通向宽带——1999年网络技术回顾

陈向军
1999年 第47期 27版


　　导言：1999年是网络技术飞速发展的一年，在实现数据、音频、视频多网合一的综合宽带业务网技术方面更加成熟，这些技术不仅仅表现在通讯网络的骨干网上，也表现在直接面向用户的接入技术上。
#1电信骨干技术
#1ATM技术
　　ATM（异步传送模式）是在80年代后期通讯领域出现的一种快速分组技术，采用异步时分复用的方法，将信息流分成固定长度的信元进行高速交换。它具有诸如交换速率高、吞吐量大等特点，具有支持多业务（话音、数据、图像等）的能力。因此，在它出现后不久，就被确定为传输话音、数据、电视及多媒体信息的主流技术，成为实现宽带综合业务数字网（B－ISDN）的基础和核心。
　　以Internet为代表的数据业务正在以惊人的速度增长。在不远的将来，语音业务与数据业务量相比将变得微不足道，数据业务依附于电话网络的时代将过去，针对这种情况，构筑一个新的信息网络模型势在必行。ATM技术具有比较完整的流量控制和流量管理机制，通过这些机制，用户可最大限度地利用网络资源，又可以避免网络发生拥塞。另外，ATM还具有自动分配各种业务的能力，这些技术特点决定了它是解决目前宽带接入的首选技术，因此，今年在通讯领域，它成为最炙手可热的技术。
　　ATM目前是第三代移动通信系统的关键技术，它可以提供强大的数据传输和处理能力，从而成为核心的交换平台，为用户提供高速、低时延、可交换的宽带的电路，主要应用有高速的局域网互连、高质量的电视会议、远程教学、远程医疗诊断、多媒体通信等各种业务。
　　此外，与IP结合也是ATM重要的发展方向，使用ATM 技术来承载IP是目前国外许多传统电信运营商采用的方法。这种方式可以综合利用ATM的速度快、容量大和支持多业务能力的优点，但效率较低。同时，ATM也是实现宽带综合业务数字网（B－ISDN）的基础技术。它可综合任意速率的话音、数据、图像和视频的业务，ATM作为未来新一代高速宽带综合业务数字网的交换机将会得到迅速的发展。         
#1IP技术
　　由于IP技术的快速发展，使得通信体制正面临一场新的技术革命，从已有100多年历史的面向连接的电路交换，转向无连接的分组交换，这一转换将在未来的5～10年内完成。宽带IP网将成为未来通信网的主流。信息产业部部长吴基传，近日，对中国电信市场未来10年的发展趋势作了预测：以IP技术为特征的新一代公共信息网将在不断演进中迅速发展成熟。
　　IP在局域网、广域网方面有广泛应用，为Internet的基础和核心。目前由电信网所提供的实现宽带IP网络的传输通道类型主要有两种：IP over ATM与IP over SDH。
　　IP over ATM通过ATM交换来构造IP网络的核心网，以提高IP网络的性能。IP与ATM的结合可综合利用ATM速度快、容量大、多业务支持能力的优点与IP简单、灵活、易扩充和统一性的优点，从而达到优势互补的目的。可以说，IP over ATM是适用于经营多业务电信运营公司的较好方案。
　　实现ATM与IP结合的方式有两种，即叠加方式和集成方式。总的来说，集成方式在性能和效率上都要优于叠加方式，特别是采用集成方式的MPLS（多协议标记交换），这是当前最受人关注和被普遍看好的新技术。MPLS将基于标记交换的数据转发机制与网络层的选路机制结合在一起，以实现适应多种协议与不同规模的网络，克服了现有路由器的许多不足之处，并且具有一定的独立性，其优点还在于在网络高速增长的时期，能提供对可用资源进行精确控制的能力；在阻塞及故障情况下具有稳定性；并能够为IP运营服务商开展增值服务提供便利。
　　IP over SDH将IP包经过简单的链路层协议直接加到SDH（同步数字层）的链路上传输，这样省掉了中间的ATM层，从而简化了网络体系结构，提高了传输效率，降低了成本，易于兼容不同技术体系和实现网间互联。IP over SDH主要适用于以IP数据业务为主的大容量IP核心网络而不适用于多业务应用。国际电信联盟今年6月正式确定由武汉邮电科学研究院余少华博士提出的IP over SDH标准，这一标准是直接针对因特网核心层和边缘层的技术创新，这也是国际电信联盟第一次采纳中国专家提出的电信标准重大提案。我国将在未来几年内加速这一高水平技术的推广、应用及标准化进程。
　　除了以上这两种方式外，IP over WDM也是一种更为简单的方式，即直接利用波分复用的光传输系统来传送IP数据包，省去了复杂的ATM与SDH两个层次，通常称为光互联网。这是一种最直接、最简单、最经济的IP 网络体系结构，简化了层次，减少了网络设备，从而减少了功能重叠，减少了网管特别是网络配置的复杂性。IP Over WDM技术额外开销最低，传输效率最高，它最主要特点在于它的巨大的带宽资源与简化的网络体系结构，以适应对带宽不断增加的需求，有利于提高网络的服务质量。IP over WDM非常适用于超大IP 骨干网，将是未来IP 网络发展的重要趋向，但从当前来说，距离实用尚有一定距离，该技术目前正由ITU－T SG15研究组和光互联网论坛进行标准化工作。
　　基于IP技术的IP电话已经产生了巨大的影响。IP电话是指在IP网络上通过TCP/IP协议实时传送语音信息的应用，自1995年以色列的VocalTec公司首先将Internet Phone推向市场后，特别是“IP电话网关”的出现，使得普通电话也可以打IP电话。IP电话是以数字形式作为传输媒体，占用资源小，所以成本很低，价格便宜，从而以其低廉的通话费用和诱人的市场前景对传统的电信业务形成猛烈的冲击，另外，它也具备提供增值业务的能力，可以实现单一的网络同时处理话音、图像和数据信息。全球已有300多家IP电话业务提供者，其中IDT、AT＆T、ITXC等公司占有市场的主要份额。继中国电信、中国联通和吉通公司今年年初在全国25个城市开通IP电话实验网后，不久前中国网通公司也获准经营IP电话。IP电话的发展方兴未艾，在未来3～4年内，预计我国IP电话的需求用户可达4500万。
#1用户接入技术
#1ISDN技术
　　ISDN（综合数字业务网）是全球网络数字化的理想目标，随着世界范围内信息化时代的到来，ISDN 已在许多领域展现了广阔的发展前景，业务应用及商业价值日趋增长。
　　ISDN是以电话综合数字网（IDN）为基础发展而成的通信网，能提供端到端的数字连接，支持一系列广泛的话音和非话音业务，为用户进网提供一组有限的标准的多用途用户/网络接口。通过ISDN，能在一条电话线上同时连接电话、电脑、传真机或可视电话等多种终端，两部电话可以同时使用而互不影响。
　　ISDN是向用户提供可交换数字连接的网络技术。目前无论在技术上还是在产品及网络运营方面，它都已处于比较成熟的阶段。ISDN的信号利用现有的模拟用户线，以数字形式进行传输和交换，通过在用户端加装标准的用户/网络接口设备（NT），将可视电话、数据通信、数字传真和数字电话等终端通过一对电话线接入ISDN网络，可以解决用户在语音通信、计算机联网、远端通信、文件交换、视频传送、多媒体信息存取等多种业务通信的问题。
　　ISDN可提供128kbps的访问速率，这一速率是56k Modem的2倍左右。从技术角度而言，56k Modem虽然价格逐步到位、技术成熟、标准统一，但它已是模拟Modem的终极速度，在技术上已经是强弩之末。另外，今年政府上网工程启动、163出口带宽扩容、宽带网络建设起步等一系列的事件显示，高速接入设备市场已经开始起跑，而ISDN产品成熟的技术、适宜的价位，无疑将使其成为这一市场最大的赢家。
　　B－ISDN（宽带ISDN）是一个全新的网络，采用ATM技术来处理多种类型的信息，向用户提供155Mbps以上的通信能力，能够适应全部现有的和将来的可能的业务，也就是实现了信息高速公路。目前已经普遍认为B－ISDN是新一代通信网络体系结构的目标模式。国外各电信发达国家正在积极进行B－ISDN的现场试验，我国在某些经济发达的大城市也在积极进行试验的准备。 
　　随着多媒体、高速数据业务需求的日益高涨，ISDN是一种在现在电话网的基础上支持这些业务的有效手段，虽然B－ISDN被公认是未来的通信网络，但宽带的标准和产品的成熟还有一个过程，发展ISDN恰逢其时。无论从国外的发展形势还是从国内发展的基础来看，我国ISDN发展前景极为广阔。目前，我国电信部门正在积极推广ISDN（一线通）业务，ISDN主干网已连接了17 个省、22 个主要城市，截至9月底，我国 “一线通”用户已有近11万户。
#1ADSL技术
　　用户接入网（从本地电话局到用户之间的部分）是电信网的重要组成部分，是电信网的窗口，也是信息高速公路的“最后一公里”。为实现用户接入网的数字化、宽带化，用光纤作为用户线是用户网今后发展的必然方向，但由于光纤用户网的成本过高，在今后的相当长的时间内大多数用户网仍将继续使用现有的铜线环路，近年来人们提出了多项过渡性的宽带接入网技术，其中ADSL（不对称数字用户环路）是最具有竞争力的。
　　ADSL通过不对称传输，利用频分复用技术（或回波抵消技术）使上、下行信道分开，减小了串音的影响，从而实现信号的高速传送。ADSL在信号调制、数字相位平衡、回波抑制等方面采用了先进的器件和动态控制技术。其调制技术包括QAM（正交调幅）、CAP（无载波幅度相位调制）和DMT（离散多音频）技术，其中DMT调制技术被ANSI标准化小组T1E1.4制订的国家标准所采用。但由于此项标准推出时间不长，目前仍有相当数量的ADSL产品采用QAM或CAP调制技术。ADSL技术能利用现有的市话铜线进行信号传输，其最高下行速率（从端局到用户）可达8Mbps，最高上行速率（从用户到端局）可达1Mbps，传输距离最大可达4～5km。
　　ADSL最大特点是无须改动现有铜缆网络设施就能提供视频点播、远程教学、可视电话、多媒体检索、LAN互连、Internet接入等宽带业务。ADSL更为吸引人的地方是：它在同一铜线上分别传送数据和语音信号，数据信号并不通过电话交换机设备，减轻了电话交换机的负载，并且不需要拨号，属于专线上网方式。这意味着使用ADSL上网并不需要缴付另外的电话费。
　　ADSL作为由窄带接入网到宽带接入网过渡的主流技术，近年在欧美等国发展迅猛，而我国有1.3亿用户线装机容量，ADSL潜在用户量巨大。今年广东电信部门与ALCATEL公司签订了5万线ADSL的框架协议，这标志着ADSL技术在中国市场的商业应用取得重大突破。根据市场预计，在2～3年内ADSL将大有所作为。由于ADSL系统技术较为复杂，目前制作成本仍然较高，预计到明年即可实现ADSL的单片化，芯片价格也会大大降低，加上ADSL接入网投资小、易实现，届时ADSL定将成为主要的宽带接入网技术，ADSL宽带数据接入系统会进一步普及到用户端。