第6章-(新XXXX)宽带通信网及其应用

17十二月20241第6章(新XXXX)宽带通信网及其应用宽带通信网概述宽带骨干网技术宽带接入网技术宽带网的应用主要内容LOGO互联网的内容正在由静态的、文本方式的内容，向动态的多媒体方式的内容（图形、音频、视频内容）发展。而多媒体的内容文件的数据量愈来愈大，需要的传输速度也就愈来愈高。要提高用户的上网速度，就要从上网方式上进行改进，于是，为了满足用户高速访问网络的需求，宽带接入技术应运而生。宽带接入技术在1999年开始在全球得到快速发展。中国也从1999年开始投入宽带网络的实验布局和实际运营，这些宽带接入技术包括非对称数字用户线（ADSL）、电缆调制解调器（CABLEMODEM）、家庭网络（HomePNA）等。随着时间的流逝，宽带用途将越来越广，宽带已经成为人们生活中的重要部分。网络的宽带化成为Internet市场发展的大势所趋。宽带通信网概述宽带通信网的提出LOGO宽带通信网的定义宽带是一个相对于窄带而言的概念。宽带网，简单地说，就是指高带宽的网络。通常，人们把骨干网传输速率在2.5Gbps以上，接入网能够达到1Mbps的网络定义为“宽带网”。国际电联ITU-T对宽带做了如下定义，即要求传输通道的速率超过集群速率的业务或系统，称为宽带业务或系统。通常我们普通电话拨号的速率最高为56kbit/s，ISDN的速率最高为128kbit/s，宽带的速率数十倍乃至数百倍于窄带的速率。宽带通信网概述LOGO宽带通信网是一种全数字化、高速、宽带、具有综合业务能力的智能化通信网络。宽带通信网的显著特点是在信息数据传输上突破了速度、容量的限制。与传统的窄带网络相比，宽带通信网在速度上有着极大的优势，它可以为上网者提供更为平滑的视频图像，更为清晰逼真的声音效果和更为迅速的网站搜索服务。目前国内几大网的国际出口及各大网之间的主干皆已实现了宽带互联，CSTNet的国际出口带宽为55M，CerNet的国际出口总带宽为100M，CerNet的国内主干带宽已达到2.5G，国内8大网通过155M的ATM在北京的交换中心进行互联。宽带通信网概述LOGO中国科技网CSTNet中国公用网ChinaNet金桥网GBNet教育科研网CERNet北京交换中心155M2×155M155M155M55M1G100M…60M宽带通信网概述INTERNETLOGO眼下市场炒得火热的宽带指的是ISP与末端用户之间的带宽，也就是通常所说的“最后一公里”。最后一公里的宽带解决方案竞争最激烈的为：1.高速以太网2.电信的ADSL3.广电的视讯宽带网三足鼎立宽带通信网概述LOGO高速以太网以太网的基本特征是采用一种称为载波监听多路访问/冲突检测CSMA/CD的共享访问方案，即多个工作站都连接在一条总线上，所有的工作站都不断向总线上发出监听信号，但在同一时刻只能有一个工作站在总线上进行传输，而其他工作站必须等待其传输结束后再开始自己的传输。经营者：网络公司传输媒体：五类双绞线传输速率：10M/100M，主干已经达到1G宽带通信网概述LOGOADSLADSL(AsymmetricDigitalSubscriberLine)非对称数字用户线ADSL有ADSL虚拟拨号和ADSL专线两种形式：

ADSL虚拟拨号方式的用户采用类似modem和isdn的拨号程序，所采用的是ADSLMODEM，在使用习惯上与原来的方式没什么不同，同样需要输入用户名与密码，但ADSL连接的并不是具体的接入号码如163或96169等，而是虚拟专网VPN的ADSL接入的IP地址。ADSL专线接入是采用一种类似于专线的接入方式，用户连接和配置好ADSLMODEM后，在自己的PC的网络设置里设置好相应的TCP/IP协议及网络参数（IP和掩码、网关等都由局端事先分配好），开机后，用户端和局端会自动建立起一条链路。宽带通信网概述经营者：电信部门传输媒体：电话线路速率：根据G.992.2标准规定其下行速率最高2Mbit/s，上行速率最高为512kbit/sLOGO视讯宽带网HFC(Hybridfibercoax光纤同轴电缆混合体)

现有的有线电视网络频带多是450M，通常其上仅传送20-40套模拟有线电视信号，没有充分利用频带资源。对现有的有线电视网稍作改造后使之成为双向的HFC网，在电视台网络中心配上网络前端设备并介入因特网和电信网，利用机顶盒等用户终端设备，即可网内享受8M以上宽带的优越功能。适用于办公环境比较分散，数据流量不大的单位，以及普通家庭用户。经营者：广电部门传输媒体：有线电视传输网络传输速率：8M宽带通信网概述LOGO利用视讯宽带网接入Internet（国际互联网）的优点。

（1）高速接入：利用有线电视电缆高速在线接入，接入速率可高达10Mbps（2）使用方便：不用拨号，直接上网；上网的同时，不影响打电话、看电视（3）出口可靠：中国金桥信息网（ChinaGBN）提供高速国际出口

视讯宽带网（续）宽带通信网概述LOGO高速以太网、ADSL、HFC三种宽带形式之比较宽带通信网概述LOGO宽带通信网的特点传输速率高。每个用户的最大速率都远远大于56kbps和ISDN，有效地保证了图像、声音、数据传送的清晰度和连贯性，无论是通过电子邮件收发大文件还是下载软件均可在较短时间内完成。相对费用低。一方面高速的连接节约了大量等待时间，使上网费用大大降低；另一方面，宽带接入技术一般都不占用电话线，无需缴纳电话费，进—步减少了用户的上网费用。

提供多种多媒体业务。除了传统的游戏、娱乐外，高速的网络连接使得视频点播、远程教育、网上娱乐等深层次应用成为可能，大大丰富了因联网的应用。宽带通信网概述LOGO宽带的发展趋势宽带技术的发展趋势IP与多协议标记交换（MPLS）结合光纤接入技术宽带无线接入技术宽带应用的发展趋势根据互联网实验室（）的报告分析，在窄带向宽带应用的过渡阶段，发展宽带应用分两个阶段：第一阶段：尽力发掘原互联网应用，增加宽带特色的部分，即全面继承、丰富提高现有的窄带应用。第二阶段：由宽带带来的过去做不到想不到的应用。宽带通信网概述LOGO宽带通信网概述宽带骨干网技术宽带接入网技术宽带网的应用主要内容LOGO较早出现的宽带骨干网络的分组交换技术有X.25、帧中继，到后来的IP、ATM以及MPLS技术，经过几十年的发展，目前，IP技术成为主流的宽带网络技术，未来将朝着以光互联网技术为主流技术的超宽带信息网络方向发展。帧中继（FR）异步转移模式（ATM）多协议标签交换（MPLS）IP网络技术宽带骨干网技术LOGO宽带通信网概述宽带骨干网技术宽带接入网技术宽带网的应用主要内容LOGO有线宽带接入网技术1、xDSL接入技术HDSL（高速率数字用户线路）ADSL（非对称数字用户线环路）VDSL（甚高速数字用户环路）2、光纤接入技术（FTTx）3、混合光纤同轴接入（HFC）宽带接入网技术LOGOADSL概述ADSL(AsymmetricalDigitalSubscriberLine)中文名称为非对称数字用户线路，它是xDSL（HDSL、SDSL、VDSL、ADSL和RADSL）家族中的一种宽带技术，是目前应用最广泛的一种宽带接入技术。它利用现有的双绞电话铜线提供独享“非对称速率”的下行速率（从端局到用户）和上行速率（从用户到端局）的通信宽带。

宽带接入网技术LOGOADSLModem内置ADSLModem外置ADSLModem宽带接入网技术LOGO本地电话局业务提供网络业务提供网络ATM、宽带IP网光纤普通双绞线ADSL调制解调器ATU-R分离器普通电话机普通电视机STB音视频线单机—具有10M网卡网线网线ADSL应用示意图宽带接入网技术LOGOADSL的主要优缺点ADSL主要的优点有：可直接利用现有的用户电话线，节省投资。ADSL具有较高的传输速度。可以满足绝大多数用户的带宽需求。ADSL安装、连接简单。用户只要有一部电话再购买一块以太网卡和一只ADSLModem。可以实现上网和打电话互不影响，即“一线双通”ADSL独享高带宽，以超高速上网（比普通modem高数十倍到上百倍），安全可靠。宽带接入网技术LOGOADSL的主要优缺点ADSL主要的缺点有：传输距离较近。目前ADSL的传输距离还比较短，通常要求在5km以内，也就是说用户端到电信公司的ADSL局端距离在5km以内。传输速度不够快。前面提到的ADSL的上行和下行速率都是理论值，实际上要受到许多因素的制约，远不如这个值。宽带接入网技术LOGOVDSL接入方式VDSL(VeryhighdatarateDigitalSubscriberLine)称为甚高速数字用户线，有以下几个方面的特点：

（1）高速传输（2）上网、打电话互不干扰（3）独享带宽、安全可靠（4）安装快捷方便宽带接入网技术LOGOFTTx概述

光纤接入分为多种情况，可以表示成FTTx，FTT表示FiberToThexx可以是路边（CurbC）、大楼（BuildingB）和家庭（Home，H）宽带接入网技术LOGO双绞线交换局OLTONUFTTB光纤接入方式ONUONUFTTCFTTH用户侧网络侧光缆光缆光缆双绞线SNIUNI光纤接入方式宽带接入网技术LOGO核心层用户驻地网接入/分布层ONU／ONT无源光分路器1:16或1:32电话机计算机电视机电话机计算机电视机ONU／ONTOLT基于EPON技术的FTTH系统结构POS公用电话交换机IP路由器STM－1视频源1

20Km50

300mFTTH系统结构宽带接入网技术LOGO通过利用现有的有线电视网络的上网方式，是广电系统普遍采用的接入方法。混合光纤同轴接入（HFC）是一种新型的宽带接入技术，采用光纤到服务区，而在进入用户的“最后1公里”采用同轴电缆（接入电视机背后的那根线就是“同轴电缆”）。此接入方法的优点就是可以充分利用现有的有线电视网络，再不需要单独架设网络和布线，只要对现有同轴电缆网进行双向改造即可，并且网络速度比较快。缺点是固定的带宽由整个社区用户共享，用户越多，网速相对就越慢，而且现有网络改造的施工和系统调试较为复杂，不可预见因素多。另外，由于广电系统没有自己的互联网出口，必须租用各地的电信、网通、联通的互联网出口，所以价格方面没有什么优势。需要设备：有线电视接口，一台CableModem。HFC有线电视上网宽带接入网技术LOGO宽带无线接入网技术1、本地多点分配系统（LMDS）2、多点多信道分配系统（MMDS）3、Wi-Fi4、WiMAX宽带接入网技术LOGOWi-FiWi-Fi全称WirelessFidelity（无线保真），是一种短距离无线传输技术，比较适合在办公室及家庭的环境下应用。Wi-Fi是第一项得到广泛应用和部署的高速无线技术，目前已经得到了大范围的应用，包括家庭、办公室，以及越来越多的咖啡屋、酒店、机场等，而且现在的笔记本电脑，也几乎配备了“迅驰”模块，可以实现Wi-Fi接入的功能。速度的提升，为Wi-Fi赢得了“无线版本以太网”的美称，而WLAN（无线局域网）同样为IEEE制订的标准，可以视为以太网标准的无线领域的延伸。而相比传统的有线以太网，WLAN的安装及设置十分简单，只要在需要建设网络连接的区域设立无线热点就可以了，规划、布线等程序都可以省去，同时也节省了很多材料成本。当然Wi-Fi存在各项优点的同时，也存在一个致命的缺点。由于Wi-Fi采用的是射频(RF)技术，通过空气发送和接收数据，使用无线电波传输数据信号，比较容易受到外界的攻击。数据包在传送的过程中都可以被外界检测或接收，信息安全是个隐患，虽然数据可以经过加密后传输，但是在数据包足够多的情况下，还是有被黑客破解的可能，这也是为什么很多公司，政府等单位的核心骨干网不使用Wi-Fi的原因。宽带接入网技术LOGOWiMAXWiMAX全称WorldInteroperabilityforMicrowaveAccess（全球微波接入互操作性）是一项基于IEEE802.16标准的宽带无线接入城域网技术，是针对微波和毫米波频段提出的一种空中接口标准。WiMax也被称为IEEEWirelessMAN（MetropolitanAreaNetwork），可提供一种在城域网一点对多点的多厂商环境下，有效地交互操作的宽带无线接入手段。作为一项新兴的无线通信技术，WiMAX能够提供面向互联网的高速连接，可用于将802.11x无线接入热点连接到互联网，也可将公司或家庭的局域网连接至有线骨干线路。它可作为线缆和DSL的无线扩展技术，从而实现无线宽带接入。WiMAX技术的信号覆盖范围可达三十英里，这种技术可以在50公里以内的范围以非常快的速度进行数据通讯。英特尔已经将这项技术视为一种能对偏远地区和发展中国家提供互联网连接的新方式，也得到了全球最大的手机制造商诺基亚的支持。宽带接入网技术LOGO有线网络与无线网络的比较接入方式优点不足有线方式稳定、可靠、光纤网络的带宽很宽在某些场合要受到布线的限制：布线、改线工程量大；线路容易损坏；网中的各节点不可移动。特别是当要把相离较远的节点联接起来时，架设专用通信线路的布线施工难度大、费用高、耗时长无线方式不需要布线，施工周期短、费用低，终端设备可以移动，非常适合移动办公的需要，设备安装和维护方便有时覆盖存在盲区宽带接入网技术LOGO宽带通信网概述宽带骨干网技术宽带接入网技术宽带网的应用主要内容LOGO宽带网的应用领域互联网增值服务：包括网上购物、网络游戏、多媒体信息服务、多媒体新闻查询等服务。电信增值服务：包括IP电话、视频会议、可视电话等服务。广电增值服务：包括数字电视、互动电视、卡拉OK点播等服务。移动增值服务：移动上网、移动办公、移动影视等服务。智能家居增值服务：包括信息家电联网、智能小区、楼宇控制等服务。宽带网的应用宽带网的应用类型一般情况下，宽带业务分为两类：分配型业务和交互型业务。分配型业务指点到多点的信息传播，包括用户可控与不可控。交互型业务指可以双向的信息传播业务，主要包括会话型、消息型、检索型。LOGO业务类型信息类型具体宽带业务应用会话型业务视频可视电话远程购物、远程教程、广告……视频会议远程教学、远程医疗……图像监控各行业视频监控、安全保卫……视频信息传输业务电视信号传递音频多个声音节目信号多个节目的传递数据高速数字信息传递业务LAN互联、MAN互联、CAD/CMD……大容量文件的传递业务数据文件的传递高速通信实时控制、通测、告警文件资料高速传真用户到用户的文本、图像传递高分辨率图像通信业务专业图像、医用图像、远程游戏文件通信业务用户到用户的混合文件传递消息型业务视频音频可视邮递业务传递视频/音频的电子邮箱业务文件文件邮递业务混合文件的电子邮箱业务检索型业务文本、数据、图形、声音宽带可视图文远程软件、远程检索图像检索业务娱乐、远程教学、专业图像通信数据检索业务远程文件文件检索业务从信息中心进行混合文件检索交互型宽带业务的类型及应用宽带网的应用LOGO典型的宽带网应用IP电话视频点播IPTV（交互式电视）网上远程教育远程医疗远程视频监控视频会议系统宽带网的应用LOGO宽带IP网银行等其他专网ATM虚拟教育网虚拟专网VPN163/169网党政专网宽带社区宽带IP网宽带网的应用LOGOVOD—VideoOnDemand，其中文意思就是根据用户的要求播放节目的视频点播系统。VOD并没有一个严格的定义，它泛指一类能在用户需要时随时提供交互式视频服务的业务，即“想看什么就看什么，想什么时候看就什么时候看”。视频点播具有提供给单个用户对大范围的影片、视频节目、游戏、信息以及其它服务进行几乎同时访问的能力，用户和被访问的资料之间高度的交互性使它区别于传统的视频节目的接收方式。视频点播（VOD）宽带网的应用LOGO网络系统包括主干网络和本地网络两部分。当前，可用于建立这种服务系统的网络物理介质主要是：CATV（有线电视）的同轴电缆光纤和双绞线。而采用的网络技术主要是：快速以太网、FDDI和ATM技术。VOD视频点播系统介绍宽带网的应用LOGO根据不同的功能需求和应用场景，主要有三种VOD系统：NVOD、TVOD、IVOD

NVOD（Near-Video-On-Demand），可称其为就近式点播电视。这种点播电视的方式是：多个视频流依次间隔一定的时间启动发送同样的内容。比如，十二个视频流每隔十分钟启动一个发送同样的两小时的电视节目。如果用户想看这个电视节目可能需要等待，但最长不会超过十分钟，他们会选择距他们最近的某个时间起点进行收看。在这种方式下，一个视频流可能为许多用户共享。宽带网的应用LOGOTVOD（TrueVideo-On-Demand），称其为真实点播电视，它真正支持即点即放。当用户提出请求时，视频服务器将会立即传送用户所要的视频内容。若有另一个用户提出同样的需求，视频服务器就会立即为他再启动另一个传输同样内容的视频流。不过，一旦视频流开始播放，就要连续不断的播放下去，直到结束。这种方式下，每个视频流转为某个用户服务。IVOD（InteractiveVideo-On-Demand），称为交互式点播电视。它比前两种方式有很大程度上的改进。它不仅可以支持即点即放，而且还可以让用户对视频流进行交互式的控制。这时，用户就可象操作传统的录像机一样，实现节目的播放、暂停、倒回、快进和自动搜索等。宽带网的应用LOGOVOD主机存储器PC机机顶盒电视机计算机网络VOD服务中心VOD系统视频流示意图宽带网的应用LOGO与传统网络的数据传输相比，VOD具有以下特点：

数据格式：多媒体数据通讯方式：一点对多点实时性：强连续性：强数据包准确性：一般时局流动方式：下行远大于上行宽带网的应用LOGOIPTV视频点播和视频广播IPTV系统可支持实时转播（live）、点播（ondemand）、预定节目广播（scheduled）三种视频传播模式。不同的服务器上可存储相同或不同的节目，几个服务器构成一个服务器簇，许多服务器簇组成服务器群，统一由ContentManager管理。IPTV的特点采用了有效地优化和划分带宽的MULTICASTING技术，即一种信息发送格式，它可允许无限多用户收看所需节目时节约有限的网络资源。使用MULTICASTING技术，每个节目仅传输给想收看的用户。没有观众部分的网段自动地由网络路由器剪掉。宽带网的应用LOGOIPTV视频点播和视频广播宽带网的应用LOGO网上远程教育克服了传统教育在时间、空间、教育环境和受教育年龄等方面的限制，借助于网络来进行多媒体教学，采用音频、视频和超文本等多种方式，与传统的教育媒体相结合，传递教育信息，让优秀的师资资源得以共享，教师、学生和媒体之间实现自由