通信网络中的热点技术

 
在当今信息呈原子裂变般迅速增长的时代，传统的通信网络技术已经很难满足不断增长的通信容量的要求。于是一些新兴的通信网络技术就应运而生了，例如CDPD技术、CDMA2000技术、GPRS技术以及光通信技术。当然这些通信网络技术不是凭空出现的，它们的出现是建立在许多先进的通信技术之上的，下面就是笔者整理的一些热点通信技术。
  　1、光突发数据交换技术
  　该技术是针对目前光信号处理技术尚未足够成熟而提出的，在这种技术中有两种光分组技术：包含路由信息的控制分组技术和承载业务的数据分组技术。控制分组技术中的控制信息要通过路由器的电子处理，而数据分组技术不需光电/电光转换和电子路由器的转发，直接在端到端的透明传输信道中传输。控制分组在WDM传输链路中的某一特定信道中传送，每一个突发的数据分组对应于一个控制分组，并且控制无组先于数据分组传送，通过“数据报”或“虚电路”路由模式指定路由器分配空闲信道，实现数据信道的带宽资源动态分配。数据信道与控制信道的隔离简化了突发数据交换的处理，且控制分组长度非常短，因此使高速处理得以实现。同时由于控制分组和数据分组是通过控制分组中含有的可“重置”的时延信息相联系的，传输过程中可以根据链路的实际状况用电子处理对控制信元作调整，因此控制分组和信号分组都不需要光同步。可以看出，这种路由器充分发挥了现有的光子技术和电子技术的特长，实现成本相对较低、非常适合于在承载未来高突发业务的局域网（LAN）中应用，超大容量的光突发数据路由器同样可用于构建骨干网。
  　2、码分多址技术
  　码分多址技术是CDMA系统中的一种主要技术。通常模拟系统是靠频率的不同来区别不同用户的不同手机，GSM系统靠的是极其微小的时差，而CDMA系统则是靠编码的不同来区别不同用户的不同手机。CDMA杜绝盗码，安全无害。CDMA系统采用编码技术，其编码有４．４亿种数字排列，每部手机的编码还随时变化，使盗码只能成为理论上的可能，一部CDMA手机与其它手机并机的可能性是“二百年一遇”。
  　3、IP通信中的信令技术
  　在传统的语音通信网络中，信令技术的主要任务是建立一种连接。信令通常出现于语音通信网络的入口处，由它选择线路并建立网络通道，而且在远程网站点中通知呼叫到达的信息。完成一次电话的通话需要建立多种形式的信令：首先在提起电话时，语音通信网络系统向PBX发送一个“摘机”信号，PBX就会发拨号音进行相关的响应；其次是通信电话向PBX传送拨号数字；之后当PBX收到来自电话机的拨号数字后，开始进行相关的信息处理；最后使用语音通信网络中的多种转接信令(如：信道辅助信令CAS、通用信道信令CCS等)，最终完成电话的接续。上述PBX与电话之间的信号交换称为站点环绕信令。在IP电话网络中，通常有三种类型的信令技术：一是从PBX到路由器的信令技术；二是IP电话网络中各路由器之间的信令技术；三是从路由器到PBX的信令技术。IP电话中可把企业内部网络作为中继线路连接PBX，并且由PBX通知企业内部选择中继线。从PBX到企业内部网络的信令技术可以选择中继线内使用的通用信令(如FXS和E＆M信令等)，如果采用数字信令，则可以是CCS或QSIG等信令。IP电话在路由器内部，可把PXB接收的拨号数字映射为IP地址，并向该IP地址的站点发送信号。同时，IP电话系统使用控制信道建立实时协议语音流。
  　4、GSN移动路由管理技术
  　该技术是GPRS通信中的重要技术，它可以连接各种类型的数据网络，并可以连到GPRS寄存器。GSN可以完成移动台和各种数据网络之间的数据传送和格式转换。GSN可以是一种类似于路由器的独立又备，也可以与GSM中的MSC集成在一起。GSN有两种类型：一种为SGSN（Serving GSN，服务GSN），另一种为GGSN（Gateway GSN，网关GSN），SGSN的主要作用是记录移动台的当前位置信息，并且在移动台和GGSN之间完成移动分组数据的发送和接收。GGSN主要是起网关作用，它可以和多种不同的数据网络连接，如ISDN、PSPDN和LAN等。有的文献中，把GGSN称为GPRS路由器。GGSN可以把GSM网中的GPRS分组数据包进行协议转换，从而可以把这些分组数据包传送到远端的TCP／IP或X.25网络。
   5、无源光网技术（PON）
  　无源光网技术多用于接入网部分。它以点对多点方式为光线路终端（OLT）和光网络单元（ONU）P这间提供光传输媒质，而这又必须使用多址接入技术。目前使用中的有时分多址接入（TDMA）、波分复用（WDM）、副载波多址接入（SCMA）3种方式。PON中使用的无源光器件有光纤光缆、光纤接头、光连接器、光分路器、波分复用器和光衰减器。拓扑结构可采用总线形、星形、树形等多种结构。
  　6、光孤子技术
  　光孤子技术可以形成能够传输更长距离和提供更大波长容量的下一代波分复用系统，使光通信网产生革命性的变化。光弧子传输技术，可以实现超高速和超长距离（上亿公里）传输，不受光纤色散的限制。
  　7、软切换技术
  　从字面上看，软切换表示先连接、再断开的一种行为。它的完整含义为当移动台需要跟一个新的基站通信时，并不先中断与原基站的联系。而以往的系统所进行的都是硬切换，即先中断与原基站的联系，再在一指定时间内与新基站取得联系。CDMA系统工作在相同的频率和带宽上，因而软切换技术实现起来比TDMA系统要方便容易得多；软切换只能在相同频率的ＣＤＭＡ信道间进行。它在两个基站覆盖区的交界处起到了业务信道的分集作用。这样可大大减少由于切换造成的掉话。因为据以往对模拟系统ＴＤＭＡ的测试统计，无线信道上９０％的掉话是在切换过程中发生的。实现软切换以后，切换引起掉话的概率大大降低，保证了通信的可靠性。
  　8、移动IP技术
  　该技术是解决移动节点和家乡网络之间的数据包的传送问题。移动IP的基本思想是：在不同网络中漫游的移动主机可以获得多个IP地址，并将其新IP地址告诉所有想和它通信的其他主机。移动IP协议中移动主机至少有两个IP地址，一个称为主地址(homeaddress），对于移动主机来说是固定不变的，唯一表示移动主机；另一个称为转交（临时）地址（care-of address），它是当移动主机离开主网络后为进行数据包转发而获得的临时地址，用于路由搜索。
  　9、多径接收技术
  　在人们风传蜂窝电话电磁波对人体有害的情况下，使用CDMA手机确是理想的选择，甚而有人称之为“绿色手机”。CDMA话音更清晰，不掉话。手机用户最关心的是话音质量，CDMA宣称自己是“无线通信，有线音质”，这是有其“多径接收”的高技术作保障的。“多径接收”就是在手机内设计多个接收机，同时接收信号，然后将接收到的信号综合叠加，把噪音信号过滤，话音信号自然就突出出来，当然清晰悦耳。
  　10、动态路由和波长分配技术
  　给定一个网络的物理拓扑和一套需要在网络上建立的端到端光信道，而为每一个带宽请求决定路由和分配波长以建立光信道的问题也就是波长选路由和波长分配问题（RWA）。目前较成熟的技术有最短路径法、最少负荷法和交替固定选路法等。根据节点是否提供波长转换功能，光通路可以分为波长通道（WP）和虚波长通道（VWP）。WP可看作VMP的特例，当整个光路都采用同一波长时就称其为波长通道反之是虚波长通道。在波长通道网络中，由于给信号分配的波长通道是端到端的，每个通路与一个固定的波长关联，因而在动态路由和分配波长时一般必须获得整个网络的状态，因此其控制系统通常必须采用集中控制方式，即在掌握了整个网络所有波长复用段的占用情况后，才可能为新呼叫选一条合适的路由。这时网络动态路由和波长分配所需时间相对较长。而在虚波长通道网络中，波长是逐个链路进行分配的，因此可以进行分布式控制，这样可以大大降低光通路层选路的复杂性和选路所需的时间但却增加了节点操作的复杂性。由于波长选路所需的时间较长，近期提出了一种基于波长作为标记的多协议波长标记交换（MPLS）的方案，它将光交叉互联设备视为标记交换路由器进行网络控制和管理。在基于MPLS的光波长标记交换网络中的光路由器有两种：边界路由器和核心路由器。边界路由器用于与速率较低的网络进行业务接入，同时电子处理功能模块完成MPLS中较复杂的标记处理功能，而核心路由器利用光互联和波长变换技术实现波长标记交换和上下路等比较简单的光信号处理功能。它可以更灵活地管理和分配网络资源，并能较有效地实现业务管理及网络的保护、恢复。
  　11、时分双工技术
  　原来在宽带无线固定接入方面由于分配的频谱很宽，例如LMDS系统的A、B频段加起来总共有1150MHz，可容纳200个视频信道，因此频谱使用效率并非主要考虑因素。但最近业界对宽带无线固定接入市场看好，特别是解决干扰和互操作等问题的空中接口标准推出之后，将进一步推动市场，预计到2003年宽带无线接入的业务市场可达到74亿美元，所以能提高频谱使用效率的时分双工(TDD)开始热了起来，并在宽带无线接入领域引起了一场额分双工(FDD)与时分双工之争。TDD技术特别适用于不对称的突发性数据业务，上、下行链路可以分配不同的带宽。目前，美国最大的LMDS频谱持有者NextLink目前正与WavTrace及其它三家公司一起在洛杉矾进行试验该技术。
  　12、信息再生技术
  　大家知道，信息在光纤通道中传输时，如果光纤损耗大和色散严重将会导致最后的通信质量很差，损耗导致光信号的幅度随传输距离按指数规律衰减，这可以通过全光放大器来提高光信号功率。色散会导致光脉冲发生展宽，发生码间干扰，使系统的误码率增大，严重影响了通信质量。因此，必须采取措施对光信号进行再生。目前，对光信号的再生都是利用光电中继器，即光信号首先由光电二极管转变为电信号，经电路整形放大后，再重新驱动一个光源，从而实现光信号的再生。这种光电中继器具有装置复杂、体积大、耗能多的缺点。而最近，出现了全光信息再生技术，即在光纤链路上每隔几个放大器的距离接入一个光调制器和滤波器，从链路传输的光信号中提取同步时钟信号输入到光调制器中，对光信号进行周期性同步调制，使光脉冲变窄、频谱展宽、频率漂移和系统噪声降低，光脉冲位置得到校准和重新定时。全光信息再生技术不仅能从根本上消除色散等不利因素的影响，而且克服了光电中继器的缺点，成为全光信息处理的基础技术之一。
  　13、光转发技术
  　在全光通信系统中，对光信号的波长、色散和功率等都有特殊的要求，为了满足ITU-T标准规范，必须采用光-电-光的光转发技术对输入的信号光进行规范，同时采用外调制技术克服长途传输系统中色散的影响。光纤传输系统所用的光转发模块主要有直接调制的光转发模块和外调制的光转发模块两种。外调制的光转发模块包括电吸收（EA）调制和LiNbO3调制等。在光纤传输系统中，选用那种光发模块要根据实际传输距离和光纤的色散情况而定。在全光通信系统中，可以采用多种调制类型的光转发模块，色散容限有 1800/4000/7200/12800ps/nm等诸多选择，满足不同的传输距离的需求，为用户提供从1km至640km各种传输距离的最佳性能价格比解决方案，并且光转发单元发射部分的波长稳定度在0~60°C范围内小于±3GHz。
  　14、复合型光交换技术
  　该技术是指在一个交换网络中同时应用两种以上的光交换方式。例如，在波分技术的基础上设计大规模交换网络的一种方法是进行多级链路连接，链路连接在各级内均采用波分交换技术。因这种方法需要把多路信号分路接入链路，故抵消了波分复用的优点。解决这个问题的措施是在链路上利用波分复用方法，实现多路化链路的连接，空分----波分复合型光交换系统就是复合型光交换技术的一个应用。除此之外，还可将波分和时分技术结合起来得到另一种极有前途的复合型光交换，其复用度是时分多路复用度与波分多路复用度的和乘积。如它们的复用度分别为16，则可实现256路的时分--波分复合型交换。
  　15、光放大技术
  　为了克服光纤传输中的损耗，每传输一段距离，都要对信号进行电的“再生”。随着传输码率的提高，“再生”的难度也随之提高，成了信号传输容量扩大的“瓶颈”。于是一种新型的光放大技术就出现了，例如掺铒光纤放大器的实用化实现了直接光放大，节省了大量的再生中继器，使得传输中的光纤损耗不再成为主要问题，同时使传输链路“透明化”，简化了系统，成几倍或几十倍地扩大了传输容量，促进了真正意义上的密集波分复用技术的飞速发展，是光纤通讯领域上的一次革命。

摘自《中国数据网》