第8章网络技术展望

1 第八章 网络技术展望 2 8 1网络演变概述 3 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 4 8 1 2电信网 有线电视网和计算机网 5 8 2迈向综合网络 6 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 BasicRateInterface BRI 基群速率接口 PrimaryRateInterface 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 7 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 8 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 9 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 10 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 11 8 3迈向宽带网络 12 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 13 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 14 8 3 2SDH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 15 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 16 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 520Mbps 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 520Mbps 4 622 080Mbps 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 17 8 3 2SDH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 18 8 3 3ATM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 19 8 3 3ATM技术 ATM的特点信元传输面向连接统计多路复用服务质量 20 4 ATM协议栈 21 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 22 5 ATM信元结构 23 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 4ALL3 4太复杂 用AAL5来取代 24 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 25 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 26 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 27 1 接入网的概念 28 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 29 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 30 4 xDSL接入技术 DSL DigitalSubscriberLine 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 31 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 32 非对称数字用户线 ADSL 俗称 超级一线通 业务ADSL接入模型 33 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 34 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 35 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 36 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 37 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 38 6 HFC接入技术 HFC HybridFiber coaxialCable 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 39 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 40 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 41 3 HFC的频谱 42 4 电缆调制解调器 CableModem 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 43 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 44 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 45 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 46 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 47 4 Wi Fi接入技术 IEEE802 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 10mHomeRF主要为家庭网络设计 HomeRF采用了IEEE802 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IEEE802 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 48 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 49 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 50 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 51 8 4迈向全球多媒体网络 52 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 53 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 54 典型考题分析 55 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 56 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 57 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 512kbpsB 144kbpsC 128kbpsD 64kbps答案 B 58 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 59 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VC I和IVD I II III IV和V答案 C 60 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 61 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 62 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 080MpbsC 155 520MpbsD 2 5Gpbs答案 C 63 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 64 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 65 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 66 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 67 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 68 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 69 例8 15 关于ADSL 以