《宽带通信网01-绪论》由会员分享，可在线阅读，更多相关《宽带通信网01-绪论（70页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、宽带通信网01-绪论Stillwatersrundeep.流静水深流静水深,人静心深人静心深Wherethereislife,thereishope。有生命必有希望。有生命必有希望宽带通信网课件地址http:/中心课程2024/7/232Introduction/2012李昕的信息n邮箱n手机13581614576n博客力博睿生的博客力博睿生的博客http:/ n美国国防部、美国自然基金网站美国国防部、美国自然基金网站美国国防部、美国自然基金网站美国国防部、美国自然基金网站n nAT&TAT&TAT&TAT&T等欧美大型运营商网站等欧美大型运营商网站等欧美大型运营商网站等欧美大型运营商网站n
2、n财经类顶级期刊的技术专栏财经类顶级期刊的技术专栏财经类顶级期刊的技术专栏财经类顶级期刊的技术专栏n n摩根士丹利等投行、咨询公司的研究报告摩根士丹利等投行、咨询公司的研究报告摩根士丹利等投行、咨询公司的研究报告摩根士丹利等投行、咨询公司的研究报告n nCISCOCISCOCISCOCISCO等设备制造商的网站等设备制造商的网站等设备制造商的网站等设备制造商的网站n nIETFIETFIETFIETF、3GPP3GPP3GPP3GPP、ITU-T ITU-T ITU-T ITU-T 等标准化组织网站等标准化组织网站等标准化组织网站等标准化组织网站n n欧美著名大学网站欧美著名大学网站欧美著名大
3、学网站欧美著名大学网站n nIEEEIEEEIEEEIEEE、ACMACMACMACM、EI EI EI EI 、SCISCISCISCI数据库数据库数据库数据库n n研究、开发、技术论坛研究、开发、技术论坛研究、开发、技术论坛研究、开发、技术论坛2024/7/235Introduction/2012建立自己的长期职业平台n找出最顶尖的机构，持续关注n找出最顶尖的人，和他联系n找出最顶尖的信息来源，不断获取n找出身边有价值的资源，充分利用n找到志同道合的人，扩大自己的社交圈n关注专业以外的领域，拓宽思路n付诸行动，积累工程经验2024/7/236Introduction/2012大项目VS小项
4、目n需求分析n总体设计n概要设计n详细设计n开发n测试2024/7/237Introduction/2012忙碌勤奋勤奋积累n成功的欲望n时间的掌控能力n思考的主动性和深度n对知识和经验的主动积累n眼界n选择的能力2024/7/238Introduction/2012绪论绪论宽带网技术的发展趋势网络与交换技术国家重点实验室宽带网研究中心这些问题，你考虑过吗？n多宽的带宽才算是宽n宽带能解决什么问题，不能解决什么问题n互联网当中，带宽的瓶颈在什么位置，造成瓶颈的原因是什么n解决带宽瓶颈的技术，仅仅是提升链路/信道的比特传送率吗n如果带宽无限大，哪些技术将会消亡，哪些新技术会出现，哪些技术不会受到
5、影响2024/7/2310Introduction/2012主要内容n通信网技术的发展历程n当前的网络发展趋势n我国的网络现状nIP网的优势和面临的挑战n下一代通信网络（NGN，NGI）p对于现状、趋势的分析没有标准答案对于现状、趋势的分析没有标准答案p预测互联网的未来如同预测股票市场预测互联网的未来如同预测股票市场p影响大趋势的原则和要素并不复杂，但往往被忽视影响大趋势的原则和要素并不复杂，但往往被忽视p技术专家的预测往往不靠谱技术专家的预测往往不靠谱p真正有价值的内容往往出现在观点的差异之中真正有价值的内容往往出现在观点的差异之中The rules of war are simple bu
6、t seldom followed. The rules of war are simple but seldom followed. Bevin AlexanderBevin Alexander2024/7/2311Introduction/2012通信网技术的发展历程n60年代 计算机化，程控交换机出现n70年代 数字化，分组交换网出现n80年代 业务综合化ISDNn90年代n宽带化（光纤传输，Gb/s、Tb/s交换）n智能化（IN，TMN，TINA）n个人化（GSM，CDMA，3G，4G）n开放性，标准化2024/7/2312Introduction/2012主要内容n通信网技术的发展历
7、程n当前的网络发展趋势n我国的网络现状nIP网的优势和面临的挑战n下一代通信网络（NGN，NGI）2024/7/2313Introduction/2012当前的网络发展趋势n传输光纤化n信息传送分组化n传送协议IP化n业务数据化n信息移动化n三网融合p终极目标是什么？终极目标是什么？2024/7/2314Introduction/2012传输光纤化n商用n1.6Tbit/s(16010Gb/s)的DWDM系统大量商用n朗讯的LambdaXtremeTransportn配置成128x10Gb/s(1.28Tbps)的系统，传输距离达4000kmn配置成64x40Gb/s(2.56Tbps)的系统
8、，传输距离达1000kmn试验nAlcatel、NEC等多家厂商实现了10.2T，最高12T的DWDMn中国n全球首个工程化的8040G(3.2Tbit/s)DWDM传输系统（560Km) n市场由2.5GDWDM和10GDWDM共同主导n已有运营商开始在骨干网中采用1.6T系统2024/7/2315Introduction/2012信息传送分组化n电路交换n控制简单，时延小，通信质量有保证n带宽固定，不灵活，资源利用率低n分组交换n带宽可变，灵活，资源利用率高n控制功能复杂，时延大，通信质量难以保证2024/7/2316Introduction/2012电路交换技术2024/7/2317In
9、troduction/20125123486791011121314151617181920分组交换技术2024/7/2318Introduction/2012两种分组交换方式n虚电路n面向连接方式，呼叫期间路由固定n呼叫分成三个阶段：建立，传数据，拆线n典型实例：ATMn数据报n无连接方式，通信期间路由可变n典型实例：IP2024/7/2319Introduction/2012传送协议IP化n1980sISDN(电路交换技术)n1990sB-ISDN(ATM技术)n2000sInternet(IP技术)nInternet向多业务网（Multi-servicenetwork）发展n下一代通信网
10、是基于IP的网络2024/7/2320Introduction/2012CommerceCommerceInformationInformationEntertainmentEntertainmentEthernetPSTNISDNxDSLSDHDTBWLLRADIOCORECORENETWORKSNETWORKSACCESSACCESSNETWORKSNETWORKSCUSTOMERCUSTOMERSITESITEWDMATMWirelessLANsCollaborationCollaborationCATVGSMcopperradiob-casthomeofficeNote: Collab
11、oration includes conversationIPDominatesattheDesktop2024/7/2321Introduction/2012 业务数据化网络业务量数据年增40%电话年增10%电话业务将逐渐由主角成为配角1998 20081998 20082024/7/2322Introduction/2012信息移动化n在移动信息社会中，越来越多的通信都将通过移动终端来进行n个人通信的内容将从话音、文本发展到图形、多媒体n移动终端将成为进行各种交流时个人值得信赖的设备2024/7/2323Introduction/2012无线网络带宽发展2024/7/2324Introdu
12、ction/20122024/7/2325Introduction/2012音乐音乐音乐音乐 uuMP3MP3uuReal AudioReal Audio视频流视频流视频流视频流 uuMPEG 4MPEG 4uuH.264H.264通信连接通信连接通信连接通信连接 uuInternetInternetuuBluetoothBluetoothuuWLANWLAN移动电子商务移动电子商务移动电子商务移动电子商务/ / / /政务政务政务政务TXN 160 + 4 UPX 12 3/4TXN 160 + 4 UPX 12 3/4uuReal-time transactionsReal-time tr
13、ansactionsuuEncryptionEncryption现在买现在买? ?是是 否否 无线数据通信的革命数据来源: Texas Instruments2024/7/2326Introduction/2012数字化融合（DigitalConvergence）n微电子技术迅速发展n越来越多的设备可以做在一个便宜的芯片中。不同的设备组合成具有多种功能的新设备n个人数字工具的发展趋势：设备及其应用的集成融合2024/7/2327Introduction/2012移动互联网将成为个性的延伸个人感观个人感观个性特征配置个性特征配置个人数据个人数据个人信誉个人信誉MyMy moneymoney个人服
14、务个人服务个人标识个人标识个性化特征个性化特征个性化服务个性化服务个人经验个人经验2024/7/2328Introduction/2012三网融合的技术背景n数字技术使电话、数据和图象业务都可以统一编码传输和交换，而无任何区别n光通信技术的发展为传送各种业务信息提供了必要的带宽，传输质量和低成本n软件技术使三种网络都能通过软件变更最终支持各种用户所需的特性，功能和业务n统一的TCP-IP协议的普遍采用使得各种以IP为基础的业务都能实现互通。人类首次有了为三大网都能接受的通信协议2024/7/2329Introduction/2012 三网融合的政策背景n2010年8月2日，国务院三网融合工作协
15、调小组办公室印发了关于三网融合试点工作有关问题的通知，要求各试点地区尽快建立健全三网融合组织协调机构，并于8月16日前上报试点方案n试点阶段（2010-2012年）：以推进广电和电信业务双向阶段性进入为重点，制定三网融合试点方案，选择有条件的地区开展试点，不断扩大试点广度和范围n推广阶段（2013-2015年）：总结推广试点经验，全面推进三网融合；自主创新技术研发和产业化取得突破性进展，掌握一批核心技术；适应三网融合的体制机制基本建立；网络信息安全和文化安全监管机制不断完善n技术“20年不落后”！2024/7/2330Introduction/2012 三网融合的大趋势n三网融合的本质是未来的
16、电信网、广电网和互联网都可以承载多种信息化业务，创造出更多种融合业务，而不是三张网合成一张网，因此三网融合不是三网合一n在CPN处已经开始向IP协议融合n电信级语音网关 (统一协议，大容量，多信令)的出现和普及n核心网逐渐过渡为统一的IP网络，电路交换网逐步萎缩n接入网将长期分离，竞争，共存，发展n蜂窝将最后转向IP，通过GPRS、3G、4G提供服务2024/7/2331Introduction/2012IPTV系统架构2024/7/2332Introduction/2012主要内容n通信网技术的发展历程n当前的网络发展趋势n我国的网络现状nIP网的优势和面临的挑战n下一代通信网络（NGN，N
17、GI）2024/7/2333Introduction/2012指标名称 计量单位 2010年5月止累计达到（数字对比：2008年6月止） 固定电话用户合计亿户3.06（3.56 ）移动电话用户 亿户7.96（6.01）互联网用户数 亿户4.2（2.53）宽带用户数万户11301.7（7600）电信业务收入亿元12276.5（2010年15月累计） 电信主营业务收入亿元3595.1（2010年15月累计） 我国通信网现状信息来源：工信部 2024/7/2334Introduction/2012电信主营业务收入构成2009年15月2010年15月2024/7/2335Introduction/20
18、12东、中、西部电信主营业务收入2009-2010年同期比较2024/7/2336Introduction/2012当前我国通信业发展特点 n移动电话用户稳定增长。移动用户数是固定用户数的2倍多，移动业务收入大大超过固定业务收入。n数据通信依然是增长最快的领域，数据业务量大大超过话音业务量。n本地电话移动趋势；长途电话IP趋势；互联网接入宽带趋势。n宽带用户接入带动互联网业务高速发展，互联网的移动接入技术不断进步n新业务发展迅速，增值业务市场趋向繁荣，信息服务价值链不断延伸2024/7/2337Introduction/2012指标名称 计量单位 2010年6月止累计达到（数字对比：2008年
19、6月止） 中国（大陆）上网用户（网民）总人数亿4.2(2.53)手机网民数 亿2.77(0.73)网站总数万 275(192)CN下的网站数占73.7%域名总数 万 1121(1485)CN下的域名数占64.7%国际出口带宽总量Mbps998, 217(493,729)我国大陆IPv4地址总数亿2.5(1.58)我国互联网现状信息来源：中国互联网信息中心2024/7/2338Introduction/2012网民数和互联网普及率的增长2024/7/2339Introduction/2012互联网普及率的比较（2008年6月）2024/7/2340Introduction/2012网民年龄结构对
20、比（2009.12-2010.06）2024/7/2341Introduction/2012各类网络应用使用率及增长率2024/7/2342Introduction/2012我国互联网的发展前景n4.2亿网民数位居世界第一，但存在发展不均衡问题，互联网普及率仍有发展空间n地区差异、收入水平、受教育程度nIP地址数和网民人数之间的差距如持续扩大，可能制约中国互联网的整体发展nIPv4地址的人均拥有水平为5952个/万网民，与2008年6月相比，网民万人拥有量减少了近300个，IP地址的增速落后于中国网民规模的增速n预计全球IPv4地址最快将在2011年8月耗尽，向IPv6地址过渡是大势所趋n“宽
21、带不宽”的问题依然存在2024/7/2343Introduction/2012主要内容n通信网技术的发展历程n当前的网络发展趋势n我国的网络现状nIP网的优势和面临的挑战n下一代通信网络（NGN，NGI）2024/7/2344Introduction/2012IP网面临的挑战n现状n网络迅速扩大n新业务层出不穷n挑战nIPv4的地址空间有限和可扩展性问题n端到端的高性能通信和服务质量（QoS)问题n网络安全和信息安全及信用问题n移动性（Mobility)n管理和运营模式p这些都是表面问题这些都是表面问题2024/7/2345Introduction/2012 IP与ATM的比较nIPn无连接n
22、路由器基于IP地址为每一个IP分组选路，连续的IP分组可以走不同路由n时延和时延变化大n业务质量难保证n传输效率高(变字节长度，最高效率99%)n运营成本低nATMn面向连接n呼叫建立时选路，同一呼叫的信元走同一路由n时延和时延变化小n采用流量控制技术，业务质量有保证n传输效率低(固定53字节，最高效率89%)n运营成本高2024/7/2346Introduction/2012IP和ATM技术的融合nATM网络的三平面（用户、控制、管理）体系结构和面向连接的分组传送方式渗透到下一代互联网中nATM网络的资源管理、流量控制、拥塞控制技术用于下一代互联网的QoS控制nATM的网络管理和计费方式将被
23、下一代互联网部分采纳nATM和IP技术的融合使当前的IP网向电信级的IP网过渡2024/7/2347Introduction/2012IPoverATM到IPoverWDM WDM层层数据数据图像图像电话电话IPSDH层层 ATM层层WDM层层数据数据图像图像电话电话IPwithMPLS 直通选路QoS/CoS端到端管理巨大容量透明保护恢复协议独立2024/7/2348Introduction/2012主要内容n通信网技术的发展历程n当前的网络发展趋势n我国的网络现状nIP网的优势和面临的挑战n下一代通信网络（NGN，NGI）2024/7/2349Introduction/2012下一代互联网
24、（NGI）的可能面目n采用IPv6协议，提供充足的IP地址n端到端高性能通信和新的QoS保障机制（更好更快）nMPLS，IntServ，DiffServ.n新的网络安全和信息安全机制（更安全可信）n身份认证和访问授权，数据加密和完整性n支持移动（更方便及时）nMobileIPn可管理可运营的网络nIP电信网2024/7/2350Introduction/2012中国的下一代互联网（CNGI）2024/7/2351Introduction/2012CNGI示范工程2024/7/2352Introduction/2012CNGI项目2024/7/2353Introduction/2012互联网结构
25、的新思路nC/S到P2Pn叠加网络C/SP2Pn人工干预到动态组网n自组织网络（Ad-hoc）n自治网络（Autonomic）n终端智能到网络智能n分层模型、端到端准则是否唯一合理n开放&自由 VS. 安全&健壮如何平衡2024/7/2354Introduction/2012 美国PlanetLabPlanetLab PlanetLab是针对未来互联网的开放是针对未来互联网的开放式试验平台，目标是通过在真实网络中式试验平台，目标是通过在真实网络中试验和验证，促使技术不断进步。试验和验证，促使技术不断进步。截止到目前，PlanetLab平台已经有474个站点，总计950个节点，分布在40多个国家
26、。 PlanetLab长期目标： 孵化下一代互联网 重叠于现有互联网之上部署新网 使面向业务的网络成为标准 计算作为本地化的网络资源PlanetLab的显著特点：重叠网，增加新的层重叠到互联网体系中，以互联网作为传输层的虚拟网。业务切片，每个研究者皆可在此平台进行各自的分片研究。美国GENI/FINDGENI/FIND GENI的使命是创造新的网络和分布系统体系-“下一代Internet”，或者“新的改进的Internet”。 GENI吸收现有各种试验网（诸如ORBIT、PlanetLab 、WHYNET、Emulab、X-Bone、DETER等）成熟的思路和能力 。 相对GENI，FIND更
27、偏重于未来互联网体系框架的研究。FIND设定了应用、能力和技术3大研究主线。 目前，FIND已经被NetSE取代，但仍作为后者的一个组成部分继续相关研究工作。GENI的核心理念：可编程性可编程性可编程性可编程性：可下载软件到兼容节点虚拟化虚拟化虚拟化虚拟化和其他形式的资源共享资源共享资源共享资源共享：允许多用户同时共享基础设施联合联合联合联合：不同部分的GENI属于不同的组织基于分片的实验基于分片的实验基于分片的实验基于分片的实验：GENI的资源分布在不同的平台和地域欧盟FP7/4WARDFP7/4WARD 欧盟是希望通过4WARD来对可靠的和无处不在的协作网络进行研究，从而促使网络和应用更简
28、化和更快捷。4WARD正在开展6个Work Packages： WP1：商业创新、管理和发布 WP2：新型架构原理和内容 WP3：虚拟网络 WP4：网络内部管理 WP5：通用路径管理 WP6：信息联网4WARD的技术目标是： 克服现有互联网的缺点 研究允许异构网络共存互联协同 工作的网络架构 提出下一代互联网整体解决方案日本AKARIAKARI所遵循的设计原则：KISS: keep it simple stupid KISS: keep it simple stupid 透明通用分层端到端2006年启动AKARI新一代网络研究项目目标在2015年研究出全新的网络架构 AKARI主要研究内容：
29、重叠网 网络虚拟技术 网络层次简化技术 新型网络模型 QoS路由 IP协议简化HumanThingsEarthSocietyLiving SpaceA: Value CreationNetworkE: SustainableNetworkC: Ambient/UbiquitousNetworkB: TrustableNetworkD: Self-*Network 2024/7/2358Introduction/2012下一代网（NGN）nNGN是一种规范和部署网络的概念，通过使用各种分层、分面和开放接口的方式，给业务提供商和网络运营商提供一个平台，借助这一平台逐步演进以生成、部署和管理新的业务
30、。（ETSI）nNGN表示了实现全球信息基础设施（GII）的关键技术。NGN着重于电信网络的演化，但不是今天计算机、通信和广电三个网中哪一个网的简单延伸，而是三网融合的产物。是固定和移动网络的融合。（ITU-T）2024/7/2359Introduction/2012NGN的多业务融合和结构开放n多业务融合n通过一个公共的分组传送网络使人们能够在任何时间、任何地方，以可接受的价格与质量，安全地使用包括所有信息模式的多种业务n为用户提供到不同业务提供者的不受限接入能力n结构开放n采用开放的网络构架体系，各网络功能模块分离并独立发展，部件间的协议接口基于相应的标准，采用统一协议n相关的标准和接口应
31、当推动业务提供商、网络运营商和用户之间的开放和公平竞争；推动业务创新并降低OAM的复杂性2024/7/2360Introduction/2012NGN的参考模型业务与控制分离业务与控制分离控制与承载分离控制与承载分离2024/7/2361Introduction/2012NGN的主要特征n多业务n宽带化n分组化n开放性n移动性n兼容性n安全性n可管理2024/7/2362Introduction/2012NGN的标准化工作nITU-Tn2006年将FGNGN改为“theNGNGlobalStandardsInitiative(NGN-GSI)，分别从网络框架、网络性能、业务需求、网络协议、固定
32、和移动融合以及承载等方面推进NGN的研究工作nETSIn主要研究机构为TISPAN，分为八个工作组，包括业务、体系、协议、号码与路由、服务质量、测试、安全和网络管理工作组nTISPAN：TelecommunicationandInternetconvergedServicesandProtocolsforAdvancedNetworking2024/7/2363Introduction/2012NGN的要求n端到端的高性能（QoS）n服务的快速部署和可移植性n任意时间、地点和场合的宽带接入（移动性）n根据业务选路，分配网络资源；按照SLA协议保证QoS；按照不同费率计费（业务驱动）n为保证信息
33、安全所需要的认证、授权、计费（AAA）和管理系统（可控可管）n网络安全性n可持续发展2024/7/2364Introduction/2012统一的IP核心网2024/7/2365Introduction/2012软交换结构DatabaseSCPBroadband AccessSoftswitchSoftswitchAAA ServerApplicationServerPolicy Server业务层业务层控制层控制层Core Packet NetworkCore Packet NetworkPSTN/ISDNSGTGMSAGAGNASH323GWIADWAG边缘层边缘层核心层核心层IP PBX
34、WirelessSS7 Network呼叫控制呼叫控制呼叫控制呼叫控制连接控制连接控制连接控制连接控制2024/7/2366Introduction/20123GPPIMS网络的基本系统结构(IPMultimediaSubsystem)UTRANIN/CAMEL, OSA/Parlay, SIP 应用程序应用程序MGW外部外部IP网络网络IMS3G分组域网络PSTNTDMWeb server应用平台IP承载网承载网pp呼叫状态控制功能服呼叫状态控制功能服呼叫状态控制功能服呼叫状态控制功能服务器，基于务器，基于务器，基于务器，基于SIPSIP协议对协议对协议对协议对多媒体通信的呼叫状多媒体通信的
35、呼叫状多媒体通信的呼叫状多媒体通信的呼叫状态进行控制。态进行控制。态进行控制。态进行控制。n n媒体网关控制器，通媒体网关控制器，通媒体网关控制器，通媒体网关控制器，通过过过过H.248H.248协议控制媒协议控制媒协议控制媒协议控制媒体网关体网关体网关体网关GCGC。2024/7/2367Introduction/2012NGN/IMS/软交换nNGNn是一种业务驱动型网络。业务和呼叫控制完全分离、呼叫控制和承载完全分离，使业务独立于网络。n具有一个开放式业务架构，集话音、数据、传真和视频业务于一体nIMSn是TISPAN（电信和互联网融合业务及高级网络协议）定义的NGN体系架构中的业务子系
36、统之一n更加注重功能实体上的描述n软交换n广义上看，软交换体系包含了下一代网络的各个组成部分，代表着整个网络的技术体系架构；狭义的看，软交换机是位于控制层的控制设备n更加注重物理的具体实现2024/7/2368Introduction/2012电信网的转型n向以软交换/IMS为核心的下一代交换网的演进n向以3G/B3G为代表的下一代移动通信网的演进n向以IPv6为基础的下一代互联网的演进n向多元化的无缝宽带接入网的演进n向以光联网为基础的下一代传送网的演进ConstantineDovrolisdovroliscc.gatech.eduCollegeofComputingGeorgiaTech2024/7/2369Introduction/2012宽带网研究课题n新型网络体系结构的研究nIP网的业务流量建模和性能评估nIP网的流量工程、资源管理和接纳控制nQoS测量、控制、管理、计费n网络安全和信息安全n云计算中的网络问题n新业务的研究（P2P，Game，M2M，IPTV)nNGI/NGN/NGB2024/7/2370Introduction/2012
