第八章 网络技术展望

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。

人们每次发送的报文分为较小的数据块，既报文分组，每个报文分组单独传送，达到目的地后再重新组装成报文，这就是分组交换技术。
信元交换技术是一种快速分组交换技术，它结合了电路交换技术延迟小和分组交换技术灵活的优点。信元是固定长度的分组，ATM采用信元交换技术，其信元长度为53字节。
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。6微机到主机—对等通信—客户/服务器—网站/浏览器。

目前主要的运营网络有电信网，有线电视网和计算机网。

宽带ISDN的核心技术是采用异步传输模式ATM。另一个核心技术关键技术是满足各种各样的服务质量QoS要求。
宽带ISDN的业务分为两类：交互型业务和发布型业务。
交互型业务是指在用户间或用户与主机之间提供双方信息交换的业务。
发布式业务是由网络中某点向其他多个位置传送单向信息流的业务。
宽带ISDN的协议分为3面和3层，3个面分别称为用户面，控制面和管理面。每个面又分为3层：物理层，ATM层和ATM适配层。
所谓社区宽带网是接到用户的快速网络，网络通常需求的速率至少是2Mbps。
RRB提供多种综合集成业务，有多种网络构筑方式，其中基于有线电视HFC网的方式速率最高。
RRB由业务提供者，传送者，接入网和家庭网共同组成。
从目前来看，有3种主要的技术，一种是基于电信网络的数字用户线路XDSL方式，它是建立在原有的电信线路上面传送宽带数据。还有一种在有线电视网CATV上传送宽带数据；另一种就是纯粹计算机网络，也就是我们常说的局域网，它可能以基于IP的方式传输宽带数据。
有线电视网CATV是采用单向传输方式。RRB极有可能的发展趋势是，采用ATM技术把所有的家用电器连接起来。
宽带网络是具备较高通信速率和吞吐量的通信网络。
整个宽带网络可以分为传输网，交换网和接入网3大部分，所以宽带网的相关技术也分为3类：传输技术，交换技术和接入技术。宽带传输网主要是以SDH为基础的大容量光纤网络，宽带交换网是采用ATM技术的综合业务数字网，宽带接入网主要有光纤接入，铜线接入，混合光纤/铜线接入，无线接入等。
光纤通信系统由电发射端机，光发射端机，光纤，中继放大器，光接收端机和电接收端机组成。
波分复用可使用多路不同波长的光信号在同一光纤上传输，这样既增加了光纤的传输容量，又打破了光纤点到点连接的限制，从而可以用光纤构成网络连接。
波分复用和光孤子技术：光纤的传送容量为100Gbps以上。光孤子采用很窄的光脉冲，传播以后能达到很小的失真，从而到达很高的传输容量。
宽带网络中的交换技术要求提供高速大容量交换，能支持各种业务，目前最有前途的交换网络是ATM网。
ATM采用面向连接的信号交换形式，达到大容量，多速率交换；通过虚连接和流量控制机制实现统计复用，以较高的网络资源利用率实现各种业务的交换。
ATM且有电路交换和分组交换的优点。
宽带网络对接入技术的要求包括两个方面：网络的宽带化和业务的综合化。
在传输网中，目前采用的是同步数字体系SDH。
SDH主要有以下特点：
1 具有全世界统一的网络结点接口，简化了消息互通。
2 具有一套标准化的信息结构等级，这些信息结构叫做同步传输模式。
3 在帧结构中具有丰富的用于维护管理的比特，因而具有强大的网络管理功能。
4 所有网络单元都有标准的光接口，包括同步光缆线路系统，同步复用器，分插复用器和同步数字交叉连接设备等等，因此可以在光路上实现互通。
5 具有一套特殊的复用结构，允许现有的准同步数字体系PDH，同步数字体系SDH和宽带综合业务数字网B-ISDN的消息都能进入其帧结构，因而具有广泛的适应性。
6 大量采用软件进行网络配置和控制，使得新功能和新特性的增加比较方便，适合未来的发展。
SDH信号最基本也是最重要的模块信号是STM-1，其速率为155。520Mbps。更高等级的STM-N是将STM-1同步复用而成。
STM-1每秒钟的传输速率为9*270*8*8000=155。52Mbps。
每个帧分为3个主要区域：
1 段开销SOH区域。
2 信息净负荷区域。
3 管理单元指针区域。
这是指示符，用来指示净负荷的第一个字节在STM-N帧内的准确位置。
SDH的网络单元有终端复用器，分插复用器ADM和数字交叉设备DXC等。
终端复用器的主要任务是将低速支路和155Mbps的电信号纳入STM-N帧结构中，并经过电/光转换为STM-N的光路信号，或相反。
分插复用器的主要任务是综合同步复用和数字交叉连接功能，分插任何信号。
数字交叉连接设备是SDH网的重要网络单元。
纯光DXC是唯一能与高速光纤传输速率相匹配的交叉连接技术。
自愈网是无需人为干预，网络就能在很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。
异步传输模式ATM是一种分组交换和复用技术。
ATM用固定长度的分组发送信息，每个信元在其头部包含一个VCI，VCI提供一种方法，以创建多条逻辑信道，并在需要时候多路复用。因为信元长度固定，信元可能包含无用的比特。
ATM承载业务的重要特征：
1 它提供的服务是面向连接，通过虚电路传送数据。
2 数据被封装在53字节的信元中传输。
3 同一信道或链路中的信元可能来自不同的虚电路，它们采用统一多路复用技术。
4 为了满足不同的服务质量，ATM交换机能够以非平等的方式处理同一信道内不同的VC连接中的信元流。
ATM实际上是一个非常简单的协议，它仅仅把数据从一个端点传送到另一个端点，它本身并不提供差错恢复。
高层协议包括应用层，表示层，传输层和网络层。
适配层分为2个子层：会聚子层（CS）和坼装子层（SAS）。CS本身包括2个子层：特定业务会聚子层（SSCS）和公共部分会聚子层（CPCS）。
ATM信元由53字节组成：前5个字节是信头，其余48字节是信息字段。
ATM网络优点：
1 非常适合标记交换。
2 响应时间短。ATM协议的一个重点特点是响应时间短，以及具有LAN和WAN的无缝联网能力。
3 高速和高带宽。
4 综合网络。
6 从用户端综合接入。
7 现有协议和传统LAN的互连。
ATM应用例子:
1 高带宽ATM主干
2 中心局的ATM交换机
3 移动通信系统中的ATM
4 ATM之上的视频会议
5 实时多媒体信息的大规模发布
接入网（AN）是指交换局到用户终端之间的所有机线设备。
接入网根据使用媒体分为光纤接入、铜线接入、光纤同轴混和接入（HFC）和无线接入（WLL）。
接入网特点：
1 主要完成复用、交叉连接和传输功能。
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 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、有源及无源网络、HFC和无线等多种接入技术
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
接入网的主要功能
1 用户口功能（UPF）
2 业务口功能（SPF）
3 核心功能（CF）
4 传送功能（TF）
5 AN系统管理管理（SMF）
xDSL主要的技术方式
1 非对称数字用户线（ADSL）
2 高比特率数字用户线（HDSL）
3 甚高速数字用户线（VDSL）
4 单线路数字用户线（SDSL）
5 速率自适应数字用户线（RADSL）
6 基于ISDL的数字用户线路（ISDL）
光纤接入网的拓朴结构：总线型、环型、星型和树型结构。
全球多媒体的特征：
1 异构性；2 服务质量；3 移动性；4 拓展性；5 安全性和可靠性

传输介质是网络中连接收发双方的物理通路，也是通信中实际传送信息的载体。
常用的传输介质为：双绞线，同轴电缆，光纤电缆和无线通信与卫星通信信道。
双绞线由按规则螺旋结构排列的两根，四根或八根绝缘导线组成。
屏蔽双绞线STP和非屏蔽双绞线UTP。
屏蔽双绞线由外部保护层，屏蔽层与多对双绞线组成。
非屏蔽双绞线由外部保护层，多对双绞线组成。
三类线，四类线，五类线。
双绞线用做远程中续线，最大距离可达15公里；用于100Mbps局域网时，与集线器最大距离为100米。
同轴电缆由内导体，外屏蔽层，绝缘层，外部保护层。
分为：基带同轴电缆和宽带同轴电缆。
单信道宽带：宽带同轴电缆也可以只用于一条通信信道的高速数字通信。
光纤电缆简称为光缆。
由光纤芯，光层与外部保护层组成。
在光纤发射端，主要是采用两种光源：发光二极管LED与注入型激光二极管ILD。
光纤传输分为单模和多模。区别在与光钎轴成的角度是或分单与多光线传播。
单模光纤优与多模光纤。
电磁波的传播有两种方式：1 是在空间自由传播，既通过无线方式。
　　　　　　　　　　　　2 在有限的空间，既有线方式传播。
移动通信：移动与固定，移动与移动物体之间的通信。
移动通信手段：
1 无线通信系统。
2 微波通信系统。频率在100MHz-10GHz的信号叫做微波信号，它们对应的信号波长为3m-3cm。
3 蜂窝移动通信系统。多址接入方法主要是有：频分多址接入FDMA，时分多址接入TDMA与码分多址接入CDMA。
4 卫星移动通信系统。商用通信卫星一般是被发射在赤道上方35900km的同步轨道上
描述数据通信的基本技术参数有两个：数据传输率与误码率。
数据传输率是描述数据传输系统的重要指标之一   S=1/T 
对于二进制信号的最大数据传输率Rmax与通信信道带宽B（B=f，单位是Hz）的关系可以写为： Rmax=2*f（bps）
在有随机热噪声的信道上传输数据信号时，数据传输率Rmax与信道带宽B，信噪比S/N关系为： Rmax=B*LOG⒉（1+S/N）
误码率是二进制码元在数据传输系统中被传错的概率，它在数值上近似等于：
　　　　　　　　　　　Pe=Ne/N（传错的除以总的）
对于实际数据传输系统，如果传输的不是二进制码元，要折合为二进制码元来计算。

3作为信息高速公路主要技术基础的数据通信网具有以下特点：人们将采用X.25建议所规定的DTE与DCE接口标准的公用分组交换网叫做X.25网。
帧中继是一种减少接点处理时间的技术。
综合业务数字网ISDN：
　B-ISDN与N-ISDN的区别主要在：
1 N是以目前正在使用的公用电话交换网为基础，而B是以光纤作为干线和用户环路传输介质。
2 N采用同步时分多路复用技术，B采用异步传输模式ATM技术。
3 N各通路速率是预定的，B使用通路概念，速率不预定。

ATM技术的主要特点是：
1 ATM是一种面向连接的技术，采用小的，固定长度的数据传输单元。
2 各类信息均采用信元为单位进行传送，ATM能够支持多媒体通信。
3 ATM以统计时分多路复用方式动态的分配网络，网络传输延迟小，适应实时通信的要求。
4 ATM没有链路对链路的纠错与流量控制，协议简单，数据交换率高。
5 ATM的数据传输率在155Mbps-2。4Gbps。
促进ATM发展的要素：
1 人们对网络带宽要求的不断增长。
2 用户对宽带智能使用灵活性的要求。
3 用户对实时应用的需求。
4 网络的设计与组建进一步走向标准化的需求。
一个国家的信息高速路分为：国家宽带主干网，地区宽带主干网与连接最终用户的接入网。
解决接入问题的技术叫做接入技术。
可以作为用户接入网三类：邮电通信网，计算机网络（最有前途），广播电视网。