【正文】 心移到邊緣、從 IP over everything 發(fā)展到 IP under everything、作為多業(yè)務(wù)平臺其業(yè)務(wù)控制與承載資源分 離，控制面和管理面界限將淡化。人們對 NGN 傾注了太多理想，但電信標準的發(fā)展歷史表明，看上去理想的全能的網(wǎng)絡(luò)往往并不成功，電信界總是希望有一個綜合的網(wǎng)絡(luò)能一網(wǎng)打盡， ISDN、BISDN...，但總是一次又一次末達到預(yù)期目的， NGN 的綜合之夢能實現(xiàn)嗎 ?不過無論如何，事物總是發(fā)展的，網(wǎng)絡(luò)一直在演進，雖然我們無法預(yù)期電信網(wǎng)發(fā)生革命性變化，但新的業(yè)務(wù)和應(yīng)用將催生創(chuàng)新的技術(shù)甚至革命性的技術(shù)出現(xiàn)，明天的網(wǎng)絡(luò)將更好，至于是否是我們想象的 NGN 可能并不重要，因為 NGN 之后還會有 NGN。 t。 1970 年美國康寧公司研制出光纖的樣品。其原因是：由于當時工藝水平的限制，還沒有生產(chǎn)出芯徑較細的單模光纖，而只能生產(chǎn)芯徑較粗的多模光纖。 80 年代初，單模光纖和波長為 微米的半導(dǎo)體激光器都研制成功，于是光纖通信系統(tǒng)的速率提高到 140Mbps，中繼距離達數(shù)十公里，大大超過電纜傳輸。不久，波長為 微米的激光器也 研制成功，在該波長上，光纖的損失低達 ，中繼距離達百公里。在80 年代末，由于微電子和數(shù)字技術(shù)的提高，光纖通信系統(tǒng)的速率達 622Mbps。實驗表明，當調(diào)制速率為 xGbps（微波量級）時， FP 型激光器的波長不穩(wěn)定，出現(xiàn)所謂“模分配噪聲”，嚴重破壞傳輸效果。 90 年代中期，美國 AT amp。 MCI的試驗線路，從 San Luis 到支加哥， 365 英里，容量為 4x10Gbps，用于市民通信，有商業(yè)價值。T 的實驗線路全長 2020 公里，用于公司內(nèi)部通信。 2020 年由于通信市場有泡沫，經(jīng)濟萎縮，技術(shù)進步不大。T 利用 DPSK 等調(diào)制技術(shù)使線路損傷代價降低 4dB。實際上， 1310nm 和 1550nm 的粗波分復(fù)用早已使用，而在 1550nm 或 1310nm 內(nèi)的密集波分復(fù)用技術(shù)有許多問題要解決。不同波長的激光器的制作無大問題。最關(guān)鍵的是光放大器的開發(fā)。 在 80 年代末，就有人要采用 DWDM 技術(shù)。因為即使有了這些關(guān)鍵器件，在光纖線路上還有許多問題要解決 。TLucent 發(fā)現(xiàn)，把多波長的光信號注入光纖內(nèi)，會發(fā)生所謂四波混頻現(xiàn)象 FWM，會使各波長信道互相干擾，嚴重損害通信進行。于是就開發(fā)了所謂非 0 色散位移光纖 NZDSF（ ）和色散補償光纖 DCF。在線路終端加入具有負色散的 DCF，使全線路的總色散近于 0，保證高速信號無失真通過。 由于電子的進步，現(xiàn)在單個波長的調(diào)制速率可達 40Gbps。在如此高的速率下，光纖的幾何上的不均勻或局部應(yīng)力，會使光波的 2 個正交偏振場經(jīng)過光纖傳輸后發(fā)生不同的延遲造成噪聲。 偏振模色散隨環(huán)境的變化會使信號發(fā)生隨機起伏的噪聲，幸而這些起 伏是慢變化的，所以可以用電子偏振控制器去克服。接入網(wǎng)的發(fā)展趨勢是向光纖到家庭發(fā)展。 干線向全光網(wǎng)發(fā)展 —— 現(xiàn)在 DWDM 大容量的光纖傳輸系統(tǒng)已經(jīng)廣泛使用。在網(wǎng)中，有 OADM 光分路復(fù)用和 OXC 光交叉連接等設(shè)備，其功用是上下通信信道。所謂全光網(wǎng)，即這些設(shè)備中沒有光 電 光變換，特別是 OXC 中，采 用了光開關(guān)，而不是電子開關(guān)。目前這些1550nm 4ps/k+2~ 2~4ps/ 波長 色散 標準單模光纖 NZDSF 1310nm +18ps/ 圖 2 NZDSF 和標準光纖的色散比較 14 光器件還不成熟，正在開發(fā)。 光接入網(wǎng)向光纖到家庭 FTTH 發(fā)展 —— 光纖到家庭 FTTH 可提供最高的帶寬，一直被認為是理想的接入技術(shù)。近來，光電子器件有較大的突破，特別是垂直腔激光器 VCSEL（ vertical cavity surface emitting laser）有所 突破，價格僅 3~4 美元一支。特別是，目前光纖的價格比電線還低。 經(jīng)過簡單的估算，可以發(fā)現(xiàn)：光纖到家庭的用戶設(shè)備的價格可與 ADSL， Cable Modem 等相當。話要說回來，不管采用什么技術(shù)，只要擴容，需要的投資基本相同的。對于實力雄厚的運行商目前就采用 FTTH 是有遠見的。日本大力發(fā)展 FTTH。在 2020 年在日本 FTTH都將成為主流。T 認為 FTTH 目前無需要，是 20~50 年以后的事情。 LAN 可提供 10~100Mbps 帶寬，對于點播HDTV 也可以滿足。發(fā)展 FTTH已經(jīng)提到日程上來了，作者猜想 3~4 年后， FTTH 會成為接入網(wǎng)建設(shè)的主流。一個新器件的出現(xiàn)，有時可大大改善光纖通信系統(tǒng)的性能或成本。典型如下： Raman 放大 —— 為了進一步提光纖通信系統(tǒng)的性能，特別是高超大容量超長距離系統(tǒng)，正在發(fā)展 Raman 放大。 Raman 放大的優(yōu)點是帶寬寬，噪聲小。 C， L 波段的 Raman放大已經(jīng)工程應(yīng)用，正在開發(fā)跨 S， C， L 波段的 Raman 放大。它的優(yōu)點是：可以集成；容量大，可 以對幾百個波長濾波。目前幾十個波長的 AWG 已經(jīng)商用。如用多個 MEM 二維鏡可以構(gòu)成光開關(guān)交換陣列。 SOA 半導(dǎo)體光放大器 —— 其優(yōu)點是體積小，可集成。在要求不高的場合采用SOA 作為放大，經(jīng)濟有效。 PLC（ Plenary Light Circuit）平面光線路 —— 如同電子線路的印刷電路板那樣，選擇波長透明的材料，制作平面光波導(dǎo)板，把許多光器件安裝在上面，構(gòu)成復(fù)雜光學(xué)功能的組件?？墒构馄骷呦蚣苫?。可以利用 Polymer 的溫度特性構(gòu)成溫控的波長選擇光濾波器。采用納米材料可以制作體積更小的光器件，現(xiàn)在納米材料的光偏振器件已經(jīng)商用。 四、中國光纖通信的發(fā)展 在 20 世紀 70 年代初，中國開始研究光纖通信， 80 年代初工程應(yīng)用。 80 年代中國已經(jīng)可以生產(chǎn)光纖通信傳輸設(shè)備，用于工程建設(shè)，對發(fā)達國家的高技術(shù)禁運，起“敲門磚”作用，還有相當?shù)氖袌稣加新?。中國光纖通信產(chǎn)品的水平以試驗工程為標志如下表： 中國大規(guī)模推廣光纖通信是在 1988 年后，因為單模光纖生產(chǎn)和工程應(yīng)用已經(jīng)解決，光纖通信在容量和傳輸距離均可超過當時使用的 1800 路的電纜通信。中國已建成連通全國的 8 縱 8 橫的光纖通信干線網(wǎng)，并且有各方向連接國際光網(wǎng)的出口。由于中國國土的特點， 中國擁有世界最長的架空光纜線路；擁有世界最高的光纜線路（青藏光纜線路），其工程技術(shù)要求高，難度大。目前代表中國光纖通信的最高綜合技術(shù)水平的是中國可生產(chǎn) 的 WDM 光纖傳輸系統(tǒng)。 一般認為中國的光纖通信產(chǎn)品比發(fā)達國家落后 3 年，科研技術(shù)水平落后 5~6 年。 下一代網(wǎng)的戰(zhàn)略性思考 韋樂平 中國電信集團公司總工程師 一、 發(fā)展下一代網(wǎng)的驅(qū)動力量 中國笫一個試驗工程 年份 8Mb/s市內(nèi)光纖通信線路（武漢） 1982 34Mb/s市內(nèi)光纖通信線路 1983 34Mb/s市內(nèi)光纖通信線路 (長波長 1300nm) 1984 34Mb/s長途光纖通信線路 (漢口 荊州 ) 1986 34Mb/s長途光纖通信線路 (單模光纖 ) 1988 140Mb/s市內(nèi)光纖通信線路（漢南） 1988 140Mb/s光纖通信長途線路 (合肥 蕪湖 ) 1992 565Mb/s光纖通信線路 (京漢廣 ) 1993 SDH622Mb/s光纖通信線路 （成都 攀枝花） 1997 (?？?三亞 ) 1998 (青島 濟南 ) 1999 (大連 沈陽 ) 2020 16 從基礎(chǔ)技術(shù)層面看，微電子技術(shù)將繼續(xù)按摩爾定律發(fā)展，還可以持續(xù) 10 至 15 年；光傳輸容量的增長速度已經(jīng)從前幾年的 9 個月翻番減緩到 14 個月翻番，但仍在以超摩爾定律發(fā)展，估計至少還可持續(xù) 5 至 10 年；移動通信技術(shù)和業(yè)務(wù)的巨大成功正在改變世界電信的基本格局，全球移動 用戶數(shù)即將超過有線用戶數(shù)； IP 的迅速擴張和 IPv6 技術(shù)的基本成熟正將 IP 帶進一個新的時代。 業(yè)務(wù)量組成的根本性變化 100 多年來，電信網(wǎng)的業(yè)務(wù)量一直是以電話業(yè)務(wù)量為主的，因而以電路交換網(wǎng)為中心的傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)在支撐這種業(yè)務(wù)時是基本勝任的。為了有效支撐這種突發(fā)型的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，需要有新的下一代網(wǎng)絡(luò)。從話音和數(shù)據(jù)的融合（包括承載的融合到邊緣設(shè)備的融合）到有線和無線的融合 (包括核心網(wǎng)和邊緣的融合到管理計費認證的融合乃至不同無線制式技術(shù)和標準的融合 )，從傳送網(wǎng)和各種業(yè)務(wù)網(wǎng)的融合（包括控制融合和設(shè)備融合）到最終實現(xiàn)三網(wǎng)的融合都將成為下一代網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的必然趨勢。為了減低成本，拓展業(yè)務(wù)，方便用戶，多個獨立業(yè)務(wù)網(wǎng)的融合和部分融合已 難以避免，業(yè)務(wù)、終端乃至公司組織結(jié)構(gòu)上的最終融合也同樣不可避免。 對新形勢的認識 2020 年以來，由于網(wǎng)絡(luò)泡末的破滅、政府監(jiān)管的缺位導(dǎo)致的過度競爭以及資本市場強加在電信行業(yè)上的“高速發(fā)展規(guī)律”使世界電信業(yè)陷入了空前的困境，電路過剩，股價暴跌，大批電信公司倒閉，僅北美的 2020 家電信公司中就有 1900 家倒閉。然而，有一點值得欣慰的是電信的內(nèi)在需求沒有根本改變，人們沒有少打電話，也沒 有少上網(wǎng)，移動短信業(yè)務(wù)如火如荼，對新業(yè)務(wù)新應(yīng)用的需求依然存在，電信業(yè)務(wù)市場仍然繼續(xù)成長，世界 網(wǎng)絡(luò)帶寬需求的年增長率依然高達 50%至 100%，而我國在過去三年里的干線業(yè)務(wù)量和帶寬需求的年增長率高達 200％以上。 二、下一代網(wǎng)絡(luò)的概念和特征 所謂下一代網(wǎng)（ NGN）是在網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)量和電信外部環(huán)境幾乎同時發(fā)生巨大變化的前提下，電信業(yè)試圖利用最新技術(shù)發(fā)展成果適應(yīng)發(fā)展、變革和競爭需要而提出的下一步網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的總體設(shè)想和思路，迄 今并沒有什么嚴格的定義。 我個人的看法是 NGN泛指一個不同于目前一代的，大量采用創(chuàng)新技術(shù)，以 IP為中心的，同時可以支持語聲、數(shù)據(jù)和多媒體業(yè)務(wù)的融合網(wǎng)絡(luò)。另一方面， NGN的出現(xiàn)與發(fā)展不是革命，而是演進，即在繼承現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢的基礎(chǔ)上實現(xiàn)的平滑過渡。 可見下一代網(wǎng)涉及的內(nèi)容十分廣泛，不同專業(yè)和背景的人都在應(yīng)用，絕不限于軟交換系統(tǒng)。如果涉及業(yè)務(wù)網(wǎng)層面，則下一代網(wǎng)指 下一代業(yè)務(wù)網(wǎng)（例如對于交換網(wǎng)，則下一代網(wǎng)指軟交換系統(tǒng)；對于數(shù)據(jù)網(wǎng)，則下一代網(wǎng)指下一代互聯(lián)網(wǎng) NGI；而對于移動網(wǎng)，則下一代網(wǎng)指 3G網(wǎng)）。如果涉及傳送網(wǎng)層面，則下一代網(wǎng)往往指下一代智能光傳送網(wǎng)。 三、 向以軟交換為核心的下一代交換網(wǎng)演 傳統(tǒng)電路交換機將傳送交換硬件、呼叫控制和交換以及業(yè)務(wù)和應(yīng)用功能結(jié)合進單個昂貴的交換機設(shè)備內(nèi)，是一種垂直集成的、封閉和單廠家專用的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，新業(yè)務(wù)的開發(fā)也是以專用 設(shè)備和專用軟件為載體，導(dǎo)致開發(fā)成本高、時間長、無法適應(yīng)今天快速變化的市場環(huán)境和多樣化的用戶需求。 軟交換的關(guān)鍵特點是采用開放式體系結(jié)構(gòu)實現(xiàn)分布式通信和管理，具有良好的結(jié)構(gòu)擴展性。其次，采用軟交換后，實現(xiàn)了多個業(yè)務(wù)網(wǎng)的融合，簡化了網(wǎng)絡(luò)層次和結(jié)構(gòu)以及跨越不同網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)配置，避免了建設(shè)維護多個分離業(yè)務(wù)網(wǎng)所帶來的高成本。再有，由于軟交換的價格可以遵循 軟件許可證方式，投資大小隨用戶數(shù)而增長，有利于新的電信運營商或傳統(tǒng)運營商開發(fā)新市場。 采用軟交換的主要缺點是技術(shù)尚不成熟，缺乏大規(guī)?，F(xiàn)場應(yīng)用的經(jīng)驗，特別是多廠家互操作問題，實時業(yè)務(wù)的 QoS保障問題，網(wǎng)絡(luò)的統(tǒng)一有效管理問題以及業(yè)務(wù)生成和業(yè)務(wù)應(yīng)用收入能力等。 全球電信業(yè) 的發(fā)展重點和 競爭重心已經(jīng)轉(zhuǎn)向了移動通信領(lǐng)域 。然而，由于全球經(jīng)濟的低迷， 3G牌照拍賣導(dǎo)致的巨額債務(wù)，使 3G 的發(fā)展一再推遲。全球 已有 12 個 WCDMA 網(wǎng)已經(jīng)正式投入運營， 已經(jīng)有人在核心網(wǎng)開始實施具有軟交換結(jié)構(gòu)的R4 版本。近期 cdma2020 在市場上領(lǐng)先，遠期由于 WCDMA 有更廣泛的設(shè)備廠家、芯片開發(fā)商和業(yè)務(wù)應(yīng)用開發(fā)商支持 ， 以及全球漫游能力等優(yōu)勢，將可能逐漸成為主導(dǎo)應(yīng)用制式。除了歷史原因外，其標準沒有得到全球的廣泛支持以至于在資金和研發(fā)人力投入上處于劣勢是根本原因。然而， TDSCDMA 是由我國提出并擁有物理層的主要專利，這種制式結(jié)合應(yīng)用了時分、碼分和空分三種多址技術(shù)以及智能天線、聯(lián)合檢測和上行同步等一系列新技術(shù)， 在頻譜 效 率 和 頻譜 靈活性方面 具 有 天然 優(yōu)勢 ，可以與 WCDMA 制式實現(xiàn)優(yōu)勢互補，混合組網(wǎng)，重點覆蓋熱點地 18 區(qū)和支持數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，捆綁應(yīng)用方式也使其漫游能力大大加強。為了適應(yīng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的發(fā)展、新型產(chǎn)業(yè)鏈和業(yè)務(wù)模式的要求、提高新業(yè)務(wù)生成速度， 開發(fā)一個 開放的 橫向結(jié)構(gòu)的綜合業(yè)務(wù)平 臺是 3G 業(yè)務(wù)拓展的關(guān)鍵。 隨著 3G 的商用化開始， 具有更高速率、更高頻譜效率、更好覆蓋和更強業(yè)務(wù)支撐能力的超3G 或 4G 技術(shù)也開始進入預(yù)研階段，計劃在 2020－ 2020 年間投入應(yīng)用 。 五、向以 IPv6 為基礎(chǔ)的下一代互聯(lián)網(wǎng)演進 目前在全球廣泛應(yīng)用的互聯(lián)網(wǎng)是以 IPv4 協(xié)議為基礎(chǔ)的，這種協(xié)議理論上有 40 億個地址，實際上考慮各種因素后只有一半地址可用，如果考慮未來幾年由于 3G 終端， IP 電話，家庭網(wǎng)絡(luò)等的發(fā)展所產(chǎn)生的對地址的巨大需求，則 2020 年左右全球互聯(lián)網(wǎng)公用地址將全部耗盡。 采用 IPv6 最基本的原因是從根本上解決了 IPv4 存在的地址限制和龐大路由表問題以及支持移動接入