2001年十大热门技术评述

　所谓热门技术是指一、二年内能进入电信系统成为主流的技术，而且现在已经投入足够的开发资金，并受到业界的看好与支持。最近，美国《Telecommunications》杂志又评出了2001 年十大热门技术，它们是：超密集波分复用、先进FEC、VDSL、自由空间光系统、弹性分组 环、H.248/Megaco、基于查询簿的管理、自适应调制、喇曼放大器、SCTP。在此，笔者根据 自己对这十大热门技术的理解把它们介绍给读者。

　　1 超密集波分复用(UltraDWDM)

　　所谓超密集波分复用(UltraDWDM)，是指在一条光纤中通过减小波长间隔复用成百上千 个波道，以进一步提高光纤容量。目前一般的厂商都能在常用的C波段支持80～96个波道， 在L波段也能支持同样数量的波道，现在它们正在试图通过减小波长间隔把波道数提高到几 百个。采用25GHz的间隔就能在C波段复用160个波道。如采用12.5GHz间隔，波道数还将加倍 。事实上，有些厂商甚至已经在讨论6.25GHz的间隔。如果把它们沿用到L和S波段的话，系 统容量还可进一步提高。2001年，阿尔卡特在实验室做出256个波长、每波长40Gbit/s的10. 2Tb 系统；日本NEC在实验室做出273个波长、每波长40Gbit/s的10.9Tb 系统，传输距离为1 17km。但是不断增加波道数的做法，其代价将是减小波道容量。波道间隔小了，势必每波道 能容纳的数据速率就要下降。一般在设计时，波道宽度是传输速率的2.5倍，也就是说，10G bit/s的波道至少需要25GHz的间隔，40Gbit/s的波道至少需要100GHz的间隔。因此，不是所 有的厂商都采取不断减小波道间隔的做法。例如，PhotonEx就认为，40Gbit/s的波道是运营 商所需要的，用于长距离和超长距离传输。实际上，波道容量较小(细管道)但数量较多的超 密集波分复用系统和波道容量较大(粗管道)但数量较少的密集波分复用系统和稀疏波分复用 系统都有各自的市场需求,例如在城域网中使用稀疏波分复用系统就可以降低设备造价。

　　2 先进FEC(Advanced FEC)

　　FEC(前向纠错)是延长光网传输距离的一个关键技术。它并不是什么新概念，在保证系 统误码率(BER)方面已经应用多年。在光网应用中对它的挑战是，当传输速率为吉比特级时 ，如何提供10－15的BER。

　　ITU－T G.975规范即FEC的标准，使用的是Reed－Solomon算法。在光网中运用G.975， 需要增加大约7％的光信号开销，2.5Gbit/s的信号就要提高到2.7 Gbit/s，10Gbit/s信号要 提高到10.7 Gbit/s。现在有些芯片厂商正在推出新的经过改进的非标准FEC，暂时还没有正 式名称，一般称其为先进FEC或高增益FEC，因为它们的编码增益约为9dB，比G.975的6dB高 。开发这种FEC的难点在于，既要获得较高的编码增益，又要使用较少的开销。Ciena公司声 称它开发的先进FEC只需增加7.1％的开销。有些半导体芯片厂商，如Intel或Vitesse Semic onductor公司也有用于2.5Gbit/s和10Gbit/s的FEC和先进FEC。Vitesse正在开发支持40Gbit /s信号的FEC芯片。FEC既可用于长途网，也可用于城域网。在城域网使用时，可把传输距离 延长几公里，这对运营商而言非同一般。在长途网里，每隔一定距离需用放大器对光信号进 行放大，采用FEC后在信号再生之前可把传输距离延长3倍，同样经济效益明显，不可小视。

　　3 甚高速DSL(VDSL)

　　甚高速DSL早几年就提出了。采用甚高速DSL(VDSL)，运营商利用现有铜线不仅可以提供 高速因特网接入，而且还可以提供视像业务。与ADSL相比，VDSL既可工作于不对称方式，也 可工作于对称方式，速度要快得多，能支持ADSL所不能支持的业务。以不对称的方式工作， VDSL的下行速率可高达52 Mbit/s；以对称方式工作，速率可达26 Mbit/s。VDSL不基于ATM 技术，故总体造价比ADSL便宜。另还具有设备简单、建设快的优点。不少电话公司现正在通 过 VDSL进行视像业务试验:Qwest在凤凰城向5万个用户提供业务，Bell Canada在多伦多向 公寓大楼和连座公寓建筑提供捆绑式业务，挪威Telenor公司在奥斯陆试验宽带TV业务，但 多数运营商仍在观望VDSL的发展以及标准的制定。随着因特网上应用的增多和深化，如今网 上用户的应用不再满足于导致流量不对称的“冲浪”了，要求比几年前高许多，他们需要的 是流媒体和更强的数据转移能力，也就是需要更多的带宽。除了不对称工作方式以外，他们 还需要对称的工作方式，尤其是对企业用户而言。所以，ADSL已不能满足要求。而利用FTTC 或FTTB配合VDSL即成为一种很好的解决办法，既能满足目前需要，也能适应将来更新的技术 ，如10G以太网。美国、欧洲和部分亚洲地区现在正在推行这一做法。

　　去年5月成立的全业务VDSL工作组(Full Service VDSL Group)包括英国电信、法国电信 、NTT、德国电信、Qwest 以及设备制造商Lucent、Motorola、ViaGate Technologies、Met alink和Next Level Communications公司。该工作组负责制定国际标准。到目前为止，VDSL 的传输距离是应用的最大限制。只有当用户距离VDSL设备不超过1 000英尺时才能获得最高 速率，当用户处于最远可能距离(约4 000英尺)时，速率大约降为13 Mbit/s。提供VDSL的运 营商一般都把光纤延伸至安放VDSL设备的街区节点，然后从那里向住户比较密集的多住户单 元(MDU)提供业务。由于用户比较密集，可以补偿昂贵的设备成本。随着标准的制定，VDSL 设备成本将会下降，进一步推进业务发展。

　　在VDSL上提供视像业务将是有线电视的直接挑战者，甚至有可能取代之。用户愿意改用 VDSL的原因是费用会比较低。而且在市区以外，有线电视公司对基础设施的改造可能较慢， 改用VDSL就能提前获得数字电视。总之，有了VDSL，用户就多了一种选择。DSL上传视像(Vi deo over DSL)的市场目前总共大约只有10～20万用户，但在今后几年内这一市场会较快成 长起来。

　　4 自由空间光系统(FSO)

　　自由空间光系统是光纤通信与无线通信的结合。它通过大气而不是光纤传送光信号。目 前，许多企业和机构都不具备光纤线路，但它们需要比T1或T3更高的速率。FSO可以取代固 定无线接入，可提供的带宽高达1Gbit/s以上。

　　FSO技术既能提供类似光纤的速率，又不需在频谱这样的稀有资源方面有很大的初始投 资(因为无需许可证)。另外，激光技术的进步已经使耐用可靠的器件变得非常便宜，因而大 大降低了FSO设备的造价。与光纤线路相比，FSO系统不仅安装时间少，成本也低得多，大约 是光纤到大楼成本(＄100,000～＄300,000美元)的1/10至1/3。但FSO像固定无线接入一样， 易受环境干扰，尤其是雾衰影响。另外还有传输距离短、小鸟阻挡、大楼漂移等问题。由于 这些问题还没有得到完全解决，所以一些FSO制造商虽然承诺99.999％的可靠性，但它们往 往建议把FSO用作备用线路。固定无线与FSO是可以互补的，例如把FSO用作固定无线的回送线路。

　　FSO已经在企业和多住户单元(MDU)市场得到使用。例如，位于华盛顿的Smithsonian Institute采用LightPointe Communications的FSO设备组建了一个高带宽的LAN，工作速率为1 55 Mbit/s。西雅图的四季饭店用Terabeam 的FSO设备向客人提供100 Mbit/s的数据连接。

　　FSO设备的其它制造商还包括Tellaire、LSA Communications、Optical Access、fSona 和Canon。Strategies Group预测FSO设备的全球销售额5年内将从2000年的1亿美元上升到2 0亿美元。可见其市场潜力是相当大的。

　　5 弹性分组环(RPR)

　　弹性分组环(RPR)是面向数据(特别是以太网)的一种光环新技术，它利用了大部分数据业务的实时性不如话音那样强的事实，使用双环工作的方式。RPR与媒体无关，可扩展，采用分布式的管理、拥塞控制与保护机制，具备分服务等级的能力，能比SONET/SDH更有效地分配带宽和处理数据，从而降低运营商及其企业客户的成本。

　　传统的SONET/SDH网是按双光纤环配置的，其中一个环工作，沿一个方向传送信号；另 一个环备用。如果工作环断开，就用备用环沿反方向传送信号。这种几乎瞬间的倒换是SONE T/SDH的主要特点之一，因为这能保持话音连接。但是由于很多城域网业务现在主要是数据 ，而不是话音，网络时延小的要求已经不是非常关键。诸如FTP和数据备份这样的协议与应 用均可以承受一定的时延。对这些应用而言，SONET/SDH就大材小用了。

　　而RPR在任何时间双环都同时使用，并作反方向传输。如果一个环断开，所有业务就全 部跑到另一环上，此时这个环有可能拥塞，视业务量而定。为了对付这种情况，RPR引入了Q oS参数，使优先权最高的业务先获得它所需的带宽，并且不受断开的影响，就像在SONET/SD H中一样。但优先权低的业务可能会蒙受时延。使用RPR的运营商可以对优先权高的业务收费 高，对优先权低的业务收费低。

　　RPR处理业务的速度8倍于SONET/SDH双向线路倒换环或单向通路倒换环系统，其原因有 两个：一是时隙可以重复使用，同一时隙在不同网段上可以用来传送不同的数据；二是无论 在哪个方向传送的分组能以最快速度到达目的地。

　　由于RPR的优先化能力，它使运营商在城域网内通过以太网运行电信级的业务成为可能。在提供SONET/SDH级的QoS的同时，降低了传送费用，因为与以太网相比，SONET/SDH是十 分昂贵的。

　　负责制定RPR标准的是IEEE 802.17工作组，Luminous Networks、Cisco、Nortel、Dyna rc和Lantern Communications都参与了该工作组的活动，它们还与Riverstone Networks、A vaya以及其它支持互操作试验的公司结成了RPR联盟。RPR的商用至少还要等18个月，以完成 标准制定和测试工作。Cisco、Dynarc、Upstart Lantern Communications和Nortel 等公司 目前都有不同名称的非标准RPR产品。

　　虽然RPR被设计用来处理多业务，但还留有许多VoIP QoS问题。在最初使用RPR时，通信公司可以在RPR上跑数据和少部分VoIP业务，而把大部分话音业务放在同一光线路上利用TDM over SONET传输。随着VoIP技术的进步，通信公司可以把话音业务移至RPR。

　　6 H.248/Megaco

　　我们知道，要把电话转到IP电话网上必须经过IP电话网关。由于网关的功能过于集中，它不但要对不同网络上的业务控制信令进行转换，还要处理各种业务的媒体流，负责一些业 务信息的采集，这样不但造成设备实现复杂，过于集中的功能还会导致处理能力的下降，使 网关很有可能成为IP电话网的瓶颈，而且由于不同厂商使用的协议有差异，或理解上的分歧 ，也给不同厂商的产品之间互通带来很大的困难，从而导致整体网络性能难以提高，网络扩 展性差。为了解决这个问题，一些公司提出了网关分解( Decomposition)或网关功能分离(F unction Separation)的概念，将网关功能分解为呼叫控制(高层)和资源管理／媒体处理(低 层)两部分。高层对呼叫作智能管理，并指示低层的操作，需要时还完成信令转换的功能， 或者另外再分离出单独的信令转换部分。低层主要完成媒体消息的转换和桥接。分解后的网 关包括媒体网关控制器(MGC)和媒体网关(MG)这两个主要部件，分别对应于高层和低层。按 这种分解思想设计的网关，可以很容易地实现模块化，而且各模块分工明确，给整个网络带 来了灵活性，更适合于未来大规模展开的综合型IP电话网。所以，作为MGC和MG之间的接口协议是十分重要的，它要完成连接控制、媒体属性指定、内容插入、事件处理、资源管理等功能。

　　前不久由ITU和IETF联合批准了上述接口协议Megaco/ H.248，其意义远远超出协议本身 。这标志着电信界与因特网界为推进下一代网而作出一次重大努力，也是VoIP将成为现实的一个标志。

　　现在许多VoIP供应商正在从以前IETF制定的媒体网关控制协议(MGCP)转向Megaco，因为它提供更大的应用层支持，管理起来也比较简单。许多人相信，Megaco将成为媒体网关控制器(MGC)和媒体网关(MG)之间接口的正式协议。

　　Megaco引入了两个新的基本概念：终端(Termination)和连接关系(Context)。终端是MG 中的一个逻辑实体，它是接收和发起媒体流、形成媒体连接的设备。连接关系是指连接与终 端集合之间的关系，相当于一个混合桥。如果存在多个终端的话，此连接关系就描述了一个 拓扑结构以及媒体混合或交换的参数。Megaco最多可执行7条命令：增加（Add）、删除(Sub tract)、转移(Move)、修改(Modify)、通知（Notify）、查询（Audit）、业务改变(Servic echange)。

　　由于Megaco把所有的设备控制(即智能)放在网络内部，而不是网络边缘，故在某种意义 上讲，它更趋近电信界在构建通信系统时的做法。按IP界的说法，该协议实际是“后退了一步”。

　　7 基于查询簿的管理(Directory－Based Management)

　　由于基本业务的价格在迅速下降，所以按需提供的多业务网是运营商今后生存的关键。 在多业务网中，不仅运营商能控制服务指配，而且用户也希望能够控制他们的服务指配。但 到目前为止，想在电路交换网上动作一下，哪怕是简单的带宽升级或服务指配，也需要通过 一个服务小组用人工方式来进行，费时费工。因此，必须对下一代的服务体系结构提出新的 要求，一个最重要的要求就是要了解用户。实现这一要求的关键则是网络必须在网络边缘通 过基于策略和查询簿的管理系统来驱动。

　　有了基于策略和查询簿的网络管理工具，运营商就能针对特定的用户需求给出服务水平 协议(SLA)和分层次的带宽服务，对应用进行优先化处理以及对服务需求进行管理。用户只 收到一张帐单，并且可以改变带宽分配或按需接入一项新的服务。许多公司，如Atreus、Br oadJump、Cisco、Ellacoya、IP Highway、Sitara和Unisphere等现在都有这方面的产品。

　　最近还推出了一些新的标准协议，如COPS(Common Open Policy Server)、LDAP (Light weight Directory Application Protocol)和RADIUS等。COPS是一个问答式协议，用来在策 略服务器与客户或策略强化点之间交换策略信息。LDAP 是基于因特网的一个方案，它持有 一个包含所有用户情况、应用与网络策略的查询簿。RADIUS服务器执行所有的初始服务启动 功能，包括认证、批准和计费。Unisphere的产品——服务选择中心(SSC)，BroadJump的产品——控制工作(Control Works)，Ellacoya的产品——服务生成交换机(SGS)，都利用了上 述协议。

　　为了提供个性化服务，运营商现在非常需要这样的产品，因为不管是应用还是用户，只要运营商通过查询簿知道了用户的需求，就能够卖给用户更多的东西，同时还掌握了用户的情况。

　　8 自适应调制(Adaptive Modulation)

　　由于在无线通信环境中,链路条件时时刻刻随不同用户而变，所以一个好的无线系统就 需要对网上的每一用户动态地进行调谐和调整，也即在每条链路上对不可预测的条件进行调整。

　　调整的机理有多种，包括多径衰落调整、纠错和重发等，自适应调制也是常用的一种。自适应调制通过改变调制方案和调制速率来动态地调整信号，以适应基站与用户之间的环境 和干扰波动。系统不断检查误码率，为每个用户设定最佳的调制方案。例如，系统可以从16 QAM(速率较高但抗干扰能力较差)变为QPSK(速率较低但抗干扰能力较强)。

　　以下一些厂商：采用单载波技术的Aperto、Adaptive Broadband、Hybrid、Raze Technologies和Wiman，基于OFDM 技术的BeamReach、Cisco和Iospan Wireless，以及采用无线DOCSIS 的Vyyo在它们的产品中都开始使用自适应调制。

　　为了使链路性能最优化，这些厂商还使用其它MAC层和物理层技术，如自适应FEC和自适 应功率控制等。动态FEC在接收端对数据流中的信息进行冗余解码，以纠正在传送过程中发 生的差错，它能够针对每一个用户决定和采用最优的FEC水平。由于用户的信号功率电平是 可变的，动态功率控制将把功率设定在应该发送的正确值，当接收此信号时，不会让功率注 入相邻小区。

　　总之，利用诸如自适应调制、自适应FEC、天线分集和自适应自动重发(ARQ)等技术，能 建立起一堵牢固的“墙”，防止抖动与时延，以及保证不同的服务等级。

　　9 喇曼放大器(Raman Amplifiers)

　　光通信马拉松赛在2000年2月立下了新的里程碑，Williams的网络使用Corvis的设备在 没有电再生的情况下传输距离长达6 400km；阿尔卡特在2001年8月又有新的突破，利用32波 长每波长40Gbit/s的DWDM系统实现了2 400km的大容量超长距离传输。这些成就的一个重要 原因就是使用了喇曼(Raman)放大器。

　　在目前网络中普遍使用的是掺铒光放大器(EDFA)，每隔数十公里放大信号一次，但每隔 500km必须进行一次昂贵的光/电/光(OEO)转换。EDFA工作在目前大多数DWDM系统所支持的C 波段，也可以工作在L波段，以提供更多的波道。故EDFA工作窗口较小，为1 525～1 620nm 。与EDFA相反，喇曼放大器可以工作在1 300～1 700nm范围内(即C、L、S、L＋、 S＋波段) ，也许还可以扩展到更宽范围。

　　喇曼放大器的概念已有数十年，很复杂，有分布式喇曼放大器和离散式喇曼放大器两种 。分布式喇曼放大器是在线路光纤本身中放大信号的，在业务进来的方向上提升能量。分布 式喇曼放大器的增益约6dB；离散式喇曼放大器比较接近EDFA，因为它使用纤芯较小的特殊 光纤，在放大器内部放大信号。离散式喇曼放大器的增益为30dB，类似EDFA。增益的大小将 影响沿线放大器相隔多远。另外，由于每当信号被放大时，噪声也随着放大，这是全光网的 “死敌”。而喇曼放大器比掺铒光放大器好的另一优点是信噪比好。所以，运营商在选用技 术时必须进行权衡比较。

　　Corvis和Nortel的产品选用分布式喇曼放大， Xtera Communications采取中立的做法 ，同时提供离散式和分布式的喇曼产品。Corvis预计喇曼放大器在两年内将占有光放大器市 场的一半。加拿大CIBC银行估计到2005年，分布式喇曼放大器的市场将从去年的2.2亿美元 增加到45亿美元。

　　10 流控制传输协议(SCTP)

　　虽然TCP也能提供可靠的数据传送，但太受局限。因此，在IP网内有倾向采用SCTP协议取代TCP作为传送层协议，用于传送许多PSTN信令，包括SS7、ISDN(Q.931)和 GR－303。与 此同时，传送适配层的TALI将被用作SCTP的补充协议，因为它将使用SCTP的服务。

　　Hughes Software Systems公司有可能成为首先使SCTP商用化的公司之一。Lucent和 Mo torola公司将成为它的客户。

[摘要] 文章对美刊《Telecommunications》提出的2001年十大热门通信技术进行了评述。这十 大热门技术是：超密集波分复用、先进的FEC、VDSL、自由空间光系统、弹性分组环、H.248 /Megaco、基于查询簿的管理、自适应调制、喇曼放大器，以及SCTP。

[关键词] 通信 热门技术

[Abstract] The article reviews the ten hottest telecommunications technologies presente d by American magazine “Telecommunications”. These hottest technologies are Ul traDWDM, Advanced FEC, VDSL, Free Space Optics (FSO), Resilient Packet Ring (RPR ), H.248/Megaco, Directory－ Based Management, Adaptive Modulation, Raman Amplif iers and SCTP.

[Keywords] Communication Hottest Technologies