关于现代宽带网络的论文

淮海工学院计算机工程学院独立作业课程名：《IP宽带网络技术》题目：独立作业班级：学号：姓名：成绩：【引言】随着以IP技术为基础的Internet的爆发式发展、用户数量和多媒体应用的迅速增加，人们对带宽的需求不断增长，不仅需要利用网络实现语言、文字和简单图形信息的传输，同时还要进行图像、视频、音频和多媒体等宽带业务的传输，宽带IP网络技术应运而生。所谓宽带IP网络是指Internet的交换设备、中继通信线路、用户接入设备和用户终端设备都是宽带的，通常中继带宽为每秒数吉比特至几十吉比特，接入带宽为1~100Mbit/s。在这样一个宽带IP网络上能传送各种音频和多媒体等宽带业务，同时支持当前的窄宽业务，它集成与发展了当前的网络技术、IP技术，并向下一代网络方向发展。宽带IP网络包含了好几个方面：宽带IP城域网、宽带IP网络的传输技术、宽带IP网络的接入技术、宽带无线网络、网络协议的改进。1.宽带IP城域网宽带IP城域网——是一个以IP和SDH、ATM等技术为基础，集数据、语音、视频服务为一体的高带宽、多功能、多业务接入的城域多媒体通信网络。宽带IP城域网的特点：（1）技术多样，采用IP作为核心技术（2）基于宽带技术（3）接入技术多样化、接入方式灵活（4）覆盖面广（5）强调业务功能和服务质量（6）投资量大宽带IP城域网提供的业务：（1）话音业务（2）数据业务（3）图像业务（4）多媒体业务（5）IP电话业务（6）各种增值业务（7）智能业务等宽带IP城域网的结构分为三层：核心层、汇聚层和接入层。宽带IP城域网带宽管理有以下两种方法：1、在分散放置的客户管理系统上对每个用户的接入带宽进行控制2、在用户接入点上对用户接入带宽进行控制宽带IP城域网的IP地址规划：公有IP地址和私有IP地址1、公有IP地址是接入Internet时所使用的全球唯一的IP地址，必须向因特网的管理机构申请。2、私有IP地址是仅在机构内部使用的IP地址，可以由本机构自行分配，而不需要向因特网的管理机构申请。2.宽带传输技术2.1IPoverATM（POA）IPoverATM的概念:IPoverATM（POA）是IP技术与ATM技术的结合，它是在IP路由器之间（或路由器与交换机之间）采用ATM网进行传输。IPoverATM的优点：（1）ATM技术本身能提供QOS保证，具有流量控制、带宽管理、拥塞控制功能以及故障恢复能力，这些是IP所缺乏的，因而IP与ATM技术的融合，也使IP具有了上述功能，这样既提高了IP业务的服务质量，同时又能够保障网络的高可靠性。（2）适应于多业务，具有良好的网络可扩展能力，并能对其几种它网络协议如IPX等提供支持。IPoverATM的缺点：（1）网络体系结构复杂，传输效率低，开销大。（2）由于传统的IP只工作在IP子网内，ATM路由协议并不知道IP业务的实际传送需求，如IP的QoS、多播等特性，这样就不能够保证ATM实现最佳的传送IP业务，在ATM网络中存在着扩展性和优化路由的问题。2.2IPoverSDH（POS）IPoverSDH的概念：IPoverSDH（POS）是IP技术与SDH技术的结合，是在IP路由器之间（或路由器与交换机之间）采用SDH网进行传输。具体地说它利用SDH标准的帧结构，同时利用点到点传送等的封装技术把IP业务进行封装，然后在SDH网中传输。IPoverSDH的优点：（1）IP与SDH技术的结合是将IP数据报通过点到点协议直接映射到SDH帧，其中省掉了中间的ATM层，从而简化了IP网络体系结构，减少了开销，提供更高的带宽利用率，提高了数据传输效率，降低了成本。（2）保留了IP网络的无连接特征，易于兼容各种不同的技术体系和实现网络互连，更适合于组建专门承载IP业务的数据网络。（3）而且可以充分利用SDH技术的各种优点，如自动保护倒换（APS），以防止链路故障而造成的网络停顿，保证网络的可靠性。IPoverSDH的缺点：（1）网络流量和拥塞控制能力差。（2）不能像IPoverATM技术那样提供较好的服务质量保障（QoS）。（3）仅对IP业务提供良好的支持，不适于多业务平台，可扩展性不理想，只有业务分级，而无业务质量分级，尚不支持VPN和电路仿真。2.3IPoverDWDM（POW）IPoverDWDM的概念：IPoverDWDM是IP与DWDM技术相结合的标志。首先在发送端对不同波长的光信号进行复用，然后将复用信号送入一根光纤中传输，在接收端再利用解复用器将各不同波长的光信号分开，送入相应的终端，从而实现IP数据报在多波长光路上的传输。IPoverDWDM的优点：（1）IPoverDWDM简化了层次，减少了网络设备和功能重叠，从而减轻了网管复杂程度。（2）IPoverDWDM可充分利用光纤的带宽资源，极大地提高了带宽和相对的传输速率。IPoverDWDM的缺点：（1）DWDM极大的带宽和现有IP路由器的有限处理能力之间的不匹配问题还不能得到有效的解决。（2）如果网络中没有SDH设备，IP数据包就再也不能从每一个SDH帧中所包含的信头中找出故障所在，相应地，管理功能将被削弱。（3）技术还不十分成熟。3.宽带IP网络的接入技术3.1ADSL接入技术ADSL的定义：不对称数字用户线ADSL是一种利用现有的传统电话线路高速传输数字信息的技术，以上、下行的传输速率不相等的DSL技术而得名。ADSL下行传输速率接近8Mbit/s，上行传输速率可达1Mbit/s，并且在同一对双绞线上可以同时传输上、下行数据信号和传统的模拟话音信号等。ADSL的技术特点：（1）使用高于4kHz的频带来传输数据信号；（2）使用高性能的离散多音频DMT调制编码技术；（3）使用FDM频分复用和回波抵消（EC）技术；（4）使用Splitter信号分离技术。ADSL技术的主要优点：（1）可以充分利用现有铜线网络，只要在用户线路两端加装ADSL设备即可为用户提供服务。（2）ADSL设备随用随装，施工简单，节省时间，系统初期投资小。且ADSL设备拆装容易，方便用户转移，非常灵活。（3）ADSL设备采用先进的调制技术和数字处理技术，提供高速远程接收或发送信息，充分利用双绞线上的带宽（4）在一对双绞线上可同时传输高速数据和普通电话业务。ADSL技术的主要缺点：（1）对线路质量要求较高。（2）抵抗天气干扰的能力较差。（3）带宽可扩展的潜力不大。影响ADSL性能的因素：衰耗、反射干扰（回波干扰）、串音干扰、噪声干扰。3.2HFC接入技术混合光纤／同轴电缆(HFC)网的概念：HFC网是一种以模拟频分复用技术为基础，综合应用模拟和数字传输技术、光纤和同轴电缆技术、射频技术等的宽带接入网络，是CATV网和电话网结合的产物，也是将光纤逐渐推向用户的一种新的经济的演进策略。HFC的优点：（1）成本较低。与FTTC相比，线路设备低20～30％。（2）HFC频带较宽，能适应未来一段时间内的业务需求，并能向光纤接入网发展。（3）HFC适合当前模拟制式为主体的视像业务及设备市场，用户使用方便。（4）与现有铜线接入网相比，运营、维护、管理费用较低。HFC的缺点：（1）成本虽然低于光纤接入网，但要取代现存的铜线环境投入将很大，需要对CATV网进行双向改造。（2）建设周期长。（3）拓扑结构需进一步改进，以提高网络可靠性，一个光电节点为500用户服务，出问题影响面大。（4）漏斗噪声难以避免。（5）当用户数多时每户可用的带宽下降。3.3FTTX+LANFTTX+LAN的概念：FTTX+LAN接入网是指光纤加交换式以太网的方式（也称为以太网接入）实现用户高速接入互联网，可实现的方式是光纤到路边（FTTR）、光纤到大楼（FTTB）、光纤到户（FTTH），泛称为FTTX。FTTX+LAN的优点：（1）高速传输（2）网络可靠、稳定（3）用户投资少价格便宜（4）安装方便（5）应用广泛FTTX+LAN的缺点：（1）五类线布线问题——五类线本身只限于室内使用，限制了设备的摆设位置，致使工程建设难度已成为阻碍以太网接入的重要问题。（2）故障定位困。（3）用户隔离方法较为烦琐且广播包较多3.4无线接入无线接入网的概念：无线接入网是指从业务节点接口到用户终端部分全部或部分采用无线方式，即利用卫星、微波及超短波等传输手段向用户提供各种电信业务的接入系统。无线接入网的分类：固定无线接入网：无线本地环路一点多址系统、甚小型天线地球站（VSAT）系统、本地多点分配业务(LMDS）系统等移动无线接入网：蜂窝移动通信系统、卫星移动通信系统固定无线接入或移动无线接入。LMDS的概念：本地多点分配业务(LMDS:LocalMultipointDistributeService）系统是一种崭新的宽带无线接入技术，它利用高容量点对多点微波传输，其工作频段为24GHz∽39GHz，可用带宽达1.3GHz。LMDS技术的优点：（1）频率复用度高、系统容量大（2）可支持多种业务的接入（3）适合于高密度用户地区（4）扩容方便灵活。LMDS技术的缺点：（1）LMDS采用微波传输且频率较高，其传输质量和距离受气候等条件的影响较大（2）由于LMDS采用的微波波段的直线传输，只能实现视距接入，所以在基站和用户之间不能存在障碍物（3）与光纤传输相比，传输质量在无线覆盖区边缘不够稳定（4）LMDS仍属于固定无线通信，缺乏移动灵活性。（5）在我国LMDS的可用频谱还没有划定。WiMax的概念：微波存取全球互通（WiMax：WorldInteroperabilityforMicrowaveAceess）是一种可用于城域网的宽带无线接入技术，它是针对微波和毫米波段提出的一种新的空中接口标准。WiMax的技术优势：（1）设备的良好互用性。使运营商能从多个设备制造商处购买WiMAX相应设备。（2）在更远的距离下(最远可达50km)提供优质的频谱效率。（3）系统容量可升级，新增扇区简易，灵活的信道规划使容量达到最大化，并且允许运营商根据用户的发展需求逐渐升级扩大网络。（4）较高的系统增益可提供更强的远距离穿透阻挡能力。4.宽带无线网络Wi-Fi俗称无线宽带，Wi-Fi第一个版本发表于1997年，其中定义了介质访问接入控制层（MAC层）和物理层。物理层定义了工作在2.4GHz的ISM频段上的两种无线调频方式和一种红外传输的方式，总数据传输速率设计为2Mbit/s。两个设备之间的通信可以自由直接（adhoc）的方式进行，也可以在基站（BaseStation，BS）或者访问点（AccessPoint，AP）的协调下进行。Wi-Fi的设置至少需要一个AccessPoint（AP）和一个或一个以上的client（用户端）。AP每100ms将SSID（ServiceSetIdentifier）经由beacons（信号台）封包广播一次，beacons封包的传输速率是1Mbit/s，并且长度相当的短，所以这个广播动作对网络效能的影响不大。因为Wi-Fi规定的最低传输速率是1Mbit/s，所以确保所有的Wi-Ficlient端都能收到这个SSID广播封包，client可以借此决定是否要和这一个SSID的AP连线。使用者可以设定要连线到哪一个SSID。Wi-Fi系统总是对用户端开放其连接标准，并支援漫游，这就是Wi-Fi的好处。但亦意味着，一个无线适配器有可能在性能上优于其他的适配器。由于Wi-Fi通过空气传送信号，所以和非交换以太网有相同的特点。近两年，出现一种WIFIovercable的新方案。此方案属于EOC（ethernetovercable）中的一种技术。通过将2.4Gwifi射频降频后在cable中传输。此种方案已经在中国大陆小范围内试商用。5.下一代网际协议IPv6IPv6的引入：IPv6协议是IP协议第6版本，是为了改进IPv4协议存在的问题而设计的新版本的IP协议。IPv4存在的问题：（1）IPv4的地址空间太小（2）IPv4分类的地址利用率低（3）IPv4地址分配不均（4）IPv4数据报的首部不够灵活IPv6的特点：（1）极大的地址空间（2）分层的地址结构（3）