第八章 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)展望

1、第八章 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)展望8.1 網(wǎng)絡(luò)演變概述8.1.1 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)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(wù)數(shù)字通信網(wǎng)7.微機到主機對等通信客戶/服務(wù)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(nèi)容業(yè)務(wù)類型服務(wù)范圍網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)線路電信網(wǎng)各種通信業(yè)務(wù)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(wù)一個城市樹型光纖和網(wǎng)絡(luò)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(luò)8.2.1寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)1.窄帶ISDN1）兩種用戶/網(wǎng)絡(luò)

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(wù)：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(shè)備等2.寬帶ISDN及其關(guān)鍵技術(shù)1）N-ISDN：帶寬窄、業(yè)務(wù)綜合能力有限、網(wǎng)絡(luò)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

3、于基群（即一次群）速率傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)”，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(wù)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(shù)是采用ATM實現(xiàn)高速的傳輸、交換和復用，-B-ISDN和另一個關(guān)鍵技術(shù)是滿足各種各樣的服務(wù)質(zhì)量（QoS）要求3.帶寬ISDN的業(yè)務(wù)類型1）交互式業(yè)務(wù)：在用戶間或用戶與服務(wù)提供者之間提供雙向信息交換的服務(wù)包括三種類型：會話性業(yè)務(wù)：支持實時交換的服務(wù)，如語言電話、視頻電話等消息性業(yè)務(wù)：存儲轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)，如語言、文字和圖像的

4、電子郵件業(yè)務(wù)檢索性業(yè)務(wù)：用戶從信息檢索公用信息的業(yè)務(wù)，如文件、資料、廣告的查詢等2）分布式業(yè)務(wù)：-單向的信息交換服務(wù)，用戶不需要再每次得到服務(wù)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(wù)：廣播給用戶·有用戶控制業(yè)務(wù)：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(luò)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(luò)，網(wǎng)絡(luò)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(shè)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(wù)提

5、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(shù)平臺-數(shù)字用戶線路xDSL-有線電視網(wǎng)CATV-計算機網(wǎng)絡(luò)3.社區(qū)寬帶網(wǎng)提供的服務(wù)-社區(qū)服務(wù)、電子商務(wù)-娛樂項目、網(wǎng)絡(luò)教育項目8.3 邁向?qū)拵ЬW(wǎng)絡(luò)8.3.1 寬帶網(wǎng)絡(luò)基本技術(shù)1.傳輸技術(shù)-光纖技術(shù)-波分復用技術(shù)是增加光纖傳輸容量的主要技術(shù)手段2.交換技術(shù)：主要采用ATM技術(shù)3.接入技術(shù)：-是整個寬帶網(wǎng)絡(luò)中與用戶相連的最后一段-包括兩方面：·網(wǎng)絡(luò)的寬帶化·業(yè)務(wù)的綜合化8.3.2 SDH技術(shù)1.SDH同步數(shù)字體系，對比特率、復幀結(jié)構(gòu)、復用設(shè)備、線路系統(tǒng)、光接口、網(wǎng)絡(luò)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.

6、ITU-T接受SONET（同步光網(wǎng)絡(luò)）的概念，并將其命名為SDH4.SDH的特點1）具有全世界統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)結(jié)點接口，簡化了信息互通2）具有一套標準化的信息結(jié)構(gòu)等級3）具有強大的網(wǎng)絡(luò)管理功能4）所有網(wǎng)絡(luò)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(jié)構(gòu)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155.520Mbps×4=622.080Mbps2）SDH的幀結(jié)構(gòu)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（A

7、UPTR）區(qū)域6.SDH的組網(wǎng)形式：SDH的網(wǎng)絡(luò)單元有終端復用器、分插復用器ADM、數(shù)字交叉連接設(shè)備DXC等7.SDH的自愈環(huán)-無需人為干預，網(wǎng)絡(luò)就能在極短的時間內(nèi)從失效故障中自動恢復所承載的業(yè)務(wù)，使用戶不會 感到網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)出了故障-其基本原理就是使網(wǎng)絡(luò)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(shù)1.ATM異步傳輸模式2.建立在電路交換和分組交換的基礎(chǔ)上的一種面向連接的快速分組交換技術(shù)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(zhì)，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

8、特點-信元傳輸-面向連接-統(tǒng)計多路復用-服務(wù)質(zhì)量6.ATM協(xié)議棧層次子層功能高層協(xié)議對用戶數(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(zhuǎn)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(jié)構(gòu)8.ATM的業(yè)務(wù)類型1）開始時，ITU-T根據(jù)定時關(guān)系、比特率和連接方式定義了A、B、C、D這4種業(yè)務(wù)類型：-A類業(yè)務(wù)：實時、恒定比特率、面向連接的業(yè)務(wù)-B類業(yè)務(wù)：實時、可變比特率、面向連接的業(yè)務(wù)-A類業(yè)務(wù)：非實時、可

9、變比特率、面向連接的業(yè)務(wù)-A類業(yè)務(wù)：非實時、可變比特率、無連接的業(yè)務(wù)2）4種ATM適配層協(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(wù)類型，用于取代ITU-T定義的4種A、B、C、D業(yè)務(wù)類型業(yè)務(wù)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)

10、，如文件傳送不定比特率UBR不做任何保證的盡力服務(wù)數(shù)據(jù)，如IP數(shù)據(jù)報的傳送9.ATM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(shù)1.接入網(wǎng)技術(shù)方案-以現(xiàn)有電話網(wǎng)銅線為基礎(chǔ)的DSL技術(shù)-以電纜電視工業(yè)為基礎(chǔ)的電纜調(diào)制解調(diào)器技術(shù)-光纖網(wǎng)絡(luò)接入技術(shù)-無線衛(wèi)星接入技術(shù)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(shè)備進行連接3）光纖化程度高4）能提供各種綜合業(yè)務(wù)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(luò)、HFC和

11、無線網(wǎng)等多種接入技術(shù)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(wù)和向?qū)拵ЬW(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(wù)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(shù)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(shù)4）接入也需要調(diào)制解調(diào)，但要比傳統(tǒng)的撥號調(diào)節(jié)解調(diào)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)

12、路，而不是整個網(wǎng)絡(luò)-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(wù)·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

13、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，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(shù)1）接入網(wǎng)中全部或部分采用光纖傳輸介質(zhì)，構(gòu)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(luò)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(shè)計的光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)9.光纖接

14、入網(wǎng)的結(jié)構(gòu)10.光纖接入網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu)-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(luò)（AON）·采用點復用器分路·從局端設(shè)備到用戶分配單元之間均用有源光纖傳輸設(shè)備-無源光網(wǎng)絡(luò)（PON）·采用光分路由·從局端設(shè)備到用戶分配單元之間不含有任何電子器件及電子電源，全部由光分路器等無源器件連接而成的光網(wǎng)絡(luò)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(shù)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(chǔ)3）采用模擬頻分復用技術(shù)，綜

15、合應用模擬和數(shù)字傳輸技術(shù)、射頻技術(shù)和計算機技術(shù)所產(chǎn)生的一種寬帶接入網(wǎng)技術(shù)14.HFC的技術(shù)分類·從技術(shù)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(luò)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(diào)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，信道一般采用QPSK調(diào)制方式·下行速率一般在3Mbps到10Mbps之間，信道采用QPSK或QAM調(diào)制方式15.HFC的基本結(jié)構(gòu)·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(nèi)

16、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(wù)信號送到最終用戶16.HFC的頻譜17.電纜調(diào)制調(diào)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(diào)制到射頻信號以及射頻信號中的數(shù)字信息解調(diào)出來·配置：-兩個接口-包括調(diào)制解調(diào)、電視接收調(diào)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(diào)制”方式-基頻調(diào)制：將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號-上轉(zhuǎn)頻：將基頻信號轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換到某個電視頻道-電纜傳輸-下轉(zhuǎn)頻：電纜調(diào)解器將信號轉(zhuǎn)換為

17、基頻信號-解調(diào)：將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號19、無線接入技術(shù)1）無線接入的分類-固定無線接入：從業(yè)務(wù)節(jié)點到固定用戶終端采用無線技術(shù)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：全球移動通信系統(tǒng)·CDMA：碼分多址·GPRS：通用分組無線業(yè)務(wù)·3G：第三代通信-主

18、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(shù)-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(shù)·IEEE 802.11無線局域網(wǎng)·藍牙技術(shù)-工作頻率2.4GHz-數(shù)據(jù)速率1Mbps-傳輸距離10cm10m·HomeRF：主要為家庭網(wǎng)絡(luò)設(shè)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(shù)，工作在2.4GHt頻帶，能同步支持4條高質(zhì)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(diào)制技術(shù)也是正交頻分復用，數(shù)據(jù)速率可高達54Mbps5)LMDS接入技術(shù)·LMDS本地多點分配業(yè)務(wù)&