Physics 版 (精华区)

发信人: zjliu (秋天的萝卜), 信区: Physics
标  题: ( 28 )世界通信基础技术发展趋势
发信站: 哈工大紫丁香 (Sat May 10 14:03:56 2003) , 转信

世界通信基础技术发展趋势
时玉生 朱战备 万同生（编译）
——美国的Stratecast公司是全球享有盛誉的电信咨询公司，其咨询人员和分析人员都
是在电信运营公司或设备公司工作多年的资深人士，他们对电信产业的精确预测受到广
泛的关注。该公司推出的研究报告Stratecast 2000对今后两年的服务市场、设备市场以
及技术发展进行深入分析。我们摘编其中的世界通信基础技术发展趋势部分与大家分离
。
总的发展趋势：统一
——从技术发展前景看，通信工业总的发展趋势是融合统一。从广义上讲，这意味着电
信工业（电话和广播媒介）和计算机工业的统一，即人们经常提到的voice-data-video
的统一。
——统一是一个渐进的过程，由多个阶段组成，当前正处于声音和数据基础结构的统一
阶段，这主要由技术因素来实现。终端用户不在乎交换和传输的具体细节，他们仅仅关
心增值的特征（主要是控制平台）和服务质量（主要是通讯平台）。核心网络的发展机
会（在通讯平台方面）推动基础结构方面的统一，从而改进服务供应商的生意模型。（
虽然数据通信量的增长清楚地表明是需求“拉动”，通过基础结构统一满足这种需求则
仍然是技术“推动”）。我们注意到新一代核心网络的焦点正在发生转移，即正在从通
信平台寻找替代技术（核心硬件）转移到塑造下一代控制平台（核心软件）。
——整个行业的发展沿着上述方向进行，融合统一的推动力（技术与市场需求）同样发
生了转移，转向以新业务和新应用为需求导向（控制平台和网络边缘）的发展，因为建
立新一代核心网络并不是以更快的速度提供老一套业务，而是提供统一的新一代业务与
应用。对于音频电话和拨号调制解调器，我们已经完成了我们所能做的一切。我们需要
新的设备与网络联接。这样，仪器设备、基站设备以及与网络相关的各种工具（客户技
术）将成为焦点并且使新业务和新应用成为可能。
基础技术发展趋势
——整个技术可以细化概要如下：
——*在通信平台的QoS进化：IP＋ATM、MPLS、DiffServ（differentiated services差
异化服
务）（仍然在进行中）；
——*下一代语音控制平台：基于服务器的电话（仍然处于技术替代阶段）；
——*适合统一核心基础结构的OSS（operations surpport system运营支持系统）性能
（新业务模型的粘合剂）；
——*IP服务能力的进化：VPNs，安全及其它；
——*xDSL与双向Cable／HFC的多服务集成（HW边缘，控制平台和OSS）；
——*带宽需求：FTTB（WDM，SONET，ATM，MPLS／IP）；
——*下一代光传输：路由／交换（SONET位移，HW和SW）；
——*无线进化：3G和IP移动性（从标准到产品）；
——*顾客网络管理：增长的服务捆绑（企业和消费者市场）；
——*消费电子进化：联网的家园（IP参与的任何事情）；
——在过去两年里，IP路由从通用功能处理器上实现一个软件演变成为快速路径／慢速
路径（fastpath／slow-path）设计。经过这样设计，采用ASIC和分布式系统结构，成批
包转发得到最大优化。现在一个单卡槽就可以包含先前整个机箱所产生的通讯总量。（
从产品角度分析，IP数据包交换看起来很像ATM单元交换）
——从整个行业看，目前处于芯片供应商例如C-Port，Agere，Applied Micro Circuit
s Corp.正在进入市场的时期。这些芯片供应商提供的产品是通用的面向P的包处理引擎
（generic IP-oriented packet processing engine），与内部的ASK开发者一同竞争。
采用这些类型的平台通常取决于系统开发商是否心甘情愿将资源分配到研发特定芯片固
件。然而，系统供应商可能更愿意采用自己的ASIC进行开发：在一块芯片上集成系统。
——随着硅技术的发展，芯片密度做越高，逐渐地使设备复杂导致设备可编程性规模的
演进。摩
尔定律正在使存储器发展到芯片层系统集成，进而使元器件设计变成并发工程处理过程
，包含硬
件和软件开发资源。
——2.光技术
——各类供应商可以提供国际电信联盟波长特定的激光器和众多WDM元件。许多新型光产
品正在从长途联网到企业网络等众多应用领域进入市场。
——DWDM的商品化使光纤媒介从传输单信号向传输多色信号转变。它刺激并且驱动了光
纤带宽和激光波长范围的扩展。另外，波长增长刺激了可调激光的发展，改进的光放大
器增加了光信号传递距离。微机电系统正在商品化，它能够建立真正光域交换，透明地
交换预先过滤、单个波长、或者全部光纤的内容。光域波长翻译部件仍然处于初始阶段
。以光路径复用为代表的纯光域最
终将在下一代网络设备管理层取代SONET复用器和交叉连接。这些进展似乎仅仅在技术进
化的S曲线上才走了一半，因此，很有可能整个行业还有待于商品化过程中取得某些重大
突破成果来定义光域的边界参数。
——3.无线技术
——无线技术大部分焦点在第三代（3G）移动蜂窝研发标准上，特别是空中接口。在这
方面，出现了向前发展的关键技术CDMA，至少在某种程度上，可以极大地减少或消除在
ANS1、ETSI和日本市场之间的空中接口不兼容的情况，同时，在个人无线手机和设备的
发展上呈小型化趋势。传统型机械生产电路板方法受到IC制造业概念的影响，借用IC制
造业概念（例如小于0.1mm“microvia”信号路径置于多层电路板内）增加密度应付VLS
I元器件更高“针”数。
——根据整个频谱利用情况看，non-CMOS电子学已经发展到使频率范围的商品化超过主
流微波带宽，达到28GHz，更高的频率范围作为LMDS特许证拍卖。除了新频率带宽，日益
完善的空间处理技术使智能天线在频谱利用方面从2X和4X发展到20X。在射线领域内的某
个特定极坐标创造节点，坐落在同一视力线上的两台接收装置能同时通过不同程度的有
效载荷准确地利用同一频率。
——蓝芽（Bluetooth）技术将会代替当前红外线无绳设备互联技术。涉及无线技术时，
另外值得一提的是无线光波。Lucent介绍了8λ视距（line-of-sight）为1550nm的无线
WDM，其跨距达到8km。虽然这种技术有限制（例如易受雾影响），但是它很适宜暂时网
络应用，例如开会、贸易表演和媒介宣传事件等。将来，如果费用能大幅度降低，无线
光可能成为一个能充满活力的FTTS技术，因为这项技术能降低住宅用户昂贵的接入费用
。
——4.核心网络技术
——从网络层次看，最重要的动态技术发展是从物理业务覆盖到虚拟业务覆盖的转移。
物理覆盖。网络体系结构，业务交换和渠道管理功能通过同步复用和专用传输带宽而实
现。在共同传播层上面业务平台（TDM交换，路由器，帧中继交换等等）往往垂直地分隔
某一层，通常采用集中式，业务能力和特征逻辑与业务平台紧紧捆绑在一起。
——虚拟覆盖体系结构，在OSI栈中，人们认为网络基础结构向上移动了一层（或两层）
，即从纯物理传输层，上升到ATM和IP层。业务适应性移动到边缘，特征逻辑移动到仅限
于软件业务器领域。业务交换。渠道管理和业务传递资源通通归到核心传输领域。在很
大程度上，这就是核心基础结构统一。关键是实现将作为主流的语音业务转移到基于包
和单元交换系统上。
——发展推广VoIP的核心是要具备足够的IP QoS。然而，从长期基础上看，在混合业务
网络中最好的包转发也无法满足语音要求。标准的IP QoS机制的进化对由纯IP构成的统
一基础结构至关重要。DiffServ和MPLS产品将在2000面世。在人们通常认为MPLS具有神
奇魔力，可以解决这个问题的时候，关于IP QoS又出现了许多相互竞争的概念。在MPLS
内部，关于信号和标签路径交换管理也还有许多标准化工作要做。也有人提议不采用MP
LS，简单地将IP标头（IP hader）进行多域分类来管理QoS。同样MPLS还可以作为纯IP产
品或IP+ATM混合产品。利ATM／IP方法，可以选择使用Frame-NNI ATM接口替代PoS。面对
IP QoS，这种持续的技术无常性将阻抑任何一个业务供应商使用上述任何一种途径，但
是在未来几个月内会取得重大进展。与此同时，VPNs将继续基于隧道技术，直到人们认
为MPLS已经具备积极推广利用时为止。
——当核心网络转移到虚拟覆盖模型，交换与通道管理转移到包／单元域的时候，基于
电子学和STM复用（STM multiplexing）的物理传输层也开始从SONET路径管理转移向基
于波长复用（waveleng thmultiplexing）的光路径管理。虽然这种转变慢慢地正在发生
，最终结果是SONET被淘汰出局。未来出现的模型将是由核心包／单元交换，速空达到2
.5Gbit／s、10Gbit／s或者更高速度的端口组成。在光传输层上传输单个波长。
——当前WDM系统简单地创造了仍然是属于SONET路径域的虚拟纤维和设备管理。基于光
路径的设备管理要取代基于SONET路径的设备管理，需要等同的、标准化路由多样性和保
护交换以及光路径带宽管理系统）换句话说，必须用新一代技术代替由SONET代表的软件
层以及面向设备的交叉连接／交换（facility-oriented cross-connects／switches）
。WDM传输的进化遵循与SONET／SDH以及在它之前的Async／PDH一样的模式：传动终端（
WDM muxes）先于补充交叉连结系统。能与光路径工作的设备管理系统即将在2000年进入
市场。第一代光路径交换将包括光电设备，这种光电设备具有很多类似宽带SONET交叉连
结的特性。但是他们属于WDM在可达10Gbit／s的信号路径上工作。超越了目前许多供应
商已经公布的技术，下一代真正光域交换仍然处于技术商品化初始发展阶段。
——光传输本身提供极其清晰的通道，SONET／SDH接口标准使路由多样化，因此具备高
通达性和全面可互操作性。可以肯定许多供应商正在提供光级保护交换和WDM ADMs。但
是这些仅仅是单个供应商解决方案。作为系统技术的SONET真正的死亡威胁来自光传输工
业将像SONET对TDM一样在WDM标准上达成一致。
——5.边缘技术
——企业业务：到目前为止，本地交换竞争主要集中在企业业务上。无论是在城市中心
区域还是在郊外工业园区，各类业务供应商正在建造网络满足各种业务。最重要的长期
发展趋势是光纤建设，它可以直接通达顾客住地。在企业业务层面，光纤到用户（FTTS
），如果到不了网络用户接口，至少也可以到顾客所在的大楼。企业业务市场竞争远远
超过居民业务市场。
——居民宽带：到居民客户的最后一英里仍然是网络的瓶颈。总的来说，只有两家进行
宽带基础结构竞争：有线电视和ILEC环设备。随着高速网络接入需求的增加，cable MS
O领先超过ILEC效果明显。
——无线移动：在过去15～20年里，移动性是电话最重要的变化。建立第三代移动通信
念标准的障碍已经被清除。在未来的12～24月内，随着满足新标准的产品出现并且进入
市场。将开始把IP
业务和移动电话统一起来，向3G蜂窝网络转移。
——总的来说，边缘技术中不断出现的一个主题是将所有类型的接入转换成基于包和单
元的各种接口。虽然从长远前景看，关于核心层仍然存在纯IP和ATM之争，但是在网络边
缘ATM正在繁荣发展：xDSL、ATM接入集中器、IAD、媒介网关、LMDS以及数字蜂窝都在某
种程度上使用ATM。例如，数字蜂窝系统正在使用ATM在蜂窝点之间进行越区软切换。
——6.控制平台技术
——实时控制网络软件有两个主要研发领域：协议（或接口）和应用程序软件系统。在
协议方面正在逐渐地开发即插即用（plug-and-play）等一系列面向对象的系统集成模块
。
——与硬件比较而言，某一个产品的软件基础通常决定其系统平台，系统平台是产品的
生命。为了彻底重新构建软件系统，恢复概念集成（例如质量、性能、灵活性、易干修
改和检测），必须对掌握软件编码的研发大军进行重组。
——总之，软件确实是最受限制的一个方面，从整体上决定着统一通讯和信息／计算基
础结构的综合工业发展进步的步伐。“软件”内涵中知识产权。内容、版权等事项决定
我们技术市场的规模。
——基于对软件的上述认识，我们认为行业一般的发避孕药方向是：更多而且更好地开
发APIs（applications programming interfaces），同时采用演变的分而克之（divid
e-and-conquer）概念解决软件系统复杂性的问题。软件应用程序系统需要是更多的分类
和放开，让可插进标准APIs的“元素产品”竞争。
——目前还没有人提供一个公开代码系统。由于整个行业全体不愿成为任何新微软的俘
虏，整个工业将来会向Linux模型演变，甚至在OS水平（即APIs的一个层次）之上，向更
高的平台层面（例如Softswitch）上演变。但是，这可能还需要结这若干代产品才能实
现。因为OS良好功能需要多年检验才可能出现公开代码系统。
——除了Softswitch开放平台概念之外，现有语音信号（SS7和Q.931）与IP的统一正在
促使语音控制平台向长久以来寻求的多媒体模型演变。对终端用户来讲，最终电话号码
会像IP地址一样被隐蔽，因为语音和数据业务终将彻底综合起来。控制平台还将影响已
有的（先进）智能网络技术（IN/AIN）。AIN可能随着网络技术的发展例如JAIN（Java
APIs for Integrated Networks）勉强可以算作下一代控制平台概念。
——与复杂的语音特征相比，数据业务仍然主要关注如何建立和管理通信信道。高级数
据特征的需求例如早期防火墙、安全、VPN和目录业务也会反映出与语音特征一样的复杂
性。随着蜂窝电
性。随着蜂窝电
话向3G过渡以及电话业务与IP的统一，移动IP对这方面的影响最大。这不仅对个人移动
通讯设
备，而且对将住宅消费者市场分化成窄带拨号接入和宽带永久接入都很重要。
——随着数据业务控制平台复杂性和期望特征的演变，数据也会遇到类似语音发展过程
中open-API平台一样的问题。而且，语音和数据正在统一，对应用程序平台也许会出现
更为统一的观点。业务集成和互动的交叉业务特征需要各种机制。另外，业务供应商市
场的批发／零售结构要求开放、标准的运营商相互间能联结OSS接口。而且，要管理逐渐
复杂并且需要协调的业务将使用户业务管理部门也必须作出实时的反应。
——关于软件和控制平台需要注意的一个重要问题是我们正在用尽P地址。IPv6要解决这
个问题，但是没有被供应商普遍接受。无线界人士坚决倡导采纳IPv6，部分原因是容纳
更多连结IP的个
人通讯设备期望所要求的，必须增扩IP地址。无论IPv6是否被接受，IP地址空间必须扩
展。一旦成功，它将影响到供应商目前已经开发完成的所有芯片。这些芯片主要用于硬
件层上的包转发。这将对市场休系产生重大影响。
关于技术最后论述
——在整个20世纪90年代的大部分时间里，融合统一推动着技术的发展。在向综合网络
互联方向的发展过程中，因特网的出现，促进核心网络统一的推动技术，已经被接入和
打破边 灯 颈带宽
的业务——需求拉动所取代。任何人均可得到整个公用网络：核心、接入和控制平台。
——统一首先是核心基础结构集成，然后向外扩展到边缘，导致控制平台的业务集成。
——光技术对核心层有巨大影响。光技术的下一步发展是光交换和继续推动fiber-in-t
he-loop技术和产品概念。
——移动将对IP有很大影响并且是语音信号与IP统一的代表性特征。数据业务捆绑和集
成将遇到与语音业务一样精深、复杂的问题。
——业务交换和控制正在变得更加呈分布式。智能用户设备将极大地提高业务能力和可
能性，因而网络控制平台需要重新定义。
——网络设计者可得到大量关键网络模块，这些关键网络模块是面向集成网络和有竞争
力的业务供应商的。供应商做到Time-to-market是很关键的。在系统设计方面，持续出
现一些更多和更好的硬件和软件模块和外包选择。
——迄今为止，向业务和应用程序集成发展过程中，统一向OSI栈移动时，软件技术成为
最限制变化步伐的一个因素。
个问题，但是没有被供应商普遍接受。无线界人士坚决倡导采纳IPv6，部分原因是容纳
更多连结IP的个
人通讯设备期望所要求的，必须增扩IP地址。无论IPv6是否被接受，IP地址空间必须扩
展。一旦成功，它将影响到供应商目前已经开发完成的所有芯片。这些芯片主要用于硬
件层上的包转发。这将对市场休系产生重大影响。
关于技术最后论述
——在整个20世纪90年代的大部分时间里，融合统一推动着技术的发展。在向综合网络
互联方向的发展过程中，因特网的出现，促进核心网络统一的推动技术，已经被接入和
打破边 灯 颈带宽
的业务——需求拉动所取代。任何人均可得到整个公用网络：核心、接入和控制平台。
——统一首先是核心基础结构集成，然后向外扩展到边缘，导致控制平台的业务集成。
——光技术对核心层有巨大影响。光技术的下一步发展是光交换和继续推动fiber-in-t
he-loop技术和产品概念。
——移动将对IP有很大影响并且是语音信号与IP统一的代表性特征。数据业务捆绑和集
成将遇到与语音业务一样精深、复杂的问题。
——业务交换和控制正在变得更加呈分布式。智能用户设备将极大地提高业务能力和可
能性，因而网络控制平台需要重新定义。
——网络设计者可得到大量关键网络模块，这些关键网络模块是面向集成网络和有竞争
力的业务供应商的。供应商做到Time-to-market是很关键的。在系统设计方面，持续出
现一些更多和更好的硬件和软件模块和外包选择。
——迄今为止，向业务和应用程序集成发展过程中，统一向OSI栈移动时，软件技术成为
最限制变化步伐的一个因素。
——在新千年来临之际，人们可以看到解决ANSI和ETSI市场之间互不兼容的技术标准的
曙光。在物理层，作为系统技术，波分复用和交换将取代SONET／SDH。ATM和IP已经通用
而且第三代无线将实质地统一蜂窝标准。



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