摘  要： 分析了當前計算機網絡、電話網、有線電視網、電力網絡的現狀，指出四網融合和寬帶化是通信網的發展方向。文中預測了三種未來的寬帶網實現方案。
關鍵詞： 計算機網絡  電話網  有線電視網  電力網絡  寬帶IP網  MPLS網  ATM網

1  通信網絡的現狀
1.1 計算機網絡依然蓬勃發展
　　計算機網絡的發展過程是計算機與通信的融合過程。20世紀60年代開始萌芽，70年代興起，70～80年代發展并開始進行網絡互聯，90年代出現了國際互聯網并迅速發展。
　　初期的計算機是面向終端分布的計算機系統。用戶可以在自己的終端上，分時輪流使用中央計算機系統的資源。20世紀60年代，出現了若干個計算機互連的系統，開始了計算機與計算機之間的通信。70年代美國的ARPANET(Advanced Research Project Agency Network)成功運行，標志著計算機通信網的誕生。它在技術上的一大重要貢獻是TCP/IP協議簇的開發和使用。80年代人們將以ARPANET為主干的互聯網稱為Internet。與此同時，局域網和其他廣域網的產生與蓬勃發展對Internet的進一步發展起了重要的作用，其中最為引人注目的是美國國家科學基金會網絡NSFNET。它的最大貢獻是使Internet向全社會開放。
　　90年代初期，隨著HTTP協議和WWW技術的廣泛應用，Internet業務開始呈爆炸性增長。1995年以來，全球Internet的用戶數呈現出指數增長的趨勢，用戶數從1995年底的1 600萬增加到現在的4億多。在美國Internet主機數的年增長率為118％，Internet業務量每6～9個月就翻一番，而PSTN業務量年增長率大約為7％。目前美國的Internet在干線上的業務量已超過PSTN的業務量（不包括本地業務量）。中國的Internet在近幾年內也得到了迅猛的發展。用戶數到2000年7月底已達1 690萬，比1996年的60萬增加了27倍。中文網站達到27 289個。以這樣的速度發展，發達國家和不發達國家的Internet業務量均會在不長的時間里相繼超過PSTN業務量。
　　Internet是隨著TCP/IP協議、瀏覽器和Web服務器等技術的廣泛應用而迅猛發展起來的。隨著業務量的快速增長，人們對Internet的容量提出了要求。而隨著新業務的不斷增加，人們對Internet提出了高速化、綜合化的要求。IP電話、視頻會議等對實時性要求比較苛刻的業務，則對IP在QoS的保證方面提出了要求。而當前Internet所廣泛采用的IP協議是采用盡力而為（Best Effort）的方式，很難滿足以上的要求，這就有必要對現有的IP協議進行擴充或改造。資源預留協議（RSVP）主要對一些在QoS方面有要求的業務進行服務類別（CoS）的劃分，通過預留網絡資源的方法實現對QoS的支持。這正是目前的研究熱點之一。
　　另外，TCP/IP協議的制定者在當初沒有料想到Internet能如此迅猛發展，造成了今天IPv4地址資源的極度匱乏。而IPv6，即下一代的IP協議，擴展了Internet的用戶容量，擬將所有的網絡統一起來。有專家建議，將現有Internet讓位給教學和科研機構，重新構建全新的Internet。但是由于諸多因素的限制，實現起來還有困難。預計在不久的將來IPv6必將替代IPv4。但是從IPv4向IPv6轉換，硬件和軟件的改造無異是巨大的。究竟是完全拋棄IPv4、另起爐灶轉向IPv6，還是在原有系統上改造升級，這有待于整個國際社會的決擇。RTP（實時傳輸協議）主要用來解決目前網絡傳輸多媒體數據流的問題，能夠在現有的Internet上對低速數據流保證一定的實時性。電子商務、電子政務、網上支付等基于Internet的應用也極大地促進了Internet的發展。
1.2 電話網的現狀與發展趨勢
　　電話網是目前用戶數最多、應用最普及的一種通信網。世界上目前電話普及率為15％，發達國家為40％。我國的電話普及率大約為13％，曾有預計在2004年前后趕上世界平均水平，到2010年達到38％，新增話機3.5億部。當前電話網主要有如下幾個特點：
　　(1)當前的電話網采用的電路交換方式，雖然技術落后，資源浪費，效率較低，帶寬較窄及成本較高，但技術相對來說較成熟，質量有保證，將仍然是幾年內話音通信的首選網絡。
　　(2)我國的電話普及率比較低，發展空間還很大。
　　(3)目前電信網的收入主要來自于電話網。而且，電話網覆蓋面廣，是一筆巨大的財富，應充分挖掘其潛能，盡可能延長其使用壽命，使其產生效益。
　　(4)窄帶綜合業務數字網（N-ISDN）能夠為用戶終端提供128Kbps的帶寬，計費準確合理，滿足了大部分用戶對Internet的上網需求，有可能得到進一步的增長。
　　但目前來看，世界范圍內電話業務的增長越來越緩慢。人們對通信業務的要求已經由以前的話音業務為主，慢慢向多媒體數據業務轉變。而電話網由于帶寬的限制和帶寬利用率低，越來越不適合未來的通信業務。因此電話網的總體發展趨勢將會越來越慢。
　　近年來，隨著Internet的發展，出現了IP電話，即VoIP（Voice over IP）。使傳統的話音業務由電路交換向分組交換方向發展，并呈現出強勁的勢頭。1997年，VoIP的銷售額僅為6 000萬分鐘，不到PSTN總時數的0.1%，有資料表明，到2003年，其通話時數已超過1 000億分鐘，接近PSTN總時數的50％。
　　VoIP技術將語音數據進行壓縮，通過IP核心網傳輸，能夠充分利用分組網統計復用的特性，提高了網絡的利用率。它的缺點在于IP網對QoS的支持不夠。IP電話不但延時比較大，而且當網絡擁擠時，由于丟包嚴重，話音質量難以保證。但VoIP的話費便宜，1998年，IP電話的成本不到5美分/MOU(使用分鐘)，而電路交換電話的成本則是11美分/MOU。到2003年，IP電話的成本已降到2美分/MOU，電路交換電話的成本為7美分/MOU。而且電信級質量的IP電話僅占用12Kbps的帶寬，而電路交換電話占用帶寬為64Kbps。可見IP電話在資費和對網絡設施的要求上遠遠優于電路交換電話。所以IP電話必將占有越來越大的市場份額，長途電話市場上尤其如此。
　　但是目前的電路交換網絡已經建設得很完善，而IP核心網則相對較弱，重新建設新的IP核心網需要很大的投入和長時間的建設，同時對于服務質量也沒有很好的保證。另外，當前IP電話還主要是通過電路交換電話網接入。所以很長時間內IP網將和電信網協同發展，IP電話還無法取代電路交換電話，特別是市話。
　　ATM技術十幾年前是作為一種全能的通信技術引入的，但隨著IP網絡對它的巨大沖擊，現在人們一般把它看作一種多業務的接入平臺技術和在骨干網上使用的傳輸技術。從技術上來說它具有巨大的優越性。它采用異步時分復接和快速分組交換技術，用固定長度的信元進行數據傳輸，將話音、數據、多媒體業務統一起來，能承載所有的通信業務。ATM 電話是用于電話業務的，它不僅支持QoS，而且充分利用了網絡資源，具有IP電話和電路交換電話二者的優點，是一種很好的技術。但由于市場的原因，ATM技術在目前沒有得到很好的應用。
　　因此，電路交換技術本身決定了電話網在經過一定的增長期后，會逐漸衰落。隨著IP電話和ATM電話的發展，電話網特別是長途電話網將逐步走向衰亡。但電路交換本身的優點決定了電話網還將在一定范圍內長期存在，特別是對VIP用戶。
1.3 有線電視網前景迷人
　　我國擁有世界上最大的有線電視網。目前已有2 000多家有線電視臺和8 000多萬有線電視用戶。山東、浙江、江蘇等十幾個省已完成了省內SDH環網的連接。國家廣電總局在1996年底確定了全國有線電視臺的聯網方案，到1999年底聯網的省市已達到14個，很快將形成一個全國聯網的大型網絡平臺。
　　目前有線電視網主要向用戶提供電視節目，并開始嘗試為用戶提供Internet服務等多種交互式服務，在將來將會開通VOD（Video On Demand）業務。原先的有線電視網絡是一個單向廣播式網絡，要提供這些交互式業務，需要進行雙向改造。目前主要的方式是構建光纖同軸混合(HFC)接入網絡。HFC接入網是一個寬帶綜合業務接入網，是一個以Cable Modem（線纜調制解調器）的數字傳輸兼容傳統電視的模擬傳輸的寬帶網絡。在不影響傳統電視傳輸的前提下，為用戶提供高速的數據通信，以實現多媒體業務和Internet的高速接入，實現綜合業務的接入。
　　有線電視網的骨干網絡大都是光網絡。目前建設的主要是SDH環網，而且已形成全國聯網的局面。只要對現有網絡進行一些改造，就可以把有線電視網絡轉變為一個語音、數據、多媒體的綜合信息網絡。改造所需費用比較少，可以充分利用已有網絡資源，是近期和中期解決用戶寬帶接入的較好方案。但從長遠來看，光纖到戶（FTTH）是未來寬帶接入的發展方向。
　　目前由于行政法規的限制，有線電視網的發展不盡人意。但它的網絡能夠提供寬帶綜合業務接入，而這正是接入網的發展方向。由于擁有龐大的用戶群，所以其發展前景很好，在接入網市場上應該有一席之地。
1.4 電力網接入閃亮登場
　　電力線上網PLC(Power Line Communication)的準確叫法是電力線通信技術，是利用電力線傳輸數據和話音信號的一種通信方式。利用電力網進行通信，是20世紀70年代以來興起的一個研究課題。這個課題在北美研究的最早，于21世紀初已經達到實用階段。目前在我國也已經達到實用推廣階段。例如中電飛華在北京部分社區提供的PLC寬帶上網，不收初裝費，月租費為每月100元，不限時，不限流量。中電飛華宣稱，其提供的上網速度最大帶寬可達1.6Mbps，最低帶寬在512Kbps以上，而且家里只要有電源插頭，再花300元買一個電力調制解調器就可以實現寬帶上網。和現有通信網絡相比，電力網是最發達的一個龐大網絡。電力線上網作為一項寬帶接入的方式普遍受到關注。因為它不需要重新鋪設光纖光纜建設網絡，可以充分利用現在的電力系統的資源。利用電力網絡進行通信傳輸，不需要在通信線路上進行投資，而通信線路的建設是通信網絡構建中投資最大的一個方面。因此，利用電力網絡進行通信傳輸有很好的市場前景。如果這項技術得到推廣，我國任何地區，包括偏遠的山區，只要通電的地方，都可以開展通信傳輸業務。
但是電力上網的商用化還有一些問題需要解決。
　　(1)穩定性。影響穩定性的因素是用電負荷高峰期對于速率的影響會比較大，穩定性不夠理想。也就是說，從現有的條件來說，晚上8點左右，如果用戶想用電力線上網，則會比較慢。
　　(2)網管問題。因為真正實現電力線上網并不如大家想象得那樣簡單，必須在小區內設置網管系統。此外，如何設計比較合理的計費模式以及如何加強服務，這些都是推進商用化需要解決的問題。
　　由于市場的原因，加之用電力網進行傳輸需要的調制解調器等設備需要強弱電轉換，目前規模還沒有上去，造價居高不下，這也是制約其發展的一個因素。但是隨著市場的逐步擴大，利用電力網進行傳輸前景看好。
2  通信網絡的未來發展方向
2.1 走向寬帶IP網
　　近10年來，IP業務呈爆炸式的增長，因特網的連網主機數量每年約增長80％。在一些發達國家，如美國和日本，IP業務量已超過電話網的業務量。據估計，我國的IP業務量也將在幾年內趕上并超過電話業務量。將來，通信網的主流業務將被IP業務所取代。一百多年來，由電話業務主宰通信網的格式將被徹底打破。在這樣的背景下，未來通信網應該是對IP業務優化的通信網。于是，學術界就出現了“everything over IP”和“IP over everything”的觀點。一些專家主張全盤IP化，用純粹的IP網作為下一代通信網。
　　最近幾年，因特網在技術上也有了很快發展。出現了千兆以太網、千兆路由器、資源保留協議、實時傳送協議、IPv6、IP電話等新技術。千兆以太網和千兆路由器的出現為建設高速、大容量和寬帶化的因特網提供了技術保證。資源保留協議和實時傳送協議為改善因特網的服務質量提出了新措施。第六版因特網協議解決了目前因特網地址資源行將枯竭的困難。IP電話為人們預示了“everything over IP”時代的到來。　
　　但是，IP技術有一些固有的局限性，采用因特網作為未來的通信網還存在一些困難。(1)因特網采用“來者不拒，盡力而為”的策略，使因特網的擁塞控制增加了困難。(2)因特網采用無連接分組交換技術，路由器采用逐個IP包的查表尋址方式，隨著IP地址的急劇增長(從32位增加到128位)，路由表將急劇膨脹從而大大增加處理的困難。(3)因特網的服務質量仍未有比較滿意的解決方案。(4)因特網如何過渡到IPv6還存在困難。
2.2 走向多協議標簽交換網（MPLS）
　　1996年初，美國Ipsilon公司提出IP交換（IP Switching）。這在網絡界引起巨大震動。隨后Cisco公司公布了Tag Switching的概念，IBM提出了一種“聚合的基于路由的IP交換”。1996年底，IETF正式命名這種集成路由與交換的解決方案為多協議標簽交換（MPLS）。
　　MPLS在IP層之下增加MPLS層。MPLS采用標簽交換。標簽交換實質上是一種虛電路分組交換。MPLS技術將通信網分成核心子網和各種業務子網。核心子網采用MPLS技術。它是一種具有服務質量保證的虛電路分組交換網。IP業務子網和核心子網交界處為一種邊緣交換機。它完成IP地址到MPLS網標簽的映射轉換。IP數據分組被轉換成MPLS數據分組進入核心子網，并被傳送到與核心子網接口的另一個IP業務子網。MPLS技術解決了因IP地址增長而造成的路由表膨脹問題，也解決了IP數據分組在核心子網傳送中的服務質量保證問題。目前，世界上一些主要的網絡公司都已介入MPLS技術的研究。有的公司已開始推出產品。IETF也在抓緊進行標準化工作。因此，MPLS前景看好，有希望成為下一代網絡的技術體制。
　　但是，MPLS并沒有解決IP網中端到端的服務質量問題。它僅解決了核心網傳送中的服務質量問題。IP數據分組在IP業務子網傳送中的服務質量依然沒有得到保證。另外，當IP業務子網被進一步劃細，其數量變得很大時，MPLS網絡的路由選擇和路由效率會變得不太理想。
2.3 走向ATM網絡
　　ATM網絡是在20世紀80年代末出現的。國際電聯對ATM網絡的標準化工作現已基本完成。ATM技術已走向成熟。ATM是針對綜合業務通信網設計的網絡技術。它兼顧了電話業務和計算機數據業務的需要，也兼顧了未來的圖像通信業務。現今，電話網占據了電話業務，IP網占據了數據業務，而圖像通信業務又姍姍來遲，ATM就成了沒有自己業務的一種通信網。在電話網和IP網激烈競爭的今天，ATM的定位問題成了懸而未決的問題。
　　ATM一開始想定位于IP骨干網，但IP over SDH、IP over WDM粉碎了這一設想。有人預言，ATM沒長大就要夭折了。但是，ATM畢竟有其優勢，而且MPLS的出現幫了ATM的大忙。前面說過，MPLS網實際上是一種虛電路分組交換網，而ATM網也是一種虛電路分組交換網。ATM網良好的服務質量保證機制和網絡的良好的可擴展性使得ATM網絡成為支持MPLS的最好的物理網絡。或者說，MPLS網完全可以由ATM網改進而得到，而且僅需要修改ATM交換機的軟件。因此，ATM想定位于IP骨干網的目標有可能實現。
ATM網的第二步目標應是ATM Phone，即ATM電話。它可以采用與目前IP電話相同的網絡結構相近的技術。但它決不會像IP電話那樣在業務高峰期間難保通話質量。
　　ATM電話應該比IP電話更有前途。ATM網絡更有可能成為取代現今電話網的高質量電話網絡。
　　ATM通信網絡能否成為下一代通信網，將取決于圖像通信業務的選擇。有人說，計算機數據資源是最大的信息資源。而事實上目前存儲在各電視臺的圖像資源才是人類最巨大的信息資源。人們對它的挖掘總會開始的。ATM是目前惟一的能夠解決圖像通信問題的成熟解決辦法。它正等著圖像業務去選擇它。
3  小  結
　　下一代通信網的解決辦法有三種：寬帶IP網、MPLS網和ATM網。未來鹿死誰手，取決于技術的發展，也取決于人們的需求。
　　有人說，計算機數據是未來通信網的主流業務。未來的通信網應該是對IP業務優化的通信網。有證據表明未來的通信網的主流業務很可能是圖像業務。未來的通信網應該是對圖像業務優化的通信網。圖像通信的時代正要來臨。我國的會議電視已普及到縣，有的地方正在向鄉鎮推廣。美國將在2006年左右淘汰模擬電視，進入數字電視時代。數字電視、信息彩電不僅帶來新的電視產業，也將帶來信息化社會。
　　從通信介質上分，從電話網到IP網，到有線電視網和電力通信網，導致通信網絡的融合，在通信網絡上實現“四網合一”；從通信技術上分，從IPv4到IPv6，再到MPLS網，最后走向ATM網。這是一種未來安全（Future-Safe）的解決方案。
參考文獻
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