第8章网络技术展望 【考点一】迈向综合网络 1网络技术的发展趋势 (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→主机→对等通信→客户/服务器→网站浏览器 2电信网、有线电视网和计算机网 目前主要的运营网络有电信网、有线电视网和计算机网。这3种网络 有许多不同之处 对电信网来说,发展的难点有:用户回路的宽带化和具有综合业务能 力的宽带交换机制。另外作为公用网,它还必须保证网络的互通,如 宽带网与现有各种网络的互通。对有线电视网来说,它已具有了直接 连接到用户的宽带网络,可是受网络拓扑结构的限制,这种网络要提 供交换形式的业务仍需做大量的工作,好在有线电视网没有任何以前 的包袱,而且可以先在小范围内提供服务,所以能采用最新的技术 步跨入宽带交换。 计算机网络在提供综合业务方面有一定的优势,多媒体计算机技术已 非常普及。对于计算机网,要提供宽带综合业务,需解决的首要问题
第 8 章 网络技术展望 【考点一】迈向综合网络 1.网络技术的发展趋势 (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→主机→对等通信→客户/服务器→网站/浏览器 2.电信网、有线电视网和计算机网 目前主要的运营网络有电信网、有线电视网和计算机网。这 3 种网络 有许多不同之处。 对电信网来说，发展的难点有：用户回路的宽带化和具有综合业务能 力的宽带交换机制。另外作为公用网，它还必须保证网络的互通，如 宽带网与现有各种网络的互通。对有线电视网来说，它已具有了直接 连接到用户的宽带网络，可是受网络拓扑结构的限制，这种网络要提 供交换形式的业务仍需做大量的工作，好在有线电视网没有任何以前 的包袱，而且可以先在小范围内提供服务，所以能采用最新的技术一 步跨入宽带交换。 计算机网络在提供综合业务方面有一定的优势，多媒体计算机技术已 非常普及。对于计算机网，要提供宽带综合业务，需解决的首要问题
是宽带,目前的100Mbps以太网和千兆以太网都已采用了交换式的 网络结构,带宽的利用率大大提高。随着电信网、有线电视网、计算 机网都提供综合业务,三种网络间的界限也必须越来越模糊,三种网 络将共同构造信息高速公路的网络基础设施。 3宽带综合业务数字网 (1)宽带ISDN的关键技术 宽带ISDN的核心技术是采用异步传输模式ATM,实现高效的传输、 交换和复用。ITU-T要求从用户的接入到网络的传输、交换全部采用 ATM技术 宽带ISDN的另一个关键技术是满足各种各样的服务质量(Qos)要求 (2)宽带ISDN的业务类型 宽带ISDN的业务分为两类:交互型业务和发布型业务。 (3)宽带ISDN协议参考模型 宽带ISDN协议参考模型分为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AT适配层。 4.社区宽带网RBB (1)社区宽带网的概念 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。它是连接普通家庭用户终端设备和信息高速公路之间的桥 梁,按照网络结构的定义,社区宽带网覆盖了接入网和用户驻地网两 者的范围。 (2)社区宽带网的技术平台
是宽带，目前的 100 Mbps 以太网和千兆以太网都已采用了交换式的 网络结构，带宽的利用率大大提高。随着电信网、有线电视网、计算 机网都提供综合业务，三种网络间的界限也必须越来越模糊，三种网 络将共同构造信息高速公路的网络基础设施。 3.宽带综合业务数字网 (1)宽带 ISDN 的关键技术 宽带 ISDN 的核心技术是采用异步传输模式 ATM，实现高效的传输、 交换和复用。ITU-T 要求从用户的接入到网络的传输、交换全部采用 ATM 技术。 宽带 ISDN 的另一个关键技术是满足各种各样的服务质量(Qos)要求。 (2)宽带 ISDN 的业务类型 宽带 ISDN 的业务分为两类：交互型业务和发布型业务。 (3)宽带 ISDN 协议参考模型 宽带 ISDN 协议参考模型分为 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 AT 适配层。 4.社区宽带网 RBB (1)社区宽带网的概念 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 2 Mbps。它是连接普通家庭用户终端设备和信息高速公路之间的桥 梁，按照网络结构的定义，社区宽带网覆盖了接入网和用户驻地网两 者的范围。 (2)社区宽带网的技术平台
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,它是在原有的电信线路上面传输宽带数据;还有一种 是在有线电视网CAⅣV上传输宽带数据;另外一种就是纯粹的计算机 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。 (3)社区宽带网提供的服务 目前,许多系统集成商都看好社区宽带网这个市场,他们认为在搭建 起这样一个平台之后将会在这个平台上产生很多应用,如 Internet访 问、电子商务等 【考点二】迈向宽带网络 1.宽带网络基本技术 整个宽带网络可以分成传输网、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 2SDH技术 在传输网中,目前采用的是同步数字体系SDH)。在1988年以后IU-T 推出了一系列有关SDH的标准,对SDH的比特率、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,从而 确立了SDH这一传输体系。 SDH主要有以下特点:
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，它是在原有的电信线路上面传输宽带数据；还有一种 是在有线电视网 CATV 上传输宽带数据；另外一种就是纯粹的计算机 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。 (3)社区宽带网提供的服务 目前，许多系统集成商都看好社区宽带网这个市场，他们认为在搭建 起这样一个平台之后将会在这个平台上产生很多应用，如 Internet 访 问、电子商务等。 【考点二】迈向宽带网络 1.宽带网络基本技术 整个宽带网络可以分成传输网、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。 2.SDH 技术 在传输网中，目前采用的是同步数字体系(SDH)。在1988年以后ITU-T 推出了一系列有关 SDH 的标准，对 SDH 的比特率、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，从而 确立了 SDH 这一传输体系。 SDH 主要有以下特点：
(1)具有全世界统一的网络结点接口(NN,简化了信息互通 (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 E(STM, Synchronous Transport Module) (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-SDN)的信息都能进入 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,适用将来的发展 3.ATM技术 (1)ATM的定义 异步传输模式ATM是一种分组交换和复用技术。虽然术语"异步"出 现在它的描述中,但它与"异步传送过程"亳不相干。由于它的设计方 式,它特别适合高带宽和低时延应用。ATM用固定长度的分组(称为 信元)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,并在需要时进行多路复用。因为信元长度 固定,信元可能包含无用的比特。 (2ATM协议栈
(1)具有全世界统一的网络结点接口(NNI)，简化了信息互通。 (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 块(STM，Synchronous Transport Module)。 (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)的信息都能进入 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，适用将来的发展。 3.ATM 技术 (1)ATM 的定义 异步传输模式 ATM 是一种分组交换和复用技术。虽然术语"异步"出 现在它的描述中，但它与"异步传送过程"毫不相干。由于它的设计方 式，它特别适合高带宽和低时延应用。ATM 用固定长度的分组(称为 信元)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，并在需要时进行多路复用。因为信元长度 固定，信元可能包含无用的比特。 (2)ATM 协议栈
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输 到另一个端点,它本身并不提供差错恢复。当然,ATM被设计成可 与现有协议进行互操作。事实上,它几乎能适应任何支持端-端差错 恢复的上层协议。 (3)ATM信元结构 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 (4)ATM的优点 ATM网络有很多优点,简要列举如下 ①标记交换; ②响应时间短; ③高速和高带宽; ④综合网络; ⑤从用户端综合接入; ⑥现在协议和传统LAN的互连; ⑦带宽按需分配。 4接入网技术 (1)接入网的概念 所谓接入网(AN)是指交换局到用户终端之间的所有机线设备 其中主干系统为传统的电缆和光缆,一般长数公里;配线系统也可能 是电缆和光缆,其长度一般为几百光,而引入线通常长几米到几十米 (2接入网的特点
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输 到另一个端点，它本身并不提供差错恢复。当然，ATM 被设计成可 与现有协议进行互操作。事实上，它几乎能适应任何支持端-端差错 恢复的上层协议。 (3)ATM 信元结构 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。 (4)ATM 的优点 ATM 网络有很多优点，简要列举如下： ①标记交换； ②响应时间短； ③高速和高带宽； ④综合网络； ⑤从用户端综合接入； ⑥现在协议和传统 LAN 的互连； ⑦带宽按需分配。 4.接入网技术 (1)接入网的概念 所谓接入网(AN)是指交换局到用户终端之间的所有机线设备。 其中主干系统为传统的电缆和光缆，一般长数公里；配线系统也可能 是电缆和光缆，其长度一般为几百光，而引入线通常长几米到几十米。 (2)接入网的特点
接入网是业务提供点与最终用户之间的连接网络。它具有以下特点 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。 V5接口是专为接入网发展而提供的本地交换机和接入网之间的接 ③光纤化程度高。接入网可以将其远端设备ONU放置在更接近用户 处,使得剩下的铜缆段距离缩短,有利于减少投资,也有利于宽带业 务的引入。 ④能提供各种综合业务。接入网除接入交换业务外,还可接入数据业 务、视像业务以及租用线业务等。 ⑤对环境的适应能力强。接入网的远端室外设备ONU可以适应于各 种恶劣的环境,无须严格的机房,甚至可搁置在室外,有利于减少建 设维护费用 ⑥组网能力强。接入网可以根据实际情况提供环形、星形、链形、树 形等灵活多样的组网方式,且环形网具有自愈功能,也可带分支,有 利于电信网络结构的优化 ⑦可采用HSDL、ADSL、有源及无源光网络、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,实现对接入网内所有设备 的集中维护以及环境监控和112测试等功能,并可通过相应的协议接
接入网是业务提供点与最终用户之间的连接网络。它具有以下特点： 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。 V5 接口是专为接入网发展而提供的本地交换机和接入网之间的接 口。 ③光纤化程度高。接入网可以将其远端设备 ONU 放置在更接近用户 处，使得剩下的铜缆段距离缩短，有利于减少投资，也有利于宽带业 务的引入。 ④能提供各种综合业务。接入网除接入交换业务外，还可接入数据业 务、视像业务以及租用线业务等。 ⑤对环境的适应能力强。接入网的远端室外设备 ONU 可以适应于各 种恶劣的环境，无须严格的机房，甚至可搁置在室外，有利于减少建 设维护费用。 ⑥组网能力强。接入网可以根据实际情况提供环形、星形、链形、树 形等灵活多样的组网方式，且环形网具有自愈功能，也可带分支，有 利于电信网络结构的优化。 ⑦可采用 HSDL、ADSL、有源及无源光网络、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，实现对接入网内所有设备 的集中维护以及环境监控和 112 测试等功能，并可通过相应的协议接
入本地网网管中心,给网管带来方便 (3)接入网的主要功能 ①用户口功能(UPF):将特定的UN要求与核心功能和管理功能相适 配 ⑨业务口功能(SPF):将特定SN规定的要求与公用承载通路相适配, 以便核心功能处理,也负责选择有关的信息,以便在AN系统管理功 能中进行处理 ③核心功能(CF):处于UPF和SPF之间,主要作用是负责将个别用 户口承载通路或业务口承载通路的要求与公用传送承载通路相适配 其功能还包括为了通过AN传送所需要的协议适配和复用所进行的 对协议承载通路的处理 ④传送功能(TF):为AN中不同地点之间公用承载通路的传送提供通 道,也为传输媒质提供媒质适配功能。 ⑤AN系统管理功能(SMF):协调AN内UPF、SPF、CF和TF的适 配、维护和操作,也负责协调用户终端和业务节点的操作功能。 (4)数字用户线路xDSL接主技术 DSL是数字用户线路 Digital subscriber line)的简称,xDSL中的x表 示A/ H/S/C/V/RA等,DSL也是调制解调技术家族的成员,而表中 罗列的各种DSL实现类型的特征表明:xDSL比PSTN上的传统 Modem更加高速,同时也更加复杂。有时候,技术的复杂性会成为 普及应用的巨大障碍,但是无论如何,xDSL的速率指标毕竟是十分 诱人的
入本地网网管中心，给网管带来方便。 (3)接入网的主要功能 ①用户口功能(UPF)：将特定的 UNI 要求与核心功能和管理功能相适 配。 ②业务口功能(SPF)：将特定 SNI 规定的要求与公用承载通路相适配， 以便核心功能处理，也负责选择有关的信息，以便在 AN 系统管理功 能中进行处理。 ③核心功能(CF)：处于 UPF 和 SPF 之间，主要作用是负责将个别用 户口承载通路或业务口承载通路的要求与公用传送承载通路相适配。 其功能还包括为了通过 AN 传送所需要的协议适配和复用所进行的 对协议承载通路的处理。 ④传送功能(TF)：为 AN 中不同地点之间公用承载通路的传送提供通 道，也为传输媒质提供媒质适配功能。 ⑤AN 系统管理功能(SMF)：协调 AN 内 UPF、SPF、CF 和 TF 的适 配、维护和操作，也负责协调用户终端和业务节点的操作功能。 (4)数字用户线路 xDSL 接主技术 DSL 是数字用户线路(Digital Subscriber Line)的简称，xDSL 中的 x 表 示 A/H/S/C/I/V/RA 等，DSL 也是调制解调技术家族的成员，而表中 罗列的各种 DSL 实现类型的特征表明：xDSL 比 PSTN 上的传统 Modem 更加高速，同时也更加复杂。有时候，技术的复杂性会成为 普及应用的巨大障碍，但是无论如何，xDSL 的速率指标毕竟是十分 诱人的
(5)光纤接入技术 光纤通信具有通信容量大、质量高、性能稳定、防电磁干扰和保密性 强等优点。它在无线通信方面已有广泛体现。光纤接入也将成为发展 的重点。 (6HFC接入技术 HFC( Hy brid Fiber Coax,即光纤到同轴电缆混合网)从接入用户的角 度来看是经过双向改造的有线电视网络,但从总体上来看它是以同轴 电缆网络为最终接入部分的宽带网络系统 (7)无线接入技术 未来的无线通信网的拓扑结构将是由各个无线接入点通过宽带有线 网相连构成的一个大的、无限延展的无线通信网,无线接入点可能是 蜂窝网的基站也可能是无线数据网的一个接入点,但是它们都以统 的方式进入宽带有线网,所采用的统一格式可能就是ATM的信元。 无线接入网是指部分或全部采用无线电波这一传输媒介连接业务接 入节点(交换机)和用户终端 【考点三】迈向全球多媒体网络 1.全球多媒体网络的特性 全球多媒体网络必须具有下列5种特性: (1)异构性:应付大量的传输技术、终端技术以及应用程序的能力。 (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:对网络提供移动访问点的能力
(5)光纤接入技术 光纤通信具有通信容量大、质量高、性能稳定、防电磁干扰和保密性 强等优点。它在无线通信方面已有广泛体现。光纤接入也将成为发展 的重点。 (6)HFC 接入技术 HFC(Hybrid Fiber Coax，即光纤到同轴电缆混合网)从接入用户的角 度来看是经过双向改造的有线电视网络，但从总体上来看它是以同轴 电缆网络为最终接入部分的宽带网络系统。 (7)无线接入技术 未来的无线通信网的拓扑结构将是由各个无线接入点通过宽带有线 网相连构成的一个大的、无限延展的无线通信网，无线接入点可能是 蜂窝网的基站也可能是无线数据网的一个接入点，但是它们都以统一 的方式进入宽带有线网，所采用的统一格式可能就是 ATM 的信元。 无线接入网是指部分或全部采用无线电波这一传输媒介连接业务接 入节点(交换机)和用户终端。 【考点三】迈向全球多媒体网络 1.全球多媒体网络的特性 全球多媒体网络必须具有下列 5 种特性： (1)异构性：应付大量的传输技术、终端技术以及应用程序的能力。 (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：对网络提供移动访问点的能力
(4)扩展性:适应未来各种各样的新应用程序和用户的能力。网络体 系结构必须能适应新的技术和应用程序。 (5)安全性和可靠性:包括确保用户通信不被截获和其他装置不被跟 踪的能力,同时也确保网络服务的高可用性。 2全球多媒体网络的技术领域 构造全球多媒体网络的技术主要有:组网、信号处理和应用程序。这 些技术融于部件中,部件必须组织在适当的体系结构内,以提供全球 多媒体网络所具有的属性。 3.全球多媒体网络的研究 从历史上看,信号处理、组网和应用程序开发的发展,相互间影响很 少。为了成功地说明多媒体组网的挑战,研究者必须跨学科合作,以 达到最终的设计目标。跨学科研究的领域有:体系结构、服务质量、 移动性、异构性、扩展性、安全性
(4)扩展性：适应未来各种各样的新应用程序和用户的能力。网络体 系结构必须能适应新的技术和应用程序。 (5)安全性和可靠性：包括确保用户通信不被截获和其他装置不被跟 踪的能力，同时也确保网络服务的高可用性。 2.全球多媒体网络的技术领域 构造全球多媒体网络的技术主要有：组网、信号处理和应用程序。这 些技术融于部件中，部件必须组织在适当的体系结构内，以提供全球 多媒体网络所具有的属性。 3.全球多媒体网络的研究 从历史上看，信号处理、组网和应用程序开发的发展，相互间影响很 少。为了成功地说明多媒体组网的挑战，研究者必须跨学科合作，以 达到最终的设计目标。跨学科研究的领域有：体系结构、服务质量、 移动性、异构性、扩展性、安全性