第八章網(wǎng)絡技術展望

1、第八章 網(wǎng)絡技術展望8.1 網(wǎng)絡演變概述8.1.1 網(wǎng)絡技術的演變1.低速高速2.專用網(wǎng)公用網(wǎng)虛擬專用網(wǎng)3.面向終端的網(wǎng)資源共享網(wǎng)4.電路交換報文交換分組交換信元交換5.各種通信控制規(guī)程國際標準6.單一的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)綜合業(yè)務數(shù)字通信網(wǎng)7.微機到主機對等通信客戶/服務器網(wǎng)站/瀏覽器8.1.2 電信網(wǎng)、有線電視網(wǎng)和計算機網(wǎng)名稱內容業(yè)務類型服務范圍網(wǎng)絡結構線路電信網(wǎng)各種通信業(yè)務世界范圍點到點光纖、微波、衛(wèi)星等有線電視網(wǎng)電視廣播業(yè)務一個城市樹型光纖和網(wǎng)絡電視計算機網(wǎng)數(shù)據(jù)交換一個小部門總線型、環(huán)型、星型光纖、同軸電纜和雙絞線等8.2邁向綜合網(wǎng)絡8.2.1寬帶綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)1.窄帶ISDN1）兩種用戶/網(wǎng)絡

2、接口：-基本速率接口（Basic Rate Interface，BRI）-基群速率接口（Primary Rate Interface，PRI）2）“一線通”業(yè)務：基本速率接口-以普通電話的用戶線做ISDN用戶線-兩條速率均為64kb/s的B信道和一條速率為16kb/s的D信道的接口，即2B+D接口-通過一個適配器（TA），可以用144kbps速率-主要用于一般ISDN用戶，可接一般用戶終端及辦公室設備等2.寬帶ISDN及其關鍵技術1）N-ISDN：帶寬窄、業(yè)務綜合能力有限、網(wǎng)絡資源利用率不高2）ITU-T在1988年開始研究B-ISDN時，對其帶寬的要求只是“可以支持大于基群（即一次群）速率傳

3、輸?shù)木W(wǎng)絡”，現(xiàn)在認為B-ISDN的帶寬應該在155Mbps以上，這個速率足以支持給壓縮的高清晰度電視3）B-ISDN的精髓并不在于其速率。而在于其對業(yè)務的綜合上。-B-ISDN的目標是實現(xiàn)4個層次上的綜合，即綜合交換、綜合傳輸和綜合管理-B-ISDN的核心技術是采用ATM實現(xiàn)高速的傳輸、交換和復用，-B-ISDN和另一個關鍵技術是滿足各種各樣的服務質量（QoS）要求3.帶寬ISDN的業(yè)務類型1）交互式業(yè)務：在用戶間或用戶與服務提供者之間提供雙向信息交換的服務包括三種類型：會話性業(yè)務：支持實時交換的服務，如語言電話、視頻電話等消息性業(yè)務：存儲轉發(fā)服務，如語言、文字和圖像的電子郵件業(yè)務檢索性業(yè)務：

4、用戶從信息檢索公用信息的業(yè)務，如文件、資料、廣告的查詢等2）分布式業(yè)務：-單向的信息交換服務，用戶不需要再每次得到服務的時候都回發(fā)一個請求-包括兩種類型：無用戶控制業(yè)務：廣播給用戶有用戶控制業(yè)務：循環(huán)式廣播給用戶4.寬帶ISDN的協(xié)議參考模型3面和3層-3面：用戶面、控制面和管理面-3層：物理層、ATM層和ATM適配器8.2.2 社區(qū)寬帶網(wǎng)絡1.社區(qū)寬帶網(wǎng)的概念-社區(qū)寬帶網(wǎng)（RBB）是接到用戶的快速網(wǎng)絡，網(wǎng)絡速率應該以支持視頻，通常至少是2Mbps-連接普通家庭用戶終端設備和信息高速公路之間的橋梁，覆蓋了接入網(wǎng)和用戶駐地網(wǎng)兩者的范圍-組成：業(yè)務提供者、傳送網(wǎng)、接入網(wǎng)和家庭網(wǎng)2.社區(qū)寬帶網(wǎng)的技術

5、平臺-數(shù)字用戶線路xDSL-有線電視網(wǎng)CATV-計算機網(wǎng)絡3.社區(qū)寬帶網(wǎng)提供的服務-社區(qū)服務、電子商務-娛樂項目、網(wǎng)絡教育項目8.3 邁向寬帶網(wǎng)絡8.3.1 寬帶網(wǎng)絡基本技術1.傳輸技術-光纖技術-波分復用技術是增加光纖傳輸容量的主要技術手段2.交換技術：主要采用ATM技術3.接入技術：-是整個寬帶網(wǎng)絡中與用戶相連的最后一段-包括兩方面：網(wǎng)絡的寬帶化業(yè)務的綜合化8.3.2 SDH技術1.SDH同步數(shù)字體系，對比特率、復幀結構、復用設備、線路系統(tǒng)、光接口、網(wǎng)絡管理和信息模型等進行了定義2.PDH（準同步數(shù)字體系）存在弱點3.ITU-T接受SONET（同步光網(wǎng)絡）的概念，并將其命名為SDH4.SD

6、H的特點1）具有全世界統(tǒng)一的網(wǎng)絡結點接口，簡化了信息互通2）具有一套標準化的信息結構等級3）具有強大的網(wǎng)絡管理功能4）所有網(wǎng)絡單元都有標準的光接口5）具有廣泛的適應性6）適于將來的發(fā)展5.SDH的速率與幀結構1）SDH的速率-SDH信號最基本的模塊信號是STM-I，其速率為155.520Mbps-更高等級的STM-N是將STM-1同步復用而成-例如，STM-4的速率是155.520Mbps4=622.080Mbps2）SDH的幀結構塊狀幀-段開銷（SOH）區(qū)域-信息凈負荷（Payload）區(qū)域-管理單元指針（AUPTR）區(qū)域6.SDH的組網(wǎng)形式：SDH的網(wǎng)絡單元有終端復用器、分插復用器ADM、

7、數(shù)字交叉連接設備DXC等7.SDH的自愈環(huán)-無需人為干預，網(wǎng)絡就能在極短的時間內從失效故障中自動恢復所承載的業(yè)務，使用戶不會 感到網(wǎng)絡已經(jīng)出了故障-其基本原理就是使網(wǎng)絡具備發(fā)現(xiàn)代替?zhèn)鬏斅酚刹⒅匦麓_立通信的能力8.3.3 ATM技術1.ATM異步傳輸模式2.建立在電路交換和分組交換的基礎上的一種面向連接的快速分組交換技術3.采用固定長度的分組作為傳輸和交換的單位，這種定長分組叫做信元（cell）4.“異步”是指ATM統(tǒng)計時分復用的性質，但信元中的每個位常常是同步定時發(fā)送的，即通常所說的“同步串行通信”5.ATM的特點-信元傳輸-面向連接-統(tǒng)計多路復用-服務質量6.ATM協(xié)議棧層次子層功能高層協(xié)議

8、對用戶數(shù)據(jù)的控制ATM適配器匯聚子層CS高層數(shù)據(jù)提供統(tǒng)一接口拆裝子層分割和組裝用戶數(shù)據(jù)ATM層信元傳送、虛通路和虛信道的管理、信元頭和組裝拆分、信元的多路復用、流量控制物理層傳輸會聚子層TC比特流和信元流之間轉換物理媒介子層PMD比特流傳輸、信號定時、線路編碼和傳輸媒介的物理接入7.ATM信元結構8.ATM的業(yè)務類型1）開始時，ITU-T根據(jù)定時關系、比特率和連接方式定義了A、B、C、D這4種業(yè)務類型：-A類業(yè)務：實時、恒定比特率、面向連接的業(yè)務-B類業(yè)務：實時、可變比特率、面向連接的業(yè)務-A類業(yè)務：非實時、可變比特率、面向連接的業(yè)務-A類業(yè)務：非實時、可變比特率、無連接的業(yè)務2）4種ATM適

9、配層協(xié)議：AAL1、AAL2、AAL3、AAL43）將AAL3和AAL4合并為一種AAL3/44）AAL3/4太復雜，用AAL5來取代5）ATM論壇后來定義了5種業(yè)務類型，用于取代ITU-T定義的4種A、B、C、D業(yè)務類型業(yè)務特點應用場合恒定比特率CBR沒有差錯校驗、流量控制和其他處理實時語音頻或視頻，如T1或E1電路實時可變比特率RT-VBR對信元的延遲和延遲變化進行控制壓縮的實時音頻或視頻，如實時電視事實時性可變比特率NRT-VBR能滿足按時提交的需求數(shù)據(jù)，如多媒體電子郵件有效比特率ABR突發(fā)性信息傳輸數(shù)據(jù)，如文件傳送不定比特率UBR不做任何保證的盡力服務數(shù)據(jù)，如IP數(shù)據(jù)報的傳送9.ATM

10、應用-高帶寬ATM主干-ATM局域網(wǎng)-中心局的ATM交換機-實時多媒體信息的大規(guī)模發(fā)布8.3.4 接入網(wǎng)技術1.接入網(wǎng)技術方案-以現(xiàn)有電話網(wǎng)銅線為基礎的DSL技術-以電纜電視工業(yè)為基礎的電纜調制解調器技術-光纖網(wǎng)絡接入技術-無線衛(wèi)星接入技術2.接入網(wǎng)的概念3.接入網(wǎng)的特點1）主要完成復用、交叉連接和傳輸功能，不具備交換功能2）提供開放的V5標準接口，可實現(xiàn)與任何種類的交換設備進行連接3）光纖化程度高4）能提供各種綜合業(yè)務5）對環(huán)境的適應能力強6）組網(wǎng)能力強7）可采用HSDL、ADSL、有源或無源光網(wǎng)絡、HFC和無線網(wǎng)等多種接入技術8）接入網(wǎng)可獨立于交換機進行升級，靈活性高，有利于引入新業(yè)務和向

11、寬帶網(wǎng)過渡9）接入網(wǎng)提供了功能較為全面的網(wǎng)管系統(tǒng)，給網(wǎng)管帶來方便4.接入網(wǎng)的功能-用戶口功能（UPF）-業(yè)務口功能（SPF）-核心功能（CF）-傳送功能（TF）-AN系統(tǒng)管理功能（SMF）5.xDSL接入技術1）DSLDigital Subscriber Line，數(shù)字用戶線路2）DSL有許多模式，如ADSL、RADSL、HADSL和VDSL，統(tǒng)稱為xDSL3）以普通電話線為傳輸媒介的傳輸技術4）接入也需要調制解調，但要比傳統(tǒng)的撥號調節(jié)解調器（Modem）的速率就高得多，原因是：-xDSL只是利用電話網(wǎng)的用戶環(huán)路，而不是整個網(wǎng)絡-距離有限，就可能提升傳輸速率6.xDSL分類-按上行（用戶到交換

12、局）和下行（交換局到用戶）的速率是否相同可分為對稱型和非對稱型兩種-對稱型高比特率數(shù)字用戶線（HDSL）單線路高速數(shù)字用戶線（SDSL）基于ISDN的數(shù)字用戶線（IDSL）-非對稱型非對稱數(shù)字用戶線（ADSL）甚高速數(shù)字用戶線（VDSL）速率自適應數(shù)字用戶線（RADSL）7.非對稱數(shù)字用戶線（ADSL）俗稱“超級一線通”業(yè)務ADSL接入模型ADSL標準與速率：ADSL的非對稱性表現(xiàn)在局端到用戶端下行速率和用戶端到局端上行速率不同ADSL標準-G.DMT下行速率為8Mb/s，上行速率為1.5Mb/s用戶端要安裝POTS分離器適用于小型辦公室（SOHO）-G.Lite標準下行速率誒1.5Mb/s，

13、上行速率為512kb/s不需要安裝POTS分離器，成本較低且便于安裝適用于普通家庭8.光纖接入技術1）接入網(wǎng)中全部或部分采用光纖傳輸介質，構成光纖用戶環(huán)路2）光纖接入網(wǎng)（OAN）是指在接入網(wǎng)中用光纖作為主要傳輸媒介來實現(xiàn)信息傳輸?shù)木W(wǎng)絡形式，他不是傳統(tǒng)意義上的光纖傳輸系統(tǒng)，而是針對接入網(wǎng)環(huán)境所專門設計的光纖傳輸網(wǎng)絡9.光纖接入網(wǎng)的結構10.光纖接入網(wǎng)的拓撲結構-總線型-環(huán)型-星型-樹型11.光纖接入網(wǎng)的分類-有源光網(wǎng)絡（AON）采用點復用器分路從局端設備到用戶分配單元之間均用有源光纖傳輸設備-無源光網(wǎng)絡（PON）采用光分路由從局端設備到用戶分配單元之間不含有任何電子器件及電子電源，全部由光分路器

14、等無源器件連接而成的光網(wǎng)絡12.光纖接入方式-FTTC：光纖到路邊-FTTB：光纖到樓-FTTH光纖到家13.HFC接入技術1）HFCHybrid Fiber-coaxial Cable，光纖到同軸電纜混合網(wǎng)2）以現(xiàn)有的有線電視網(wǎng)（CATV）為基礎3）采用模擬頻分復用技術，綜合應用模擬和數(shù)字傳輸技術、射頻技術和計算機技術所產(chǎn)生的一種寬帶接入網(wǎng)技術14.HFC的技術分類從技術上可以分-動態(tài)分配帶寬速率-固定帶寬速率從傳輸網(wǎng)絡上可分-對稱型：上下行信號各占一個普通頻道8M帶寬，上下行信號可能采用不同的調制方法，傳輸速率相同-非對稱型下行速率要發(fā)育上行速率上行速率一般在200kbps到2Mbps之間

15、，信道一般采用QPSK調制方式下行速率一般在3Mbps到10Mbps之間，信道采用QPSK或QAM調制方式15.HFC的基本結構光纜作為干線傳輸網(wǎng)，呈星型或環(huán)型分布光纜干線一直延伸到城市的市內居民和辦公小區(qū)以及郊區(qū)的縣鄉(xiāng)村，形成許多光節(jié)點從光節(jié)點開始，通過傳統(tǒng)的同軸電纜將業(yè)務信號送到最終用戶16.HFC的頻譜17.電纜調制調解器（Cable Modem）HFC用戶進行數(shù)據(jù)接入的裝置主要功能：將數(shù)字信號調制到射頻信號以及射頻信號中的數(shù)字信息解調出來配置：-兩個接口-包括調制解調、電視接收調諧、加密解密和協(xié)議適配等部分特點：上網(wǎng)無須撥號，隨時在線連接18.HFC的數(shù)據(jù)傳輸過程采用“幅載波調制”方式

16、-基頻調制：將數(shù)字信號轉換成模擬信號-上轉頻：將基頻信號轉換轉換到某個電視頻道-電纜傳輸-下轉頻：電纜調解器將信號轉換為基頻信號-解調：將模擬信號轉換成數(shù)字信號19、無線接入技術1）無線接入的分類-固定無線接入：從業(yè)務節(jié)點到固定用戶終端采用無線技術的接入方式，用戶終端不含或僅含有限的移動性。此方式是用戶上網(wǎng)瀏覽及傳輸大量數(shù)據(jù)時的必然選擇，主要包括衛(wèi)星、微波（LMDS）、擴頻微波、無線光傳輸和特高頻-移動無線接入：用戶終端移動時的接入、包括移動蜂窩通信網(wǎng)（GSM、CDMA、TDMA、CDPD）、無線尋呼網(wǎng)、無繩電話網(wǎng)、集群電話網(wǎng)、衛(wèi)星全球移動通信網(wǎng)以及個人通信網(wǎng)等2）移動蜂窩接入GSM：全球移動

17、通信系統(tǒng)CDMA：碼分多址GPRS：通用分組無線業(yè)務3G：第三代通信-主流標準：WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA三種，其中TD-SCDMA由我國大唐電信公司提出4G：第四代通信3）衛(wèi)星通信接入VSAT（甚小型天線地面站）接入-最大傳輸速率2Mbps-天線口徑小于2.4m-由衛(wèi)星、樞紐站和許多小型地面站組成DBS（數(shù)字直播衛(wèi)星）接入技術-利用同步軌道的通信衛(wèi)星-通過衛(wèi)星天線和衛(wèi)星接收Modem接收數(shù)據(jù)-天線直徑：0.45m或0.53m-下載速率：400kbps-廣播速率：12Mbps4）Wi-Fi接入技術IEEE 802.11無線局域網(wǎng)藍牙技術-工作頻率2.4GHz-數(shù)據(jù)速率1Mb

18、ps-傳輸距離10cm10mHomeRF：主要為家庭網(wǎng)絡設計，HomeRF采用了IEEE 802.11標準中的CSMA/CA模型，旨在降低語音數(shù)據(jù)成本。HomeRF也采用于擴頻技術，工作在2.4GHt頻帶，能同步支持4條高質量語音信道HiperLANI（高性能無線局域網(wǎng)）-地位相當于802.1Ib，但二者互不兼容-HiperLAN2標準對應于IEEE 802.11a，工作在5GHz頻帶，采用的調制技術也是正交頻分復用，數(shù)據(jù)速率可高達54Mbps5)LMDS接入技術LMDS本地多點分配業(yè)務一種微波寬帶技術工作頻段：24GHz39GHz屬于固定無線接入網(wǎng)覆蓋范圍：35km，并可相互重疊四部分組成：網(wǎng)絡運行中心、光纖基礎設施、基站和用戶站設備20.以太網(wǎng)接入技術俗稱“寬帶王”，提供10/100Mbps因特網(wǎng)寬帶接入服務由局側設備和用戶側設備組成-局側設備提供于IP骨干網(wǎng)連接的接口-用戶側設備提供與用戶終端計算機相接的10/100Base-T接口比較理想的組網(wǎng)方案是FTTx+LAN8.4 邁向全球多媒體網(wǎng)絡8.4.1 全球多媒體網(wǎng)絡的特性1.異構性：指網(wǎng)絡應付大量不同的傳輸技術、終端技術以及應用的能力2.服務質量：在網(wǎng)絡和終端設備內預留資源的能力，以確保