1.5 计算机网络技术发展趋势

1.5 计算机网络技术发展趋势 人们常用C&C（computer and communication）来描述计算 机网络，但从系统的观点看，这还很不够。固然计算机和通 信系统是计算机网络中非常重要的基本要素，但计算机网络 并不是计算机和通信系统的简单结合，也不是计算机或通信 系统的简单扩展或延伸，而是融合了信息采集、存储、传输、 处理和利用等一切先进信息技术，是具有新功能的新系统。 因此，对于现代计算机网络的研究和分析，应该特别强调 “计算机网络是系统”的观点，站在更高的高度来重新认识 计算机网络结构、性能及网络工程技术和网络实际应用中的 重要问题，便于把握计算机网络的发展趋势。

1.5 计算机网络技术发展趋势 1. 计算机网络的支撑技术 从系统的观点看，计算机网络是由单个结点和连结这些结 点的链路所组成。 单个结点主要是连入网内的计算机以及负责通信功能的结 点交换机、路由器，这些设备的物理组成主要是集成电路， 而集成电路的一个重要支撑就是微电子技术。 网络的另一个组成部分就是通信链路，负责所有结点间的 通信，通信链路的一个重要支撑就是光电子技术。为了对计 算机网络的发展有所把握，我们首先要对计算机网络的两个 重要的支撑技术，即微电子技术和光电子技术做深入探讨。

1.5 计算机网络技术发展趋势 微电子技术的发展是信息产业发展的基础，也是驱动信息 革命的基础。其发展速度是惊人的，可用摩尔定理来预测， 微电子芯片的计算功能每18个月提高一倍。这一发展趋势到 2010年趋于成熟，那时芯片最多可包含1010个元件，理论上 的物理极限是每个芯片可包含1011个元件。对于典型的传统 逻辑电路，每个芯片可包含的元件数少于108到109个。每个 芯片的实际元件数可能因经济上的限制而低于物理上的极限 值。

1.5 计算机网络技术发展趋势 自1980年以来，微处理器的速度一直以每5年10倍的速度增长。 PC的处理能力在2000年达103MIPS（Million Instructions Per Second） ，预测在2011可达105MIPS。 Metcalfe定理用于预测网络性能的增长，该定理预测网络性能 的增长是连到网上PC的能力的平方。这表示网络带宽的增长率 是每年3倍。不久的将来会出现每秒1015位的网络频宽需求。

1.5 计算机网络技术发展趋势 驱动信息革命的另一个支撑技术是光电子技术。光电子技术是一个 较为庞大的领域，可应用于信息处理的各个环节，这里我们讨论的是 在信息传输中的光电子技术——光纤通信。 评价光纤传输发展的标准是传输的比特率和信号需要再生前可传输 的距离的乘积，在过去10年间，该性能每年翻一番，这种增长速度可 望持续10到15年。 第一代光纤传输使用0.8μm波长的激光器，传输速率可达280Mbps。 第二代使用1.3μm波长的激光器和单模光纤，传输速率可达560Mbps。 第三代使用单频1.5μm波长的激光器和单模光纤。目前使用的第四代采 用光放大器，数据传输率可达10G～20Gbps。

1.5 计算机网络技术发展趋势 2. 计算机网络的关键技术 上面我们从系统物理组成的角度分析了计算机网络的发展 趋势，下面我们再从系统的层次结构对计算机网络做一分析。 计算机网络架构的发展方向将是IP技术+光网络，光网络将 会演进为全光网络。 从网络的服务层面上看将是一个IP的世界；从传送层面上 看将是一个光的世界；从接入层面上看将是一个有线和无线 多元化的世界。 为此，目前比较关键的技术主要有软交换技术、IPv6技术、 光交换与智能光网络技术、宽带接入技术、3G以上的移动通 信系统技术等。

1.5 计算机网络技术发展趋势 （1）软交换技术 为了把服务控制功能和网络资源控制功能与传送功能完全 分开，需要应用软交换技术。根据新的网络功能模型分层， 计算机网络将分为接入与传输层，媒体层，控制层，业务／ 应用层（也叫网络服务层）四层，从而可对各种功能作不同 程度的集成。

1.5 计算机网络技术发展趋势 （2）IPv6技术 未来的计算机网络是基于IPv6技术的网络。现有的IPv4技 术在地址空间方面有很大的局限性，已成为网络发展的最大 障碍。此外，IPv4在服务质量，传送速度，安全性，支持移 动性与多播等方面也有局限性，这些局限性妨碍着网络的发 展，使许多服务与应用难以开展。

1.5 计算机网络技术发展趋势 （3）光交换与智能光网络技术 尽管波分复用光纤通信系统有巨大的传输容量，但它只提 供了原始带宽，还需要有灵活的光网络节点实现更加有效与 更加灵活的组网能力。 当前组网技术正从具有上下光路复用(OADM)和光交叉连 接(OXC)功能的光联网向由光交换机构成的智能光网络发展： 从环形网向网状网发展；从光——电——光交换向全光交换 发展。即在光联网中引入自动波长配置功能，也就是自动交 换光网络(ASON)，使静态的光联网走向动态的光联网。

1.5 计算机网络技术发展趋势 （4）宽带接入技术 计算机网络必须要有宽带接入技术的支持，各种宽带服务 与应用才有可能开展。因为只有接入网的带宽瓶颈问题被解 决后，核心网和城域网的容量潜力才能真正发挥。尽管当前 宽带接入技术有很多种，但只要不和光纤或光结合的技术， 就是过渡的技术，而不是下一代网络应用的技术。目前光纤 到户（FTTH）的成本已下降至每户100～200美元，即将为 多数用户接受。因此有两个新技术要介绍，一个是基于以太 网无源光网络（EPON）的光纤到户技术，一个是自由空间 光系统（FSO）。

1.5 计算机网络技术发展趋势 （5）3G以上的移动通信系统技术 3G系统比现用的2G和2.5G系统传输容量更大，灵活性更 高，它以多媒体业务为基础，已形成世界家族式的标准，并 将引入新的商业模式。 当前正处于大规模商用的关键时刻。3G以上包括后3G， 4G，乃至5G系统将更是以宽带多媒体业务为基础，使用更 高更宽的频带，传输容量会更上一层楼。它们在不同网络间 无缝的连接，提供满意的服务；网络可以自行组织，终端可 以重新配置和随身携带，是一个包括卫星通信在内的端到端 的IP系统，可与其它技术共享一个IP核心网。它们都是构成 下一代移动互联网的基础设施。

1.5 计算机网络技术发展趋势 3. 计算机网络研究热点 在以上技术的带动下，计算机通信网将是一个包括地下的 光缆、地面的微波和蜂窝移动通信，地面以上数百至数千公 里的低轨道卫星通信，一万公里左右的中轨道卫星通信，以 及三点六万公里高的静止轨道通信卫星系统组成的一个混合 系统。在这样一个复杂的系统的支持下，并由人们实际需求 的推动，以下五个方面将成为计算机网络发展的热点。 下一代Web研究 网络计算 业务综合化 移动通信 网络安全与管理