多媒体通信网络技术

1、2本章主要内容本章主要内容8.1 多媒体网络通信8.2 网络交换与接入技术8.3 多媒体网络环境 8.4 多媒体通信协议 8.5 流媒体技术38.1 多媒体网络通信多媒体网络通信主要解决分布式多媒体应用的信息传输多媒体网络通信主要解决分布式多媒体应用的信息传输问题。问题。 8.1.1 多媒体数据流的基本特征 多媒体数据流的基本特征有以下几个方面：多媒体数据流的基本特征有以下几个方面： 1 1）比特率可变性）比特率可变性 2 2）时间依赖性）时间依赖性 3 3）信道对称性）信道对称性 对等式视频会议系统中，每个与会者都参与会议讨论，因此所产生的数据流通常是对称的。对称性信道对通信网络的要求更高。

2、48.1.2 多媒体网络通信的性能需求 多媒体通信对网络环境要求较高，这种要求通过多媒体通信对网络环境要求较高，这种要求通过传输速传输速率、吞吐量、差错率及传输延迟率、吞吐量、差错率及传输延迟等关键参数反映出来。等关键参数反映出来。 1、吞吐量需求 网络吞吐量是指有效的网络带宽，通常定义成网络吞吐量是指有效的网络带宽，通常定义成物理链路物理链路的传输速率减去各种传输开销的传输速率减去各种传输开销，如物理传输开销以及网络冲，如物理传输开销以及网络冲突、瓶颈、拥塞和差错等开销，它反映了网络的最大极限容突、瓶颈、拥塞和差错等开销，它反映了网络的最大极限容量。量。在网络层，吞吐量可表示成单位时间内接收

3、、处理和通在网络层，吞吐量可表示成单位时间内接收、处理和通过网络的分组数或比特数过网络的分组数或比特数，它是一个静态参数，反映了网络，它是一个静态参数，反映了网络负载情况。通常，人们习惯将额外开销忽略不计，直接把网负载情况。通常，人们习惯将额外开销忽略不计，直接把网络传输速率作为吞吐量。实际上，吞吐量要小于传输速率。络传输速率作为吞吐量。实际上，吞吐量要小于传输速率。5 多媒体通信的吞吐量需求与网络传输速率、接收端缓冲多媒体通信的吞吐量需求与网络传输速率、接收端缓冲容量以及数据流量有关。图容量以及数据流量有关。图8-18-1给出了不同媒体对网络吞吐给出了不同媒体对网络吞吐量的要求量的要求 。6

4、2、可靠性需求差错率是多媒体网络通信的一个重要性能指标，反映网络差错率是多媒体网络通信的一个重要性能指标，反映网络传输的可靠性。它可以用三种方法定义：传输的可靠性。它可以用三种方法定义： 位差错率（位差错率（BERBER）：出错的位数与所传输的总位数之比；：出错的位数与所传输的总位数之比；帧差错率（帧差错率（FERFER）：出错的帧数与所传输的总帧数之比；：出错的帧数与所传输的总帧数之比；分组差错率（分组差错率（PERPER）：出错的分组数与所传输的总分组数：出错的分组数与所传输的总分组数之比。之比。 在多媒体应用中，将接收到的声像信号直接播放给人看在多媒体应用中，将接收到的声像信号直接播放给

5、人看时，由于显示的活动图像和播送的声音是在不断更新的，网时，由于显示的活动图像和播送的声音是在不断更新的，网络传输引起的差错很快被覆盖，因而人可以在一定程度上容络传输引起的差错很快被覆盖，因而人可以在一定程度上容忍错误的发生。忍错误的发生。 73、延迟与抖动控制需求 延迟延迟（Delay)Delay)通常被称为网络延迟或端到端延迟，它是指通常被称为网络延迟或端到端延迟，它是指从发送端发送一个数据分组到接收端正确地接收到该分组所经从发送端发送一个数据分组到接收端正确地接收到该分组所经历的时间历的时间。网络延迟等于传播延迟、传输延迟和接口延迟三部。网络延迟等于传播延迟、传输延迟和接口延迟三部分之和

6、。分之和。 1 1）传播延迟）传播延迟：指端到端传输一个二进制位所需要的时间，：指端到端传输一个二进制位所需要的时间，它是一个常数，每它是一个常数，每200200米延迟米延迟1010-9-9秒（记为秒（记为1us/200m1us/200m）。一个）。一个网络中的传播延迟仅与所经过的传输距离有关。网络中的传播延迟仅与所经过的传输距离有关。 2 2）传输延迟）传输延迟：指端到端传输一个数据块（如分组）所需要：指端到端传输一个数据块（如分组）所需要的时间，该参数与网络传输速率和中间结点处理延迟有关。的时间，该参数与网络传输速率和中间结点处理延迟有关。 3 3）接口延迟）接口延迟：指发送端从开始准备发

7、送数据块，到实际利：指发送端从开始准备发送数据块，到实际利用网络发送所需要的时间。用网络发送所需要的时间。83、延迟与抖动控制需求 延迟抖动（延迟抖动（Delay jitterDelay jitter）是指在一条连接上分组延迟）是指在一条连接上分组延迟的最大变化量，即的最大变化量，即端到端延迟的最大值与最小值之差端到端延迟的最大值与最小值之差。 在理想情况下，端到端延迟为一个恒定值（零抖动）。在理想情况下，端到端延迟为一个恒定值（零抖动）。然而，延迟抖动总是不可避免的。然而，延迟抖动总是不可避免的。对于连续媒体流的传输来对于连续媒体流的传输来说，应将延迟抖动限制在一定的范围内。这样，有利于改善

8、说，应将延迟抖动限制在一定的范围内。这样，有利于改善所接收的音频和视频流的质量。所接收的音频和视频流的质量。 对于一个冗长的视频流，如果接收端在回放之前进行充对于一个冗长的视频流，如果接收端在回放之前进行充分的缓冲，则可以大大减小延迟抖动。分的缓冲，则可以大大减小延迟抖动。 94、多点通信需求 多媒体通信涉及音频和视频数据。在网络多媒体应用多媒体通信涉及音频和视频数据。在网络多媒体应用中有广播中有广播(Broadcast)(Broadcast)和多播和多播(Multicast)(Multicast)信息。因此，除信息。因此，除常规的点对点通信外，常规的点对点通信外，多媒体通信需要提供多媒体通信

9、需要提供广播广播和和多播多播的的支持能力支持能力。5、多点通信需求 多媒体通信的同步有两种类型：流内同步和流间同步。多媒体通信的同步有两种类型：流内同步和流间同步。流内同步流内同步是是保持单个媒体流内部的时间关系保持单个媒体流内部的时间关系，即按照一定，即按照一定的延迟和抖动约束传送媒体分组流，以满足感官上的需要。的延迟和抖动约束传送媒体分组流，以满足感官上的需要。流间同步流间同步是是不同媒体间的同步不同媒体间的同步。108.1.3 多媒体通信网络 多媒体通信网络是实现多媒体网络通信的基本环境。目前多媒体通信网络是实现多媒体网络通信的基本环境。目前的通信网络可分为四大类：的通信网络可分为四大类

10、： 1 1）电信运营商投资建设的）电信运营商投资建设的电信网络电信网络，如公共电话网，如公共电话网(PSTN)(PSTN)、分组交换网、分组交换网(PSPDN)(PSPDN) 2 2）相关机构建立的）相关机构建立的计算机网络计算机网络，如局域网，如局域网(LAN)(LAN)、城域网、城域网(MAN)(MAN)、广域网、广域网(WAN)(WAN) 3 3）广播电视部门建设的）广播电视部门建设的电视传播网络电视传播网络，如有线电视网，如有线电视网(CATV)(CATV)、混合光纤同轴网、混合光纤同轴网(HFC)(HFC)、卫星电视网等；、卫星电视网等； 4 4）移动通信公司建设的）移动通信公司建设

11、的PLMNPLMN(Public Land Mobile (Public Land Mobile Network)Network)网，如网，如GSMGSM、3G3G等。等。111、多媒体通信网络的组成根据网络各部分的功能，可将通信网络分成主干传输网、根据网络各部分的功能，可将通信网络分成主干传输网、交换网、接入网以及终端设备四部分。如图交换网、接入网以及终端设备四部分。如图8-28-2。123、交换网 支持各种业务条件下的交换，实现网络中的任意两个或多个用户之间以及用户与服务提供者之间的相互连接； 是在主干传输网中实现信息交换的技术集合； 根据所传输信号的物理介质的不同，可分为电交换和光交换技

12、术两类； 电交换技术实现对电信号的交换传输，又可分为电路交换、报文交换和分组交换等。其中的分组交换又称为数据包交换，典型的分组交换技术有IP交换、帧中继、异步转移模式ATM等。 132、主干传输网 主干传输网用来解决信息的长距离传输 ； 可以采用各种类型的传输介质和传输体系结构，如同轴电缆、微波、卫星以及光纤等 ； 光纤已经成为主干传输的主要物理介质，提供更高的网络带宽 ； 在目前的主干传输网中，电信网络仍占据主导地位。 144、接入网 接入网的核心是数字化和宽带化，四大主干网络均提供了相关的接入传输技术。如： 电信网：ISDN、B-ISDN、ADSL等； 移动网：GSM、3G等； 广播电视网

13、：HFC、CATV等； 计算机网络：LAN接入等。 特别值得一提的是，为了解决CATV的双向传输问题，近年来推出了混合光纤电缆（HFC，Hybrid Fiber Coax）技术。这种技术不仅能提供双向传输，还能使用现有的连接个人用户的电缆。155、多媒体通信方式为了提供灵活、综合的多媒体服务能力，多媒体网络通信为了提供灵活、综合的多媒体服务能力，多媒体网络通信应该具备应该具备单播、多播单播、多播和和广播广播等不同通信方式。等不同通信方式。 1 1）单播（）单播（UnicastUnicast）：是指点到点之间的多媒体通信，发：是指点到点之间的多媒体通信，发送终端通过与每一个组内成员分别建立点到点

14、的通信联系，送终端通过与每一个组内成员分别建立点到点的通信联系，达到多点通信的目的，如图达到多点通信的目的，如图8-48-4所示。所示。 16 2 2）多播（）多播（MulticastMulticast）：也称为多点通信，指网络能够：也称为多点通信，指网络能够按照发送端的要求将欲传送的信息在适当的节点复制，并送按照发送端的要求将欲传送的信息在适当的节点复制，并送给组内成员，达到多点通信的目的。图给组内成员，达到多点通信的目的。图8-58-5则是一个多播的则是一个多播的例子。例子。 3 3）广播（）广播（BroadcastBroadcast） ：是指网上一点向网上所有其他：是指网上一点向网上所有

15、其他点传送信息，可用于数字电视广播等分配型多媒体业务。点传送信息，可用于数字电视广播等分配型多媒体业务。178.1.4 多媒体通信网络的服务质量 服务质量服务质量（QoSQoS，Quality of ServiceQuality of Service）主要用于描述网）主要用于描述网络多媒体服务的质量，从而反映多媒体网络的性能。络多媒体服务的质量，从而反映多媒体网络的性能。QoSQoS通常通常是用参数方式进行定义的。是用参数方式进行定义的。1、QoS参数 基本基本内容内容包括：包括：系统吞吐率、网络传输稳定性、可用性、系统吞吐率、网络传输稳定性、可用性、可靠性、传输延迟、传输位率、出错率、传输失

16、败率、安全可靠性、传输延迟、传输位率、出错率、传输失败率、安全性性等。基本等。基本格式格式：由：由参数名和参数值参数名和参数值组成，参数作为类型变组成，参数作为类型变量，可在一个给定范围内取值。量，可在一个给定范围内取值。 例如，可以使用上述的网络性能参数定义例如，可以使用上述的网络性能参数定义QoSQoS，即：，即： QoS=QoS=吞吐量，差错率，端到端延迟，延迟抖动吞吐量，差错率，端到端延迟，延迟抖动 18几种媒体对象所需的几种媒体对象所需的QoSQoS见表见表8-28-2表表8-2 几种媒体对象所需的几种媒体对象所需的QoS参数参数 192、QoS参数体系结构 QoSQoS参数通常是一

17、个参数通常是一个层次化的层次化的体系结构体系结构，如图，如图8-68-6所示。在这种所示。在这种体系结构中，体系结构中，通信双方的对等层通信双方的对等层之间表现为一种对等协商关系，之间表现为一种对等协商关系，双方按承诺的双方按承诺的QoSQoS参数提供相应的参数提供相应的服务。服务。同一端的不同层之间表现同一端的不同层之间表现为一种映射关系，应用的为一种映射关系，应用的QoSQoS需求需求应当自顶向下地映射各层对应的应当自顶向下地映射各层对应的QoSQoS参数集，各层协议按其参数集，各层协议按其QoSQoS参参数提供对应的服务，共同完成对数提供对应的服务，共同完成对应用的应用的QoSQoS承诺

18、。承诺。 203、 压缩编码对QoS参数的影响 多媒体数据压缩编码的方法影响多媒体数据压缩编码的方法影响QoSQoS参数，尤其是视频参数，尤其是视频编码。编码。 仅采用帧内压缩编码（如运动仅采用帧内压缩编码（如运动JPEGJPEG）时，由于每帧都）时，由于每帧都独立编码的，可采用减低帧率独立编码的，可采用减低帧率( (丢帧丢帧) )来允许来允许QoSQoS变化。当吞变化。当吞吐量减小，数据率降低时，可以利用各种显示抖动算法，吐量减小，数据率降低时，可以利用各种显示抖动算法，通过降低视频显示质量而保持原帧率不变。通过降低视频显示质量而保持原帧率不变。 同时采用帧内和帧间压缩的编码（如同时采用帧内

19、和帧间压缩的编码（如MPEGMPEG和和H.261H.261编编码），可以通过建立不同的优先级，发送码），可以通过建立不同的优先级，发送MPEGMPEG视频的视频的I I、P P和和B B帧，达到帧，达到QoSQoS的调节。的调节。 214、 QoS服务分类多媒体网络系统通常是按所承诺的多媒体网络系统通常是按所承诺的QoSQoS提供相应服务的。提供相应服务的。由于网络负载是动态变化的，可能引起由于网络负载是动态变化的，可能引起QoSQoS的波动。网络是的波动。网络是否能够履行所承诺的否能够履行所承诺的QoSQoS主要取决于主要取决于QoSQoS类型。类型。QoSQoS服务总体服务总体上分成如下

20、三类上分成如下三类： 1 1）确定型（）确定型（DeterministicDeterministic）QoSQoS 2 2）统计型（）统计型（StatisticalStatistical）QoSQoS 3 3）尽力型（）尽力型（Best-EffortBest-Effort）QoSQoS228.2 网络交换与接入技术 交换技术不仅可使网络中的多个站点共享传输媒体，而交换技术不仅可使网络中的多个站点共享传输媒体，而且完成网络中的任意两个或多个站点的相互连接。目前的网且完成网络中的任意两个或多个站点的相互连接。目前的网络技术主要有基于电信号的电交换技术和基于光信号的光交络技术主要有基于电信号的电交换

21、技术和基于光信号的光交换技术两大类。换技术两大类。8.2.1 电交换技术 电交换技术是基于电信号的网络交换技术，主要包括电电交换技术是基于电信号的网络交换技术，主要包括电路交换、报文交换、分组交换等三种具体交换方式。路交换、报文交换、分组交换等三种具体交换方式。231电路交换方式 电路交换（电路交换（circuit exchangingcircuit exchanging）也称线路交换，是针对）也称线路交换，是针对电子电子或或机电结合的交换设备机电结合的交换设备而设计交换技术，如下图。而设计交换技术，如下图。l两台计算机通过通信子网进行两台计算机通过通信子网进行数据传输之前数据传输之前，首先，

22、首先要在通信子网中建立一个实际的物理线路连接，要在通信子网中建立一个实际的物理线路连接，如如主机主机A A与与B B之间通过结点之间通过结点A A、B B、C C、D D形成连接；形成连接；l数据传输过程中数据传输过程中要经过要经过建立连接、数据传输建立连接、数据传输与与释放释放连接连接的的三个阶段三个阶段；242、报文交换方式 报文交换是报文交换是采用存储转发采用存储转发（store-and-forward store-and-forward exchangingexchanging）原理实现的一种交换技术，而存储转发是）原理实现的一种交换技术，而存储转发是基于智基于智能交换设备能交换设备的

23、，也就是说，的，也就是说，交换设备具有数据接收、差错校验、交换设备具有数据接收、差错校验、存储、路选和转发功能存储、路选和转发功能。 报文交换方式首先将发送端全部数据以报文的形式存储在报文交换方式首先将发送端全部数据以报文的形式存储在交换机中，再根据报文标题中的地址把报文转发到接收端。交换机中，再根据报文标题中的地址把报文转发到接收端。 缺点缺点：数据要经过存储后才发送，无法实现双向交互的和：数据要经过存储后才发送，无法实现双向交互的和实时的信息交换，其应用范围受到了一定限制，也无法满足宽实时的信息交换，其应用范围受到了一定限制，也无法满足宽带交换的要求。带交换的要求。253、分组交换方式、分

24、组交换方式 分组交换分组交换是采用存储转发（是采用存储转发（store-and-forward store-and-forward exchangingexchanging）原理实现的另一种更有效的交换技术）原理实现的另一种更有效的交换技术。在这种。在这种方式中，方式中，用户数据被分成许多小包，称为数据包或分组用户数据被分成许多小包，称为数据包或分组（packetspackets）。在这些数据包的前后加上一些协议信息，被作。在这些数据包的前后加上一些协议信息，被作为独立的实体在网络中传输。为独立的实体在网络中传输。 因此，又称为又称为数据包交换数据包交换（Packet-SwitchingPac

25、ket-Switching），简称），简称包交换包交换。 包交换方式继承了报文交换方式线路利用率高、提供信包交换方式继承了报文交换方式线路利用率高、提供信道和端口多路复用能力的优点，又大大缩短了系统的延迟时道和端口多路复用能力的优点，又大大缩短了系统的延迟时间、提供了快速响应能力，实现了风险分散、资源共享。间、提供了快速响应能力，实现了风险分散、资源共享。 与报文交换相比，与报文交换相比，包交换更加灵活、有效。因此，包交包交换更加灵活、有效。因此，包交换是换是InternetInternet的核心交换技术。的核心交换技术。268.2.2 光交换技术 1、光交换 所谓光交换是指对光纤传送的光信号

26、直接进行交换。无所谓光交换是指对光纤传送的光信号直接进行交换。无需在光纤传输线路和交换机之间进行光电转换，交换过程中需在光纤传输线路和交换机之间进行光电转换，交换过程中能充分发挥光信号的高速、宽带和无电磁感应的优点，保证能充分发挥光信号的高速、宽带和无电磁感应的优点，保证网络的可靠性，提供灵活的信号路由。网络的可靠性，提供灵活的信号路由。 2、光交换方式 1 1）空分光交换方式）空分光交换方式2 2）时分光交换方式）时分光交换方式 3 3）波分光交换方式）波分光交换方式 4 4）复合型光交换方式）复合型光交换方式 5 5）自由空间光交换方式）自由空间光交换方式 278.2.3 软交换技术 软交

27、换（软交换（Soft switchSoft switch）是在）是在IPIP网络上提供电信业务的技网络上提供电信业务的技术，是基于软件的分布式交换术，是基于软件的分布式交换/ /控制平台，为控制平台，为NGNNGN提供具有实时提供具有实时性要求的业务呼叫控制和连接控制功能，是性要求的业务呼叫控制和连接控制功能，是NGNNGN呼叫与控制的呼叫与控制的核心。核心。 软交换将呼叫控制功能与信息传输相分离，通过软件实现软交换将呼叫控制功能与信息传输相分离，通过软件实现基本呼叫控制功能，包括呼叫选路、管理控制、连接控制（建基本呼叫控制功能，包括呼叫选路、管理控制、连接控制（建立立/ /拆除会话）和信令互

28、通，从而实现呼叫传输与呼叫控制的拆除会话）和信令互通，从而实现呼叫传输与呼叫控制的分离，为控制、交换和软件可编程功能建立分离的平面，为多分离，为控制、交换和软件可编程功能建立分离的平面，为多网（电信固话网、移动网、网（电信固话网、移动网、CATVCATV网、计算机网等）融合奠定了网、计算机网等）融合奠定了基础，已经成为目前基础，已经成为目前NGNNGN的核心技术。的核心技术。 288.2.4 接入技术简介 接入网的作用是实现用户终端设备与主干传输网之接入网的作用是实现用户终端设备与主干传输网之间的连接。间的连接。 目前可用的接入技术主要有目前可用的接入技术主要有ModemModem接入、接入、

29、ISDNISDN接入、接入、DDNDDN接入、接入、ADSLADSL接入、以太网接入、接入、以太网接入、Cable ModemCable Modem接入、无接入、无线接入、光纤接入、电力线接入等。线接入、光纤接入、电力线接入等。 其中，基于其中，基于LANLAN的以太网接入技术、基于电话网的的以太网接入技术、基于电话网的ADSLADSL接入技术、基于交互式电视网的接入技术、基于交互式电视网的Cable ModemCable Modem技术以技术以及光纤接人技术均属于宽带有线接入。及光纤接人技术均属于宽带有线接入。 298.3 多媒体网络环境8.3.1 局域网络 局域网环境局域网环境可分为共享式

30、和交换式两种网络类型；可分为共享式和交换式两种网络类型；传输传输速率一般在速率一般在100Mb/s100Mb/s以上以上；典型的有快速以太网、千兆位以；典型的有快速以太网、千兆位以太网、太网、FDDIFDDI、100VG-AnyLAN100VG-AnyLAN以及以及ATMATM网络等。网络等。 共享式网络共享式网络中，各结点共享一段有冲突的介质，并采用中，各结点共享一段有冲突的介质，并采用相应的介质访问控制方法来占用介质传送数据。任一时刻只相应的介质访问控制方法来占用介质传送数据。任一时刻只能有一个结点发送数据，其他结点只能处于接收状态，并根能有一个结点发送数据，其他结点只能处于接收状态，并根

31、据地址匹配规则确定是否接收数据。据地址匹配规则确定是否接收数据。 交换式网络交换式网络中，结点分成端点和中间结点两类。端点是中，结点分成端点和中间结点两类。端点是用户站点，中间结点是交换机，所有端点都要通过交换机连用户站点，中间结点是交换机，所有端点都要通过交换机连接起来，交换机为端点提供存储转发和路由选择功能，使端接起来，交换机为端点提供存储转发和路由选择功能，使端点间能沿着指定的路径传输数据。点间能沿着指定的路径传输数据。 302、快速以太网络 快速以太（快速以太（100Base-T100Base-T）网络是传输速率为）网络是传输速率为100Mb/s100Mb/s的以的以太网，其标准为太网

32、，其标准为IEEE 802.3uIEEE 802.3u。该标准主要定义了物理层规范。该标准主要定义了物理层规范和新的信号收发标准，具体内容包括和新的信号收发标准，具体内容包括100Base-T4100Base-T4、100Base-100Base-TXTX和和100Base-FX100Base-FX，分别支持以下三种不同的传输介质。，分别支持以下三种不同的传输介质。 1 1）无屏蔽双绞线（）无屏蔽双绞线（UTPUTP）电缆系统）电缆系统 2 2）UTPUTP电缆系统电缆系统 3 3）多模光纤系统）多模光纤系统 需要特别指出的是需要特别指出的是：快速以太网络（快速以太网络（10Base-T10B

33、ase-T）不支持）不支持同轴电缆同轴电缆。 31快速以太网的主要拓扑规则为：快速以太网的主要拓扑规则为： l集线器与站点之间的最大集线器与站点之间的最大UTPUTP电缆长度为电缆长度为100m100m。l采用半双工采用半双工100Base-FX100Base-FX进行进行MACMAC到到MACMAC连接时，光纤连接时，光纤长度可达长度可达400m400m。l采用两个二级中继器时，中继器之间的最大电缆长采用两个二级中继器时，中继器之间的最大电缆长度为度为5m5m。l采用双中继器结构时，端点到端点的最大网络电缆采用双中继器结构时，端点到端点的最大网络电缆长度为长度为205m205m（100+5+

34、100100+5+100）。）。l采用单中继器结构时，可连接采用单中继器结构时，可连接185m185m的光纤。采用全的光纤。采用全双工双工100Base-FX100Base-FX进行远距离连接时，两台设备之间进行远距离连接时，两台设备之间的连接距离可达的连接距离可达2000m2000m。323、千兆位以太网（ Gigabit Ethernet ） 千兆位以太网是传输速率为千兆位以太网是传输速率为1000Mb/s1000Mb/s以太网技术，其标以太网技术，其标准为准为IEEE802.3zIEEE802.3z和和802.3ab802.3ab。 IEEE802.3zIEEE802.3z定义的传输介质

35、为光纤（定义的传输介质为光纤（1000Base-LX1000Base-LX单膜光单膜光纤，传输距离纤，传输距离20002000米；米；1000Base-SX1000Base-SX多膜光纤，传输距离多膜光纤，传输距离500500米），链路操作模式为全双工。米），链路操作模式为全双工。 IEEE802.3abIEEE802.3ab定义的传输介质为定义的传输介质为5 5类类UTPUTP电缆（电缆（1000Base-1000Base-CXCX屏蔽双绞线，屏蔽双绞线，1000Base-T1000Base-T非屏蔽双绞线），传输距离为非屏蔽双绞线），传输距离为100m100m，链路操作模式为半双工。，链路

36、操作模式为半双工。 千兆位以太网技术将显著地提高网络的可用带宽，可应千兆位以太网技术将显著地提高网络的可用带宽，可应用于任何规模的局域网中。用于任何规模的局域网中。 334、100VG-AnyLAN网络 100VG-AnyLAN 100VG-AnyLAN也是一种也是一种传输速率为传输速率为100Mb/s100Mb/s高速高速网络环境，其标准为网络环境，其标准为IEEE802.12IEEE802.12。 其技术特点是：能在语音级的其技术特点是：能在语音级的UTPUTP电缆上进行电缆上进行100Mb/s100Mb/s速率传输，还可支持速率传输，还可支持IEEE802.3IEEE802.3或或802

37、.5802.5两种不两种不同帧格式。同帧格式。支持四对支持四对UTPUTP、两对、两对UTPUTP、两对、两对STPSTP和光纤等和光纤等四种传输介质四种传输介质。根据传送的数据类型，链路操作。根据传送的数据类型，链路操作可采可采用全双工或半双工方式用全双工或半双工方式。 全双工操作用于在集线器与站点之间传输链路状全双工操作用于在集线器与站点之间传输链路状态控制信息。半双工操作用于在集线器与站点之间传态控制信息。半双工操作用于在集线器与站点之间传输数据输数据 34 站点与Hub之间的最大电缆长度：三类UTP和一类STP为100m，五类UTP为150m。 对于三类UTP和一类STP电缆，可支持4

38、个中继器（即Hub）行程，Hub之间的最大电缆长度为100m。 对于五类UTP，可支持3个中继器行程，Hub之间的最大电缆长度为100m。 两个站点之间（即端到端）的最大网络电缆长度为500m。 采用半双工连接时的光纤长度可达2000m。 100VG-AnyLAN100VG-AnyLAN网络是以中央集线器为中心的星型结构。网络是以中央集线器为中心的星型结构。主要拓朴规则如下：主要拓朴规则如下： 355、FDDI网络 FDDIFDDI（Fiber Distributed Data InterfaceFiber Distributed Data Interface，光纤分，光纤分布式数据接口）是一

39、种以光纤为传输介质、传输速率为布式数据接口）是一种以光纤为传输介质、传输速率为100Mb/s100Mb/s的网络技术，其内容对应的网络技术，其内容对应IEEE802.8IEEE802.8标准。标准。 FDDIFDDI采用定时令牌协议，支持逆向双环、层次型（集采用定时令牌协议，支持逆向双环、层次型（集中器）、双环中器）、双环- -层次型三种拓扑结构，层次型三种拓扑结构， FDDIFDDI网络的最大传网络的最大传输距离为输距离为200km200km，可连接，可连接500500多个站点，相邻站点间的最大多个站点，相邻站点间的最大距离为距离为2km2km。 FDDIFDDI定义了两种通信方式：定义了两

40、种通信方式： 1 1）同步方式）同步方式 2 2）异步方式）异步方式368.3.2 广域网络 目前的广域网环境有目前的广域网环境有X.25X.25网络、帧中继网络、网络、帧中继网络、ISDNISDN网络以及宽带网络以及宽带IPIP网络等。网络等。1、X.25网络 X.25X.25网络是符合网络是符合ITUITU的的X.25X.25协议的一种分组交换方协议的一种分组交换方式的数据通信网，由分组交换机、传输线路和用户接式的数据通信网，由分组交换机、传输线路和用户接入设备等组成。分组交换机是网络的核心，分组交换入设备等组成。分组交换机是网络的核心，分组交换机之间以全互联方式连接。可分为中转交换机和本

41、地机之间以全互联方式连接。可分为中转交换机和本地交换机。交换机。37分组交换机的主要功能包括：分组交换机的主要功能包括： 1 1）为网络的基本业务和可选业务提供支持；）为网络的基本业务和可选业务提供支持； 2 2）提供路由选择和流量控制；）提供路由选择和流量控制； 3 3）实现）实现X.25X.25、X.75X.75等多种协议的互联；等多种协议的互联； 4 4）完成局部的维护、运行管理、故障报告及诊断、计费）完成局部的维护、运行管理、故障报告及诊断、计费及网络统计等功能。及网络统计等功能。 X.25X.25的中继传输线路主要有模拟和数字两种形式，最高的中继传输线路主要有模拟和数字两种形式，最高

42、传输速率分别为传输速率分别为64kb/s64kb/s和和2Mb/s2Mb/s。用户线路也有两种形式，。用户线路也有两种形式，即利用数字电路或利用电话线路加装调制解调器实现，速率即利用数字电路或利用电话线路加装调制解调器实现，速率为为1200b/s1200b/s64kb/s64kb/s。 X.25X.25是较早的数据通信网络，存在着传输速率低、网络是较早的数据通信网络，存在着传输速率低、网络延时大、吞吐量小以及通信费用高等缺陷。延时大、吞吐量小以及通信费用高等缺陷。 382、帧中继网络 帧中继（帧中继（Frame RelayFrame Relay）网络的基本思想是利用帧对数）网络的基本思想是利用

43、帧对数据进行封装，使之在网络中传输，并提供多个用户同时使据进行封装，使之在网络中传输，并提供多个用户同时使用一条线路的支持能力。用户接入速率上限实际可达到用一条线路的支持能力。用户接入速率上限实际可达到50Mb/s50Mb/s。 帧中继网由三部分组成：帧中继接入设备、帧中继交帧中继网由三部分组成：帧中继接入设备、帧中继交换设备和帧中继服务。换设备和帧中继服务。 帧中继采用虚电路方式来传输数据帧，有帧中继采用虚电路方式来传输数据帧，有PVCPVC（永久虚（永久虚电路）和电路）和SVCSVC（交换虚电路）两种类型。（交换虚电路）两种类型。 当采用当采用SVCSVC接入时，一次数据传输要经过建立连接

44、、传接入时，一次数据传输要经过建立连接、传输数据和拆除连接三个阶段。输数据和拆除连接三个阶段。 当采用当采用PVCPVC接入时，服务提供者为用户预先分配好虚电接入时，服务提供者为用户预先分配好虚电路号（路号（DLCIDLCI）, , 用户直接使用用户直接使用DLCIDLCI进行通信。进行通信。393、ISDN网络 ISDNISDN（Integrated Service Digital NetworkIntegrated Service Digital Network，综合业，综合业务数字网）是一种以传输数字信号为目的的综合数字网，由务数字网）是一种以传输数字信号为目的的综合数字网，由数字交换机

45、和数字信道组成，提供话音、数据、等，传输速数字交换机和数字信道组成，提供话音、数据、等，传输速率一般为率一般为64kb/s64kb/s。 两种信道两种信道：ISDNISDN的的UNIUNI（用户网络接口）提供以下两种（用户网络接口）提供以下两种类型的信道。类型的信道。 1 1）信息信道）信息信道，传送各种信息流；，传送各种信息流； 2 2）信令信道）信令信道，传送对用户和网络实施控制的信令信息。，传送对用户和网络实施控制的信令信息。40 两种两种UNIUNI（用户网络接口），（用户网络接口），即基本接口（即基本接口（BRIBRI）和基）和基群速率接口（群速率接口（PRIPRI）。）。 BRIB

46、RI规定了将现有电话网的普通用户线作为规定了将现有电话网的普通用户线作为ISDNISDN用户用户线的线的UNIUNI接口，也是接口，也是ISDNISDN最基本的最基本的UNIUNI。它的结构简称为。它的结构简称为2B+D2B+D，即由两条，即由两条64kb/s64kb/s的的B B信道和一条信道和一条16kb/s16kb/s的的D D信道组成。信道组成。两条两条B B信道可以独立地用来传输用户信息，而信道可以独立地用来传输用户信息，而D D信道则可以信道则可以用来传输信令信息，也可以用来传输低速数据。用来传输信令信息，也可以用来传输低速数据。 PRIPRI提供了高速信道，用于传输大业务量的场合

47、。中国提供了高速信道，用于传输大业务量的场合。中国采用的基群速率为采用的基群速率为2048kb/s2048kb/s。它可提供。它可提供3030条速率为条速率为64kb/s64kb/s的的B B信道和一条速率为信道和一条速率为64kb/s64kb/s的的D D信道，或者可提供信道，或者可提供5 5条速条速率为率为384kb/s384kb/s的的H H信道和信道和l l条速率为条速率为64kb/s64kb/s的的D D信道，或者将信道，或者将它们混合起来而组成混合信道接口它们混合起来而组成混合信道接口 414、宽带IP网络 宽带宽带IPIP网络是以网络是以ATMATM、SONETSONET、SDH

48、SDH和和DWDMDWDM等高速网络为基等高速网络为基础，通过础，通过IP Over ATMIP Over ATM、IP Over SONETIP Over SONET、IP Over SDHIP Over SDH以及以及IP Over DWDMIP Over DWDM等技术构成基于等技术构成基于IPIP协议的集成平台，在网络基协议的集成平台，在网络基础结构上解决数据、话音和视频流的综合传输和网络带宽问础结构上解决数据、话音和视频流的综合传输和网络带宽问题，实现各种应用的有机集成。题，实现各种应用的有机集成。 宽带宽带IPIP网络通过网络通过IPv6IPv6、RSVPRSVP和区分服务等协议协

49、调网络和区分服务等协议协调网络资源，提供资源，提供QoSQoS保证和特性化服务，以满足对网络服务质量保证和特性化服务，以满足对网络服务质量的需求。这种宽带的需求。这种宽带IPIP网络也是下一代因特网的核心技术。网络也是下一代因特网的核心技术。428.3.3 ATM网络 ATM ATM（Asynchronous Transfer ModeAsynchronous Transfer Mode，异步传输模式），异步传输模式）是一种面向连接的交换式网络，它采用定长短信元和面向是一种面向连接的交换式网络，它采用定长短信元和面向连接的技术，综合了电路交换和分组交换的优点，适合传连接的技术，综合了电路交换和

50、分组交换的优点，适合传输话音、视频和数据。输话音、视频和数据。 它支持多种不同的服务类别，提供它支持多种不同的服务类别，提供155Mb/s155Mb/s、622Mb/s622Mb/s或者更高的传输速率，可以利用各种传输介质。或者更高的传输速率，可以利用各种传输介质。 ATMATM作为宽带综合业务数字网的核心技术，将作为宽带综合业务数字网的核心技术，将WANWAN和和LANLAN综合在一个统一的公共网络基础平台上，提供综合多媒体综合在一个统一的公共网络基础平台上，提供综合多媒体通信业务。通信业务。 431、ATM网络的特点 1）面向连接的传输机制。）面向连接的传输机制。 2）以信元（）以信元（C

51、ell）为信息传输单位。）为信息传输单位。 3）交换式网络。）交换式网络。 4）多种速率接口。）多种速率接口。 5）多种服务类型。）多种服务类型。 6）高层进行差错控制和流量控制。）高层进行差错控制和流量控制。 442、ATM网络参考模型（简介） ATM ATM网络参考模型如图网络参考模型如图8-78-7所示。该模型水平分为层，垂所示。该模型水平分为层，垂直分为面。直分为面。453、ATM网络结构 ATMATM可作为主干网构成城域网或广域网，也可应用于局域可作为主干网构成城域网或广域网，也可应用于局域网中，图网中，图8-88-8所示为所示为ATMATM主干网络结构，图中主干网络结构，图中UNI

52、UNI代表用户网络代表用户网络接口，接口，NNINNI代表网络结点间接口。代表网络结点间接口。46利用利用ATMATM技术可以构成以下主要的网络结构：技术可以构成以下主要的网络结构： 1 1）LANLAN主干网。主干网。 2 2）ATMATM局域网。局域网。 3 3）MAN/WANMAN/WAN服务体系。服务体系。478.3.4 全光网络 从原理上讲，从原理上讲，全光网就是通信网中端用户节点之间的信全光网就是通信网中端用户节点之间的信号通道全部采用光信道，即端到端的全光路，中间没有光电号通道全部采用光信道，即端到端的全光路，中间没有光电转换器。转换器。概念化的全光网如图概念化的全光网如图8-9

53、8-9所示。所示。 也就是说，也就是说，全光网是一种能够传输、交换纯光信号的全光网是一种能够传输、交换纯光信号的通信网络，主要使用光纤为传输介质，光交换机为信息交通信网络，主要使用光纤为传输介质，光交换机为信息交换装置换装置。 48全光网络的优点： 1 1）通信容量大。全光通信网比传统的电信网具有更大）通信容量大。全光通信网比传统的电信网具有更大的通信容量，具备以往通信网和现行光通信系统所不具备的通信容量，具备以往通信网和现行光通信系统所不具备的优点；的优点； 2 2）结构简单，端到端采用透明光通路连接。）结构简单，端到端采用透明光通路连接。 3 3）全光网以波长选择路由，对传输码率、数据格式

54、及）全光网以波长选择路由，对传输码率、数据格式及调制方式均具有透明性，可提供多种协议的业务，同时不调制方式均具有透明性，可提供多种协议的业务，同时不受限制地提供端到端业务；受限制地提供端到端业务； 4 4）可根据通信业务量的需求动态地改变网络结构，充）可根据通信业务量的需求动态地改变网络结构，充分利用网络资源，具有网络可重组性。分利用网络资源，具有网络可重组性。 498.3.5 NGN下一代网络简介 NGNNGN（Next Generation NetworkNext Generation Network）是下一代网络技术，）是下一代网络技术，基本含义是指可同时提供话音、数据、多媒体等多种业务

55、的基本含义是指可同时提供话音、数据、多媒体等多种业务的综合性的、全开放的网络平台体系。综合性的、全开放的网络平台体系。1、NGN的基本内容 在传输基础设施方面，指全光智能网；在网络基础协议在传输基础设施方面，指全光智能网；在网络基础协议方面指方面指IP v6IP v6；在移动网络方面指超；在移动网络方面指超3G3G；在业务网络方面指；在业务网络方面指软交换等。软交换等。NGNNGN将电话网、移动网、互联网等各种网络联接将电话网、移动网、互联网等各种网络联接起来，解决现有网络的缺陷和不足，满足人类对移动性和大起来，解决现有网络的缺陷和不足，满足人类对移动性和大数据量信息的需求，提供最理想的多媒体

56、网络环境。数据量信息的需求，提供最理想的多媒体网络环境。50 由于由于NGNNGN技术的研究主要是基于互联网络平台，因此，技术的研究主要是基于互联网络平台，因此，NGNNGN通常也被等同于下一代互联网（通常也被等同于下一代互联网（NGINGI，Next Generation Next Generation InternetInternet）技术。）技术。采用分层的全开放的网络，具有独立的模块化结构；是业务驱动的网络，业务和呼叫控制完全分离，呼叫与承载完全分离；是基于统一协议的分组网络体系。2、NGN的三大特点3、NGN与NGI51 相对于现在的互联网，相对于现在的互联网，NGINGI会会更快、

57、更大、更安全、更更快、更大、更安全、更及时、更方便及时、更方便。 更快更快指指NGINGI将比现在的网络速度提高将比现在的网络速度提高100010001000010000倍；倍； 更大更大：指：指NGINGI将逐渐放弃将逐渐放弃IP v4IP v4，转而采用，转而采用IP v6IP v6协议，协议，提供更大的编址空间，任何可以联网的设备均可分配一个提供更大的编址空间，任何可以联网的设备均可分配一个自己的自己的IPIP地址，让网络化的数字生活变成现实；地址，让网络化的数字生活变成现实； 更安全更安全：目前的计算机网络存在大量安全隐患，：目前的计算机网络存在大量安全隐患，NGINGI将将在建设之初

58、就充分考虑安全问题，可以有效控制，解决网在建设之初就充分考虑安全问题，可以有效控制，解决网络安全问题。络安全问题。 因此，因此，NGINGI也将会更及时、更方便。也将会更及时、更方便。 528.4 多媒体通信协议 TCP/IP TCP/IP协议是协议是InternetInternet的核心协议，为了推动的核心协议，为了推动InternetInternet上多媒体的应用，近几年上多媒体的应用，近几年IETFIETF提出一些基于提出一些基于TCP/IPTCP/IP的多媒体的多媒体通信协议，对多媒体通信技术的发展产生了重要的影响。主通信协议，对多媒体通信技术的发展产生了重要的影响。主要有：要有：IP

59、v6IPv6、RTPRTP、RTSPRTSP、RSVPRSVP等。等。8.4.1 IP v6协议 IP v6IP v6是下一代是下一代InternetInternet的核心协议，是的核心协议，是IETFIETF为解决现有为解决现有IP v4IP v4协议在地址空间、信息安全和区分服务等方面所显露协议在地址空间、信息安全和区分服务等方面所显露出的缺陷以及未来可预测的问题而提出的。出的缺陷以及未来可预测的问题而提出的。IP v6IP v6在在IPIP地址地址空间、路由协议、安全性、移动性以及空间、路由协议、安全性、移动性以及QoSQoS支持等方面做了支持等方面做了较大的改进，增强了较大的改进，增强

60、了IP v4IP v4协议的功能。协议的功能。 531. IP v6的数据报格式 IP v6 IP v6数据报的逻辑结构如图数据报的逻辑结构如图8-108-10所示，它由基本报头所示，它由基本报头（HeaderHeader，首部）和扩展报头两部分构成。，首部）和扩展报头两部分构成。1 1）版本号（）版本号（VersionVersion）；2 2）优先级）优先级：取值可分为两：取值可分为两个范围：个范围：0707用于源节点对其用于源节点对其提供拥塞控制的信息传输，如提供拥塞控制的信息传输，如象象TCPTCP这样在发生拥塞时做出这样在发生拥塞时做出退让的通信业务；而退让的通信业务；而815815用