通信网络革命史（下）

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第3章：网络发展历史

为了便于大家理解，大家从网络发展角度对上图所涉及的通信技术进行一下串讲，期间将努力用通俗的语言，对各种讨厌的缩略语进行说明。
从发展角度来看，展示在大家面前的这张复杂的网络，是经历了大致5次不同领域大规模改造而建成的，4次发生在核心侧，1次发生在接入侧，应当指出，每次的大规模改造均是由新兴技术或新兴理念的产生而推动的。
第一次大规模改造，代表事件程控交换机的普及。
在程控交换机普及之前，电报网、传呼网以及步进、纵横式交换方式也曾一度发展，但由于过窄的应用范围以及快速的技术革新速度，这些技术的影响远不如程控交换机影响大，从此语音通信走进了千家万户，电话网得到空前发展。电话网的正式名称是公共陆地电话网络（PSTN网络），它是采用电路交换技术的典型网络。
PSTN网络的发展直接推动了底层资源网络的大力发展，首当其冲是同步数字序列网（SDH网络，就是传输网），我国在选择传输技术时主要借鉴了欧洲标准，语音业务经编码后的传输基本速率为2.048Mb/s，也就是大家常说的2M中继，或E1中继，这也是为什么运营商提供的数字专线业务，其速率大多为2M的原因。近些年传输网络一直向着高带宽、高安全、高智能、多种接入的方向发展。
同步数字序列的概念提出是相比之前的准同步数字序列（PDH）技术，其实现的前提条件是数字时钟同步，因此数字时钟网（Bits网络）也同期得到了发展。
随程控交换技术普及而同期发展的还有共路信令系统，最成熟的当属七号信令系统（No.7）。共路系统，顾名思义所有的信令消息汇聚到一起，经由共同的通道进行传输。称为七号，是因为之前发展了六个信令系统，包括随路信令系统的典型代表一号信令系统（No.1），但其影响都不如七号信令系统大。时至今，七号信令技术仍然是语音控制消息的最佳选择，只不过是信令网由原先基于时分复用（TDM）系统转变为依托IP承载。
PSTN网发展同时带动了更底层的有线通信系统的大规模建设，那一时期局间大量布放光纤，端局至客户端则布放铜线。当时建设的网络资源成为运营商最稳固的财富，为后期各种业务的推广创造了条件。
在整个网络大发展期间，光纤布放的难度最大，常常会发生光纤布放速度无法满足传输需求，此时提出了波分复用（WDM）概念。目前运营商在光纤资源紧张的地区，特别是在骨干传输层面，使用的多为DWDM（密集波分复用）技术，一般情况下一条光纤可以分16波甚至更多。
固定电话网发展后期，公共陆地移动通信网（PLMN，就是移动网）也开始大行其道。从原理上说，PLMN网络与PSTN网络在核心侧没有根本区别，有的厂家交换机甚至是通用的，其区别主要体现在接入方面。PSTN网络采用的是有线接入，接入点固定，因此在PSTN网络中每个终端有固定的接入局。PLMN采用的是无线接入方式，相比PSTN网络增加了一些对于无线信道的管理功能，通俗的讲就是增加了终端身份确认和寻找最佳接入局的过程，在此之后的业务流程两张网络别无二致。
PLMN网络无线可以采用多种编解码方式，早期大家依旧参考欧洲标准，引入了GSM技术，出于某种政策考虑，后期引入了以美国为代表的CDMA技术，总而言之，包括后期的WCDMA、CDMA2000以及被炒得沸沸扬扬的TD—SCDMA均属于接入技术。
PSTN网络发展后期出现了一个新的矛盾，那就是业务单一，且开发缓慢。其原因是由于当初所有的业务逻辑是分散在整个网络中的，任何业务改变需要对整个网络进行改造，势必造成新业务开发缓慢，为缓解这一矛盾，各设备厂家相继提出了智能网（IN）解决方案。在这一方案中主要定义了SSP（业务交换点）和SCP（业务控制点）功能，简单的讲就是有些网元主要负责业务流的汇聚、转发，而有的网元主要负责业务的触发。这钟方式不仅为简单的电话网络增加了许多增值业务，同时也为后期NGN网络模型的提出进行了探索。
第二次大规模改造，代表事件互联网的普及。
电话网的发展很好的满足的公众语音业务的需求，但随着计算机的普及，数据通信需求逐渐显现，为此在数据通信领域，首先发展的是数字专线技术。
最老的是分组网（X.25网），该项技术是在传输环境及不稳定的背景下提出的，因此，X.25网将大部分精力放在了协议握手、冗余校验等安全机制上，这就造成该网络极为复杂，加之其可以提供的业务速率低的可怜（十几K），因此早早就被淘汰了。
后期出现了用数字数据网（DDN）来解决数据通信问题，该网络可提供的业务速率从几十K到2M，基本满足了当初业务需求。需要强调一点的是与其他的数据网络不同，DDN网络几乎没有交换层功能，其业务通道都是事前人工设定好的，从这一角度看DDN更像是一种传输技术，与SDH技术擅长传输语音业务相比，DDN更擅长传输数据业务。由于DDN网络的私有些，曾有一段时期得到了企事业客户的追捧，如今一些安全性要求较高的单位仍然采用该项技术组网。
DDN网络有些先天不足，那就是仅能提供点对点通信服务，遇到点对多点就无能为力了。为弥补这一点，后期引入了帧中继（FR）技术，FR可以看成是一种简化了的X.25技术。各地在开展FR网络建设时方法也不尽相同，有的是独立建设，有的是在原有DDN网络上加以改造。目前，FR网络仍然是低速需求情况下，点到多点通信的首选，但这一格局可能很快会被新型传输技术应用的普及所打破。
接下来是异步转移模式（ATM）技术，此项技术的发展可谓充满戏剧性，几起几落不亚于人生沉浮，先容ATM技术之前先先容与之相关的综合业务数字网络（ISDN）技术。
在电话网蓬勃发展之际，人们看到其转发语音业务相当成功，就想到能否利用其网络交换功能，实现数据业务自动转发，因此国际电报电话咨询委员会 (CCITT, 今国际电信联盟 (ITU))很早就提出了ISDN概念，其初衷是在一定的网络环境下极尽所能为客户提供各种各样的通信业务。电话网就是一种被选的网络环境，由于电话网接入能力较低，因此在其上发展的ISDN网被称为窄带ISDN网（N—ISDN）。即使是窄带ISDN概念，其最初目标设定的也过于理想，大有发展一个N—ISDN其他数据网络均可忽略不计的气势，但最终是雷声大雨点小，在其众多业务模型中最终发展起来的仅有基次群的2B+D业务（含义是两个业务通道加上一个信令通道，现在所谓ISDN业务一般特指2B+D业务）和一次群的30B+D业务（也可称PRI或PRA业务）。目前，2B+D业务多用于路由器备用通道，而30B+D业务成为了2M数字中继在接入侧的补充，成为客户小交换机（PBX、PABX）接入局端交换机的首选，相比数字中继方式，其优势是客户端不用申请信令点码。
现在再说ATM网络，和电话交换技术一样，ATM技术也是被选为推广ISDN理念的一项技术。由于其定位于数据工作环境，可提供更高速率的业务带宽，因此被看成是实现宽带ISDN（B—ISDN）的首选技术。但在其技术发展过程中碰到了与OSI网络模型同样的尴尬，那就是目标过于宏伟，理想过于远大，很多理念都定位于未来，造成协议复杂度增加，设备硬件很难实现。发展后期，受IP技术冲击，该项技术一经推出就步入暮年，一直处于不温不火状态。但无心插柳，该项技术的许多优秀理念被保留了下来，并与IP技术结合，催生出了一些非常优秀的网络技术。目前，ATM除为提供高带宽（几十M）的专线通道外，由于其良好的通道宽展能力，与SDH技术结合（ATM over SDH）逐渐成为PLMN网络无线侧主要的传输方式。
最后来谈一下问什么说第二次网络大规模改造的标志事件是互联网的普及。互联网普及的代表性成果是城域网（MAN）的建设。在城域网建设之前，大家也可以访问互联网，那时采用的是拨号上网方式或数据专线上网方式，网速极低且可访问内容也少。随着城域网建设到位，计算机互联问题迎刃而解，一下子就将互联网接到了大家身边，互联网访问需求急剧上升，同时也带动网络内容不断增加，发展至今甚至有一种论断是说仅此一网足矣。但具有讽刺意义的是，作为最大的数据业务互联网络，目前，大部分客户拒绝通过此网络传输其数据业务，原因竟然是该网络太具有公众性。
互联网的普及不仅带来了一次信息爆炸，更催生了一次网络革命，特别是其采用的TCP/IP技术经过与其他多项技术（其中就包括ATM）的比拼，最终被业内认定为下一代网络首选技术。
第三次大规模改造，代表事件接入网技术层出不穷。
经历了前两次网络改造，基本形成了以电话网和SDH为龙头的传统通信网络和以互联网为龙头的新兴通信网络。首先，两种通信网络都在努力利用各种新兴技术手段强大自身，首当其冲得到发展的就是接入网；另外，这两种通信网络一直试图吞并对方一统天下，直接进行核心侧的融合难度较大，因此技术融合首先体现在了接入层面。
由于网络发展带来的新兴接入技术有：
窄带综合业务数字网（2B+D和30B+D技术），前文已经论述过，不再赘述。
无源光网络技术（PON技术），无论是基于SDH的数字电路业务，还是基于DDN、FR、ATM的数据电路业务，考虑到接入层面安全性和管理性，很少直接采用光纤直驱（裸光纤直接下户）方式，一般需要采用PDH或光猫下户。在客户较为密集区域，这将大量占用光纤资源，PON技术的采用正好解决了这一问题。用一句话说明PON技术原理，就好像将多个光猫功能集成在一起，公用一根光纤工作。目前常用的PON技术为基于以太网的PON网络（EPON）。
无线局域网技术（WLan技术），一项较为普及的城域网接入技术，目前各大商务地区一般都有热点覆盖，国内部分运营商甚至推出了捆绑此业务的3G上网卡，可见其普及之广。在WLan技术基础上发展起来的WiFi以及后期的WiMax技术一直被业内看好，有望独辟蹊径，成为另一张移动运营网络，大家拭目以待。
由于技术融合带来的新兴接入技术有：
数字用户线技术（xDSL技术），严格来讲，xDSL并不是一种网络技术互相借鉴的产物，但由于其代表性的ADSL业务是目前个人客户访问互联网最常用的技术，因此大家暂把他归入此类。xDSL技术的初衷与ISDN技术有点类似，都是为扩展电话网常用双绞线的宽带，较为常见的xDSL有HDSL和ADSL，前者与PDH和光猫组成三种最常见的专线下户方式，而后者因为其方便、可选的接入带宽（512K至8M），几乎成为宽带上网的代名词。其实，根本上讲ADSL组网与电话网几乎无关，他仅仅是借用了电话下户的双绞线传输数据而已，上联的电话业务和数据业务在一进入交换局就被拆开，电话业务进入PSTN网，数据业务则进入城域网，与此情形类似的有PLMN网中的GPRS业务。
弹性分组环技术（RPR技术），一种典型的融合技术，由数据技术发展而来，借用了SDH网络的通道保护概念。其实RPR技术也可以独立组成传输网，但由于SDH技术在传输领域的绝对权威，最终RPR轮流为了一种接入技术。
第四次大规模改造，代表事件NGN网络结构的推广。
当IP技术大行天下的时候，其技术本身的一项缺陷阻碍了其在短时间内推翻电话网，一统天下，该缺陷就是IP技术本身的服务质量（QoS性能）。大家常说互联网是一张不安全的网络，本意是说该网络在应用层面不很安全，其实，在网络层面，可以说互联网是所有互通网络中最安全的。因为该网络的前身是为美国军方服务的，其设计理念是“哪怕网络中仅有一条通道可用也能保证业务不中断”。正是由于这一理念，造成基于IP的网络重视网络可用性而轻运营质量，因此是一种“尽力而为”的网络。正是由于抓住了这一把柄，电话网首先开始发难，向数据网络发起了首轮“融合”战役。
此时，电话网经过多年发展，已深刻认识到自身不足，即业务开发不灵活，网络承载能力较低。因此电话网创新性的进行了两次革新。
第一个革新是参考智能网业务模式，进一步推广呼叫与控制分离概念，提出了下一代网络的四层逻辑结构，该模型为后期网络演进指明了方向。在这一网络模型中，创新性的提出将网络控制功能集中，如同为网络增加了大脑，因使用App进行呼叫控制，所以取名为软交换（SoftSwitch）。同时将被大脑控制的四肢通通放在了接入层，并分别取了名字，负责业务接入的叫接入网关（AG），负责中继接入的叫中继网关（TG），负责多媒体接入的叫媒体网关（MG），负责信令接入的叫信令网关（SG），多种接入功能并存的叫通用媒体网关（UMG）。
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第二个革新是抛弃传统基于时分复用（TDM）的传输网络，在网络大脑与四肢之间建立了一张高速信息传输网，实现了业务与承载分离。此项技术减少了业务建立期间对传输中继的使用，很大程度上节约了中继资源。独立的传送层概念被确立后，在传输通道的技术选型上出现了一些分歧，最初倾向于选用ATM技术，终因过于复杂硬件难以实现而放弃，后来倾向IP over ATM，发现更加复杂，也被放弃，最终确定直接选用IP技术，毕竟IP技术最为灵活、方便，虽然QoS方面有些小瑕疵，但毕竟一美遮百丑吗。当然，IP技术被确立为传送层（现在一般称其为承载网）的关键技术与另一项技术的悄然兴起不无关系，那就是多协议标签交换（MPLS）。
MPLS技术的初衷是为了改善IP转发过程中，由于频繁的路由查找而造成的通信时延。它借鉴ATM技术中标签交换的概念，提出了一种将 IP 地址映射为简单的具有固定长度的标签，用于不同的包转发和包交换的技术，但该技术一经提出，并未引起世人关注。后期，随着对IP领域安全性研究的深入，隧道技术得到了空前发展。所谓隧道就是指在包转发之前先建立一条业务通道，从协议上看就是在网络层协议上重新封装链路层协议或网络层协议，即所谓的二层隧道和三层隧道。这时人们突然发现，MPLS技术其本身就是一种完全符合隧道理念的技术，用它建立的隧道，其上可不受限制的承载任何业务，由此带来了MPLS技术的再次腾飞。
IP网络自从引入以MPLS为代表的隧道技术，其安全性得到了大幅提升，这也正是IP技术击败了ATM技术成为了NGN网络的首选承载网技术重要原因。
在NGN前景一片大好的情况下，有一项网络技术坐不住了，那就是电话网传输期间作为传输绝对主导的SDH网络。虽然SDH技术特别是WDM技术在骨干传输领域的地位从未被动摇，但看着各类技术蓬勃发展，特别是宽带化已成为未来不可挡的发展趋势，因此SDH网络也开始大举融合旗帜。
首先在传统的封装技术基础上，推出了多业务传输平台（MSTP），并且经过不断升级，可封装的协议越来越多，且已能支撑汇聚功能。MSTP简单的说，就是可以在SDH网络上直接传输TCP/IP数据包。目前，新建SDH网络能否支撑MSTP功能已经成为了一项必选项。
虽然基于SDH的多业务传输平台已能够兼容IP数据包，但在网络智能化控制方面，传统的SDH网络远不如有各种路由协议支撑的IP网络来的灵活。为此，该领域又引入自动交换光网络(ASON)功能，旨在利用独立的ASON控制平面来实施自动连接管理，快速响应业务的需求，提供更为智能化的策略，用以增强MSTP支撑数据业务的能力。
NGN网络架构在传送层面选择IP技术组建承载网，已经成了不争的事实，但如何用承载网完全替代现有TDM网络，以及如何将多个自建的承载网进行合理的统一等问题仍在摸索中。
第四次改造的过程有点像清兵入关，当时清政府为了保证稳定而大力推广汉学问，其结果是虽然带了的快速繁荣的景象，却将本民族学问逐渐淹没了。由固网发起的融合改造工程，其结果是引发了一场遍及通信网络每个角落的IP化革命，并且直接推动了第五次大规模改造。
第五次大规模改造，代表事件到处都是IP。
首先强调一点，第五次改造仍在进行中，且改造过程将会持续很长一段时间。
当IP技术最终得到以电话网为代表的传统网络的认可之后，仿佛一夜之间IP技术就渗透进了各种专业网络。代表事件有：电话网已经发展成为基于NGN结构的网络；PLMN网络提出了全IP环境的IP多媒体子系统（IMS）概念，以及最近炒得比较火的是长期演进策略（LTE）；数据网络为方便移动终端接入而提出的WiFi及WiMax已开始商用等事件。
未来网络将如何发展，现今有多种说明版本，究竟孰优孰劣，能力有限，大家不敢揣测，但发展的方向应该是一致的，这里大家大胆对未来网络进行一下假想。
承载层：光纤技术稳步发展，无线技术将发生革命性的变化，变化的结果取决于WiMax技术与LTE项目的博弈。
传输层：传统传输技术与IP技术的融合将进一步深化，传输网络智能化仍是发展的重点，统一现有各个承载网的工作将继续，但如何统一有待研讨。
交换层：软交换的概念已经比较巩固，但现有复杂的的信令控制体系可能会随着网络环境的简化而简化。
应用层：与互联网相似，届时各类应用平台将分散到网络的每个角落，对其合理管控将是工作难点。
接入网：公众客户倾向于移动化，而企业客户短时间内仍将首选有线接入，还会有众多新的接入技术产生，但鉴于企业客户业务使用的趋同性，最终成为主流的很可能只有几种。
支撑网：运营支撑系统日渐强大，就像神经与肌肉的关系，不久将来，其重要性可能要超过被运营网络本身。