通信技术基础 教学课件 ppt 作者鲜继清第8章 通信技术的发展

8.1现代通信发展概述8.2通信系统的发展8.3信息交换的发展8.4通信网的发展8.5NII与GII和网络的全球化第8章通信技术的发展返回主目录8.1现代通信发展概述8.1.1通信技术的综合化发展其一是技术的综合化其二是业务的综合8.1.2通信系统及网络的宽带化宽带化主要指现代数字通信宽带化。多功能终端等促进了新的宽带业务的发展，从而研究开发了宽带数字信号交换和传输。8.1.3通信网络的智能化它的基本思想是改变传统的网络结构，在网络元件之间重新分配网络功能，把大部分功能集中分配在少数节点上，而不是分配在各个交换局内。8.1.4通信的个人化最终实现个人在任何地方和时间都可进行个人的各种业务信息的交流。8.1.5通信技术的广泛应用及网络全球化进入二十一世纪的信息时代，世界各国都在为实现信息化而奋斗，本书第一章就提出了信息化即为信息技术的广泛应用，它包括了计算机技术和通信技术的广泛应用，特别是信息网络的应用最为显著。21世纪信息基础设施纷纷投入巨资，建设本国的信息基础设施结构（NⅡ），以及世界信息基础设施结构（GⅡ）。现在，科学家又开发新一代网络技术NGN，它是随着计算机软件技术发展和开发的一种标准化的网络技术。8.2通信系统的发展8.2.1光纤通信系统的发展1.传统的SDH系统向开放的，多业务处理传送的MSTP演进组成结构如图8.1所示。这是基于SDH的MSTP的节点设备而从原理的角度提出SMTO系统结构。它是一种开放式的系统。所以采用此接口标准传输模块是必然发展趋势，此种结构特别支持以太网业务的透明性，ATM可以作为一种数据模块进入。作为系统结构的核心部分是以交换/交叉能力。这也是设备的关键，以交叉连接为中心，使各种业务灵活配置。图8.1MSTP的组成结构

2.WDM系统10G向40GWDM发展3.CWDM技术的发展（粗波分复用）一般都不需要加光放大器，此种收发设备要求不高，用非冷却激光用电子调谐，因此粗波分复用的复用器和解复用器就不需要DWDM系统那样较复杂的控制技术。

4.光纤传输系统的以太网技术应用向城域以太网及广域以太网应用方面发展8.2.2卫星通信系统的发展1.SDH卫星通信系统

(1）SDH卫星通信系统帧结构（2）SDH卫星通信系统的复用结构

SDH卫星通信系统复用结构在低于STM-1信元比特基础上,增加了卫星辅助单元群(STUG),STUG不同大小的信元,是卫星通信系统(FDMA／TDMA)的基带信号。（3）卫星SDH帧结构卫星SDH帧结构与地面光传输SDH帧是不同的,地面SDH的STM-1帧是由9×270个字节块组成,卫星SDH基本帧STM-0帧由9×90字节块组成,如图8.4(a)、(b)、(c)所示。图8.4卫星SSTM-0帧结构2.卫星通信的数据通信向宽带的多媒体通信方向发展图8-5所示为一个多媒体卫星通信系统的基本概念，它由多颗非同步卫星系统组成的网络。使用星间链路子网络的卫星星座用于长距离信息传输。图8-5多媒体卫星通信系统组网示意图ATM服务（业务）分类和对应的用户服务如表8-2所示。ATM服务分类对应的用户服务固定比特率（CBR）电路仿真服务实时可变比特率（rt-VBR）压缩声频和视频服务（MPEG-2,MPEG-4）非实时可变比特率（nrt-VBR）交易处理，帧中继传输可用比特率（ABR）LAN仿真，文本传输，按需视频业务无指定比特率（UBR）文本传输，电子邮件，传真，远程登录3.卫星移动通信系统第三代移动通信要实现以个人信息服务为对象,无约束地通信,即在森林、海洋、沙漠及人烟稀少的高原和气候恶劣的两极等地的移动通信。一般的陆地移动通信系统对此无能为力,但卫星移动通信就能实现这一目标,所以卫星移动通信可以说是第三代移动通信的重要组成部分。海事卫星通信系统,它实际上就属于卫星移动通信系统。这里特别提到的是卫星采用多波束进行频率服务的卫星蜂窝覆盖的卫星移动通信系统，如图8.8所示。图8.8卫星蜂窝覆盖4.其它特殊卫星通信系统的应用卫星通信系统主要是单向点对面覆盖应用为主。如直播卫星电视系统，资源卫星系统，气象卫星系统等。

8.2.3陆地移动通信系统的发展1.第三代移动通信系统第三代移动通信将在CDMA、FDD(W-CDMA，以及FDD多载波edma2000)以及与TDD包括TD-SCDMA的技术与标准的融合取得突破。移动通信的目标应该是以下几方面：1）具有终端设备及其移动用户个人的任意移动性，这里特别强调“任意移动性”。2)具有移动终端业务的多样性3)移动网的宽带化及全球性。本节主要就第三代移动通信研究中和有关技术标准涉及的技术问题作简单讲述。宽带的码分多址(W-CDMA)技术无线ATM技术(移动的ATM技术)软件无线电技术智能天线及智能天线阵技术移动的接入技术(移动IP接入系统)

移动IP定义了3个新功能实体：移动节点；本地代理；外部代理。(6)移动管理及智能网技术2.第四代移动通信系统第四代移动通信是当前进入研究性阶段的全新一代移动通信。目前第四代移动通信还只是一个概念，研究中的新一代移动通信系统应该在通信质量方面及其它方面都应该比3G有一个质的变革。(1）第四代移动通信的特点：①高速化、宽带化，4G其信息传输速率比3G应高一个等级，由2Mbit/s到10Mbit/s。②灵活性强：4G系统能够实现对通信中变化的业务流大小进行相应处理而满足通信要求的功能，系统有很强的适应性和灵活性。③兼容性好，4G技术使之能与现在的GSM、CDMA以及TDMA三大移动技术兼容，互连互通。④用户共有性：4G应使高速用户、低速用户及各种设备的用户并存互通，从而满足系统多用户的不同要求。⑤业务的多样性：4G应统应照顾各种用户的各种宽带的不同业务的要求。⑥4G应有其自己高效的、可靠安全的网络结构及随时随地的移动接入。(2)第四代移动通信系统的网络结构如图8-11所示IP技术核心网络形成的一个公共的、灵活的、可扩展的平台，使得各种不同业务的用户在3G、4G、WLAN、固定网之间实现无缝漫游。图8.11第四代移动通信系统网络结构(3)第四代移动通信系统中的几个关键技术①高速率、高质量、高效率的正交频分复用调制、解调技术(OFDM)②智能无线电技术，使之对信道条件不同的各种复杂环境都能进行信号的正常发送与接收，系统有很强的智能性。③智能天线，此天线能实现抑制信号干线、自动跟踪定位、切换以及数字波来调节等智能功能。④动态分组分配技术，IP分组包交换的路由技术网络与协议。⑤网络构架中的重构/自愈技术等。3.个人通信：UPT(universalpersonaltelecommunication)

目前很难给个人通信下一个确切的定义,它是现在固定的通信及移动的通信共同追求的目标。简单地说,个人通信是可以在任何时间、任何地点、任何人之间以任何手段传递任何信息的通信方式。个人通信有以下4方面特点:用户有无约束地通信的自由,可在全球漫游。原则上呼叫或接收通信成功率为100％。·个人用户为通信计费单位,而不是根据用户使用的终端设备。对个人用户具有通信安全、保密、确认等功能。可提供用户任意需求的业务。8.3信息交换的发展现代通信其交换发展从以下几方面概述。8.3.1IP交换向软交换的发展基于软交换技术的网络体系结构分成4层：媒体接入层、传输层、控制层和业务应用层。2.软交换技术的特点①它是一个网络解决方案②它是一个分布式和集中式相结合的解决方案。③它是一个软件解决方案3.软交换中的有关协议

图8.13给出了软交换与外部的接口采用的标准协议。图8.13软交换与外部的接口采用的标准协议。此接口采用H.248协议，也可考虑采用媒体网关控制协议MGCP和IP设备控制协议IPDC。信令同关与软交换之间的接口完成软交换和信令网关之间信令信息的传递。此接口采用流控制传输协议SCTP。软交换与网管中心之间的接口可实现对软交换的管理，采用简单网络管理协议SNMP。软交换与智能网的SCP之间的接口提供对现有智能网业务的支持，此接口使用智能网应用协议INAP。软交换与应用服务器间的接口提供对第三方应用和各种增值业务的支持功能，此接口可采用会话启动协议SIP或软交换提供的应用编程接口API。软交换与策略服务器问的接口可对网络设备的工作进行动态调整，此接口可使用IETF定义的COPS协议。软交换间的接口主要实现不同软交换设备之间的交互。此接口采用SIP电话控制协议SIP-T、H.323或ITU-T最新推出的承载无关的呼叫控制协议BICC。8.3.2光交换技术

为解决交换电子瓶颈问题。人们开始研究在交换系统中引入光子技术即实现光交换。从光交换方式划分可分为光路交换和光分组交换两大类。光路交换可分为四种交换网络。空分光交换，时分光交换，波分光交换，及复合光交换。(1)空分光交换(2)时分光交换(3)波分光交换(4)复合光交换(5)自由空间光交换2.光分组交换（packetswitching）这里谈光分组交换，其实质就是包/分组交换，它是在波分复用技术（WDM）基础之上，数据分组业务中宽带业务大量增加所带来的需求而进行的研究。从图8-14可看出，3部分中，第一模块为同步输入模块，第二模块就是交换矩阵，第三模块是输出再生接口。

图8.14光分组交换结构3.节点智能交换技术8.4通信网的发展8.4.1三网融合

电信网络在目前世界上各国都普遍地存在三大网络结构：传统上的电话网；发展很快的数据通信网，又称为计算机网络；广播电视网络也有无线和有线两类。此三网融合是大势所趋。电话网和数据网正在朝融合统一方面靠近。

1.三网融合的技术基础

(1)数字技术(2)光通信技术(3)软件技术(4)TCP/IP协议

2.三网融合的技术方案

(1)重叠网(2)混合网3.三网融合面临的一些主要问题尽管三网融合已成为不可阻挡的趋势，从技术上已无重大障碍，目前阻碍这一进程的因素主要表现为：不同部门之间的利益冲突；行业特点的限制；通信界、计算机界与有线电视界观念上的巨大区别；各种标准和各种结构之间不兼容、缺乏共同的技术语言；各种技术之间的透明度和网络互联互通性不理想；尚未找到价廉物美可适用于所有业务的接入网技术。

8.4.2第二代光互联网目前我们正在广泛应用的国际互联网（Internet）可以称为第一代互联网，它是以TCP/IP协议，使现存的多种网络按此协议互联。使之互联互通主要是指以数据业务为主的计算机通信网络。从业务层面来看主要是在窄带业务方面，随着分组数据业务的急增。数据通信的分组带宽，速率大大增加，这就促进了互联网技术向宽带的互联网发展。1.第二代光互联网的地址空间IPV6IP地址协议叫IPV6即第6版。而第一代IP地址协议是IPV4即第4版，目前除美国，中国，欧洲及亚太地区都建立了局部范围的IPV6网，它将打破美国垄断互联网，进而垄断网络经济信息安全的国际战略格局。2.第二代光互联网的宽带光传送网平台（MPLS->GMPLS）当前出现的MPLS(多协议标记交换)能够在类似IP的无连接网络中创建业务以提供较完善的流量工程是一种非常适合于在电信网络中传输数据业务的技术。在MPLS中，由于采用基于约束的路由技术来实现流量工程和快速重新选路。从而满足了数据业务对服务质量的要求。在流量工程中采用MPLS技术，约束的路由技术相当于ATM交换的效果。它逐渐成为下一代IP网络中的关键技术。

GMPLS是对MPLS的扩展和延伸。采用GMPLS技术在以下这些优势，是由开放性，可实现快速配置和按需分配。可以在数秒内实现宽带资源的分配以提供新的增值服务。它是一种新的IP构架，提供了强大灵活的信令与路由解决方案。3.宽带自动交换光网络（ASON）随着光宽带传送网络的发展，ITU-T已推出了自动交换光传送网ASTN和自动交换光网络（ASON）这是智能化的光网络（ASON）,此种网络广泛吸收了MSTP中的新技术（多业务传送平台）,这里的自动交换光网络（ASON）并非意味是全光网络，这里的ASON传送平台既可以是全光的，也可以是光-电-光转换的传输，它和全光网AON有着不同的概念，其ASON分层结构如图8.15所示。图8.15ASON结构图4.全光通信网络（AON）

全光网络最重要的优点是它的开放性。全光网络本质上是完全透明的，光传输全部在光域内进行,不会有电信号转换，并对不同速率、协议、调制频率和制式的信号同时兼容，并允许几代设备（PDH/SDH/ATM）共存于同一个光纤基础设施。全光网结构非常灵活，因此可以随时增加一些新节点扩展性强等。分层结构是定义和研究全光网的基础。已发布的ITU-TG.872建议(草案)，已明确在全光网络加入了光层,按建议，光层由光信道层、光复用段层和光传输段层组成，如图8.16所示。图8.16全光通信网络分层结构8.4.3下一代网络——NGNITU对下一代网络（NGN）的定义是：NGN是基于分组的全业务网络，能够提供包括电信业务在内的各种业务，包括电话和Internet接入业务、数据业务、视频流媒体业务、数字TV广播业务和移动业务；能够利用多种带宽且QoS保证的传送技术；其业务相关功能与其传送技术相独立，使用户可以自由接入到不同的服务提供商；支持通用移动性，允许为用户提供始终如一的、普遍存在的业务；NGN是能够提供各种多媒体业务的综合网络，支持固定和移动的融合、传统电信业务和广播业务的融合。

NGN的基本特征包括：分组化传送（IP、MPLS、ATM