电信部门下一代因特网建设策略探讨

▲ 网上信息量的持续增加要求加快建设下一代因特网

▲ 未来理想的骨干网是全光网，现实的接入技术应该是ＡＤＳＬ／ＶＤＳＬ技术和以太网技术

▲ 在慎重建设全光网的同时，应加快ＡＴＭ网建设，并积极试验ＭＰＬＳ技术

     众所周知，因特网已成为世界上覆盖范围最广、信息量最大、用户最多的网络。随着因特网在世界范围内的快速发展，信息资源的全球交流与共享正在变成现实。信息存储和检索的地理界限已经被打破，每个人都能通过计算机网络，随意查询分布于世界各地的成千上万个Ｗｅｂ网站上的各种信息。可是，随着网上信息量的持续增加、网上业务的越来越多和用户数的急剧增长，因特网的速度成为重要问题，如速度跟不上，必将影响因特网的发展。为了解决这个问题，必须建设下一代因特网。本文对建设因特网的主要技术进行分析和讨论，以期为中国电信部门因特网的建设提供参考。

１ 骨干网络

     为了满足用户对带宽日益增长的需求，保证用户业务的质量，骨干网络宽带化是必然的发展趋势。而目前组建骨干网络可以采用多种不同的方式，有ＩＰ ｏｖｅｒ ＳＤＨ、ＩＰ ｏｖｅｒ ＡＴＭ、ＩＰ ｏｖｅｒ ＤＷＤＭ、ＡＴＭ ｏｖｅｒ ＳＤＨ、ＡＴＭ ｏｖｅｒ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｉｂｅｒ等技术。可以看出，其主要的分歧在于是采用ＩＰ技术，还是采用ＡＴＭ技术。

１．１ 采用ＩＰ 技术

     随着因特网的快速发展，以太网技术（１０Ｍｂｉｔ／ｓ）和快速以太网技术（１００Ｍｂｉｔ／ｓ）得到了广泛的应用，ＩＰ业务将成为数据通信业务中主导业务的迹象越来越明显，千兆以太网技术（１Ｇｂｉｔ／ｓ）的出现为直接利用ＩＰ技术组建骨干网络提供了可能。千兆以太网技术是在以太网技术和快速以太网技术的基础上发展起来的，能够与这两种技术完全兼容，提供的带宽高于当前ＡＴＭ技术能够提供的带宽，而且对现有的ＩＰ子网的结构和地址不需进行任何改变，就可以实现局域网与广域网的无缝连接。早期应用表明，千兆以太网技术提供了满足大型网络对带宽需求的手段，而且实现起来简单，经济投入也比较低。另外，以千兆以太网技术组建骨干网络，可以借鉴以太网技术在局域网中已经取得的成功经验。对于新兴的ＩＳＰ来说，为了避免在覆盖面上的劣势，抢占市场份额，则可以面向实时性要求不是特别强的数据通信业务而采用ＩＰ ｏｖｅｒ ＳＤＨ／ＤＷＤＭ技术。国内网通公司和国外一部分公司正在进行这方面的尝试。但是，要注意的是，采用ＩＰ技术组建骨干网目前还存在一些问题，主要有：

    （１）该技术只能承载基于ＩＰ包的业务，提供保证用户业务质量的服务等级而不能保证服务质量。因此，它的未来将取决于Ｅｖｅｒｙｔｈｉｎｇ ｏｎ ＩＰ相关技术的发展与用户对实时性业务的需求。

    （２）千兆以太网技术存在着传输距离的限制。尽管一些公司已推出传输距离能够达到１００ｋｍ的产品，但目前还缺少相关标准。

    （３）以太网技术对网上的流量缺乏有力的控制，随着网络规模的扩大，网络复杂性呈非线性增长的趋势，网络将越来越难以管理。

１．２ 采用ＡＴＭ技术

      ＡＴＭ技术作为宽带交换技术已成为全球最引人瞩目的数据通信技术之一。它采用固定信元长度的方法大大提高了交换速度，现有的交换容量可以从一到几百吉比特每秒。而且ＡＴＭ技术具有相当完善的流量控制功能和拥塞控制功能，可以在保证带宽利用率最高的情况下交换各种通信量，在保证网络运行效率的同时保证网络的安全性和可靠性。采用ＡＴＭ技术组建骨干网络可以承载各种现有的和将来可能有的业务，并为用户业务提供可靠的服务质量。用ＡＴＭ技术组建因特网骨干网，可大量减少路由器的跳转数，改善网络的性能，使网络管理明显简化。对于传统的电信运营商来说，由于存在着大量的传统业务，包括数字数据网（ＤＤＮ）、帧中继、ＩＰ业务等，则可以采用ＡＴＭ ｏｖｅｒ ＳＤＨ／Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｉｂｅｒ 技术，这样可以在高效传送各种不同类型业务的同时，兼顾到视频点播、远程教学、远程医疗、会议电视等宽带业务。目前中国电信已在中国大部分省、直辖市和部分县建设了ＡＴＭ网络，并正在进一步扩大覆盖面，中国联通也在建设覆盖全国的ＡＴＭ网络。但是，要注意的是，ＡＴＭ技术也存在着一定的缺陷，主要有：（１）ＡＴＭ技术在５３字节的信元中包含了５字节的协议开销，这样一个１０．４％的开销可以认为是网络带宽的浪费；（２）ＡＴＭ是面向连接的技术，有独特的寻址、路由和链路建立方式，而ＩＰ是面向无连接的技术，也有自己的寻址与路由方式。因此，要在ＡＴＭ网络上支持ＩＰ技术，目前还没有一个完善的标准。

１．３ 采用多协议标签交换（ＭＰＬＳ）技术

     像ＩＰ这样的无连接网络，灵活性相对较高，应用面也比较广，而像ＡＴＭ这样的面向连接网络，能够提供服务质量。如何将两者的优点有机地结合起来，一直是业界关注的重点之一，提出了各种各样的ＩＰ ｏｖｅｒ ＡＴＭ技术。在这些技术中，多协议标签交换技术由于具有以下优点而被看好：（１）可望成为一种能够用来组织大规模网络标准的ＩＰ ｏｖｅｒ ＡＴＭ技术；（２）提高了第二层网络的性能特性；（３）能与现有ＡＴＭ网络的其它网络业务很理想地集成在一起；（４）能够利用基于限制路由的标签分配协议（ＣＲ－ＬＤＰ）或资源预留协议（ＲＳＶＰ）扩展信令实现带宽预留，从而实现对用户业务服务质量的保证；（５）可以指定虚电路必须经过的一些节点（只有ＣＲ－ＬＤＰ信令支持）或全部节点，提高了路由选择的灵活性。但是，由于ＭＰＬＳ相当复杂，协议标准不十分完善，还有许多问题需要进一步研究，因此中国电信部门目前应该对ＭＰＬＳ技术积极进行试验。

１．４ 采用全光网络技术

      全光网络利用密集波分复用（ＤＷＤＭ）技术带来的单模光纤低损耗区巨大的带宽资源，以全光交换技术解决大容量的信息传输对带宽的需求，信号传输、交换全部在光域中进行，是光纤通信技术发展的最理想阶段。但由于技术还不成熟，因此必须根据技术的发展情况分阶段逐步进行建设。目前主要在干线网络上实现点到点的ＤＷＤＭ连接，将Ｎ个波长复用起来在一个单模光纤中传输，达到充分利用带宽资源的同时节约大量光纤的目的。下一阶段将采用光分插复用器（ＯＡＤＭ）实现从传输设备中有选择地上路或下路，或仅仅通过某个波长信号而不影响其它波长信道的传输。最后阶段将采用光交叉连接（ＯＸＣ）实现直接的光域路由选择、网络恢复等功能。

     随着通信业务的快速发展，采用全光网络技术建设大容量骨干网络将成为必然的选择。美国、欧洲、日本等国家都在纷纷从事这方面的开发和研究工作，如美国ＡＲＰＡ ＩＩ期全球网计划（ＭＯＮＥＴ、ＮＴＯＮ、ＩＣＯＮ、ＷＥＳＴ）和ＡＲＰＡ Ｉ期计划中的一部分（ＯＮＴＣ、ＡＯＮ等），欧洲先进的通信技术研究与发展计划（ＲＡＣＥ）和先进的通信技术与业务计划（ＡＣＴＳ），日本ＮＴＴ、ＮＥＣ和富士通等大公司。中国自然也不例外，自从１９９８年引进第一条８波长ＤＷＤＭ系统（西安——武汉工程）以来，已采用该技术对１１条省际干线进行了扩容，并即将进入大规模建设时期。但是，要注意的是，全光网络技术还很不成熟，即使点到点的ＤＷＤＭ系统，它的发展和应用也还处于初级阶段，因此在建设时应该慎重考虑。

２ 接入网络

     对于多媒体通信来说，５６ｋｂｉｔ／ｓ Ｍｏｄｅｍ与Ｎ－ＩＳＤＮ接入方式的接入速率太低，不能适应社会发展的需要。各地广电部门也正是看中了这一点，纷纷改造自己的有线电视网，利用混合光纤／同轴电缆混合（ＨＦＣ）技术，实现因特网高速接入业务，与电信部门展开竞争。而电信部门也在对各种高速接入技术进行探索，以期找到一种最佳的接入方式，主要有不对称数字用户线／超高速数字用户线（ＡＤＳＬ／ＶＤＳＬ）技术、光纤接入网技术、ＨＦＣ技术、局域网技术和无线接入技术。表１对其中的部分技术进行了比较。

２．１ ＡＤＳＬ／ＶＤＳＬ技术

     ＡＤＳＬ／ＶＤＳＬ技术是两种在现有的电话线上实现高速数据通信的调制解调器技术。它们利用双绞线上４ｋＨｚ以上的带宽，将ＰＯＴＳ、Ｎ－ＩＳ-ＤＮ和上下行数据信号放在不同的频带内进行传输，使得数据传输与传统的电话交换机无关。

     目前，ＡＤＳＬ技术有两个标准：一个是ＡＤＳＬ论坛标准，该标准在３ｋｍ范围内下行带宽可达６Ｍｂｉｔ／ｓ，上行带宽可达６４０ｋｂｉｔ／ｓ；另一个是ＩＴＵ－Ｔ标准，称为Ｇ．Ｌｉｔｅ标准，下行速率最高可以达到１．５Ｍｂｉｔ／ｓ，上行速率为数十或数百千比特每秒。这个标准由于省略了电话分离器，从而费用更低，用户端设备安装更加简单。可以看出，无论是哪一种标准，其下行速率都远高于ＩＳＤＮ的速率。而ＶＤＳＬ技术的基本思想与ＡＤＳＬ技术的基本思想一脉相承，但又有重要的改进。它在保持了ＡＤＳＬ技术优点的同时，能够向用户提供更高质量的远程会议、远程医疗、远程教学和高清晰度数字电视等业务，而且设备的价格与ＡＤＳＬ设备的价格相差不大。这种技术在１ｋｍ范围内能够提供下行速率达２５Ｍｂｉｔ／ｓ、上行速率为１．５Ｍｂｉｔ／ｓ的带宽，在３００ｍ范围内提供下行速率达５２Ｍｂｉｔ／ｓ、上行速率为５Ｍｂｉｔ／ｓ的带宽。可以看出，这种距离已足够覆盖小区或大楼，而且这种速率能在相当长的时间内满足用户对带宽的需求。因此，相对ＡＤＳＬ技术来说，这种技术应该更加理想。特别是中国电信部门实施的光纤到小区或大楼为该技术的应用提供了条件。

ＡＤＳＬ／ＶＤＳＬ技术优势在于：

    （１）不需对极为普及的双绞线作任何改动就可以获得高速传送，同时支持电话业务；

    （２）是一种成熟的技术；

    （３）在带宽分配上具有很大的灵活性，能够很容易地根据用户业务对带宽的需要和骨干网络建设的发展情况来调节分配给用户的带宽大小；

    （４）通信距离较远，覆盖面广，既能够向集中居住的用户提供业务，也能够向分散的用户提供业务；

    （５）在同一个接入系统中能够容纳现有的各种业务，包括高速上网、视频点播、远程教学、远程会议、远程办公、局域网高速互联、虚拟专用网（ＶＰＮ）等。

    （６）对用户来说，提供的带宽是独占的，而对运行商来说，由于采用了统计复用技术，因此带宽是共享的。

     ＡＤＳＬ／ＶＤＳＬ技术的劣势在于：相对ＨＦＣ接入和局域网接入来说，用户端的设备投资较贵；而且必须考虑已有的电话线的质量问题，只有符合一定质量的电话线才能采用ＡＤＳＬ／ＶＤＳＬ技术实现高速接入因特网的业务。

假如采用ＡＤＳＬ／ＶＤＳＬ技术作为用户高速接入的手段，目前电信部门是否具有这样的承受能力呢？  以ＡＤＳＬ技术为例，ＡＤＳＬ设备的价格受购买总线数和购买时间的影响相当大。根据Ａｌｃａｔｅｌ公司的介绍?熏包括网管在内，１９９８年每线为接近１ ０００美元，１９９９年为每线接近６００美元；１９９８年广东省签订了５万线的框架协议?熏包括网管在内平均每线为６００美元，１９９９年香港电信签订了２万线的框架协议?熏包括网管在内平均每线为４５０美元左右。因此，从设备价格来看，电信部门应该是能够承受的。

     那么，用户是否也具有承受能力呢？让我们看一下上海市的资费政策。对于个人虚拟拨号上网，用户端设备为２ ８００～３ ２００元，速率是５１２ｋｂｉｔ／ｓ，基本月租费为５０元，每小时１０元；或基本费为４５０元，使用５０小时，超过部分每小时８．５元；或基本费为８５０元，使用１００小时，超过部分每小时８元。单位专线入网，用户端设备为５ ０００元，速率不高于５１２ｋｂｉｔ／ｓ，月租费２万元；５１２ｋｂｉｔ／ｓ以上不高于１Ｍｂｉｔ／ｓ，月租费５万元；１Ｍｂｉｔ／ｓ以上不高于２Ｍｂｉｔ／ｓ，月租费８万元，现阶段可以进行优惠。可以看出，上海市的资费是比较高的。但这并不是说，这种技术就没有市场了。事实上，对于富裕用户和目前采用拨号上网的商业用户来说，还是具有一定的吸引力的。

２．２ 光纤接入技术

     光纤到户是解决用户接入“最后一公里”的最终方案，但目前由于经济因素的制约，这种方式是不可能实现的。为此，作为实现光纤到户的过渡，已提出了几种光电混合宽带综合接入方式，主要有光纤到路边（ＦＴＴＣ）、光纤到大楼（ＦＴＴＢ）、光纤到办公室（ＦＴＴＯ）等。它们都可以看成是以ＦＴＴｘ＋ｘＤＳＬ或ＦＴＴｘ＋ＨＦＣ等形式来实现用户高速接入的。因此，在建设时可以将它们与ＡＤＳＬ／ＶＤＳＬ技术和ＨＦＣ技术结合起来一并考虑。但是，被认为最有发展前景的ＡＴＭ无源光纤接入技术还正在标准化，产品也不成熟。因此，目前在建设时一般采用有源接入方式，直接将ＡＴＭ网络扩展到路边、大楼或办公室。

２．３ ＨＦＣ技术

     从世界范围内来看，全球性的电信市场与有线电视市场正在不断地相互渗透，世界各地的电信运营商越来越感受到来自有线电视运营商的竞争与挑战。为在原有的电视分配网络的基础上实现数据通信，有线电视运营商一般采用ＨＦＣ技术。

     ＨＦＣ技术主干系统使用光纤，采用频分复用方式，通过对同轴电缆的频带进行划分，不同业务使用不同频带范围，以副载波调制方式综合接入多种模拟和数字业务信息。配线部分使用树状拓扑结构的同轴电缆系统，传输和分配用户信息。其下行速率可达３０Ｍｂｉｔ／ｓ，上行速率可达１０Ｍｂｉｔ／ｓ，由多个用户共享。

     对于有线电视运营商来说，采用ＨＦＣ技术可以充分利用已有的资源，在传送更多路模拟电视信号的同时，提供高速接入、电话、交互式游戏等多种增值业务，实现真正意义上的多业务综合通信。而且有线电视网络已到了家庭，业务容易推广。但是，传统的有线电视网是单向的，带宽往往达不到７５０ＭＨｚ，因此通常都需进行改造，以适应宽带、双向、多业务方向的发展。

     对于电信部门来说，由于ＨＦＣ技术能够提供巨大的带宽，因此也具有一定的吸引力。但如果采用这一技术，除了需要投入巨资重新铺设用户接入网之外，还要解决ＨＦＣ自身存在的一些问题，主要有：

   （１）噪声问题。在双向ＨＦＣ系统中，由于用户端同轴分配网络采用树型结构，多用户同时使用上行通道时?熏会使系统的各路上行噪声累加?熏产生“漏斗效应”?熏使系统的质量变坏；

   （２）信道共享问题。服务区内的所有用户共享一条电缆馈线，类似于传统的共享式以太网，用户越多，每个用户分到的网络带宽就越少；

   （３）安全问题。用户侧的总线型的物理结构导致安全性不高；

   （４）可靠性问题。ＨＦＣ技术使用有线电视网可靠性指标，达不到电信级标准；

   （５）供电问题。传统的有线电视网所用的分支器只允许通过射频信号而阻断了交流供电电流，如果需要在ＨＦＣ网支持电话业务，就必须解决用户话机供电及送出铃流信号；

  （６）这是一种过渡方案，不符合网络传输、交换全部数字化的发展方向。ＨＦＣ技术基于频分复用技术实现，以模拟方式传输信号，当用户终端设备的数字化进展到一定的程度时，可能需要重新改造。因此，可以说是一种过渡方案。

２．４ 局域网技术

     拨号上网越来越难以满足用户对带宽的需求，以太网大量成功的应用经验无疑为此提供了良好的借鉴。随着路由器价格的下降，利用成熟的以太网技术为用户提供高速接入业务成为一种可行的解决方案。与国外相比，中国的城市具有密集化、小区化的特点，比较适合千兆以太网技术的发展。使用以太网技术，主要解决用户拨号上网或Ｎ－ＩＳＤＮ接入因特网速率太低的问题，为他们提供对实时性要求不是特别强的基于ＩＰ的业务。

    尽管应用以太网技术可以以比较低廉的成本向用户提供１０Ｍｂｉｔ／ｓ的带宽，从而让各种基于ＩＰ的多媒体业务得以实现。但是也要注意到这种接入方式存在的问题。因此可以认为，以太网技术接入方式目前不适合大规模的应用，应该在限定的范围内建设。

２．５ 无线接入技术

    近几年来，无线接入技术发展非常迅速，特别是基于ＡＴＭ网络的宽带无线本地接入技术和基于无线应用协议的无线Ｉｎｔｅｒｎｅｔ技术的出现，为建设宽带无线数据接入网提供了可能。但是，由于技术还不成熟，所需投资也比较大，因此现阶段应以技术跟踪为主，并适当进行小规模的试验以取得经验。

３ 结论

    理想的下一代因特网骨干部分应该是全光网络，可是全光网络技术还不成熟，目前可以利用的只有点到点的ＤＷＤＭ系统。即使这样的系统，也还存在不少问题，如横向兼容性、光波长的标准化等。因此，在建设时一定要慎重，只能考虑在那些确实不能满足需求的干线光缆上进行应用。而ＩＰ技术和ＡＴＭ技术各有各的优缺点，对于新兴的ＩＳＰ来说，可以面向实时性要求不是很强的业务而采用ＩＰ技术组建骨干网络，但对于传统的电信运营商来说，应该加快ＡＴＭ网络的建设步伐，在融合各种现有业务的同时向用户提供各种宽带业务。

    对于电信部门来说，目前最为现实的高速接入技术应该是ＡＤＳＬ／ＶＤＳＬ技术和以太网技术。ＡＤＳＬ／ＶＤＳＬ技术应用覆盖面比较广，能够支持现有的各种业务，流量控制手段完备，同时可以利用光纤到大楼、光纤到小区的优势和现有的电话线资源，投资不大、实现快，既可以向集中居住的用户提供，也可以向需求分散的用户提供。而以太网技术十分简单，容易实现，建设费用也比较低，能够向用户提供所有的基于ＩＰ的业务，考虑到中国城市具有密集化和小区化的特点，本人认为可以向大的商业用户群、集团用户群或需求比较集中的住宅用户群推广，从而以较低成本尽快占领市场。因此，应该根据具体情况来选择，还必须积极跟踪ＡＴＭ无源接入网技术和无线接入技术的发展，并进行适当的试验。

参考文献

１ Ｓｈｅｎｋｅｒ Ｓ． Ｆｕｎｄａｍｅｎｔ ｄｅｓｉｇｎ ｉｓｓｕｅｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｆｕｔｕｒｅ Ｉｎｔｅｒｎｅｔ． ＩＥＥＥ ＪＳＡＣ，１９９５；１３（７）：１１７６～１１８８

２ 张成良，韦乐平．ＷＤＭ技术的现状与发展趋势．电信科学，１９９８，（９）：２３～２５

３ 滕志猛，王宏宇．在ＡＴＭ网络上支持ＩＰ的技术及其应用．南京：江苏省信息与信息产品发展国际研讨会，１９９８

（收稿日期：１９９９－１２－２５）