宽带通信网络的一些要点

第一章复习内容描述信息网络的技术指标描述语义透明性的指标：•误码率（BER）：单位时间内发生的错误比特数和总比特数之比。长期平均误码率误码秒比：误码秒与以秒为单位的可用时间之比误码秒ES：在一秒钟内出现一个误码以上严重误码秒比:严重误码秒与以秒为单位的可用时间之比严重误码秒SES（在一秒内的误码率大于10－3以上）•分组错误率（PER）分组丢失率（PLR）分组误插率（PIR）描述时间透明性的指标：时延：发送端发送信息和接收端收到信息的时间之差传输时延：由于信息的传输速率引起的时延处理时延：由于交换节点对信息的处理（打包、存储、排队等）引起的时延时延抖动：数字信号的各有效瞬间对于标准时间的偏差。描述传输速率的指标：平均速率是整个通信期间比特率的平均值；峰值速率是整个通信期间比特率的最高值；突发性是其峰值速率与平均速率的比值，它总是大于1的；峰值持续是峰值速率的持续时间。描述系统可靠性的指标。故障率λ：系统在单位时间内发生故障的概率。平均寿命时间（MTTF）：系统失效前的平均工作时间。平均故障间隔时间（MTBF）：相邻两次故障的平均间隔时间。平均修复时间（MTTR）：排除故障需要的时间。系统的可用性A：系统处于良好工作状态的概率A＝MTBF/（MTBF＋MTTR）不可用性：不可用时间所占的比率，它等于1－A。当连续出现3个严重误码秒时，不可用性时间开始；当出现10个非严重误码秒时，不可用时间结束。下一代广播电视网NGB是以有线电视数字化和移动多媒体广播电视（CMMB）为基础，以自主创新的“高性能宽带信息网（3TNet）”核心技术为支撑，创新有线无线相结合的网络技术体系。它将扩展和提升3TNet核心技术的应用范围，形成新的“三网融合”、有线无线相结合、全程全网的下一代广播电视网络。3TNet是科技部在十五期间启动的重大专项，由我国首创的网络系统技术、自主研发的网络设备和创新的现代互动新媒体业务支撑体系构成。它具有T比特级的传输、交换和路由能力。在可控、可管、可信的支撑体系下，为网内每一个用户提供平均每秒100兆比特以上的接入带宽，用户可同时享用高清电视、数字电视、高保真立体声、网上冲浪和互动视频电话等原来由互联网、电信网和广播电视网分别提供的服务。三网融合即通信网、数字电视网、和计算机互联网的融合，是在宽带范围的融合。因此，未来的宽带综合信息网是三网融合的产物。三网融合是指高层业务应用的融合；各种网在技术上趋于一致，以IP技术为基础，使用统一的TCP/IP协议；网络层上可实现互联互通，业务层上互相渗透和交叉。三网融合面临的困难：不同行业网络的利益冲突；各网络结构、现有技术标准之间不兼容。三网融合的概念早在1998年就开始提出。通信网是建立最早的网络，特别适合于传输电话业务，服务质量很高，但成本太高；互联网的优点是双向互动，接入方便，覆盖范围广，但不便于管理，容易造成造成带宽的浪费（实测证明，来自少数网站，尤其是视频网站的流量已占全网流量的70%~90%)。广电网的成本较低，接入带宽大，但不便于实行用户管理，双向互动能力较低。三个网各有自己的服务特点，互相独立，互不连通。用户需要同时接入三个网，才能享受到完整的信息服务。所谓三网融合，就是用户可以利用电脑、电视、手机等任一终端，不论经由何种网络，都可享受上网、视频、通话等各种服务和应用。李幼平认为，三网融合这一布局中应是互联网居上，电信网与广电网作为基础设施居于左右两侧，共同形成现代服务业的全新生产力。多路复用技术：时分复用：不同的信息在同一根线路中的不同时隙内传输，不同的时隙代表不同的信道。对传输线路的线性要求低，但需要高精度的同步系统。同步时分复用仅用于电话网中，其中的每个时隙分配给一个信道，每个信道的信号在连续不断的码流中周期性地出现。异步时分复用（又称为统计时分复用）中速率不同的各个信道信号可以采用不同长度的帧，在连续不断的码流中出现的位置不再具有周期性。交换技术交换技术：根据用户要求，建立用户间暂时通信所需线路的接续，以实现其相互通信的技术。电路交换:通过电路切换的方式在主叫用户和被叫用户之间接通一条物理的数据传输链路。•空分交换方式通过在入线群和出线群交叉点上设置开关的通、断来实现主叫用户和被叫用户之间的电路连结；•时分交换方式则是利用数字存储器暂存各支路的数字信息，由时钟控制存储器，按照电路交换的要求依次读出，传向目的用户。电路交换的优点:传输速度快，时延小(ms数量级)，适于传输实时和批量大的数据；交换机对用户信息不进行存储、分析和处理，开销小，效率高；编码方法和信息格式由通信双方协调，不受网络限制。缺点:接续时间长，有呼损，线路利用率不高，只能传输基本速率整数倍的信号要求通信双方在信息传输、编码格式、同步方式、通信协议等方面完全兼容，速率必须一致。报文交换采用存储－转发的方式来传输信息。•优点:无呼损；线路利用率较高；可把多条低速电路集中成高速电路；容易实现不同类型终端之间的通信；可有效地采用差错校验和重发技术，保证信息传输的质量；可以根据不同信息的优先级调整发送顺序，保证最重要的信息先传；可进行广播式通信。•缺点:需要大容量的缓冲器，交换机的设备庞大，费用较高；信息的传输速度较慢，时延达一分钟以上，不同报文的时延差别也较大，不适于即时通信。分组交换分组交换也采用存储－转发的方式，但其分组长度较小。在分组头中包含有分组的目的地址、传输时的逻辑信道号、分组顺序号、分组类型以及差错控制信息等。1)数据报方式：每个分组都有寻址信息，可以选择最佳路由到达终点，但分组到达的先后顺序可能改变，在接收端要重新排队。2)虚电路方式：数据交换前要按接收地址确定路径和逻辑信道，并把各段逻辑信道连接起来，组成一条虚电路。但这时并不分配传输通道，只在相应交换机路由表中建立一条路由。传输数据时，各分组都按这条虚电路传送，顺序到达接收端，而不需每次都进行路由选择，也不需进行排队。3)分组交换的优点:通信环境好，可以在不同速率、不同同步方式、不同通信控制协议的终端之间进行通信；分组可以独立传输，采用动态统计复用技术，便于提高信道的利用率；分组具有统一的格式，便于存储和处理；分组较短，所需存储器容量较小；分组重发时间短，使线路的传输效率高；分组传输的平均时延低于200毫秒以下，适于即时通信；处理简单，建网和设备投资低；网络可靠性和传输质量高，误比特率在10－10以下。4)分组交换的缺点:因为分组较短，开销字节所占的比例较大，传输效率较低；技术实现较复杂，要求交换机具有较高的处理能力。路由选择:最短路由算法最短路由算法根据各节点和线路当前的运行状况，动态地决定路由。设节点1为源节点，求出从1到达其它各个节点v的最短路由。第1步，设N={1}，则：D（2）=1，D（3）=4，D（4）=6，D（5）=∞第2步，N={1，2}，重新求出1到其它节点的最短距离：D（3）′=Min[D（3）,D（2）+L（2，3）]=Min[4，1+3]=4，D（4）′=Min[D（4）,D（2）+L（2，4）]=Min[6，1+2]=3，D（5）′=Min[D（5）,D（2）+L（2，5）]=Min[∞，1+∞]=∞，第3步，N={1，2，4}，重新求出其它节点到源节点1的最短距离：D（3）′′=Min[D（3）′,D（4）′+L（4，3）]=Min[4，3+2]=4，D（5）′′=Min[D（5）′,D（4）′+L（4，5）]=Min[∞，3+6]=9，第4步，N={1，2，4，3}，重新求出节点5到源节点1的最短距离：D（5）′′′=Min[D（5）′′,D（3）′′+L（3，5）]=Min[9，4+3]=7，最短路由算法源节点的路由表距离矢量路由算法距离矢量路由算法中各节点根据当前相邻节点的负荷和网络拓扑的变化，动态调整、修改自己的路由表，以选择当前的最佳路由。在这种算法中，每个节点相隔一定时间，就向所有邻近节点传送它到网络其它节点的最短路由（可能是距离最短，或时延最短）信息。各节点就根据这些信息来确定自己当前的最短路由。例如节点5某时到其相邻节点的时延分别为t51=8，t56=10，t57=10，t58=12相邻节点1、6、7、8到达网络各节点的时延如下表。则t511=8，t512=20，t513=33，t514=48t561=34，t562=46，t563=28，t564=37t571=34，t572=38，t573=46，t574=34t581=32，t582=43，t583=31，t584=20于是得，节点5到达节点1、2、3、4的最小时延分别为t511=8，t512=20，t563=28，t584=20。距离矢量路由算法能适应网络拓扑的变化，又能使网络的业务量比较均匀地分布，算法也比较简单，但它有时到达正确答案的收敛速度太慢，也没有考虑到线路带宽对时延的影响，因而只适用于传输信息量变化不大的网络。第二章复习内容SDH网的产生美国贝尔通信研究所提出了同步光纤网络SONET1988年，CCITT将SONET修订为国际标准，命名为同步数字体系SDH（SynchronousDigitalHierarchy),应用于光纤、微波和卫星网络。SDH的传输速率分级:STM-1(STS-3)的传输速率为155.520Mb/s，STM-4(STS-12)的传输速率为622.080Mb/s，STM-16(STS-48)的传输速率为2488.320Mb/s，STM-64(STS-192)的传输速率为9953.280Mb/s。SDH的帧结构：STM-1：9*270SDH的复用过程码速调整：有正码速调整和正/零/负码速调整两种方式，它是通过调整帧来进行的。1）调整帧：调整帧是包含调整控制比特C的连续基帧，或基帧内的连续码元。用于进行码速调整。其中C-12的调整帧是由若干个基帧组成的复帧，C-3和C-4的调整帧主要是部分码元组成的子帧。2）正码速调整：输入的净负荷小于容器的标称速率时，增加塞入比特。3）负码速调整：当输入的净负荷大于容器的标称速率时，用调整控制比特C来控制调整比特S，使其变为信息比特，增大容器的信息容量。例如，要把速率为2.050Mb/s的净负荷装入C-12容器，就应采用负码速调整，控制S1和S2都变为信息比特。在4个基帧中，3个基帧装256比特，1个装257比特，总容量正好为2.050Mb/s，就可实现异步装入。如果要装入的净负荷速率为2.049Mb/s，使1000个复帧中的S1和S2都装入信息比特，另1000个复帧中的S1装入信息比特，S2装入塞入比特即可。4）零码速调整：当输入的净负荷正好等于容器的标称速率，不用进行码速调整，就可装入容器，又称为同步装入。SDH的基本网元1)终端复用器TM：2)分插复用器ADM3)数字交叉连接设备DXC具有一个或多个信号端口，可以对任意端口之间的信号进行可控连接，具有与交换机类似的性能。DXC4/1表示输入端口信号最高为四次群或STM-1信号（实际包括了所有一、二、三、四次群或STM-1信号），交叉连接速率为一次群信号的速率，是功能最齐全的多用途系统。主要用于局间中继网，或长途网和本地网之间的网关，或PDH与SDH的网关。DXC4/4表示输入端口信号最高为四次群或STM-1信号，交叉连接速率与输入端口速率相同，逻辑功能要求较低，采用空分交换，交叉连接速度很快，适用于宽带交叉连接，主要用于长途网的恢复和自动监控。4)再生器RG:再生器位于传输链路中途，经过它的处理，使信号按照规定的幅度、波形和定时特性继续向前传送。传统再生器具有整形(Reshaping)、再定时(Retiming)和再生(Regenerating)的3R功能。SDH再生器还要对再生段开销进行处理，必须对复合线路信号进行分接和复接处理。主要任务是对信号进行光电转换、开销处理、扰码、定时提取、判决处理、性能监视等。二纤单向通道倒换环二纤双向通道倒换环只是用一半时隙传送反向信号。二纤单向复用段倒换环SDH网的同步•主从同步方式，形成树型结构。优点：组网灵活，控制简单，网络的稳定性较好，对从时钟的要求不高。缺