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中国通信技术发展回顾与展望



         朱高峰

    一、引 言

    人类通过载体传播信息的历史由来已久。古代有邮政驿站，近代出现了电报（19世纪40年代） 和电话（1876年），后来又通过电波和光波等传递文字、数据和活动图像（如电视信号）等。近年来国际互联网（因特网）发展迅速，上网人数和通信量都有大幅度提高。但总的说来，电话仍然是当前世界各国的主要通信方式，中国目前95%以上的通信是通过电话来完成的。电报等通信业务则处于萎缩或停滞的状态。


    中国通信技术的发展是与通信事业的发展紧密联系在一起的。建国初期，通信事业与通信技术都极为落后的，通过购入前苏联和东欧国家的一些装备，初步建立起一个低水平的全国通信网。1958年开始自主研制设备，一直到改革开放，技术上有了相当发展，以自主开发装备为主建成了达到一定容量的通信网，但与国际先进水平相比仍有很大差距。改革开放以来，通过大量购入国外较先进的设备，逐步建立起一个大容量、现代化的通信网。也自主开发了一系列设备系统，在某些方面（如交换机）已经占据了主要地位，其他方面也在积极追赶。展望未来，我国将在通信技术各个领域努力缩小与国际先进水平的差距，以支持通信事业和通信装置的发展与壮大。

    二、自主开发装备为主（1949～1978）

    通信网由传输设备、交换设备和终端设备组成，其技术主要包括传输技术、交换技术和网络技术。此外，网络规划和设计、工程设计施工和网络设备的运行维护等技术，与装备系统的开发同样对整个通信过程有着重要的意义，不能将通信技术只局限于产品开发技术上。

    建国初期，我国通信网的传输几乎全部是架空明线，少数城市有自动电话，设备是老式旋转制和步进制，多数城市是人工交换，长途电话全部人工，网络容量很小，组网极为简单，所有设备均从国外购入。新中国成立后，通过新建一些架空明线和整治旧有线路，研究开发出了明线交叉制式，使得一条明线杆路上有8对以上线可以开放12路载波，同时从国外购入了大量12路载波机用于装备干线。在交换技术方面，除购入苏联步进制自动交换机外，还引进了生产设备，并开始自行生产47式步进制交换机装备各大城市。

    1958年，我国开始自行研制开发通信装备。60年代初期制出合格的12路载波，国产化率100% ，改变了完全靠进口国外通信设备的状况。50年代末至文革前，我国通信设备在传输方面（包括电缆、载波和微波系统）、交换方面（主要是纵横制交换机，包括市话交换和长途交换） 、电报和传真设备等方面相继取得进展，概括起来被称为“双60路系统“（60路电缆和60路微波）。从明线到电缆系统，一对线路从12路增加到60路，一条干线上从百路增加到近千路，大体上提升了一个数量级。经过研究所、工厂、设计院、施工队伍长达四五年的努力，终于在1964年实现了系统设备全部合格，为我国通信技术发展奠定了坚实基础。双600路系统（即600路微波和600路载波终端）到60年代初也做出了样机，后来又经过改进达到960路容量，并建立了600／960路微波系统网，主要用于传送电视，通达绝大多数省会城市，在卫星通信 开通前发挥了重要作用。

    同轴电缆传输系统是通信技术赶上国际水平、实现现代化的关键之一。该项目在1969年立项时正值电子技术由真空管向晶体管转变时期，我国跳过真空管系统，直接做成晶体管系统，实现了一大飞跃。经过实验室的反复试验和探索，京-沪-杭1800路中同轴电缆载波通信干线工程1976年竣工，70年代末全线投入运行。系统经过修改以后，又建成了京-汉-广干线。这两条干线在我国光缆网全面建成以前，一直担负着全国主要干线的通信传输任务，直至90年代中期。同轴电缆1800路系统的研制成功，使我国通信技术和装备向前跨越了一大步，大大缩短了与国际先进水平的距离。

    70年代，微波通信系统实现了固体化开发了6GHz1800路系统。交换技术方面，研制开发了纵横制的长途自动交换机，并与京-沪-杭、京-汉-广干线配合，在各省会城市进行装备。同时制订了我国长途自动的一些基本技术规范，其中长途区号采用不等位编号制，成为后来全国长途自动化的基本依据，并一直采用至今。此外，在电报、传真、数据方面也有了相当的进展。

    总之，以自主开发通信装备为主，我国在60年代建立了通信网，满足了当时政治、经济和国防的需求。在自主研制过程中，还造就了一支勇于攻关、技术全面、涉及通信各个环节的通信科技队伍。这支队伍是改革开放后迅速消化、吸引国际先进通信技术的重要力量。


    三、直接购入、引进生产线和自主开发并举（1978～1999）

    改革开放（尤其是对外开放）急需建设现代化通信网，而建设通信网首先要解决自动化和数字化的问题。在电话普及率没有达到一定程度（如10%），一般认为不能实现全国自动化。改革开放之初，我国电话普及率只有0.4%，如何逐步实现自动化需要做出整体上的考虑。数字化问题是相当于模拟信号设备而言的，80年代前期开始大量采用数字设备，同时也因地制宜地采用了一批模拟设备。90年代初期，在传输和交换方面数字装备均已占了99%以上，实现了数字化。但在移动通信和卫星通信方面仍以模拟为主。

    在事业快速发展、网络急剧膨胀的情况下，主管部门制定了技术发展三个层次的方针。一是急需而国内不能提供的，从国外直接购入，同时要带进一定的技术。二是大量需要而国内开发力量薄弱的，从国外引入生产线，在国内生产，并逐步消化、吸收，向开发设计延伸，实现国产化。三是动员国内力量，针对不同领域情况，对一些重要装备技术自主开发生产，武装自己，逐步实现替代进口。这个方针既体现了改革开放意识，又照顾了国情，取得了良好效果。

    直接购入设备方面，80-90年代前期主要是程控交换机，90年代后期主要是移动通信设备。交换机因自主开发较弱，改革开放后只能被迫大量购入。国际上著名品牌的交换机大多数进入了中国，他们在中国市场的充分竞争，压低了价格，降低了建设成本，满足了快速发展的市场需求，但也带来了两个问题，一是网络接口复杂，升级困难。二是各厂商在中国分割市场后，造成了国产设备进入时的困难。在购入设备中带入了一定的技术，如工程设计和安装 技术、运行技术等，至于开发技术则按情况而有所不同。移动通信设备、卫星通信数据通信方面的主体设备，都是购入后才满足了通信建设迫切需要的。

    引进生产线方面，大多数是合资建设，也有中方以生产许可证方式引入的。1984年和美国资本控制（后卖给法国公司）的比利时公司合资成立的上海贝尔电话公司被认为是最成功的。当时中方坚持了三条，一是中方占大股（60%）至今，二是外方必须持续转让技术，三是专用芯片必须在中国生产。该公司目前的产量已超过母厂，成为世界上最大的交换机生产厂家之一，产品已用到国内多数电信局，并出口海外。其他引进的生产线，交换技术方面有北京西门子、天津日电、青岛朗讯、顺德北电；光纤光缆方面有武汉长飞；数字传输方面有重庆Italtel，上海朗讯、成都Alcatel；移动通信有杭州东方、北京Nokia、北京Ericsson、上海西门子；数据方面有南京北电等。引进的各条生产线技术状况有好有差，值得注意的是，越是近期的（主要是移动通信方面），外方在股份比例上要求越高，而技术转让上深度越浅。

    自主开发方面，在光通信、交换机和移动电话等方面有喜人的进展。60年代末成立的武汉邮电研究院专门从事光通信系统的研究，在自主开发基础上，他们利用了对外开放与国外合作的有利条件，于80年代前期做出了我国自己的光电器件、光纤光缆和光通信系统，并一直紧密跟踪光通信前沿，逐步缩小与国外先进水平的差距。开发的产品已投入批量生产和实际装备通信网，取得了很好的效果。在大量购入国外程控交换机的背景下，我国的企业、院校、研究所或独立开发，或相互协作，共同开发，在90年代前期以巨龙的04型机为开端，开发出了一批具有知识产权的程控交换机，巨龙04机、华为08机、中兴10机和大唐30机，以至后来的金鹏601机，被业界羡称为四朵金花或五朵金花。国产设备的大量出现，进一步压低了市场价格，使国外交换机逐渐退出了中国市场。而这些科技型企业销售收入大体上达10亿美元量级，技术开发费用达到销售收入的10%左右，对新技术紧追不舍，是中国通信高技术企业的代表。移动通信方面，大唐、华为、中兴等已开发出第二代GSM数字交换机，并已开始入网使用。一批厂家的手机也已通过入网认证，开始进入市场。窄带CDMA开发工作也取得相当效果。

    在卫星通信领域方面，我国长期租用国际卫星组织（Intelsat）的卫星转发器实现国际通信，在国内则依靠卫星实现地面通信难以组织的边远地区区内外的通信。地面设备中除VSAT单收站外，大型卫星地球站和VSAT通信站设备主要是进口的，但我国在系统集成和监控技术上均掌握得较好。中高速数据通信、互联网等设备也主要依靠进口，但有少量的是自行研制、替代进口的产品。

    四、今后展望

    1.电话网与互联网

    电话仍将是今后一段时期内的发展重点。目前我国电话机普及率已超过12%，离发达国家60%-80%的水平还有很大差距，与世界平均水平（近20%）也有差距。而且地区间差距很大，城镇电话普及率近30%，但农村仅为3%左右。如果到21世纪中叶达到中等发达国家水平（普及率达到50%），按16亿人口计算要8亿部电话，比目前要增加近7亿部电话，而且大量是在农村地区建设，技术和成本上都会带来一系列新问题。按目前平均建设成本每部电话5000元计算，需要3.5万亿元，投资显然是首要问题，技术上也会有进一步发展。

    另一个趋势是计算机互联网发展极快，突破了摩尔定律（18个月增加一倍），在一段短时间内达到100天增长一倍。当然此速度不会持久，但近几年内每年增长50%-100%是有可能的。有人预测，因特网的用户很快会超过电话网用户。但看来在中国不大可能，估计在一定时期（ 如10年内），中国因特网用户大体上在千万数量级上。

    这样，就出现了两种意见。一是认为因特网将取代现有的电话网，互联网协议技术（简称IP技术）将用于一切业务和网络。另一种则认为不可能，电话网还将自行发展。争论的焦点从技术上主要是时分复用电路交换和统计复用包交换之争，从业务上讲则是数据业务与话音业务比例之争。时分复用电路交换对信息处理简单，没有实质性的延时，但电路利用率低，带宽固定，不利于综合各种业务。而统计复用包交换对传输通道利用效率高，适用于突发性强而对实时性要求不高的数据业务，但处理过程比较复杂，有处理时延和排队时延问题。从业务上看，发达国家预测，最近1-3年他们的数据业务将超过话音业务，然后经过5-10年时间，数据业务将占到90%甚至95%以上，因此从发展来看，电话业务已近似可以忽略不计。受此影响，我国不少人也预测5-10年内数据业务将超过话音业务。按照这种预测，10年后话音业务比例会很小，那么用IP技术来构成统一的网，并采用一些特殊措施来保证占少数的话音业务的质量，就成为理所当然的方向。

    但实际情况究竟怎样，中国应如何发展电话网和互联网，还需要慎重分析和考虑。一方面要仔细观察国外发展的真实动向，另一方面要掌握国情，认真分析中国的实际情况。在这个问题上轻易下结论容易造成大的损失。

    2.传输技术

    在具体技术方面，光纤通信成为传输技术主体已经成为事实。光纤通信技术的发展方向，从光纤、光缆本身来说，主要是两个方向，一是色散补偿或色散位移光纤，以加宽通带，适应密集波分复用的需要；另一个是带状光缆以及复合结构光缆，做成大对数光纤的光缆（可达数千对）以适应光纤入户的需要。

    从光系统来看，在各种复用方式中，以波分复用为主已成定局。目前密集波分复用已可达80-100个波长，波分复用本质上与频分复用是一致的，也存在非线性、均衡等问题。在延长距离方面，光纤放大器已进入实用，以避免大量复杂的光电转换。至于孤子通信，目前有各种实验，但距实用还有距离。全光系统正在加紧研究，需要各种光器件，包括有源和无源的原理上似乎问题不大，但要真正实用化还有大量工作要做。

    卫星技术发展以同步轨道卫星来说，主要是提高容量，加大一个卫星平台上的转发器数量或提高发射功率，使用高频以解决频段过于拥挤的问题，还要解决临近卫星之间互相干扰的问题，实现在轨道上可以容纳更多的星体。在非同步卫星方面有多种方案，这些系统的目的不同，但总的来说，各个系统成本都太高，在地面通信价格不断下降的情况下，此因素更为突出。最近铱系统和ICO系统申请破产保护，对非同步卫星通信是个很大的打击，但也不会就此消亡，只是发展步伐暂时放慢而已。卫星通信由于频道资源受到较大的限制，因此 提高复用率就更为重要。在电视传输中采用数字复用，在电话传输中采用插空等技术，都可提高利用率4倍左右，现在已广泛使用。地面微波主要是频段向上扩展，但高频段传输条件 差，受自然界干扰（如雨、雾等）影响严重，因此大量使用还有困难，特别是难以用在长距离上。


    3.交换技术

    现有电话交换技术有集中控制、分散控制和两者结合等方式，交换网络也各有千秋。现在做 的是增加支持各种智能性任务的功能等。在因特网迅速发展的前提下，目前一些厂商正在开发混合交换机，在电话为主的基础上增加适应于因特网接入的功能，达到一定程度上的业务综合。

    目前交换中最受关注的是ATM技术。ATM具有包交换频带利用率高，对不同带宽的业务灵活性大，便于综合各种业务的长处，又有面向连接较适合于实时性业务的优点。但设备较复杂，涉及问题多，标准制定过程长，因此开发时间拖得很长。目前ATM已大体开发成功，现在争议的问题是，ATM主要用于核心还是用于边缘。因特网是建立在路由器基础上的，接入简单，灵活性大。目前存的问题主要是速率不够造成了拥塞和不能保证实时性业务质量。美国已决定研制下一代因特网，要把速率提高100-1000倍，以解决拥塞问题。各设备厂商纷纷提出 各种技术措施，主要是区分业务等级，对列入优先级的业务给予优先保证。

    由于数据业务的经济效益低，远远比不上电话业务，因此用IP技术来提供电话业务成了一个热门话题。IP电话主要吸引人之处在于资费低，但存在如何保证质量的问题。一种保证质量的理念建立在传输带宽近似无限的基础上，但这种理念与统计复用节约带宽的基本出发点是相悖的，而且接入网部分在成本中所占比重越来越大，而本地接入对包交换和电话交换是一样的。到目前为止，究竟IP电话的真实成本是多少，还不是很清楚。

    4.接入网和移动通信

    由于业务的交叉、综合提出了接入网的问题，对三网（电话网、计算机网、有线电视网）融合有各种看法，突出的现实问题是入户线。最终方向是光纤入户，但目前经济上还做不到普遍实现。现在主要有两类方案，一类是以现有电视网用的对绞线为基础的，电话公司在极力推广；另一类是以有线电视的同轴电缆为基础的，有线电视公司在极力推广。此外还有无线接入方式，主要用在有线网建设较困难的地区和临时性的使用。在移动通信中，全世界都在进行第三代的工作，原来设想一要宽带综合业务，二要全世界统一制式。目前看来第一个目标可以达到，统一制式还难以解决。现在用CDMA意见均已一致，但欧美之间分歧很大，欧洲以及日本要用W-CDMA制式，以便与目前的GSM有继承性，而美国主流则要用CDMA-2000制式，以兼容目前的窄带CDMA制式。至于双工方式还有TDD和FDD制式，我国自主提出的SCDMA也已被国际电联接纳作为TDD的一种。

    5.我国的总趋势

    我国以巨大的市场作为后盾，正在通信技术各个领域努力缩小与国际先进水平的差距。在相当长时期内，通信技术还会快速发展，因此缩小差距甚至保持不扩大差距都是很不容易的。目前在传输方面如光纤传输上是紧跟的，差距在缩小。在卫星通信方面还没有大的动作。在交换方面，电话交换没有多大差距，ATM也在起步。目前最突出的两个方面——移动通信和IP，移动已经起步，有了一个较好的开端，目前需要加大力度、持之以恒；IP还没有起步，这与市场的引导力量直接相关，因为移动是庞大的现实市场，而IP的现实市场远不能与之相比，预测的数字有的很大，但实际究竟如何还有待观察。传输技术和交换技术，都有集成电路这个最基础的问题，而我国目前状况不很理想，如何发展集成电路，是另一个问题，这里就不作讨论了。总之，随着通信事业的发展和实力的增长，在通信技术上我们会逐步加大自主开发的份量，一个一个领域地追赶，缩小差距，以支持通信事业和通信装备的发展壮大。




    发布人:Crystal 来自:www.ecorp.com.cn 

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