通信工程專業(yè)導(dǎo)論課件

第三講電信網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)融合通信工程專業(yè)導(dǎo)論2010級通信工程專業(yè)教學(xué)安排節(jié)次內(nèi)容主講第一講專業(yè)方向知識框架介紹劉穎第二講專業(yè)方向知識框架介紹劉穎第三講電信網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)融合郭宇春第四講無線與移動通信姚冬萍第五講光通信孫強(qiáng)第六講計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)周華春第七講信息安全張振江第八講研討郭宇春問題通信網(wǎng)絡(luò)與通信系統(tǒng)的差別？什么需求促使通信網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)？通信網(wǎng)絡(luò)核心要素？電信網(wǎng)絡(luò)？提供不同業(yè)務(wù)的電信網(wǎng)絡(luò)通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)要求？如何構(gòu)建通信網(wǎng)絡(luò)？需要解決的主要問題網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展？歷程/趨勢/動力系統(tǒng)組成主要問題如何發(fā)送/接收信號？信號調(diào)制/解調(diào),編碼/解碼,…信道/噪聲對信號的影響？系統(tǒng)分析方法設(shè)計(jì)目標(biāo)：通信質(zhì)量/性能可靠：盡可能準(zhǔn)確有效：盡量少的資源,傳盡可能多的信息基本理論信息論通信系統(tǒng)信宿接收設(shè)備發(fā)送設(shè)備信源消息電信號消息電信號通信系統(tǒng)分類通信網(wǎng)絡(luò)n方問題終端數(shù)量？傳輸線數(shù)量？兩點(diǎn)之間的通信n點(diǎn)中任意兩點(diǎn)通信通信網(wǎng)絡(luò)如何解決n方問題？交換的產(chǎn)生交換（Switching)交換設(shè)備：n個物理/邏輯輸入/輸出端口信息從交換設(shè)備的某個輸入端口轉(zhuǎn)移到某個輸出端口的過程網(wǎng)絡(luò)核心交換設(shè)備電信網(wǎng)絡(luò)9/609/9基礎(chǔ)電信運(yùn)營商的變革：郵電局電信局郵政局時間電信局無線局中國聯(lián)通中國移動中國網(wǎng)通中國吉通數(shù)據(jù)局中國電信中國聯(lián)通中國電信中國網(wǎng)通中國電信南方北方C網(wǎng)中國衛(wèi)通鐵通公司中國移動中國移動鐵道部中國航天科技集團(tuán)公司電郵運(yùn)營商為公眾用戶提供通信服務(wù)的運(yùn)營的通信網(wǎng)絡(luò)最早建立的電信網(wǎng)絡(luò)——電話網(wǎng)PublicServiceTelephoneNetwork1878年研制出磁石式交換機(jī)最早建立的電信網(wǎng)絡(luò)——電話網(wǎng)PublicServiceTelephoneNetwork1878年美國：磁石式交換機(jī)人工交換1900年美國：Stroger步進(jìn)式交換機(jī)1919年瑞典：縱橫式交換機(jī)1965年美國：程控交換機(jī)1970年法國：數(shù)字程控交換機(jī)自動交換123交換設(shè)備ABCDEF456電路交換編號/編址標(biāo)識節(jié)點(diǎn)終端移動與固定電話網(wǎng)互連移動電話網(wǎng)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)最早的數(shù)據(jù)通信——電報(bào)通信網(wǎng)電信的發(fā)展是先有電報(bào)后有電話電報(bào)網(wǎng)基于數(shù)字技術(shù)，電話網(wǎng)是從模擬起步的電報(bào)網(wǎng)被電話網(wǎng)取代利用載波電報(bào)的方法在話路內(nèi)可同時傳送24路電報(bào)，獨(dú)立的公用電報(bào)網(wǎng)就失去了存在的必要性電話網(wǎng)上實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信：傳真(圖像)就20世紀(jì)70年代可利用的業(yè)務(wù)而言，電話網(wǎng)稱得上是多業(yè)務(wù)的綜合網(wǎng)計(jì)算機(jī)發(fā)展推動數(shù)據(jù)通信數(shù)據(jù)通信與話音通信的不同信源更復(fù)雜信源速率不同速率可變對錯誤敏感延時要求低一些數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)實(shí)例X.25分組交換網(wǎng)局域網(wǎng)LAN幀中繼網(wǎng)Internet(互聯(lián)網(wǎng))…典型的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)廣播電視網(wǎng)無線衛(wèi)星有線cable（CATV-CAbleTeleVision)

1979年有線電視在倫敦開通;1980年左右—公用天線系統(tǒng);微波干線/電纜分配;1990年后—光纖干線/電纜分配,光纖/同軸電纜混合系統(tǒng)—HFC2000年--以HFC為基礎(chǔ)向雙向基于IP的寬帶多業(yè)務(wù)IPTV，有線高清晰度數(shù)字電視HDTV發(fā)展對通信網(wǎng)的要求轉(zhuǎn)接的任意性網(wǎng)絡(luò)內(nèi)任意兩用戶可以互相通信信息的透明性允許任意形式的信息在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)傳遞可靠性概率意義上的可靠質(zhì)量的一致性子系統(tǒng)滿足的質(zhì)量指標(biāo)：局部性；一致的全程指標(biāo)：全局性網(wǎng)絡(luò)的靈活性允許新用戶或新業(yè)務(wù)進(jìn)網(wǎng)；與其他網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通；具有一定的過載能力經(jīng)濟(jì)上的合理性技術(shù)/社會條件/人為因素信息安全性信息竊取/攻擊通信網(wǎng)中的問題網(wǎng)絡(luò)元素間如何連接？拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如何找到一條連接通信雙方的好路？路由網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)如何在輸入/輸出端間實(shí)現(xiàn)信息傳遞？交換如何保證終端之間高效可靠傳遞信息？傳輸如何組織網(wǎng)絡(luò)元素？體系結(jié)構(gòu)與協(xié)議規(guī)程路由如何找到一條連接通信雙方的好路？經(jīng)過多個交換設(shè)備（網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)）連通多條路徑中選擇哪條路更好？路由方式預(yù)先找到好路：靜態(tài)路由當(dāng)前的好路：動態(tài)路由什么是好路？短/快/便宜…可靠性交換基本交換方式電路交換分組交換電路+分組交換ATM交換MPLS交換…目標(biāo)用戶滿意質(zhì)量/性能/服務(wù)價格運(yùn)營商盈利成本傳輸目標(biāo)多/快準(zhǔn)/穩(wěn)可靠傳輸技術(shù)差錯控制傳輸出錯：噪聲、干擾擁塞/流量控制網(wǎng)絡(luò)擁塞：數(shù)據(jù)流量接近或大于網(wǎng)絡(luò)傳輸和處理容量健壯/容錯能力鏈路和節(jié)點(diǎn)故障寬帶傳輸——修更寬的路SDH/WDM復(fù)用技術(shù)——路上跑更多的車頻分復(fù)用FDM波分復(fù)用WDM

時分復(fù)用TDM

統(tǒng)計(jì)時分復(fù)用STDM……協(xié)議規(guī)程分層獨(dú)立簡化標(biāo)準(zhǔn)接口與服務(wù)郵政系統(tǒng)的分層協(xié)議模型OSI七層模型ISO(InternationalStandardOrganizaiton)提出OSI(OpenSystemInterconnection)普適性開放標(biāo)準(zhǔn)僅為參考模型，不涉及具體設(shè)計(jì)

應(yīng)用

表示

會話

運(yùn)輸

網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路

物理

應(yīng)用

表示

會話

運(yùn)輸

網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路

物理

網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路

物理

物理媒質(zhì)主機(jī)節(jié)點(diǎn)主機(jī)TCP/IP協(xié)議分層emailWWWphone...copperfiberradio...SMTPHTTPRTP...TCPUDP…IPethernetPPP…CSMAasyncSDH...網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)：水平分解核心網(wǎng)：傳輸、路由、交換節(jié)點(diǎn)能力/傳輸能力？接入網(wǎng)：將用戶接入到核心網(wǎng)ADSL，WLAN，WiMaX，PON…用戶駐地網(wǎng)：用戶負(fù)責(zé)CoreAccessHomeAccessHomeADSL接入系統(tǒng)

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展寬帶傳輸無線接入IP承載與數(shù)據(jù)分組化網(wǎng)絡(luò)融合北京天津石家莊太原成都重慶貴陽昆明廣州長沙哈爾濱呼和浩特濟(jì)南西寧南寧柳州南昌上海蚌埠南京福州杭州沈陽長春烏魯木齊鄭州武漢西安洛陽蘭州銀川烏魯木齊寬帶傳輸寬帶需求大量低延時數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的增長

Web瀏覽，LAN本身帶寬窄，但通信量極大Email及附件，移動電話高帶寬應(yīng)用流媒體，圖像傳輸，電視轉(zhuǎn)播網(wǎng)路自愈需要多消耗30%-60%光傳輸能力提高干線網(wǎng)城域網(wǎng)接入網(wǎng)局域網(wǎng)用戶網(wǎng)FTTR（光纖到地區(qū)）FTTZ（小區(qū)）FTTC（路邊）FTTB（大樓）FTTH（到戶）FTTD（桌面）通信業(yè)務(wù)帶寬需求無線接入Mobile核心網(wǎng)：有線接入網(wǎng)：無線

光纖接入網(wǎng)干線網(wǎng)絡(luò)固定臺基站BTS主干寬帶交換機(jī)基地臺（BS）寬帶接入設(shè)備ONUOLTIDWDMONUONUDWDM主干交換機(jī)主干交換機(jī)移動交換中心(MSC）IP承載與數(shù)據(jù)分組化計(jì)算機(jī)的大量應(yīng)用與普及=>網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)化電路交換對突發(fā)數(shù)據(jù)而言，傳輸交換成本高，效率低以分組傳輸、交換效率高，成本低美國長途業(yè)務(wù)量分布圖麥肯錫等公司統(tǒng)計(jì)網(wǎng)絡(luò)融合業(yè)務(wù)繁多…垂直綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)低效FullServiceSpectrumBroadcastTVHigh-definitionTVEnhancedpay-per-viewVideo-on-demandInteractiveTVInteractivevideogamesVideocatalogshoppingDistancelearningDesktopmultimediaImagenetworkingTransactionservicesInternetaccessTelecommutingVideoconferencesVideotelephonyWirelessAccessCellular/PCSsystemsPOTS-PlainoldtelephoneserviceEntertainmentInformationTransactionsCommunications網(wǎng)絡(luò)融合電信網(wǎng)公用數(shù)據(jù)網(wǎng)無線網(wǎng)有線電視網(wǎng)計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)因特網(wǎng)1835年電報(bào)網(wǎng)1876年模擬電話網(wǎng)3.4KHz1960年程控電話網(wǎng)64Kb/s1988年ISDN192Kb/s-2Mb/s1992年B-ISDN155Mb/s-622Mb/s1976年分組交換網(wǎng)9.6Kb/s-64Kb/s1990年幀中繼網(wǎng)2~45Mb/s80年代模擬移動90年代GSM2000年后3G70年代CATV1994年HFC70年代10BASE-510Mb/s80年代FDDI100Mb/s90年代初

100BASE-T100Mb/s90年代中ATM-LANIPOA,MPOA97年GBE1000Mb/s1969年ARPA1982年TCP/IP1992年IPv6，RTPRSVP1996年第3,4層交換1998年IPOVERSDHIPOVERWDM融合？2000年光交換網(wǎng)Gb/s-Tb/s450MHz60ch.模擬TV750MHz~1GHz200ch。數(shù)字TVVoIP40年代提出t現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的融合：3網(wǎng)合一Communicationnetwork電信網(wǎng)CableTVnetwork有線電視網(wǎng)Computernetwork計(jì)算機(jī)網(wǎng)下一代網(wǎng)絡(luò)NGNITU-TISDNBISDNATMSDH下一代網(wǎng)絡(luò)nextgenerationnetwork軟交換IP承載網(wǎng)基于分組傳送控制功能與承載能力、呼叫/會晤、應(yīng)用/服務(wù)分離業(yè)務(wù)提供與網(wǎng)絡(luò)分離，并提供開放接口支持廣泛的業(yè)務(wù)，包括實(shí)時/流/非實(shí)時和多媒體業(yè)務(wù)具有端到端透明傳遞的寬帶能力與現(xiàn)有傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)互通具有通用移動性提供用戶自由選擇業(yè)務(wù)提供商的功能等理想的通信？UbiquitousNetwork泛在通信TelegraphTelephoneRadiobroadcastTVMobile,InternetSatllite,fiber-opticWSN(WSAN,RFID)3DvirtualvisionCommunication:Human-HumanReal-timevirtualface-to-facecommunicationandinteractionCommunication:Human–NatureHuman–MachineMachine-MachineMDNMC=MultiDimensionalNetworkedMultimediaCommunicationReadingHearingSeeingMDNMCSensing

BeingEvolutionofTelecommunication任何人(Whoever)任何地點(diǎn)(wherever)任何時間(whenever)任何對象(whichever)任何方式(Whatever)

發(fā)展的動力你的角色你期望大學(xué)教育給你帶來什么？有能力創(chuàng)建更美好的生活什么樣的更好的生活？ImagineitCreateit理想的網(wǎng)絡(luò)？NetworkofphonesNetworkofcomputersNetworkofthingsNetworkofinformationNetworkof…?你未來的用武之地新應(yīng)用新技術(shù)新網(wǎng)絡(luò)促進(jìn)

產(chǎn)生滿足創(chuàng)新需求新技術(shù)技術(shù)與需求之間的距離——新問題，驅(qū)動力小結(jié)通信網(wǎng)絡(luò)目標(biāo)通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成終端、傳輸設(shè)備、交換設(shè)備；協(xié)議規(guī)程支持不同業(yè)務(wù)的通信網(wǎng)絡(luò)電話網(wǎng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)、廣電網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中的主要問