关键技术
如今,北电的技术投入主要集中在实现公司首席技术官(CTO)
John Roese 称作
“普及的个人宽带”的承诺上即“真正”的随时随地宽带连接。当这一承诺完全实现时,个人将能从任何设备(包括无线设备),从任何位置,访问任何应用(包括超高带宽多媒体应用)。
为实现这个远景计划,需要广泛了解不同的产品、技术和性能,因为必须要克服的挑战(包括固网-移动网融合、实时通信传递、真实呈现、企业应用向移动设备的扩展,以及运营商级企业移动性)涉及面非常广,涵盖无线和有线领域、运营商和企业,以及基础架构和应用程序。

为推动现有网络的改造,北电在各种创新技术上都进行了投入,主要集中在以下领域:
无线宽带、
运营商级以太网、
光纤、
下一代服务和应用、
统一通信和
安全组网。
除了自身内部的技术研究以外,北电还与 20 多所
著名大学合作,在大约 50 个技术创新计划进行投入。项目的主题包罗万象,包括存储区域网络、点对点网络、栅格网络、传感器网络、自适应无线电技术、超物质以及先进的天线技术。北电还与一流的研究组织、研究网络以及国际组织合作或者参与了这些组织,包括
加拿大国家研究网络*(CANARIE)、
国际光网络组织*(GLIF)、
Internet2* 和
SURFnet*。
无线宽带发起 4G 革命
“真正的”宽带这对于实现
“普及的个人宽带”必不可少,这个概念业界已经讨论了很多年头,但它至今仍然只是一个尚待变为现实的期望。只有当通信变得如此无缝,以至于用户不再需要考虑连接所用的到底是有线技术还是无线技术时,才算实现了“真正的”宽带。用户只需通过最方便的设备,就可随时随地进行通信。
尽管许多有线基础架构上已具备高速和高带宽能力,但相对在蜂窝网络的移动设备上,同样的体验却存在很大差别。这是一种速度和质量均要差得多,而且经常让人觉得焦头烂额的体验不是因为移动设备的性能一定要比有线计算机差,而是因为整个无线宽带的端对端生态体系从来就不是为了支持真正移动的宽带体验而设计的。

为实现“真正的”宽带,移动供应商需要逐步升级到 4G 技术。否则,管道不会足够大,也没有真正经济的方式来提供高带宽服务。尽管 3G 这种目前已部署的最先进的无线技术,对语音网络和某些数据业务已经很完美,但对于支持目前越来越多涌现的需要占用大量带宽的应用,则显得力不从心。
北电在许多关键技术方面进行了投入,以期早日让 4G 变为现实。两项最具重要意义的基础技术是
OFDM 和 MIMO它们是所有未来(4G)无线网络的构建要素。
OFDM 的传输能力,加上 MIMO 先进的天线性能,可使更多用户连接到可用的频段中,且速度最高可比 3G 技术能达到的快五倍。
北电一直处于 OFDM-MIMO 开发的最前沿,在推动技术发展,以求更快、更有效地利用高带宽应用的频段方面创造了众多令人瞩目的第一次。实际上,北电研究人员的创新工作硕果累累,有些技术已获得专利,有些技术正在申请专利中,例如自适应调制与编码、空时编码、卷积编码、自动重发请求、MIMO 子信道映射、传递与帧结构,以及 MIMO 发射器/接收架构。北电还向全球 100 多个客户演示了 OFDM-MIMO 的优点和商业可行性。
WiMAX最有希望的新兴 4G 技术,将成为首个投入商业应用的基于 OFDM-MIMO 的移动宽带技术。
WiMAX 能以无线的方式向大区域提供高速、宽带的固网和移动网络服务,并可大大减少所需基础架构的数量。尽管它主要是一项面对笔记本电脑、超级移动 PC、游戏设备以及便携式视频设备的宽带业务,但也能将 WiMAX 设计为采用与目前通过固定宽带网络提供语音服务的同一技术来支持语音服务。
WiMAX 不仅在速度、吞吐量和容量上有显著提高,而且其覆盖范围还大大超过目前无线局域网(WLAN)的最大能力。WiMAX 系统的吸引力在于以下事实,即该技术可以用于大量由各家供应商提供的不同应用上从传统的手机运营商,到有线通信供应商、电缆通信公司以及新的从业者。
北电的研发努力以及取得的进步使其成为对 IEEE 802.16 标准的制定作出重大贡献的公司之一,而这个标准正构成了 WiMAX 的基础。事实上,北电向 IEEE 802.16 标准提交了 164 项建议,其中超过 60% 已被 IEEE 802.16标准采纳。如果没有北电的创新和贡献,今天就不会有 WiMax。
4G 移动的未来
在 WiMAX 为那些愿意构建新网络的用户展现 4G 美好前景的同时,如今的 3G 网络也正在迅速地接近其线性发展的极限。为了获得更大的性能提升,北电正致力于将 OFDM 和 MIMO 技术整合到 CDMA 和 GSM 网络中。而且,根据 LTE(Long Term Evolution)计划,北电与第三代合作伙伴项目(3GPP)协作,通过使用诸如高速下行分组接入(HSDPA)和高速上行分组接入(HSUPA)之类的技术,提高 UMTS 网络的流量和吞吐量。
也许最激动人心的是目前正在进行中的下一代移动网络(NGMN)开发工作,它得到了一些来自全球各地及跨接术范畴的最先进的移动运营商的拥护和支持。该组织的目标是实现性能的数量级提高,它目前正在重点关注将 OFDM-MIMO 作为 4G 的基础,以及固定 IP 网络和一个大胆的基于视频、VoIP 和互联网服务的应用前景。NGMN 将真实地测试提供等待时间很短、高带宽无线连接的能力。
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运营商级以太网:改造城域网
“普及的个人宽带”时代还需要城域网容量的显著提高这对我们这个超连接的环境至关重要,因为城域中的节点数会有多个数量级的增长,接入的带宽也高得多。毫无疑问,由于本年代开始网络大量扩建引起的带宽迅猛增长会走向尽头,这主要是因为那些需要占用大量带宽的服务和应用(例如视频共享)使用的增长。
在这方面(北电也是该领域的一个先行者)涌现的其中一项最具希望的技术是“运营商级以太网”,此项技术向运营商客户提供一种极好的替代方案,将 MPLS 延伸到城域网络中,以便提供新兴的高带宽服务。

MPLS 最初想要解决的问题是,在多个完全不同的协议(例如帧中继、ATM 和以太网)之间搭建桥梁,为 IP(网络)层提供辅助。MPLS 最初的任务是加快和简化这些不同网络中的 IP 转发。通过大规模集成,这个最初的用途得到了扩展,涵盖了 IP 网络的流量管理,并增强了 IP 网络的弹性。之后它进一步扩展到支持基于 IP 的服务,例如 IP VPNs。MPLS 发展成为用于 IP VPN 服务的多种接入技术的首选替代技术,并且成为 IP 网络核心中主要的网络互联技术。
MPLS 成功成为一项网络互联技术最初促使供应商探索其在传输网络中的使用,也就是传统上的第 1 层和第 2 层域。不过,供应商越来越发现,尽管将 MPLS 延伸到城域网是一种可行的解决方案,但在许多情况下,它带来各种可伸缩性和网络控制方面的问题,最终增加了成本与运营复杂性。MPLS 利用各种协议集来搭建和分解路径,以满足运营商级的弹性基准,这增加了运行人员的负担和学习难度。
“运营商级以太网”则是一种更为可行和更具吸引力的解决方案,它可以降低整体拥有成本,同时能满足下一代城域网络的要求。
运营商级以太网依赖的基础是以太网技术的能力,而这项技术在企业局域网中的应用历史已超过 20 年。运营商级以太网带来了各种创造性的改进,它满足了供应商环境的需求,并克服了传统的以太局域网技术面临的可伸缩性、弹性、运营和管理等方面的挑战。同时,又继续保持了以太网原有的优点低成本、高性能和易用性。
北电在许多技术领域进行了投入,以拓展以太网的能力,将其转变成一种真正的运营商级技术。
例如
提供商骨干桥(PBB、aka IEEE 802.1ah、aka Mac-in-Mac),它通过在服务供应商网络和客户网络之间提供一种清晰的网络分界点,为以太网带来几乎无限的服务可伸缩性。北电是 PBB 标准化方面的一支推动力量,其城域以太网产品采用该标准已有数年之久。随着该标准得到批准,我们也正朝着支持完全标准化版本的方向努力。
北电也是
提供商骨干传输(PBT)技术的先锋,这是一项创新性的技术,它在流量工程、服务质量、弹性和 OAM 能力等方面,使提供确定性服务成为可能。PBT 是在以太网功能基础上构建的,可使以太网更适合于下一代网络中关键业务服务的提供。北电一直致力于推动提供商骨干传输(PBT)技术的标准化,以实现运营商级以太网的全球部署。IEEE 工作组已达成一致,开始着手将 PBT 作为提供商骨干桥-流量工程(PBB-TE)的标准。
最终,
以太网 OAM 能力简化了城域以太网络的管理。新的运营商级 OAM 工具为以太网络带来了标准化的故障管理和性能监测能力。以太网 OAM 已经在各标准机构中取得了重大进步,为服务供应商提供了一套综合工具,可以有效地管理他们的城域以太网络。
以太网首次达到真正的运营商级!
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光纤 - 扩大网络范围,提高服务灵活性和性能
当今的许多现有光纤网络,是针对预先架设的、明确的网络路径上特定的应用而进行设计和优化的。新兴的
普及的个人宽带时代需要更新、更智能、适应性更强的光纤网络,以满足新的服务和应用(包括视频服务)的需求。联网设备的数量和多样性也会呈指数增长,令人无法预测带宽需求,或者路由模式和要求。实际上,新的时代需要光纤组网和基础架构技术方面的创新,以便光纤网络能传送任何服务、扩大网络覆盖范围、提高灵活性和性能,从而积极适应这些无法预测的带宽需求。
因此,未来的光纤网络必须能完全适应不断变化的环境,可持续地进行优化来实现性能的最优化,并可通过内嵌的网络智能模块进行管理。

这种光纤网络传输的核心是
普适性光纤智能网络。这种普适性光纤智能网络的创建依赖于一系列组件、智能模块和技术创新,以期扩大网络覆盖范围,提高性能和服务灵活性,并降低光纤网络的部署和运营成本。北电的高级技术团队将继续努力向物理的极限挑战,以最低的成本使用最少的频段和功率,将数量最大的比特数传递到最远的距离。
下面是北电居于领先地位的创新中的三个例子:域光纤控制器(DOC),电子动态补偿光纤(eDCO),增强型可再配置光纤添加/删除多路复用器(ROADM)。
DOC 是一种智能软件引擎,它将达到全新水平的光纤智能引入到网络中,使得运营商能自动监视、调整和优化整个光纤网络。该软件引擎不再需要与传统网络相关的大量手工预规划、设计和系统维护开销,并能自动配置波长递增的附加设备,持续优化光电线路,从而达到始终如一的可靠性和性能。
北电的
eDCO,其功能非常类似于传统的调制解调器,它是业界首次出现的一种具有里程碑意义的方法,使用电子技术而不是光纤技术来补偿光纤网络中的色散。eDCO 直接应用于信号源,也就是应用于发射光纤接口,而不是应用于光纤本身,它动态地调节各个波长的调制过程,以克服光纤固有的物理限制,使得光纤能跨越超过 2000 公里的距离。这样,它不再需要大量的光纤色散补偿和相关的放大器,也不再需要固定的色散图,从而大大提高光纤网络的灵活性。
北电还开发了一种增强型可再配置光纤添加/删除多路复用器(
eROADM),它具有波长选择切换功能(WSS),为网络带来更大的灵活性。实际上,改造网络的关键要求将是“在工作中”响应任何网站高带宽连接请求的能力,而无需中断现有服务或重新构建网络。光纤技术中的创新促使了 ROADM 技术的开发,使得光纤网络运营商能随时随地传递任何波长,而不会对现有网络流量产生影响。首批推出的 ROADM 是基于以下两种架构:波长阻挡器(WB)或平面光波导(PLC)。这两种架构都提供了在特定站点终止/插入波长的能力,但没有低成本或简单的方法来将新的光纤路径添加到站点(分支)。北电的增强型 ROADM(eROADM)技术解决了这一缺点,它使用微机电系统(MEMS)技术,允许不受限制地在任何端口添加/删除以及重定向任何波长,使“工作中”在任何站点插入、终止、切换甚至添加新的光纤路径成为可能,无需重新构建网络或中断现有服务。而且,eROADM 端口并不是专门分配给某个波长(也就是,它们是无色的),从而提供不受限制的波长路由,实现真正的网络灵活性。
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下一代应用和服务 - 整合信息技术和通讯
推动电信业根本性变革的其中一个最重要因素是“一体化”,它能影响一切,从经营模式和技术投入,到定价点和行业结构。过去,各个网络基本上是彼此独立的,分别部署用于提供特定的服务(例如语音、数据或无线)。这些网络在连接层进行连接,且应用通常为产品本身所固有。
服务供应商和企业正利用当今先进的技术,将各个特定于域和特定于技术的网络整合成一个下一代网络一个可为新兴的移动服务和多媒体服务提供平台的智能分组网络。从电路转变到分组的技术不连续性同时促使了服务/应用与基础架构的分离,推动了服务和应用的整合。

网络一体化还使得必须对通信基础架构和 IT 基础架构之间的交互作用进行重新审视。这个新的通信时代将使应用与网络之间的交互方式发生根本性的变化,改变了服务的设计、开发与提供方式。需要创新的技术将信息技术(IT)应用领域的丰富性与下一代电信应用的先进性和智能性结合在一起。这种创新将为企业、运营商和消费者的服务价值带来飞跃。
推动网络一体化的一项重要技术是
IP 多媒体子系统(IMS)架构。IMS 架构被全球众多的网络运营商和标准制定组织视作在下一代一体化基础架构上提供实时多媒体服务的首选架构。IMS 的核心是会话启动协议(SIP),它是一种标准化的信令协议,为多媒体会话的创建、修改和终止提供了规范。
尽管基本 IMS 架构已被广泛接受,但对 IMS 进行扩展和修改,使其成为用于任何服务、任何接入类型的首选无缝运营一体化网络架构,仍面临众多挑战。这些挑战包括:策略控制挑战(引导网络正确运作,将合适的资源用于每个流量类型);架构整合挑战(确保用来支持每种接入类型要求的调整不会出现分歧而使网络无法相互协作);服务一致性挑战(确保现有传统服务的同等性,以及跨越所有域的服务一致性,使其具有同等的功能、可靠性和质量)。
北电的 IMS 已针对许多服务进行了测试,包括:IM、Presence、VoIP、视频会议、视频共享、PoC、文件共享、协作、IPTV、VCC(固网移动语音无缝切换)、视频监视、统一消息传递,以及多玩家游戏。
随着 IMS 的进一步发展,北电将继续依靠其领导地位和创新,使运营商能充分利用 IMS 所提供的智能性、灵活性和丰富性。
IMS 是一项能将应用/服务与网络基础架构分离的创新技术,而
面向服务的架构(SOA)则是另一项创新技术,它能从根本上改变应用与网络的交互方式。
SOA 将改变我们开发与测试框架的方式,以及向终端用户提供应用和服务的方式。SOA 是一种新兴的面向应用的软件架构,它诞生于企业 IT 应用领域,在该领域中,人们公认,通过将应用之间的交互自动化,企业可以显著地降低许多业务流程的成本并提高业务流程的效率。
为支持这种自动化,人们设计了各种标准,它们都冠以统一的标题“Web 服务”,其目的在于将信息在应用之间的传递方式标准化。通过现有的标准和工具,企业认识到,IT 架构中的这种变革不仅可以降低 IT 应用交互的成本,而且还能为新应用和服务的快速开发提供支持。这样,由于快速构建和部署服务的需要,以 Web 服务接口标准为基础的面向服务的架构也应运而生。如今,Web 服务是面向服务架构的一个实例,其中的基本组件是由一套开放式协议和标准定义的。有一些工具最适用于在互联网和其它开放网络基础架构上实现复杂的业务流程,而 SOA 和 Web 服务也跻身其中。
面向服务的架构规范了供应商和消费者资源之间的一种松散接合方式,方便软件开发人员选择适当的软件组件或模块,来提供服务的特定部分。这种构建应用的新模式大大缩短了服务创建的时间,使更多应用和服务的快速部署成为可能。这种新的“杀手级应用”(killer application)可以重复使用、重新汇编或组合组件,以快速创建新的和改进的服务内容。
SOA 影响了整个 IT/电信系统,而企业 IT 则领导了 SOA 和 Web 服务的采用。许多企业已在使用 Web 服务来推动它们的业务发展。
北电还直接与诸如微软和 IBM 之类的 SOA 框架供应商协作,以及与标准制定团队协作,以加速 SOA 的发展,共同开发新的技术,将电信领域的通信能力与业务流程和应用整合在一起。北电在各种智能组网技术方面的力量,加上其在大型网络部署方面的经验,以及在信令、管理系统、实时应用方面的专长,都帮助推动这个不断演变的市场的创新。
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统一通信 - 提供更简便的用户体验
普及的个人宽带时代意味着,可以从任何设备(包括无线设备),从任何位置,访问任何应用(包括超高带宽多媒体应用)。但更重要的是,它还意味着创建一种新的通信体验一种能提升交互与协作,大大提高人们工作效率的体验。它基于一体化网络而构建,可打造一个强大、安全、知晓应用内容的网络基础架构,使得企业能共享信息,提高业务流程的效率,并更快地做出关键决策,将工作效率提高到一个新的水平。
统一通信的传统行业定义体现了将呈现技术、实时通信(例如,即时消息传递、电话、视频和应用共享),和几乎实时的通信(例如,电子邮件、语音邮件和短消息服务)整合到单独一种用户体验中。北电对统一通信的远见已经超越了整合通信的范畴,达到通信与业务流程整合的高度。这个更开阔的视野突破了传统的雇员-雇员通信的企业界限,通过联系中心,将雇员和合作伙伴/供应商之间的通信,以及雇员和客户之间的通信也包含其中。

将统一通信从终端用户生产率工具转变成支持通信的业务流程和应用,需要在大量关键技术领域进行投入。北电的投入重点包括,为任何用户任何设备提供状态、身份、环境和位置信息的技术。其目标在于创建一个系统,使得应用能跨多个网络存在,在多个网络之间无缝移动,甚至在企业和运营商网络之间移动,且仍保持无缝的用户体验。要了解北电如何实现其统一通信的愿景,请
观看视频。
为加快向统一通信转变的过程,北电充分利用面向服务的架构(
SOA),整合信息技术、电信和业务应用,以提供一种更丰富的用户体验。
北电还直接与诸如微软和 IBM 之类的众多合作伙伴(它们都有自己的 SOA 框架)直接协作,以将电信领域的通信能力整合到业务流程和应用中。例如,在对统一通信的前景达成共识的基础上,北电和微软组成了一个战略联盟,
创新通信联盟。
北电在各种智能组网技术方面的力量,加上其在大型网络部署方面的经验,以及在信令、管理系统、实时应用方面的专长,都帮助推动这个不断演变的市场的创新,并加速了统一通信的实现。
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安全组网 - 构建可信赖的网络
这个新的
“普及的个人宽带”时代意味着,可从任何设备(包括无线设备),从任何位置,访问任何应用(包括超高带宽多媒体应用)。它已超越了网络上每个人连接到每台设备这一概念是指任何设备,从汽车到厨房电器。接入网络的设备,其数量与多样性的爆炸性增长使得保护网络安全的方式要发生根本性变化。
网络安全传统上是通过附加软件或功能来解决,在机箱级抵御特定的威胁、风险和攻击。但是,这种分散的方式无法满足未来网络的需要。相反地,我们必须将重点放在提高网络自身的安全性上。
北电多年来一直大力投入于新型技术,以构建一个可信赖的网络。打造一个可信赖的网络意味着,从以附加软件的形式解决网络安全问题,演变为将安全性完全整合到网络中,做到这一点的途径是使用分层防御模型,以确保网络的任何部分对于威胁、攻击或风险都是封闭的。

可信赖的网络首先需要一个基础架构,包括如何设计、其中包含的网络元素、以及用来保护它的安全产品。它还意味着要确保将安全性构建到产品本身从而产品自身就能达到足够的安全性,以确保产品不会成为网络上最薄弱的环节。安全性产品还要承担一项重要任务,即提供诸如以下的功能:构建防火墙、保护网络不受入侵、保护通信能穿透网络、正确地授予用户的网络权限等。凭借这些组件,再加上正确的流程,就可以打造一个可信赖的网络。
用于实现全面安全的正确流程和内容包括了大量不同的活动,这些活动涵盖了整个开发和部署生命周期。北电关注该领域的一些例子有:了解新涌现的安全性威胁的前瞻性研究;将安全性嵌入到开发周期的所有产品中的最佳实践;确保根据已知漏洞对产品进行测试的漏洞评估;与诸如 US-CERT、ISAlliance 和 UK-NICCC 等行业组织之间密切的合作关系,以对可能影响已部署网络的最新行业漏洞迅速做出反应。这些活动各自增强整个系统的安全性,并共同打造了一个可信赖的网络。
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