第八章网络技术展望

第八章网络技术展望8.1网络演变概述8.1.1网络技术的演变1.低速→高速2.专用网→公用网→虚拟专用网3.面向终端的网→资源共享网4.电路交换→报文交换→分组交换→信元交换5.各种通信控制规程→国际标准6.单一的数据通信网→综合业务数字通信网7.微机到主机→对等通信→客户/服务器→网站/浏览器8.1.2电信网、有线电视网和计算机网8.2迈向综合网络8.2.1宽带综合业务数字网1.窄带ISDN1）两种用户/网络接口：-基本速率接口（BasicRateInterface，BRI）-基群速率接口（PrimaryRateInterface，PRI）2）“一线通”业务：基本速率接口-以普通电话的用户线做ISDN用户线-两条速率均为64kb/s的B信道和一条速率为16kb/s的D信道的接口，即2B+D接口-通过一个适配器（TA），可以用144kbps速率-主要用于一般ISDN用户，可接一般用户终端及办公室设备等2.宽带ISDN及其关键技术1）N-ISDN：带宽窄、业务综合能力有限、网络资源利用率不高2）ITU-T在1988年开始研究B-ISDN时，对其带宽的要求只是“可以支持大于基群（即一次群）速率传输的网络”，现在认为B-ISDN的带宽应该在155Mbps以上，这个速率足以支持给压缩的高清晰度电视3）B-ISDN的精髓并不在于其速率。而在于其对业务的综合上。-B-ISDN的目标是实现4个层次上的综合，即综合交换、综合传输和综合管理-B-ISDN的核心技术是采用ATM实现高速的传输、交换和复用，-B-ISDN和另一个关键技术是满足各种各样的服务质量（QoS）要求3.带宽ISDN的业务类型1）交互式业务：在用户间或用户与服务提供者之间提供双向信息交换的服务包括三种类型：会话性业务：支持实时交换的服务，如语言电话、视频电话等消息性业务：存储转发服务，如语言、文字和图像的电子邮件业务检索性业务：用户从信息检索公用信息的业务，如文件、资料、广告的查询等2）分布式业务：名称\内容业务类型服务范围网络结构线路电信网各种通信业务世界范围点到点光纤、微波、卫星等有线电视网电视广播业务一个城市树型光纤和网络电视计算机网数据交换一个小部门总线型、环型、星型光纤、同轴电缆和双绞线等-单向的信息交换服务，用户不需要再每次得到服务的时候都回发一个请求-包括两种类型：·无用户控制业务：广播给用户·有用户控制业务：循环式广播给用户4.宽带ISDN的协议参考模型3面和3层-3面：用户面、控制面和管理面-3层：物理层、ATM层和ATM适配器8.2.2社区宽带网络1.社区宽带网的概念-社区宽带网（RBB）是接到用户的快速网络，网络速率应该以支持视频，通常至少是2Mbps-连接普通家庭用户终端设备和信息高速公路之间的桥梁，覆盖了接入网和用户驻地网两者的范围-组成：业务提供者、传送网、接入网和家庭网2.社区宽带网的技术平台-数字用户线路xDSL-有线电视网CATV-计算机网络3.社区宽带网提供的服务-社区服务、电子商务-娱乐项目、网络教育项目8.3迈向宽带网络8.3.1宽带网络基本技术1.传输技术-光纤技术-波分复用技术是增加光纤传输容量的主要技术手段2.交换技术：主要采用ATM技术3.接入技术：-是整个宽带网络中与用户相连的最后一段-包括两方面：·网络的宽带化·业务的综合化8.3.2SDH技术1.SDH——同步数字体系，对比特率、复帧结构、复用设备、线路系统、光接口、网络管理和信息模型等进行了定义2.PDH（准同步数字体系）存在弱点3.ITU-T接受SONET（同步光网络）的概念，并将其命名为SDH4.SDH的特点1）具有全世界统一的网络结点接口，简化了信息互通2）具有一套标准化的信息结构等级3）具有强大的网络管理功能4）所有网络单元都有标准的光接口5）具有广泛的适应性6）适于将来的发展5.SDH的速率与帧结构1）SDH的速率-SDH信号最基本的模块信号是STM-I，其速率为155.520Mbps-更高等级的STM-N是将STM-1同步复用而成-例如，STM-4的速率是155.520Mbps×4=622.080Mbps2）SDH的帧结构——块状帧-段开销（SOH）区域-信息净负荷（Payload）区域-管理单元指针（AUPTR）区域6.SDH的组网形式：SDH的网络单元有终端复用器、分插复用器ADM、数字交叉连接设备DXC等7.SDH的自愈环-无需人为干预，网络就能在极短的时间内从失效故障中自动恢复所承载的业务，使用户不会感到网络已经出了故障-其基本原理就是使网络具备发现代替传输路由并重新确立通信的能力8.3.3ATM技术1.ATM——异步传输模式2.建立在电路交换和分组交换的基础上的一种面向连接的快速分组交换技术3.采用固定长度的分组作为传输和交换的单位，这种定长分组叫做信元（cell）4.“异步”是指ATM统计时分复用的性质，但信元中的每个位常常是同步定时发送的，即通常所说的“同步串行通信”5.ATM的特点-信元传输-面向连接-统计多路复用-服务质量6.ATM协议栈层次子层功能高层协议对用户数据的控制ATM适配器汇聚子层CS高层数据提供统一接口拆装子层分割和组装用户数据ATM层信元传送、虚通路和虚信道的管理、信元头和组装拆分、信元的多路复用、流量控制物理层传输会聚子层TC比特流和信元流之间转换物理媒介子层PMD比特流传输、信号定时、线路编码和传输媒介的物理接入7.ATM信元结构8.ATM的业务类型1）开始时，ITU-T根据定时关系、比特率和连接方式定义了A、B、C、D这4种业务类型：-A类业务：实时、恒定比特率、面向连接的业务-B类业务：实时、可变比特率、面向连接的业务-A类业务：非实时、可变比特率、面向连接的业务-A类业务：非实时、可变比特率、无连接的业务2）4种ATM适配层协议：AAL1、AAL2、AAL3、AAL43）将AAL3和AAL4合并为一种AAL3/44）AAL3/4太复杂，用AAL5来取代5）ATM论坛后来定义了5种业务类型，用于取代ITU-T定义的4种A、B、C、D业务类型业务特点应用场合恒定比特率CBR没有差错校验、流量控制和其他处理实时语音频或视频，如T1或E1电路实时可变比特率RT-VBR对信元的延迟和延迟变化进行控制压缩的实时音频或视频，如实时电视事实时性可变比特率NRT-VBR能满足按时提交的需求数据，如多媒体电子邮件有效比特率ABR突发性信息传输数据，如文件传送不定比特率UBR不做任何保证的尽力服务数据，如IP数据报的传送9.ATM应用-高带宽ATM主干-ATM局域网-中心局的ATM交换机-实时多媒体信息的大规模发布8.3.4接入网技术1.接入网技术方案-以现有电话网铜线为基础的DSL技术-以电缆电视工业为基础的电缆调制解调器技术-光纤网络接入技术-无线卫星接入技术2.接入网的概念3.接入网的特点1）主要完成复用、交叉连接和传输功能，不具备交换功能2）提供开放的V5标准接口，可实现与任何种类的交换设备进行连接3）光纤化程度高4）能提供各种综合业务5）对环境的适应能力强6）组网能力强7）可采用HSDL、ADSL、有源或无源光网络、HFC和无线网等多种接入技术8）接入网可独立于交换机进行升级，灵活性高，有利于引入新业务和向宽带网过渡9）接入网提供了功能较为全面的网管系统，给网管带来方便4.接入网的功能-用户口功能（UPF）-业务口功能（SPF）-核心功能（CF）-传送功能（TF）-AN系统管理功能（SMF）5.xDSL接入技术1）DSL——DigitalSubscriberLine，数字用户线路2）DSL有许多模式，如ADSL、RADSL、HADSL和VDSL，统称为xDSL3）以普通电话线为传输媒介的传输技术4）接入也需要调制解调，但要比传统的拨号调节解调器（Modem）的速率就高得多，原因是：-xDSL只是利用电话网的用户环路，而不是整个网络-距离有限，就可能提升传输速率6.xDSL分类-按上行（用户到交换局）和下行（交换局到用户）的速率是否相同可分为对称型和非对称型两种-对称型·高比特率数字用户线（HDSL）·单线路高速数字用户线（SDSL）·基于ISDN的数字用户线（IDSL）-非对称型·非对称数字用户线（ADSL）·甚高速数字用户线（VDSL）·速率自适应数字用户线（RADSL）7.非对称数字用户线（ADSL）·俗称“超级一线通”业务·ADSL接入模型·ADSL标准与速率：ADSL的非对称性表现在局端到用户端下行速率和用户端到局端上行速率不同·ADSL标准-G.DMT·下行速率为8Mb/s，上行速率为1.5Mb/s·用户端要安装POTS分离器·适用于小型办公室（SOHO）-G.Lite标准·下行速率诶1.5Mb/s，上行速率为512kb/s·不需要安装POTS分离器，成本较低且便于安装·适用于普通家庭8.光纤接入技术1）接入网中全部或部分采用光纤传输介质，构成光纤用户环路2）光纤接入网（OAN）是指在接入网中用光纤作为主要传输媒介来实现信息传输的网络形式，他不是传统意义上的光纤传输系统，而是针对接入网环境所专门设计的光纤传输网络9.光纤接入网的结构10.光纤接入网的拓扑结构-总线型-环型-星型-树型11.光纤接入网的分类-有源光网络（AON）·采用点复用器分路·从局端设备到用户分配单元之间均用有源光纤传输设备-无源光网络（PON）·采用光分路由·从局端设备到用户分配单元之间不含有任何电子器件及电子电源，全部由光分路器等无源器件连接而成的光网络12.光纤接入方式-FTTC：光纤到路边-FTTB：光纤到楼-FTTH光纤到家13.HFC接入技术1）HFC——HybridFiber-coaxialCable，光纤到同轴电缆混合网2）以现有的有线电视网（CATV）为基础3）采用模拟频分复用技术，综合应用模拟和数字传输技术、射频技术和计算机技术所产生的一种宽带接入网技术14.HFC的技术分类·从技术上可以分-动态分配带宽速率-固定带宽速率·从传输网络上可分-对称型：上下行信号各占一个普通频道8M带宽，上下行信号可能采用不同的调制方法，传输速率相同-非对称型·下行速率要发育上行速率·上行速率一般在200kbps到2Mbps之间，信道一般采用QPSK调制方式·下行速率一般在3Mbps到10Mbps之间，信道采用QPSK或QAM调制方式15.HFC的基本结构·光缆作为干线传输网，呈星型或环型分布·光缆干线一直延伸到城市的市内居民和办公小区以及郊区的县乡村，形成许多光节点·从光节点开始，通过传统的同轴电缆将业务信号送到最终用户16.HFC的频谱17.电缆调制调解器（CableModem）·HFC用户进行数据接入的装置·主要功能：将数字信号调制到射频信号以及射频信号中的数字信息解调出来·配置：-两个接口-包括调制解调、电视接收调谐、加密解密和协议适配等部分·特点：上网无须拨号，随时在线连接18.HFC的数据传输过程·采用“幅载波调制”方式-基频调制：将数字信号转换成模拟信号-上转频：将基频信号转换转换到某个电视频道-电缆传输-下转频：电缆调解器将信号转换为基频信号-解调：将模拟信号转换成数字信号19、无线接入技术1）无线接入的分类-固定无线接入：从业务节点到固定用户终端采用无线技术的接入方式，用户终端不含或仅含有限的移动性。此方式是用户上网浏览及传输大量数据时的必然选择，主要包括卫星、微波（LMDS）、扩频微波、无线光传输和特高频-移动无线接入：用户终端移动时的接入、包括移动蜂窝通信网（GSM、CDMA、TDMA、CDPD）、无线寻呼网、无绳电话网、集群电话网、卫星全球移动通信网以及个人通信网等2）移动蜂窝接入·GSM：全球移动通信系统·CDMA：码分多址·GPRS：通用分组无线业务·3G：第三代通信-主流标准：WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA三种，其中TD-SCDMA由我国大唐电信公司提出·4G：第四代通信3）卫星通信接入·VSAT（甚小型天线地面站）接入-最大传输速率2Mbps-天线口径小于2.4m-由卫星、枢纽站和许多