目前,我国的电信网、计算机网和有线电视网是三个独立的运营网络,每一种网络都是为其专门的业务而设计和建成,它们的传输速率和技术功能以及终端设备各不相同,且互相不能兼容。在实际的网络与通信应用中,尤其是在制订智能化建筑和智能化小区内综合布线系统的技术方案上,除了通信、计算机和建筑自动化系统外,还有有线电视系统(CATV)。从我国现有的信息网络状况和今后的发展趋势来看,如果能把通信网建成“一网多用、综合开发”的“信息高速公路”,就能更好地满足传送各种信息(包括通信、计算机和有线电视等系统)日益增长的需要。同样,智能化建筑和智能化小区中的综合布线系统也应具有传送话音、数据、文字和图像等各种信息的功能。
1 电信网
电信网(又称电话通信网)中用户之间的互相通信,目前主要是话音通信,为此,需要的通信系统为双工通信传输方式。由于传送以话音通信的窄带业务为主,且因电话用户数量多,分布范围极广,通信业务的随机性大,为节省通信线路和成本费用以及便于维护管理,其通信网络基本结构是由多段点到点的传输链路和在节点处设
有电话交换设备构成,并采用电话交换方式。所以传输频带较窄、传输速率也低,通信范围有本地、国内长途和国际长途。采用的传输媒质有各种类型、品种和规格的电缆和光纤光缆,也有采用无线微波和卫星通信等传输方式。目前,电信网拥有规模很大的骨干通信网和用户接入网,尤其是利用现有的铜芯对绞线通信电缆,采取不对称数字用户线(ADSL)等先进技术,可以向广大电话用户传送2~6MHz带宽的双向数据,也可以通过相关系统向家庭、商业、企业和机关传送话音、数据、图文和电视等信息业务。
2 计算机网
计算机网又称计算机通信网或计算机信息网。计算机系统要实现获得外界各种信息和共享信息资源,就必须利用公用电话通信网组成大范围、长距离的计算机网。但它不同于电信网,目前在用户之间不设交换设备,且整体发展水平还较低。其典型的网络拓扑结构是总线型以太网、令牌环网等,且以地理范围较小的局域网为主,它完全不同于电话交换和分组交换的通信网络结构和信息处理方式,它们都是共享介质多址接入系统,为了实现分布处理和系统间的互为备用等要求,采取带碰撞检测的载波监听多址接入方式(CSMA/CD)或集中控制的令牌式轮询方式,适合非实时性的数据传输。近几年来,出现了交换型以太网和异步转移模式ATM——局域网,使计算机网在各方面得到提高和完善。计算机网是以局域网为基础,通过公用的电话网互连,其交互传递信息的范围扩大到全国各地,甚至世界各国,组成全球范围的广域网。
3 有线电视网
有线电视网的声音和图像等信息都是单方向传递,用户只需购置接收设备(如黑白或彩色电视机)即就可实现接收信息。目前,有线电视网光纤化已成为一种发展趋势。光纤/同轴电缆混合(HFC)系统以其频带宽、容量大、双向性、成本低、抗干扰性强等优点,已成为有线电视系统的主要模式。国内有线电视网没有交换设备或复杂的树状网络结构,主要为星形网络结构。它的传输媒质采用方案有射频同轴电缆、射频同轴电缆与光缆组合、射频同轴电缆与微波组合三种。我国有线电视已进入有规则、有计划的发展阶段,已成为千家万户接收政治、经济、文化、娱乐、科技、教育、体育、医疗、气象等各方面信息的重要设施,其技术性能将不断提高和完善(如由隔频道单向传输向邻频道和双向传输发展),建设规模和覆盖范围也日渐加快和扩大。目前,我国有线电视除了传送电视和广播节目外,扩大传输容量、增多功能服务已成为有线电视网的发展方向。为此,各地的有线电视网已开展了图文电视等数据广播业务,或与计算机联网服务,甚至利用HFC网进行语音、数据和图像融合的传输试验,有些地方的有线电视网成功试验了电视会议、Internet接入、视频点播等服务项目。近年来,有线电视网的发展很快,但其覆盖面和总里程尚不及电信网。其基础设备都为传输模拟信息,设备和技术落后;现有的影视节目和信息资源均未数字化;传递节目和信息只能单向传播,没有实现交互;网络分散,难以发挥整体优势、实现资源共享等。
4 网络融合的分析与探讨
从20世纪90年代开始,有线电视(CATV)在我国的发展极其快速,尤其是近几年。各大中小城市每户基本上均有电缆入室,各县、镇、乡也在积极发展CATV,且发展速度也很快。据统计,现有电视机已超过了3.5亿台,有线电视用户达1亿户,且还在以每年500万户的速度递增。现在,各地CATV网之间正在通过卫星信道、微波信道或光纤信道实现互连,形成地理覆盖范围更大的CATV网。显然,如果将目前CATV网的广播式网络改造成为双向的交互式网络,让电视与电信业务集成一体,那将使CATV网成为一种新的计算机接入网。目前,CATV网多采用同轴电缆,各局部CATV网之间的互连用光缆比较理想,因此混合光纤同轴网(HFC)技术成为研究开发的热点。现在,利用HFC技术已经实现将PC接入计算机网,由此可见,HFC网络很有可能发展成为宽带通信网的主体,并与多媒体计算机结合实现多媒体通信。因为有线电视的干线传输一般采用微波(如MMDS)或同轴电缆(以后要逐步被光纤代替),用户分配网一般采用同轴电缆。而我国具有广阔的宽带同轴电缆网,给发展宽带HFC用户网提供了有利的条件。
在电信通信方面,现阶段还是依靠双绞铜缆作为用户接入传输电话。不过,我国现已建成分组交换网(CHINAPAC)和数字数据网(CHINADDN)两大骨干网,并建成“八纵八横”光纤干线。另外,北京、上海、广东、吉林、黑龙江、福建、山东、湖北八个省市已建成SDH系列光纤主干网。但这些光纤干线的建设离最终用户的要求还很远,为此,建立何种宽带用户接入网是值得考虑的。
目前,我国的CATV网和电信网是相互独立、互相垄断的,为发展我国的宽带高速信息网,急需有关部门通过立法打破这种局面。随着新业务的不断出现和技术水平的不断提高(如CATV网上Internet网),而且这些新业务和技术并没有限制哪个部门单独经营,这样就会造成两大网的重复建设并且还会出现几个部门为争取市场而互相竞争从而加剧垄断现象。
现代电信科技正向着宽带化、综合化和个人化方向发展。向用户提供语音、数据、视频综合通信服务,是世界各国通信界的奋斗目标。为达到这个目标,必须在国家建设的高速信息网与用户之间建立一个宽带接入网,使不同用户之间、用户与各种信息媒体之间实现信息交换。而现有电信接入网的双绞线显然不能满足要求。
近几年,世界各国(尤其是发达国家如美国、法国、日本等)陆续通过相应的立法打破以往电信运营业与CATV运营业相互独立、不得经营对方业务的局面,以政策来促进CATV业和电信业务的强烈竞争,繁荣信息业,随着信息市场的开放,电信部门利用其现有的大量光纤干线的优势,首先瞄准CATV业务;而CATV公司也一改其传统的单向广播式视频业务,利用现有CATV网,架设SDH光纤干线逐步拓展其宽带网实现语音、数据、视频等双向综合服务。电信部门和CATV公司相互独立的重叠网的建设,势必造成大量资金浪费,导致通信局面混乱,也不利于信息业的长远发展。从国内外发展趋势看,CATV与电信联合开发宽带用户网是通信发展的必然趋势。
随着数字技术的发展和多种试验性网络的建设,人们对未来社会里的信息网络的形式和服务内容有了越来越清晰的认识。“信息高速公路”(即计算机网Internet)应该是一个宽带入户的双向网络,能将现在的电话业、计算机通讯业、有线电视业、广播新闻业有机地结合在一起,并在此网络上为用户提供全新的服务(如家庭购物、远程诊断、远程教学、视频点播等)。长距离信息传输有三个途径:数字卫星、长距离光纤(光缆)干线、数字微波。而作为入户的网络,也就是所谓的信息高速公路的“最后一公里”,约占网络整体投资的70%左右,它也是最困难的一段,首先,其总长度很长,至少为干线长度的两倍;其次,它面临的建设条件最复杂,常常是城区街道和楼房;第三,它必须考虑与用户的现有设备兼容。一般认为有两种方法可以解决“1公里”问题,一是邮电通讯网络,通过电话网完成视频传输要求,ADSL网络(Asymmetrical Digital Subscriber Line)技术即为这种方法的代表,Internet计算机网络也是基于通讯网络的,其改造与通讯网络的改造基本上是一种附属的关系;二是改造已有的有线电视网络,使之具备交换能力,搭载电话功能,最终完成宽带用户接入网。
由于技术、业务、市场的高速发展,人们对通信服务的种类要求越来越多,而且要求速率也越来越高。随着信息化社会的不断向前发展,人们不再满足于打电话、看电视,而是出现了众多新的双向交互式业务(如电子邮件、影视点播、会议电视、高速数据传真等)。这些业务种类多,要求质量高、速度高、可靠、有效及经济地传输,这就给整个电信网、计算机网最后“1公里”这一制约通信的瓶颈提出了巨大的挑战。为了支持这些高速宽带的新业务,改造网络节点和中继设备相对来说比较容易。而直接和用户连接的用户接入网的改造是最困难的。我国幅员辽阔,市场潜力巨大,会有几亿用户,建设适合我国国情的宽带用户接入网是一个重大而迫切的新课题。
从已公布的统计资料中分析,我国有线电视家庭普及率远大于电话进入家庭普及率(办公电话和部分农村家庭电话除外),且有很大发展势头,这是不争的事实。我国拥有近3亿户家庭,而CATV用户仅有1亿户,所以还有很大的市场发展空间。利用现有CATV网发展用户的宽带综合业务潜力很大,市场需求也大。因此,HFC网是发展我国宽带用户接入网的有效途径。鉴于我国信息界的现状,为了尽快开发宽带用户网加速国家高速通信网的建设,国家已将“加强行业联合,将电话与CATV传输统一起来,共网建设”列入发展中国国家高速信息基础结构(CNSII)的有关建议中。
有线电视的发展前景十分广阔,电信网与CATV网、计算机网三网融合所产生的行业将是一个全新的行业,它将是世界性信息革命的第三次产业革命浪潮的中坚。有线电视网作为信息高速公路入户网络有着先天的优越性,应有更广阔的发展天地。可见,信息高速公路不但不会取代现在的有线电视网,反而会为其发展提供一个全新的天地,其发展方向是交互式有线电视网。
综上所述,电信网、计算机网和有线电视网三种网络,在现阶段,它们的共性都是传递信息,所不同的是信息类型(话音、数据和图像)、终端设备、服务方式、传播形式和网络结构等。随着社会生产飞速发展、科学技术不断进步和市场需要日益增加,必然促进三种网络不断发展和相互融合。从科学技术上看,三种网络结构和服务功能完全可以在同一物理网中实现,电信网将从分离网向ISDN综合业务数字网发展。此外,有线电视网和电信网在网络建设规模、干线群路带宽和干线物理传输线路等方面存在完全或部分兼容性,如广播电视部门利用邮电通信部门的长途微波线路传送电视节目;邮电通信部门利用市话局间中继光纤光缆网的备用通道,提供给有线电视网作为干线传输途径。今后,随着宽带电信业务的增加,电视广播实现数字化传输,计算机网络技术的进步以及多媒体通信市场需求的增多,三网将会融合为一体,构成多功能综合性的信息网络。公用的电信网拥有双方向高带宽的光纤信道组成的骨干传输网,利用现有对绞线采取不对称数字用户线(ADSL)等先进技术或利用有线电视HFC网接入用户等传输媒质组成的用户接入网,可以提供高带宽的信息传输通道。这一网络结构是一个以超大容量光纤光缆传输网为骨干,以高性能的计算机为枢纽,以多功能服务的有线电视为丰富信息源,向广大用户提供话音、数据、文字和图像等各种信息,拥有多媒体终端设备,真正具有高速、优质和综合性能的高度智能化的通信网络,这种网络实际上是一个交互式多媒体网络,为实现宽带综合业务数字网(B-ISDN)和“信息高速公路”建立了基础。三网融合是“信息高速公路”网络发展的最终目标。但是在实际应用过程中,如智能化建筑、办公楼和智能化小区等综合布线系统工程应根据实际情况研究分析发展趋势,结合当前用户需求和工程实际情况,在设备和缆线的造型、网络结构组织和对外连接方式以及适应今后需要等问题上,尽量考虑采用相互配合、彼此融合的技术方案,为今后三网融合创造有利条件和必要的基础。
5 三网融合的发展趋势
如今,无论从技术上或设备上来看,包括市场潜力,三网融合已为时不远。特别是近段时间国外各大电信公司、计算机公司和有线电视公司互相争购兼并,也可以看出三网融合是大势所趋。
我国已由中国科学院,联合广电总局、铁道部和上海市政府各投资25%组建新公司,在北京、上海等全国15个省市首先铺设示范性宽带网,利用有线电视网和铁道部的光纤,准备基于IP协议的高速路由器和波分密集复用技术进行高速互联网示范工程的建设和运营,开始参与电信和信息的经营。同时,我国通信市场也先后出现了几大运营商参与竞争。
我国的有线电视网络从20世纪70年代开始建设,目前已有了近1.5万公里的国家干线光缆网络,铺设广泛的光纤同轴混合网,共连通了22个省。
有线电视网被专家誉为通向“全球信息高速公路”的又一理想通道。有线电视网在大力发展服务型专业频道(如付费的体育频道、教育频道、电影频道等)扩展业务的同时,数据广播、计算机联网等增值业务也将迅速开展。
从技术上讲,广电网络、有线电视网络的特征是广播式传输,有条件接收。同轴光纤混合网的带宽资源丰富,网络的优点是为少数用户或多数用户提供服务的成本相差不多,网络规模越大,用户数量越大,越能更好地体现效益。随着人民生活水平的提高,广大广播电视用户已经不再满足你播我看的形式。在现阶段,有线电视网络可以提供丰富的增值业务。随着通信信息技术的发展,CATV、电话、Internet正在向同一网络平台过渡。信息高速公路、全光通信网络,特别是正在崛起的IP技术是现今的信息技术的主流。通过CATV、HFC网络向Internet所能提供的传输速率是通过电话网上网的百倍,因此,CATV公司在访问Internet方面拥有强大的竞争优势。现在已有不少CATV公司开展了Internet接入服务业务。近期IP技术的快速发展对信息产业起到了巨大的推动作用,而IP和有线电视网络的技术特点颇为相似,特别是广泛承载IP通信的以太网技术,也具有广播式传输,有条件接收的特点。从技术的角度看,IP的优点是简单、标准化和平民化。而平民化是IP技术得以发展的重要因素。IP技术和有线电视网络相结合,是低成本、平民化接入信息高速公路的最好手段。所以在有线电视网络上进行数据和多媒体业务传输,近期发展将会越来越好。并且,提供IP服务也将成为有线电视网络未来发展的方向。
由于CATV网普及程度高和频带宽,现在世界各国都把它作为发展信息高速公路的捷径,各公司纷纷开发HFC综合业务传输网。
现在的数据通信产品也十分丰富,世界各国的通信设备厂商都围绕广播电视庞大的HFC系统和有线电视网的增值业务大做文章,推出了先进的适应广电用户需要的网络产品。
目前,广州、深圳等地已建有宽带HFC试验小区网。上海早在1993年的第一届东亚运动会期间就利用广电系统和电信系统共同建设HFC综合网传输各种语音、数据和视频信号,并获得了很好的收益和效果,成功地为我国发展HFC网提供了样板。作为CATV网发展的策略。首先,充分发挥广电系统的绝对优势,积极发展CD、LD等光载体产品,同时抢占信息节目这一制高点,使广电网络成为信息发布的主要平台;其次,要发展高技术在广播电视网络上的应用,如数字加/解扰系统、数字卫星广播、图文电视技术、RDS/SCA技术等作为广电网络数字化的切入点,进而引入交互电视设备和技术;第三,应该重视广电系统内部管理和对外合作,作出中远期发展规划,共同发展;最后,要重视行业标准建设,建立并严格实施设备许可制度。这样有利于加快三网融合传输进程及早为用户提供各种项目服务。
接入网解决最终用户至信息网的连接问题,对于接入网的建设正逐步从铜线向光纤、从模拟向数字化方向发展。由于数量大、要求各异、投资大,早在1996年7月28日,国务院就批准了原邮电部关于利用公用电信网传送CATV的报告,在政策上指明了电话、计算机、有线电视三网融合及光电传输系统的发展方向。