Jack Jiang

          我的最新工程MobileIMSDK:http://git.oschina.net/jackjiang/MobileIMSDK
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          1、系列文章引言

          1.1 適合誰來閱讀?

          本系列文章盡量使用最淺顯易懂的文字、圖片來組織內(nèi)容,力求通信技術(shù)零基礎(chǔ)的人群也能看懂。但個(gè)人建議,至少稍微了解過網(wǎng)絡(luò)通信方面的知識后再看,會更有收獲。如果您大學(xué)學(xué)習(xí)過《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》這門課,那么一定不要錯(cuò)過本系列文章。

          特別推薦即時(shí)通訊開發(fā)者來閱讀,因?yàn)獒槍σ苿?dòng)弱網(wǎng)的問題,確實(shí)可以找到很多有價(jià)值的答案。

          友情提示:本系列文章可能涉及以下通信技術(shù)范疇,如您有興趣,也可自行系統(tǒng)地學(xué)習(xí):

          1.2 本系列文章的初衷

          作為即時(shí)通訊(IM、消息推送等應(yīng)用場景)相關(guān)技術(shù)的開發(fā)者人員來說,似乎了解跨專業(yè)的通信技術(shù)(這是大學(xué)通信工程專業(yè)類學(xué)生的學(xué)習(xí)內(nèi)容),有點(diǎn)過于深入和底層了,因?yàn)橐话銇碚f熟練掌握邏輯層的TCP\IP相關(guān)協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)編程相關(guān)的應(yīng)用技術(shù)就差不多能勝任這方面的本職工作了。

          沒錯(cuò),確實(shí)是這樣。但在開發(fā)IM、推送這類應(yīng)用系統(tǒng)時(shí),尤其在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)下,各種弱網(wǎng)問題,讓人非常痛苦。

          典型的弱網(wǎng)問題,比如:

          1)頻繁掉線;

          2)丟包嚴(yán)重;

          3)網(wǎng)絡(luò)抖動(dòng);

          4)網(wǎng)絡(luò)延遲;

          ........

          那么,針對以上現(xiàn)象,怎么才能有底氣的跟老板、客戶、產(chǎn)品經(jīng)理地解釋以下問題?

          1)導(dǎo)致這些現(xiàn)象的根本原因到底是什么?

          2)怎么跟老板解釋,要搞定在高鐵上用好音視頻聊天功能很困難?

          3)怎么跟客戶解釋P2P在3G、4G甚至5G網(wǎng)絡(luò)下的成功率問題?

          4)怎么向客戶說明,商場或人多場合下,明明信號很好,但你的APP確用不了?

          .......

          你說這些都是網(wǎng)絡(luò)問題,APP代碼無能為力。那么,你倒是講講到底是什么樣的網(wǎng)絡(luò)問題?能把人講信服了,就可以甩鍋給網(wǎng)絡(luò),不然只能是APP代碼背鍋了。現(xiàn)實(shí)吧!

          所以,我們還是老老實(shí)實(shí)花點(diǎn)功夫來研究研究通信技術(shù)吧(通信技術(shù)直面的是網(wǎng)絡(luò)通信物理層),至少遇到問題,不說給別人,至少給自已找到一個(gè)說的過去的解釋。這才是一個(gè)優(yōu)秀程序員的修養(yǎng)!

          1.3 本系列文章的價(jià)值

          網(wǎng)上能找到的通信技術(shù)資料都太過專業(yè)或太不專業(yè),要么都是搞網(wǎng)絡(luò)工程方面的內(nèi)行人編寫的(內(nèi)容專業(yè)但很枯燥難懂),要么就是外行的IT開發(fā)人員寫的(很少見,且價(jià)值不大,因?yàn)椴粔驅(qū)I(yè),所以內(nèi)容并不準(zhǔn)確,參考價(jià)值很有限)。

          既能讓外行的普通程序員看懂,還能準(zhǔn)確地講明白通信技術(shù)知識,這樣的資料簡直比找金礦還難。因?yàn)槠胀ǔ绦騿T能接觸到的網(wǎng)絡(luò)編程、網(wǎng)絡(luò)通信方面的資料多針對數(shù)據(jù)通信的邏輯層(比如:tcpip、socket等知識范疇),而通信技術(shù)涉及的是數(shù)據(jù)通信的物理層(交換機(jī)、路由器、天線、網(wǎng)絡(luò)制式等),某種意義上來說,這是完全不同的技術(shù)方向。

          好消息是,經(jīng)過長時(shí)間的資料搜集,終于有了本系列文章,希望能給你帶來幫助。

          1.4 拓展閱讀

          即時(shí)通訊網(wǎng)之前已經(jīng)整理過《移動(dòng)端IM開發(fā)者必讀(一):通俗易懂,理解移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的“弱”和“慢”》、《移動(dòng)端IM開發(fā)者必讀(二):史上最全移動(dòng)弱網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方法總結(jié)》、《現(xiàn)代移動(dòng)端網(wǎng)絡(luò)短連接的優(yōu)化手段總結(jié):請求速度、弱網(wǎng)適應(yīng)、安全保障》這幾篇初涉通信層的文章,但都因技術(shù)廣度和深度有限,能帶給讀者的幫助比較局限。如果您看過這幾篇文章,那么一定不要錯(cuò)過本次的《IM開發(fā)者的零基礎(chǔ)通信技術(shù)入門》系列文章。

          另外,如果您對最基本的程序員本該掌握的網(wǎng)絡(luò)編程知識都還不怎么了解的話,建議首先閱讀《網(wǎng)絡(luò)編程懶人入門系列文章》、《腦殘式網(wǎng)絡(luò)編程入門系列》,以及更高深一點(diǎn)的《不為人知的網(wǎng)絡(luò)編程系列文章》。

          1.5 番外:通信技術(shù)女神鎮(zhèn)樓

          ▲ 史上最高顏值科學(xué)雜志封面,人物為 “CDMA之母”——海蒂·拉瑪(一個(gè)被演藝事業(yè)耽誤的科學(xué)女神)

          (本文同步發(fā)布于:http://www.52im.net/thread-2356-1-1.html

          2、本系列文章目錄

          IM開發(fā)者的零基礎(chǔ)通信技術(shù)入門(一):通信交換技術(shù)的百年發(fā)展史(上)

          IM開發(fā)者的零基礎(chǔ)通信技術(shù)入門(二):通信交換技術(shù)的百年發(fā)展史(下)》(* 本文)

          IM開發(fā)者的零基礎(chǔ)通信技術(shù)入門(三):國人通信方式的百年變遷

          IM開發(fā)者的零基礎(chǔ)通信技術(shù)入門(四):手機(jī)的演進(jìn),史上最全移動(dòng)終端發(fā)展史

          IM開發(fā)者的零基礎(chǔ)通信技術(shù)入門(五):1G到5G,30年移動(dòng)通信技術(shù)演進(jìn)史

          IM開發(fā)者的零基礎(chǔ)通信技術(shù)入門(六):移動(dòng)終端的接頭人——“基站”技術(shù)

          IM開發(fā)者的零基礎(chǔ)通信技術(shù)入門(七):移動(dòng)終端的千里馬——“電磁波”

          IM開發(fā)者的零基礎(chǔ)通信技術(shù)入門(八):零基礎(chǔ),史上最強(qiáng)“天線”原理掃盲

          IM開發(fā)者的零基礎(chǔ)通信技術(shù)入門(九):無線通信網(wǎng)絡(luò)的中樞——“核心網(wǎng)”

          IM開發(fā)者的零基礎(chǔ)通信技術(shù)入門(十):零基礎(chǔ),史上最強(qiáng)5G技術(shù)掃盲

          IM開發(fā)者的零基礎(chǔ)通信技術(shù)入門(十一):為什么WiFi信號差?一文即懂!

          IM開發(fā)者的零基礎(chǔ)通信技術(shù)入門(十二):上網(wǎng)卡頓?網(wǎng)絡(luò)掉線?一文即懂!

          IM開發(fā)者的零基礎(chǔ)通信技術(shù)入門(十三):手機(jī)信號差?一文即懂!

          IM開發(fā)者的零基礎(chǔ)通信技術(shù)入門(十四):高鐵上無線上網(wǎng)有多難?一文即懂!

          IM開發(fā)者的零基礎(chǔ)通信技術(shù)入門(十五):理解定位技術(shù),一篇就夠

          3、本文內(nèi)容概述

          本文(上下兩篇)將帶你了解當(dāng)今通信交換技術(shù)最初的模樣以及發(fā)展過程。學(xué)習(xí)技術(shù)更要了解技術(shù)的前世今生,技術(shù)本無聊,故事很有趣。

          接上篇《IM開發(fā)者的零基礎(chǔ)通信技術(shù)入門(一):通信交換技術(shù)的百年發(fā)展史(上)》,本篇里我們需要暫停一下,回過頭來看看我們國家的交換機(jī)發(fā)展情況。

          4、我國電話事業(yè)的起步

          實(shí)際上,我國的電話事業(yè)起步并不算晚。早在清朝末年,我國就有了電話和電話交換網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)然,那個(gè)時(shí)候還是人工交換機(jī)時(shí)代。

          ▲ 清朝的話務(wù)員和人工交換機(jī)

          1882年,我國第一部磁石電話交換機(jī)在上海開通。1904年,北京的第一個(gè)官辦電話局在東單二條胡同開通,當(dāng)時(shí)是100門人工交換機(jī)。七七事變后,日本軍隊(duì)攻入北京。出于統(tǒng)治需要,日偽政府新建了大量的步進(jìn)制自動(dòng)電話交換機(jī),替換了人工交換機(jī)。

          ▲ 日偽時(shí)期的步進(jìn)制交換機(jī)

          到1949年,當(dāng)時(shí)我國的電話普及率不到0.05%,全國的電話總用戶數(shù)只有26萬。使用電話,只是少數(shù)人的特權(quán)。解放后,限于條件,我國電話交換機(jī)主要以人工交換機(jī)為主,步進(jìn)制交換機(jī)為輔。不過,我們也開始研制自己的縱橫制電話交換機(jī)。

          ▲ 建國初期郵電機(jī)房的工作人員

          5、我國自研的自動(dòng)電話交換機(jī)開始使用

          1960年,我國自行研制的第一套1000門縱橫制自動(dòng)電話交換機(jī)在上海吳淞局開通使用。

          6、我國通信技術(shù)曾一度陷入40年的停滯期

          后來,因?yàn)楸娝苤脑颍覈耐ㄐ偶夹g(shù)發(fā)展進(jìn)入了長期的停滯階段。縱橫制交換機(jī),也開始了長達(dá)40年的服役。

          ▲ 縱橫制交換機(jī)

          一直到改革開放初期,我們都還在使用縱橫制、步進(jìn)制交換機(jī),甚至是人工交換機(jī),完全看不到程控交換機(jī)的影子。

          ▲ 改革初期的人工交換機(jī)話務(wù)員

          當(dāng)時(shí)我國電話交換網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展水平,至少落后發(fā)達(dá)國家20年。從數(shù)據(jù)就能看出來,1978年,全國電話普及率僅僅為0.38%,中國擁有的話機(jī)總數(shù),還不到世界話機(jī)總數(shù)的1%。直到進(jìn)入80年代,我們的電話交換網(wǎng)絡(luò)才算開始重新艱難起步。當(dāng)時(shí)改革剛剛開始,經(jīng)濟(jì)和社會復(fù)蘇,老百姓的通信需求非常迫切。而郵電相關(guān)部門一沒技術(shù)(國際封鎖),二沒資金(自己窮),只能引進(jìn)國外的“落后”技術(shù),甚至是淘汰下來的產(chǎn)品,倉促應(yīng)對。

          ▲ 郵電局的公共電話亭,人滿為患

          當(dāng)時(shí)安裝一部電話需要上萬元,還要單位介紹信,就算這樣,還要等好幾個(gè)月,甚至一年半載1982年,福建福州引進(jìn)并開通了日本富士通的F-150萬門程控電話交換機(jī),轟動(dòng)全國。

          ▲ 1984年,上海貝爾電話設(shè)備有限公司成立——這是我國第一個(gè)研制程控電話交換機(jī)的合資企業(yè)

          7、通信技術(shù)的“七國八制”混亂時(shí)期

          當(dāng)時(shí)冷戰(zhàn)尚未結(jié)束,包括程控交換機(jī)在內(nèi)的通信技術(shù)都受到“巴統(tǒng)”(輸出管制統(tǒng)籌委員會,總部在巴黎)的封鎖和限制,我們是買不到的。通過上海貝爾來制造,都屬于曲線救國。1985年,聞風(fēng)而動(dòng)的AT&T、諾基亞、愛立信,紛紛跑來設(shè)立辦事處。于是乎,在這些國外通信企業(yè)的“幫助”下,我們國家很快就進(jìn)入了“七國八制”的混亂發(fā)展階段。七國八制:當(dāng)時(shí)中國通訊市場上,總共有8種制式的機(jī)型,分別來自7個(gè)國家。

          ▲ 七國八制

          8、自主通信產(chǎn)業(yè)開始崛起

          全國上下,都是用的國外進(jìn)口設(shè)備。而這些不同制式的交換機(jī)互不相通,造成了中國通信網(wǎng)絡(luò)的一片混亂。然而,在混亂之下,中國的自主通信產(chǎn)業(yè)開始崛起了。越來越多的中方技術(shù)人員通過引進(jìn)的設(shè)備技術(shù)進(jìn)行學(xué)習(xí)、成長,越來越多的國營和民營資本開始進(jìn)入利潤豐厚的通信產(chǎn)業(yè)。

          ▲ 機(jī)房正在學(xué)習(xí)的通信技術(shù)人員

          80年代中后期,大量的中國通信設(shè)備制造企業(yè)如雨后春筍一般涌現(xiàn)。它們的主要研發(fā)目標(biāo),就是程控交換機(jī),尤其是技術(shù)含量較低的小門數(shù)用戶交換機(jī)。這里面,就有兩家日后成長為世界級通信巨頭的企業(yè)——華為和中興。

          ▲ 創(chuàng)業(yè)早期的任正非(左一),他創(chuàng)辦的華為,最開始就是代理香港一家公司的小型交換機(jī)起家。  

          ▲ 中興通訊創(chuàng)始人侯為貴(左四),中興也是先代理,后研發(fā)

          當(dāng)時(shí),雖然“七國八制”瓜分了中國通信市場,但是,有一塊市場空白被這些巨頭給“遺忘”了,那就是農(nóng)村。由于農(nóng)村線路條件差、利潤薄,國外廠商都沒有精力或者不屑去拓展。而中國交換機(jī)廠商抓住了這個(gè)寶貴的機(jī)會。1992年1月,中興通訊ZX500A農(nóng)話端局交換機(jī)的實(shí)驗(yàn)局順利開通,由于性價(jià)比高,符合要求,獲得了巨大的成功。

          ▲ 中興的程控交換機(jī)研發(fā)

          到1993年,中興2000門局用數(shù)字交換機(jī)的裝機(jī)量已占全國農(nóng)話年新增容量的18%。

          ▲ ZX500生產(chǎn)鑒定會

          無獨(dú)有偶,C&C08A型機(jī)是華為公司1993年自主開發(fā)的第一代數(shù)字程控交換機(jī),也在農(nóng)話市場大賺特賺。

          ▲ 華為C&C08

          僅靠農(nóng)村市場是不夠的,而且,小門數(shù)交換機(jī)也不可能有很好的未來。于是,兩家中國企業(yè)迅速調(diào)整戰(zhàn)略,很快推出了萬門以上的程控交換機(jī)。1995年11月,中興通訊自行研制的ZXJ10大容量局用數(shù)字程控交換機(jī)獲原郵電部電信總局頒發(fā)的入網(wǎng)許可證,該機(jī)終局容量可達(dá)17萬線。

          ▲ 中興ZXJ10

          同年,華為也推出了萬門機(jī)的C&C08C型機(jī)。

          ▲ 華為C&C08

          9、中國通信史上的重要人物:鄔江興

          也是在1995年,由原電子工業(yè)部第五十四研究所和華中科技大學(xué)聯(lián)合研制開發(fā)的EIM-601大容量局用數(shù)字交換機(jī)通過了部級鑒定。憑借EIM-601技術(shù),金鵬電子誕生了。

          與中興和華為的小作坊起家相比,大唐電信的起點(diǎn)要高得多。雖然大唐電信于1993年成立,但是它背靠原郵電部電信科學(xué)研究,技術(shù)與人員均來源于后者。1986年郵電部一所就研制出了DS-2000程控?cái)?shù)字交換機(jī),而1991年10所又研發(fā)出了DS-30萬門市話程控交換機(jī),并于次年投入商用。1995年,新成立的大唐推出了SP30超級數(shù)字程控交換機(jī),容量可達(dá)10萬門以上。

          這里還有一個(gè)人物不得不提,他就是在中國通信史上寫下重要一筆的鄔江興。

          ▲ 鄔江興

          1991年,年方38歲的解放軍信息工程學(xué)院院長鄔江興主持研制出了HJD04(簡稱04機(jī))萬門數(shù)字程控交換機(jī),從而一舉打破了國外廠商的壟斷。當(dāng)時(shí),中興與華為仍處于千門交換機(jī)的水平。

          ▲ HJD04(04機(jī))

          ▲ 04機(jī)鑒定會

          10、中國通信技術(shù)企業(yè)逐漸形成了“巨大金中華”的局面

          后來,在04機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)上,成立了巨龍通信設(shè)備有限公司。短短3年之內(nèi),其累計(jì)總銷售額高達(dá)100多億元,銷量超過1300萬線,成績相當(dāng)驚人。

          就這樣,巨龍、大唐、中興、華為和金鵬五朵交換機(jī)領(lǐng)域的金花(也稱為“巨大金中華”)突破了國外廠商的重圍,憑借低廉的價(jià)格和政府支持,站住了腳跟,并一步一步改變了中國通信行業(yè)的格局。不過,后來因?yàn)榉N種原因,五朵金花有的早早凋謝,有的更加艷麗,完全走向了不同的命運(yùn)。現(xiàn)在看來,實(shí)在令人唏噓。

          11、90年代,互聯(lián)網(wǎng)開始興起

          到了90年代,信息技術(shù)的發(fā)展速度簡直可以用“一躍千里”來形容。伴隨計(jì)算機(jī)的普及,互聯(lián)網(wǎng)開始興起,并迅速發(fā)展壯大,逐漸影響我們的生活。

          程控?cái)?shù)字交換與數(shù)字傳輸相結(jié)合,構(gòu)成了綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)(ISDN)。它通過普通的銅纜,以更高的速率和質(zhì)量傳輸語音和數(shù)據(jù),不僅實(shí)現(xiàn)電話交換,還能實(shí)現(xiàn)傳真、數(shù)據(jù)、圖像通信等的交換。多媒體時(shí)代,正式到來。在技術(shù)的不斷進(jìn)步下,我們的交換方式,從空分,逐漸變成了時(shí)分,頻分(波分)。我們的通信介質(zhì),也從電纜逐漸變成光纜。最重要的一個(gè)變化,就是通信方式。以前只有電報(bào)、電話,現(xiàn)在,移動(dòng)通信崛起,手機(jī)開始成為人們的新寵。

          ▲ 手機(jī)(大哥大)

          12、新世紀(jì),電路交換機(jī)退出歷史舞臺,分組交換機(jī)開始大顯身手

          這一切的背后,是交換技術(shù)的更新迭代。以語音為主的電路交換機(jī),逐漸開始退居二線。以數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為主的分組交換機(jī),開始占據(jù)主導(dǎo)地位。

          進(jìn)入21世紀(jì)后,傳統(tǒng)電話交換機(jī)淘汰提速,程控交換機(jī)陸續(xù)開始退出歷史舞臺。


          ▲ 程控交換機(jī)下電退網(wǎng)

          而NGN,可以說是固定電話網(wǎng)絡(luò)最后的謝幕了。

          說到NGN這個(gè)詞,大家一定都聽說過。但是實(shí)際上,很少有人能夠準(zhǔn)確說出NGN到底是什么。和NGN經(jīng)常一起出現(xiàn)的概念名詞,還有“軟交換”,也經(jīng)常讓人迷糊,分不清它和NGN之間的關(guān)系。

          NGN,就是Next Generation Network(下一代網(wǎng)絡(luò))。之所以大家對這個(gè)概念分不清,就是因?yàn)樗拿秩〉貌缓茫浅S谢煜浴?/p>

          從廣義上來說,NGN是在“這一代網(wǎng)絡(luò)”的基礎(chǔ)上,采用新技術(shù),演進(jìn)出來的“新一代網(wǎng)絡(luò)”。“這一代網(wǎng)絡(luò)”,就是指傳統(tǒng)PSTN(公共交換電話網(wǎng)絡(luò))網(wǎng)絡(luò),可以簡單理解為程控電話交換機(jī)網(wǎng)絡(luò) 。從狹義上來說,NGN是一種網(wǎng)絡(luò)模型,由很多設(shè)備組成。這些設(shè)備里面,就包括軟交換設(shè)備。

          ▲ 傳統(tǒng)電路交換和NGN的對應(yīng)關(guān)系

          坑爹的是,“軟交換”也是一個(gè)帶有廣義和狹義多重理解的概念。從廣義來說,“軟交換”是相對“硬交換”而言的。什么是硬交換呢?就是傳統(tǒng)程控交換機(jī)那種,所有的功能都做在一起,集合在一個(gè)設(shè)備里面。相當(dāng)于一個(gè)黑盒(可以看上面的圖,左邊的黑框),對外不可見。軟交換,就是把這個(gè)黑盒給打破了,拆分開,分為不同的功能實(shí)體。拆開的目的,就是各司其職,靈活調(diào)度,有利于功能和容量擴(kuò)展。狹義的“軟交換”,就是指的具體一種設(shè)備。例如華為的SoftX3000,中興的SS1B,就是軟交換設(shè)備,主要負(fù)責(zé)呼叫和會話控制。

          ▲ 華為SoftX3000

          13、展望未來

          如今,NGN也要退出歷史舞臺了。即將取代它的,就是大名鼎鼎、令人膽寒的IMS(IP多媒體子系統(tǒng))。

          總而言之,如今已經(jīng)是分組交換的天下,傳統(tǒng)語音交換早已成了昨日黃花,漸漸離我們遠(yuǎn)去。

          交換技術(shù),一路走過了140年的發(fā)展歷程,不斷更新?lián)Q代,不得不讓人感慨技術(shù)的日新月異,科技的飛速進(jìn)步。當(dāng)然,這離不開一輩又一輩通信人的執(zhí)著追求和努力付出。沒有傳承和積累,何來今日之輝煌?

          展望未來,交換技術(shù)將走向何方?會不會出現(xiàn)新的顛覆性的交換方式?何時(shí)出現(xiàn)?這一切問題,就只能讓時(shí)間來告訴我們答案了。

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