网络智能化是承载“三网融合”重任的基石

1  引言

Everything over IP and IP over Everything——“什么（应用）都可以用IP来承载，IP也可以跑在任何网络上”，这句十多年前的预言，实际在网络技术上真正促成了今天中国的“三网融合”。“三网融合”已渐渐成为当下的热点话题，但大家谈论最多的词语还是“带宽”，似乎是有了带宽就有了“三网融合”。在电信领域，一个宽带网络大提速的运动正在全面铺开。早在2009年5月，北京联通就宣布，到2012年家庭入户带宽要超过20Mbit/s；同样，上海电信也同期发布了新闻公告，到2012年上海市家庭入户带宽也要超过20Mbit/s。至于广电系统，随着以省为单位的有线网络整合和有线网络的改造，部分有线宽带入户带宽声称会达到100Mbit/s，另外广电网络的3Tnet概念也呼之而出。这一次，三网融合确实吹响了网络“宽带”的大跃进！对广大网民来说这是一个喜讯。但大带宽包月这样的作法对电信运营商来讲则是一个急功近利的做法。20Mbit/s也好，100Mbit/s也好，都仅是指接入带宽，如果城域网，骨干网，IDC等带宽没有跟上，网民还是得不到端到端的高带宽，在互联网上在线观看高清视频仍遥不可及。为此电信运营商还得继续进行端到端网络带宽扩容。另一方面，包月的大带宽总有一天可以让互联网上的在线高清视频如鱼得水，而由于把全部带宽都拿去“包月”了，运营商就可能没有足够的带宽来发展自身的IPTV高清视频业务，电信运营商因此被管道化，将陷入增量不增收的困境。今天，互联网上的流媒体视频呈现爆炸式增长的趋势。据不完全统计，互联网上10%以上的流量是来自视频网站，37%和40%是P2P视频下载或者在线视频观看流量，另外一大部分是各种各样的在线视频流媒体。整个互联网视频发展全都得益于大带宽发展，而高速互联网的连接得益于包月制，虽然目前看包月制模式对电信运营商的网络扩容和业务增长来说是致命的。

没有足够的接入带宽就无法传送（高清）视频节目，更谈不上什么“三网融合”了。毕竟按照现在的压缩标准，每套高清电视节目需要8Mbit/s的网络传输带宽，加上互联网的上网带宽，每户至少要10Mbit/s，如果每户有多个机顶盒（电视机），每户20Mbit/s差不多是刚刚好。这20Mbit/s的带宽其实是接入带宽，即“最后一公里”的带宽，但视频内容，特别是高清视频内容的传送要求端到端的带宽保证，而目前的网络还很难做到全网任意节目源（网络任意位置）的端到端高带宽保证。这需要在端到端带宽资源的管理、网络建设和优化、云计算和内容中心等方面下功夫，仅有大宽带的接入是远远不够的。

2  不同高清视频传送方式对网络的要求

高质量的高清线性电视（Linear-TV）的网络传送方式可以分为3大类：广播方式、组播方式、点播方式。这3种方式对网络端到端的带宽要求各不相同。

广播方式是将所有的高清电视频道内容同时传送到所有的用户机顶盒，用户通过事先购买相应频道的密钥解码相应频道观看。广播方式传送高清电视节目所需要的端到端网络带宽是依据节目栏目数而定的，且端到端恒定，其带宽等于节目频道数乘以每频道所需的平均带宽，如100个高清频道×8Mbit/s=800Mbit/s。由于800Mbit/s是指端到端的带宽，这就要求用户的接入（最后一公里）带宽也要大于800Mbit/s，目前这在电信网络（含FTTx）上是无法实现的。目前，只有有线同轴电缆可以采纳广播方式来进行高清电视传送。广播方式下视频的传送可以是IP网络也可以不是。广播方式传送视频是单向的，并且频道是有线的和定时播放的，所以在当今强调个性化的时代，这种方式当然是力不从心了。而且，这只是“一网”运作而已。

组播方式也是单向和定时播放，类似于一种可选择的广播方式。在骨干网上组播方式所需的传送带宽也是依据网络中所有用户当时所选节目栏目总数而定的。比如，总的节目栏目是500个（高清频道），此时整个网络中用户总共选择观看的节目栏目数为120个，那么此时骨干网上总共所需带宽为120个高清频道×8Mbit/s = 960Mbit/s。与广播方式不同的是，可供用户选择的频道数是500个。在极端情况下，500个高清频道需用带宽为500个高清频道×8Mbit/s = 4Gbit/s，这在今天骨干网带宽普遍能达到10Gbit/s的条件下是完全没问题的。更重要的是，组播方式在用户接入网仅仅传送用户当时选择的高清频道内容。当然，如果允许每户有n个机顶盒（多个电视），那也仅仅是在用户接入网传送用户当时选择的n个高清频道内容，即n×8Mbit/s，这在今天宽带改造后每户可达20Mbit/s或更高的接入带宽条件下，是完全可行的，也是电信运营商不二的选择。这就是通常所说的IPTV高清视频传送方式。

点播方式是最为灵活、完全个性化的终极视频传送方式。点播方式对带宽的需求是端到端的，即从节目源到用户机顶盒，每套节目都需要独自的端到端带宽。相对于接入网而言，所需的最大带宽等于同一户中机顶盒的个数×每频道带宽，与组播方式一样，所以也不成问题。但对于骨干网而言，总带宽等于此刻所有参与点播用户所点播的节目总数×每频道带宽。比如，一个居民区有1万户，其中有3000户同时在点播节目，其所需的总带宽为3000个点播用户×8Mbit/s = 24Gbit/s，这其中可能有很多人同时点播相同的节目。如此大的带宽也只够3000个用户同时点播，点播方式的所需的骨干网或者城域网带宽是巨大的，这给点播方式的应用推广带来了障碍。技术上解决这个难题的方法大致有3大类：P2P/P4P方式，内容缓存方式，分布式CDN方式。其关键点在于“尽量”让视频内容发布靠近用户端，减少对骨干网或者城域网的带宽压力。点播方式的应用非常广泛，很多视频应用都采用点播方式，如电视点播，IPTV的点播窗口，交互式电视，时移电视和回看电视等，还有互联网上的流媒体视频在线观看（互联网TV）等。目前，据不完全统计，互联网上超过80%的流量都是以点播方式传送的视频流媒体内容（以下载为主）。点播方式，特别是高清视频的点播所需的骨干网带宽极高，现有的网络骨干网带宽不能完全满足。只有配合P2P/P4P，内容缓存，分布式CDN等技术之一，并经过精心设计的大容量城域网/骨干网网络架构，才有可能实现全体网民的高清视频点播（在线观看）。随着网络技术的发展和网络带宽的不断增长，在20Mbit/s的入户带宽的接入网中，完全可以实现1～2套高清视频节目的点播。韩国的宽带网络就是互联网直接播放高清视频方面一个很好的例子。韩国80%人口都在首尔，韩国政府在2000年代中期直接注资运营商，鼓励发展以太网双绞线和光纤到户的大宽带网络，涌现了多家宽带网络运营商，互联网发展非常迅速，现在韩国90%以上的家庭都实现了超过35Mbit/s以上的带宽接入。这促进了互联网在韩国的发展，尤其是在线视频，用户已经可以通过互联网直接下载和在线观看高清电视。但韩国的电信运营商也面临着很严酷的现实：电信运营商自身的IPTV业务没有预留可保证QoS的带宽，要发展自营的IPTV就需要与互联网视频服务商共享带宽，丧失了竞争优势。除了宽带接入（管道）收入外，其他业务很难与互联网OTT应用和内容服务商竞争，业务没有了新的增长点，最终导致了部分中小宽带网络运营商被收购兼并。