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摘要：本文围绕传输网的四个考量对本地传输网的需求和存在问题进行分析，提出传输网优化的必要性。并以网络结构、传输设备、光缆线路三大要素对本地传输网的优化内容进行探讨，并对网络拓扑、传输设备优化的部分细节问题具体展开。 随着通信技术的飞速发展，运营商所提供的基本业务在速率和数量上也都在飞速的膨胀，而且为了不断满足用户的需求，各种新业务不断的出现。作为基础的传输网络自然也日趋庞大和复杂，特别是本地传输网，作为传输网络中最为繁杂和庞大的部分，经过不断的发展，在安全性、可控性、高效性和扩展性方面都存在不同程度的问题和隐患。针对目前传输网存在的这些问题，对现有传输网进行优化显得非常必要。通过优化使传输网络结构清晰化，有利于提高网络利用率，发挥设备的功用，提高网络安全性，同时也有利于网络的扩容、升级以及便于各种新业务接入。 传输网存在的问题以及优化的展开，都可以围绕四个考量来进行，这四个考量是指传输网络应该具备的性质或功能，包括内容就是上面提到的安全性、可控性、高效性、扩展性。安全性指保证网络设备运行的稳定、安全，网络运行的保护、恢复等，设备板件的保护备份等，即应有较强的对网络正常运行的保障和障碍时快速代通和尽量小影响用户的能力；可控性是指对网络应有较强的网络管理能力，实现业务电路在传输网络上的端到端调配，保证业务的即时开通、调配，使传输网成为可运营的基础网络。高效性是网络生产电路的效益，如通道规划安排产出的通路应是高产出、高效率的，使网络的投资成本得到充分的发挥，并降低运营成本。扩展性指要求网络可持续发展、应方便网络的升级、扩容，使网络建设具有延续性。传输网的优化内容包括根据考量指标对其组成的三要素：网络结构、传输设备、光缆线路所进行的优化。本文主要结合这三个要素针对中小城市本地传输网的优化来展开浅显分析。 网络结构的优化 网络结构的优化包括结构拓朴的优化、通路组织的优化、同步方案的优化等。 1、结构拓扑的优化 根据我国网络结构体系总体的思路，传输网结构总的是采用分层、分区、分割的概念进行规划，就是说从垂直方向分成很多独立的传输层网络，具体对某一区域的网络又可分为若干层，例如本地传输网可分成核心层、汇聚层、接入层3层。 核心层网络是沟通各业务网的交换局（局间电路需求比较大、电路种类比较多，多为平均型业务）的核心节点的网络。核心层网络的核心节点通常不会很多，特别是在中小城市，根据需求情况，大多尚未设这一层。在组网保护方式上基本都是复用段保护环，在此不多做讨论。 汇聚层节点的选择一般要考虑机房条件好、业务发展潜力大、可辐射其他节点等因素，另外更重要的是节点出入局的光缆要有不同路由；汇聚环上节点数量的调整，节点数不宜太多，以5G速率环而言，一般为4～6个比较合适； 汇聚层可以采用2纤或4纤的复用段保护环或通道保护环。对于平均分配的业务，考虑资源利用率建议采用复用段保护环。如果是有汇聚型的业务，例如我们联通目前的业务需求，基本上是要汇聚到中心局站，那么采用2纤通道保护环和复用段保护环在网络容量方面就没有区别，而在业务配置和调度、保护倒换等方面都比复用段保护环简单和容易，特别是保护倒换比复用段更加可靠和迅速，更适合在汇聚型的业务中使用。 接入层涉及站点数量多，结构也复杂，是网络优化中工作量最大的层面。接入层网络的优化主要考虑以下内容。 （1）环路上节点数量的调整，每个环的节点不应太多，在光纤资源允许的情况下，建议环上的节点数不应超过10个。对于节点数超标的环路，建议采取裂环拆环的方式，拆成2个或多个环路。对于物理路由上光纤资源紧张的地区，有条件的应当敷设新的光缆，由于资金或者施工困难等问题不便增设光缆线路的，可以考虑如下方法应急解决： 假设目前有两个PP环环一和环二，速率均为155M。其中环一上3个站点A,C,E和环二上2个站点B,D共用一根光缆，环一所用的2芯光纤在环二的站点B,D的ODF中穿通，环二使用的2芯光纤则在环一站点A,C,E的ODF中穿通。纤芯使用和穿通情况如下图所示： （其中，兰色表示环一设备和光纤，黄色表示环二设备和光纤；“1”表示环一上的站点，“2”表示环二上的站点，“A、B、C、D、E”是给共用光缆段几个站点编的号；A-E站之间两个环使用的4芯光纤为同一根光缆。） 假设由于环改和网络建设以及其他设备的使用的需要，需更多根纤芯，此段光缆已经没有冗余纤芯，而且增设光缆非常困难，那么我们可以换个角度从设备角度考虑，将A,B,C,D,E四站设备进行扩容，B，C，D将SL1光板扩为SL4，A，E增加SL4光板一块。 这样在A站——E站之间通过2芯纤芯建立一条有4个VC4的高速通道，环一可利用A站——B站的第1个VC4，环二可利用A站——B站的第2个VC4，剩余第3和第4个VC4可应用环间通信或站间数据传输，也可以做其他环路的中继。 （2）环上节点的选择。以我们联通来说，网络发展到今天，有相当一部分基站建设的目的已经不是单纯覆盖无信号区，而是兼顾话务分担和提高覆盖质量等。那么我们就可以考虑在上述讲到的拆分子环的时候，考虑将无线信号覆盖相对重叠或者可以兼顾的节点（典型的如同一县城或镇上的几个站点）安排在不同的接入环上，这样可以避免骨干节点万一失效后大面积区域的信号丢失。 （3）尽量将市区及某些县城内拥有或规划了较多数据业务的节点安排在同一子环，其目的在于方便环网升级，而又不造成资源的浪费，提高设备利用率。因为联通目前的主营业务还是移动业务，大部分的节点特别是村镇节点，一般只有1-4条2M业务供给移动业务，若由于环网上某个节点的数据业务过多造成整环资源紧张而要将环速率升级的话，那么势必造成大部分节点设备及端口资源浪费。 此外，还应考虑结合光缆线路的优化进行链路成环改造以及微波的合理调整和使用等。 2、通路组织的优化 通路组织优化应在充分分析现网上通路组织情况及新增电路需求的基础上，对本区内业务电路的流量、流向进行归纳，做出通道安排的远期规划，而后按规划通路调整通路组织和运营电路。其原则需注意以下几点： （1）高阶通道可根据业务的类别（如话音、数据等）进行通道分配，也可以根据业务的流向或局向（即电路的落地点）归类进行通道分配； （2）对高阶通道的占用尽量按短路由规划、并考虑通道利用的均衡，减小通道分配负荷的不平衡度； （3）对数据业务电路的通路规划，应考虑数据业务的动态特性，采用共享通路方式兼顾基本带宽和动态峰值带宽分配； （4）通路优化的同时应对中心局房电路落地支路安排、DDF的成端安排进行优化。尽量使通路规划统一，传输通道整齐有序，减少由于规划凌乱造成的没必要的低阶交叉资源浪费。 3、同步方案的优化 主要指根据同步时钟的传送要求，对网络主、备用同步链路时钟信号的传送、倒换等进行优化，设定SSM字节，避免出现同步环路。另外应减小同步链路长度尤其是主用情况下的链路长度，保证同步定时传送的可靠、精准。同步链路节点应控制在20个以内，尽量不超过16个。 传输设备的优化 1、设备的选择 为降低工程造价，一个本地传输网上应用的设备不宜局限在一个厂家的设备，需引入不同的设备厂商的竞争。但也不宜过多，品种太多又不利于网络管理，一般限制在1～2个厂家。多厂家设备的应用环境通常有两种配置情况：一个是横向划分，即分区域应用多厂家设备；另一个是纵向划分，即分层面应用多厂家设备。根据目前传输设备的特点，多层面网络中不同层面上的设备尽量统一才能实现一个完整的网络功能，因此按横向划分应用不同厂家设备是比较好的。 2、核心点落地的方式 一般核心节点传输设备有大量的电路需要落地，目前多数厂家已经可以提供对支路板件的1:N保护，但从负荷、风险分担的角度讲，在核心节点的传输设备一般采用光、电分离的方式配置，即主子架完成群路、支路等光接口接入和核心控制、交叉功能，E1支路等电接口采用专用的扩展子架来完成上下。为提高电路保生存性，对扩展子架与主机架的连接可进行保护。如图所示，为10Gbit/s设备下的扩展子架的可供选择的两种保护方式。 3、MSTP功能的引入 随着城域业务的多样化，单纯以传输TDM业务为主的SDH设备已经成为城域网进一步发展的瓶颈，这是因为：SDH设备进行的是固定的电路分配，无法进行带宽的灵活分配；只能提供单一的业务接口，无法承载新兴业务，对日益增加的数据业务无法提供很好的支持。由此，多业务传送平台——MSTP开始得到广泛推广。 目前各厂家提供的MSTP设备中有一类是在传统SDH设备的基础上，通过在支路槽位上增加数据业务处理卡(如以太板，ATM板，RPR板)的方式来实现对数据业务的支持，这种方式在数据业务初期业务量还很小的时候是比较灵活的，可以很快地提供带宽。但是由于传统SDH设计的限制，其支路槽位背板带宽很小，多个以太网业务只能共享100M带宽，无法适应高带宽的数据业务需求。另一种是完全针对多业务设计的全新的MSTP设备，由于充分考虑数据业务的需求，采用最新的总线技术，设备不再象传统SDH一样区分群路和支路槽位，它能够为数据业务提供足够的背板带宽保证。另外，这种系统还可以灵活地集成WDM以及数据处理能力，真正适应数据业务的大量应用。 在我们的优化改造中，要结合数据业务的种类、数量、速率来对上述两种设计做出选择，一般在需求量不是非常大的中小城市本地汇聚层和接入层还是考虑嵌套在现有的SDH设备上比较合理。为了增加投资比，更高的设备利用率，可以在接入层使用合适的低速率以太网板接入需求业务，然后几个节点汇聚到骨干节点后再接入镶嵌或者单建的高速数据通道，如下图示： 这里指的高速数据通道可以是嵌套在SDH设备的百兆以太网功能板，也可以是诸如ATM、华为公司的MD5500设备或者单独组网的MSTP设备所提供。 从安全运行角度来讲，设备本身的1+1、1：n保护已经比较完善，对设备的优化，主要是考虑网络可控性和资源利用率。 光缆线路的优化 光缆线路是光传输网络的最基础的传输媒质，为传输系统提供物理上的光通路。所以光缆线路优化要求根据网络组织的优化，以通路规划的思路，以业务为导向，考虑经济、工程实施性等因素，进行光纤线路的优化。对不合理的纤芯配置进行调整，以提高光纤的利用率。 出入局单路由改造 所谓环网，不应当只是逻辑上的，还应该是物理上的，少了任何一个条件网络都不同程度上等同于无保护链。特别是对核心层、汇聚层的节点，虽然采用DNI（双节点保护）方式可以尽可能的减小骨干节点所带接入环全阻的可能性，但是考虑到资源利用率以及投资，毕竟不是所有节点都能实现DNI保护，而且对骨干节点本身的业务来说，节点失效造成的影响也不容忽视，因此一定要尽量实现光缆出入局双路由。另外在不可能实现的时候（地理位置、施工条件等不可解决原因），就尽量采用组网上的便利来可以达到最短时间内保障抢通恢复业务。比如与前面讲到的网络拓扑优化相结合，利用不同接入环上某中继段途径其他骨干节点ODF的条件，迅速地采取《SDH骨干节点应急预案》将障碍节点下挂的子环分流改挂到途径骨干节点来抢代通业务。 2、市区光缆的优化应考虑依托现有管道资源更换大芯数光缆，建议以96芯为主，另外选取适当的位置设置室外光缆交接箱。虽然目前依靠WDM等设备的功能可以尽量节约光纤芯数的使用，但是考虑综合业务的发展和需求，城域网对光纤的使用需求还是很大的。而目前城市建设规划新管道施工难度很大，再加之管道建设费用为光缆建设的投资重头，所以应提前考虑如何减小管道利用率的压力。 3、对于数据业务比较集中，又是有很多数据接入点汇聚的节点基站，应将原分期分批建设入局的4芯、8芯等小芯数光缆的使用情况进行整理，整合更换为大芯数光缆。一是节约入局管道管孔占用，二是美观、方便管理。 总之，传输网优化应以分析业务电路的需求为切入点，针对传输网络的四个考量，对现网指标进行评估。然后根据现网存在问题和业务需求确定网络优化目标,根据目标针对传输网的组成三要素分别进行优化，使传输网络更加安全稳定，使资源潜力得到充分发挥。 本文限于篇幅和个人水平仅就本地传输网优化的一些思路作以探讨，其中的个别细节指标、技术方法等仍需作进一步研究。 参考文献： ⑴ 吴杰、韦炜 《本地传输网优化方案》 《电信工程技术与标准化》期刊，2006年8期 ⑵ 周珊月，刘锐 《本地传输网网络架构优化分析》 《邮电设计技术》期刊，2005年3期 ⑶ 张帅普 《传输网络优化解决方案》 《通信管理与技术》期刊， 2004年第04期
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数据通信技术的研究论文关键词:数据通信;原理;分类 论文摘要:随着计算机技术的广泛普及与计算机远程信息处理应用的发展,数据通信应运而生,它实现了计算机与计算机之间,计算机与终端之间的传递。由于不同业务需求的变化及通信技术的发展使得数据通信经过了不同的发展历程。 数据通信是以“数据”为业务的通信系统,数据是预先约定好的具有某种含义的数字、字母或符号以及它们的组合。数据通信是20世纪50年代随着计算机技术和通信技术的迅速发展,以及两者之间的相互渗透与结合而兴起的一种新的通信方式,它是计算机和通信相结合的产物。随着计算机技术的广泛普及与计算机远程信息处理应用的发展,数据通信应运而生,它实现了计算机与计算机之间,计算机与终端之间的传递。由于不同业务需求的变化及通信技术的发展使得数据通信经过了不同的发展历程。 1通信系统传输手段 电缆通信:双绞线、同轴电缆等。市话和长途通信。调制方式:SSB/FDM。基于同轴的PCM时分多路数字基带传输技术。光纤将逐渐取代同轴。 微波中继通信:比较同轴,易架设、投资小、周期短。模拟电话微波通信主要采用SSB/FM/FDM调制,通信容量6000路/频道。数字微波采用BPSK、QPSK及QAM调制技术。采用64QAM、256QAM等多电平调制技术提高微波通信容量,可在40M频道内传送1920~7680路PCM数字电话。 光纤通信:光纤通信是利用激光在光纤中长距离传输的特性进行的,具有通信容量大、通信距离长及抗干扰性强的特点。目前用于本地、长途、干线传输,并逐渐发展用户光纤通信网。目前基于长波激光器和单模光纤,每路光纤通话路数超过万门,光纤本身的通信纤力非常巨大。几十年来,光纤通信技术发展迅速,并有各种设备应用,接入设备、光电转换设备、传输设备、交换设备、网络设备等。光纤通信设备有光电转换单元和数字信号处理单元两部分组成。 卫星通信:通信距离远、传输容量大、覆盖面积大、不受地域限制及高可靠性。目前,成熟技术使用模拟调制、频分多路及频分多址。数字卫星通信采用数字调制、时分多路及时分多址。 移动通信:GSM、CDMA。数字移动通信关键技术:调制技术、纠错编码和数字话音编码。 2 数据通信的构成原理 数据终端(DTE)有分组型终端(PT)和非分组型终端(NPT)两大类。分组型终端有计算机、数字传真机、智能用户电报终端(TeLetex)、用户分组装拆设备(PAD)、用户分组交换机、专用电话交换机(PABX)、可视图文接入设备(VAP)、局域网(LAN)等各种专用终端设备;非分组型终端有个人计算机终端、可视图文终端、用户电报终端等各种专用终端。数据电路由传输信道和数据电路终端设备(DCE)组成,如果传输信道为模拟信道,DCE通常就是调制解调器(MODEM),它的作用是进行模拟信号和数字信号的转换;如果传输信道为数字信道,DCE的作用是实现信号码型与电平的转换,以及线路接续控制等。传输信道除有模拟和数字的区分外,还有有线信道与无线信道、专用线路与交换网线路之分。交换网线路要通过呼叫过程建立连接,通信结束后再拆除;专线连接由于是固定连接就无需上述的呼叫建立与拆线过程。计算机系统中的通信控制器用于管理与数据终端相连接的所有通信线路。中央处理器用来处理由数据终端设备输入的数据。 3 数据通信的分类 1 有线数据通信 数字数据网(DDN)。数字数据网由用户环路、DDN节点、数字信道和网络控制管理中心组成。DDN是利用光纤或数字微波、卫星等数字信道和数字交叉复用设备组成的数字数据传输网。也可以说DDN是把数据通信技术、数字通信技术、光迁通信技术以及数字交叉连接技术结合在一起的数字通信网络。数字信道应包括用户到网络的连接线路,即用户环路的传输也应该是数字的,但实际上也有普通电缆和双绞线,但传输质量不如前。 分组交换网。分组交换网(PSPDN)是以CCITTX25建议为基础的,所以又称为X25网。它是采用存储——转发方式,将用户送来的报文分成具用一定长度的数据段,并在每个数据段上加上控制信息,构成一个带有地址的分组组合群体,在网上传输。分组交换网最突出的优点是在一条电路上同时可开放多条虚通路,为多个用户同时使用,网络具有动态路由选择功能和先进的误码检错功能,但网络性能较差。 帧中继网。帧中继网络通常由帧中继存取设备、帧中继交换设备和公共帧中继服务网3部分组成。帧中继网是从分组交换技术发展起来的。帧中继技术是把不同长度的用户数据组均包封在较大的帧中继帧内,加上寻址和控制信息后在网上传输。 2 无线数据通信 无线数据通信也称移动数据通信,它是在有线数据通信的基础上发展起来的。有线数据通信依赖于有线传输,因此只适合于固定终端与计算机或计算机之间的通信。而移动数据通信是通过无线电波的传播来传送数据的,因而有可能实现移动状态下的移动通信。狭义地说,移动数据通信就是计算机间或计算机与人之间的无线通信。它通过与有线数据网互联,把有线数据网路的应用扩展到移动和便携用户4网络及其协议 1计算机网络 计算机网络(ComputerNetwork),就是通过光缆、双绞电话线或有、无线信道将两台以上计算机互联的集合。通过网络各用户可实现网络资源共享,如文档、程序、打印机和调制解调器等。计算机网络按地理位置划分,可分为网际网、广域网、城域网、和局域网四种。Internet是世界上最大的网际网;广域网一般指连接一个国家内各个地区的网络。广域网一般分布距离在100-1000公里之间;城域网又称为都市网,它的覆盖范围一般为一个城市,方圆不超过10-100公里;局域网的地理分布则相对较小,如一栋建筑物,或一个单位、一所学校,甚至一个大房间等。 局域网是目前使用最多的计算机网络,一个单位可使用多个局域网,如财务部门使用局域网来管理财务帐目,劳动人事部门使用局域网来管理人事档案、各种人才信息等等。 2网络协议 网络协议是两台计算机之间进行网络对话所使用的语言,网络协议很多,有面向字符的协议、面向比特的协议,还有面向字节计数的协议,但最常用的是TCP/IP协议。它适用于由许多LAN组成的大型网络和不需要路由选择的小型网络。TCP/IP协议的特点是具有开放体系结构,并且非常容易管理。 TCP/IP实际上是一种标准网络协议,是有关协议的集合,它包括传输控制协议(Transport Control Protocol)和因特网协议(InternetProtocol)。TCP协议用于在应用程序之间传送数据,IP协议用于在程序与主机之间传送数据。由于TCP/IP具有跨平台性,现已成为Internet的标准连接协议。网络协议分为如下四层:网络接口层:负责接收和发送物理帧;网络层:负责相邻节点之间的通信;传输层:负责起点到终端的通信;应用层:提供诸如文件传输、电子邮件等应用程序要把数据以TCP/IP协议方式从一台计算机传送到另一台计算机,数据需经过上述四层通信软件的处理才能在物理网络中传输。 目前的IP协议是由32位二进制数组成的,如133就表示连接到因特网上的计算机使用的IP地址,在整个因特网上IP地址是唯一的。 5 结语 总之,随着因特网技术的不断发展,数据通信技术将得到越来越广泛的应用,在数据通信的新技术、新设备不断涌现的今天,学习、了解和掌握数据通信技术显得尤为重要。
中国移动通信市场发展与3G应用前景 移动通信事业的飞速发展 回顾我国移动电话10多年的发展历程，可以看出，中国的移动通信发展史是超常规的发展史。自1987年中国电信开始开办移动电话业务以来到1993年用户增长速度均在200%以上，从1994年移动用户规模超过百万大关，移动电话用户数每年几乎比前一年翻一番。1997年7月17日，我国移动电话第1000万个用户在江苏南京诞生，意味着中国移动电话用10年时间所发展的用户数超过了固定电话110年的发展历程。2001年8月，中国的移动通信用户数超过美国跃居为世界第一位。2003年底移动电话用户总数已达到69亿户，普及率为8%。而在2002年底世界上已有10个国家的移动电话普及率超过83%。其中，英国为4%，意大利为65%，卢森堡为34%；当时，中国为09%。所以，我国移动通信业务尚具有巨大的发展潜力。 历史发展的新机遇 回顾我国移动通信发展的历程是第一代移动通信制式较多，有美国的AMPS，英国的TACS，北欧、日本的制式等。我国科技人员分析对比根据国情选用了TACS系统，购买国外设备建设移动通信网，设备制造厂也与外国公司合作生产(装配)了部分系统设备和手机。研究部门也研制了部分设备，但由于种种原因，都没有成为气候。到了第二代，国际上主要是GSM、CDMA两种制式。在建立第二代移动通信网之前，我国分别在嘉兴、天津进行了GSM、CDM的试验，测试了各种性能。由于GSM标准成熟较早，我国开始选用了GSM系统，后来联通公司又引进了CDMA统，在第二代移动通信建设中我国制定了较为完整的技术体制和标准系列，为第二代移动通信网络的发展提供了有利条件。与此同时，设备制造商如华为、中兴等公司也参与标准的制定工作，这样他们就推进了产品的开发生产，使我国民族产业在国内外市场占有一些比例。在制定第三代移动通信的标准时我国的相关领导和广大技术人员，明确认识到这是改变我国在移动通信业局面的重要机遇，组织相关技术人员积极参加3G标准制定工作，成立了IMT-2000RTT(无线传输技术)评估组，并先后向国际标准组织提出了具有自主知识产权的TD-SCDMA和LAS-CDMA。TD-SCDMA已成为国际上3G的三大主流标准之一，LAS-CDMA也成为3G国际标准组织的后备标准。设备制造厂商在积极参加标准制定的同时，努力开发产品，取得较好进展。尤其是中兴、华为开发的产品不仅在国内可以提供运营商使用，而且在国外也占有一定位置。 3G改变中国通信格局 关于3G的发展，三年前我国政府部门已确定了“冷静、稳妥、科学、求实”和“积极跟进，先行试验，培育市场，支持发展”的3G及3G产业发展的基本方针与原则。信息产业部于2002年出台了中国第三代移动通信系统的频率规划，时分双工获得了55 100=155MHz的频谱，FDD获得了120 60 (170)=180～C350MHz的频谱。这充分体现了我国政府对具有自主知识产权的时分双工标准体制的重视与支持。 根据政府确定的基本方针与原则，2001年6月22日信息产业部成立3G技术试验专家组(3GTEG)，负责实施3G技术试验，专家组由来自国内的运营、设备制造和科研院校的专家组成。信息产业部六个司局组成3G领导小组。试验工作分两个阶段进行：第一阶段，在MTNet(移动通信实验网)进行；第二阶段，在运营商网络和MTNet进行。截止2003年底，已对WCDMA，TD-SCDMA，2GHzCDMA20001x完成了第一阶段试验工作，结论是系统基本成熟，终端尚存在一定问题需要改进。2004年进行第二阶段试验。 国际电联ITU-R在1985年，就开始研究第三代移动通信的技术和标准。其目标是统一全球移动通信标准和频段，实现全球漫游，提高移动通信的频谱利用率及数据传输速率，满足多媒体业务的需求。1998年，国际电联ITU向全世界征集第三代移动通信世界标准草案，共征集了来自美、欧、中、日、韩等国家和地区的16种3GRTT(第三代移动通信无线传输技术)标准提案。在提案评审和筛选过程中，国际电联根据对3G标准的要求，对3G标准提案进行了长达两年的评估、仿真、融合、关键参数的确定工作，通过了包括中国提案在内的5个无线传输的技术规范。目前，国际上共认的3G主流标准有3个，分别是欧洲阵营的WCDMA、美国高通的CDMA2000和中国大唐的TD-SCDMA。
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军事高技术论文篇二 “高技术”的嬗变 [摘 要] 论述技术因素在书籍发展过程中的重要作用与意义，指出现代书籍设计呈现“高技术”化倾向，并指出“高技术”概念是一个包含多种语义、具有丰富内涵的特殊概念，由此从不同角度论述现代书籍设计的新发展，重点阐释现代书籍设计核心的思想问题，目的是为现代书籍设计实践提供理论性的参考与指导。 [关键词] 高技术 书籍 书籍设计 机械 美学 审美价值 [中图分类号] G232 [文献标识码] A [文章编号] 1009-5853 (2014) 06-0033-05 Change of “ High-Tech ”： the New Development of Modern Book Design Gu Yuanyuan (School of Fine Arts， Nanjing Normal University，Nanjing，210023) [Abstract] Technical factors play a very important role in the process of books Today，“High-Tech” becomes a remarkable feature of the modern book “High-Tech”is a concept with rich Applying this concept to modern book design leads to a lot of different book binding This paper studies the development of modern book design from different aspects， and explains the core problems of modern book It is to provide a theoretical reference and guidance to modern book [Key words] High-Tech Book Book design Mechanical aesthetics Aesthetic value 技术作为人类肢体、感官和大脑的补充和延伸，是实现人类特定目的的一种有效手段，也是调节和变革人与 自然 的物质力量。在人类社会的发展进程中，书籍作为知识存续与 文化 传播的重要中介和平台，首当其冲地受到新科学与新技术的影响与制约，如造纸术和印刷术直接作用于书籍的发展，从而改变了书籍的基本形态，同时书籍形态的变化又折射出技术的发展，成为人类技术发展的一个缩影。从纸莎草到羊皮卷，从甲骨到线装书，直至今日形式多样的数字、电子、多媒体出版物，书籍成为展示人类新技术的重要窗口和舞台。现代书籍设计，更加注重新技术的合理运用，突出工艺性的细节，并有意体现科学技术的象征性意义，极力宣扬机器美学和新技术的美感，崇尚“机械美”，以另类的视角，重新诠释现代文明，呈现出“高技术”的特征。比如韩湛宁先生设计的 国际 平面杂志《N1》(图1)，采用锡箔纸作为书籍最外围的包装，银色的锡箔显示出一种强烈的现代科技感，读者在撕开书籍包装的过程中，锡箔外形发生改变，产生一种不规则的形态，扭曲、折叠和撕裂的锡箔通过对光线的反射、折射，营造出一种独特的视觉效果，体现了机械美学的特征。从书籍创作的角度而言，这是对书籍形态的“再设计”，在这个过程中，读者参与了书籍形态的“二次创作”，并呈现多元化的设计效果。 严格意义上讲，“高技术”即高技派(High-Tech)，亦称“重技派”，发轫于建筑设计领域，从20世纪60年代开始，这种建筑风格得到很大的发展。“高技术”建筑运用精细的技术结构，讲究现代工业材料和工业加工技术的运用，对技术化的视觉元素加以夸张处理，常将建筑结构、框架、设备、管道等暴露在外。同时，“高技术”建筑强调施工工艺的时代感，重视工业化的象征性特点，赋予建筑新的美学含义。最具代表的“高技术”建筑是法国巴黎蓬皮杜文化中心、香港中国银行等。这种风格在现代建筑史上具有重要影响，且一直延续和影响到今天。作为系统化的文化生态环境，现代书籍设计必然会受到同时代“高技术”建筑风格的影响，呈现“高技术”化的特征。这是由于书籍作为文化中介和载体，具有极强的导向性，它的视觉形态极易受到同时代先锋、前卫艺术的影响，并呈现出一定的风格倾向。另一方面，由于书籍与建筑同为三维立体结构，有着极为相似的空间形态，不论是在整体的构建思想上还是在具体的表现手法上，书籍与建筑之间都有一种内在的契合性，因此，现代建筑艺术中的新发展更易影响现代书籍设计，并使之呈现特定的艺术风格。正如吕敬人先生所言：“我认为书籍设计应该是一种立体的思维，是注入时间概念的塑造三维空间的书籍‘建筑’。”[1] 现代书籍设计不仅受到同时代建筑技术与艺术的影响，还受到社会经济、文化与艺术等多种因素的影响与制约。“高技术”风格的书籍设计在逐步发展与成熟的过程中，“技术”本身的内涵也在不断改变，它不再是一种单纯的工具理性和科学物化，也不再只是一个不带任何感情因素的中性词汇，它已经被人为地赋予更多主观的意义和个性的色彩，逐步嬗变成一个包含多种语义，并与各种感性因素相融合的新的审美标准。“高技术”不仅代表着高的技术水准与工艺水平，更意味着现代书籍设计追求的高艺术感与高审美性，设计的高标准与高准入，读者的高需求以及书籍最终呈现的高品位、高情感与高补偿。从本质而言，这种嬗变不只涉及物质表层，更直指人类精神内核，它是现代书籍设计思维模式的变化，也是设计方法的改变，更是审美观念的转变。客观而言，这是一种积极的变化，体现了现代书籍设计的新发展。 1 书籍设计的高技术与高工艺 现代书籍设计同建筑设计一样强调系统设计(Systematic Planning)和参数设计(Parametric Planning)，强调运用结构体系中的模数化、构件化、标准化，书籍设计师借助先进的加工设备与条件，将现代 工业设计 和建筑设计中的新材料、新技术与新工艺等大量“移植”到书籍设计中，并使用工业化的处理手法、机械化的视觉元素和技术化的语义符号，对书籍的装帧形态、结构和样式做出大胆的创新与革命性的处理。书籍设计的面貌为之一新，呈现“高技术”的风格倾向，并逐步演变成一种独立的艺术形式和审美形态。 现代书籍设计基本纸张的尺寸和开本，如大度、全度纸张完全符合工业化大生产的需要，书籍的开本在此基础上再进行细分，整本书就是由相同尺寸的标准纸张在空间维度上重复搭建而成。此外，书籍编排设计中的母版、段落样式、字体样式的设定完全建立在标准化与构件化的基础上，这些元素可以进行系统化的参数构建，基本元素一经设定即可重复调用，从而实现整本书在视觉形式上的严格统一。页眉、页脚、页码位置，天头、地脚、订口、切口、分栏的距离，字体、字号、字距、行距的大小等，也都可以在设计中进行严格规范，从而实现标准化设计。在书籍的整体构建上，设计师常采用对比、类推、共生、重复、秩序等方式重构书籍的空间结构，力图展现技术的合理性和空间的灵活性，同时对书籍的各个局部，如封面、封底、护封、腰封、书脊、勒口、环衬、扉页等进行再设计，通过暴露书籍内部模数化的标准构件，营造特殊的空间结构。 现代书籍设计极其强调材料特性的表达，除使用传统纸张外，还大量使用木材、金属、塑料、陶瓷等特殊材料，通过各种材料的穿插、组合与并置，产生强烈的视觉对比与视觉反差，从而营造特殊的空间效果，体现“高技术”的特征。如韩家英先生设计的《深圳平面设计03展作品集》(图2)，就如“高技术”建筑裸露结构、框架和管线一般，将书脊局部或全部暴露在外，通过内部的规则锁线与外部的透明胶水把分散的书页结合成书，装订线与整齐的书帖自然地显露出来，每一个书帖的折叠部分呈现不同的印刷颜色，多色的书帖整齐地并置在一起，构建成一个三维立体结构。这与传统书籍整齐、规整和封闭的装帧风格完全不同，既满足书籍保护的需要，又营造特殊的工业化视觉效果，体现了机械美学的内在含义。又如王粤飞设计的《正泰集团简介画册》(图3)，在设计中通过使用金属或仿金属材料，辅助压凹凸、模切、烫金银等印后工艺，为书籍营造特殊的金属效果，赋予书籍新的美学含义。 2 书籍设计的高艺术与高审美 技术与艺术，分别从属于物质生产和精神生产的不同领域。但是它们又作为构成要素，共同融入设计产品之中[2]。现代书籍设计师借助技术化的语言来实现“高艺术”化的视觉效果，技术是实现的路径与手段，艺术价值的提升才是设计师追求的目标。正如尹定邦先生所言，当设计解决了物质技术产品的技术课题与使用功能，艺术便成为它永无止境的追求[3]。事实上，技术与艺术之间存在相互转化与融合的关系，“当技术上升到一定程度就成为艺术”。从某种程度而言，在现代书籍设计中，技术就是艺术，“高技术”意味着“高艺术”。 在书籍装帧技术与加工工艺不断发展的背景下，传统书籍的内涵与外延都发生了变化，书籍视觉形态进一步独立。“高技术”的介入，使书籍的角色发生改变。书籍除了肩负传统的文化传载与承续功能，还承担更多的任务，有更强的艺术性、趣味性与交互性，变得更加可读、可知、可赏、可玩和可感，犹如一件件高品位的清赏与雅玩，常令读者爱不释手。吴勇为电视剧《画魂》设计的宣传画册(图4)，采用特殊的三角形结构，完全颠覆了四边形书籍的传统形态，并且采用模切、压痕等印后工艺，具备很强的艺术性和趣味性。朱赢椿设计的《不裁》(图5)，充分结合书籍的具体内容在形式上做出相应的变化，形成一种内在契合。在该书的扉页上配有一把小纸刀，读者在翻阅每一页前都要借助小纸刀将粘连在一起的页面裁开。阅读看似变得更加复杂，但却充满互动的乐趣，读者在阅读过程中享受了更多书籍设计带来的惊喜与快乐。此时，书籍已经超越功利化的色彩，嬗变成为一种纯艺术的形式，犹如一件高品质的艺术品，具备 收藏 、鉴赏和审美的价值，书籍的视觉形式具备了独立的美学价值和意义。因此，评判现代书籍设计优劣，不能停留在传统的话语体系内，而应该转换视角，更新观念，重新认识书籍作为艺术品的角色，重视书籍视觉形式自身的价值。正如徐鲁在《封面上的书卷气》中所言：“真正的爱书人，绝不是把书的生命和美质仅仅寄托在可读上的。有时恰恰相反，当某本新书一拿到手，先不考虑其内容价值，而仅仅从外表就感到它的美和可爱，这样的书，往往也能引起爱书人收藏和把玩的 兴趣 。”[4] 审美价值的提升，为书籍艺术化的表现提供了广阔的空间，“高技术性”逐步演变成一种“高艺术感”。设计“以科学技术为创作手段……这并没有损害设计的艺术特性，反而使得现代设计具有了科技含量很高的现代艺术特性，如全新的材料美、精密的技术美、极限的体量美、新奇的造型美、科幻的意趣美等”[5]。设计师将艺术因素融入书籍设计领域，从而创造出更多、更具艺术韵味和精神内涵的“艺术品”。杜威(JDewey)指出：“为使作品成为真正的艺术作品，作品也应该是审美的，也就是说，应该创造得使人在欣赏它时感到愉快。”[6]现代书籍极高的审美价值也激发和唤起读者更多的思考与想象，读者更多地参与到书籍的“二次创作”中，从而实现书籍设计审美价值的持续提升。 3 书籍设计的高标准与高准入 书籍设计的“高技术”并不只是简单地为书籍披上一件高技术化的外衣，而是在书籍的编辑设计、编排设计、装帧设计和信息视觉化设计等几个方面整体性的提升[7]。实现书籍设计的高技术目标需要设计师进行缜密的策划编辑、巧妙的图文编排、合理的装帧技术和有效的信息传达等，从某种程度而言，“高技术”意味着“高标准”。 实现书籍设计的“高标准”涉及众多因素，设计师的创新欲望是实现这种“高标准”的内在驱动力。信息时代提倡创新，鼓励冒险，宽容失败，这种开放的社会风潮为书籍设计的创新提供了广阔空间，尝试性、实验性和前瞻性的书籍设计探索不断涌现，成为书籍设计不断深化发展的动力。同时，设计师本体意识的觉醒和自我价值的确证，为这种创新活动的深化提供了强劲的动力。在创作过程中，设计师不希望受到过多外界因素的干扰与影响，不愿书籍设计完全沦为书籍内容的附庸与标签。设计师给自己提出了更高的标准与要求，很多设计师苦心孤诣，将书籍当成一种独立的审美对象，通过独立的设计来实现自己的审美理想，通过展现设计自身的魅力来营造一种“有意味的形式”，正如吴冠中在艺术创作中反复强调的，要学会表现出自己的感情，不择手段，择一切手段，表达视觉美感及独特情思[8]。 在书籍设计审美标准普遍缺失的情况下，技术特征极易演变成一种设计质量的评价标准。“高技术”体现的是一种实现过程的“高准入”、“高区隔”与“高门槛”，这种实现的“高难度”在一定程度上代表了设计的“高品质”，能够提升作品的附加值。因此，提高书籍设计实现的困难度，从一个角度体现了设计师的工作价值。这也是当下“高技术”风格的书籍设计流行并逐渐成为一种新的设计风潮与 时尚 ，成为一种设计的方向与选择的重要原因。当然，对“高技术”的过度喜爱容易演变成一种对技术的盲目崇拜，沦为唯技术论或者技术至上主义，或者一味地炫耀技术发展，演变成为所谓的“炫技派”。这对书籍设计的发展而言，是走向另外一个极端。 4 书籍设计的高需求与高品位 作为终端消费者的读者，希望通过阅读获取知识与信息，并通过观看获得独特的审美愉悦与视觉享受，实现精神的升华与心理的满足。在消费社会，书籍是文化消费的产品，书籍设计则作为一种消费的符号和标志存在，具备象征和隐喻的功能。在书籍消费过程中，读者被分为不同的阶层与群体，并通过书籍消费，显示出各自的身份与地位，体现个体的存在。 随着社会发展，读者的审美标准不断攀升和提高，视觉“阈值”不断被刷新，读者呼唤有更多、更新和更美的书籍设计作品出现，从而满足人们日益增长的个性化、多样化和差异化的审美需求。读者对他们常见的书籍设计形态提出了更高的审美标准，对他们感觉陌生的视觉形态展现了更强的包容性。与以往书籍朴素、自然、含蓄和内敛的视觉风格不同，当下荒诞、怪异、离奇和另类的书籍设计风格层出不穷，呈现出多元化的风格趋向。现代书籍设计风格经历着巨大变化，这种变化的背后，其实是人类求新、求异和求变的心理本能体现，也正好契合了形式主义美学中关于“陌生化”理论的阐释。“陌生化”是俄国人什克诺夫斯基(Viktor Shklovsky)首先提出的，他认为艺术通过将事物“陌生化”，从而增加读者感受的难度和延长读者感受的时间，让人们对平日视而不见的寻常世界产生一个全新的体验，艺术如果要避免衰老、退化，就要不断地追求“陌生化”，从而满足读者的审美需要。由此我们就容易解释今天种种另类风格书籍存在与发展的相关问题。 1978年，詹・克朗(Joan Kron)和苏珊・斯莱辛(Susan Slesin)在他们的著作《高科技》中对“高技术”概念进行了系统的阐释：“这个术语在设计中特指两个不同层次的内容”，“一是技术性的风格，强调工业技术的特征(technology);二是高品位的(high style)。”[9]在数字媒体时代，数字出版物取得了长足的进步，但是并没有消弭纸质书籍的发展，数字出版与传统印刷出版共同发展、并行不悖，纸质书籍仍然展现了强大的生命力，在快餐化消费的读屏时代，相对于数字出版物而言，纸质书籍本身就意味着“高品位”。 在快节奏的今天，读者对于纸质书籍的阅读方式也发生了改变，不再仅是直线性阅读，而出现了更多非线性与多线程的阅读方式。也就是说，读者的阅读状态是离散与混沌的，阅读节奏是跳跃与无序的，阅读心境是随性与随意的，阅读的前后次序被打乱，阅读的状态变得不可确定，阅读的进程变得不可控制，阅读的方式变得更加多样。这种变化对书籍设计提出了更高的要求，设计师需要对书籍的整体与局部都进行恰当的设计，通过设计来激发读者的阅读兴趣，满足读者的心理期待。比如，设计师弗朗西斯卡・普列托(Francesca Prieto)为诗人尼加诺尔・巴拉(Nicanor Parra)的诗歌集设计的精装书(图6)，内容看似支离破碎，但若把它们撕下来，进行折叠、拼贴和组装，就能看到完整的诗歌内容，这种极富 想象力 的书籍设计，既反映了诗歌的内在精神，更激发了读者的阅读热情。丰子恺先生曾说，善于装帧者，亦能将书的内容精神翻译为形状与色彩，使读者发生美感，而增加读者的兴趣[10]。读者对书籍进行触碰、轻抚、摩挲、把玩、翻阅和审视，并借助视觉、听觉、嗅觉、味觉和触觉五感进行更加深入的沟通，实现与作者跨时空的交流，从而获得独特的审美愉悦和心理满足。 5 书籍设计的高情感与高补偿 美国未来学家约翰・奈斯比特指出：“无论何处都需要有补偿性的高情感。我们社会里高技术越多，我们就越希望创造高情感的环境，用技术的软性一面来平衡硬性的一面。”[11]“高技术”不是设计的目的，而是设计的手段，当“高技术”发展到一定程度，更需要“高情感”的投入和“高心理”的补偿。“高技术”应该与“高情感”相融，使作品呈现出技艺高超又感人至深的特殊景象。设计师通过高情感的设计来柔化和软化高技术带来的片面性，实现对人性的抚慰与心灵关怀，使读者获得更多的心理满足与情感关照，从而产生一种亲切感和温暖感，借助设计的力量实现平衡与调适。由此可见，“高科技”转化为“高情感”，“改造自然”转变为“适应自然”，才是未来设计的主题，关注人的本质需求才是设计的终极课题。 现代书籍设计热衷于用金属、塑料、玻璃等工业时代的材料来重新设计书籍，强调工业化的材质，极力宣扬机械美学和新技术的美感。“高技术”阐述工业化带给人们审美的重大改变，并突显生产技术带给人的现代、冰冷、科技的感觉。这种看似冰冷的机械美学，在今天被赋予更多人性的色彩，戴上了情感的光环，它以一种建立在设计师理性推理之上的片段存在，充满调侃、戏谑和 游戏 的意味。在温润的书籍中应用机械美学中那种冷漠、冰冷和生硬的视觉形式变得更为常见，并逐步成为一种特殊的视觉审美形式，成为书籍设计风格的一种选择。书籍自身特有的书卷气息，与看似冷漠的机械美学之间形成一种非常有趣的冲突与反差，产生一种独特的视觉张力，构成现代书籍特有的戏剧性效果。吴勇为2008年北京奥运会设计的《中国印・舞动的北京》画册(图7)，就很好地结合了北京奥运代表性建筑元素，同时采用极其特殊的装帧工艺与材料，完美地体现了“人文奥运、绿色奥运和科技奥运”的核心理念，具备强烈的视觉冲击力和吸引力。现代书籍设计的这种匠心独运，其实就是一种“高情感”的投入与“高心理”的补偿。通过人本思想重新审视现代书籍设计中高技术的运用会发现，未来更加需要关注新技术影响下书籍设计本体语言的 拓展 ，使之更符合人性化设计和情感化设计的需要。 6 结 语 “技术”是书籍设计发展的决定性因素，在书籍发展过程中起着重要作用。现代书籍设计由于受到同时代“高技术”建筑的影响，呈现出工业化的特质，体现了独特的机械美学特征。但在发展过程中，“高技术”概念发生嬗变，演变成一个包含多种语义、内涵丰富的特殊词汇，代表着高艺术、高标准、高品位与高情感等。因此，书籍设计呈现多元化的风格倾向，同时，在发展过程中，书籍设计超越功利性的色彩，具备独立的审美价值和意义。 今天，荒诞、怪异、离奇和另类的书籍设计风格，很多是设计师个人的行为。事实上，书籍设计同电影艺术一样也存在“类型化”的分类问题。对实验性、概念性和尝试性的书籍设计，应该给予更大的包容与更多的自由，鼓励其成长，因为，今天的“前瞻性”设计极有可能就是明天的“实用性”设计，“创新”是设计产业得以持续发展的源动力。此外，我们需要客观地审视不断涌现的新技术，大胆地引入新技术，并将这些技术合理地融入书籍设计中，不断拓展书籍设计的发展空间。同时我们必须明确，情感与精神性的需要永远是书籍设计的最终落脚点，采用高技术的形式和手法，都源于对人们精神需要和情感需要的满足，因此，在设计过程中应该更多地思考设计的价值与目的，真正做到“以人为本”。 注 释 [1]吕敬人书艺 问道 [M]北京：中国青年出版社，2006：5 [2]徐恒醇设计美学[M]北京：清华大学出版社，2006：27 [3][5]尹定邦设计学概论[M]长沙：湖南科学技术出版社，2003：43，43 [4][10]孙艳，童翠萍书衣翩翩[M]北京：三联书店，2006：51，423 [6]莱德尔现代美学论文选[M]北京：文化艺术出版社，1988：140 [7]吕敬人书籍设计基础[M]北京： 高等 教育 出版社，2012：12 [8]吴冠中笔墨等于零[M]南京：江苏文艺出版社，2010：196 [9]王受之世界现代建筑史[M]北京：中国建筑工业出版社，1999：377 [11][美]约翰・奈斯比特大趋势：改变我们生活的十个新方向[M]北京：中国社会科学出版社，1984：1 看了“军事高技术论文怎么写”的人还看： 军事高科技论文范文 材料与军事高技术论文 军事理论的论文范文3000字 军事高科技论文 军事高科技战争论文 a("conten"); 共2页: 上一页 1 2 下一页
19世纪30年代后，有线电和无线电通信相继问世，军事通信发生重大变革。20世纪初，陆军中装备了野战无线电通信，海军中有了舰对舰、岸对舰无线电通信。空军于1912年实现了空对地通信。第一次世界大战时，参战国使用埋地电缆与被覆线路传输电报、电话信号；有的参战国无线电配备到营一级指挥所。第二次世界大战期间，出现了野战电话机、交换机、电传打字机、传真机和调幅、调频无线电台等通信设备。“黑鸟”SR-71侦察机第二次世界大战后，军事通信技术有了重大发展，相继出现了散射通信、微波接力通信、卫星通信和光纤通信。60年代后，数据网和计算机网被用于军事通信，提高了通信保障的自动化水平与快速反应能力。80年代开始研究的综合业务数字网，在通信联络组织上，注重通信联络的整体保障，形成多手段、多方向的迂回通信。
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光纤就是信号用光来传输，在接收端用光电转换设备转换成电信号。光纤的好处是不受干扰，传播距离远，频带宽
光纤通信技术的发展趋势[摘要]对光纤通信技术领域的主要发展热点作一简述与展望,主要有超高速传输系统,超大容量波分复用系统,光联网技术,新一代的光纤,IP over SDH与IP overOptical以及光接入网关键词:光纤 超高速传输 超大容量波分复用 光联网光纤通信的诞生与发展是电信史上的一次重要革命近几年来,随着技术的进步,电信管理体制的改革以及电信市场的逐步全面开放,光纤通信的发展又一次呈现了蓬勃发展的新局面,本文旨在对光纤通信领域的主要发展热点作一简述与展望1 向超高速系统的发展从过去2O多年的电信发展史看,网络容量的需求和传输速率的提高一直是一对主要矛盾传统光纤通信的发展始终按照电的时分复用(TDM)方式进行,每当传输速率提高4倍,传输每比特的成本大约下降30%～40%;因而高比特率系统的经济效益大致按指数规律增长,这就是为什么光纤通信系统的传输速率在过去20多年来一直在持续增加的根本原因目前商用系统已从45Mbps增加到10Gbps,其速率在20年时间里增加了20O0倍,比同期微电子技术的集成度增加速度还快得多高速系统的出现不仅增加了业务传输容量,而且也为各种各样的新业务,特别是宽带业务和多媒体提供了实现的可能目前10Gbps系统已开始大批量装备网络,全世界安装的终端和中继器已超过5000个,主要在北美,在欧洲,日本和澳大利亚也已开始大量应用我国也将在近期开始现场试验需要注意的是,10Gbps系统对于光缆极化模色散比较敏感,而已经敷设的光缆并不一定都能满足开通和使用10Gbps系统的要求,需要实际测试,验证合格后才能安装开通在理论上,上述基于时分复用的高速系统的速率还有望进一步提高,例如在实验室传输速率已能达到4OGbps,采用色度色散和极化模色散补偿以及伪三进制(即双二进制)编码后已能传输然而,采用电的时分复用来提高传输容量的作法已经接近硅和镓砷技术的极限,没有太多潜力可挖了,此外,电的40Gbps系统在性能价格比及在实用中是否能成功还是个未知因素,因而更现实的出路是转向光的复用方式光复用方式有很多种,但目前只有波分复用(WDM)方式进入大规模商用阶段,而其它方式尚处于试验研究阶段2 向超大容量WDM系统的演进光纤接入|光纤传输如前所述,采用电的时分复用系统的扩容潜力已尽,然而光纤的200nm可用带宽资源仅仅利用了不到1%,99%的资源尚待发掘如果将多个发送波长适当错开的光源信号同时在一极光纤上传送,则可大大增加光纤的信息传输容量,这就是波分复用(WDM)的基本思路采用波分复用系统的主要好处是:(1)可以充分利用光纤的巨大带宽资源,使容量可以迅速扩大几倍至上百倍;(2)在大容量长途传输时可以节约大量光纤和再生器,从而大大降低了传输成本;(3)与信号速率及电调制方式无关,是引入宽带新业务的方便手段;(4)利用WDM网络实现网络交换和恢复可望实现未来透明的,具有高度生存性的光联网鉴于上述应用的巨大好处及近几年来技术上的重大突破和市场的驱动,波分复用系统发展十分迅速如果认为1995年是起飞年的话,其全球销售额仅仅为1亿美元,而2000年预计可超过40亿美元,2005年可达120亿美元,发展趋势之快令人惊讶目前全球实际敷设的WDM系统已超过3000个,而实用化系统的最大容量已达320Gbps(2*16*10Gbps),美国朗讯公司已宣布将推出80个波长的WDM系统,其总容量可达200Gbps(80*5Gbps)或400Gbps(40*10Gbps)实验室的最高水平则已达到6Tbps(13*20Gbps)预计不久实用化系统的容量即可达到1Tbps的水平可以认为近2年来超大容量密集波分复用系统的发展是光纤通信发展史上的又一里程碑不仅彻底开发了无穷无尽的光传输键路的容量,而且也成为IP业务爆炸式发展的催化剂和下一代光传送网灵活光节点的基础3 实现光联网——战略大方向上述实用化的波分复用系统技术尽管具有巨大的传输容量,但基本上是以点到点通信为基础的系统,其灵活性和可靠性还不够理想如果在光路上也能实现类似SDH在电路上的分插功能和交叉连接功能的话,无疑将增加新一层的威力根据这一基本思路,光的分插复用器(OADM)和光的交叉连接设备(OXC)均已在实验室研制成功,前者已投入商用实现光联网的基本目的是:(1)实现超大容量光网络;(2)实现网络扩展性,允许网络的节点数和业务量的不断增长;(3)实现网络可重构性,达到灵活重组网络的目的;(4)实现网络的透明性,允许互连任何系统和不同制式的信号;(5)实现快速网络恢复,恢复时间可达鉴于光联网具有上述潜在的巨大优势,发达国家投入了大量的人力,物力和财力进行预研,特别是美国国防部预研局(DARPA)资助了一系列光联网项目,如以Be11core为主开发的"光网技术合作计划(ONTC)",以朗讯公司为主开发的"全光通信网"预研计划","多波长光网络(MONET)"和"国家透明光网络(NTON)"等在欧洲和日本,也分别有类似的光联网项目在进行光纤接入|光纤传输综上所述光联网已经成为继SDH电联网以后的又一新的光通信发展高潮其标准化工作将于2000年基本完成,其设备的商用化时间也大约在2000年左右建设一个最大透明的高度灵活的和超大容量的国家骨干光网络不仅可以为未来的国家信息基础设施(NII) 奠定一个坚实的物理基础,而且也对我国下一世纪的信息产业和国民经济的腾飞以及国家的安全有极其重要的战略意义4 新一代的光纤近几年来随着IP业务量的爆炸式增长,电信网正开始向下一代可持续发展的方向发展,而构筑具有巨大传输容量的光纤基础设施是下一代网络的物理基础传统的G652单模光纤在适应上述超高速长距离传送网络的发展需要方面已暴露出力不从心的态势,开发新型光纤已成为开发下一代网络基础设施的重要组成部分目前,为了适应干线网和城域网的不同发展需要,已出现了两种不同的新型光纤,即非零色散光纤(G655光纤)和无水吸收峰光纤(全波光纤)1 新一代的非零色散光纤 非零色散光纤(G655光纤)的基本设计思想是在1550窗口工作波长区具有合理的较低色散,足以支持10Gbps的长距离传输而无需色散补偿,从而节省了色散补偿器及其附加光放大器的成本;同时,其色散值又保持非零特性,具有一起码的最小数值(如2ps/(km)以上),足以压制四波混合和交叉相位调制等非线性影响,适宜开通具有足够多波长的DWDM系统,同时满足TDM和DWDM两种发展方向的需要为了达到上述目的,可以将零色散点移向短波长侧(通常1510～1520nm范围)或长波长侧(157nm附近),使之在1550nm附近的工作波长区呈现一定大小的色散值以满足上述要求典型G655光纤在1550nm波长区的色散值为G652光纤的1/6～1/7,因此色散补偿距离也大致为G652光纤的6～7倍,色散补偿成本(包括光放大器,色散补偿器和安装调试)远低于G652光纤2 全波光纤 与长途网相比,城域网面临更加复杂多变的业务环境,要直接支持大用户,因而需要频繁的业务量疏导和带宽管理能力但其传输距离却很短,通常只有50～80km,因而很少应用光纤放大器,光纤色散也不是问题显然,在这样的应用环境下,怎样才能最经济有效地使业务量上下光纤成为网络设计至关重要的因素采用具有数百个复用波长的高密集波分复用技术将是一项很有前途的解决方案此时,可以将各种不同速率的业务量分配给不同的波长,在光路上进行业务量的选路和分插在这类应用中,开发具有尽可能宽的可用波段的光纤成为关键目前影响可用波段的主要因素是1385nm附近的水吸收峰,因而若能设法消除这一水峰,则光纤的可用频谱可望大大扩展全波光纤就是在这种形势下诞生的全波光纤采用了一种全新的生产工艺,几乎可以完全消除由水峰引起的衰减除了没有水峰以外,全波光纤与普通的标准G652匹配包层光纤一样然而,由于没有了水峰,光纤可以开放第5个低损窗口,从而带来一系列好处:(1)可用波长范围增加100nm,使光纤的全部可用波长范围从大约200nm增加到300nm,可复用的波长数大大增加;(2)由于上述波长范围内,光纤的色散仅为155Onm波长区的一半,因而,容易实现高比特率长距离传输;(3)可以分配不同的业务给最适合这种业务的波长传输,改进网络管理;(4)当可用波长范围大大扩展后,允许使用波长间隔较宽,波长精度和稳定度要求较低的光源,合波器,分波器和其它元件,使元器件特别是无源器件的成本大幅度下降,这就降低了整个系统的成本5 IP over SDH与IP over Optical以IP业务为主的数据业务是当前世界信息业发展的主要推动力,因而能否有效地支持IP业务已成为新技术能否有长远技术寿命的标志目前,ATM和SDH均能支持IP,分别称为IP over ATM和IP over SDH两者各有千秋IP over ATM利用ATM的速度快,颗粒细,多业务支持能力的优点以及IP的简单,灵活,易扩充和统一性的特点,可以达到优势互补的目的,不足之处是网络体系结构复杂,传输效率低,开销损失大(达25%～30%)而SDH与IP的结合恰好能弥补上述IP overATM的弱点其基本思路是将IP数据包通过点到点协议(PPP)直接映射到SDH帧,省掉了中间复杂的ATM层具体作法是先把IP数据包封装进PPP分组,然后利用HDLC组帧,再将字节同步映射进SDH的VC包封中,最后再加上相应SDH开销置入STM-N帧中即可IP over SDH在本质上保留了因特网作为IP网的无连接特征,形成统一的平面网,简化了网络体系结构,提高了传输效率,降低了成本,易于IP组插和兼容的不同技术体系实现网间互联最主要优点是可以省掉ATM方式所不可缺少的信头开销和IP overATM封装和分段组装功能,使通透量增加25%～30%,这对于成本很高的广域网而言是十分珍贵的缺点是网络容量和拥塞控制能力差,大规模网络路由表太复杂,只有业务分级,尚无优先级业务质量,对高质量业务难以确保质量,尚不适于多业务平台,是以运载IP业务为主的网络理想方案随着千兆比高速路由器的商用化,其发展势头很强采用这种技术的关键是千兆比高速路由器,这方面近来已有突破性进展,如美国Cisco公司推出的12000系列千兆比特交换路由器(GSR),可在千兆比特速率上实现因特网业务选路,并具有5～60Gbps的多带宽交换能力,提供灵活的拥塞管理,组播和QOS功能,其骨干网速率可以高达5Gbps,将来能升级至10G这类新型高速路由器的端口密度和端口费用已可与ATM相比,转发分组延时也已降至几十微秒量级,不再是问题总之,随着千兆比特高速路由器的成熟和IP业务的大发展,IP overSDH将会得到越来越广泛的应用光纤接入|光纤传输但从长远看,当IP业务量逐渐增加,需要高于4Gbps的链路容量时,则有可能最终会省掉中间的SDH层,IP直接在光路上跑,形成十分简单统一的IP网结构(IP overOptical)显然,这是一种最简单直接的体系结构,省掉了中间ATM层与SDH层,减化了层次,减少了网络设备;减少了功能重叠,简化了设备,减轻了网管复杂性,特别是网络配置的复杂性;额外的开销最低,传输效率最高;通过业务量工程设计,可以与IP的不对称业务量特性相匹配;还可利用光纤环路的保护光纤吸收突发业务,尽量避免缓存,减少延时;由于省掉了昂贵的ATM交换机和大量普通SDH复用设备,简化了网管,又采用了波分复用技术,其总成本可望比传统电路交换网降低一至二个量级!综上所述,现实世界是多样性的,网络解决方案也不会是单一的,具体技术的选用还与具体电信运营者的背景有关三种IP传送技术都将在电信网发展的不同时期和网络的不同部分发挥自己应有的历史作用但从面向未来的视角看,IP over Optical将是最具长远生命力的技术特别是随着IP业务逐渐成为网络的主导业务后,这种对IP业务最理想的传送技术将会成为未来网络特别是骨干网的主导传送技术在相当长的时期,IP over ATM,IP overSDH和IP over Optical将会共存互补,各有其最佳应用场合和领域6 解决全网瓶颈的手段——光接入网过去几年间,网络的核心部分发生了翻天覆地的变化,无论是交换,还是传输都已更新了好几代不久,网络的这一部分将成为全数字化的,软件主宰和控制的,高度集成和智能化的网络而另一方面,现存的接入网仍然是被双绞线铜线主宰的(90%以上),原始落后的模拟系统两者在技术上的巨大反差说明接入网已确实成为制约全网进一步发展的瓶颈目前尽管出现了一系列解决这一瓶颈问题的技术手段,如双绞线上的xDSL系统,同轴电缆上的HFC系统,宽带无线接入系统,但都只能算是一些过渡性解决方案,唯一能够根本上彻底解决这一瓶颈问题的长远技术手段是光接入网接入网中采用光接入网的主要目的是:减少维护管理费用和故障率;开发新设备,增加新收入;配合本地网络结构的调整,减少节点,扩大覆盖;充分利用光纤化所带来的一系列好处;建设透明光网络,迎接多媒体时代 所谓光接入网从广义上可以包括光数字环路载波系统(ODLC)和无源光网络(PON)两类数字环路载波系统DLC不是一种新技术,但结合了开放接口VS1/V2,并在光纤上传输综合的DLC(IDLC),显示了很大的生命力,以美国为例,目前的3亿用户线中,DLC/IDLC已占据3600万线,其中IDLC占2700万线特别是新增用户线中50%为IDLC,每年约500万线至于无源光网络技术主要是在德国和日本受到重视德国在1996年底前共敷设了约230万线光接入网系统,其中PON约占100万线日本更是把PON作为其网络光纤化的主要技术,坚持不懈攻关十多年,采取一系列技术和工艺措施,将无源光网络成本降至与铜缆绞线成本相当的水平,并已在1998年全面启动光接入网建设,将于2010年达到6000万线,基本普及光纤通信网,以此作为振兴21世纪经济的对策近来又计划再争取提前到2005年实现光纤通信网光纤接入|光纤传输在无源光网络的发展进程中,近来又出现了一种以ATM为基础的宽带无源光网络(APON),这种技术将ATM和PON的优势相互结合,传输速率可达622/155Mbps,可以提供一个经济高效的多媒体业务传送平台并有效地利用网络资源,代表了多媒体时代接入网发展的一个重要战略方向目前国际电联已经基本完成了标准化工作,预计1999年就会有商用设备问世可以相信,在未来的无源光网络技术中,APON将会占据越来越大的份额,成为面向21世纪的宽带投入技术的主要发展方向7 结束语从上述涉及光纤通信的几个方面的发展现状与趋势来看,完全有理由认为光纤通信进入了又一次蓬勃发展的新高潮而这一次发展高潮涉及的范围更广,技术更新更难,影响力和影响面也更宽,势必对整个电信网和信息业产生更加深远的影响它的演变和发展结果将在很大程度上决定电信网和信息业的未来大格局,也将对下一世纪的社会经济发展产生巨大影响