第1章 網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)及其發(fā)展

第1章網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)及其發(fā)展1.1發(fā)展中的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)1.2網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)體系和三網(wǎng)融合1.3網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)與展望1.1發(fā)展中的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)1.1.1信息時(shí)代的網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 1.1.2引領(lǐng)網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)潮流的驅(qū)動(dòng)力 1.1.1信息時(shí)代的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)網(wǎng)絡(luò)是人們獲取信息的基礎(chǔ)設(shè)施，21世紀(jì)是一個(gè)以網(wǎng)絡(luò)化為核心的信息時(shí)代。以電話(huà)網(wǎng)為代表的電信網(wǎng)絡(luò)和以因特網(wǎng)為代表的計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)已成為現(xiàn)代信息社會(huì)最重要的基礎(chǔ)設(shè)施。為什么世界上會(huì)有那么多的大家都看好的技術(shù)結(jié)果并不成功（或者有點(diǎn)成績(jī)也很不理想）呢？其實(shí)原因很簡(jiǎn)單，就是原有的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)必然會(huì)被新的、更加先進(jìn)的技術(shù)所取代。這也是網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)不斷產(chǎn)生的原因。1.1.2引領(lǐng)網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)潮流的驅(qū)動(dòng)力1．技術(shù)的作用科技進(jìn)步與技術(shù)創(chuàng)新推動(dòng)了網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。理論研究的突破，科技成果的發(fā)明，新型專(zhuān)利的提出，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的制定，加速了網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)的出現(xiàn)和新產(chǎn)品的上市。政府行為的強(qiáng)制性和協(xié)調(diào)性是我們有目共睹的，通過(guò)政策引導(dǎo)、法律規(guī)范、行業(yè)自律、專(zhuān)業(yè)組織輔助管理來(lái)施加影響，利用經(jīng)濟(jì)手段和法律手段約束企業(yè)和各方主體的行為。2．政府的作用業(yè)務(wù)需求和市場(chǎng)是開(kāi)發(fā)網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)的主要驅(qū)動(dòng)力。業(yè)務(wù)的成功與否最終由顧客是否愿意購(gòu)買(mǎi)來(lái)決定。蜂窩式電話(huà)用戶(hù)數(shù)量的爆炸式增長(zhǎng)促使了新的無(wú)線(xiàn)技術(shù)的發(fā)展。企業(yè)驅(qū)動(dòng)力是靠企業(yè)在競(jìng)爭(zhēng)中自發(fā)增強(qiáng)的，誰(shuí)在營(yíng)銷(xiāo)手段、技術(shù)開(kāi)發(fā)或價(jià)格上占有優(yōu)勢(shì)，誰(shuí)就會(huì)贏得市場(chǎng)。3．業(yè)務(wù)需求和市場(chǎng)的作用網(wǎng)絡(luò)的價(jià)值在很大程度上取決于標(biāo)準(zhǔn)所能影響的用戶(hù)群。標(biāo)準(zhǔn)的存在使得小公司能夠進(jìn)入像通信網(wǎng)絡(luò)一樣的大市場(chǎng)。標(biāo)準(zhǔn)保證這些產(chǎn)品能夠在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中運(yùn)轉(zhuǎn)。4．標(biāo)準(zhǔn)的作用1.2網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)體系和三網(wǎng)融合 1.2.1網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)體系 1.2.2從不同角度看網(wǎng)絡(luò)新技術(shù) 1.2.3三網(wǎng)融合的技術(shù)與構(gòu)建 包括傳送網(wǎng)新技術(shù)、接入網(wǎng)新技術(shù)、交換網(wǎng)新技術(shù)、因特網(wǎng)新技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)、無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)和移動(dòng)網(wǎng)新技術(shù)。傳送網(wǎng)新技術(shù)主要是以光纖傳輸為基礎(chǔ)的傳送網(wǎng)技術(shù)，包括光傳輸網(wǎng)、全光網(wǎng)絡(luò)和智能光網(wǎng)絡(luò)（包括自動(dòng)交換傳送網(wǎng)和自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)）。自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)將成為以后傳送網(wǎng)發(fā)展的重要方向。1．傳送網(wǎng)新技術(shù)接入網(wǎng)新技術(shù)是指多元化的無(wú)縫寬帶接入網(wǎng)技術(shù)，主要包括基于公眾交換電話(huà)網(wǎng)（PSTN，PublicSwitchedTelephoneNetwork）的接入、寬帶以太網(wǎng)接入、下一代光接入、下一代無(wú)線(xiàn)接入和綜合接入等。當(dāng)前，接入網(wǎng)已經(jīng)成為全網(wǎng)寬帶化的最后瓶頸，接入網(wǎng)的寬帶化已成為接入網(wǎng)發(fā)展的主要趨勢(shì)。2．接入網(wǎng)新技術(shù)交換網(wǎng)新技術(shù)是指網(wǎng)絡(luò)的控制層面采用軟交換或IP多媒體子系統(tǒng)（IMS，IPMultimediaSub-system）作為核心架構(gòu)。3．交換網(wǎng)新技術(shù)因特網(wǎng)新技術(shù)是以IP版本6（IPv6，IPversion6）為基礎(chǔ)，高速、高帶寬的國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)先進(jìn)技術(shù)。內(nèi)容涉及IPv6、下一代因特網(wǎng)、光因特網(wǎng)、量子因特網(wǎng)、全息網(wǎng)、語(yǔ)義萬(wàn)維網(wǎng)或語(yǔ)義網(wǎng)、寬帶高速因特網(wǎng)、寬帶移動(dòng)因特網(wǎng)、網(wǎng)格技術(shù)和生物聯(lián)網(wǎng)等。4．因特網(wǎng)新技術(shù)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)泛指由多個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)相互連接而成的一個(gè)網(wǎng)絡(luò)。涉及的新技術(shù)是一個(gè)基于分組的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，內(nèi)容包括下一代網(wǎng)絡(luò)、家庭網(wǎng)絡(luò)、主動(dòng)網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)技術(shù)、寬帶智能網(wǎng)、10吉比特以太網(wǎng)、40/100吉比特以太網(wǎng)、傳感器網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)代理（智能代理和移動(dòng)代理）等先進(jìn)技術(shù)。5．互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)所謂無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)就是利用無(wú)線(xiàn)電波作為信息傳輸媒介構(gòu)成的信息網(wǎng)絡(luò)。主要的新技術(shù)具有分布式、自適應(yīng)、自組織特性的無(wú)線(xiàn)自組織（Adhoc）網(wǎng)絡(luò)、無(wú)線(xiàn)Mesh網(wǎng)絡(luò)、無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)和無(wú)線(xiàn)上網(wǎng)等技術(shù)。6．無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)移動(dòng)網(wǎng)新技術(shù)是指以3G、B3G和4G為代表的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，內(nèi)容還涉及下一代移動(dòng)網(wǎng)、寬帶移動(dòng)因特網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)、移動(dòng)代理等。7．移動(dòng)網(wǎng)新技術(shù)1.2.2從不同角度看網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)從國(guó)家信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的角度看，應(yīng)向高速化、寬帶化方向發(fā)展。從業(yè)務(wù)和使用的角度看，要求更高的靈活性、更大的容量、更快的速度、更強(qiáng)的生存力、更好的互通性、更強(qiáng)大的業(yè)務(wù)支撐能力，需要更加易用、有效、價(jià)格低廉的網(wǎng)絡(luò)。從產(chǎn)業(yè)角度看可持續(xù)發(fā)展能力；開(kāi)放、競(jìng)爭(zhēng)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，新的商業(yè)模式；技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、專(zhuān)利等。從運(yùn)營(yíng)商的角度來(lái)看，有保證的服務(wù)質(zhì)量，提供服務(wù)與多種應(yīng)用，增加資產(chǎn)回報(bào)、創(chuàng)造利潤(rùn)，具有開(kāi)放性與靈活性的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。從業(yè)界的角度來(lái)看，能夠充分發(fā)揮容量潛力，保護(hù)運(yùn)營(yíng)商已有投資，能平滑演進(jìn)，綜合開(kāi)放的多業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)。從技術(shù)角度看，可擴(kuò)展性、實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)、網(wǎng)絡(luò)的安全性和可信性，對(duì)移動(dòng)性的支持、業(yè)務(wù)支撐能力等方面，需要發(fā)展。從專(zhuān)家們的角度來(lái)看，在新型網(wǎng)絡(luò)中將包括3個(gè)世界：服務(wù)層面上，將是IP的世界；傳送層面上，將是光的世界；接入層面上，將是無(wú)線(xiàn)的世界。1.2.3三網(wǎng)融合的技術(shù)與構(gòu)建三網(wǎng)融合是指將電信網(wǎng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)和廣播電視網(wǎng)進(jìn)行融合?，F(xiàn)階段的所謂三網(wǎng)融合主要是指高層業(yè)務(wù)應(yīng)用的融合。其表現(xiàn)為技術(shù)上趨向一致；網(wǎng)絡(luò)層上可以實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通；業(yè)務(wù)層上互相滲透和交叉；互相合作，同一目標(biāo)逐漸交匯；行業(yè)管制和政策方面也逐漸趨向統(tǒng)一。真正的三網(wǎng)物理融合，還將繁衍出大量新的業(yè)務(wù)和應(yīng)用。衍生出更具特色的個(gè)性化終端。各自?xún)?yōu)勢(shì)的有機(jī)融合。真正的三網(wǎng)物理融合，還將繁衍出大量新的業(yè)務(wù)和應(yīng)用。衍生出更具特色的個(gè)性化終端。各自?xún)?yōu)勢(shì)的有機(jī)融合。三網(wǎng)融合的基本技術(shù)包括數(shù)字技術(shù)、大容量光纖通信技術(shù)、IP技術(shù)等。1．三網(wǎng)融合的技術(shù)基礎(chǔ)要走向三網(wǎng)融合，電信網(wǎng)還要能夠承載數(shù)據(jù)和電視業(yè)務(wù)。（1）電信網(wǎng)承載數(shù)據(jù)和電視業(yè)務(wù)的技術(shù)基礎(chǔ)要走向三網(wǎng)融合，計(jì)算機(jī)網(wǎng)必須能夠承載話(huà)音與電視業(yè)務(wù)。（2）計(jì)算機(jī)網(wǎng)承載話(huà)音和電視業(yè)務(wù)的技術(shù)基礎(chǔ)要想走向三網(wǎng)融合，廣播電視網(wǎng)還應(yīng)能夠承載數(shù)據(jù)與話(huà)音業(yè)務(wù)。（3）廣播電視網(wǎng)承載數(shù)據(jù)和話(huà)音業(yè)務(wù)的技術(shù)基礎(chǔ)2．基于HFC網(wǎng)三網(wǎng)融合的構(gòu)想（1）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖1-1基于HFC網(wǎng)實(shí)現(xiàn)的三網(wǎng)融合采用雙向非對(duì)稱(chēng)技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。通信協(xié)議采用傳輸控制協(xié)議（TCP，TransportControlProtocol）/IP。①90～860MHz頻段——下行數(shù)據(jù)信道。②5～50MHz頻段——上行回傳。通過(guò)上/下行數(shù)據(jù)信道形成數(shù)據(jù)傳輸回路。實(shí)現(xiàn)的業(yè)務(wù)有因特網(wǎng)的高速接入、E-mail、計(jì)算機(jī)互聯(lián)以及家用辦公等。（2）數(shù)據(jù)傳輸通過(guò)VoIP技術(shù)可提供IP話(huà)音業(yè)務(wù)。（3）話(huà)音傳輸要在HFC網(wǎng)絡(luò)中真正提供話(huà)音業(yè)務(wù)，就必須實(shí)行與PSTN的互通。（4）HFC網(wǎng)與PSTN互通圖1-2HFC網(wǎng)與PSTN的互通1.3網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)與展望 1.3.1網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 1.3.2接入網(wǎng)的發(fā)展 1.3.3光通信技術(shù)的基本發(fā)展方向1.3.4網(wǎng)絡(luò)的總體發(fā)展趨勢(shì)與演變 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的演變：①低速網(wǎng)絡(luò)→高速網(wǎng)絡(luò)→超高速網(wǎng)絡(luò)；②窄帶網(wǎng)絡(luò)→寬帶網(wǎng)絡(luò)→新型寬帶網(wǎng)絡(luò)；③專(zhuān)用網(wǎng)→公用網(wǎng)→下一代網(wǎng)絡(luò)；④面向終端的網(wǎng)→資源共享網(wǎng)；⑤電路交換→報(bào)文交換→分組交換；⑥各種通信控制規(guī)程→國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)；⑦單一的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)→綜合業(yè)務(wù)數(shù)字通信網(wǎng)；⑧微機(jī)→主機(jī)→對(duì)等通信→客戶(hù)/服務(wù)器→網(wǎng)站/瀏覽器；⑨IP版本4（IPv4，IPversion4）→IPv6；⑩固定、有線(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)→寬帶固定、有線(xiàn)/無(wú)線(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)；接入技術(shù)→10吉比特以太網(wǎng)接入、下一代光接入和多種寬帶接入方式融合；移動(dòng)通信→3G（第三代移動(dòng)通信）→4G（第四代移動(dòng)通信）；以太網(wǎng)→10吉比特以太網(wǎng)→100吉比特以太網(wǎng)；大型組網(wǎng)→網(wǎng)格計(jì)算組網(wǎng)和三網(wǎng)（電話(huà)網(wǎng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)、有線(xiàn)電視網(wǎng)）融合；信息存儲(chǔ)→網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)→基于IPv6的融合網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)；現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)模式→寬帶智能網(wǎng)、智能代理、主動(dòng)網(wǎng)絡(luò)、傳感器網(wǎng)絡(luò)→下一代融合網(wǎng)絡(luò)；光網(wǎng)絡(luò)→全光網(wǎng)絡(luò)→智能光網(wǎng)絡(luò)和自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)；因特網(wǎng)→寬帶因特網(wǎng)→互聯(lián)網(wǎng)。1.3.1網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)發(fā)展的基本方向是開(kāi)放、集成、融合、高性能、智能化和移動(dòng)性。通信網(wǎng)絡(luò)正逐步朝著高速、寬帶、大容量、多媒體、數(shù)字化、多平臺(tái)、多業(yè)務(wù)、多協(xié)議、無(wú)縫連接、安全可靠的保證質(zhì)量的新一代網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)，同時(shí)充分考慮固定與移動(dòng)的融合。①開(kāi)放是指開(kāi)放的體系結(jié)構(gòu)、開(kāi)放的接口標(biāo)準(zhǔn)。②集成表現(xiàn)在各種服務(wù)與多種媒體應(yīng)用的高度集成上。③高性能表現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)應(yīng)當(dāng)提供高速的傳輸、高效的協(xié)議處理和高品質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。④融合將體現(xiàn)在“話(huà)音與數(shù)據(jù)”、“傳輸與交換”、“電路與分組”、“有線(xiàn)與無(wú)線(xiàn)”、“移動(dòng)與固定”、“管理與控制”、“電信與計(jì)算機(jī)”、“集中與分布”、“電域與光域”等多個(gè)方面。⑤智能化表現(xiàn)在路由選擇、擁塞控制和網(wǎng)絡(luò)管理等方面顯示出更強(qiáng)的主動(dòng)性。⑥移動(dòng)性從3G向4G，從單一移動(dòng)環(huán)境向通用移動(dòng)環(huán)境發(fā)展。1.3.2接入網(wǎng)的發(fā)展接入網(wǎng)的發(fā)展主要表現(xiàn)在接入網(wǎng)的復(fù)雜程度在不斷增加，服務(wù)范圍在不斷擴(kuò)大，標(biāo)準(zhǔn)化程度日益提高，可支持更高檔次的業(yè)務(wù)，支持接入網(wǎng)的技術(shù)更加多樣化，光纖技術(shù)將更多的應(yīng)用于接入網(wǎng)等方面。（1）網(wǎng)絡(luò)容量高速增長(zhǎng)（2）終端的速率快速增長(zhǎng)（3）多種接入技術(shù)共存互補(bǔ)（4）全業(yè)務(wù)和綜合傳送（5）開(kāi)放性接口和統(tǒng)一性管理（6）扁平化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)1.3.3光通信技術(shù)的基本發(fā)展方向光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)體現(xiàn)在三個(gè)方面：從形態(tài)上看，走向傳輸與交換的融合；從軟技術(shù)上看，走向智能網(wǎng)，即ASON；從硬技術(shù)上看，走向全光網(wǎng)。未來(lái)傳輸網(wǎng)的特征，一是大容量，二是多業(yè)務(wù)、網(wǎng)絡(luò)化、智能化以及多種技術(shù)的融合和發(fā)展。智能光網(wǎng)絡(luò)是光網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)發(fā)展方向，主要研究的問(wèn)題集中在多粒度光交換、動(dòng)態(tài)波長(zhǎng)選路與連接類(lèi)型、接口單元（NNI、UNI）、業(yè)務(wù)適配與接入、自動(dòng)資源發(fā)現(xiàn)、控制協(xié)議、接口與信令、鏈路監(jiān)控與管理、組網(wǎng)與生存性、核心功能軟件與網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)等關(guān)鍵技術(shù)。全光網(wǎng)的發(fā)展包括光纖放大器、光纖激光器、光纖光柵光子器件、光子回路、全光纖集成等的發(fā)展。光器件的發(fā)展主要有支持智能化的光可變換器件，平面光波導(dǎo)技術(shù)以及新一代的光電子材料、光子晶體及光子晶體光纖的發(fā)展、光通信技術(shù)發(fā)展的一些特點(diǎn)。中間層正在逐步消失或越來(lái)越薄。比如說(shuō)ATM將要逐步淡出，而SDH還將會(huì)長(zhǎng)久存在，但其市場(chǎng)將逐漸縮小，并將逐漸退出核心骨干網(wǎng)，轉(zhuǎn)移到網(wǎng)絡(luò)邊緣。（1）SDH走向網(wǎng)絡(luò)邊緣（2）40Gbit/s技術(shù)由成熟走向應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)容量將不會(huì)受限于傳輸鏈路，焦點(diǎn)將集中在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上。（3）向超大容量超長(zhǎng)距離WDM系統(tǒng)的發(fā)展（4）城域網(wǎng)WDM技術(shù)需要繼續(xù)改進(jìn)性?xún)r(jià)比（5）光聯(lián)網(wǎng)從靜態(tài)方式向智能化的動(dòng)態(tài)聯(lián)網(wǎng)方式發(fā)展（6）組網(wǎng)的方式開(kāi)始從點(diǎn)到點(diǎn)和環(huán)網(wǎng)向網(wǎng)狀網(wǎng)方向發(fā)展（7）傳送網(wǎng)正逐漸向業(yè)務(wù)網(wǎng)方向發(fā)展（8）IP層與光傳送層的融合1.3.4網(wǎng)絡(luò)的總體發(fā)展趨勢(shì)與演變1．融合是網(wǎng)絡(luò)發(fā)展總體趨勢(shì)的關(guān)鍵技術(shù)（1）網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上的融合①傳送層的融合。接入機(jī)制實(shí)現(xiàn)大容量、多業(yè)務(wù)、多節(jié)點(diǎn)的統(tǒng)一接入和統(tǒng)一傳送。②承載層的融合。實(shí)現(xiàn)QoS、流量工程和資源的有效利用等。③業(yè)務(wù)的融合。能夠?qū)崿F(xiàn)業(yè)務(wù)的統(tǒng)一開(kāi)發(fā)和控制。④運(yùn)營(yíng)支撐的融合。維護(hù)、管理、計(jì)費(fèi)的統(tǒng)一和融合，統(tǒng)一的運(yùn)營(yíng)支撐系統(tǒng)。①三網(wǎng)融合。②傳