城域骨干网核心技术(广电技术培训).ppt

1、1,热烈欢迎全国有线电视系统领导和同行参加有线电视城域宽带网络技术培训学习！ 向奋斗在第一线的广播电视工作者学习致敬！ 坚持发展是第一要务的方针， 抓住机遇，奋勇开拓，加快有线电视网的建设和改造！,2,广电宽带城域网络技术 Network Technology of CATV broadband MAN城域骨干网核心技术 陈 柏 年 2003年11月,3,弄清名词术语 掌握基本概念 夯实知识基础 指导工作实践 contactAddress：江苏省无锡市湖滨路4号 Tel:(0510)-5807818-8606 E-mail: ,与大家共勉之,4,讲授内容 城域骨干网核心技术概述 ATM技术 G

2、E技术 POS技术 DPT技术 IP over WDM技术 MSTP技术 城域骨干网技术的选择,5,广电宽带城域网当前的发展态势、主要任务和工作重点,6,张海涛副总局长给ICTC2003的贺信中明确指出,当前，我国广播影视面临着难得的发展机遇期。数字化、网络化、产业化、信息化成为广播影视的发展趋势，是广播影视工作的重中之重。要实现信息化，就必须加紧推进数字化、网络化、产业化。 要充分调动各方面的积极性，充分利用国内外的先进技术和成功经验，塑造规范的市场服务主体，建立完善的法人治理结构，加快有线电视产业化发展，为国家的现代化、社会的信息化做出积极的贡献！,7,数字化、网络化、产业化,数字化就是要

3、通过科技创新，拓展广电的发展空间； 网络化就是要通过网络整合，推进网络的专业化和规模化； 产业化就是要通过企业改制，推进集约化经营。,8,广电宽带城域网“三化”目标,光缆化-光缆尽量向下延伸，做到最后一级光节点所带用户小于500户。 宽带化-本地网络的带宽做到750MHz或者862MHz。 双向化-本地网络具备双向传输的能力。,9,广电网络的十个变革特点,1、传播方式：单向 、固定 双向、移动 2、信源类型：模拟 数字/模拟 3、服务方式：单一的广播方式 多样化、个性化的广播/交互方式 4、业务类型：基本业务 综合业务（基本、扩展、增值业务） 5、运行方式：离散、小规模、封闭的地域性分散网络

4、统一、规模化、开放的全国性“上下贯通、全程全网”统一网络,10,广电网络的十个变革特点,6、管理方式：粗放式管理 集约式可控管理 7、经营效益：低经济效益 高经济效益 8、竞争环境：不参与市场竞争 面向激烈市场竞争 9、网络功能：喉舌功能 喉舌、产业功能 10、人才要求：一般性的单一专业人才 具有较高综合素质人才,11,充分发挥广电网络的宽带优势，为社会提供优质服务，同时产生良好的经济效益，实现网络建设的良性循环。 着重确定网络的传输技术体制和频率资源的规划，明确网络改造的功能目标（网络现在能够做什么，改造后又能够为当前和未来的网络发展做什么）、技术目标（网络改造后所能达到的技术性能和技术水平

5、）、经济目标（网络改造后的市场前景和所能创造的经济效益）、业务定位（网络现在的业务现状，网络改造后所能开展的适合地区的主要业务定位）。,进行广电有线电视宽带城域网改造的目的,12,（1）是一项涉及通信、计算机、有线电视、网络工程、多媒体和数据库等技术领域的高科技项目； （2）是一项投资数额甚大，需一定建设周期，效益回收周期较长，但又是对本地区经济繁荣、科技进步和社会发展及广电行业的未来生存和发展具有十分重要意义的本地区信息基础设施和造福社会的民心工程； （3）是一项涉及本地区众多条块、不同部门、多种行业和利益、权限再分配的社会系统工程。,广电网络升级改造工程的基本特征和属性,13,广电宽带城域

6、网定义 广电宽带城域网(Broadband Metropolitan Area Network for Broadcast &Television)是由广播、交互两个信道组成的用射频电缆、光缆、微波、数据电缆或及其组合来传输、分配和交换图像、声音及数据信号的城域宽带、多业务有线广播电视网络, 简称城域网(MAN:Metropolitan Area Network)。,广电宽带城域网的结构和术语,14,广电宽带城域网的五个要素,l 信道构成 具有广播和交互两个信道，分别用于完成广播式和交互式业务； l 物理介质 可采用射频电缆、光缆、微波、数据电缆或及其组合多种传输介质； l 作业任务 对广播式

7、和交互式业务信号进行传输、分配和交换三种作业； l 处理对象 图像、声音及数据三种信号； l功能特点 覆盖整个城域范围，具有宽带通信网的特性，可开展多种业务。,15,计算机城域网（都市地区网）MAN的概念 在一个城市内部组建的、提供全市信息服务、并为网络运行商所有计算机信息网络，将多个局域网互连起来，覆盖整个城市、支持高速传输和综合业务的计算机网络。 宽带通信网络的概念 通常，带宽远大于一路音频通道的设施电路便称为宽带电路（Wideband ）。“宽带”的界限和称谓并非是绝对的，是一个相对的、不断发展的概念，随着技术的发展，昨天的宽带已经成为今天的“窄带”，今天的宽带明天可能就成了“窄带”。

8、但是宽带通信网络意味着占据很宽带宽、数据传送速率很高的通信网络。在ITU-T I.113（B-ISDN Vocabulary of Terms，1991）中，对“宽带”的要求传输信道所支持的速率超过一次群接入速率的一种业务或系统。,GY/T 166-1999有线电视广播系统技术规范有线电视CATV （Cable Television）的定义用射频电缆、光缆、多路微波或及其组合来传输、分配和交换声音、图像及数据信号的电视系统。,16,国际电信联盟（ITU）提出的建议和标准主要包括： ITU-建议J.83有线电视的电视、声音和数据分配业务的数字多节目系统 ITU-建议J.110提供交互电视业务的全

9、球共同系统的基本规则 ITU-建议J.112交互式有线电视业务传输系统,交互式有线电视业务传输系统的参考模型,17,附件A“数字视频广播有线电视分配系统的交互信道”,（Interactive Channel for Digital Video Broadcasting Cable TV Distribution Systems），是在欧洲工作的基础上完成的，它是从欧洲电信标准ETS300 800衍变而来的，它为有线电视网络的交互信道进行数字电视广播的交互业务提供了多种选择，侧重于“交互信道”的描述。,18,附件B“电缆上数据传输的射频接口”,（Data-Over-Cable Radio Fre

10、quency Interface），是在北美工作的基础上完成的；它来源于多媒体网络系统MCNS协议所推广的有线电视数据业务接口规范DOCSIS（Data Over Cable Service Interface Specification）的扩充，使有线电视网络双向传输数据业务奠定在一个统一的、持续的、开放的、非专有的、多机互动的基础上，侧重于“射频接口”的描述。,19,附件C“有线电视网上的多媒体传输设备”,（Multimedia Data Transmission Equipment Over Cable Television Network），是在日本工作的基础上完成的；它着重描述了有线

11、电视网络的非对称数据系统及其传输设备，对IP数据包的双向传输亦作出规定，侧重于“传输设备”的描述。,20,ITU-建议J.112三个附件围绕“交互式有线电视业务传输系统”这一标准化规范的主题，在系统的描述上，各有侧重、互为补充。尽管角度不同，但至少明确了两个基本概念： 有线电视网络要适应交互式业务的传输，必须具备两个信道：单向广播信道和双向交互信道。 所谓交互式有线电视业务，指的是在非对称结构的有线电视网上运行非对称的双向数据业务，即有线电视的增值业务。,两个基本概念,21,参照ITU-建议J.112中给出的数字视频广播有线电视分配系统模型，广电宽带城域网在业务提供商和用户之间建立了两种信道：

12、广播信道（BC）和交互信道（IC）。 广播信道（Broadcasting Channel）是一个单方向传输宽带广播式信号（包括视频、音频及数据）的传输和分配信道。业务提供商经广播信道向用户提供视、音频及数据业务的服务。 交互信道（Interactive Channel ）是一个建立在业务提供商和用户之间的双向传输交互式信号的传输和交换信道。交互信道又可分为从用户到业务提供商的上行通道（反向交互通道）和从业务提供商到用户的下行通道（正向交互通道）。,广电宽带城域网的两种信道（BC& IC ）,22,充分认识CATV MAN的综合性、复杂性、成长性特点。 复杂的问题切忌简单的思维，简单的思维和马虎

13、方法解决不了复杂问题。 真知灼见来源于高度的责任感和使命感，不断的知识更新，常期的积累经验，坚持和应用科学的思维方法。（“求同/求异，正向/逆向，集中/发散”思维三结合） 系统工程分析思考的要点： 1、目的：明确 “做什么”，尤其应强调市场意识和产业意识。 2、方式：解决“怎么做”，尤其是选择技术体制和接入方式。 3、条件：发展条件/约束条件，有利条件/不利条件。 4、结构：整体结构/局部结构，系统组合/功能分解。 5、顺序：自顶向下，划分模块，不断细化，逐步求精。 6、调整：普遍性和特殊性统一考虑，又应重视特殊性。宏观上的应变性和微观上的适应性统一衡量，更强调从当地和当时的实际情况出发。,城

14、域网建设是一项复杂的系统工程,23,数据通信基础知识,24,消息（ Message ）：用来传送一定信息量的符号、序列（文字、数字等）或连续函数（声音、图像、音乐等）。与记录不同，消息意味着经通信传输。 离散消息：指状态是可数的或离散型的消息。比如符号、文字和数据等，也称为数字消息。 连续消息：指状态连续变化的消息，如连续变化的语音、图像等，也称为模拟消息。 信号(signal)：数据的电磁或电子编码。为了传递消息，各种消息需要转换成电（光）信号。通常消息备载荷在电（光）信号的某一参量上，如果电（光）信号的该参量携带着离散消息，则该参量必将是离散取值的。这样的信号就称为数字信号。如果电（光）信

15、号的该参量连续取值，则称这样的信号为模拟信号。 按照信道中传输的是模拟信号还是数字信号，可以相应地把通信系统分成两类：模拟通信系统和数字通信系统。,消息及信号（Message&Signal）,25,1、数据(data)：事物（实体）的表达形式，信息的记录，可识别的符号。 2 、信息(information)：数据的内容和解释。给予收信者新知识、有意义的消息。 3 、信号(signal)：数据的电磁或电子编码。 4、通信(Communication)：一切将消息从发送者有效传递至接收者过程。 5、数据通信(Data Communication)：一种通过计算机或其它数据装置和通信线路，完成数据编

16、码信号的传输、转接、存储和处理的通信技术。 6、数据通信的关键组成部分： （1）信源-产生待发数据；（2）发送器-编码并形成适应传输的信号；（3）传输系统-连接信源和信宿之间的传输介质或复杂网络；（4）接收器-接收来自传输系统的信号，并转换成信宿可处理的信号；（5）信宿-接收来接收器的信号，并还原成原始数据。,数据通信的有关基本概念,26,通信的工作方式1.单工通信：消息只能单向传输，如遥测、遥控等。2. 半双工通信：指通信双方都能收发消息，但不能同时进行收发的方式，如使用同一载频工作的无线电机。3. 全双工通信：指通信双方可同时进行收发消息的工作方式，如普通电话。,27,数据(data)：事

17、物（实体）的表达形式，信息的记录，可识别的符号。 信息(information)：数据的内容和解释。给予收信者新知识、有意义的消息。不同的消息可以包含相同的信息，如分别用语言和文字发送的天气预报，所含信息内容相同。 信息量I与消息出现的概率P(x)间的关系式有如下规律： 消息中所含的信息量I是出现该消息的概率P(x)的函数。 消息的出现概率越小，它所含的信息量愈大；反之信息量愈小。 若干个相互独立事件构成的消息，所含的信息量等于各独立事件信息量的和。 I与P(x)间的关系式为： I= loga1/p(x)=-logap(x) 信息量的单位的确定取决于上式中对数底 a 的确定： a值 2 e 1

18、0 单位 比特(bit) 奈特(nat) 笛特（Dat）/哈特莱（Hartley）,数据和信息,28,1、模拟信号Analog signal：用信号的某一参量（连续波的振幅、频率、相位，脉冲波的振幅、宽度、位置等）的连续变化来表示消息、且直接与消息相对应的信号。 特点是：（1）函数的取值为无限多个，信号的定义域和值域都是连续的。（2）待传递的信息包含在信号的波形之中（比例关系）。 2、数字信号Digital signal：信号的某一参量只能取有限个数值，且常常不直接与消息相对应的信号。即指当驮载荷消息的参量(如电信号的幅度、频率、相位等 )的改变在时间上和取值上都是离散的信号。 特点是：（1）

19、函数的取值为有限多个，信号的定义域和值域都是离散的。（2）待传递的信息包含在码元的不同组合之中（对应关系）。,模拟信号和数字信号,29,1、模拟数据Analog Data：用连续的物理变量（如电流、电压、转角、长度）表示的数据。 2、数字数据Digital Data ：用不连续的形式（通常是0、1或-1、1）表示的数据。 两种数据的传输方式 1、模拟式数据传输；2、数字式数据传输。 四种数据的调制方式 1、数字数据、模拟信号传输（ASK、FSK、PSK）； 2、数字数据、数字信号传输（NRZ、RZ、双相位码、双极性码、延迟调制码）； 3、模拟数据、数字信号传输（PCM、增量调制、参量调制）；

20、4、模拟数据、模拟信号传输（AM、FM、PM）。,模拟数据和数字数据,30,这是一种“模拟信源数据、模拟信号”传输方式。实质性的两种变换是调制和解调，还可有其它的过程。 已调信号的基本特点： 携带传送消息 适合在信道中传送 具有较高频率成分,模拟通信系统（信道中传输模拟信号的通信系统）,31,这是一种“数字信源数据、模拟信号”传输方式。 数字通信的突出问题：强调已调参量之间的一一对应关系。 编码分为信源编码和信道编码。 由于同步环节位置不固定，图中未示出。,数字频带传输通信系统（有调制器/解调器的数字通信系统）,32,这是一种“数字信源数据、数字信号”传输方式，信源输出的信号只经过简单的频谱变

21、换（如形成升余弦、去除直流分量等），不经过频谱搬移进行传输，没有调制解调器的数字通信系统。 基带信号形成器中可能包含有编码器、加密器、波形变换器等。 接收滤波器中可能包含有译码器、解密器等。,数字基带传输通信系统（没有调制器/解调器的数字通信系统）,33,这是一种“模拟信源数据、数字信号”传输的方式。 模拟信号数字化就是将发送端的模拟信号转换为数字信号。 信源发出和信宿接收的信号是模拟信号。所以发送端的A/D和接收端的D/A两次变换是不可缺少的环节。,模拟信号数字化传输通信系统,34,数据通信系统的构成,数据通信的关键组成部分 （1）信源-产生待发数据； （2）发送器-编码并形成适应传输的信号

22、； （3）传输系统-连接信源和信宿之间的传输介质或复杂网络； （4）接收器-接收来自传输系统的信号，并转换成信宿可处理的信号； （5）信宿-接收来接收器的信号，并还原成原始数据。,35,数字通信的基本特征：传输的信号是“离散”或“数字”的，强调已调参量与基带信号之间的一一对应性。 数字通信有以下问题： 1、数字传输时，信道受干扰所造成的差错，可通过差错控制编码等手段来实现，因此发送端需要增加一个编码器，接收端相应需要一个解码器。 2、当需要保密时，可有效的对基带信号进行认为的“扰乱”，即加密，对应接收端需要进行解密。 3、数字传输还有一个同步问题。由于数字通信传输的是一个接一个按节拍传送的数字

23、信号单元，即码元，接收时应按与发送端的一致的节拍接收，称为“位同步”或“码元同步”。 4、数字通信的许多优点都是用比模拟通信占据更宽的系统频带而换得的。,数字通信(Digital Communication) 信道中传输数字信号的通信系统。,36,优点：1、抗干扰能力强，无噪声的积累，且差错可以控制；2、便于加密处理；3、便于存储、处理和交换；4、设备便于集成化、微型化；5、便于构成综合数字网（传输和交换综合）和综合业务数字网（电话业务和非话业务综合）。 缺点：1、占用信道频带较宽；2、要求严格的同步系统。 克服不足的措施：1、通信频段向更高频段方向发展；2、采用数字集成技术和数字压缩技术。,

24、数字通信的特点,37,1、数字调制/解调技术 2、模拟信号数字化技术 3、纠错编码技术 4、同步技术 5、数字加密技术 6、信道与噪声技术 7、基带和频带传输技术,数字通信中的七个关键技术问题,38,数字调制/解调,当所使用信道的频率特性不适于基带信号传输时，可以利用调制技术将基带信号的频谱搬移到信道的工作频率范围内。这种传送基带信号的方法称为载波信号传输。调制与解调是数字通信系统的核心，是最基本的也是最重要的技术之一。 调制是输入的数字信号（基带数字信号）变换为适合于信道传输的频带信号。 解调是对收到的信号转换成原始数字信息脉冲。 常见的基本数字调制方式有振幅键控（ASK）、频移键控（FSK

25、）、绝对相移键控（PSK）、相对（差分）相移键控（DPSK）等四种，在此基础上又产生了正交振幅调制（QAM），正交相移键控（QPSK）等调制方式。,39,基带传输,基带传输和频带传输是通信系统中信号传送的两种基本方式。 在通信系统中被传输的原始信号大部分能量往往包含在频率较窄的一段频带中，这个信号所固有的频带称为有效带宽或基本频带，简称基带。基带信号是指占据基本频带、没有经过调制（频率搬移）的原始信号。将基带信号不经过频谱搬移，只经过简单的频谱变换（例如形成升余弦，去掉直流分量等）形成适当的波形进行直接传输，称为数字信号的基带传输。 基带传输系统涉及一系列技术问题，如信号类型（传输码型）、码间

26、串扰，实现无串扰传输的理想条件及如何具体克服和减少码间串扰的措施等。,40,频带传输,借助于调制解调装置，将基带数字脉冲信号经频谱搬移后进行传输称为数字信号的频带传输。 调制就是用基带脉冲对载波波形的某些参量进行控制，使这些参量随基带脉冲变化。经过调制的信号称为已调信号。已调信号通过线路传输到接收端，在接收端通过解调恢复为原始基带脉冲。 频带传输的应用范围要比基带传输广泛得多，传输距离也较基带传输要长。,41,同步与数字复接,同步是数字通信系统的基本组成部分。数字通信离不开同步，同步系统性能的好坏，直接影响着通信系统性能的优劣。所谓同步就是要使系统的收发两端有一个统一的时间标准，传输时保持步调

27、一致。同步的主要内容包括载波同步、位同步、帧同步以及网同步。 数字复接是依据时分复用原理完成数码流合并的技术。,42,信道与噪声,信道是指定一段频带，它让信号通过，同时又给信号以限制和损害。信道从狭义的概念来讲可分为有线信道和无线信道，从广义的概念来讲可分为调制信道和编码信道，不同的信道的特性对所传信号有不同的影响。 噪声是通信系统中额外混入的非期望的信号，即对信号有影响的所以干扰的集合。根据噪声的来源不同，噪声可分为无线电噪声、工业噪声、天电噪声合和内部噪声四类。 从噪声的性质不同，噪声可分为四类：（1）起伏噪声：主要指信道内部热噪声和器件噪声等，是温度的函数；（2）脉冲噪声：非连续的、在短

28、时间里具有不规则的脉冲或噪声峰值，并且振幅较大，对数字传输影响较大；（3）内调制杂音：当不同频率的信号共享同一传输介质的时候，可能导致内调制杂音。这些信号的频率是某两个频率和、差或倍数。（4）串扰：信号通路之间产生的不必要的耦合。,43,多路复用,为了充分利用通信资源和增加总的数据通信量，可以采用多路复用（多址）技术，使多用户能够固定分配通信资源，采用多路复用技术可以远程或动态变化地共享通信资源。 多路复用的基本的方法有频分复用（FDM）、时分复用（TDM）、码分复用（CDM）、空分复用（SDM）和极化波分复用等。,44,线路、链路与电路,线路是指通信设备之间的物理连接或者说物理通路。 链路是

29、任两个通信装置之间直接的逻辑连接，它是双方通过相互应答建立起的数据帧传输通路，包括传送数据所需要的规程和协议。 一条电路是信源和信宿之间的逻辑连接，信息从信源传送到信宿所经历的整个路径上的一条和若干条链路构成这条电路。一条电路既可能包含着多段链路，也可能只包含单段链路。如果信源与信宿是直接相连的，那么，电路与链路几乎没有差别。在这种情况下，有时还可以和术语“线路”混用，尽管不是很严格。,45,在通信理论中，编码分为信源编码和信道编码两大类。 1、信源编码（Source Encoding） ：是指将信号源中冗余的信息除去，经压缩形成一个适合用来传输的信号。解决模拟信号的数字化、降低冗余度和提高数

30、字信号的有效性所进行的编码。主要任务是完成A/D变换和压缩编码。 2、信道编码（Channel Encoding）：为了抑制信道噪声对信号的干扰，往往还需要 对信源码信号进行再编码，编成在接收端不易为干扰所弄错、适合在信道中传送的形式所进行的编码。是提高数字传输可靠性、降低误码率、按一定规则加入冗余码元所进行的编码。主要任务是完成码型变换和差错控制。 为了对付干扰，必须花费更多的时间，传送一些多余的重复信号，从而占用了更多频带，这是通信理论中的一条基本原理。,信源编码和信道编码,46,信源编码和信道编码,47,（一）传输速率Transmission Speed:单位时间内所发送单元的数量。发送

31、单元通常以每秒(或每分)内所发送的二进码、字符、字组或记录数来表示。是衡量信息传输有效性的量度指标。 1、数据传输速率（Bit rate，又称比特率、位速率、信息传输速率）S：是衡量传输比特数量快慢的量度指标，指单位时间内传送二进制位的数量，其单位是比特/秒(bit per second,bps或b/s)。若调制脉冲的宽度(全宽码)或重复周期为(归零码)T，一个脉冲信号所表示的有效状态数为n，波特率为B，则比特率为 S=Blog2n =（1/T）log2n,数字通信系统的主要性能指标,48,2、信号传输速率（Baud rate，又称波特率、符号速率、码元传输速率、波形速率或调制速率）B：它是每

32、秒内离散状态或信号事件的个数，即每秒传输的码元数；单位是波特(baud)。在异步传输中，它是单位间隔的倒数，若单位间隔的宽度是20毫秒，则波特率(调制速率)是50波特。若每个信号事件表示一个二进制位时，波特率就等于比特率。若调制脉冲的周期或码元长度为T，一个脉冲信号所表示的有效状态数为n，比特率为S，则波特率 B=1/T=S/log2n 3、频带利用率（Band Use Rate）： 是衡量信息传输效率的量度指标，定义为单位频带内的波特率，即每赫的波特数，单位是（波特/赫）。 =（符号速率）/（频带宽度）波特/赫。 频带利用率越高，说明费效比越高。,49,（二）信道容量Channel Capa

33、city: 指信道在单位时间内能传送的最大数据传输速率，又称极限数据传输速率，它受信道带宽和噪声的限制。 1、奈奎斯特公式Nyquist equation： 对无热噪声的离散信道，若信道的带宽为H，n为一个调制脉冲表示的有效状态数，log2n就表示单位脉冲所含的比特数， 最大数据传输速率 C=2Hlog2n=2 带宽 log2n 对一定的带宽，数据传输速率是有限制的。,50,2、香农公式Shannon equation： 对随机噪声服从高斯噪声分布的信道，信道容量(信道最大的数据传输速率) C=Blog2(1+S/N) 式中，B为带宽，S为信号的平均功率，N为信道内部高斯噪声功率。它指出当信噪

34、比给定后，在给定带宽信道内信息传输速率的上界；但真正达到是十分困难的。 当信道容量一定时，所占带宽增加，信噪比可以降低要求。CDMA扩频通信就是利用了这个原理。,51,（三）差错率Error rate(误码率bit error rate)： 是衡量数字通信系统可靠性指标，它指接收出现的差错比特数(传错码元数、字符)Ne和所传输的总比特数(总码元数、字符数)N之比；Pe=Ne/N。有时也用10万个符号中的错误数量表示，如传10万个码元错一个码元，则Pe=10-5。差错率的描述可有平均误码率、平均误码元率、平均误字符率等；但都是一个统计平均值。统计平均才有意义。 在实际传输质量中，主要考察的是平均

35、误码元率和平均误字符率。,52,1、物理层PH：为执行、维护和终止物理链路定义了电子、 机械、过程及功能的规则，实现比特流的透明传输。 2、数据链路层DL：通过物理网络链路提供透明、可靠的数据帧的传输。 3、网络层N：提供路由选择及其相关的功能，实现分组的传输服务。 4、运输层T：为高层提供可靠的端到端数据报文传输业务。 5、会话层S：建立、管理和终止表示层与实体之间的会话，组织和同步进程间的对话。 6、表示层P：提供多种用于应用层数据的编码和转化功能，确保信息的可识别。 7、应用层A：负责两个应用进程间的信息交换，标识通信伙伴，定义资源的可用性和同步通信，为应用进程提供服务。,ISO/OSI

36、 RM七层的名称和功用,发送端,应用层,表示层,会话层,传输层,网络层,数据链路层,物理层,接收端,DATA,DATA,DATA,DATA,DATA,DATA,DATA,BITS,AH,PH,SH,TH,NH,DH,DT,数据链路层,协议,应用层,协议,表示层,协议,会话层,协议,传输层,协议,网络层,协议,各层之间如何工作,应用层,表示层,会话层,传输层,网络层,数据链路层,物理层,54,1、TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol）是网络互连事实上的工业标准，它是因特网的基本协议。TCP/IP是一组协议簇的简称，除TCP和

37、IP两大主要协议外，尚包括许多其它协议，因此是一系列支持网络通信的协议的集合。TCP协议和IP协议起承上启下的作用，屏蔽物理网络细节，向上提供一致、通用的数据传输手段，构成互连网的骨架和核心。由于两个协议同时用于一个系统中的，故称它们为TCP/IP协议。 2、TCP协议是传输层中的协议，提供可靠的、面向连接、全双工的端-端通信机制。功能包括将消息分成分组，在接收端重装分组，对丢失和出错分组重传，并将其按顺序排列。 3、IP协议是网络层的协议，提供不可靠的、无连接数据报服务，主要有寻址、服务类型说明、拆装和安全功能。说明文件为RFC791。,TCP/IP（传输控制协议/网络互连协议）,55,TC

38、P/IP中应用程序与协议软件的通信,56,概念层次,层次间传递的对象,应用层,传输层,Internet层,网络访问层,硬件层,TCP字节流或UDP消息 (TCP Stream or UDP message),TCP片段或UDP数据包 (TCP segment or UDP packet),IP数据报 (IP Datagram),网络帧 (Frame),TCP/IP分层模型及其各层之间传送的对象,57,TCP/IP分层工作原理,58,TCP/IP协议簇的层次模型和两个重要的分界线,59,TCP/IP模型与OSI模型的比较,60,1、Internet：采用TCP/IP协议向社会公众提供通用的因特网

39、服务的国际互联网。 2、Intranet：采用TCP/IP协议用于为分布在不同地点的企业内部部门之间提供因特网服务的企业内联网，也称为企业TCP/IP网络。 3、Extranet：采用TCP/IP协议为特殊群体建立的虚拟网络，也称为外联网。,TCP/IP网络的三种类型,61,哈尔滨,长春,沈阳,（大连）,北京,天津,呼和浩特,乌鲁木齐,银川,兰州,西宁,成都,重庆,贵阳,昆明,南宁,广州,（大同）,太原,石家庄,济南,（徐州）,合肥,南京,上海,郑州,西安,武汉,长沙,杭州,南昌,福州,海口,（包头）,（湛江）,（绥德）,（乌兰浩特）,（蓬莱）,（三门峡）,（廊坊）,（黄眉）,（株洲）,国家级

40、基础干线网拓扑图,一期,二期,三期,拉萨,（宝鸡）,（吉林）,（延吉）,（齐齐哈尔）,（通化）,（霍尔果斯）,（宜昌）,62,北环：北京天津济南合肥武汉郑州石家庄北京 南环：武汉合肥南京上海杭州福州长沙广州武汉 西环：郑州西安成都重庆武汉郑州 西南环：成都昆明南宁贵阳重庆成都 东北环：北京沈阳长春哈尔滨吉林延吉大连烟台济南天津北京 西北环：北京呼和浩特银川兰州西安太原石家庄北京 西线：兰州乌鲁木齐、兰州西宁 业务收集环和迂回保护链路：若干 到2001年底，国家光缆干线网总里程已达3万7千多公里，连通了全国30个省（自治区、直辖市），除西北线和东北线外，各主要光缆干线网已形成环路。,国家级基础干

41、线网的规划路由,63,广播电视传输平台（A平台）：采用DVB（HDTV、SDTV）over SDH技术体制，传送信号分为：可重复编辑的信号（Contribution，编码为MPEG2的4:2:2 PML）；用于播出的信号（Distribution，编码为MPEG2 4:2:0 MPML，可加入业务信息SI和条件接收CA 信息流）。干线网上的接口标准为符合ITU-T G.703标准的DS3（45Mbit/s）接口。 数据传输平台（B平台）：基于IP over DWDM和IP over SDH混合传输体制，逐步实现全国省、市广电数据平台高带宽、高冗余度、高可靠性以及高可扩展性的的互联互通，可灵活地

42、为用户提供数据交换业务以及其他各种增值业务，包括Internet接入、虚拟专网、内容中心/数据中心、节目制作与交易、透明通道和IP电话等。,国家级基础干线网的两个平台,64,第一节 城域骨干网技术概述城域网的基本特征,从基本概念看，城域网是一个共同工作网络的集合，在一个城市地区提供接入和服务。特别是，城域网是单个、独立、明确的“城市地区网络”，由一个网络运营商，通常是一个服务提供商或电信运营商来拥有和运行。 从基本特征看，城域网是一种主要面向企事业用户的、最大可覆盖城市及其郊区范围的、可提供丰富业务和支持多种通信协议的公用网，实际是一种带有某些广域网特点的本地应用型公用网络。 城域网的关键特征

43、是公用多业务网，由此带来了一系列有别于其它网络的特点。城域网既不同于局域网，又不同于广域网。,65,城域网与局域网的主要区别,（1）以网络性质来描述，局域网是企事业单位的专用网，而城域网是面向公用网应用和多用户环境的，因此有严格的要求；数据流量在世界范围内正以空前的速度增长，没有哪种网络的速度的增长比城域网还快。高速局域网、城域骨干网必须满足各种业务的带宽需要。 （2）以距离来描述，城域网覆盖的距离达到150公里,而局域网典型跨越距离不超过2公里，广域网则比城域网扩展到更远距离，典型覆盖的距离大于150公里。 （3）以业务功能来描述，典型局域网通常主要提供数据业务，而城域网的业务范围不仅有数据

44、，还有语音和图像，是全业务网络。城域网的目的是为最终用户提供安全的分布式宽带接入。另外，城域网必须能够支持领先应用和高附加值的服务。,66,城域网与广域网或长途网的主要区别,（1）从是容量来说，广域网或长途网要求很高的容量，而城域网只需中等容量即可。 （2）从覆盖距离来说，典型广域网或长途网的传输距离可达数千公里；城域网覆盖距离明显缩小。 （3）从支持的业务应用来说，广域网或长途网目前只支持SDH，将来预计也只有SDH以太网和DWDM，而城域网需要支持各种客户所需的带宽。多样化将是城域网有别于长途网的重要特点，而丰富的应用是城域网能持续发展的原动力。 （4）从容许的成本来说，广域网或长途网的高

45、容量可由成千上万的大量用户共享，因而可以容许较高的成本，而城域网不容许较高的成本。特别是城域网的成本关键是节点，而非线路，而长途网恰好相反。,67,广电交互信道城域骨干网的地位,（1）广电交互信道城域骨干网上连广电国干网、广电省干网，下连广电县（市、区）网，随着广电国干网、广电省干网骨干网容量和接入网容量的大幅度提升，并基本建成的情况下，网络的容量瓶颈已经逐渐转移到城域网，城域骨干网对确保全国广电网络互连互通，处于十分重要的地位。,68,广电交互信道城域骨干网的地位,（2）广电交互信道城域骨干网是当地信息化建设的重要基础设施，是我国信息高速公路的组成部分。正常、可靠、快捷的传送对形成广电新的业

46、务增长点，尤其是保障有线电视增值业务的开展至关重要。 （3）新的业务和应用的发展进一步需要广电交互信道城域骨干网提供优质高效的服务。特别是电子商务，关键企事业业务（诸如外联网、主机托管、存储域网、灾难恢复等）的外包，局域网互连，高速数据传送，上网浏览，点播电视，会议电视等。 （4） 广电宽带城域网交互信道骨干网主要是进行数据、视频与音频的高速传输与交换，能够满足用户的各种业务需求。,69,广电城域骨干网特有的关键需求,70,广电交互信道城域骨干网的特点,对于数据业务、语音、数据、图像等多媒体通信的需求日益旺盛。提供宽带多媒体业务，已成为网络运营商开拓市场的新的空间。 城域骨干网最明显的特点是业

47、务类型多样性和业务流向流量的不确定性，如何根据当地的业务需求、投资大小和发展重点来构建广电城域骨干网是首先要考虑的问题。 网络技术方案设计和设备的选择主要考虑系统的结构性、开放性、技术先进和可靠性并重、可扩展性和可管理，可维护性等原则。在条件相近的情况下，尽量采用主流厂商的主流产品。 实现网络的宽带化，首先是要提供高速无阻塞的城域骨干网。 广电宽带城域网交互信道骨干网主要是进行数据、视频与音频的高速传输与交换，满足用户的各种业务需求。,71,信息化指数主要调控指标,72,IP技术成为“焦点”的原因,数据业务、宽带交互业务的迅速增长使得传统通信网的弊端日益明显。 数字化技术的全面采用使得声音、图

48、像和数据等业务可以采用统一的数字传输、交换和分配。 光通信技术的发展为综合传输各种业务信息提供了必要的带宽、传输质量和低成本。 Internet的巨大成功将IP技术推上舞台。,73,宽带IP网的发展和演化,74,基于IP的网络（INTERNET）,帧中继,ATM接入,SDH/PDH 传输,无线传输,金属线传输,光纤传输,IP OVER SDH,IP OVER OPTIC ( WDM),IP OVER ATM,ATM 基干,光纤传输,帧中继,IP OVER X？,75,IP over X,76,IP传送技术(IP over X),IP业务急剧增长，需要更高速、更简单、带宽利用更有效的组网技术来解

49、除骨干网的压力 IP 传送技术 IP over ATM IP over SDH/SONET IP over Optical/WDM 第三层交换技术,77,一. 特点 1. 具有统一的IP通信协议； 2. 具有巨大的传输容量，提供巨大的网络带宽， 具有可持续发展的网络结构； 3. 能够灵活可靠持续地支持一切已有和将有的业务。 二. 层次结构 1. 上层联网协议TCP/IP； 2. 中间层是ATM和/或SDH； 3. 下层(物理层)波分复用的光传送网。 三、发展趋势（方向性的变化） （1）ATM网络将退居通信网络的边缘； （2） SDH网将向全光网络进化； （3）通信网络未来将聚合为纯净的光IP网

50、络模式，发展成为宽带的IP网络。,下一代的电信网构想,78,1、先进性和实用性：选择具有发展潜力的交换技术，便于开展综合业务，支持未来业务，能与其他网络互连。 2、高性能：采用高速处理设备，吞吐量大，低时延。 3、支持各种应用：城域骨干网的带宽足够，保证服务质量。 4、高可靠性和稳定性：提供备份、冗余配置，不出现单点故障。 5、标准化设计：采用支持开放标准的产品，标准的接口规范。 6、可升级性：方便扩容，符合发展要求，可平滑过渡。 7、易于安装，操作和维护。,城域骨干网的设计原则,79,1、骨干网的承载能力：传输能力、无阻塞交换容量。 2、可靠性和自愈能力：包括链路冗余（切换时间 50ms）、

51、模块冗余（热插拨，99.999%可用性，切换时间 3s) 、设备冗余（1+n热备）和路由冗余（收敛时间30s ）。 3、拥塞控制和服务质量保障：支持业务分类（COS），有队列机制、先期拥塞控制、资源预留。 4、网络扩展能力：能扩展交换容量、端口密度、骨干带宽和网络规模。 5、能与其它网络互连：与因特网、本地其它公网、广播电视行业上级及下级网、各种接入网、VPN等可无缝连接。 6、支持必要的通信协议：如TCP/IP、路由协议和MPLS等。 7、有网络管理与安全体系：基于策略管理、安全监控和控制机制。,城域骨干网的技术要求,80,城域骨干网五个关键环节,（1）网络结构 （2）路由协议及路由策略 （

52、3）IP地址划分及域名系统 （4）网络管理和网络控制系统 （5）认证计费及业务管理系统,81,城域骨干网技术的分类,目前，城域骨干网解决方案主要有四大类： 第一类是基于第二层交换和第三层选路的方案，主要指以太网解决方案； 第二类是以ATM为基础的多业务平台方案； 第三类是以SDH为基础的多业务平台； 第四类是城域网以WDM为基础的多业务平台。 从实际情况和可行性来看，广电交互信道城域骨干网主要采用宽带IP和异步转移模式（ATM）技术。,82,1、IP（Internet Protocol）技术 基于IP的宽带城域网技术有： （1）千兆以太网技术GE（Gigabit Ethernet）、 （2）基

53、于裸光纤的POS技术（Packet over SDH ，or IP over SDH ） （3） Cisco的动态包传输技术DPT（Dynamic Packet Transport ）； 2、IP over ATM技术 在异步转送模式ATM（Asynchronous Transfer Mode）上传送IP包。,目前实用的两类城域骨干网核心技术,83,在-25-35时，附加损耗为0.030.04dB/km,在 -40时，附加损耗为0.060.08dB/km。,光纤的损耗,84,光纤的色散,色散是指输入信号中不同频率或不同模式光的传播速度不同，不同时到达输出端，使输出波形展宽变形、失真的现象。 色

54、散对数字传输的影响：限制了光信号一次传输的距离；减少了传输的信息容量；与光源的调制特性一起产生组合二次失真（CSO） 色散常数 D = d/( L d),85,单模光纤,G.652光纤：对1.31m光的色散为零，性能最佳；也可用于1.55m光 G.653光纤(色散位移光纤) ：零色散波长在1.55m附近，适于长距离、大容量的信息传输，但价格较贵。 G.654光纤（截止波长位移光纤）：1.55m处的衰减最小（色散仍然较高），用于海底光缆 G.655光纤：零色散点不在1.55m，避免发生多波长传输的四波混合，用于密集波分复用。,86,单模光纤,无水峰光纤：多了一个1.4m的窗口（损耗比1.31m小

55、，色散比1.55m低），可提供从1.28m至1.625m的完整波段，可复用的波长数大大增加。,87,光信号的副载波强度调制,AM-IM:传输节目更多，但对激光器的要求较高，光接收机的灵敏度较低，传输距离较近，1.31m激光无中继距离不超过35公里。 FM-IM：对激光器线性的要求不高，传输距离较大。图像质量高交调互调产物表现为接收调频波的背景噪声，对图像质量的影响较小。但所占频道较宽（每个频道3540MHz），一根光纤只能传输1618套电视节目，光接收机输出的信号需经过FM/AM转换器才能送入用户。可组成一个卫星电视传输系统。,88,光信号的调制,PCM-IM方式：失真小，无噪声积累，多级传输

56、后载噪比仍可达60dB,C/CTB和C/CSO可达70dB。无中继放大可传输100公里以上，利用光纤放大器，可传输数千公里。但价格贵；无压缩时，一根光纤只能传输16套节目。经过压缩，可传输数百套节目，但成本较高。,89,光调制器原理,直接调制：技术简单，损耗小，易于实现。但易出现附加频率调制（或啁秋效应chirping）。出现组合二次互调失真（CSO）。 间接调制（内调制和外调制）：需要通过专门的调制器，但无啁秋效应。外调制调制效率较低。,90,光信号的解调,任务：把光信号恢复成电信号。 光电效应：当光照射到金属或半导体上产生光电流的现象。 光电效应的性质：光电流的强度与入射光成正比；当入射光

57、的频率低于红限频率时，不会产生光电效应。入射光的频率太高，半导体材料对光的吸收系数将变大。 波长响应范围：硅为0.51.0m， 锗和InGaAs为1.11.6m。,91,动态包传输技术DPT,美国Cisco公司的动态包传输技术DPT（Dynamic Packet Transport）是IP光纤技术的一种采用环形网的第二层包传输，对数据包进行优化的基于光纤传输的解决方案。DPT将IP路由技术对带宽的高效利用及丰富的业务融合能力和光纤环路的高带宽及可靠的自愈功能紧密结合，它采用空间复用协议（SRP），在双环光纤上直接传送IP包，是一种与介质无关的MAC层协议，可用于各种物理层技术之上。SRP环形结

58、构可以动态使用带宽，使带宽的利用率得到大大的提高，避免了点对点连接的限制，对端口数的需求很少。,92,DPT的基本概况 传统的SONET/SDH环有专门的保护时隙，这样在任何时候都要保留环上带宽的一半。SONET/SDH环采用TDM技术。设置点到点的带宽连接，而不论是否在使用。为了克服上述缺点，Cisco的分组优化及先进的光纤传输技术充分利用最新的MAC（媒介接入控制）层协议空间再利用协议（SRP）；以及两种专用的算法SRP公平机制算法（SRPfa）和智能保护交换（IPS）。 （1）DPT环有两个相反路由的环，每个环都能同时传送数据和控制分组。如果一组数据在一根光纤的一个方向发送数据（下行），并在另一个光纤环的反向环路上发送控制分组（上行）。这样，DPT最大地利用了动态分组传输的带宽，并加快了配合带宽利用和自愈等目的的控制信号的传送。,93,（2）空间复用协议SRP(Spatial Reuse Protocol)，是一种与媒体无关的MAC层协议，可以用于各种物理层技术之上。在MAC层提供寻址、包丢弃和带宽管理功能，自动发现节点的增加和移出，发送拓朴信息包，从而使每个节点可明确节点的连接状态。DPT环典型的用法是由两根反向光纤组成SRP环，其中每一根光纤都可以用来传输数据和传输反方向的控制信号。一个叫作内环，