网络通信技术现状与发展趋势

光通信技术
IP over SDH
▪ 将IP分组通过PPP或ITU－T LAPS协议 直接映射到SDH帧
▪ 省掉了中间的ATM层,简化了网络体系 结构
▪ 提高了传输效率，降低了成本 ▪ 保留IP无连接特性
光通信技术
小结：
IP over SDH是一种实用、高效的IP传 送技术，适用于经营IP业务的ISP、以IP 业务量为主的电信网或者在电信骨干网 上疏导高速数据流。
▪ 压缩技术
–有损压缩 –无损压缩 –极低比特率传送 –JPEG、MPEG（MPEG-1：VCD，MPEG-2：DVD）
多媒体通信技术
支持多媒体通信的主要技术途径：
▪ 综合业务模型IntServ（Integrated Service）： 基于流
–保证业务：确保型 –负载受控：统计型
▪ 区 别 业 务 模 型 DiffServ(Differentiated Service)：基于类
移动通信技术
蓝牙技术
▪ 1998 年 由 Intel 、 Nokia 、 Erission 、 Toshiba 和 IBM联合提出
▪ 支持移动计算设备和通信设备之间的简单快捷无 线互连
▪ 实现语音和数据传输，不仅提供低成本、短距离 的无线链路功能，还提供接入数据网功能、接口 功能和组网功能
蓝牙技术
光通信技术
IP over DWDM
▪ 将IP直接放在光路上传送 ▪ 省掉了中间的ATM层与SDH层 ▪ 减少了功能重叠，简化了设备 ▪ 降低了网管复杂性，特别是网络配置复杂性 ▪ 额外开销最低，传输效率最高 ▪ 通过业务量工程设计，可以与IP业务量特性相匹配 ▪ 可以利用光纤环路的保护光纤吸收突发业务，有利于降
光传送网+IP智能化 光信道自动切换 动态连接建立
光通信技术
小结：
ASON融合以DWDM为基础的光网络技术和以IP 为基础的网络智能化技术，把光网络发展成为能 高度自主应对业务需要、可在光层上直接为全网 提供端到端服务的经济、有效的智能网。国际标 准化组织、论坛、研究机构、公司已做了大量的 初期研究与产品研制工作，不远的将来可能取得 突破。
移动通信技术
蓝牙技术基本特点
▪ 采用FEC编码技术，减少远距离传输时的随机噪声 影响
▪ 采用FM调制方式，降低设备的复杂性和成本 ▪ 同时支持数据和话音，提供1个异步数据通道、3
个同步话音通道和1个数据话音混合通道 ▪ 采用TDD全双工方式，电路交换和分组交换混合方
式，组网方便灵活 ▪ 支持点对点和点对多点连接
卫星与同温层通信技术
全球人口的5％和10％居住在或可能旅行到永远不会 被地面电信设施覆盖的区域
卫星与同温层通信系统，可以作为地面系统的补充 而存在，实现“能见到天空的地方”都可进行无缝 隙的通信联络
提供“任何人（Whoever）在任何地方（Wherever） 于任何时间（Whenever）都能与任何人（Whomever） 以任何方式（Whatever）进行通信”的能力
–将业务流映射到网络物理拓扑上，让实际业务量以最优的 方式存在于网络中
–提高网络运行的有效性和可靠性，同时优化对有限网络资 源的利用，提高网络资源利用率
多媒体通信技术
小结：
▪ IntServ：可预测性好，适合于局域
▪ DiffServ：可预测性差，适合于主干
▪ MPLS+DiffServ：比较现实的支持主 干网QoS的方案
图 书 馆
服 务 器 组
二舍 P330
二舍用户
多媒体通信技术
网络化多媒体技术的基本特征
▪ 数字化 ▪ 计算机化：至少媒体的播放是由计算机控制的 ▪ 集成化：捕捉、存储、播放、网络 ▪ 交互式（互动） ▪ 定制化：播放开始时间、播放次序、播放速度、播
放形式
多媒体通信技术
支持多媒体通信的主要技术途径：
概述
• 三网(计算机网、电视网、电话网)合一不断加强， 新应用层出不穷
• IP over everything和everything over IP • IP业务量每6—9个月大约翻一番，仅美国预计到
2005年IP业务量带宽需求就将超过280Tbps • IP通信量基本特点
▪ 自相似 ▪ 不对称 ▪ 服务器方拥挤 ▪ 80－20规则（80％长途，20％本地）
动性，还能提供最高速率达2Mbps的多媒体业务 ▪ 支持高质量话音、分组多媒体业务和多用户速率通信 ▪ 有按需分配带宽和根据不同业务设置不同服务等级的
能力 ▪ 适应多用户环境，包括室内、室外、快速移动和卫星
环境
移动通信技术
第三代移动通信技术的基本特点：
▪ 安全保密性能优良 ▪ 便于从第二代移动通信向第三代移动通信平
容，用户已有网络软件可以不加修改即可运行 ▪ 安装工作快捷，毋需施工许可证，不需要布线或开挖沟槽
移动通信技术
无线局域网标准化
▪ 1997年6月，IEEE发布了802.11标准，规定了统一的MAC协 议、RF收发器和红外线收发器的物理层接口，各厂商产品 在同一物理层上可以互操作，而逻辑链路控制（LLC）层 是一致的
滑过渡 ▪ 可与各种移动通信系统融合，包括蜂窝、无
绳电话和卫星移动通信等 ▪ 终端（手机）结构简单，便于携带，价格较
低
移动通信技术
第三代移动通信系统关键技术：
▪ 多载波调制技术 ▪ CDMA多址技术 ▪ 智能化天线和分集接收技术 ▪ 软件无线电技术 ▪ 核心网IP与ATM数据传输技术 ▪ 智能网技术 ▪ 话音和图像编码技术 ▪ 信道编码及交织技术 ▪ 信道不失真传输技术 ▪ 功率控制技术
光通信技术
❖电网络传输速率已接近极限（超过40Gbps即使不是不可能 也是相当困难的）
❖密 集 波 分 复 用 DWDM （ Dense Wavelength Division Multiplexing ） 技 术 具 有 巨 大 潜 力 ， 其 潜 在 带 宽 为 数 百 Tbps ▪ DWDM的基本原理是在发送端将具有不同波长的光信号 组合起来，在接收端又将组合的光信号分解并送到不 同的终端，使同一条光纤中能同时传输多个波长的光 信号 ▪ DWDM的主要特点：高带宽、协议透明性好、路径可靠 性高、操作与管理简单等
▪ 连续媒体：由媒体“量子”（视频帧、音频采样等） 组成，有隐含时间维，播放速度影响所含信息的再 现
▪ 连续媒体基本特征：媒体内连续性（实时与等时）、 媒体间同步（对口型）、高带宽（网络与存储）
▪ 多媒体通信技术面临的挑战主要来源于连续媒体
多媒体通信技术
两个基本共性问题
–服务质量QoS（Quality of Service）：服 务性能的聚集效应，既是主观的也是客观的。
光通信技术
IP over ATM over SDH缺点
▪ 网络体系结构复杂、功能重复，ATM 与TCP/IP都有寻址、选路和流量控 制功能，开销损失达25％左右
▪ 网络伸缩性较差，ATM的分段与组装 (SAR）功能随着接口速率的增加而 变得十分复杂，速率不易提高
光通信技术
小结：
IP over ATM主要适用于网络边缘多 业务的汇合和一般容量的IP骨干网， 不太适合超大型IP骨干网应用。
–确保传送 –快速传送
多媒体通信技术
支持多媒体通信的主要技术途径：
▪ 多 协 议 标 签 交 换 MPLS(MultiProtocol Label Switching)
–采用标签交换转发技术，取代传统的基于目的地的逐跳寻 径方式，简化分组转发
–路由选择与分组转发分开
▪ 业务量工程（Traffic Engineering)
低时延
光通信技术
小结：
IP over DWDM 省 掉了价 格昂贵 的 ATM交换机和大量的SDH复用设备，简 化了网管，又采用DWDM，传送成本可 望大大减少，带宽可望得到巨大提高， 是未来最具发展前途的光Internet组 网技术。
光通信技术
自 动 交 换 光 网 络 ASON （ Automatic Switched Optical Network）
▪ 位置管理：无线终端的位置是不确定的，必须扩 展ATM连接建立协议，以便能够动态决定移动终 端的位置
移动通信技术
无线ATM关键技术
▪ 切换管理：选择适当的交叉交换节点，使重新选 路的数据通道能够保证初始连接服务质量QoS； 重新选路时避免信元的丢失；保证信道切换过程 是无缝的，用户感觉不到通信的中断
概述
• 网络通信技术伴随着应用需求的巨大增长而飞速发 展
• 对多媒体通信技术、光通信技术、移动通信技术、 卫星与同温层通信技术现状作一粗略介绍并对未来 发展趋势作一展望，简要介绍一下中国教育与科研 计算机网CERNET的现状与“十五”期间建设规划。
多媒体通信技术
多媒体可以分成静态媒体和连续媒体
▪ 静态媒体：没有时间维，播放速度不影响所含信息 的再现
–组通信（Group Communication）：一对多、 多对一、多对多
多媒体通信技术
QoS承诺
▪ 确保型－>硬保证 ▪ 统计型－>软保证 ▪ 尽力型
QoS是端到端（end-to-end）的 unicast 、 multicast 、 broadcast 、
anycast
··· ···
东北大学校园网结构简图
光通信技术
光Internet(光互联网)是指IP直接接 入到光网上或直接接到光纤上
采用三种技术：
▪ IP over ATM over SDH ▪ IP over SDH ▪ IP over DWDM
光通信技术
IP over ATM over SDH优点 ▪ 把面向连接的ATM的能力引入到无连接 的IP中去 ▪ 优化组合选路与交换 ▪ 保留ATM的速度快、容量大、多业务支持 能力 ▪ 保留IP的简单、灵活、易扩充、统一
移动通信技术
第二代移动通信技术仅能满足话音和低 速数据业务的需求，不能满足中高速数 据业务的需求
第三代移动通信技术以移动多媒体业务 为特征，可以满足上述发展需要
移动通信技术
第三代移动通信技术的基本特点：
▪ 全球统一频段，统一标准，全球无缝覆盖和漫游 ▪ 频谱利用率高 ▪ 在144kbps（最好能在384kbps）能达到全覆盖和全移
华南节点 华东节点
Cernet清华节点
东北中心
防火墙
192.168.0.10 边界路由器
大连地区
吉林
黑龙江
辽宁非大连地区
源自文库
AP-1000
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IBM
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中心服务器组
校部 图书馆 活动中心 P550
校 部 用 户
▪ 2000年8月，IEEE 802.11成为IEEE/ANSI和ISO/IEC的联合 标准，增加了两项新内容：
✓ IEEE 802.11a：规定使用5GHz频带，采用OFDM技术调制数据，传 输速率范围为6M～54Mbps
✓ IEEE 802.11b：规定使用2.4GHz频带，采用补偿码键控（CKK）， 支持多速率MAC机制，传输速率可从11Mbps自动降到5.5Mbps，或 者调整到2Mbps和1Mbps
蓝牙技术基本特点
▪ 使用2.4GHz频带，毋需申请，具有全球推广 价值
▪ 低功率、短距离，发信机额定输出功率传输 距离10cm－10m，增大发射功率后距离可扩 展到100m
▪ 采用跳频扩频通信方式抗衰落、抗干扰，并 采用快跳频、短分组、快速确认方法进一步 提高抗衰落、抗干扰性能，提高传输的可靠 性
▪ 差错控制机制：自动请求重发ARQ和前向纠错FEC 在解决无线信道误码率高的问题上各有所长，需 要在ARQ和FEC之间寻求一种最佳方案，以降低算 法的复杂度和减少额外的带宽需求
移动通信技术
无线局域网
▪ 可移动性，不受布线点位置的限制 ▪ 数据传输速率大于1Mbps ▪ 抗干扰性强，误码率很低 ▪ 保密性较强，可使用户进行有效的数据提取且不至于泄密 ▪ 高可靠性，数据传输过程中几乎没有丢包现象发生 ▪ 兼容性好，采用CSMA/CA介质访问协议，与标准以太网兼
移动通信技术
无线ATM
▪ 无线ATM网络服务的用户是移动用户，网络与 用户之间建立的是无线连接
▪ 在无线ATM网络中，需要增加基站和具有支持 移动功能的边缘ATM交换机
▪ 基站提供与移动终端之间的无线连接 ▪ 边缘ATM交换机实现与有线ATM网络的连接
移动通信技术
无线ATM关键技术
▪ MAC协议：固定分配方式、随机分配方式和按需 分配方式，在保证用户服务质量QoS需求的前提 下，实现网络的高效利用