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1、网络通信技术基础课程目标学习完此课程，您应能：了解区别语音及数据业务的流量特征理解共享资源系统的两个基本原理掌握较静态、动态复用技术的特点理解按照业务需求选择通信技术、架构网络内容介绍l l网络通信技术理论基础网络通信技术理论基础网络通信技术理论基础网络通信技术理论基础l l链路通信技术链路通信技术链路通信技术链路通信技术l l子网通信技术子网通信技术子网通信技术子网通信技术l l未来网络的架构及实现技术未来网络的架构及实现技术未来网络的架构及实现技术未来网络的架构及实现技术通信网络的业务需求BTSPSTN接入设备接入设备DSLAMLANLAN3G3GNode BNode BNGNNGN通信网
2、中存在着各类资源，其中最重要的是信道带宽资源，如何采用合适通信技术以对入网数据在信道中进行有效、可靠的传输与交换。SDHSDHSDHSDHSDHSDHSDHSDHSDHSDHSDHSDHSDHSDHSDHSDH通信网络的业务需求BTSPSTN接入设备接入设备DSLAMLANLAN3G3GNode BNode BNGNNGN通信网中存在着各类资源，其中最重要的是信道带宽资源，如何采用合适通信技术以对入网数据在信道中进行有效、可靠的传输与交换。通信网络的业务需求BTSPSTN接入设备接入设备DSLAMLANLAN3G3GNode BNode BNGNNGN通信网中存在着各类资源，其中最重要的是信道
3、带宽资源，如何采用合适通信技术以对入网数据在信道中进行有效、可靠的传输与交换。传送网络传送网络？通信网络的业务需求BTSPSTN接入设备接入设备DSLAMLANLAN3G3GNode BNode BNGNNGN通信网中存在着各类资源，其中最重要的是信道带宽资源，如何采用合适通信技术以对入网数据在信道中进行有效、可靠的传输与交换。宽带综合传送网络宽带综合传送网络宽带综合传送网络宽带综合传送网络语音业务语音业务数据业务数据业务综合业务综合业务通信网的业务分析通信网内被操作的最基本动态实体，就是“数据”，体现为比特流或是报文。通信的对象语音业务：以人为受体；数据业务：以机器为受体。传送的过程语音业务
4、：体现为比特流；数据业务：体现为报文或是分组。思考：我们的生活中，有哪些通信网络，并简单描述它的12个特点。业务的流量特征 计算机数据业务计算机数据业务：在时间上是“间歇”式的，在需求量上是“突发”式的。业务类别业务类别平均率平均率峰值率峰值率PCM话音业务话音业务20 Kb/s64kb/s数据网络数据网络计算机计算机计算机计算机100Kb/s1000Kb/s远程访问远程访问1Kb/s128Kb/s小型城域网小型城域网50Mb/s300Mb/sa)a)若提供大容量资源让其完全占用，极不经济；若提供大容量资源让其完全占用，极不经济；b)b)若只提供小容量系统，则在它们有峰值需求的时候却不能满足。
5、若只提供小容量系统，则在它们有峰值需求的时候却不能满足。一种典型的用户需求表现为稀疏的访问次数，但每次访问却要求获得对通信处理能力的高速度要求。由测量表明，从终端到主机的通信线路平均使用时间不超过5%，用户业务体现为高的突发峰值率和的平均数据率，这样的话：语音业务语音业务：流量均衡、带宽需求小、实时要求高（时延要求小于流量均衡、带宽需求小、实时要求高（时延要求小于200ms200ms）。）。lPSTN网络：一路一路PCMPCM话音业务的速率为话音业务的速率为64Kb/s64Kb/s，实时传送；，实时传送；lGSM网络：一路一路RPE-LTPRPE-LTP(或或CELP)CELP)话音业务的速率
6、为话音业务的速率为13Kb/s13Kb/s，实时传送；，实时传送；共享资源系统的传送模型p在介绍数据流量特征之后，我们以一个共享资源的多业务传送系统为例，我们可以应用某些方案去调度信道资源以完成数据的传送，图1是其中的两种方案：l图1-(a)：把总资源分成m个单独的个体资源，划归给m个用户各自专用，构成m个专用资源系统；l图1-(b)：所有个体资源都集中起来，只要有任一个用户请求资源，就可以分配空闲的资源归它使用。l从资源被分割的程度上：我们称图1-(a)为复杂系统，图1-(b)为简单系统。1 1C C1 1数据流的平均流量为数据流的平均流量为，链路的容量为，链路的容量为CC 2 2C C2
7、2 mmC Cmm图图1 1共享资源系统的传送模型共享资源系统的传送模型（a a）C C（b b）=i=1i=1 i immC C=i=1i=1C C i imm共享资源系统传送模型分析 1 1C C1 1数据流的平均流量为数据流的平均流量为，链路的容量为，链路的容量为CC 2 2C C2 2 mmC Cmm图图1 1共享资源系统的传送模型共享资源系统的传送模型（a a）C C（b b）=i=1i=1 i immC C=i=1i=1C C i imm图1-(a)复杂系统优点：用户的数据在各自的专用小系 统中传送，资源有保证，可以达到满意的服务质量等级。缺点：资源浪费，即使在某个用户空闲期间，它
8、仍占据着分配给它的那部分资源；若某一用户的瞬间需求量超过其所占资源的容量时，无法满足需求；经济效益较低。图1-(b)简单系统优点：大的资源容量（虽然总容量不变）能更好的满足用户在某个短时间内的大业务需求；同时意味着系统将以更高的速度提供服务，缩短用户请求的服务时间。缺点：用户对资源存在竞争的情况，服务质量难以实现；共享资源的两个基本原理 一、大数定律一、大数定律limk=0Knn=1n-a时，它们的算术平均值以等于1的概率落在客观真值a的任意小的邻域内。大数定律应用到资源共享系统的表述：如果所有用户对资源的需求是相互独立的、同分布的随机需求，则当用户数n时，它们对资源的总合平均需求非常接近于每
9、个用户的平均需求的算术和。共享资源的两个基本原理 一、大数定律（续）一、大数定律（续）结论1：在系统资源总容量相同的情况下，简单系统优于复杂系统也就是说：虽然每个用户对于资源的需求在时间上是间歇式的，在量上突发式的，但如果我们将各用户对资源的需求进行集中的调度，整体上将平滑对资源的需求，提升了网络资源利用率，可以更小的带宽满足客户的需求。举例（投掷硬币）：投掷1000次硬币，出现约500正面，出现600次以上正面的概率非常小，约为10-10.同样的，若某共享通道存在1000个数据源，每一个有一半的时间不发送信息，另一半的时间以速率a传输，那么总速率很少超过600a（概率小于10-10）思考：若
10、某住宅小区有1000条VBR业务，峰值速率为10Mbps，平均速率为2Mbps，若分别用简单系统、复杂系统实现，上行带宽各需占用多少？共享资源的两个基本原理 二、规模经济性二、规模经济性通信网络与经济规模有密切的关系，大规模网络有两点优势例如：若将一个数据通信子网中所有链路容量加倍，同时也使入网的业务量加倍（从而保持子网内业务强度不变），则由排队理论不难证明，这时对用户报文的平均迟延将缩短一倍。结论2：在业务强度相同的情况下，较大型系统优于较小型系统。资源总容量和用户的需求量同时都按比例增加时，在一定范围内，系统规模愈大，系统的性能愈好。网络上用户的平均费用随着网络规模增大而减少 （1）光纤通
11、信、传输连接的费用增长比自身的容量和速度的增长要慢；（2）网络运维费用并不会随网络规格的变化而有太大的波动。共享资源的两个基本原理 二、规模经济性（续）二、规模经济性（续）要体现规模经济性，必须吸引更多的客户，高性能网络应支持多业务应用，网络要能够以高速率、低延迟来传送用户的数据。举例：性能提升举例：性能提升对于单用户的2M速率网络，用户所允许峰值速率为2M，若要传送1518字节的报文，传送时延为：6.07ms。对于50个用户组成的共享资源100M速率网络，用户所允许的峰值速率为100M，若要传送1518字节的报文，传送时延为：0.12ms，考虑到共享系统的排队时间（典型值为4个报文），时延为
12、0.48ms。当若干个独立的网络互连，对用户而言，网络的重要性增加了，因为人数多了就意味着可以和更多的人交流，另一方面网络合并的规模经济效应，这两点形成了正馈，促时了网络的指数增长，最典型的例子是Internet。问题Q1:简单系统和复杂系统分别有何优缺点？Q2:请简单描述一下大数定律和规模经济性的基本概念？小结l本节我们主要学习了：本节我们主要学习了：p通信网络的基本业务需求p通信网的业务分析和业务的流量特征p共享资源系统的传送模型p共享资源系统的两个基本原理内容介绍l l网络通信技术理论基础网络通信技术理论基础网络通信技术理论基础网络通信技术理论基础l l链路通信技术链路通信技术链路通信技
13、术链路通信技术l l子网通信技术子网通信技术子网通信技术子网通信技术l l未来网络的架构及实现技术未来网络的架构及实现技术未来网络的架构及实现技术未来网络的架构及实现技术常见网络通信技术p在网络通信中，广泛采用多个通信实体共用一条公共信道的方法实现同时多对实体间的通信，主要的公共信道多址通信技术有：公共信道复用技术：公共信道复用技术：将传输信道在频率域时间域上进行分割，形成若干个相互独立的子信道，每一子信道单独传输一路数据信号。随机多址接入技术随机多址接入技术：网络结点在一定的限度内独立随机地以信道总带宽所允许的最高速率发送和接收报文。思考：SDH、波分、ATM、以太网分别是属于哪种复用技术？
14、公共信道公共信道多址通信多址通信同步时分复用：同步时分复用：每条子信道被固定地分配时隙（静态）每条子信道被固定地分配时隙（静态）统计时分复用：统计时分复用：根据数据源对信道带宽的实际需求，动态地分根据数据源对信道带宽的实际需求，动态地分配时隙的数目。配时隙的数目。（动态）（动态）随机多址接入：随机多址接入：ALOHAALOHA、CSMA/CDCSMA/CD（动态）（动态）频频 分分 复复 用：用：在频率域上对信道总带宽进行固定划分（静态）在频率域上对信道总带宽进行固定划分（静态）多路复用多路复用同步时分复用（一）在发送端，将多路数据分段在一系列等宽的时隙内，通过复合电路将数据按序交错在一起发送
15、到线路传输；在目的端，通过同步定时扫描电路，将时隙序列中的各路数据分离开来。ABCD第第第第1 1 1 1帧帧帧帧第第第第2 2 2 2帧帧帧帧T T1 1T T2 2T T3 3复用线路复用线路复用线路复用线路TDMTDM同步时分复用（二）ABCD第第第第1 1 1 1帧帧帧帧第第第第2 2 2 2帧帧帧帧T T1 1T T2 2T T3 3复用线路复用线路复用线路复用线路收发两端需要同步工作，要求有良好的同步系统；设备内部各复用电路部件基本通用，易实现高速传送；适宜用于流量稳定的实时网络；由于通信的间歇性，势必存在一些空闲时隙，带宽利用率不高；TDMTDM思考：若上图反映的是PCM系统的结
16、构，请简述其工作框图。同步时分复用（三）技术应用：技术应用：技术应用：技术应用：SDHSDHSDHSDH问题：SDH的接口速率（155M/622M/2.5G/10G）远高于大多数宽带数据网络（DDN2M/10M/100M），为什么却定位在窄带网络传送中。SDHSDH：是一整套可进行同步数字传输、复用和交叉连接的标准化数字信：是一整套可进行同步数字传输、复用和交叉连接的标准化数字信号的等级结构。号的等级结构。STMABCDEFFFGGHHINPG.703G.703140Mb/s2Mb/s34Mb/s注：以注：以2Mb/s为例为例SPIRSTTTFMSPMSTMSAHPCPPIPPILPALPAH
17、PTHPTLPTLPCHPAOHAOHA接口接口SEMFMCFQ接口接口F接口接口D4D12D1D3外同步外同步HOAHOILOIwLJKMSETSSETPI字节间插方式复用，低速信号在高速信号的帧中的位置是固定的、可预见的，这样易实现高速大容量的光纤通信系统。基本传输模块（STM-1）可以容纳PDH的三个数字信号系列和其它体制的数字信号系列ATM、FDDI、DQDB等 接入业务以2M的实时传送为主；统计时分复用（一）ABCD第第第第1 1 1 1帧帧帧帧第第第第2 2 2 2帧帧帧帧T T1 1T T2 2T T3 3复用线路复用线路复用线路复用线路统计时分复用：又称异步时分复用，根据数据源
18、对信道带宽的实际需求，动态地分配时隙的数目。统计时分复用（二）ABCD第第第第1 1 1 1帧帧帧帧第第第第2 2 2 2帧帧帧帧T T1 1T T2 2T T3 3复用线路复用线路复用线路复用线路节省信道资源，允许接入更多的数据源复用帧的时隙与数据源的对应关系不会固定不变，为了使复用数据源能在接收端正确地被分离出来，每个时隙必须附加地址域统计时分复用（三）技术应用：技术应用：技术应用：技术应用：ATMATMATMATM ATM（异步转移模式）：是一种定长信元的统计复用技术，地址域采用VPI和VCI进行标识。面向连接的多速率的快速分组交换，支持多业务应用；在保证业务质量要求的前提下,业务间动态
19、地分配带宽，以达到最佳的资源利用率；对实时业务提供完全的QoS保证虚通路（VC）ATM物理连接虚通路连接（VCC）STM-1STM-4虚通道（VP）虚通道（VP）虚通路连接虚通路连接 (VCC)(VCC)虚通道连接虚通道连接(VPC)(VPC)VP交换交换VC交换交换VC交换交换NNINNIVPI=2VCI=44VPI=1VCI=1VPI=26VCI=44VPI=20VCI=30UNIUNI随机多址接入（一）ABCD信道信道MMA2A2重发重发重发重发重发重发MMA1A1MMA1A1MMA2A2MMC1C1MMC1C1MMC1C1MMD1D1MMD1D1MMB1B1MMB1B1t tt tt
20、tt tt t碰撞碰撞碰撞碰撞数据业务具有很明显的突发性和间歇性，在业务量和发送速率上都有很高峰值/平均比率，即每个网络结点绝大部分时间不产生报文，一旦出现报文要求传送，立即以信道的总带宽所允许的最高速率突发发送出去。随机多址接入（二）思考：CSMA/CD在减少发送冲突方面所采取的控制策略。碰撞碰撞碰撞碰撞ABCD信道信道MMA1A1MMA2A2MMA2A2重发重发重发重发重发重发重发重发MMA1A1MMD1D1MMC1C1MMC1C1MMC1C1MMD1D1t tt tt tt tt t各独立节点随机地使用信道是会出现报文冲突，只要不同节点发送的报文在时间上有一个比特以上的重叠，就会使被重叠
21、整个报文出错。改进方案：信道监测、随机退避延时、碰撞检测、报文分组随机多址接入（三）以太网广泛应用于局域网，尤其是在数据流量不均匀的计算机网络中；存储/转发、分组交换；通过MAC址址实现二层交换；半双工时采用CSMA/CD访问机制；HUBLAN switch技术应用：以太网技术应用：以太网技术应用：以太网技术应用：以太网Host YHost ZResponseExample 1:Destination localBroadcastHost ZMAC?Host ZHost YMACHost ZMAC问题Q1:请简述同步时分复用和统计时分复用的区别？Q2:CSMA/CD在减少发送冲突方面所采取的控
22、制策略？小结l本节我们主要学习了：本节我们主要学习了：p主要的公共信道多址通信技术分类p同步时分复用技术的基本概念p统计时分复用技术的基本概念p随机多址接入技术的基本概念内容介绍l l网络通信技术理论基础网络通信技术理论基础网络通信技术理论基础网络通信技术理论基础l l链路通信技术链路通信技术链路通信技术链路通信技术l l子网通信技术子网通信技术子网通信技术子网通信技术l l未来网络的架构及实现技术未来网络的架构及实现技术未来网络的架构及实现技术未来网络的架构及实现技术子网通信通信子网是由若干网络结点和链路按某种拓扑形式互连起来的网络，能为所有的进网数据流提供从源结点到宿结点的通路，而实现这种
23、数据通路的技术就称为“数据交换技术”，通信子网以交换和传输数据为目的。数据数据交换交换技术技术存储存储/转发式交换：转发式交换：网络结点先将途经的数据流按传输单元接收并网络结点先将途经的数据流按传输单元接收并存储下来，然后选择一条合适的链路将它转发出去。存储下来，然后选择一条合适的链路将它转发出去。线路交换：线路交换：网络结点内部完成对通信线路的连通，为数据流提供网络结点内部完成对通信线路的连通，为数据流提供专用的传输通路专用的传输通路存储/转发式交换根据交换的数据单元不同，又分为报文交换报文交换（message switching）和分组交换分组交换（packet switching）数据交
24、换方式按网络结点对途经的数据流所实施的转接方法不同来分类：线路交换线路交换在入网数据流的源端与宿端之间建立起一条直通线路,通信过程包括三个阶段：（1）线路建立阶段（2）数据传输阶段（3）线路折除阶段A站与B站在数据传输期间，通信子网各结点始终保持线路连结，不对数据流的速率和形式作任何解释、变换和存储等处理，完全直通的透明传输。线路交换方式下的信道利用率是很低的，因为通路上所有链路在通信建立期间都被占用，在性能方面，除线路的传输时延外，没有其它附加时延，因此适于连结时间长、批量大的实时数据传输。对于需要长期连结的站之间可使固定连结，这时不存在呼叫建立和拆除线路这两个阶段。25AB1463报文交换
25、报文交换不要求在源端与宿之间建立一条专用数据通路，每个结点是先将报文完整地接收并存储下来，然后选择合适的链路转发到下一结点，报文是按接力方式传送的，通信的双方事先并不确知报文所要经过的传输通路。一个结点对于一份报文所造成的时延包括一个结点对于一份报文所造成的时延包括l 转发报文传送时间转发报文传送时间l存储处理时间存储处理时间l 排队时间排队时间报文交换的特点：报文交换的特点：l 不要求每条链路的数据速率相同；不要求每条链路的数据速率相同；l 传输的差错控制各条链路上进行，不必由终传输的差错控制各条链路上进行，不必由终端设备介入；端设备介入；l 任何时刻一份报文只占用一条链路的资源；任何时刻一
26、份报文只占用一条链路的资源；25AB1463分组交换p分组交换（亦称“包交换”）与报文交换同属于存储/转发式交换，其差别在于参与交换的数据单元的长度不同，分组交换会首先将报文按规定长度划分成若干分组，每个分组都上附上地址及其它信息。p分组交换的通信方式可以采用与报文交换相同的转发方式，也可以采用类似前述的线路交换方式，即虚线路分组交换：通过类似于呼叫的过程建立一条通往目的站的逻辑通路，并对分组数据分配一个“逻辑信道”标识号，以保证所有分组能沿着同一条通路传输到目的地。p 分组交换的优点 减少存储/转发时延；节省存储空间；减少传送的出错概率；25AB1463虚线路分组交换与线路交换的区分：网络结
27、点仍是存储/转发过程，虚线路标识号只是逻辑信道，不是专用的物理线路，信道资源是共享的。分组交换与电路交换的不同特征p每当建立新的连接或是拆除旧的连接时，电路交换机的配置就要改变。每当新的分组到达时，分组交换机必须做出转发的决定。由于电路交换呼叫的持续时间为几分钟，而新分组到达只是几微秒，这个差别很大程度上影响了交换机的设计和性能。p电路交换：当处于连接建立阶段时，网络为所允许的呼叫分配一条贯穿网络的路由，并为沿该路由的每条链路分配一条空闲电路，由于是端到端的有固定带宽的连接，交换机内部不需要缓冲区。p分组交换：首先，从同一个输入链路连续到达的两个分组的目标可能是不同的输出链路，在分组交换机中的
28、转发决定会随着每个分组的到达而改变；其次，控制器必须检查流入的每个分组，以获得目的地址标识符或是虚电路标识符；第三，控制器必须决定该分组的输出链路和分组可能的新头部，第四，一个流入的分组可能会被复制发往多个输出端口(如组播应用程序)。最后，分组交换在一个很短的时间可能会有超过链路带宽的分组通过相同的输出链路，必须有缓冲区来保存分组；分组交换网的流控技术p流量控制简称流量控制简称“流控流控”，是协调链路两端的发送，是协调链路两端的发送/接收端口之间的接收端口之间的数据流量，以保证双方的数据吞吐量达到平衡的一种技术。数据流量，以保证双方的数据吞吐量达到平衡的一种技术。p在不同的层次上，各种流控协议
29、独立地按照各自的机理发生控制作在不同的层次上，各种流控协议独立地按照各自的机理发生控制作用，下图示出流控协议的层次关系：用，下图示出流控协议的层次关系：接下来我们讨论几种流控技术接下来我们讨论几种流控技术ASIJDA传送层源点宿点流控链路层流控接入层流控技术停等式流控：停等式流控：Stop-and-Wait Stop-and-Wait 应用于短距离的链路上应用于短距离的链路上1 1、XON/XOFFXON/XOFF开关式流控开关式流控2 2、协议式流控、协议式流控接收端发送端 DATA(0)DATA(0)ACK(0)ACK(0)DATA(1)DATA(1)ACK(1)时间时间空间空间tptft
30、s发送端将欲传输的数据分组装配并给予编号，发送一个数据帧后便主动停顿，等待接收端回送的表示认可的响应帧（ACK），一旦收到认可帧，就可发下一个帧。XON：“请继续发送”XOFF：“请停止发送”XON/XOFF控制字符的发送权利在接收端，它对发送施行开关式控制接收数据缓冲区上限下限PTR指针流控技术p滑窗式流控技术：滑窗式流控技术：Sliding WindowSliding Window停等式流控的不足：发送站一次只允许发送一个数据帧，然后就得等待对方的认可，链路利用率低改进目标：允许发送站一次能连续发送多个数据帧，使一次连续发送数据的时间大于等待认可的时间。p滑窗式流控原理：发送端存有一个允许
31、连续发送的帧序号集和即将发送帧号变量NS；在接收端存有一个允许连续接收的数据帧序号集和当前期望接收的帧序号NR。上述两个序号集分别称为发送窗口和接收窗口，窗口的大小以上限值和下限值为界。接收窗口123上限下限NR发送窗口123上限下限45NS流控技术滑窗式流控技术（滑窗式流控技术（Sliding WindowSliding Window）：以）：以TCPTCP为例为例接收端7发送端123WS=3NS=1WR=3NR=1231234NR=4456456 ACK(3)认可1,2，3，三帧6NR=6 ACK(5)认可4,5，两帧788NS=4NS=7WS=0NS=4WS=0NS=71接收端已收到4、
32、5、6帧，假设处理速度下降人，企图限制输入数据量，做法是发送一个NR6的认可帧，只认可4、5两帧此时发送端只允许发送2帧 ACK(2)ACK(1)ACK(4)流控技术停等式与滑窗比较停等式与滑窗比较（a）停等式（b）滑窗式流控技术基于速率的流量控制基于速率的流量控制当光纤容量被少量的源利用时，滑窗控制并不适用，因为：在目的地能给源发出某种拥塞正在发生的信号，当这种目的地发出的分组应答到达了源节点时，很多分组已被传送，这时对于源对降低它的传输速率可能太迟了；滑窗使得建立双路连接来传递应答成为必要，这也使得网络的操作复杂化；为了避免这些问题，我们可以使用基于速率的拥塞控制。这种基于速率的拥塞控制并
33、不限制网络中每个源发出的分组的数量，而是限制了源传输分组的平均速率。应用一：对于Internet，基于速率的流量控制能在UDP中实现，接收器给源发送消息，指定期望的分组发送速率，这个源通过计算和控制分组间隔时间来实现这个速率。分组到达的比较晚，接收器发送一个经修正的较小速率，如果分组正常到达，接收器就要求正常速率或是线性增加。应用二：漏桶控制器，它也是基于速率的拥塞控制，推荐用于ATM网络中。问题Q1:请简述虚线路分组交换与线路交换的区别？Q2:请简述分组交换与电路交换的不同特征？分组交换与电路交换的不同特征？Q3:请简述各种流控技术的基本原理？小结l本节我们主要学习了：本节我们主要学习了：p
34、数据交换技术p流控技术的基本原理内容介绍l l网络通信技术理论基础网络通信技术理论基础网络通信技术理论基础网络通信技术理论基础l l链路通信技术链路通信技术链路通信技术链路通信技术l l子网通信技术子网通信技术子网通信技术子网通信技术l l未来网络的架构及实现技术未来网络的架构及实现技术未来网络的架构及实现技术未来网络的架构及实现技术高性能网络：能够支持多种网络应用并具有可扩展性的通信网络高性能网络：能够支持多种网络应用并具有可扩展性的通信网络网络的网络的5 5个性质：个性质：异构性处理各种各样的传送和终端技术以及应用的能力；(PSTN、Internet、CATV、Wi-Fi、LAN)服务质量
35、在网络和终端设备内预留资源的能力，确保满足某些可以预期和预料得到的性能指标；移动性提供网络移动访问点的能力；可扩展性适应将来各种新应用和用户的需要，体系结构必须能适应新技术和应用；安全性和可靠性包括保证用户通信不被截取以及确保网络服务的高效性的能力；讨论：您心中的未来通信网络应是怎样的？衡量的参数，采用的技术？未来网络的架构及实现技术未来网络的架构及实现技术高性能网络：能够支持多种网络应用并具有可扩展性的通信网络高性能网络：能够支持多种网络应用并具有可扩展性的通信网络技术指标：技术指标：1、带宽；2、时延及时延抖动；3、分组出错率；QosQos：1、服务优先级；2、队列；3、拥塞控制；4、资源
36、预留协议(RSVP)p 带宽：简单看来，如果可能建造一个非常快的网络，性能问题就不存在了。p 路由转发协议：可以根据应用需求的不同来对各分组进行标号或者根据有可能进行的预先计算出的路由来对各个分组标号，而不单是根据目的地址来处理分组；未来网络的架构及实现技术未来网络的架构及实现技术21C 网络架构企业总部企业总部分支机构分支机构CGCGPublic WLANNTE驻地用户驻地用户ADSL移动通讯移动通讯无线局域无线局域(WLAN)移动移动(MOLO)数据中心数据中心CGWiFi/EthernetGE/G.703CuFibreFibreADSLSDSLFibreGE/FCPISCSI/ESCON
37、LANLANLANLANBluetooth/WiFi/EthernetCu&FibreWiFi/EthernetGE/G.703CGNTEFibreFibreFibreNTENTE包交换核心包交换核心(Optical/OEO DWDM&MPLS VPN)其它电信业者其它电信业者互连网互连网GSM/GPRS/3G Network固定电话网固定电话网SDH/GFPRPRGEPEINDWDM多媒体内容主站多媒体内容主站21C 网络架构企业总部企业总部分支机构分支机构CGCGPublic WLANNTE驻地用户驻地用户ADSL移动通讯移动通讯无线局域无线局域(WLAN)移动移动(MOLO)数据中心数据
38、中心CGWiFi/EthernetGE/G.703CuFibreFibreADSLSDSLFibreGE/FCPISCSI/ESCONLANLANLANLANBluetooth/WiFi/EthernetCu&FibreWiFi/EthernetGE/G.703CGNTEFibreFibreFibreNTENTE包交换核心包交换核心(Optical/OEO DWDM&MPLS VPN)其它电信业者其它电信业者互连网互连网GSM/GPRS/3G Network固定电话网固定电话网SDH/GFPRPRGEPEINDWDM100-150 locationsMetro(城域网络)10 location
39、sCore(核心网络)MSAN(多业务接入点)1500-5500locationsCustomerEnvironment(用户环境)millions oflocations多媒体内容主站多媒体内容主站MSAN设备功能交换结构背板ATM/MPLSH.248SDH64K CES交换机端口SDH ringAPON/G.PON网络终端设备（支持TDM,ATM,Ethernet 业务）ADSL/G.SHSDL cards with low pass voice via H.248 SDH,STM1-64 line rate.Ethernet-Gig E ATM/MPLS 交换矩阵VoIP媒体网关控制协议
40、 SDH 4/3/1 cross connectn x 64kMetro设备功能MPLS L3 PE VPN edge routerInternet routerDASS2,DPNSS,SS7handlerBandwidthManager Layer 2 frame switchGFP/Martini/PWE3 FADVoIP media&Sig g/wEthernet Concentrator&SwitchCWDMOptical crossconnectSDH ADM G703 framerATM Mux?Policy enforcementSEF I/fSCF I/fBRASCE QOSM
41、odem/TA bankIPSec/PPP termFirewallHome GatewayAddressTranslate(v4/6,10.x)DeepPacket InspectorMedia Transcoder GGSN BorderController Storage&Processing 物理/链路层网络接口支持 50 MSAN节点 CWDM波分接口 SDH VC4 交叉连接数据包业务 G703,ATM,Ethernet Modem IPSec,L2TP,PPP QoS Firewall Internet&MPLS routing IPv4,IPv6,10.x.x.x NAT Ne
42、twork Control Plane 语音包业务TDM 媒体网关OLO,International,ISDN 30 VoIP 连接控制Core 设备功能OTN switchSDH switchPacket SwitchOptical Patch PanelExternal fibresSwitches wavelengthsSwitches SDH VCs VC4Switches MPLSTo Metro PoPsTo Core PoPsPacket switch i/fSDH switch i/f where BT buys wavelengthsSDH/OTN switches use
43、the same G.8080 control plane.MPLS control plane separate from SDH/OTN for commercial&technical reasons.lSDH/Optical SDH/Optical 控制平台控制平台p业务恢复:n快速保护方案 using ITU-T G.841,n智能控制平面 defined in ITU-T G.771x series.p业务区分服务p1 到 n 的软硬件冗余,p高性包交换n目标:时延最大425us,抖动最大62usn支持 ATM CBR SLAs,n2.5 Gbps to10 Gbps 接口 p支持
44、MPLS21C 网络架构分析对光网络的设备的需求主要集中在以下几个方面：1、接入层具有FTTH综合接入能力的OMCPE设备：可以接入VoIP、ADSL、VDSL、Ethernet、数字电视、VOD视频等接口。2、汇聚层：需要带有智能特性的小容量OCS（160G）和具有智能特性的CWDM设备，上述设备必须能够和业务层面的MPLS交换机能够进行管理层面和控制层面的互通。3、核心层：需要带有智能特性和具有波长交换功能的大容量的OCS(640G)和智能特性的DWDM设备，上述设备同样需要和核心层的Core-Router（大容量MPLS）交换机进行管理层面和控制层面的互通。说明：1、因为TDM业务也将要
45、IP化，现有的Metro设备在BT的21CN网络上不适用。2、光网络设备和数通设备的融合趋势在BT 21CN中体现的淋漓尽致，最终需要由GMPLS协议来统一整个业务交换和传输层面。思考题一、在传输突发性通信量时分组交换比电路交换更有效，因为A）分组交换的交换延迟更小；B）分组交换使用更快的链路；C）当带宽不再需要时不用再保留；D）电路交换使用低速的调制解调器传输。三、分组延迟取决于分组的大小和信息编码速率，对于下面的情况，有两种分组：ATM信元和1000字节的IP包，提供分组传送服务，请计算它们的延迟。1）每秒钟采样8000次的语音，每次采样编码为1个字节，即按照64Kbps的数据流进行编码传
46、送；2）MPEG1，每秒钟要传输30帧，按照1Mbps的数据流进行编码传送；二、假设一分组网络，长度为2000比特，ACK为80比特，以155Mbps的传输速率通过一条30Km的双向链路，假设传播延迟为5us/km，那么使用滑窗机制，要求达到100%的效率，窗口尺寸最小为多少？（提示：效率=minN*TRANS/（TRANS+ACK+2PROP）,1,思考题四、一个可定做CD的公司将按照如下的方法运做：所有音乐存放在中心服务器上，客户可以到分店选择他们喜欢的歌曲，这些歌曲的比特流从服务器经过网络传输写入CD。由于不用存货，这样可以节省公司的开销，这个计划可行吗？预计每月每个商店降低的CD库存费
47、为1万元。一个70分钟的CD需要存储700MB，为了使用户等待的时间不超过10分钟，服务器和商店之间的带宽需要多少？如果一个2M的连接月租费是4000元，这样可以赢利吗？你能想出其它的用通信的方法代替存货的商机吗？思考题五、阅读下文，然后思考以下问题。Internet的脆弱性Internet提供了不确定质量的服务尽力而为的服务，网络接受所有连接并试图传送所有的数据分组。Internet没有接纳控制，流量控制也由主机自已处理，当网络拥塞时，并没有强制措施要求主机采取此响应策略，自私的用户可能故意不降低流量。事实上，如果其它用户相应减少他们的分组传送率，自私的用户会得到更宽的带宽和更大的缓冲区，这
48、种反常的诱因会进一步加剧网络资源的滥用。Internet的服务提供者面临着同样反常的诱因，典型的提供者拥有一定的网络接入能力，提供者为用户提供服务并收取固定费用。为使利润最大化，在无需保证网络服务质量的情况下，服务提供希望将服务提供给尽可能多的用户，每个用户得到的服务必然会随着用户数量的增加而降低。上文例举了部分网络服务中的问题，目前随着VoIP技术的逐步应用，3G网络、NGN网络也已初步商用，语音的分组化、业务网络的综合化趋势明显，但在承载传送网方面，现有的SDH网络难于满足动态业务的需求，原来为计算机数据设计的Internet，在NGN应用也显得力不从心。根据您所掌握的知识，列出你心中的下一代网络整体架构、支持的业务、采用的技术，以及为实现低成本的网络运营、优质的网络服务所采取的措施。小结l本节我们主要学习了：本节我们主要学习了：p高性能网络的技术指标和保证QoS要采取的措施。p21C 网络架构分析总结l本课程我们主要学习了：本课程我们主要学习了：pp网络通信技术理论基础网络通信技术理论基础pp链路通信技术链路通信技术pp子网通信技术子网通信技术pp未来网络的架构及实现技术未来网络的架构及实现技术Thank You