云计算在三网融合中的应用研究

引言

云计算机作为前沿技术已从研究初期走向了应用阶段,电子、通信、医疗、金融、教育、管理、能源等各行都有成功的应用案例，“云”是一个庞大的资源池，具有大伸展性，海量知识，即时获取，可预见等特点，云计算将改变人们的生活方式，工作方式，管理方式及至思维方式，目前云计算技术在广播电视行业尚处于初步应用阶段，但作为核心技术，它将给三网融合带来巨大的发展空间。

1云计算技术概论

1.1云计算技术的特征

自2006年“云计算”(cloudcomputing)概念的提出至今，在短短的几年中，完成了技术名词到技术应用的快速发展,纵观全球IT产业，云计算方兴未艾，“云计算”通过网络将分散在不同区域的计算机资源虚拟化，进行重新配置，按需获取,在云端为用户提供软硬件服务。云计算从功能上分析，具有五大特征：

具有超强的计算能力和巨大的存在空间

由于云计算运用了最新的计算机网络技术，包括分布式计算，并行计算和网络存储等技术，它把存放在不同地方云计算机群通过网络连接起来，利用分布式技术建造大型计算机中心，并将所有软件资源虚拟化以服务的形式存放在远程服务器上，运营商为了竞争和发展，将投入大量的财力物力,购买尖端的计算机软硬件设备和巨大的存储机器，通过运营管理，所有用户都可以通过朵“云”获取这些资源。

具有优质的服务模式

云计算提供的服务中包含了大量计算、存储软件等资源服务，所有用户都可以通过网络享受到云计算提供的这些优质服务，不需要购置高成本的软、硬件，仅从云中支付一些租赁资源，就可以获取相应的服务。云计算也是软件和服务的组合模式，根据资源服务分有三种类型:SaaS、PaaS和laaS服务。

具有高扩展性的特征

云计算是将所有资源作为一个整体进行统一分配实，实现资源的自动化分配，云计算能保证在大量数据访问和索取资源时，高度扩展存储空间和释放资源池的数据，快速处理各种物理空间，满足用户各种应用需求和实时服务。

具有资源经济和使用便捷特征

在云技术的使用中，用户不需要购买设备和自己来维护软件系统只需按需支付必要的资源给云服务运营商，用户就可以通过网络便捷地获取计算、信息和存储等资源，整个系统的协调，管理和维护等服务工作由运营商负责，用户就不必去关心系统内部的实现过程，更不用考虑设备的买置和软件的升级换代等问题。云计算技术具有更大的灵活性和成本优势。

具有以网络为中心的特征

云计算所提供的软件和服务是供助于网络来实现，它并不是废除现有的基础网络设施而重新建设，不会造成基础资源的浪费，现有的光纤网络都能满足基本需要，传输技术也极为成熟，云计算技术为用户提供更多服务途径和服务项目。云计算的“云”资源就存放于互联网上的服务器集群上，它包括硬件资源和软件资源，本地计算机只需要通过互联网发送一个需求信息，远端就会有成千上万的计算机提供服务，传送所需要的资源，并将结果返回到本地计算机，用户所有的处理都由云计算运营商所提供的计算机群来完成。

1.2云计算的未来发展

在国际上，多国政府高度重视云计算的发展，美国是云计算的发祥地，同时也是云计算推广的倡导者，目前硅谷有150多家企业对云计算进行研发和推广运用。2011年2月美国政府提出了《联邦云计算战略》，拟定从2012年联邦IT预算800亿中拿出25%用于云计算技术研发和推广运用，提出了“云计算优先”的项目理念。欧洲是云计算的跟随者，2009年微软投资5亿美元在都柏林建立一个具有云计算的大型数据中心。2009年英国在《数字英国》白皮中提出云计算将成为国家IT战略重点，另外，在2009年欧盟电信改革方案中的优先项目，明确表明到2014年将创造云计算系统，并向企业推广运用云计算技术。日本政府提出了“有效利用信息技术”开创云计算新产业，拟定到2015年完成一个大规模的云计算基础设备，整合所有政府的IT系统，创建高效、安全、环保的政府服务体系。韩国政府计划建设云计算强国，2011年公布了《搞活云计算综合计划》，拟投入6016亿韩元，在2014年前完成这一云计算综合计划，新加坡提出在原来的“智慧城市”的基础上利用云计算建立智慧国家设想规划叫目前，全球都在关注云计算领域，云计算技术的未来发展或许是一场惊心动魄信息化革命。

在国内，国家也非常重视云计算这一战略性产业，设立了云计算示范工程专项基金，“十二五”规划中明确指出加强云计算平台建设，扶持云计算产业，科研院所及高校高度重视云计算研究，目前参与云计算平台建设的有中科院计算技术研究所，清华大学、中国科技大学、武汉大学、北京航空航天大学、解放军第二大学等，这些研究所及高等院校所取得的成果体现了我国云计算技术已取得了高度发展的水平，推动了我国云计算领域的发展。另外，众多的国内企业积极参与云计算平台的搭建，有中国移动，中国电信，中国联通三大电信网络巨头及华为、中兴等，再次各地政府也推动云计算的发展，如北京、上海、深圳、杭州等，北京提出了“祥云工程”，上海提出“云海计划”，哈尔滨提出了“中国云谷”，海南提出了“建设中国首个基于云计算和大数据的数字互联网城市一一智慧互联网港湾”，政府这只强有力的手推助了我国云计算高速发展［%

云计算发展的势头非常猛，但各研究所和运营商对云计算的认识和定义都各不相同，平台研发和云产品开发没有统一标准，在一定程度上制约了全球云计算产业的发展，这一状况也引起了各国政府和IT企业的高度关注，全球已有13家云计算标准工作组织在进行云计算标准(CloudStandard)的制定，包括美国国家标准技术研究所(NIST)等一些国际标准化组织(如：TTU-T、ISO、IEEE等)已对云计算未来共同的统一标准进行了研究，涵盖云计算的定义与技术架构，安全标准，接口标准，显性标准，隐性标准，潜性标准，互操作协议等。云计算不仅是众多新技术的融合，它改变了互联网的模式，形成一个全新的共享型和开放式数据平台，随着信息技术快速发展，产业全新完善，商业模式的固化，应用群体的扩容，云计算技术有着非常广阔的发展空间和应用前景。

2云计算的关键技术

2.1云计算的体系结构

云计算的体系结构如图1所示，该体系共分为四层：第一是软件即服务(SaaS)，也就是把软件作为服务，服务提供商集中资金完成软件和软件设施的建设，负责管理和维护,SaaS实现了软件服务租赁化。第二层平台即服务(PaaS)把开发平台作为一种服务，用户以租赁的形式使用应用程序，PaaS可提供中间软件平台，开发程序数据库，托管服务和应用服务器，PaaS实现平台可伸缩化。第三层基础设备服务(IaaS)把基础设备转化为服务，服务提供商把服务器组成庞大的基础设备，用户通过租赁的方式接受存储资源和虚拟化服务器服务，IaaS实现了存储和资源的虚拟化。第四层是物理资源层,主要提供物理设置服务，并且把存储作为一项服务，为互操作留有编程接口，它包含有计算资源，存储资源和软件资源等。SaaS、PaaS和IaaS服务在工作过程中既独立又相互联系，从用户角度而言，这三种服务是独立的，因为它们提供的服务是完全不同的，且面对的用户群也不相同。但从技术角度而言,这三种云服务并不是独立的，例如SaaS提供的产品和服务不仅需要SaaS技术支撑，还依赖PaaS所提供的开发平台或者直接部署于IaaS计算资源上，另外，PaaS的产品和服务也可能构建于IaaS服务之上。

2.2云计算关键技术

云计算系统应用了许多技术，关键技术有五个方面：

2.2.1虚拟化技术。

虚拟化技术可以将离散的硬件资源统一起来以创建共享动态平台，在提供的云计算服务中，并非在真实的硬件上运行,而以虚拟软件为基础进行系统运算，实现一台服务器上运行多个虚拟机。在云计算系统通过虚拟技术处理后，可以最大限度调动和使用网络资源，进行海量数据计算，运行多种应用程序和超强存储等，提高服务效率，高效地为用户提供各类服务。目前在云计算中普通使用三种虚拟技术：VMware,Xen和KVM。

2.2.2数据分布存储技术。

云计算系统的运行需要海量的存储空间，同时还需提高存储数据访问的可靠性和高效性，分布式存储架构能够使得众多的计算机集群协调作业，它的文件管理协调系统将海量数据通过多台计算机进行并行计算，把大量数据以分布式进行储存，从而完成大型数据工程的分解、协同、计算和存储的任务。当前分布式存储技术已成为云基础架构的关键部分,并且各大运营商在云技术的应用服务之前都会相应地开发自己的分布式存储系统，如Google的GFS(GoogleFileSystem)；Amazon的Dynamo,HDFS(HadoopDistributedFileSystem)和BigTable等。另外，云计算采用冗余存储的方式，包装数据的可靠性。

2.2.3数据管理技术。

海量的数据处理是云计算技术的特征之一，不同用户不同需求以及所传输数据的异构、非统一模式、非确定性等,云计算需要采用有效的数据管理系统对密集数据进行高效的分析和处理，目前云计算数据技术主要有Google的BI(BigIable)和Hadoop的数据管理模块HBase。BI的特点是能为用户提供简单数据模型，用户可动态控制数据的分布和模式,实现在众多设备上的数据库管理，HBase能够支持数据密集型数据群，是一种分布式的、面向列的数据库管理，具有高可扩展性、高访问性、高可用性等优势和特点。

2.2.4安全技术。

自计算机及计算机网络研发到应用，安全技术始终是关键问题，云计算是基于互联网的计算方式，在某种意义上来讲,云计算也是一张巨大的网络，是网络互联网的一种形象说法,与互联网一样，安全技术也是云计算的首要技术。在云计算系统中，用户的软件在“云”中，同样数据也在“云”中存储,云计算的安全不仅基于传统的信息数据保护，终端基础设施保护及新引入数据的兼容等安全问题，还涉及到由于云计算的动态易扩展且经常是虚拟化的资源的特点，因此，必须采用更高级别的安全技术来确保云计算平台安全，除了使用身份认证防攻击、数据加密、安全审查、系统冗余等措施增强云计算的安全性外，目前常用的云计算安全关键技术还有数据隐形安全，云资源安全，虚拟化安全、密文检索安全及可信访问控制安全等，云的安全性和稳定性是用户首要考虑的因素。

2.2.5编程模型。

为了让用户能更好地使用云计算提供的服务，获取更大的计算性能，云技术中提供了编程模型，用户可通过模型编写程序实现特定的功能，目前较为常用是由Google公司研发的MapResuce,它的主要内容有函数式编程语言的映射和简化操作，它是大规模数据集，并行运算的软件构架，由map和reduce两部分的用户编程构成，共同完成映射和化简任务。

3云计算在三网融合中的应用

3.1云计算对三网融合的影响

自2009年开始，国家就推出了三网融合的推广方案，预计到2016年，全国县级以上城市的电视网络全部将实现数字化，在目前推广的三网融合的环境下，用户可在广播电视网、互联网、电信网任何一个网上实现打电话、看电视、上网等多种功能，在三网融合过程中，云计算发挥了积极的影响作用。随着三网的融合深入，带来了许多技术上的需求和问题，也带来了剧烈的竞争和机遇，未来三网融合的发展不仅只是提供资讯资源平台，还需提供宽带的网络，巨大的存储空间，优良便捷的服务，自由操作及双向互动的平台等物理空间等。这此需求云计算都能提供技术支持，可以预见未来云计算将是三网融合的核心技术。

3.2云计算在广播电视网中的应用

利用云计算构建三网融合平台的建设，主要依靠核心服务的三种类型(SaaS、PaaS和laaS服务)来实现，图2所示是三网融合业务平台的基本结构。

三网融合业务平台由以下四部分组成：

一是用户访问层，由于三网融合后所提供的平台必经满足多种类型的用户使用，各个运营商(如:广电、电信、互联网)所服务的对象各异，为了方便用户通过云计算所提供的三网各种支撑业务，针对每个层次的云计算都提供相应访问接口。

二是业务平台层，云计算平台是一个强大的多功能的云网络，为三网融合后的各类业务提供大量并发的网络计算服务。三网融合并不是全业务的融合，各自有独立的工作平台，因此云计算为分属不同的运营商建立私有云计算，设有自己的集控平台，并在私有云计算中完成各自的业务（如视频监控、系编制作、增值业务、多屏互动等服务）。通过云计算系统的虚拟化平台，在云端整合成全业务，形成平台共享应用业务。

三是资源管理层，用于管理云计算资源，包括存储资源管理、数据弹性管理、虚拟管理和集群管理。在云平台下，三网融合后要能有效地对云用户进行管理，要对计算资源进行层次管理，对用户的授权、认证和登录进行智能管理和动态配置，在用户发出需求和服务时，能转发到相应的应用程序管理层面上，实行数据互通，完成后能进行回收资源。

四是基础设施层，基于云计算下三网融合的实现主要通过虚拟化技术、并行技术和分布技术等手段，将分布在不同的区域的计算机集群、存储集群、数据库资源及软件资源等设施，经过网络建成一个具有强大功能的计算和存储系统。所有硬件基础设施通过软件技术来实现虚拟化功能，形成了存储资源池，计算机资源池，服务器资源池等公共资源。虚拟化之后，用户在使用云环境下的三网融合资源时，就不需购置硬盘、处理器和内存，只需少量的硬件设备和输入输出设备，利用虚拟平台，虚拟系统，虚拟环境就能建筑三网融合的数据生活。

4结语

由于云计算处在研发和初步应用阶段，技术有待于进一步成熟，全面推广还有一段较长的路要走，但云计算作为一种新兴技术，有着广阔的发展空间，随着新的计算机网络技术的研发应用，云计算将吸取更多技术精华，不断地充实自身的实力，以使将来可更好更优地为用户提供各种服务。

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