第八章网络技术的展望

1第八章网络技术展望28.1网络演变概述38.1.1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48.1.2电信网、有线电视网和计算机网58.2迈向综合网络68.2.1宽带综合业务数字网•1．窄带ISDN–两种用户/网络接口：•基本速率接口（BasicRateInterface，BRI）•基群速率接口（PrimaryRateInterface，PRI）。–“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72．宽带ISDN及其关键技术•N-ISDN：带宽窄、业务综合能力有限、网络资源利用率不高。•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，这个速率足以支持非压缩的高清晰度电视。•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，即综合接入、综合交换、综合传输和综合管理。–B-ISDN的核心技术是采用ATM实现高效的传输、交换和复用。–B-ISDN的另一个关键技术是满足各种各样的服务质量（QoS）要求。82．宽带ISDN的业务类型•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，如语音电话、视频电话等•消息性业务：存储转发服务，如语音、文字和图像的电子邮件业务•检索性业务：用户从信息库检索公用信息的业务，如文件、资料、广告的查询等，•分布式业务：–单向的信息交换服务，用户不需要在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93．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适配层物理层ATM层ATM适配层ATM适配层高层协议高层协议面管理控制面用户面层管理管理面108.2.2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118.3迈向宽带网络128.3.1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138.3.1宽带网络基本技术•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148.3.2SDH技术•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•PDH（准同步数字体系）存在弱点•ITU-T接受SONET（同步光网络）的概念，并将其命名为SDH152．SDH的特点•具有全世界统一的网络结点接口，简化了信息互通•具有一套标准化的信息结构等级•具有强大的网络管理功能•所有网络单元都有标准的光接口•具有广泛的适应性•适于将来的发展163．SDH的速率与帧结构•SDH的速率–SDH信号最基本的模块信号是STM-l，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=622.080Mbps。•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。178.3.2SDH技术•4．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•5．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替代传输路由并重新确立通信的能力188.3.3ATM技术•ATM——异步传输模式•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。•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）•“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”198.3.3ATM技术•ATM的特点–信元传输–面向连接–统计多路复用–服务质量204．ATM协议栈215．ATM信元结构1485首部有效载荷VCIVPIGFCHECPTVCIHECVPI字节318121648CLP1683在UNI在NNI比特比特PTATM信元1485首部有效载荷VCIVPIGFCHECPTVCIHECVPI字节318121648CLP1683在UNI在NNI比特比特PTATM信元226．ATM的业务类型•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；–C类业务：非实时、可变比特率；面向连接的业务；–D类业务：非实时、可变比特率、无连接的业务。•4种ATM适配层协议：AAL1、AAL2、AAL3、AAL4。•将AAL3和AAL4合并为一种AAL3/4•ALL3/4太复杂，用AAL5来取代236．ATM的业务类型(续)•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247．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258.3.4接入网技术•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261．接入网的概念交换机交接箱分线盒分线盒分线盒用户终端用户终端用户终端主干系统配线系统引入线接入网SNIUNITMNQ3用户终端272．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。283．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）294．xDSL接入技术•DSL——DigitalSubscriberLine，数字用户线路•DSL有许多模式，如ADSL、RADSL、HADSL和VDSL，统称为xDSL•以普通电话线为传输媒介的传输技术•接入也需要调制解调，但要比传统的拨号调制解调器（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。304．xDSL接入技术•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）31非对称数字用户线（ADSL）•俗称“超级一线通”业务•ADSL接入模型电话滤波器ADSLModem用户计算机接线盒PSTN程控交换机Internet局端滤波器外线跳线架ADSLModem交换机跳线架远程用户模块ATU-R中央局端模块ATU-C数字信号模拟信号用户电信公司32非对称数字用户线（ADSL）•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•下行速率为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335．光纤接入技术•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•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，它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。345．光纤接入技术•（1）光纤接入网的结构•（2）光纤接入网的拓扑结构–总线型–环型–星型–树型355．光纤接入技术•（3）光纤接入网的分类–有源光网络（AON）•采用电复用器分路•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）•采用光分路器•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365．光纤接入技术•（4）光纤接入方式–FTTC：光纤到路边–FTTB：光纤到楼–FTTH：光纤到家ONUONUONU光分路器OOO光缆分路器交换端局用户室内铜缆引入线配线FTTHFTTOFTTCFTTZFTTBFTTF到路边用户楼内多对双绞线用户376．HFC接入技术•HFC——HybridFiber-coaxialCable，光纤到同轴电缆混合网•以现有的有线电视网（CATV）为基础•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38（1）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•从传输方式上可分–对称型•上/下行信号各占用一个普通频道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•下行速率要大于上行速率•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39（2）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40（3）HFC的频谱41（4）电缆调制解调器（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将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42（5）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：电缆调制解调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数据基频调制上转频下转频电缆传输解调数据437．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、T