數據通信技術的發展與展望

2019-11-03 09:04:24

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供稿：網友

粱新生

　　摘要簡要介紹數據通信發展的一些關鍵技術，如移動數據、大容量路由器技術、多協議標記交換（MPLS）、ipv4向IPv6過渡等，并簡要說明其發展趨勢。

　　關鏈詞數據通信大容量路由器發展趨勢

1 前言

　　近幾年來，我國通信行業加快了數據網絡的建設步伐，其中，X.25網絡、DDN已覆蓋全國95％以上的縣，ATM網絡基本覆蓋全國大多數地（市），移動數據網絡也投入了商用，數據通信業務保持高速發展勢頭。

　　根據權威機構預測，隨著用戶對IP網絡服務需求的增加，2003年全球數據網絡服務會更受青睞，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，其中數據業務收入有望占到其中的17％。

　　正是由于市場對數據通信業務的巨大需求，使得數據通信技術的發展呈現出前所未有的新局面，本文旨在對數據通信的最新進展作一簡要的介紹和展望。

2 移動數據業務蓬勃發展

　　移動數據通信是移動通信與數據通信相結合的產物，主要是通過無線的手段向移動用戶提供數據及多媒體服務。

　　目前，我國開放的移動數據業務主要有短消息業務、多媒體短消息、移動位置服務、移動上網、信息查詢和簡單的電子商務應用等。網絡技術上要采用GPRS（中國移動使用）、CDMA 95A/cdma 1x（中國聯通使用）、無線應用協議WAP等。現階段，雖然移動數據傳輸帶寬還不高，移動終端操作相對復雜，但由于其不受地點限制，具有可移動的特點而深受用戶喜愛。移動數據業務已經成為電信運營商發展增值業務的熱點之一。

　　隨著第三代移動通信的推廣和普及，移動數據業務的發展將邁向一個新的臺階。數據通信速率可從目前的幾十kbit/s提升到384kbit/s，在室內環境下甚至可達到2Mbit/s。信息交換和多煤體服務方式的多樣性，將基本實現任何人在任何時候和任何地方與世界上任何人進行通信的理念。3 向超大容量系統發展

　　隨著互聯網業務的飛速增長，以IP為主的數據業務對路由器、交換機的處理能力及容量提出了更高的要求。據有關專家預測，每過6-9個月。互聯網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務需求是電信網絡發展的關鍵。

　　為滿足數據、語音和圖像綜合承載的業務需求，IP網絡應具有高速的包轉發和處理能力、強大的VPN組網能力以及完善的質量保證機制，這些都使得網絡設備向超大容量方向發展，由現在的吉比特路由器向太比特路由器過渡。

　　為實現路由器設備的超大容量化，主要應采取如下措施：

（1）越來越多的使用基于硬件的交換和分組轉發引擎，原來由軟件實現的功能可通過硬件實現，大大提高了系統性能。

（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硬件處理器構成的網絡處理器結構，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技術發展

　　多協議標記交換（MPLS）是一種利用數據標記引導數據包在通信網絡上高速、高效傳愉的新技術，它的最大貢獻在于在一個無連接的網絡環境中引入連接的概念，能夠規劃和預測數據的流量和流向，從而提高網絡的利用率，保證用戶的服務質量。

　　MPLS的工作原理是：在網絡的入口處為每一個包加上固定尺度的標記，在網絡內部根據標記進行快速轉發，到網絡內部根據標記進行快速轉發，到網絡出口再去掉標記。這樣，就在網絡入口和出口之間建立了一條確定的標記交換路徑（LSP）。這與傳統IP網的數據無連接工作方式有本質的區別。

　　MPLS流量工程和MPLS VPN是MPLS技術在網絡應用中的兩個主要方面。前者是將流量合理地在鏈路、節點上進行分配，減少和抑制網絡擁塞，并在網絡故障情況下，進行快速重組路由，提升網絡的服務質量。后者是在公用網絡上向用戶提供虛擬專用網（VPN）服務，它不僅能滿足用戶對信息傳輸安全性、實時性、靈活性和帶寬保證方面的需要，還能節約組網費用，具有廣闊的發展前景。

　　MPLS技術的標準化工作經IETF、ITU和MPLS論壇組織幾年的研究，協議本身已基本成熟，現在研究的重點是MPLS應用問題。目前，國內外的一些ATM廠家（如Nortel、Lucent）和一些路由器廠家（如Cisco、Juniper、華為等）均已研究生產出支持MPLS的相應設備。在多個電信運營商的網絡上也在逐步實施這項技術。

　　與MPLS工作原理相似的GMPLS（Generalized MPLS）也已由IETF提出，并成立相應的工作組進行研究。其思路是用基于IP的通用多協議標記交換協議，來控制光傳輸，使光網絡層具有較高的智能。如果該技術得以完善和實施，將對電信網絡產生深遠的影響。

5 與光傳輸技術的融合

　　傳統的光傳輸系統在承裁數據業務上，一般作為數據網絡和IP網絡的底層傳送平臺，帶寬采用固定連接方式，具有很強的QoS保證。但隨著數據業務、特別是IP業務的快速發展，這種以固定帶寬的傳送方式來承載具有突發特性的數據業務時，就暴露出一定的弱點，如網絡資源利用率低、網絡組織調度不靈活等。為克服這些不足，適應下一代網絡發展的需要，數據通信技術與光傳輸技術的融合已成為必然。

　　目前，IP over SDH、IP over SDH over WDM、IP over GE over WDM技術已經成熟。并在電信網絡中成功使用，新興的MSTP技術也越來越受到業界的關注。MSTP（Multi-Service Transport Platform）技術是基于SDH演變而來的，經過幾年的發展，已經融合了POS、LAN、RPR、DDN等數據通信技術，逐步從單純的光傳輸設備向多業務傳送平臺過渡。它可以提供以太網接入、DDN接入，實現對二層、三層數據的支持，同時也可提供傳統的TDM業務，具有自動迂回和低時延等特點，在我國城域網中發揮著重要的作用。但是，由于封裝協議以及封裝顆粒（VC-12/3/4）組合的多樣性，使得技術實現方式較多，導致不同廠家設備在業務的互聯互通上產生一些問題，甚至需要采用同一廠商的設備。隨著標準的完善，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70年代制定的協議標準，采用32位二進制數來表示地址，目前網絡上均采用該標準。近十年來，由于互聯網技術的發展，使得IP網絡規模和用戶數量迅速增長，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備在互聯網上應用，必然促進IPv4向IPv6過渡。

　　IPv6是在20世紀90年代初期提出，由IETF負責標準制定，目前一些標準的制定還在進行之中。IPv6與IPv4相比，除地址空間大外（采用128位二進制數來表示地址），還增強了對IP安全性和IP移動性的支持，可以適應未來網絡發展和業務發展的需要。目前，一些設備供應向宣布在其部分設備上可支持IPv6，也出現了IPv6的試驗網，但商業應用還相對較少。

　　IPv4向IPv6過渡主要有以下3種模式：

（1）IPv4/IPv6雙棧模式：指在網絡設備中同時具有IPv4和IPv6兩種協議棧，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的網絡進行傳送。

（3）協議轉換模式：由協議轉換器完成，實現IPv4設備與IPv6設備之間的通信。

　　鑒于目前網上的設備都采用的是IPv4，數量龐大，技術改造難度和改造費用難以估量，要完全實現IPv4向IPv6過渡尚需時日，兩者長期共存是可以預見的。

7 結束語

　　隨著信息網絡向分組化方向發展，數據、話音和視頻業務的融合已是大勢所趨，電信網絡也正面臨著一場體系結構和網絡技術的變革，數據通信技術在這場變革中將扮演重要的角色。有理由相信，數據通信技術的發展與完善，必將為人類的信息化生活方式增光添彩。

　　梁新生 1989年畢業于北京郵電大學，中訊郵電咨詢設計院信息處總工程師，高級工程師。長期從事數據網絡、計算機網絡的工程設計和規劃，負責過電信運營企業的多個大中型項目的工程設計工作。

摘自　郵電設計技術

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