重组必定会影响网络的结构，因此m e d i a n e t 的网络 结构不同丁i n t e r n e t 。i n t e r n e t 服务内容以文字和数据为主，服务对象以机关、学校、企业 为主，终端设备以计算机为主。而m e d i a n e t 服务内容以媒体流为主，服务对象以消费性的 蒋通k 众为主，网络终端以电视机为主。媒体流是近年来新的网上业务需求，具有高数据 鼙，实时性，可容错性等特征，并非i n t e m e t 当初设计的服务对象。对丁日益扩人的媒体 流市场i n t e r n e t 的对策是建立网中网，即在网络内部将媒体流和传统业务区别处理。m e d i a n e t 处理媒体流的对策是在接入网中分离不同类型的业务流，媒体流独立成网。以视频为主的 媒体流市场是巨人的，要在i n t e r n e t 上提供数十万路高品质视频数据，并实现随意点播与 广播，还要等许多年。m e d i a n e t 的出现将使上述需求很快实现，其价格能为普通消费人众 所接受，创造山一个巨大的信息消费市场。处理人规模视频数据目前尚无满意的行业标准 可循。但是市场的需求不会困技术标准不全而受阻，市场创造标准。随着m e d i a n e t 的推广， 行业标准自然会建立起来。 i n t e m e t 的服务对象主要是p c ，文什，文字和商务数据。m e d i a n e t 的服务对象主要是 t v ，媒体流，平消费类数据。i n t e m e t 带米的是一场影响所有产业运作模式的革命。m e d i a n e t 将会带来一场影响民众生活方式的信息消费革命。有人提出要将p c 发展成t v 化，又要将 t v 发腱成p c 化。笔者认为p c 和t v 是两个不能混淆的概念，它们各白都有巨人的市场。 若硬要绑在一起只能得剑不实，l f j 的简易p c ，或者高价差劲的1 v 。 9 m e d i a n e l 的一i 页贡献是住户接入网即将计算机数据和视音频媒体流分离出来，发展 山一套适合媒体流的交换机系列，服务器群，网关组，信号处理和h 目存储设备库。人人 提高了网络设备的性能价格比。 m e d i a n e t 的另一项贡献是不同丁其他网络的收费管理，提山定时、定量、定性的1 ，目 管理的概念，从而住收费方式上使多个网络营运者共享一套接入网资源成为可能。 r 面的表格列f i j 了m e d i a n e t 与i n t e m e t 的差别： 表1 1m e d i a n e tbi n t e m e t 的比较 t a b l e1 - 1t h e c o m p a r i s o nb e t w e e nm e d i a n e ta n di n t e m e t 功能i n t e r n e t 英特网m e d i a f l e t 媒体网 面向p c ，面向商务面向t v ，面向消费 适用 面向文字及图象面向视频为主的宽带媒体流 中( h f c ，a d s l ，以太网)高( 光纤进楼+ 以太网用户) 带宽 低( 电话网，i s d n ) 价格高，企业用，白领阶层低，适合一般工薪家庭 安全性易受病毒，黑客攻击从结构上避免病毒，黑客侵犯 计量收费难以实现复杂的收费方式精确计费，多个营运者可共享网络资源 观众近距离面向显示幕观众远离电视机 电视功能视频效果差视频，音频效果好 不适合家庭影院适合家庭影院 上网功能强w e b t v ，上网功能有限 p c 功能 适合办公室用不适合用于办公室 电话功能i p 电话普通电话，高保真电话 以文字信息为主仅为视，音频媒体流 w w w 万维网 配合简单图象 e - m a i l 电子邮件文字，语音，简单图象非实时，高品质视，音频 u s e n e t 公告牌文字信息仅为视，音频媒体流 f t p 文件传输文字档案，程序上，下载视，音频节目转移 实时丈字交谈实时，视音频交流 c h a t 聊天室 可完全隐藏自己身份过后无记录 n e w s g r o u p公布文字信息，图片 公众视频，音频节目 新闻组单向，实时，非实时 v p n 虚拟专用网须外加专门软，硬件不须附加设备 双向电视高价，低品质可视电话低价，高品质可视双向电视 电视会议高价，低品质会议电视低价，高品质会议电视 电视组播尚难实现低价，高品质电视组播 无法实现低价，高品质 电视广播 可取代有线电视，收费电视 视频点播高价，低品质，v o d低价，高品质，v o d 音频媒体流非实时m p 3实时或非实时，广播电台 1 0 ( 4 ) n e d i a n e t 适合在中国发展的分析 改革开放以来，我国电信事业不断持续地高速发展，什随我国经济的腾e 和全球信息 业的高速发展，人氏生活逐步达剑小康水平，圳户需求已开始由传统的电话业务向多种数 据业务、静i r 图文、| 静【 图文、活动图像等全业务综合宽带通信方向发展。有鉴r 我国 国情，m e d i a n e t 很适合在中国发展： 1 ) 发展信息产业是我国经济发展的基本战略方针 人类对农食住行等物质生活的追求受到自然资源的限制。所谓小康和豪华水平的筹别只 是几倍而已。但是人类对信息通信的需求再增加一万倍也不嫌多。冈为通信网络的主要物 质基础是光纤和芯片，它们的原料来自取之不尽的砗砂。发展信息产业既不需要人每能源， 也不会污染环境。开发广人市民的通信需求才刚开始，发展空间儿乎无限。中国人多地少， 人幅度增加信息消费对能源，原材料消耗很少。但对丁改善人民生活品质，推动国民经济， 提高综合国力，增强国际竞争力效果很大。 2 ) 我国宽带网建设止方兴未艾，人规模城市建设和社区建设给予m e d i a n e t 发展的机遇 我国在8 0 年代以前干线网基本上是基丁模拟载波技术，人部分路由所州传输媒介为明 线和模拟载波。白8 0 年代起，中国开始以高起点新技术的原则，建设以光纤为主的骨干 传输网，到1 9 8 8 年底，中国电信已建成八纵八横的光纤干线，其路径经过了所有省的7 5 的本地网中心城市，同时省内光纤干线，大型城域光纤建设方兴未艾。宽带网的基础设施 建设初j ! 雏形。人规模城市建设和社区改造、社区建设基本实现了兀t r b ，f t r c ，而且楼 宁内的智能化布线系统，小区内“两线一轴”到户，为宽带网的接入提供了理想的物理平 台，有利r 采用最新的接入技术。这样，与发达国家循序渐进的信息化发展相比，我国可 以跨越两方发达国家的某些发展过程，开发适合我国国情的宽带网络技术。 3 ) 中国居k 的消费水平与发达国家仍有一定筹距，m e d i a n e t 适合我国居民的消费水平 中国仍是发展中国家，其居氏的消费水平与西方发达国家仍有一定差距，在西方国家高 消费水平上发展起来的高价通信技术在中国未必可行，被别人牵着鼻子跟着跑就无法独立 开发立足于适合本国国情的通信技术方案。m e d i a n e t 提供的是高品质的多媒体服务，然而， 由丁其采_ l f j 创新的技术，对网络设备人人简化，这样不仅使设备可靠性人人增加，而且设 备及网络运营成本人人下降，通过m e d i a n e t 提供人规模双向电视和人规模点播电视，其网 络建设费用近似丁h f c 双向改造。_ 【 ；i 户设备费用近似于普通家电。用户使_ l j 费近似丁普通 市内电话费。因此，m e d i a n e t 是普通市民能够承担的信息消费。 4 ) 电视机在家庭普及率相当高，为m e d i a n e t 提供终端保证 建国五十余年来，我国的文化教育事业有了k 足发展，基本扫除了文盲。然而，从总体 上来看，我国人民的平均文化层次仍是偏低，每万人高等人才的数量与发达国家差距不小。 虽然，计算机上网己不是新鲜事，但对于普通川户仍是可望而不可及。另一方面，中国是 电视机生产、消费人国，据不完全统计，现在全国有6 1 4 家电视台，2 6 亿台电视机，电视 观众8 亿多人，电视广播覆盖全国人口的8 1 3 。沿海经济发达地区，人均电视机拥有数 培更多，每户家庭拥有2 3 台电视机并不鲜见，电视机操作简单，使用方便，对r 普通川 户在使用上没有障碍，这为电视机联网提供了可靠的用户及终端保证。 5 ) 我国城市人口分布的特点，决定了我国独特的网络接入解决方案 我国的华东沿海地区城市经济较为发达，r 业产业区集中、人口密集、覆盖地域紧凑， 随着我国城市化进程的加快，出现了不少超百万甚至千万的特人型城市，这一方面为城域 网的建设提供了得天独厚的条1 t 二，城市信息化无疑是全民信息化的重点l j j 容和前期目标。 另一方面，j j 诸如美国的曲方发达国家居民人口分布相对分散不同，中国宽带网络需要解 决的是最后0 1 公里的接入方案，而不是最后1 公里的接入方案。 6 ) 中国应该制定白己的通信标准 目前，i p 有犬的协议1 i 常混乱，其中一部分原冈是为兼顾已经在川的设备。另部分 原冈是人为造成的。冈为口- 将所有协议都定义清楚，那么，一些人公司就火玄了优势。 所以i p 协议是注定要永远乱r 去的。试看那些成功的人公司，微软按照谁的标准开发软 什? i n t e l 按照准的标准开发芯片? c i s c o 按照谁的标准开发网络设备? 再看那些成功的 国家美国，欧洲，日本，他们的电视，光纤，无线，电话等，凡是与通信沾边的技术都 有本国的标准。这里根本说不出哪种技术好与坏，冈为标准跟技术无关。标准可以川来 保护本国i 业。所以强国靠标准来保护自己，弱国靠关税来保护自己。关贸协定只说要 降低关税，从来不谈一定要统一标准。冈此，制定中国通信产业标准应该以国内市场为 本，充分利川已有的成熟技术，尽量兼顾国际上其他标准。只要中国国内市场足够人， 中国标准就自然变成世界标准。也就是说中国不定作要向标准靠拢，而是要让标准向 我们靠拢。 卜3 小结 m e d i a n e t ( 媒体网) 是一种新的网络平台，它产生背景是： 通信网络中视、音频媒体流业务增长迅猛，可以预期朱来通信网络必须提供人规模烈 向视频和人规模点播视频，以满足日益增氏的信息消费的需要。 随着密集波分复用，光纤放人器等一系列光纤技术的突破，光纤传输信道的带宽增长 已远远超过芯片的摩尔型增长，已经形成带宽资源与芯片速度资源的失衡。 m e d i a n e t 将媒体流在接入网中从不同类型的业务流分离山来，根据其特性独立成网。 在网络规划及通信协议中简化通信算法，调整芯片与带宽资源的分配，降低对芯片技术的 依赖。 m e d i a n e t 的产生符合通信网络发展的规律，它吸纳其他传统网络的优点，并发展其独 特的优势，特别的，m e d i a n e t 与i n t e m e t 是互补关系。 从我国的国情考虑，m e d i a n e t 适于在中国推j “发展信息消费，并可以此为契机使中国 信息化超越世界先进水平，率先进入信息化时代。 1 2 第二章m e d ia n e t 媒体网方案及协议的规划思路 2 - 1m e dia n e t 媒体网体系结构 ( 1 ) 骨干网体系结构 现在t c p 1 p 已是事实上的标准，而且目前绝人多数麻川都是基下i p 的，这样，建设 宽带骨干网的问题就集中在网络层、数据层和物理层。物理层上，光纤阏其强人的带宽潜 力，高质量、低成本的优势成为目前首选的物理介质：在网络层，采用i p 协议已经是人势 所趋。i n t e r n e t 的巨人成功使人们意识到j p 具有巨人生命力，从i n t e r n e tt c p i p 协 议模型分析，i n t e r n e t 具有上f 人、中间小的结构特点，中间的i p 层协议很薄。i p 上 面是面向连接的t c p 协议和无连接的u d p 协议；再上面是各种各样的应_ l j 如t e l n e t 、 f r p 、s m t p 、s n m p 、以及w w w 、d n s 等；而支持i p 的f 面的物理信道可以是面向连 接的或面向无连接的，如e t h e r n e t 、f d d i 、x 2 5 、t o k e nr i n g 、d d n 、p p p 、以及 a t m 等等，也就是j p 可以建立在任何物理信道上，这为i n t e r n e t 的发展带来了极人的 灵活性。 门纳起来，i p 网络具有以下几个特点： ( 1 ) 分布式结构( i p e v e r y w h e r e ) ( 2 ) e v e r t h i n go v e ri p ，采用端对端的协议为麻j j 程序带来很人的灵活性， 不管是传统的数据，还是话音和视频信号，都可以归结到i p 包，以i p 格式进行传输。 ( 3 ) i p o v e r e v e r y t h i n g 技术，如：i p o v e r a t m 、i p o v e rs d h i p s o n e t 等。 这样，真止的焦点集中在数据链路层的实现，即i po v e re v e r y t h i n g ，通过统一 的i p 层对上层协议屏蔽各种物理网络的技术。目前，讨论最多的是i po v e ra t m ，1 po v e r s d h 以及i po v e rd w d m 。然而，i po v e ra t m 和i po v e rs d h 技术都存在开销 损火人，系统复杂，影响网络吞吐量和性能，网络设备( 再生器，转发器等) 造价昂贵等 缺陷，从长远看，随着d w d m 技术的发展，网络将减少传输差错，同时i p 技术将使网络 更能容错，最终中间的a t m 层和s d h 层将被省略，实现i p 直接在光路上传输，即所谓 i po v e rd w d m ( 光纤网密集波分复用) 。i po v e rd w d m 简化了层次，减少了网络设 备；减少功能重叠，简化设备；减轻网络复杂性，特别是网络配置的复杂性；额外的开销 最低，传输效率最高：i p 与d w d m 结合，让路由器直接与d w d m 波长相连，可在光纤 环两侧使用儿个波长，对i p 业务进行负荷分担，使链路的带宽利刚率成倍提高，而增加成 本很少：万一光纤断路，可以把i p 业务放到一条能_ 【 j 的光纤上去传送，增强可靠性；通过 业务牮i ：程设计，可与i p 的不对称业务量相匹配，通过路由器可以建立不对称的收发波长 来平衡山入网络的业务。由丁- 省掉了昂贵的a t m 交换机及大量复用技术，因此，其成本 可望比传统的电话交换网降低1 2 个数量级。 m e d i a n e t 中i po v e rd w d m ( 密集波分复用) 采_ i j 千兆以太网的帧格式，其报头包 含的网络状态信息不多，但由丁没有使用造价昂贵的再生设备，因而成本相对较低。又网 为使川的是异步协议，故抖动和定时不像s d h 那样敏感，只要控制好，就不会有明显的分 组丢火。 ( 2 ) 接入网方案 接入技术是目前通信网络的瓶颈，也是宽带网络建设急需解决的关键技术。为适戍t j 宅小区宽带信息化小区建设，m e d i a n e t 在光纤到楼的基础上采j h 五类线入户的方式，利j j 光纤+ 5 类线以太网交换技术，实现“千兆到人楼、百兆到家庭”。 光纤进楼 光纤通信技术的新突破使宽带不再成为有线通信信息网络的“瓶颈”，单模光纤在1 5 5 0 n m 窗口处的波长带宽原来为十余纳米，经过均衡可达3 0n m 左右，最近的研究成果显示， 经过掺铒光纤放人器( e d f a ) 的组合处理可使波长带宽扩展到8 4 n m ，如果采川具有1 0 0 个波分的d w d m 技术，每个波长传送1 0g b i t s 的信息，则每根光纤的1 5 5 0n m 波长窗口 可传送1t b i t s 的信息鼍，也就是每一对光纤可传送1 2 0 0 万路电话，可供2 5 0 0 万人同时 交换信息，或传送1 0 万路以上的电视节目，如果波分数增加或信息传送速率再提高则光纤 通信的容镀还可有更人的扩展。所以，光纤是适合宽带业务发展的理想传输媒体，光纤接 入网可独立丁- 交换机进行升级，灵活性高，有利r 向宽带网过渡，也可提供综合业务接入。 它的频带宽，容龄人，可传输高速数据。兀r h 是宽带接入网的最终解决方案，它的优点 在丁：对_ l j 户来说，带宽不受限，为宽带业务进入家庭提供了带宽保证，另外，光纤直接 到家庭，不受外界的干扰也无泄漏问题，室外设备可以做到无源，这样可以避免雷击， i 作更可靠，供电成本更低；其缺点是建设成本太高，尚不能大量推广。此外，从可以预见 的业务所需的带宽来看，目前，普通_ l i j 户没有如此高的带宽需求。f f f b 则是在提高成本 不多的情况r ，使光纤尽晕推近_ 【 j 户，这无疑是一种兼顾目前和朱米的较好方案。与兀硎 相比，f 1 t r b 成本低，容易过渡到f 1 r h ，并可提供宽的对称带宽，省掉了人部分铜缆。 再者，目前我国人型城市的光纤资源相对丰富，电信光纤网业已遍及整个城区，基本实现 了兀t r b ，这为建设宽带城域网骨干网提供了现成的物理传输媒体。 五类线入户 目前，在有线接入方式中，基r 铜缆的接入技术a d s l 、c a b l e m o d e m 和以太网接入 是较为成熟的宽带接入技术。 a d s l 利用现有的电话线，将传输线路的频谱分为3 段，低频段传送p o t s ；中间频段 为上行数字通道，传送最高速率为3 8 4 k b p s 的控制信息；其余为f 行数字信道，传输6 m b p s 的数字信息。采用c a p 和d m t 。a d s l 存在以下缺陷： 1 ) 若要发送高速数据就需要额外的信号电平和功率，而发送的信号越多相邻的铜线问由 丁信号泄漏而产生的干扰就越大，即产生串话。 2 ) 需要采删【亓l 波抵消技术，在基丁c a p 调制方式的a d s l 系统中这点