宽带网络技术

宽带网络技术主讲：张崇富E-mail:[e-mail]电子科技大学通信与信息工程学院主要内容第一章宽带网络技术概论第二章宽带业务网第三章宽带通信网接入技术第四章ATM网络技术第五章宽带IP网络技术第六章宽带MPLS网络第七章下一代宽带网络技术参考书异步传递方式宽带ISDN技术马丁.德.普瑞克著程时端译人民邮电出版社1999IP交换技术协议与体系结构ChristopherY.Metz著吴靖等译机械工业出版社1999TCP/IP网络原理与技术周明天汪文勇编著清华大学出版社1993第1版宽带网络技术基础ATM:FoundationForBroadbandNetworks[美]UylessBlack清华大学出版社1998第一章宽带网络技术概论宽带网络技术产生背景通信网络与发展宽带网络技术基本概念宽带网络技术的未来宽带网络关键技术综述内容宽带网络技术产生背景宽带网络技术产生背景时代的呼唤：随着21世纪的到来，全球进入信息时代，信息的产生与传输非常迅速，也影响到了生活的方方面面，因此对通信的质量、速率、带宽等提出了更高的要求。技术的支持：通信技术随着社会信息化而迅速发展，技术的发展与完善为宽带网络产生提供了可靠的技术支持。例如：宽带网络接入技术，宽带网络相关协议，实现方式，宽带网络组网技术和解决方案等得到了长足发展。通信网络与发展通信网络与发展通信技术的发展：古代－－烽火报警、火炬表字母，击鼓鸣金、信鸽传信、旗语等。19世纪－－1837年莫尔斯发明了莫尔斯电码；1876年贝尔发明了电话；19世纪末期赫兹、波波夫和马可尼等对采用电磁波传送信号做了很多实质性的研究工作与实验。20世纪－－1901年马可尼成功实现了横跨大西洋的无线通信；1957年前苏联第一颗人造卫星成功发射；1960年梅曼发明了激光器，1970年康宁公司研制出了损耗为20dB/km的光纤。目前－－通信技术中新技术的不断涌现与发展为通信发展开辟了新的华章，如宽带网络技术，蓝牙技术，光通信技术、无线通信技术和空间通信技术等等。通信网络与发展通信网络与发展通信网技术的发展历程60年代计算机化70年代数字化，分组交换网的出现80年代业务综合化--ISDN通信网络与发展90年代以后宽带化（光纤传输，Gb/s交换）智能化（IN，TMN，TINA）个人化（GSM，CDMA，第三代移动通信）开放性标准化通信网络与发展网络的演进路线-IPoverX?-层3层2层1光路层IP路由器IP路由器ATM/IP混合ATM交换SDHSDHWDM光联网11432312网络技术的发展：通信网络技术中三网电信网主要采用有线或无线传输介质，以电磁、光电信号载体，对信号的发射、传输和接收的通信网，电信网由基础网、支撑网和业务网组成。电信网以传输语音为主，主要包括了公用交换电话网（PSTN）、移动通信网和基础数据网（数字数据网DDN、帧中继FR和X.25网络）通信网络与发展PSTN结构－－高度冗余、多层次的分层结构本地回路（双绞线，模拟信号）干线（光纤/微波，数字信号）交换局本地回路本地回路准长途干线准长途干线带宽中心长途干线电话电话端局端局长途局长途局中心交换局通信网络与发展本地回路传输损害衰减、延迟变形、噪声调制解调器数模转换调幅、调频、调相回声问题回声抑制器：半双工回声消除器：全双工接口RS-232-C（V.24）DTE/DCE20kbps，15mRS-449RS-423-ARS-422-A：2Mbps，60m光纤本地回路FTTHFTTC通信网络与发展干线复用技术频分多路复用FrequencyDivisionMultiplexing，FDM时分多路复用TimeDivisionMultiplexing，TDM码分复用CodeDivisionMultiplexing波分多路复用WavelengthDivisionMultiplexing，WDM通信网络与发展PSTN应用计算机系统通过调制解调器连接远程终端通信：PSTN+Modem特点：主从通信以主机为核心以终端为输入输出设备PSTN主机终端ModemModemPSTN由传输线路、交换机和用户终端组成。基本的拓扑结构有星形网、网状网、树形网及混合网等。此网由若干级交换中心组成核心交换网，再通过端局接入到用户。通信网络与发展DDNDDN是采用数字信道传输信号的网络。由网络节点、网络接入单元和用户设备组成。能满足一定的多媒体信息实时传输，但由于受限于网管中心的控制，不适合小型用户之间的通信。FR是一种简化的帧交换模式，可以完成OSI的核心功能。该技术将被广泛应用到远程电视电话会议业务中。移动通信网移动通信网可以实现真正的5W（whoever、wherver、whenever、whomever和whatever)通信，同时也向宽带网络方向发展。通信网络与发展计算机网是通信技术＋计算机技术调制解调器调制解调器计算机线路控制器终端数字信号数字信号模拟信号电话交换网络调制解调器调制解调器计算机调制解调器调制解调器终端CCP终端……终端集中器终端终端……终端集中器通信网络与发展目前的Internet就是典型的计算机网1961-1972:早期的分组交换实验性网络1972-1980:网络互联1980-1990:新协议,网络的进一步扩大1990’s:商业化阶段,的发展速度－－是历史上发展最快的一种技术。以商业化后达到5000万用户为例：电视用了13年，收音机用了38年，电话更长。Internet从商业化后达到5000万用户用了4年时间。通信网络与发展LAN和互联网络的发展、综合业务数字网（ISDN）和智能网（IN）的涌现，致使网络发展得到了较大的发展。网络的发展使传输宽带大幅度的提高，网络资源充分共享等。国内相继建成了中国科技网CSTNET、中国教育科研网CERNET、中国金桥网ChinaGBN、中国共用互联网ChinaNet等。通信网络与发展有线电视网传输网络－－有线电视台间节目源的传输分配网络－－有线电视台与以后间的分配有线电视网通信网络与发展我国有线电视网中同轴电缆入户率较高，有利于开展Internet接入服务，利用电缆调制解调技术在HFC上传输IP数据将会得到长足的发展。此技术主要支撑设备是电缆调制解调器终端系统（CMTS）和电缆调制解调器（CM）。CMTS与CM是点到多点、全双工通信，在信息传输上下行为广播方式，上行为TDMA方式。在CM间功能由CMTS完成。通信网络与发展通信网络与发展三网合一电信网、计算机网和有线电视网都具有各自优势和存在的问题，一种新型的网络技术正成为研究热点与发展趋势－－“三网合一”。“三网合一”可从分层分割概念的角度分析，目前主要指高层业务应用的融合，技术上趋于一致，网络层上的互联互通，业务上的相互渗透与交叉，应用层上趋于统一的TCP/IP协议。三网合一涉及到了技术、网络、业务、产业、终端和政策等等的融合。通信网络与发展三网合一的意义1.可以缓解的问题：电信网以语音为主，不能满足目前以高于摩尔定律2-3倍速率增长的数据业务。多业务的增长为网络带宽提出了新的要求；用户以指数式增长；业务带宽快速的增长。2.对产业的影响：三网合一为全业务提供了机遇，致使三网在地域、市场和业务上的重构，不同行业公司的兼并与业务上的扩展提供可能。PDHSDH，铜线光缆或无线，电路交换基于IP的分组交换，常规光纤新一代非零色散光纤，模拟数字，等。通信网络与发展“三网合一”技术的支持1.TCP/IP协议的提出为基于IPoverATM电信网、IPoverOptical计算机网和IPoverSDH有线电视网三网合一的业务层上奠定了基础。2.三网形成了不同的网络形态，其中接入技术的差异是三网合一的关键技术之一，因此接入技术的成熟使三网合一在统一接口标准和规范上成为可能，接入技术也越来越趋于宽带化。3.数字化技术与光通信技术的成熟与广泛应用。数字化为传输话音、数据、图像等提供了可靠保障；光通信的发展为通信提供了更高的带宽，并保障了通信质量。4.软件技术的发展致使三网及终端可通过软件支持多用户、多业务和多功能，促进通信网络的智能化与软件化。通信网络与发展三网融合的业务基础不同的网络结构往往适于传送不同的业务信号，而不同的业务信号也往往要求不同的网络结构来支持IP协议将成为电信网的主导通信协议在这种大形势下，网络将逐渐向着对IP业务最佳的分组化网(特别是IP网)演进和融合，这是历史的必然通信网络与发展三网合一的大趋势（三网融合的演进步骤）在CPN处已经开始向IP协议融合(80%)电信级语音网关(统一协议，大容量，多信令)的出现和普及在5年左右ATM/IP将开始在核心网代替新装长途交换机，然后在网络边缘逐渐代替新装端局交换机和移动交换机蜂窝将最后转向IP，通过GPRS,3G接入网将长期分离，竞争，共存，发展整个过渡期将需要10-20年通信网络与发展宽带网络技术发展Internet的发展：数据业务以年40-50%速率增长，超过了语音业务10％的增长速率。Internet用户数急遽增长，预计2005年可得到4亿。用户数与业务需求的增长，致使带宽供应以6-9个月增长1倍的速率增长，目前来看通信网主干线也基本实现了宽带化，也具备了处理大容量，多媒体服务的能力。业务的多样性与个性化日趋明显，如音频、视频和数据的新型宽带业务，服务内容的个性化。Internet是NGN的主题，将以全光传输，IP协议为基础得以发展。通信网络与发展电信网的发展：多业务的需求综合业务数字网（ISDN）N-ISDNB-ISDNATM（1990s）基于SDH的ATM的WAN（90年代中期）IP业务增长，ATM退色（90年代后期）IPoverATM，IPoverSDH，MPOAGbit/s线速路由交换机＋IP网络宽带IP网络（IP＋ATM)通信网络与发展下一代网络：现代通信发展的新趋势1、移动业务固定业务2、数据业务语音业务3、分组交换电路交换通信技术的支撑技术1、IPv6技术使用户可通过任何的现有设备成为Internet上的终端；2、软交换技术使各新业务方便快捷加载到网络中去，同时使PSTV、Internet和移动网得以融合；3、3G技术将新业务融入到移动网中去。发展态势致力下一代网络的公司雨后春笋般成立，实验成功的进行，NGN是也将是追捧的热点技术。通信网络与发展下一代网络的结构：下一代网将是一个混合结构的网络千兆比路由器（IPoverSDH）和ATMSW是核心网部分的关键组成部分IPoverATM将会在网络边缘长期存在在可以预见的未来，IPoverATM，IPoverSDH和IPoverWDM将共存互补长期看，IPoverWDM将会在核心骨干网中起中心作用电路交换网将通过与语音网关与数据网相联通信网络与发展新一代网应是以ATM或ATM/IP为基础的分组化网；这一过渡期在我国大约需10-15年左右，因而未来主要任务是同时支持两种网络，解决两网间互通以及各自业务和应用间互操作性。宽带网发展的技术基础光通信技术微电子技术数字信号处理技术宽带网络技术基本概念宽带网络技术基本概念基本术语：通信技术是采用电缆、无线电、光或电磁等，对信号、声音、图像等信息进行发送、传输和接收的技术。宽带，顾名思义传输带宽很宽。严格意义上讲宽带在整个网络中接入与输出均要求是宽带的。ITU在1113号建议中把宽带定义为一种传输的能力，要求传输速率达到1.5-2.0Mbit/s；但一般标准则认为传输速率达到256kbit/s即视为宽带，因此在不同的传输信道与传输模式下对宽带的理解是有异的，对于宽带理论与概念的研究有待进一步的深入。宽带网络技术基本概念宽带通信网络技术是服务于数据传输、图像传输、多媒体业务等的宽带、高速、高传输质量的一种通信技术。宽带接入技术，出现的宽带接入技术包括xDSL、LAN、Cabl