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1、 第第8章章 宽带网络通信宽带网络通信v8.1 宽带网络通信概述 v8.2 宽带接入网技术 v8.3 宽带核心网技术 v8.4 下一代网络（NGN）v8.5 信息通信网络技术的发展 v8.1 宽带网络通信概述 8.1.1 宽带通信网的发展 8.1.2 网络融合 v8.2 宽带接入网技术 8.2.1 接入网概述 8.2.2 数字用户线（DSL）技术 8.2.3 光纤接入 8.2.4 混合光纤同轴（HFC）接入 8.2.5 以太网接入 8.2.6 无线局域网（WLAN） 8.2.7 宽带无线接入 v8.3 宽带核心网技术 8.3.1 宽带IP网络组网技术 8.3.2 MPLS网络 8.3.3 宽带
2、IP城域网 8.3.4 IP RAN技术 v8.4 下一代网络（NGN） 8.4.1 NGN概述 8.4.2 基于软交换的下一代网络 8.4.3 基于IMS的下一代网络 v8.5 信息通信网络技术的发展 8.5.1 信息通信网络的发展特点 8.5.2 信息通信网络新技术 8.5.3 信息通信新技术的应用 v 宽带网络是具备较高通信速率和吞吐量的通信网络，是指传输、交换和接入的宽带化、智能化。网络带宽越宽，数据传输速率就越高，由此宽带技术应运而生。宽带技术包括主干网技术和接入网技术。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。宽带网络对接入技术的要求包括两个方面：网络的宽带
3、化和业务的综合化。v 接入是指将一个终端系统连接到一个网络系统的过程。接入网（AN，Access Network） 是连接核心网与用户或用户驻地网的桥梁，是本地交换机到用户终端的实施系统。v 核心网是国家信息基础设施中承载多种信息的主体部分，通常由传输网和交换网（业务网）组成。核心网频繁地更换新技术，以支持各类窄带和宽带、实时和非实时、恒定速率和可变速率，尤其是多媒体业务。（4）用户驻地网（CPN）v CPN指用户终端到用户网络接口（UNI）之间所包含的线路与设备（属于用户自己的网络），其在规模、终端数量和业务需求方面差异很大。CPN的组成可以大至企业网或校园网中的局域网所有设备；也可以小至普
4、通住宅中的一部话机和一对双绞线。（5）维护管理接口（Q3）v Q3是电信管理网与电信网其余部分相连的标准接口，在一个接入网中，与V5接口（本地数字交换机数字用户接口的国际标准）关联的功能可通过Q3管理接口进行灵活配置和操作。接入网通过Q3接口与TMN相连来实施TMN对接入网的管理与协调，从而提供用户所需的接入类型及承载能力。8.2.2 数字用户线技术 数字用户线技术技术方式技术方式ADSLHDSLSDSLVDSLRADSL下行速率下行速率1.58 Mb/s1.52 Mb/s768 kb/s1352 Mb/s1.57 Mb/s上行速率上行速率640 kb/s1.0 Mb/s1.52 Mb/s76
5、8 kb/s1.52.3 Mb/s16640 kb/s传输距离传输距离3.6 km35 km3 km0.31.5 km3.61 km数字用户线技术数字用户线技术v ADSL是在无中继的用户环路网上使用电话线提供高速数字接入的传输技术。ADSL中的“非对称”是指非双向平均传输高速信号，即上行信息传输速率和下行速率不一样。v ADSL系统示意图如图8-3 所示。数字用户线技术数字用户线技术（2）ADSL的频谱划分v ADSL将用户的双绞线频谱分成低频、上行信道和下行信道三部分。由于采用频分复用（FDM），因此3个信息通道可同时工作于一对电话线。ADSL频谱划分如图8-4所示。数字用户线技术v 低频
6、部分：提供普通电话业务（POTS）信道，通过无源滤波器使其与数字信道（含上行信道和下行信道）分开。v 上行信道：是640 kbit/s 1 Mbit/s的中速传输通道（占据10 50 kHz的频带），主要用于传送控制信息。v 下行信道：是速率为1.5 9 Mbit/s的高速数字传输通道（占据50 kHz以上的频带）。数字用户线技术2. 高比特率数字用户线（高比特率数字用户线（HDSL）v HDSL技术是在两对或多对铜线上实现E1速率（2 Mbit/s）全双工通信的技术。v HDSL由2 台分别安装在交换机和用户处的HDSL设备、2对（或3对）双绞线组成。v HDSL技术可提高传输速率和延长通信
7、距离。v HDSL的缺点是需对现有的用户线网进行改造。 数字用户线技术 （3）光网络单元（ONU）v ONU位于ODN和用户设备之间，为光纤接入网提供直接的或远端的用户侧的电接口。其功能也分为三部分：核心部分：提供用户和业务复用、传输复用、ODN接口等功能；业务部分：为用户端口配置和信令转换；公共部分：包括供电和操作管理维护功能。（4）适配功能（AF）v AF为ONU和用户设备提供适配功能。 v （3）以太网无源光网络（EPON）v EPON（Ethernet PON）是一种新型的光纤接入网技术，其将全部数据通过以太网传送。 v （4）吉比特无源光网络（GPON）v GPON（Gigabit-
8、capable PON）综合和兼顾ATM/Ethernet/TDM 分组传送技术。 v HFC上、下行频谱的分配为：5 30 MHz是前端与用户间的上行信道，传输语音、数据和信令；40 750 MHz为下行信道，最多可提供约110个模拟电视频道，其中550 750 MHz也可传送电话、数据、VOD和数字电视广播。 3. 通过以太网接入互联网通过以太网接入互联网v 光纤接入与以太网结合（FTTX + LAN），将在保证用户接入带宽的前提下，使以太网的传输距离大为扩展。具体应用的连接方式如图8-8 所示。4. 住宅小区以太网接入宽带住宅小区以太网接入宽带IP城域网城域网v 住宅小区以太网接入宽带I
9、P城域网的模型如图8-9所示。v 分布式控制功能（DCF）方式：WLAN不需用专门的无线访问节点（AP），节点之间通过无线信道可实现点到点的直接通信。当两个节点的距离超过无线信号传输范围时，两节点还可通过多跳转发方式进行通信。若WLAN中某个节点具有互联网接口，网络中的其他节点即可先把数据包转发到具有该接口的节点，再由后者发送到互联网。 ；固定无线接入从交换节点到固定用户终端部分或全部采用了无线方式，其终端不含（或仅含有限的）移动性，是有线接入的有效补充手段之一。 v 用户站由网络接口单元和射频部分组成，其结构与中心站基本相同。 v 中心站一般采用全向天线或扇形天线，用户站则采用方向性极强的高
10、增益天线。 v 调制方式v 拓扑结构v v IP over ATM的组网技术如下:（1）LANE技术（2）CLIP技术（3）MPOA技术 （4）IP交换（5）标记交换（6）多协议标记交换（MPLS）v IP over WDM和IP over SDH的区别，在于承载业务量的大小和适应不对称业务的灵活性上。IP over WDM的优势在于其巨大的带宽潜力，可以满足IP业务巨大的带宽要求，并解决IP业务的不对称性问题。WDM系统的业务透明性可以兼容不同协议的业务，实现业务会聚。依靠WDM的高带宽和简单的优先级方案，还可以基本解决服务质量QoS问题。v MPLS是在开放的通信网上利用标记引导数据高速、
11、高效传输的一种新技术。MPLS能在一个无连接的网络中引入连接模式的特性，其主要优点是减少了网络复杂性，兼容现有各种主流网络技术，能降低网络成本，在提供IP业务时能确保服务质量（QoS）和安全性，具有流量工程能力。此外，MPLS可以解决VPN（虚拟专用网）的扩展问题和维护成本问题。MPLS是下一代最具竞争力的宽带网络技术之一。1. MPLS的基本概念的基本概念 v MPLS协议的关键是引入了标记（Label）的概念。标记是一种短的易于处理的、不包含拓扑信息、只具有局部意义的信息内容。标记的含义为：短的标记长度易于处理，通常可以用索引直接引用；只具有局部意义是便于分配。v 在MPLS网络中，IP分
12、组在进入第1个MPLS设备时，MPLS边缘路由器（LSR）就用标记封装起来。MPLS边缘路由器分析IP分组的内容，并为该分组选择合适的标记。相对于传统的IP路由分析，MPLS不仅分析IP分组头中的目的地址信息，还分析IP分组头中的其他信息，如业务类型等。MPLS网络中的所有节点都依据该简短标记作为转发判决依据；当该IP分组最终离开MPLS网络时，标记被边缘路由器分离。2. MPLS结构与工作流程结构与工作流程v MPLS提供一种特殊的转发机制，其为进入网络中的IP数据分组分配标记，并通过对标记的交换来实现IP数据分组的转发v 标记作为IP分组头在网络中的替代而存在，在网络内部MPLS在数据分组
13、所经过的路径沿途通过交换标记（而不是IP分组头）来实现转发；当数据分组将退出MPLS网络时，数据分组被解开封装，继续按IP分组的路由方式到达目的地。v MPLS网络示意图如图8-11 所示。3. MPLS VPN技术技术v 虚拟专用网（VPN）是一种利用公众网络资源来建立专用通信网络的技术。（1）VPN技术概述v VPN是对企业内部网的扩展。VPN被定义为通过一个公众网络（通常是互联网）建立一个临时的、安全的连接，是一条穿过公众网络的安全而稳定的隧道（数据封装）。 （2）VPN的业务功能v 加密数据 v 信息认证和身份认证 v 提供访问控制 （3）VPN的分类 v 虚拟专用拨号网（VPDN）
14、v 内联虚拟专用网（Intranet VPN） v 外联虚拟专用网（Extranet VPN） （4）MPLS和VPN结合v MPLS VPN是指基于MPLS技术构建的VPN，即采用MPLS技术在公共IP网络上构建企业IP专用网络，实现数据、语音、图像等多业务。MPLS VPN能够在提供原有VPN所有功能的同时，提供强有力的QoS保证，具有可靠性高、安全性高、扩展能力强、控制策略灵活以及管理能力强大等特点。 IP RAN承载的业务形式 网络的建设成本 网络的维护能力 产品和技术的成熟度 v 以互联网为代表的新技术正深刻影响着传统电信网的概念和体系，下一代网络（NGN）代表了信息通信网络的发展方
15、向。NGN是一个融合的网络结构，是一个电信级的可运营、可管理、可盈利的IP业务网络，可提供融合有线无线数据话音视频的开放业务。v 狭义的NGN特指以软交换为核心、光传送网为基础，多网融合的开放体系架构。现阶段所述的NGN通常是指狭义的基于软交换的NGN。v 目前我国通信行业所研究的下一代网络，一般是指狭义概念的NGN。v 软交换可定义为：软交换是网络演进以及下一代分组网络的核心设备之一，其独立于传输网络，主要完成呼叫控制、资源分配、协议处理、路由、认证、带宽管理、计费等功能，同时可向用户提供现有电路交换机所能提供的所有业务，并向第三方提供可编程能力。v 基于软交换的下一代网络的系统结构如图8-12 所示。 提供丰富而动态的组合业务 网络融合的平台 IMS为移动通信环境做了更充分的考虑 IMS有更好的安全性和服务质量（QoS）保证 业务和使用需求 产业需求 运营需求 业界需求 技术需求 集成 高性能 融合 智能化 通用移动环境 v 互联网新技术 v 无线网络新技术 v 移动网新技术 v 下一代广播电视网（NGB） v TD-LTE v 城市光网 v 移动极速宽带网 v 下一代互联网 v 手机云计算 v 物联网 数字用户线技术数字用户线技术 图8-5 光纤接入网功能参考配置