通信网的安全和保密(有线)

有线通信技术的现状及发展趋势

当代通信技术的发展是全方位的,从有线到无线,从地上到空中,从电通信到光通信以及各种新业务的综合,尤其是它和计算机技术的结合,进一步推动了现代通信技术的发展。现代通信的发展将以能够随时随地提供语音、数据与图像三者任意结合的服务为目标。数字化、宽带化、高速化、综合化、智能化、个人化和全球化仍是通信技术的发展趋向。

微电子技术、光子技术、计算机及其软件技术的飞速发展为现代通信技术奠定了坚实的基础。依托着这些基础技术, 现代通信技术在以下几方面将有极大的进步与完善。

一、有线通信的发展现状

干线通信以光纤通信为代表,容量自20世纪90年代以来一直发展很快。低损耗、高容量、低色散的单模光纤在通信干线中占绝对的主导地位。中继站距离可达100～200km,高效率低噪声光放大器可使最大无电中继距离达500～600km。各种色散补偿装置增加了色散受限系统的色散容限。传输系统从PDH过渡到SDH,SDH 体制下电路等级从STM -1发展到STM-64,密集波分DWDM使一根光纤的容量有上百倍的增加。交换系统的背板容量和吞吐率有上百倍的提高,骨干路由器和交换机提供多个吉位接口。

二、有线通信技术的发展趋势:

(一)共享介质上有线和无线接入的互相借鉴

共享有线和无线接入都是为了在共享的介质上实现有效的多用户、多业务通信,其发展的历史和实际的系统有很多共性,在实际的产品和组网中经常可以看到互相借鉴的成分,某一方的技术成熟以后经常移植到另一方使用,降低了技术开发成本。比如,无线的Home RF是和Bluetooth颇为接近的技术,均利用跳频方式,既支持连接方式的语音通信,又提供数据通信服务。Home RF提供与TCP/IP 更好的集成,支持广播、多播和48位IP地址。作为家庭网关,Home RF 和其他有线通道很容易在IP层互通。

LMDS是另外一个例子。光缆在有线电视网络使用之前,MMDS是一种有效的电视信号单向广播式覆盖的方式,随着HFC网络的普及,MMDS 电视业务逐渐衰落。后来随着双向业务需求增加,城区敷设双向线路无论从时间、造价都跟不上业务发展,5～60G的双向MMDS,LMDS得到迅速的发展。新的双向MMDS 技术借鉴了已经成熟地用于电缆的DOCSIS规范,其主流技术之一就是在DOCSIS 基础上做了针对无线环境增强的DOCSIS+。DOCSIS+原先是在DOCSIS1.0的基础上设计的,随着DOCSIS1.1的推出, DOCSIS+ 随之更新,获得了新版中增强的QoS 等特性。基于DOCSIS 的CM在北美已经得到广泛使用,运行稳定,技术成熟,使用规模巨大, 芯片价格十分低廉。DOCSIS 芯片大厂Broadcom 推出了相应的DOCSIS + 芯片, 系统厂家如Vyyo以此技术在韩国建立了MMDS运营网络。无线环境相对于在电缆中

使用的主要特点是:噪声、衰落、距离变化等因素使得需要较大的频率、温度的容限。另外有线环境下需要处理的时间是1～2μm,无线环境下则需要容忍8～10μm。虽然有这些需要特别处理的问题,欧美厂商认为专门针对LMDS 开发一套专用系统的花费要大得多,借鉴有线的成果加以修正更为经济。在有线上出名,搞出DOCSIS 的美国CableLabs,在其建立的最初几年也是搞无线的最新的DOCSIS2.0中,SCDMA成为组成部分,这种技术最初是在无线通信中成熟起来的,现在用于同轴电缆,同样可以增强系统的抗干扰能力。

(二)机对机通信必须依靠紧密耦合的反馈环路,传统的控制系统无能为力

实时机对机通信的应用正日渐普及,甚至已成为人们生活的一部分,因此人们对其准确性也有了更高的要求。为了满足这方面的要求,网络的延迟时间必须更短,而信号的抖动幅度则必须更小。可以支持实时通信的以太网已彻底解决这个问题,但新一代的无线通信技术对这个问题仍然没有给予足够的重视。例如, 在汽车应用中,其线传操纵驾驶盘若出现两秒的延迟时间,准确度则出现±10°的误差,其后果将不堪设想。

(三)智能型网络及外围设备将采用电缆作为接口

随着网络带宽的大幅飙升,计算工作已无需集中在传统主/从结构的处理器内进行。目前很多系统的计算工作都在电缆内完成,而机与机之间的通信则通过极高带宽的线路进行。这就使得越来越多的智能型网络及外围设备将会选择电缆作为联系接口。

(四) 对安全性、可靠性及灵活性

有严格要求的应用将选择有线网络无线技术的最新发展都以改善服务品质为宗旨,例如新一代的网络都或多或少设有自我修复及冗余功能。但有线网络已开始引进比无线网络更先进的功能,以改善服务品质。有线网络可以进入比空气复杂、限制比空气多的传输介质。利用电缆传送数据的优点是可以细心监控数据的错误情况,甚至可以通过统计数字预测出现故障的机率,从而让工程师有足够时间提前改变数据传送的路径或抢修受损线路,以免丢失数据。若故障情况严重的话,线路物理层会在短短的几ns之内做出反应。但对于无线网络来说,它要首先判断这种情况是正式中断还是因信号衰减而造成的暂时中断。

由于目前还没有无线供电技术,因此无线网络的灵活性也就大减。与其单单利用电缆作供电用途,为何不考虑改用能同时支持10倍以上数据传送带宽的电缆?何况有线网络更为稳定可靠,成本也更低。

(五)有线和无线方式兼容的趋势和方式

网络技术最近的发展趋势是无线和有线在一定的基础上实现兼容,以充分利用已经建立的各种基础设施,降低建设成本。利用固网交换能力的小灵通,在种种争议中仍然得到了发展,其技术上的生命力就是充分利用有线设施,具有经济性和适用性。无线网采用空中接口无缝连接到统一的IP 核心网,共享接入服务器。

随着3GPP和3GPP2 的标准化工作逐渐深入和趋向稳定,ITU又将目光投向能提供更高无线传输速率和统一灵活的全IP网络平台的下下代移动通信标准,称为Beyond3G,它的目标是:和固网使用统一的IP核心网;优化空中无线接口,速率达到100Mbps以上;接入网全IP化,将不同的空中无线接口无缝连接到IP核心网;移动/固定电话都是IP电话,统一软交换和管理计费系统;使用移动IP解决越区切换和漫游问题;每个用户拥有唯一的Ipv6地址。

参考文献:

[1] 陆遥,孙凤杰,孙志春.网络通信技术及其安全分析.科技经济市场,2006

[2]徐福新.小灵通(PAS)个人通信接入系统[M].北京:电子工业出版社.