宽带通信网络的一些要点

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1、第一章复习内容第一章复习内容 描述信息网络的技术指标 描述语义透明性的指标：描述语义透明性的指标： 误码率（误码率（BER） ：单位时间内发生的错误比特数和总比特数之比。 长期平均误码率 误码秒比：误码秒比：误码秒与以秒为单位的可用时间之比 误码秒误码秒 ES：在一秒钟内出现一个误码以上 严重误码秒比严重误码秒比: 严重误码秒与以秒为单位的可用时间之比 严重误码秒严重误码秒 SES（在一秒内的误码率大于 103以上） 分组错误率（分组错误率（PER） 分组丢失率（PLR） 分组误插率（PIR） 描述时间透明性的指标：描述时间透明性的指标： 时延：时延：发送端发送信息和接收端收到信息的时间之差

2、传输时延：由于信息的传输速率引起的时延 处理时延：由于交换节点对信息的处理（打包、存储、排队等）引起的时延 时延抖动：时延抖动：数字信号的各有效瞬间对于标准时间的偏差。 描述传输速率的指标：描述传输速率的指标： 平均速率是整个通信期间比特率的平均值； 峰值速率是整个通信期间比特率的最高值； 突发性突发性是其峰值速率与平均速率的比值，它总是大于 1 的； 峰值持续是峰值速率的持续时间。 描述系统可靠性的指标。 故障率：系统在单位时间内发生故障的概率。 平均寿命时间（MTTF） ：系统失效前的平均工作时间。 平均故障间隔时间（MTBF） ：相邻两次故障的平均间隔时间。 平均修复时间（MTTR） ：

3、排除故障需要的时间。 系统的可用性 A：系统处于良好工作状态的概率 AMTBF/（MTBFMTTR） 不可用性：不可用时间所占的比率，它等于 1A。 当连续出现 3 个严重误码秒时，不可用性时间开始；当出现 10 个非严重误码秒时，不可用时间结束。 下一代广播电视网下一代广播电视网 NGB 是以有线电视数字化和移动多媒体广播电视（是以有线电视数字化和移动多媒体广播电视（CMMB）为基础，以自主创新的）为基础，以自主创新的“高性能宽带信高性能宽带信息网（息网（3TNet）”核心技术为支撑，创新有线无线相结合的网络技术体系。它将扩展和提升核心技术为支撑，创新有线无线相结合的网络技术体系。它将扩展和

4、提升 3TNet 核心技术核心技术的应用范围，形成新的的应用范围，形成新的 “三网融合三网融合”、有线无线相结合、全程全网的下一代广播电视网络。、有线无线相结合、全程全网的下一代广播电视网络。 3TNet 是科技部在十五期间启动的重大专项，由我国首创的网络系统技术、自主研发的网络设备和创新的现代互动新媒体业务支撑体系构成。 它具有 T 比特级的传输、交换和路由能力比特级的传输、交换和路由能力。 在可控、可管、可信可控、可管、可信的支撑体系下，为网内每一个用户提供平均每秒 100 兆比特以上的接入带宽，用户可同时享用高清电视、数字电视、高保真立体 声、网上冲浪和互动视频电话等原来由互联网、电信网

5、和广播电视网分别提供的服务。 三网融合三网融合 即通信网、数字电视网、和计算机互联网通信网、数字电视网、和计算机互联网的融合，是在宽带范围的融合。因此，未来的宽带综合信息网是三网融合的产物。 三网融合是指高层业务应用高层业务应用的融合； 各种网在技术上趋于一致，以 IP 技术为基础，使用统一的 TCP/IP 协议；网络层上可实现互联互通，业务层上互相渗透和交叉。 三网融合面临的困难：不同行业网络的利益冲突；各网络结构、现有技术标准之间不兼容。 三网融合的概念早在 1998 年就开始提出。 通信网是建立最早的网络，特别适合于传输电话业务，服务质量很高，但成本太高； 互联网的优点是双向互动，接入方

6、便，覆盖范围广，但不便于管理，容易造成造成带宽的浪费（实测证明，来自少数网站，尤其是视频网站的流量已占全网流量的 70%90%)。 广电网的成本较低，接入带宽大，但不便于实行用户管理，双向互动能力较低。 三个网各有自己的服务特点，互相独立，互不连通。用户需要同时接入三个网，才能享受到完整的信息服务。 所谓三网融合，就是用户可以利用电脑、电视、手机等任一终端，不论经由何种网络，都可享受上网、所谓三网融合，就是用户可以利用电脑、电视、手机等任一终端，不论经由何种网络，都可享受上网、视频、通话等各种服务和应用。视频、通话等各种服务和应用。 李幼平认为，三网融合这一布局中应是互联网居上，电信网与广电网

7、作为基础设施居于左右两侧，共同形成现代服务业的全新生产力。 多路复用技术：多路复用技术： 时分复用：时分复用：不同的信息在同一根线路中的不同时隙内传输，不同的时隙代表不同的信道。 对传输线路的线性要求低，但需要高精度的同步系统。 同步时分复用仅用于电话网中，其中的每个时隙分配给一个信道，每个信道的信号在连续不断的码流中周期性地出现。 异步时分复用（又称为统计时分复用）中速率不同的各个信道信号可以采用不同长度的帧，在连续不断的码流中出现的位置不再具有周期性。 交换技术交换技术 交换技术：根据用户要求，建立用户间暂时通信所需线路的接续，以实现其相互通信的技术。 电路交换电路交换: 通过电路切换的方

8、式电路切换的方式在主叫用户和被叫用户之间接通一条物理的数据传输链路。 空分交换方式通过在入线群和出线群交叉点上设置开关的通、断来实现主叫用户和被叫用户之间的电路连结； 时分交换方式则是利用数字存储器暂存各支路的数字信息，由时钟控制存储器，按照电路交换的要求依次读出，传向目的用户。 电路交换的优点: 传输速度快，时延小(ms 数量级)，适于传输实时和批量大的数据； 交换机对用户信息不进行存储、分析和处理，开销小，效率高； 编码方法和信息格式由通信双方协调，不受网络限制。 缺点: 接续时间长，有呼损， 线路利用率不高，只能传输基本速率整数倍的信号 要求通信双方在信息传输、编码格式、同步方式、通信协

9、议等方面完全兼容，速率必须一致。 报文交换报文交换 采用存储转发存储转发的方式来传输信息。 优点: 无呼损； 线路利用率较高； 可把多条低速电路集中成高速电路； 容易实现不同类型终端之间的通信； 可有效地采用差错校验和重发技术，保证信息传输的质量； 可以根据不同信息的优先级调整发送顺序，保证最重要的信息先传； 可进行广播式通信。 缺点: 需要大容量的缓冲器，交换机的设备庞大，费用较高； 信息的传输速度较慢，时延达一分钟以上，不同报文的时延差别也较大，不适于即时通信。 分组交换分组交换 分组交换也采用存储转发的方式，但其分组长度较小存储转发的方式，但其分组长度较小。在分组头中包含有分组的目的地址

10、、传输时的逻辑信道号、分组顺序号、分组类型以及差错控制信息等。 1) 数据报方式：每个分组都有寻址信息，可以选择最佳路由到达终点，但分组到达的先后顺序可能改变，在接收端要重新排队。 2) 虚电路方式：数据交换前要按接收地址确定路径和逻辑信道，并把各段逻辑信道连接起来，组成一条虚电路。但这时并不分配传输通道，只在相应交换机路由表中建立一条路由。传输数据时，各分组都按这条虚电路传送，顺序到达接收端，而不需每次都进行路由选择，也不需进行排队。 3) 分组交换的优点: 通信环境好，可以在不同速率、不同同步方式、不同通信控制协议的终端之间进行通信； 分组可以独立传输，采用动态统计复用技术，便于提高信道的

11、利用率； 分组具有统一的格式，便于存储和处理； 分组较短，所需存储器容量较小； 分组重发时间短，使线路的传输效率高； 分组传输的平均时延低于 200 毫秒以下，适于即时通信； 处理简单，建网和设备投资低； 网络可靠性和传输质量高， 误比特率在 1010 以下。 4) 分组交换的缺点: 因为分组较短，开销字节所占的比例较大，传输效率较低； 技术实现较复杂，要求交换机具有较高的处理能力。 路由选择路由选择: 最短路由算法最短路由算法 最短路由算法根据各节点和线路当前的运行状况，动态地决定路由。 设节点 1 为源节点，求出从 1 到达其它各个节点 v 的最短路由。 第 1 步，设 N=1 ，则：D（

12、2）=1， D（3）=4，D（4）=6， D（5）= 第 2 步，N=1，2 ，重新求出 1 到其它节点的最短距离： D（3）=MinD（3）, D（2）+L（2，3） = Min4，1+3=4， D（4）=MinD（4）, D（2）+L（2，4） = Min6，1+2=3， D（5）=MinD（5）, D（2）+L（2，5） = Min，1+=， 第 3 步，N=1，2，4 ，重新求出其它节点到源节点 1 的最短距离： D（3）=MinD（3）, D（4）+L（4，3） = Min4，3+2=4， D（5）=MinD（5）, D（4）+L（4，5） = Min，3+6=9， 第 4 步，N=

13、1，2，4，3 ，重新求出节点 5 到源节点 1 的最短距离： D（5）=MinD（5）, D（3）+L（3，5） = Min9，4+3=7， 最短路由算法源节点的路由表 距离矢量路由算法距离矢量路由算法 距离矢量路由算法中各节点根据当前相邻节点的负荷和网络拓扑的变化， 动态调整、 修改自己的路由表，以选择当前的最佳路由。在这种算法中，每个节点相隔一定时间，就向所有邻近节点传送它到网络其它节点的最短路由（可能是距离最短，或时延最短）信息。各节点就根据这些信息来确定自己当前的最短路由。例如节点 5 某时到其相邻节点的时延分别为 t51=8，t56=10，t57=10，t58=12 相邻节点 1、

14、6、7、8到达网络各节点的时延如下表。 则 t511=8，t512=20，t513=33，t514=48 t561=34，t562=46，t563=28，t564=37 t571=34，t572=38，t573=46，t574=34 t581=32，t582=43，t583=31，t584=20 于是得，节点 5 到达节点 1、2、3、4 的最小时延分别为 t511=8，t512=20，t563=28，t584=20。 距离矢量路由算法能适应网络拓扑的变化，又能使网络的业务量比较均匀地分布，算法也比较简单，但它有时到达正确答案的收敛速度太慢，也没有考虑到线路带宽对时延的影响，因而只适用于传输信

15、息量变化不大的网络。 第二章复习内容第二章复习内容 SDH 网的产生网的产生 美国贝尔通信研究所提出了同步光纤网络 SONET 1988 年， CCITT 将 SONET 修订为国际标准， 命名为同步数字体系 SDH （Synchronous Digital Hierarchy),应用于光纤、微波和卫星网络。 SDH 的传输速率分级: STM-1(STS-3)的传输速率为 155.520Mb/s， STM-4(STS-12)的传输速率为 622.080Mb/s， STM-16(STS-48)的传输速率为 2488.320Mb/s， STM-64(STS-192)的传输速率为 9953.280M

16、b/s。 SDH 的帧结构： STM- 1： 9*270 SDH 的复用过程的复用过程 码速调整：码速调整： 有正码速调整和正/零/负码速调整两种方式，它是通过调整帧来进行的。 1）调整帧：调整帧是包含调整控制比特 C 的连续基帧，或基帧内的连续码元。用于进行码速调整。其中C- 12 的调整帧是由若干个基帧组成的复帧，C- 3 和 C- 4 的调整帧主要是部分码元组成的子帧。 2）正码速调整：输入的净负荷小于容器的标称速率时，增加塞入比特。 3）负码速调整：当输入的净负荷大于容器的标称速率时，用调整控制比特 C 来控制调整比特 S，使其变为信息比特，增大容器的信息容量。 例如，要把速率为 2.

17、050Mb/s 的净负荷装入 C- 12 容器，就应采用负码速调整，控制 S1 和 S2 都变为信息比特。在 4 个基帧中，3 个基帧装 256 比特，1 个装 257 比特，总容量正好为 2.050Mb/s，就可实现异步装入。如果要装入的净负荷速率为 2.049Mb/s，使 1000 个复帧中的 S1 和 S2 都装入信息比特，另 1000 个复帧中的 S1 装入信息比特，S2 装入塞入比特即可。 4）零码速调整：当输入的净负荷正好等于容器的标称速率，不用进行码速调整，就可装入容器，又称为同步装入。 SDH 的基本网元的基本网元 1)终端复用器 TM： 2)分插复用器 ADM 3)数字交叉连

18、接设备 DXC 具有一个或多个信号端口， 可以对任意端口之间的信号进行可控连接， 具有与交换机类似的性能。 DXC 4/1 表示输入端口信号最高为四次群或 STM- 1 信号（实际包括了所有一、二、三、四次群或 STM- 1 信号） ，交叉连接速率为一次群信号的速率，是功能最齐全的多用途系统。主要用于局间中继网，或长途网和本地网之间的网关，或 PDH 与 SDH 的网关。 DXC 4/4 表示输入端口信号最高为四次群或 STM- 1 信号，交叉连接速率与输入端口速率相同，逻辑功能要求较低，采用空分交换，交叉连接速度很快，适用于宽带交叉连接，主要用于长途网的恢复和自动监控。 4)再生器 RG:

19、再生器位于传输链路中途，经过它的处理，使信号按照规定的幅度、波形和定时特性继续向前传送。 传统再生器具有整形(Reshaping)、再定时(Retiming)和再生(Regenerating)的 3R 功能。SDH 再生器还要对再生段开销进行处理，必须对复合线路信号进行分接和复接处理。主要任务是对信号进行光电转换、开销处理、扰码、定时提取、判决处理、性能监视等。 二纤单向通道倒换环 二纤双向通道倒换环只是用一半时隙传送反向信号。 二纤单向复用段倒换环 SDH 网的同步 主从同步方式，形成树型结构。 优点：组网灵活，控制简单，网络的稳定性较好，对从时钟的要求不高。 缺点：对基准主时钟要求较高，对

20、网络故障比较敏感。 一串从时钟不能超过 10 个，网元时钟总数不能超过 60 个，在两个从时钟之间的网元时钟最多不超过 20个。 相互同步方式，节点时钟的要求较低，设备较便宜；对同步分配链路故障也不敏感。但网络稳定性较低。 混合同步方式 SDH 网的同步性能决定于主时钟的精度、定时参考信号的传输链路的性质以及各网元中获取定时参考信号的接收时钟的性能。 从时钟的工作模式： 正常工作模式：各从时钟都与输入的基准时钟信号同步。基准时钟信号传输中的相位噪声和从时钟控制环噪声，使各站点时钟之间存在着相位差，只需通过偶然的指针调整，即可实现同步。 保持模式：定时基准信号丢失后，从时钟可以利用原来存储的最后

21、频率信息作为定时基准进行工作，使从时钟在长达几天内满足系统的同步要求。 但工作于保持模式的时钟与基准时钟信号之间存在着频率差，会引起连续的指针调整。 自由运行模式：当从时钟的定时基准信号记忆也全部丢失时，只能依靠自己内部的振荡器工作。更容易引起连续的指针调整，进入异步工作模式，不能传输有效数据信号，而只能发出告警指示信号(AIS)。 SDH 网的设计 设计要求： 尽量提高通道层网络的灵活性，以满足不同用户和不同业务的要求； 尽量减少网络费用，减少手工操作，尽可能对网络进行自动化管理和控制。作好总体规划 光中继段设计 一般采用最坏值设计法最坏值设计法，把所有参数值都按最坏值选取，保证在系统寿命终

22、了、富余度用完后仍能完全满足系统性能要求。 1.光纤衰减特性确定光的中继段长度光纤衰减特性确定光的中继段长度 设光发射机输出光功率为 PT，光接收机输入光功率为 PR，由于发射机光源特性、光通道色散和反射特性引起的附加损耗（称之为光通道功率代价）为 Po（一般可以取 1dB） ，每个活动连接器的损耗为 AC，单位长度光缆的损耗（包括熔接头损耗）为 Af，单位长度光纤的富余度为 MC（以 dB/km 为单位） ，则由光的衰减特性决定的光纤中继段长度（参考点 S 和参考点 R 之间的距离）: L1(PTPRPo2AC)/(Af MC ) 其中光缆富裕度 MC是为了弥补将来光缆线路配置修改，环境因素

23、造成的光缆和其它无源器件性能的变化，所增加的光功率损耗。长途传输网可选择 0.05o.1dB/km，用户网可选择 0.10.2dB/km。或确定一个固定的值，例如 35dB。 2.光纤色散特性确定的光中继段长度光纤色散特性确定的光中继段长度 若光中继段的总色散为 DSR，单位长度的色散为 Dm，则由光的色散特性决定的光纤中继段长度 L2DSR/Dm 工程上的计算公式: 对于单模激光器，色散主要由啁秋效应引起，则 L271400/（ 2 Dm B2） 其中 为 Chirp 系数，DFB 激光器的 取46，量子阱激光器的 取 24，对于外调制激光器， 可降为 01；B 是线路信号比特率（以 Tb/

24、s 为单位） ， 的单位为 nm。 例如采用普通 DFB 激光器，取 4；工作波长上限为 1570nm，G .652 光纤的色散常数 Dm 为1 2 2 2 3319 .4ps/nm km，STM- 16 的信号比特率 B 为 2 .488Gb/s，则 L2=71400/4(1570)2(19.4)(2.48810- 3 )260km 3.实际的中继段长度应为实际的中继段长度应为 L1、L2 中的最小者。中的最小者。 第三章复习内容 ATM 的基本原理 定义：异步转移模式(Asynchronous ransfer mode，ATM)是“一门基于非信道化的高速数字链路的交换技术” 。 这里的“异

25、步”不是指异步传输，是相对数字电话中的同步转移模式（STM）而言，是用户信息动态地占有信道，不是周期性地出现的意思。 信元结构：信元结构：5+48 个字节 虚通道与虚通路虚通道与虚通路 虚通路和虚通道的概念可以类比成交通系统中公路和车道的关系虚通路和虚通道的概念可以类比成交通系统中公路和车道的关系，一条路包含多个车道。引入虚通路的机制以后，网络传输功能可以分成与单个逻辑连接(虚通道)相关的功能以及与逻辑连接组(虚通路)相关的功能。在建立虚通路的时候，为预期后来到达的呼叫保留容量；只要在虚通路连接端点执行简单的控制功能，就能建立新的虚通道连接，并且在中转节点不需要做呼叫处理工作。因此，在现存虚通

26、路上加入新的虚通道仅牵涉最少量的处理。 虚通路控制机制包括计算路由，分配容量，并存储连接状态信息。为了建立一条虚通道，首先必须有一条虚通路连接到达所需要的目标节点，该虚通路连接有足够的可用容量支持该虚通道，并且有适当的服务质量。虚通道是通过存储所需要的状态信息(虚通道/虚通路映射)建立起来的。 在 ATM 网络中，在交通可以开始流动之前，必须在端点站之间建立起端到端的虚通道。每个交换机对到来的每个信元做路由选择。一个信元的路由信息包含在其头部的 VPI(虚通路标识符)和 VCI(虚通道标识符)段中。 虚通道虚通道 一个用以描述单向的 ATM 信元交通的概念，这些 ATM 信元用一个称作虚通道标

27、识符的共同的具唯一性的标识符值联系起来。 虚通路虚通路 一个用以描述属于若干虚通道的单向的 ATM 信元交通的概念，这些虚通道用一个称作虚通路标识符的值联系起来。 虚通路 VC 与虚通道 VP： ATM 是面向连接的，但这种连接是虚连接。虚通道的设立可提高主干网的交换速率。 一个网络中可以有 28256 或 212=4096 条虚通道，一条虚通道中可以有 21665536 条，或 64k 条虚通路。 HEC的作用：的作用：信头差错控制与信元定界 保证保证 QOS 措施：措施： 降低误码率：降低误码率： 设置了优先级比特； 采用合理的排队方法和硬件交换方式，提高交换速率，降低交换时延和时延抖动，

28、减少信元的丢失。 采用传统的自动请求重发（ARQ）协议或快速传输协议（XTP） ，对丢失或出错的信息进行重传。采用较为复杂的前向检错（FED）和（或）前向纠错（FEC）方法。用分层编码方式。 ATM 网的流量控制网的流量控制 （1） 连接允许控制（CAC） ：网络根据当前网络资源的分配和实际占用情况，确定能否满足用户的流量和质量要求。如果能够满足，则接纳用户的请求，分配相应的资源。 （2） 使用参数控制（UPC） ：在用户网络接口对流量进行监控，发现不符合约定时，直接把它们丢弃，或者先打上标记。 （3） 业务成形：在保证业务质量的前提下，降低峰值信元速率和最大突发长度等，改变连接的流量特性，避

29、免拥塞的发生。 （4） 控制信元的使用：控制信元用较高优先级的通道在网络中快速传送，向信源报告网络的可用带宽、拥塞状态等，使发送端能够据此调整其流量特性。 发送端降低流量的方法：暂时把一部分信元放在缓冲器内，等待流量降低时再送出；但这样会引入较大的时延。采用动态源编码的方法，在需要降低速率时优先把不太重要的信息丢弃。例如在 MPEG 图像编码中，包含同步信息的 I帧具有较高的优先级。在需要降低速率时，可以先丢弃仅仅包含与参考帧差别的 P帧。 ATM 网的拥塞控制网的拥塞控制 1） 选择性信元丢弃 先丢弃优先级较低，特别是那些违反流量合同的信元。 2 ）拥塞信息指示 把一处发生的拥塞及时地传递，

30、以便采取措施。 端节点估算机制：发送端定期发送带时间标记的探测信元，接收端据此估算单程时延，是否发生拥塞。 明确前向拥塞通告（EFCN）机制：每个节点都监视干线队列，当达到预先规定的门限值时，通过该节点的所有信元都被标记；接收端根据被标记信元的数量判断是否真的发生了拥塞。 明确后向拥塞通告（EBCN）机制：每个节点都监视其干线的队列，通过专门的信元通知所有相关节点。 ATM 交换技术交换技术 ATM 交换的三大功能：路由选择；信头翻译；排队 ATM 交换的三大功能：路由选择；信头翻译；排队 ATM 交换机的组成交换机的组成 入线处理部件 入线处理部件 入线处理部件的任务:光电转换，信元定界，丢

31、弃空闲信元和未分配信元，进行信元类型分离（将管理信元交给控制单元，将用户信息信元交给交换单元） 。 控制单元 控制单元 控制单元的任务：向交换单元发出控制信息，建立和拆除 VC 和 VP 连接，把信元转移到特定的出线。 交换单元 交换单元 交换单元是交换机中完成入线和出线之间信元交换的核心部分， 完成信头转换、 路由标签的产生和删除、信元的复接和分接等处理功能。它由若干个基本交换单元组成。 出线处理部件 出线处理部件 任务：将用户信息信元流、管理信元流、信令信元流复合；填充未分配信元和空闲信元，使信元速率与线路传输速率一致；出线处理部件还要将信元转换适当的帧格式，进而转变成光信号。 ATM 交

32、换的排队方式交换的排队方式 1. 输入排队方式。 2、输出排队方式 3、中央排队方式 4、输出输入排队方式 第四部分复习内容第四部分复习内容 宽带 IP 网的概念 宽带 IP 网的概念 宽带 IP 网，就是在其中高速传输 IP 数据包的通信网络。 宽带干线的带宽要求为 622Mb/s 以上，用户接入线路的带宽要求为 2Mb/s 以上。 IP 是说在网络中的是遵守 IP 协议的数据包。 宽带 IP 网还应是一个范围比较大的网。 千兆以太网的基本原理千兆以太网的基本原理 千兆以太网有共享介质型与交换型两类。 共享介质型以太网要求网络在最坏情况下的环路延时不能大于最短帧传输时间。因此，最短帧越短，传

33、输速率越快，网络的线度越小。 1. 载波扩展载波扩展 共享介质型以太网要求网络在最坏情况下的环路延时不能大于最短帧的传输时间。10Mb/s 的以太网收发用户之间的最大距离为 2.5km。千兆以太网，网络速度提高了 100 倍，收发用户之间的最大距离， 应缩短为 25m。 “载波扩展” 把最短帧长度由 64 字节变为 512 字节（小于 512 字节的帧将填充空比特） ， 使采用铜线的千兆以太网也可保证 200m 的网络范围。如果采用多模光纤，可达 550m，采用单模光纤，则可达 5000m。 2. 分组突发分组突发 载波扩展扩大了网络的范围，但却造成了带宽的浪费，使千兆以太网的有效速率降为 3

34、90977 Mb/s。 “分组突发”把若干帧的数据组成一个分组。只在其中第一个帧采用载波扩展，填充空比特；提高了网络利用率，也降低了发生冲突的概率。 分组突发仅适用于共享媒质或半双工网络。对于可以同时收发数据的全双工链路，每个端口都可同时收发数据，不会发生冲突，链路长度与最短帧的传输时间无关，仅受媒质本身局限性的限制。采用单模光纤，可以构造 100km 以上的千兆以太网。 3.虚拟冲突虚拟冲突 采用星型结构，各站点发送的数据必须经过中继器。中继器只把第一个到达的帧复制，传向其它端 采用星型结构，各站点发送的数据必须经过中继器。中继器只把第一个到达的帧复制，传向其它端口；而把其它帧丢弃。每个站点

35、在发现冲突后应立即停止发送，并在接收其它站点成功传输的帧以后 12口；而把其它帧丢弃。每个站点在发现冲突后应立即停止发送，并在接收其它站点成功传输的帧以后 12字节的帧间隙（IFG）后再次发送。每一个站点成功传输了一帧以后，必须等待 76 字节（64 字节的环路延字节的帧间隙（IFG）后再次发送。每一个站点成功传输了一帧以后，必须等待 76 字节（64 字节的环路延迟加 12 字节的帧间隙） 。 迟加 12 字节的帧间隙） 。 虚拟冲突的优点 第一个到达中继器的帧总是可以正常传输， 因为冲突没有被传输的帧，只需等待 12 字节的帧间隙时间， （CSMA/CD 最长需要等待 65547 个字节的

36、时间） 。故虚拟冲突大大提高了网络的传输效率。 最坏的情况是 A、B 两站发出的帧同时到达中继器，中继器判决 A帧传输，B 帧发生冲突。则 B 站认定冲突的时间是最短帧由 A站到达 B 站的时间。因此在虚拟冲突中，为了能够发现冲突，只需要求端到端延时（而不是环路延时）小于 64 字节的传输时间。 虚拟冲突还可实现优先级机制。 千兆以太网的交换技术千兆以太网的交换技术 第三层交换机第三层交换机 千兆以太网采用第三层交换机， 把第三层的智能化路由选择技术和第二层的 ATM 快速交换技术结合起来，既得到非常高的交换速率（千兆以太网交换机具有 60Gb 以上的吞吐能力，比路由器最大 1Gb/s 的吞吐

37、量要大得多；包转发率超过 1000 万 pps，大大超过路由器的几十万 pps 的转发速率）和极低的时延（1440s） ，又增加了网络的稳定性和可靠性。 第三层交换机的功能：第三层交换机的功能： 路由处理功能：提供流量和拓扑结构信息，选择路由 ； 网络交换功能；以线速交换数据； 网络业务功能：提供同播、安全性、调度管理。 第三层交换技术的实现：第三层交换技术的实现： 分组排队技术:每个分组送出之前都要进行检查，用硬件交换通道代替软件交换方式。 取齐技术:交换机只检查前几个分组，确定目的地后，利用第二层技术把余下的数据直接发送出去。 1. IP Over ATM 重叠模型重叠模型（LANE、CI

38、POA、MPOA等）将 IP 网与 ATM 网络互联，不更改 ATM 网络的协议模块，需要定义两套地址结构及选路协议，两套维护和管理功能，需要实现 MAC（或 IP）地址与 ATM地址间的映射。 2. IP Over ATM 的集成模型的集成模型（IP 交换、标记交换和 MPLS 等）把 ATM 层看成 IP 层的对等层，把 IP 层的路由选择功能和 ATM 层的交换功能结合起来，ATM 系统仅需标识 IP 地址，不需要地址解析。 IP over SDH 的特点的特点 IP over SDH 去掉了 ATM，让 IP 包直接在 SDH 干线网上传输，网络体系结构简单，技术比较成熟，IP 包的封

39、装效率高，对 IP 路由的支持能力强，可用带宽比 IP over ATM 提高 2530；而且减少了网络的复杂性，更适于组建专门承载 IP 业务的数据网络。 它把第三层的智能化路由选择技术和第二层的 ATM 快速交换技术结合， 使网络在速率和智能两方面都达到最佳状态，得到非常高的交换速率（包转发率超过 1000 万 pps）和极低的时延（1440s） 。目前的交换路由器已经加入了 QOS，使其服务质量基本达到了 ATM 和帧中继的水平。 它还便于实行广播方式的通信，便于利用 SDH 的自愈环，提高网络的稳定性和可靠性。 但它不支持 IP 以外的其它网络层协议，不适于多业务平台。 IP Over

40、 Optical（IP 优化光学网络）让 IP 数据包直接在光纤上运行。它去掉了 ATM 层和 SDH 层，是真正的数据链路层网络。它不需要进行反复的地址转换，避免了重复的打包、拆包，减少了开销字节，降低了网络的成本。 多点链路汇聚（多点链路汇聚（MPLA）技术）技术 多点链路汇聚 MPLA（Multi Point Line Assemble）技术在千兆以太网基础上，将多至 8 条的物理链路捆绑在一起，在两台交换机之间形成一条 8Gb/s 的高速通道。这些通道都处于激活状态，可以共同分担流量负载，进一步提高网络的性能。MPLA 还具有很高的容错性能，当网络核心的某条链路或某台交换机出现故障时，

41、会动态地引导数据流绕开发生故障的部件，故障恢复的时间一般不超过 2s。 MPLA 可以在第二层支持多种协议，避免了对各种复杂的高层协议进行配置和调试的麻烦。它还采用统一的以太网数据单元进行传输，避免了不同格式数据包之间的转换，使系统的复杂性降低。 波分复用原理波分复用原理 光的波分复用（WDM）是全光网络的一种关键技术。 它将波长间隔为数十纳米的多个光源独立进行项目 叠加模型 集成模型 LANE CIPOA MPOIP交换 标记交换 MPLS 互通 IP叠加在ATM上 把IP协议的2，3层与ATM层集成在一起 可扩展性 低 低 高 低 高 高 IP路由协议 放在IP路由器中 放在IP路由器中或

42、ATM交换机中 ATM路由协议 使用 不使用 地址解析 要求 不要求 对ATM控制软件的修改 不需要 需要 QOS保证 不保证 不保证 保证 保证 组播 支持 不支持 支持 支持 广播多发送 效率较低 效率较高 支持ATM业务 否 否 是 否 是 是 支持VLAN 否 否 是 否 是 是 网络环境 局域网 局域网 广域网 局域网 广域网 广域网 调制，让其在同一条光纤中传输。 光波分复用器件 光复用器和解复用器是双向可逆器件，统称为光波分复用器件。 光波分复用器件是无源光学器件，不需要电子电源，具有体积小，重量轻，结构简单，可靠性高的优点。 干涉滤光器型波分复用器件通带平坦，阻带衰减在 30d

43、B 以上，且与极化无关，插入损耗可达 0 .4dB。 光纤耦合滤光器型波分复用器件的插入损耗低达 0.05dB，但最小波长间隔较大，约为 10nm 以上，使波分复用信道较少（10 个以下） 。 光栅型波分复用器件可将 80以上的光能集中在所需的波长，具有优良的波长选择作用；其插入损耗与复用信道数无关，可以实现几十个波长的复用；但插入损耗较大，达几个分贝；而且温度稳定性不太好。 描述光波分复用器件的指标 插入损耗是指由于器件的引入而造成的信号损失。 隔离度是指不同信道之间互相影响的程度。接收端对光波分复用器件隔离度的要求较高。 波长间隔是光波分复用器件各输入光源的最小波长间隔。 波分复用系统波分

44、复用系统 在波分复用系统中，发送端有 N 个发出不同波长光的激光器，分别调制后，利用光的复用器合起来，耦合进一根光纤中传输。在接收端再利用光的解复用器分开，分别检测，得出各自的信息。 在 WDM 中，各子信道的光波长间隔较大，约为 10nm 数量级。各个波长独立工作，互相兼容，完全可以采用不同的调制方式和不同的传输速率，有的波长可以用来传输模拟信号，另外的波长也可以用来传输数字信号，使用起来非常方便，具有很高的灵活性。 IP Over DWDM 密集波分复用（密集波分复用（DWDM ）系统）系统 光载波之间的波长间隔在 10nm 以下，可以容纳更多的光载波。若采用波长间隔 0.1nm 的密集波

45、分复用技术，在 200nm 范围内可以安排 2000 个光载波；各传输 500 套电视节目，共传输 100 万套电视节目。 由于密集波分复用光载波之间的间隔更小，更适于用频率来描述。利用波长与频率的关系 fc/ 容易求出 IP over DWDM 的原理的原理 IP over DWDM，也称为光因特网或光互联网，实际是采用密集波分复用技术的 IP over Optical。 IP over DWDM，也称为光因特网或光互联网，实际是采用密集波分复用技术的 IP over Optical。 它充分利用了 WDM 的巨大带宽和高速路由交换机的高速交换能力， 在 IP 层和光学层之间优化流量配置，实

46、现保护恢复、QOS 和网络管理功能。 IP over DWDM 的基本结构是用 DWDM 分插复用技术将不同波长的光耦合进光纤或从光纤中解耦，再将不同波长的光携带的信息送给交换机或路由器。光分插复用器和光交叉连接设备可用软件进行控制，在任两个节点之间提供全部波长信道的连接。 IP over DWDM 的特点 由于 DWDM 对各种传输速率、各种数据格式和各种调制方式的信息完全透明，因而可以真正实现多种业务的综合。系统成本比传统电路交换网要低 12 个数量级。DWDM 与现有通信系统完全兼容，也支持未来的宽带业务网和网络的升级，因而具有极高的优越性和巨大的发展前景。但目前 DWDM 的技术还有待进一步成熟和完善，光信号的监视、光通路的保护切换以及光网络的管理配置都还有许多工作，还有许多问题需要进一步解决。