數(shù)據(jù)通信技術(shù)的發(fā)展與展望

2019-11-03 09:04:24

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供稿：網(wǎng)友

粱新生

　　摘要簡要介紹數(shù)據(jù)通信發(fā)展的一些關(guān)鍵技術(shù)，如移動數(shù)據(jù)、大容量路由器技術(shù)、多協(xié)議標(biāo)記交換（MPLS）、ipv4向IPv6過渡等，并簡要說明其發(fā)展趨勢。

　　關(guān)鏈詞數(shù)據(jù)通信大容量路由器發(fā)展趨勢

1 前言

　　近幾年來，我國通信行業(yè)加快了數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)步伐，其中，X.25網(wǎng)絡(luò)、DDN已覆蓋全國95％以上的縣，ATM網(wǎng)絡(luò)基本覆蓋全國大多數(shù)地（市），移動數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)也投入了商用，數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)保持高速發(fā)展勢頭。

　　根據(jù)權(quán)威機(jī)構(gòu)預(yù)測，隨著用戶對IP網(wǎng)絡(luò)服務(wù)需求的增加，2003年全球數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)會更受青睞，電信收入將從2002年的1萬億美元增長到20003年的1.07萬億美元，其中數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)收入有望占到其中的17％。

　　正是由于市場對數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)的巨大需求，使得數(shù)據(jù)通信技術(shù)的發(fā)展呈現(xiàn)出前所未有的新局面，本文旨在對數(shù)據(jù)通信的最新進(jìn)展作一簡要的介紹和展望。

2 移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)蓬勃發(fā)展

　　移動數(shù)據(jù)通信是移動通信與數(shù)據(jù)通信相結(jié)合的產(chǎn)物，主要是通過無線的手段向移動用戶提供數(shù)據(jù)及多媒體服務(wù)。

　　目前，我國開放的移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)主要有短消息業(yè)務(wù)、多媒體短消息、移動位置服務(wù)、移動上網(wǎng)、信息查詢和簡單的電子商務(wù)應(yīng)用等。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)上要采用GPRS（中國移動使用）、CDMA 95A/cdma 1x（中國聯(lián)通使用）、無線應(yīng)用協(xié)議WAP等。現(xiàn)階段，雖然移動數(shù)據(jù)傳輸帶寬還不高，移動終端操作相對復(fù)雜，但由于其不受地點(diǎn)限制，具有可移動的特點(diǎn)而深受用戶喜愛。移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)已經(jīng)成為電信運(yùn)營商發(fā)展增值業(yè)務(wù)的熱點(diǎn)之一。

　　隨著第三代移動通信的推廣和普及，移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的發(fā)展將邁向一個(gè)新的臺階。數(shù)據(jù)通信速率可從目前的幾十kbit/s提升到384kbit/s，在室內(nèi)環(huán)境下甚至可達(dá)到2Mbit/s。信息交換和多煤體服務(wù)方式的多樣性，將基本實(shí)現(xiàn)任何人在任何時(shí)候和任何地方與世界上任何人進(jìn)行通信的理念。3 向超大容量系統(tǒng)發(fā)展

　　隨著互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的飛速增長，以IP為主的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)對路由器、交換機(jī)的處理能力及容量提出了更高的要求。據(jù)有關(guān)專家預(yù)測，每過6-9個(gè)月。互聯(lián)網(wǎng)骨干鏈路的帶寬就增長一倍。能否有效地支持和處理這種高速增長的業(yè)務(wù)需求是電信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的關(guān)鍵。

　　為滿足數(shù)據(jù)、語音和圖像綜合承載的業(yè)務(wù)需求，IP網(wǎng)絡(luò)應(yīng)具有高速的包轉(zhuǎn)發(fā)和處理能力、強(qiáng)大的VPN組網(wǎng)能力以及完善的質(zhì)量保證機(jī)制，這些都使得網(wǎng)絡(luò)設(shè)備向超大容量方向發(fā)展，由現(xiàn)在的吉比特路由器向太比特路由器過渡。

　　為實(shí)現(xiàn)路由器設(shè)備的超大容量化，主要應(yīng)采取如下措施：

（1）越來越多的使用基于硬件的交換和分組轉(zhuǎn)發(fā)引擎，原來由軟件實(shí)現(xiàn)的功能可通過硬件實(shí)現(xiàn)，大大提高了系統(tǒng)性能。

（2）采用并行處理方式，如由大容量交換矩陣替代共享式總線，由若干微處理器和相關(guān)硬件處理器構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)處理器結(jié)構(gòu)，均已得到普遍共識。

（3）提高接口密度和接口帶寬，有助于降低對空間資源的占用。高速接口速率已從STM-4上升到STM-16，最近又掀起向STM-64升級的浪潮。

4 MPLS技術(shù)發(fā)展

　　多協(xié)議標(biāo)記交換（MPLS）是一種利用數(shù)據(jù)標(biāo)記引導(dǎo)數(shù)據(jù)包在通信網(wǎng)絡(luò)上高速、高效傳愉的新技術(shù)，它的最大貢獻(xiàn)在于在一個(gè)無連接的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中引入連接的概念，能夠規(guī)劃和預(yù)測數(shù)據(jù)的流量和流向，從而提高網(wǎng)絡(luò)的利用率，保證用戶的服務(wù)質(zhì)量。

　　MPLS的工作原理是：在網(wǎng)絡(luò)的入口處為每一個(gè)包加上固定尺度的標(biāo)記，在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部根據(jù)標(biāo)記進(jìn)行快速轉(zhuǎn)發(fā)，到網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部根據(jù)標(biāo)記進(jìn)行快速轉(zhuǎn)發(fā)，到網(wǎng)絡(luò)出口再去掉標(biāo)記。這樣，就在網(wǎng)絡(luò)入口和出口之間建立了一條確定的標(biāo)記交換路徑（LSP）。這與傳統(tǒng)IP網(wǎng)的數(shù)據(jù)無連接工作方式有本質(zhì)的區(qū)別。

　　MPLS流量工程和MPLS VPN是MPLS技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中的兩個(gè)主要方面。前者是將流量合理地在鏈路、節(jié)點(diǎn)上進(jìn)行分配，減少和抑制網(wǎng)絡(luò)擁塞，并在網(wǎng)絡(luò)故障情況下，進(jìn)行快速重組路由，提升網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量。后者是在公用網(wǎng)絡(luò)上向用戶提供虛擬專用網(wǎng)（VPN）服務(wù)，它不僅能滿足用戶對信息傳輸安全性、實(shí)時(shí)性、靈活性和帶寬保證方面的需要，還能節(jié)約組網(wǎng)費(fèi)用，具有廣闊的發(fā)展前景。

　　MPLS技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化工作經(jīng)IETF、ITU和MPLS論壇組織幾年的研究，協(xié)議本身已基本成熟，現(xiàn)在研究的重點(diǎn)是MPLS應(yīng)用問題。目前，國內(nèi)外的一些ATM廠家（如Nortel、Lucent）和一些路由器廠家（如Cisco、Juniper、華為等）均已研究生產(chǎn)出支持MPLS的相應(yīng)設(shè)備。在多個(gè)電信運(yùn)營商的網(wǎng)絡(luò)上也在逐步實(shí)施這項(xiàng)技術(shù)。

　　與MPLS工作原理相似的GMPLS（Generalized MPLS）也已由IETF提出，并成立相應(yīng)的工作組進(jìn)行研究。其思路是用基于IP的通用多協(xié)議標(biāo)記交換協(xié)議，來控制光傳輸，使光網(wǎng)絡(luò)層具有較高的智能。如果該技術(shù)得以完善和實(shí)施，將對電信網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。

5 與光傳輸技術(shù)的融合

　　傳統(tǒng)的光傳輸系統(tǒng)在承裁數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)上，一般作為數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)和IP網(wǎng)絡(luò)的底層傳送平臺，帶寬采用固定連接方式，具有很強(qiáng)的QoS保證。但隨著數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、特別是IP業(yè)務(wù)的快速發(fā)展，這種以固定帶寬的傳送方式來承載具有突發(fā)特性的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)時(shí)，就暴露出一定的弱點(diǎn)，如網(wǎng)絡(luò)資源利用率低、網(wǎng)絡(luò)組織調(diào)度不靈活等。為克服這些不足，適應(yīng)下一代網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的需要，數(shù)據(jù)通信技術(shù)與光傳輸技術(shù)的融合已成為必然。

　　目前，IP over SDH、IP over SDH over WDM、IP over GE over WDM技術(shù)已經(jīng)成熟。并在電信網(wǎng)絡(luò)中成功使用，新興的MSTP技術(shù)也越來越受到業(yè)界的關(guān)注。MSTP（Multi-Service Transport Platform）技術(shù)是基于SDH演變而來的，經(jīng)過幾年的發(fā)展，已經(jīng)融合了POS、LAN、RPR、DDN等數(shù)據(jù)通信技術(shù)，逐步從單純的光傳輸設(shè)備向多業(yè)務(wù)傳送平臺過渡。它可以提供以太網(wǎng)接入、DDN接入，實(shí)現(xiàn)對二層、三層數(shù)據(jù)的支持，同時(shí)也可提供傳統(tǒng)的TDM業(yè)務(wù)，具有自動迂回和低時(shí)延等特點(diǎn)，在我國城域網(wǎng)中發(fā)揮著重要的作用。但是，由于封裝協(xié)議以及封裝顆粒（VC-12/3/4）組合的多樣性，使得技術(shù)實(shí)現(xiàn)方式較多，導(dǎo)致不同廠家設(shè)備在業(yè)務(wù)的互聯(lián)互通上產(chǎn)生一些問題，甚至需要采用同一廠商的設(shè)備。隨著標(biāo)準(zhǔn)的完善，這些問題一定會得到有效的解決。

6 IPv4向IPv6過渡

　　IPv4是20世紀(jì)70年代制定的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，采用32位二進(jìn)制數(shù)來表示地址，目前網(wǎng)絡(luò)上均采用該標(biāo)準(zhǔn)。近十年來，由于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，使得IP網(wǎng)絡(luò)規(guī)模和用戶數(shù)量迅速增長，IPv4地址空間小的問題日益突出，特別是隨著大量移動終端和無線設(shè)備在互聯(lián)網(wǎng)上應(yīng)用，必然促進(jìn)IPv4向IPv6過渡。

　　IPv6是在20世紀(jì)90年代初期提出，由IETF負(fù)責(zé)標(biāo)準(zhǔn)制定，目前一些標(biāo)準(zhǔn)的制定還在進(jìn)行之中。IPv6與IPv4相比，除地址空間大外（采用128位二進(jìn)制數(shù)來表示地址），還增強(qiáng)了對IP安全性和IP移動性的支持，可以適應(yīng)未來網(wǎng)絡(luò)發(fā)展和業(yè)務(wù)發(fā)展的需要。目前，一些設(shè)備供應(yīng)向宣布在其部分設(shè)備上可支持IPv6，也出現(xiàn)了IPv6的試驗(yàn)網(wǎng)，但商業(yè)應(yīng)用還相對較少。

　　IPv4向IPv6過渡主要有以下3種模式：

（1）IPv4/IPv6雙棧模式：指在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中同時(shí)具有IPv4和IPv6兩種協(xié)議棧，可以接收IPv4分組或IPv6分組。

（2）類隧道模式：指把IPv6的分組封裝在IPv4的分組中，封裝后的IPv4分組通過IPv4的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳送。

（3）協(xié)議轉(zhuǎn)換模式：由協(xié)議轉(zhuǎn)換器完成，實(shí)現(xiàn)IPv4設(shè)備與IPv6設(shè)備之間的通信。

　　鑒于目前網(wǎng)上的設(shè)備都采用的是IPv4，數(shù)量龐大，技術(shù)改造難度和改造費(fèi)用難以估量，要完全實(shí)現(xiàn)IPv4向IPv6過渡尚需時(shí)日，兩者長期共存是可以預(yù)見的。

7 結(jié)束語

　　隨著信息網(wǎng)絡(luò)向分組化方向發(fā)展，數(shù)據(jù)、話音和視頻業(yè)務(wù)的融合已是大勢所趨，電信網(wǎng)絡(luò)也正面臨著一場體系結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的變革，數(shù)據(jù)通信技術(shù)在這場變革中將扮演重要的角色。有理由相信，數(shù)據(jù)通信技術(shù)的發(fā)展與完善，必將為人類的信息化生活方式增光添彩。

　　梁新生 1989年畢業(yè)于北京郵電大學(xué)，中訊郵電咨詢設(shè)計(jì)院信息處總工程師，高級工程師。長期從事數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的工程設(shè)計(jì)和規(guī)劃，負(fù)責(zé)過電信運(yùn)營企業(yè)的多個(gè)大中型項(xiàng)目的工程設(shè)計(jì)工作。

摘自　郵電設(shè)計(jì)技術(shù)

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