数据通信技术的发展与展望

2019-11-03 09:04:24

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供稿：网友

粱新生

　　摘要简要介绍数据通信发展的一些关键技术，如移动数据、大容量路由器技术、多协议标记交换（MPLS）、ipv4向IPv6过渡等，并简要说明其发展趋势。

　　关链词数据通信大容量路由器发展趋势

1 前言

　　近几年来，我国通信行业加快了数据网络的建设步伐，其中，X.25网络、DDN已覆盖全国95％以上的县，ATM网络基本覆盖全国大多数地（市），移动数据网络也投入了商用，数据通信业务保持高速发展势头。

　　根据权威机构预测，随着用户对IP网络服务需求的增加，2003年全球数据网络服务会更受青睐，电信收入将从2002年的1万亿美元增长到20003年的1.07万亿美元，其中数据业务收入有望占到其中的17％。

　　正是由于市场对数据通信业务的巨大需求，使得数据通信技术的发展呈现出前所未有的新局面，本文旨在对数据通信的最新进展作一简要的介绍和展望。

2 移动数据业务蓬勃发展

　　移动数据通信是移动通信与数据通信相结合的产物，主要是通过无线的手段向移动用户提供数据及多媒体服务。

　　目前，我国开放的移动数据业务主要有短消息业务、多媒体短消息、移动位置服务、移动上网、信息查询和简单的电子商务应用等。网络技术上要采用GPRS（中国移动使用）、CDMA 95A/cdma 1x（中国联通使用）、无线应用协议WAP等。现阶段，虽然移动数据传输带宽还不高，移动终端操作相对复杂，但由于其不受地点限制，具有可移动的特点而深受用户喜爱。移动数据业务已经成为电信运营商发展增值业务的热点之一。

　　随着第三代移动通信的推广和普及，移动数据业务的发展将迈向一个新的台阶。数据通信速率可从目前的几十kbit/s提升到384kbit/s，在室内环境下甚至可达到2Mbit/s。信息交换和多煤体服务方式的多样性，将基本实现任何人在任何时候和任何地方与世界上任何人进行通信的理念。3 向超大容量系统发展

　　随着互联网业务的飞速增长，以IP为主的数据业务对路由器、交换机的处理能力及容量提出了更高的要求。据有关专家预测，每过6-9个月。互联网骨干链路的带宽就增长一倍。能否有效地支持和处理这种高速增长的业务需求是电信网络发展的关键。

　　为满足数据、语音和图像综合承载的业务需求，IP网络应具有高速的包转发和处理能力、强大的VPN组网能力以及完善的质量保证机制，这些都使得网络设备向超大容量方向发展，由现在的吉比特路由器向太比特路由器过渡。

　　为实现路由器设备的超大容量化，主要应采取如下措施：

（1）越来越多的使用基于硬件的交换和分组转发引擎，原来由软件实现的功能可通过硬件实现，大大提高了系统性能。

（2）采用并行处理方式，如由大容量交换矩阵替代共享式总线，由若干微处理器和相关硬件处理器构成的网络处理器结构，均已得到普遍共识。

（3）提高接口密度和接口带宽，有助于降低对空间资源的占用。高速接口速率已从STM-4上升到STM-16，最近又掀起向STM-64升级的浪潮。

4 MPLS技术发展

　　多协议标记交换（MPLS）是一种利用数据标记引导数据包在通信网络上高速、高效传愉的新技术，它的最大贡献在于在一个无连接的网络环境中引入连接的概念，能够规划和预测数据的流量和流向，从而提高网络的利用率，保证用户的服务质量。

　　MPLS的工作原理是：在网络的入口处为每一个包加上固定尺度的标记，在网络内部根据标记进行快速转发，到网络内部根据标记进行快速转发，到网络出口再去掉标记。这样，就在网络入口和出口之间建立了一条确定的标记交换路径（LSP）。这与传统IP网的数据无连接工作方式有本质的区别。

　　MPLS流量工程和MPLS VPN是MPLS技术在网络应用中的两个主要方面。前者是将流量合理地在链路、节点上进行分配，减少和抑制网络拥塞，并在网络故障情况下，进行快速重组路由，提升网络的服务质量。后者是在公用网络上向用户提供虚拟专用网（VPN）服务，它不仅能满足用户对信息传输安全性、实时性、灵活性和带宽保证方面的需要，还能节约组网费用，具有广阔的发展前景。

　　MPLS技术的标准化工作经IETF、ITU和MPLS论坛组织几年的研究，协议本身已基本成熟，现在研究的重点是MPLS应用问题。目前，国内外的一些ATM厂家（如Nortel、Lucent）和一些路由器厂家（如Cisco、Juniper、华为等）均已研究生产出支持MPLS的相应设备。在多个电信运营商的网络上也在逐步实施这项技术。

　　与MPLS工作原理相似的GMPLS（Generalized MPLS）也已由IETF提出，并成立相应的工作组进行研究。其思路是用基于IP的通用多协议标记交换协议，来控制光传输，使光网络层具有较高的智能。如果该技术得以完善和实施，将对电信网络产生深远的影响。

5 与光传输技术的融合

　　传统的光传输系统在承裁数据业务上，一般作为数据网络和IP网络的底层传送平台，带宽采用固定连接方式，具有很强的QoS保证。但随着数据业务、特别是IP业务的快速发展，这种以固定带宽的传送方式来承载具有突发特性的数据业务时，就暴露出一定的弱点，如网络资源利用率低、网络组织调度不灵活等。为克服这些不足，适应下一代网络发展的需要，数据通信技术与光传输技术的融合已成为必然。

　　目前，IP over SDH、IP over SDH over WDM、IP over GE over WDM技术已经成熟。并在电信网络中成功使用，新兴的MSTP技术也越来越受到业界的关注。MSTP（Multi-Service Transport Platform）技术是基于SDH演变而来的，经过几年的发展，已经融合了POS、LAN、RPR、DDN等数据通信技术，逐步从单纯的光传输设备向多业务传送平台过渡。它可以提供以太网接入、DDN接入，实现对二层、三层数据的支持，同时也可提供传统的TDM业务，具有自动迂回和低时延等特点，在我国城域网中发挥着重要的作用。但是，由于封装协议以及封装颗粒（VC-12/3/4）组合的多样性，使得技术实现方式较多，导致不同厂家设备在业务的互联互通上产生一些问题，甚至需要采用同一厂商的设备。随着标准的完善，这些问题一定会得到有效的解决。

6 IPv4向IPv6过渡

　　IPv4是20世纪70年代制定的协议标准，采用32位二进制数来表示地址，目前网络上均采用该标准。近十年来，由于互联网技术的发展，使得IP网络规模和用户数量迅速增长，IPv4地址空间小的问题日益突出，特别是随着大量移动终端和无线设备在互联网上应用，必然促进IPv4向IPv6过渡。

　　IPv6是在20世纪90年代初期提出，由IETF负责标准制定，目前一些标准的制定还在进行之中。IPv6与IPv4相比，除地址空间大外（采用128位二进制数来表示地址），还增强了对IP安全性和IP移动性的支持，可以适应未来网络发展和业务发展的需要。目前，一些设备供应向宣布在其部分设备上可支持IPv6，也出现了IPv6的试验网，但商业应用还相对较少。

　　IPv4向IPv6过渡主要有以下3种模式：

（1）IPv4/IPv6双栈模式：指在网络设备中同时具有IPv4和IPv6两种协议栈，可以接收IPv4分组或IPv6分组。

（2）类隧道模式：指把IPv6的分组封装在IPv4的分组中，封装后的IPv4分组通过IPv4的网络进行传送。

（3）协议转换模式：由协议转换器完成，实现IPv4设备与IPv6设备之间的通信。

　　鉴于目前网上的设备都采用的是IPv4，数量庞大，技术改造难度和改造费用难以估量，要完全实现IPv4向IPv6过渡尚需时日，两者长期共存是可以预见的。

7 结束语

　　随着信息网络向分组化方向发展，数据、话音和视频业务的融合已是大势所趋，电信网络也正面临着一场体系结构和网络技术的变革，数据通信技术在这场变革中将扮演重要的角色。有理由相信，数据通信技术的发展与完善，必将为人类的信息化生活方式增光添彩。

　　梁新生 1989年毕业于北京邮电大学，中讯邮电咨询设计院信息处总工程师，高级工程师。长期从事数据网络、计算机网络的工程设计和规划，负责过电信运营企业的多个大中型项目的工程设计工作。

摘自　邮电设计技术

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