第8章网络技术展望.ppt

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,2004,年,7,月,16,日,*,*,第八章,网络技术展望,8.1,网络演变概述,8.1.1,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,3,8.1.2,电信网、有线电视网和计算机网,4,8.2,迈向综合网络,8.2.1,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（,Basic Rate Interface,，,BRI,）,基群速率接口（,Primary Rate Interface,，,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,6,2,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。,7,2,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,8,3,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,9,8.2.2,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,10,8.3,迈向宽带网络,8.3.1,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,12,8.3.1,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,13,8.3.2 SDH,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,SDH,14,2,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,15,3,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,155.520 Mbps,。,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,155.520 Mbps4=622.080 Mbps,。,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。,16,8.3.2 SDH,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,17,8.3.3 ATM,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”,18,8.3.3 ATM,技术,ATM,的特点,信元传输,面向连接,统计多路复用,服务质量,19,4,ATM,协议栈,20,快门,(shutter),免费网络电话,-,立即注册！,亲爱的老师、同学：您们好！你开通免费网络电话了吗？“中国教育和科研计算机网”极力推荐你使用,“,快门,”(shutter),软件。现在注册就送,15,分钟免费电话（本地、国内、国际长途都行），而且每次打电话前,3,分钟免费！在线积分可换话费！每天可免费打,75,分钟,!,（手机、固话和小灵通皆可）,免费注册帐号：,立即注册,免费软件下载：,地址,1,地址,2,(,说明：放映幻灯片后即可连接,),-,中国教育和科研计算机网,2008-1-8,21,5,ATM,信元结构,22,6,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,23,6,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,24,7,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,25,8.3.4,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,26,1,接入网的概念,27,2,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。,28,3,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,）,29,4,xDSL,接入技术,DSLDigital Subscriber Line,，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。,30,4,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,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,33,5,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。,34,5,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,35,5,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,36,5,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,37,6,HFC,接入技术,HFCHybrid Fiber-coaxial Cable,，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（,Cable Modem,）,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,43,7,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,、,TDMA,、,CDPD,）、无线寻呼网、无绳电话网、集群电话网、卫星全球移动通信网以及个人通信网等。,44,（,2,）移动蜂窝接入,GSM,：全球移动通信系统,CDMA,：码分多址,GPRS,：通用分组无线业务,3G,：第三代通信,主流标准：,WCDMA,、,CDMA2000,和,TD-SCDMA,三种，其中,TD-SCDMA,由我国大唐电信公司提出,4G,：第四代通信,45,（,3,）卫星通信接入,VSAT,（甚小型天线地面站）接入,最大传输速率,2Mbps,天线口径小于,2.4m,由卫星、枢纽站和许多小型地面站组成,DBS,（数字直播卫星）接入技术,利用同步轨道的通信卫星,通过卫星天线和卫星接收,Modem,接收数据,天线直径：,0.45m,或,0.53m,下载速率：,400kbps,，,广播速率：,12Mbps,。,46,（,4,）,Wi-Fi,接入技术,IEEE 802.11,无线局域网,蓝牙技术,工作频率,2.4GHz,数据速率,1Mbps,传输距离,10cm,10m,HomeRF,主要为家庭网络设计，,HomeRF,采用了,IEEE 802.11,标准中的,CSMA/CA,模式，旨在降低语音数据成本。,HomeRF,也采用于扩频技术，工作在,2.4GHt,频带，能同步支持,4,条高质量语音信道,HiperLANl,（高性能无线局域网）,地位相当于,802.1lb,，但二者互不兼容,HiperLAN2,标准对应于,IEEE 802.11a,，工作在,5GHz,频带，采用的调制技术也是正交频分复用，数据速率可高达,54Mbps,47,（,5,）,LMDS,接入技术,LMDS,本地多点分配业务,一种微波宽带技术,工作频段,:24GHz,39GHz,属于固定无线接入网,覆盖范围：,3,5km,，并可相互重叠。,四部分组成：,网络运行中心、光纤基础设施、基站和用户站设备,48,快门,(shutter),免费网络电话,-,立即注册！,亲爱的老师、同学：您们好！你开通免费网络电话了吗？“中国教育和科研计算机网”极力推荐你使用,“,快门,”(shutter),软件。现在注册就送,15,分钟免费电话（本地、国内、国际长途都行），而且每次打电话前,3,分钟免费！在线积分可换话费！每天可免费打,75,分钟,!,（手机、固话和小灵通皆可）,免费注册帐号：,立即注册,免费软件下载：,地址,1,地址,2,(,说明：放映幻灯片后即可连接,),-,中国教育和科研计算机网,2008-1-8,49,8,以太网接入技术,俗称“宽带王”，提供,10/100Mbps,因特网宽带接入服务,由局侧设备和用户侧设备组成,局侧设备提供于,IP,骨干网连接的接口,用户侧设备提供与用户终端计算机相接的,10/100Base-T,接口,比较理想的组网方案是,FTTx+LAN,50,8.4,迈向全球多媒体网络,8.4.1,全球多媒体网络的特性,1,异构性,指网络应付大量不同的传输技术、终端技术以及应用的能力,2,服务质量,在网络和终端设备内预留资源的能力，以确保满足性能指标。,3,移动性,网络提供移动访问点的能力,4,扩展性,网络适应未来新的各种各样的应用和用户的需求,5,安全性,网络确保用户通信不被截获和其他装置不被跟踪的能力,52,8.4.2,全球多媒体网络的技术领域,1,组网技术,组网技术关心的是在服务提供者和消费者之间提供优质的端,-,端的传输。,组网技术主要包括：传送、多路复用、交换和路由、通信协议、监控（计费和安全）以及网络管理等。,2,信号处理技术,信号处理关心的是编码、压缩、存储以及视频、音频和图像信号的回放。,信号处理技术包括编码、压缩、加密、纠错算法以及这些算法用硬件或软件实现的方法。,3,应用技术,应用技术关心的是开发通用的应用程序，以易于开发用户的应用。,53,典型考题分析,【,例,8-1】,关于网络技术的发展趋势，以下哪种说法是不正确的？,_,（,2003,年,4,月）,A,）网络由面向终端向资源共享发展,B,）网络由单一的数据通信网向综合业务数字通信网发展,C,）网络由分组交换向报文交换发展,D,）网络由对等通信方式向网站,/,浏览器方式发展,答案：,C,55,【,例,8-2】,一般来说，有线电视网采用的拓扑结构是,_,。（,2005,年,4,月）,A,）树型,B,）星型,C,）总线型,D,）环型,答案：,A,56,【,例,8-3】,窄带,ISDN,提供的“一线通”业务将,B,信道和,D,信道合并为一个数字信道使用，其速率为,_,。（,2005,年,9,月）,A,）,512 kbpsB,）,144 kbps,C,）,128 kbpsD,）,64 kbps,答案：,B,57,【,例,8-4】B-ISDN,协议分为,3,面和,3,层，其中控制面传送,_,信息，完成用户通信的建立、维护和拆除。（,2005,年,4,月）,答案：信令,58,【,例,8-5】,宽带,ISDN,可以提供,I,可视电话,II,电子邮件,III,图文电视,IV,会议电视,V,档案检索,等业务。在这些业务中，属于会话型业务的有,_,。（,2003,年,9,月）,A,）,I,、,II,和,VB,）,III,、,IV,和,V,C,）,I,和,IVD,）,I,、,II,、,III,、,IV,和,V,答案：,C,59,【,例,8-6】,光纤通信采用的亮度调制方法属于,_,。（,2004,年,4,月）,A,）振幅键控,ASK,调制,B,）频移键控,FSK,调制,C,）相移键控,PSK,调制,D,）波分复用,WDM,答案：,D,60,【,例,8-7】SDH,自愈环技术要求网络设备具有发现替代,_,并重新确立通信的能力。（,2006,年,4,月）,答案：传输路由,61,【,例,8-8】SDH,信号最重要的模块信号是,STM-1,，其速率为,_,。（,2002,年,9,月）,A,）,622.080MpbsB,）,122.080Mpbs,C,）,155.520MpbsD,）,2.5Gpbs,答案：,C,62,【,例,8-9】ATM,技术最大的特点是它能提供,_,。（,2005,年,4,月）,A,）最短路由选择算法,B,）速率服务,C,）,QoS,服务,D,）互联服务,答案：,C,63,【,例,8-10】ATM,技术对传输的信元进行,CRC,校验。此校验是针对,_,。（,2006,年,4,月）,A,）信元,B,）仅信元头部,C,）仅载荷,D,）仅信道标识,答案：,B,64,【,例,8-11】,在,ATM,信元中有两个字段用来标识逻辑信道的连接，这两个字段是虚路径标识符字段和,_,字段。（,2003,年,4,月）,答案：虚信道标识或,VCI,65,【,例,8-12】,接入网技术复杂、实施困难、影响面广。下面哪一种技术不是典型的宽带网络接入技术？,_,（,2002,年,9,月）,A,）数字用户线路接入技术,B,）光纤,/,同轴电缆混合接入技术,C,）电话交换网络,D,）光纤网络,答案：,C,66,【,例,8-13】,以下关于,xDSL,技术的说法中，哪个是错误的？,_,（,2006,年,4,月）,A,）,xDSL,采用数字用户线路,B,）,xDSL,可以提供,128kbps,以上带宽,C,）,xDSL,的上下行传输必须对称,D,）,xDSL,接入需要使用调制解调器,答案：,C,67,【,例,8-14】,以下关于,ADSL,技术的说法，哪个是错误的？,_,（,2006,年,9,月）,A,）,ADSL,可以有不同的上下行传输速率,B,）,ADSL,可以传送数据、视频等信息,C,）,ADSL,信号可以与语音信号在同一对电话线上传输,D,）,ADSL,可以为距离,10km,的用户提供,8Mbps,下行信道,答案：,D,68,【,例,8-15】,关于,ADSL,，以下哪种说法是错误的？,_,（,2003,年,9,月）,A,）,ADSL,的传输速率通常比在,PSTN,上使用传统的,MODEM,要高,B,）,ADSL,可以传输很长的距离，而且其速率与距离没有关系,C,）,ADSL,的非对称性表现在上行速率和下行速率可以不同,D,）在电话线路上使用,ADSL,，可以同时进行电话和数据传输，两者互不干扰,答案：,B,69,【,例,8-16】ADSL,的非对称性表示在,_,。（,2002,年,9,月）,答案：下行速率和上行速率不同（或 局端到用户端下行速率和用户端到局端上行速率不同）,70,【,例,8-17】HFC,传输网络使用的传输介质为光纤和,_,。（,2004,年,9,月）,答案：同轴电缆,71,【,例,8-18】HFC,电缆调制解调器一般采用的调制方式为,_,。（,2004,年,9,月）,A,）调幅式,B,）调相式,C,）幅载波调制式,D,）码分多址调制式,答案：,C,72,【,例,8-19】,在光纤接入技术网中指光纤到户的是,_,。,A,）,FTTBB,）,FTTC,C,）,FTTHD,）,FTTO,答案：,C,73,快门,(shutter),免费网络电话,-,立即注册！,亲爱的老师、同学：您们好！你开通免费网络电话了吗？“中国教育和科研计算机网”极力推荐你使用,“,快门,”(shutter),软件。现在注册就送,15,分钟免费电话（本地、国内、国际长途都行），而且每次打电话前,3,分钟免费！在线积分可换话费！每天可免费打,75,分钟,!,（手机、固话和小灵通皆可）,免费注册帐号：,立即注册,免费软件下载：,地址,1,地址,2,(,说明：放映幻灯片后即可连接,),-,中国教育和科研计算机网,2008-1-8,74,【,例,8-20】,在蜂窝移动通信系统中，多址接入方法主要有频分多址接入、时分多址接入与,_,。（,2003,年,4,月）,答案：码分多址接入,75,【,例,8-21】,蓝牙技术一般用于,_,米之内的手机、,PC,、手持终端等设备之间的无线连接。（,2006,年,9,月）,答案：,10,76,【,例,8-22】,如果电缆调制解调器使用,8MHz,的频带宽度，那么在利用,64QAM,时，它可以提供的速率为,_,。（,2003,年,4,月）,A,）,27MbpsB,）,36Mbps,C,）,48MbpsD,）,64Mbps,答案：,C,77,