我國第一臺ATM交換機(jī)的研制——訪北京郵電大學(xué)雷振明教授

本刊記者 黃 晴

我國第一臺ATM交換機(jī)的研制
——訪北京郵電大學(xué)雷振明教授

本刊記者 黃 晴

在寬帶數(shù)字通信的發(fā)展過程中，ATM技術(shù)曾經(jīng)扮演過非常重要的關(guān)鍵角色。

上世紀(jì)80年代，人們開始關(guān)注寬帶數(shù)字通信，并為此進(jìn)行了大量研究。在此基礎(chǔ)上，1988年國際電聯(lián)確定以寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)（B-ISDN）作為承載寬帶數(shù)字業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)，以ATM作為B-ISDN中進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和交換的核心技術(shù)。

北京郵電大學(xué)雷振明教授是國內(nèi)最早在這個領(lǐng)域進(jìn)行跟蹤研究的學(xué)者。1993年6月雷振明在國家863計劃和郵電部科技司的支持下，帶領(lǐng)一個十幾人的科研團(tuán)隊開始研制ATM交換機(jī)樣機(jī)。樣機(jī)于1995年研制成功。1995年底，課題通過國家科委驗收。次年參加了國家863計劃十周年成果展。成果隨后先后獲得了信息產(chǎn)業(yè)部科技進(jìn)步一等獎和國家科技進(jìn)步二等獎。

“看得遠(yuǎn)一點，走得早一點”

在雷振明教授的多項科研成果中，ATM交換機(jī)的研制無疑是其中最出色的一個。他領(lǐng)導(dǎo)的課題組研制成功了國內(nèi)第一臺ATM交換機(jī)，成為當(dāng)時國內(nèi)電信界一件轟動的大事。研制成功后，國內(nèi)最大的電信制造企業(yè)之一，中比合資上海貝爾公司與北京郵電大學(xué)簽署合作協(xié)議，進(jìn)行設(shè)備的產(chǎn)業(yè)化和商業(yè)推廣。

回憶這件事，雷振明教授說：“我的優(yōu)勢之一，在于走得早一點。”早在攻讀博士學(xué)位期間，雷振明教授就對同時支持話音和數(shù)據(jù)的綜合網(wǎng)絡(luò)深感興趣。他注意到當(dāng)時提出的綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)（ISDN）只是在網(wǎng)絡(luò)的邊緣實現(xiàn)了話音和數(shù)據(jù)的綜合。在網(wǎng)絡(luò)的核心，其實還是數(shù)據(jù)、話音兩個獨立的網(wǎng)絡(luò)。他密切注意國外的相關(guān)動向，希望能夠通過研究找到一種真正的綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。ATM技術(shù)的出現(xiàn)，自然引起了他的極大興趣。

1993年，國家863計劃立項，他以幾年的研究積累為基礎(chǔ)，爭取到了研制ATM交換機(jī)的項目。ATM交換機(jī)是當(dāng)時電信領(lǐng)域中的新一代交換設(shè)備，運(yùn)行速度高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜。國內(nèi)當(dāng)時自主研制的程控電話交換機(jī)剛剛進(jìn)入大規(guī)模使用階段，有沒有能力研制ATM交換機(jī)，不少人是有疑問的。因此，項目的目標(biāo)也就比較小。開頭是1臺8個端口的ATM交換機(jī)，后來增加到16個端口，而雷振明教授領(lǐng)導(dǎo)的課題組，最終完成的卻是一臺64端口的設(shè)備，大大超出了項目合同的目標(biāo)。

“我們的技術(shù)積累告訴我們，有可能研制成功64個端口的設(shè)備。那么我們就把自己的目標(biāo)定位在能夠達(dá)到的最好水平，而不是限于項目合同的指標(biāo)。”雷振明教授這樣說。

雷振明教授認(rèn)為：在科研上領(lǐng)先的一個基本前提，是要盡量多看幾步，早走幾步。看得準(zhǔn)，走得早，是一種重要的能力。1996年，郵電部批準(zhǔn)立項，使用北京郵電大學(xué)剛剛研制成功的ATM交換機(jī)，建設(shè)一個北京范圍的ATM實驗網(wǎng)，叫做中國郵電ATM科學(xué)實驗網(wǎng)。網(wǎng)絡(luò)用來考驗科研樣機(jī)的性能，也研究ATM網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用。當(dāng)年工程完工，1995年底研制成功的科研樣機(jī)，1996年就建網(wǎng)投入了實際使用。更重要的是：此時雷振明教授已經(jīng)注意到了因特網(wǎng)和TCP/IP（互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議）的應(yīng)用前景。

在他的主持下，在這個網(wǎng)上使用了TCP/IP協(xié)議。這不僅是國內(nèi)第一個自主研制設(shè)備為核心的ATM網(wǎng)，也是國內(nèi)第一個基于ATM的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)時還有很多人認(rèn)為：B-ISDN和TCP/IP，還不一定哪個是未來的方向，曾經(jīng)有過一段時間的爭論和討論。

雷振明教授說：“當(dāng)時由于認(rèn)識的局限性，許多人對B-ISDN和ATM技術(shù)抱有過高的期望，認(rèn)為它能夠解決未來寬帶綜合業(yè)務(wù)通信的一切問題。其實，ATM技術(shù)確實有它固有的優(yōu)勢，比如：靈活的帶寬分配、完善的控制手段以及低時延、高安全特性等；但它也有其固有的缺陷，如高昂的部署成本，復(fù)雜的分層技術(shù)等等，這種缺陷決定了ATM的局限性。我們在作試驗網(wǎng)項目時，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)B-ISDN不能直接提供面向用戶的業(yè)務(wù)，因此采用了和TCP/IP結(jié)合的方法”。

“這個網(wǎng)，是我們多年以來夢寐以求的。”

實驗網(wǎng)的完工，又成為當(dāng)時國內(nèi)電信界的一件大事，當(dāng)時的郵電部科技司領(lǐng)導(dǎo)評價說：“這個網(wǎng)，實現(xiàn)了科研成果的產(chǎn)品化和實用化，是我們多年以來夢寐以求的。”雷振明教授卻已經(jīng)注意到并開始研究在網(wǎng)絡(luò)實驗中所發(fā)現(xiàn)的新的技術(shù)問題，提出要在ATM交換機(jī)上以一種新的硬件方式支持TCP/IP。

兩年以后，他們在國內(nèi)首先實現(xiàn)了ATM交換機(jī)上的第三層（IP）硬件交換能力，為此后的高速路由器和多協(xié)議標(biāo)簽交換（MPLS）技術(shù)研究打下了重要基礎(chǔ)，實現(xiàn)了從ATM技術(shù)研究到全方位的寬帶通信技術(shù)研究的跨越。隨后，他們又以自主研制的設(shè)備建立了國家重大自然科學(xué)基金項目的寬帶信息網(wǎng)絡(luò)實驗平臺。“十幾年前我們跟國外的差距是極其巨大的，那時候我們所做的只能是遠(yuǎn)遠(yuǎn)地跟在后面，叫作‘跟蹤研究’。現(xiàn)在不同了，在這個領(lǐng)域我們已經(jīng)基本跟上了國外的主流。”

“在科研中培養(yǎng)人才，才能使學(xué)生真正成才”

高等學(xué)校應(yīng)當(dāng)既是教學(xué)中心，又是科研中心和成果轉(zhuǎn)化中心。雷振明教授多年以科研為主。但是他認(rèn)為：科研的外延很大。在出成果的同時，還要以科研促進(jìn)學(xué)科發(fā)展、隊伍建設(shè)、人才培養(yǎng)；又要走向社會去促進(jìn)成果轉(zhuǎn)化、科學(xué)技術(shù)普及、新科研課題的產(chǎn)生。

在從事科研工作的同時，雷振明教授更十分重視人才培養(yǎng)和隊伍的建設(shè)。90年代初期，他帶領(lǐng)幾個研究生開始了ATM技術(shù)的研究。在研究的過程中，以他所培養(yǎng)的這些研究生為核心骨干，他領(lǐng)導(dǎo)創(chuàng)辦了國內(nèi)大學(xué)里的第一個ATM技術(shù)研究中心，并為這個中心確定了“研究技術(shù)、研制產(chǎn)品、培養(yǎng)人才、推動應(yīng)用”四項目標(biāo)。在雷振明教授的直接帶領(lǐng)下，這個研究中心的技術(shù)隊伍和基礎(chǔ)研究設(shè)施都迅速發(fā)展，成為了國內(nèi)在這個領(lǐng)域最著名也最具影響的研究單位之一。每年都有幾十名碩士研究生和博士研究生在這里從事寬帶通信技術(shù)研究。每年都有一批研究生從這里完成學(xué)業(yè)，走向這個技術(shù)領(lǐng)域的各個方面，開創(chuàng)自己的事業(yè)。

雷振明教授認(rèn)為：對于技術(shù)的研究，可能成為一個產(chǎn)品，也可能不成為一個產(chǎn)品。但是，無論是否成為一個產(chǎn)品，都應(yīng)當(dāng)盡量地推動它的應(yīng)用。在上世紀(jì)九十年代，國內(nèi)電信業(yè)經(jīng)過十幾年的飛速發(fā)展，整體上已經(jīng)具備了世界先進(jìn)的技術(shù)水平，對于寬帶網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)走向和技術(shù)問題尤為關(guān)注。為此，在研制產(chǎn)品的同時，雷振明教授積極參與各種寬帶網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方案和技術(shù)走向的研究。他多次到國內(nèi)各個省市去介紹技術(shù)發(fā)展，參與方案論證，提供技術(shù)建議，擔(dān)任了大量的技術(shù)咨詢和技術(shù)論證工作。而雷振明教授不認(rèn)為這些工作繁瑣，和科研沒有直接聯(lián)系，他認(rèn)為這些工作很重要。“不僅能促進(jìn)國家的通信事業(yè)發(fā)展，我們自己也從中學(xué)到許多東西。現(xiàn)實世界總是比書本上更豐富多彩，我們科研工作的真正的源頭和靈感其實是在這里。”

“耐心、信心、追求、努力、成功”

時至今日，寬帶業(yè)務(wù)已經(jīng)走進(jìn)千家萬戶，而ATM技術(shù)已經(jīng)走入了歷史。當(dāng)年日以繼夜的努力研究，給今天留下了什么？雷振明教授回答說：“ATM技

科術(shù)中的許多概念和內(nèi)容都對今天的網(wǎng)絡(luò)通信領(lǐng)域有深刻的影響。在早期有兩種技術(shù)，SDH和IP，而ATM是介于這兩者中間的一種技術(shù)。ATM出現(xiàn)之后，提出了許多新的概念和方法，如快速硬件交換、帶寬資源控制和服務(wù)質(zhì)量保證等等。這些概念和方法逐步滲透到現(xiàn)代的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)中。而另一方面，對于ATM技術(shù)的研究，對于ATM交換機(jī)的研制，無疑奠定了我們在寬帶網(wǎng)絡(luò)通信研究方面的雄厚基礎(chǔ)。”

在ATM交換機(jī)逐漸退出網(wǎng)絡(luò)的過程中，許多人為雷振明教授感到惋惜。而雷振明教授認(rèn)為：“某個技術(shù)最終走進(jìn)歷史是屢見不鮮的，這是一種進(jìn)步。我當(dāng)時考慮的，是這個研究過程留下了什么，可以在這個基礎(chǔ)上再做些什么。”

又經(jīng)過了幾年的努力，依靠在ATM研究中積累的技術(shù)基礎(chǔ)和技術(shù)力量，雷振明教授和他的團(tuán)隊所研制的國內(nèi)第一臺互聯(lián)網(wǎng)流量監(jiān)控設(shè)備于2005年成功地部署在運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)中，北郵ATM技術(shù)研究中心也改名為寬帶網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控技術(shù)教研中心。互聯(lián)網(wǎng)流量監(jiān)控需要對于TCP/IP報文進(jìn)行深度解析，技術(shù)難度很高。此前運(yùn)營商只是少量采購一些國外著名廠商的產(chǎn)品，價格很高。國內(nèi)互聯(lián)網(wǎng)流量監(jiān)控設(shè)備的出現(xiàn)，為運(yùn)營商大量部署這種設(shè)備提供了基礎(chǔ)。而對于這種設(shè)備和國外同類產(chǎn)品的對比測試，又使運(yùn)營商對于這種設(shè)備達(dá)到的技術(shù)水平具有了充足的信心。

今天，雷振明教授和他的團(tuán)隊所研制的這種互聯(lián)網(wǎng)流量監(jiān)控設(shè)備已經(jīng)在國內(nèi)各大電信基礎(chǔ)運(yùn)營商的骨干網(wǎng)絡(luò)和省市級網(wǎng)絡(luò)上廣泛部署，成為這些運(yùn)營商采用的主流產(chǎn)品之一。回顧這段歷史，雷振明教授說：“挫折和失敗是科研工作中最經(jīng)常遇到的。懼怕挫折和失敗，只好不作科研。科技工作者需要耐心、信心、追求、努力，才有可能達(dá)到成功。”