我國第一臺ATM交換機的研制——訪北京郵電大學雷振明教授

本刊記者 黃 晴

我國第一臺ATM交換機的研制
——訪北京郵電大學雷振明教授

本刊記者 黃 晴

在寬帶數字通信的發展過程中，ATM技術曾經扮演過非常重要的關鍵角色。

上世紀80年代，人們開始關注寬帶數字通信，并為此進行了大量研究。在此基礎上，1988年國際電聯確定以寬帶綜合業務數字網（B-ISDN）作為承載寬帶數字業務的網絡，以ATM作為B-ISDN中進行數據傳輸和交換的核心技術。

北京郵電大學雷振明教授是國內最早在這個領域進行跟蹤研究的學者。1993年6月雷振明在國家863計劃和郵電部科技司的支持下，帶領一個十幾人的科研團隊開始研制ATM交換機樣機。樣機于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業部科技進步一等獎和國家科技進步二等獎。

“看得遠一點，走得早一點”

在雷振明教授的多項科研成果中，ATM交換機的研制無疑是其中最出色的一個。他領導的課題組研制成功了國內第一臺ATM交換機，成為當時國內電信界一件轟動的大事。研制成功后，國內最大的電信制造企業之一，中比合資上海貝爾公司與北京郵電大學簽署合作協議，進行設備的產業化和商業推廣。

回憶這件事，雷振明教授說：“我的優勢之一，在于走得早一點。”早在攻讀博士學位期間，雷振明教授就對同時支持話音和數據的綜合網絡深感興趣。他注意到當時提出的綜合業務數字網（ISDN）只是在網絡的邊緣實現了話音和數據的綜合。在網絡的核心，其實還是數據、話音兩個獨立的網絡。他密切注意國外的相關動向，希望能夠通過研究找到一種真正的綜合業務網絡技術。ATM技術的出現，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，爭取到了研制ATM交換機的項目。ATM交換機是當時電信領域中的新一代交換設備，運行速度高、結構復雜。國內當時自主研制的程控電話交換機剛剛進入大規模使用階段，有沒有能力研制ATM交換機，不少人是有疑問的。因此，項目的目標也就比較小。開頭是1臺8個端口的ATM交換機，后來增加到16個端口，而雷振明教授領導的課題組，最終完成的卻是一臺64端口的設備，大大超出了項目合同的目標。

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

雷振明教授認為：在科研上領先的一個基本前提，是要盡量多看幾步，早走幾步。看得準，走得早，是一種重要的能力。1996年，郵電部批準立項，使用北京郵電大學剛剛研制成功的ATM交換機，建設一個北京范圍的ATM實驗網，叫做中國郵電ATM科學實驗網。網絡用來考驗科研樣機的性能，也研究ATM網絡的應用。當年工程完工，1995年底研制成功的科研樣機，1996年就建網投入了實際使用。更重要的是：此時雷振明教授已經注意到了因特網和TCP/IP（互聯網協議）的應用前景。

在他的主持下，在這個網上使用了TCP/IP協議。這不僅是國內第一個自主研制設備為核心的ATM網，也是國內第一個基于ATM的TCP/IP網絡。當時還有很多人認為：B-ISDN和TCP/IP，還不一定哪個是未來的方向，曾經有過一段時間的爭論和討論。

雷振明教授說：“當時由于認識的局限性，許多人對B-ISDN和ATM技術抱有過高的期望，認為它能夠解決未來寬帶綜合業務通信的一切問題。其實，ATM技術確實有它固有的優勢，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，復雜的分層技術等等，這種缺陷決定了ATM的局限性。我們在作試驗網項目時，已經發現B-ISDN不能直接提供面向用戶的業務，因此采用了和TCP/IP結合的方法”。

“這個網，是我們多年以來夢寐以求的。”

實驗網的完工，又成為當時國內電信界的一件大事，當時的郵電部科技司領導評價說：“這個網，實現了科研成果的產品化和實用化，是我們多年以來夢寐以求的。”雷振明教授卻已經注意到并開始研究在網絡實驗中所發現的新的技術問題，提出要在ATM交換機上以一種新的硬件方式支持TCP/IP。

兩年以后，他們在國內首先實現了ATM交換機上的第三層（IP）硬件交換能力，為此后的高速路由器和多協議標簽交換（MPLS）技術研究打下了重要基礎，實現了從ATM技術研究到全方位的寬帶通信技術研究的跨越。隨后，他們又以自主研制的設備建立了國家重大自然科學基金項目的寬帶信息網絡實驗平臺。“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遠地跟在后面，叫作‘跟蹤研究’。現在不同了，在這個領域我們已經基本跟上了國外的主流。”

“在科研中培養人才，才能使學生真正成才”

高等學校應當既是教學中心，又是科研中心和成果轉化中心。雷振明教授多年以科研為主。但是他認為：科研的外延很大。在出成果的同時，還要以科研促進學科發展、隊伍建設、人才培養；又要走向社會去促進成果轉化、科學技術普及、新科研課題的產生。

在從事科研工作的同時，雷振明教授更十分重視人才培養和隊伍的建設。90年代初期，他帶領幾個研究生開始了ATM技術的研究。在研究的過程中，以他所培養的這些研究生為核心骨干，他領導創辦了國內大學里的第一個ATM技術研究中心，并為這個中心確定了“研究技術、研制產品、培養人才、推動應用”四項目標。在雷振明教授的直接帶領下，這個研究中心的技術隊伍和基礎研究設施都迅速發展，成為了國內在這個領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研究。每年都有一批研究生從這里完成學業，走向這個技術領域的各個方面，開創自己的事業。

雷振明教授認為：對于技術的研究，可能成為一個產品，也可能不成為一個產品。但是，無論是否成為一個產品，都應當盡量地推動它的應用。在上世紀九十年代，國內電信業經過十幾年的飛速發展，整體上已經具備了世界先進的技術水平，對于寬帶網絡的技術走向和技術問題尤為關注。為此，在研制產品的同時，雷振明教授積極參與各種寬帶網絡建設方案和技術走向的研究。他多次到國內各個省市去介紹技術發展，參與方案論證，提供技術建議，擔任了大量的技術咨詢和技術論證工作。而雷振明教授不認為這些工作繁瑣，和科研沒有直接聯系，他認為這些工作很重要。“不僅能促進國家的通信事業發展，我們自己也從中學到許多東西。現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，寬帶業務已經走進千家萬戶，而ATM技術已經走入了歷史。當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

科術中的許多概念和內容都對今天的網絡通信領域有深刻的影響。在早期有兩種技術，SDH和IP，而ATM是介于這兩者中間的一種技術。ATM出現之后，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質量保證等等。這些概念和方法逐步滲透到現代的TCP/IP網絡中。而另一方面，對于ATM技術的研究，對于ATM交換機的研制，無疑奠定了我們在寬帶網絡通信研究方面的雄厚基礎。”

在ATM交換機逐漸退出網絡的過程中，許多人為雷振明教授感到惋惜。而雷振明教授認為：“某個技術最終走進歷史是屢見不鮮的，這是一種進步。我當時考慮的，是這個研究過程留下了什么，可以在這個基礎上再做些什么。”

又經過了幾年的努力，依靠在ATM研究中積累的技術基礎和技術力量，雷振明教授和他的團隊所研制的國內第一臺互聯網流量監控設備于2005年成功地部署在運營商網絡中，北郵ATM技術研究中心也改名為寬帶網絡監控技術教研中心。互聯網流量監控需要對于TCP/IP報文進行深度解析，技術難度很高。此前運營商只是少量采購一些國外著名廠商的產品，價格很高。國內互聯網流量監控設備的出現，為運營商大量部署這種設備提供了基礎。而對于這種設備和國外同類產品的對比測試，又使運營商對于這種設備達到的技術水平具有了充足的信心。

今天，雷振明教授和他的團隊所研制的這種互聯網流量監控設備已經在國內各大電信基礎運營商的骨干網絡和省市級網絡上廣泛部署，成為這些運營商采用的主流產品之一。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，才有可能達到成功。”