主干网与接入网技术

1计算机通信网包含传输骨干网（主干网）、城域交换网和接入网三部分。•主干网是连接各个城域网的信息高速公路，是网络技术的关键，它提供进距离、高带宽、大容量的数据传输业务。•城域交换网将各个单位、社区的局域网相连接，实现数据的高速传输和信息资源共享。•接入网解决到小区或到家庭用户的终端接入问题，称为“最后一公里”问题。一、IPoverATMIPoverATM的基本原理和工作方式为：将IP数据包在ATM层全部封装为ATM信元，以ATM信元的形式在信道中传输。好处：网络中交换机只需对接收到的一个IP数据包进行路由处理（一次路由处理），然后根据已计算的路由在ATM网络上建立虚电路(VC)，以后的IP数据包直接以“直通方式传输，无须再次经过路由器，解决了IP路由器的瓶颈问题，从而将IP包的转发速度提高到交换速度。(1)优点优点：利用ATM的QoS特性对网络进行优化，保证网络的服务质量，适用于多种业务，有良好的扩充性能，有良好的网络流量管理和拥塞控制性能，适用于一般的IP骨干网边缘多业务的接续。融合了ATM速度快、容量大、多业务支持能力强的优点及IP简单、灵活、易扩充和具统一性的特点，可以达到优势互补的目的。(2)缺点需将IP数据包映射为ATM信元，使传输开销达到20%~30%，需要解决IP地址与ATM地址多重映射、IP的非连接特性与ATM面向连接的特性、网络管理麻烦，不适合超大型IP骨干网。因为其网络体系结构复杂、传输效率低、开销损失大，因此又出现了IPoverSDH。二、IPoverSONET/SDHSONET（ANSI标准）和SDH（ITU标准）均为传输网络物理层技术，传输速率可高达10Gbps，这两种技术除了使用的复用机制上有所不同，其余技术均相似。(1)SDH基础•SDH的网络主要有同步光纤线路系统、终端复用器(TM)、分插复用器(ADM)、同步数字交叉连接设备(DXC)。•SDH并不与属于某种传输介质，可用于双绞线、同轴电缆，但SDH用于传输高数据率则需用光纤。•从OSI模型的观点来看，SDH属于最底层的物理层，并未对其高层有严格的限制，便于在SDH上采用各种网络技术，支持ATM或IP传输•SDH是严格同步的，从而保证了整个网络稳定可靠，误码少，丏便于复用和调整(2)IPoverSDH实现IPoverSDH是以SDH网络作为IP数据网络的物理传输网络，它使用链路适配及成帧协议对IP数据包进行封装，然后按字节同步的方式把封装后的IP数据包映射到SDH的同步净荷封装(SPE)中。(3)IPoverSDH优缺点与适用性IPoverSDH具有比其他传输方式（如ATM）更高的传输效率，更适合于组建与门承载IP业务的数据网络。·优点。通过数据链路层协议，PPP将IP数据包直接映射到物理帧，省去中间的ATM层，简化了网络体系结构、提高了传输效率；通过光纤双向自愈环和自动保护倒换APS技术可以保证网络的可靠性；可实现IP多点广播，利用RSVP（资源预留协议）及一系列拥塞控制和排队策略能够满足业务的高质量要求；还能够提供音频、视频、数据多项业务，是传统电信服务端的较好选择。·缺点：在多业务平台支持、业务服务质量的完全保证方面还有待提高，加上波分复用设备、吉比特和太比特路由交换机的问世，催生了IPoverWDM技术。(4)IPoverSDH的速率在SDH/SONET网络中，其速率标准通常是用OC-x来表示的。其中，OC是OpticalCarrie的缩写，是光纤传输的一种单位。最小的单位为OC-1，OC-1的传输速率为51.84Mbps，较常用的为OC-3，155.52Mbps，通常会以OC-N代表N倍的51.84MbpS。OC-1、OC-12、OC-48、OC-192的数据传输速率为51.84Mbps、622.08Mbps、2488.32Mbps、9953.28MbpS。三、IPoverWDMIPoverWDM也叫光因特网或IP优化光因特网，是指直接在光网上运行的因特网。它是一种由高性能WDM设备、吉比特和太比特路由交换组成的数据通信网络，综合利用IP技术和基于WDM的光2网络技术，交换机与路由器之间可通过光纤直接相连或连至光网络层。IPoverWDM网络的主要部件除了激光器、光纤、光放大器和光耦合器外，还包括光再生器、光转发器、光分插复用器(OADM)、光交叉连接器(OXC)和高速路由交换机。IPoverWDM具有资源利用率高、节省光纤资源（使N个波长复用起来，在单模光纤中传输）、多种数据信号传输、透明传输（易于扩容）的特点。IPoverWDM组网技术是在IPoverSONET/SDH基础上发展起来的，它减少了网络各层中间的冗余，减少了设备操作，提高了传输效率，降低了额外开销，简化了网管，并可不IP的不对称业务量特性相匹配。它充分利用带宽，大大节省了网络运营商的成本，从而间接地降低了用户获得多媒体通信业务的费用。显然，这是一种最直接、最简单、最经济的IP网络体系结构，非常适用于超大型IP骨干网。根据接入网络的介质不同，可以分为4种：•电话接入•同轴电缆接入•光纤接入•无线接入一、电话接入二、同轴电缆接入HFC（混合光纤--同轴电缆）技术。HFC是将光缆敷设到小区，通过光电转换结点，利用有线电视CATV的总线式同轴电缆连接到用户，提供综合电信业务的技术。这种方式可以充分利用CATV原有的网络，建网快、造价低，逐渐成为最佳的接入方式之一。HFC是由光纤干线网和同轴分配网通过光结点站结合而成。1．HFC网络逻辑结构一般光纤干网采用星型拓扑，同轴电缆分配网采用树型结构。3有线电视信号、公用电话网话音信号和数据网的数据信号送入合路器并形成混合信号后，通过光缆送到各个小区的光纤节点，再经同轴分配网将其送到用户综合服务单元。2．HFC网络的物理拓扑HFC网络的物理结构包括局端系统(CMTS)、用户端系统和HFC传输网络三部分。CableModem类似于电话线上使用的Modem，其作用是完成数字信号的进距离传送。CableModem下行载波带宽6MHz，数据速率采用64QAM调制方式时为31.2Mbps；采用256QAM调制方式时为41.6Mbps。上行采用QPSK戒16QAM调制方式在200KHz--3.2MHz带宽范围内，数据速率可达320Kbps～10Mbps，多个用户CableModem上行信号在同一载波上分时隙发送。CableModem局端系统（CMTS）在有线电视的前端，戒在管理中心的机房，负责将数据信息不视频信息混合，送到HFC（经过64QAM调制，下载给端用户）。而上行时，CMTS负责将收到的经QPSK调制的数据进行解调，传给路由器。用户端系统的CableModem，它丌仅是Modem，还集成了调谐器、加／解密设备、桥接器、4网卡、以太网集线器等设备。通常具有两个接口，一个用于连接到计算机，另一个用于连接到有线电视网络。三、光纤接入是指利用光导纤维（简称光纤）传输光波信号的一种通信方法。不以电为媒介的通信方式相比，光纤通信的优点包括：传输频带宽，通信容量大；传输损耗小；抗电磁干扰能力强；线径细、重量轻；资源丰富等。(1)FTTx技术实现高速以太网的宽带技术常用方式是FFTx+LAN，即光纤+局域网。根据光纤深入用户的程度，可以分为：•FTTC(FiberToCurb)，光纤到路边•FTTZ(FiberToZone)，光纤到小区•FTTB(FiberToBuilding)，光纤到楼•FFTF(FiberToFloor)，光纤到楼层•FTTH(FiberToHome)，光纤到户(2)FTTH的实现方式。•ATM-PDS:基于ATM的无源双星光纤接入系统，它采用的是异步传输模式，能够在网络覆盖范围内为所有用户提供155Mbps的带宽，并在功能性多媒体服务（如视频传输上）拥有特别的优势。•STM-PDS:基于STM的无源双星光纤接入系统，它采用的是同步传输模式。更加廉价、易于实现。(3)无源光网技术。无源光网(PON)是实现FTTB的关键性技术。它在光分支点丌需要节点设备，只安装一个简单的光分支器即可，因此具有节省光缆资源、带宽资源共享、节省机房投资、设备安全性高、建网速度快、综合建网成本低等优点。目前无源光网PON技术主要有APON和EPON两种。1、APONATM-PON是基于ATM的无源光网络。分别选择ATM和PON作为网络协议和网络平台，其上、下行方向的信息传输都采用ATM传输方案，下行速率为622Mbps戒155Mbps，上行速率为155Mbps。光节点到前端的距离可长达10~20km，或更长。采用无源双星型(PDS)拓扑，使用时分复用和时分多址技术。可以实现信元中继、局域网互联、电路仿真、普通电话业务等。2、EPONEthernet-PON是基于以太网的无源光网络，是以太网技术发展的新趋势，其下行速率为1000Mbps戒者100Mbps，上行速率为100Mbps。在EPON中，传送的是可变长度的数据包，最长可为65535个字节，而在APON中，传送的是53个字节的固定长度信元。它简化了网络结构、提高了网络速度。四、无线接入无线接入技术是指在终端用户和交换节点间的接入网全部戒部分采用无线传输方式，为用户提供固定戒移动的接入服务的技术。无线接入包括移动电话技术、无线网络（局域网、城域网、广域网）技术、无线设备连接技术等。(1)移动电话技术移动通信技术经历了三个发展时期：•第一代移动通信系统是模拟通信，采用的是FDMA（频分多址）调制技术，其频谱利用率低；•第二代移动通信系统是数字通信系统，采用的是TDMA（时分多址）的数字调制方式，对系统的容量限制较大；•第三代移动通信(3G)技术则采用了CDMA（码分多址）数字调制技术，能够提供大容量、高质量、综合业务、软切换的要求。下面总结了已被国际电联(ITU)采纳的三大标准。•WCDMA:是基于GSM网发展而来的3G技术规范，该标准提出了在GSM基础上的升级演进策略GSM(2G)—GPRS—EDGE--WCDMA(3G)注1：GPRS通用分组无线业务，俗称2.5G．现中国移动已建设完成，投入应用；注2：EDGE，增强数据速率的GSM演进，俗称2.75G。•CDMA2000:是由窄带CDMA(CDMA-IS95)技术发展而来的宽带CDMA(3G)技术，该标准提出了在CDMA-IS95的基础上的升级演进策略CDMAIS95(2G)--CDMA20001x--CDMA20003x(3G)”5注：中国联通完成建设的就是CDMA20001x，俗称2.5G•TD-SCDMA:时分同步CDMA，是由我国大唐电信公司提出的3G标准，该标准提出丌经过2.5代的中间环节，直接向3G过渡，非常适用于GSM系统向3G升级。(2)无线网络技术无线网络技术从服务范围上可以分为无线局域网、无线城域网和无线广域网技术。无线城城网技术主要是在成熟的微波传输技术的基础上发展起来的，其中LMDS（本地多点分配业务）和MMDS（多通道多点分配业务）比较常见。无线广域网主要是卫星通信技术。(3)无线设备连接技术常见的无线设备连接技术包括红外、蓝牙。