第8章 网络技术展望
【考点一】迈向综合网络
1.网络技术的发展趋势
(1)低速→高速
(2)专用网→公用网→虚拟专用网
(3)面向终端的网→资源共享网
(4)电路交换→报文交换→分组交换→信元交换
(5)各种通信控制规程→国际标准
(6)单一的数据通信网→综合业务数字通信网
(7)微机→主机→对等通信→客户/服务器→网站/浏览器
2.电信网、有线电视网和计算机网目前主要的运营网络有电信网、有线电视网和计算机网。这3种网络有许多不同之处。
对电信网来说，发展的难点有：用户回路的宽带化和具有综合业务能力的宽带交换机制。另外作为公用网，它还必须保证网络的互通，如宽带网与现有各种网络的互通。对有线电视网来说，它已具有了直接连接到用户的宽带网络，可是受网络拓扑结构的限制，这种网络要提供交换形式的业务仍需做大量的工作，好在有线电视网没有任何以前的包袱，而且可以先在小范围内提供服务，所以能采用最新的技术一步跨入宽带交换。
计算机网络在提供综合业务方面有一定的优势，多媒体计算机技术已非常普及。对于计算机网，要提供宽带综合业务，需解决的首要问题是宽带，目前的100 Mbps以太网和千兆以太网都已采用了交换式的网络结构，带宽的利用率大大提高。随着电信网、有线电视网、计算机网都提供综合业务，三种网络间的界限也必须越来越模糊，三种网络将共同构造信息高速公路的网络基础设施。
3.宽带综合业务数字网
(1)宽带ISDN的关键技术宽带ISDN的核心技术是采用异步传输模式ATM，实现高效的传输、交换和复用。ITU-T要求从用户的接入到网络的传输、交换全部采用ATM技术。
宽带ISDN的另一个关键技术是满足各种各样的服务质量(Qos)要求。
(2)宽带ISDN的业务类型宽带ISDN的业务分为两类：交互型业务和发布型业务。
(3)宽带ISDN协议参考模型宽带ISDN协议参考模型分为3面和3层，3个面分别称为用户面、控制面和管理面。每个面又分为3层：物理层、ATM层和AT适配层。
4.社区宽带网RBB
(1)社区宽带网的概念所谓社区宽带网是接到用户的快速网络，网络通常需求的速率至少是2 Mbps。它是连接普通家庭用户终端设备和信息高速公路之间的桥梁，按照网络结构的定义，社区宽带网覆盖了接入网和用户驻地网两者的范围。
(2)社区宽带网的技术平台从目前来看，有3种主要的技术，一种是基于电信网络的数字用户线路xDSL方式，它是在原有的电信线路上面传输宽带数据；还有一种是在有线电视网CATV上传输宽带数据；另外一种就是纯粹的计算机网络，也就是我们常说的局域网，它可能以基于IP的方式传输宽带数据。
(3)社区宽带网提供的服务目前，许多系统集成商都看好社区宽带网这个市场，他们认为在搭建起这样一个平台之后将会在这个平台上产生很多应用，如Internet访问、电子商务等。
【考点二】迈向宽带网络
1.宽带网络基本技术整个宽带网络可以分成传输网、交换网和接入网3大部分，所以宽带网的相关技术也分为3类：传输技术、交换技术和接入技术。宽带传输网主要是以SDH为基础的大容量光纤网络，宽带交换网是采用ATM技术的综合业务数字网，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。
2.SDH技术在传输网中，目前采用的是同步数字体系(SDH)。在1988年以后ITU-T推出了一系列有关SDH的标准，对SDH的比特率、复帧结构、复用设备、线路系统、光接口、网络管理和信息模型等进行了定义，从而确立了SDH这一传输体系。
SDH主要有以下特点：
(1)具有全世界统一的网络结点接口(NNI)，简化了信息互通。
(2)具有一套标准化的信息结构等级，这些信息结构叫做同步传输模块(STM，Synchronous Transport Module)。
(3)在帧结构中具有丰富的用于维护管理的比特，因而具有强大的网络管理功能。
(4)所有网络单元都有标准的光接口，包括同步光缆线路系统、同步复用器、分插复用器和同步数字交叉连接设备等等，因此可以在光路上实现互通。
(5)具有一套特殊的复用结构，允许现有的准同步数字体系(PDH)、同步数字体系(SDH)和宽带综合业务数字网(B-ISDN)的信息都能进入其帧结构，因而具有广泛的适应性。
(6)大量采用软件进行网络配置和控制，使得新功能和新特性的增加比较方便，适用将来的发展。
3.ATM技术
(1)ATM的定义异步传输模式ATM是一种分组交换和复用技术。虽然术语"异步"出现在它的描述中，但它与"异步传送过程"毫不相干。由于它的设计方式，它特别适合高带宽和低时延应用。ATM用固定长度的分组(称为信元)发送信息，每个信元在其头部包含一个VCI，VCI提供一种方法，以创建多条逻辑信道，并在需要时进行多路复用。因为信元长度固定，信元可能包含无用的比特。
(2)ATM协议栈
ATM实际上是一个非常简单的协议：它仅仅把数据从一个端点传输到另一个端点，它本身并不提供差错恢复。当然，ATM被设计成可与现有协议进行互操作。事实上，它几乎能适应任何支持端-端差错恢复的上层协议。
(3)ATM信元结构
ATM信元由53字节组成：前5个字节是信头，其余48字节是信息字段。
(4)ATM的优点
ATM网络有很多优点，简要列举如下：
①标记交换；
②响应时间短；
③高速和高带宽；
④综合网络；
⑤从用户端综合接入；
⑥现在协议和传统LAN的互连；
⑦带宽按需分配。
4.接入网技术
(1)接入网的概念所谓接入网(AN)是指交换局到用户终端之间的所有机线设备。
其中主干系统为传统的电缆和光缆，一般长数公里；配线系统也可能是电缆和光缆，其长度一般为几百光，而引入线通常长几米到几十米。
(2)接入网的特点接入网是业务提供点与最终用户之间的连接网络。它具有以下特点：
①主要完成复用、交叉连接和传输功能，不具备交换功能。
②提供开放的V5标准接口，可实现与任何种类的交换设备进行连接。V5接口是专为接入网发展而提供的本地交换机和接入网之间的接口。
③光纤化程度高。接入网可以将其远端设备ONU放置在更接近用户处，使得剩下的铜缆段距离缩短，有利于减少投资，也有利于宽带业务的引入。
④能提供各种综合业务。接入网除接入交换业务外，还可接入数据业务、视像业务以及租用线业务等。
⑤对环境的适应能力强。接入网的远端室外设备ONU可以适应于各种恶劣的环境，无须严格的机房，甚至可搁置在室外，有利于减少建设维护费用。
⑥组网能力强。接入网可以根据实际情况提供环形、星形、链形、树形等灵活多样的组网方式，且环形网具有自愈功能，也可带分支，有利于电信网络结构的优化。
⑦可采用HSDL、ADSL、有源及无源光网络、HFC和无线等多种接入技术。
⑧接入网可独立于交换机进行升级，灵活性高，有利于引入新业务和向宽带网过渡。
⑨接入网提供了功能较为全面的网管系统，实现对接入网内所有设备的集中维护以及环境监控和112测试等功能，并可通过相应的协议接入本地网网管中心，给网管带来方便。
(3)接入网的主要功能
①用户口功能(UPF)：将特定的UNI要求与核心功能和管理功能相适配。
②业务口功能(SPF)：将特定SNI规定的要求与公用承载通路相适配，以便核心功能处理，也负责选择有关的信息，以便在AN系统管理功能中进行处理。
③核心功能(CF)：处于UPF和SPF之间，主要作用是负责将个别用户口承载通路或业务口承载通路的要求与公用传送承载通路相适配。其功能还包括为了通过AN传送所需要的协议适配和复用所进行的对协议承载通路的处理。
④传送功能(TF)：为AN中不同地点之间公用承载通路的传送提供通道，也为传输媒质提供媒质适配功能。
⑤AN系统管理功能(SMF)：协调AN内UPF、SPF、CF和TF的适配、维护和操作，也负责协调用户终端和业务节点的操作功能。
(4)数字用户线路xDSL接主技术
DSL是数字用户线路(Digital Subscriber Line)的简称，xDSL中的x表示A/H/S/C/I/V/RA等，DSL也是调制解调技术家族的成员，而表中罗列的各种DSL实现类型的特征表明：xDSL比PSTN上的传统Modem更加高速，同时也更加复杂。有时候，技术的复杂性会成为普及应用的巨大障碍，但是无论如何，xDSL的速率指标毕竟是十分诱人的。
(5)光纤接入技术光纤通信具有通信容量大、质量高、性能稳定、防电磁干扰和保密性强等优点。它在无线通信方面已有广泛体现。光纤接入也将成为发展的重点。
(6)HFC接入技术
HFC(Hybrid Fiber Coax，即光纤到同轴电缆混合网)从接入用户的角度来看是经过双向改造的有线电视网络，但从总体上来看它是以同轴电缆网络为最终接入部分的宽带网络系统。
(7)无线接入技术未来的无线通信网的拓扑结构将是由各个无线接入点通过宽带有线网相连构成的一个大的、无限延展的无线通信网，无线接入点可能是蜂窝网的基站也可能是无线数据网的一个接入点，但是它们都以统一的方式进入宽带有线网，所采用的统一格式可能就是ATM的信元。无线接入网是指部分或全部采用无线电波这一传输媒介连接业务接入节点(交换机)和用户终端。
【考点三】迈向全球多媒体网络
1.全球多媒体网络的特性全球多媒体网络必须具有下列5种特性：
(1)异构性：应付大量的传输技术、终端技术以及应用程序的能力。
(2)服务质量：在网络和终端设备内预留资源的能力，以确保满足性能指标。
(3)移动性：对网络提供移动访问点的能力。
(4)扩展性：适应未来各种各样的新应用程序和用户的能力。网络体系结构必须能适应新的技术和应用程序。
(5)安全性和可靠性：包括确保用户通信不被截获和其他装置不被跟踪的能力，同时也确保网络服务的高可用性。
2.全球多媒体网络的技术领域构造全球多媒体网络的技术主要有：组网、信号处理和应用程序。这些技术融于部件中，部件必须组织在适当的体系结构内，以提供全球多媒体网络所具有的属性。
3.全球多媒体网络的研究从历史上看，信号处理、组网和应用程序开发的发展，相互间影响很少。为了成功地说明多媒体组网的挑战，研究者必须跨学科合作，以达到最终的设计目标。跨学科研究的领域有：体系结构、服务质量、移动性、异构性、扩展性、安全性。
【考点一】迈向综合网络
1.网络技术的发展趋势
(1)低速→高速
(2)专用网→公用网→虚拟专用网
(3)面向终端的网→资源共享网
(4)电路交换→报文交换→分组交换→信元交换
(5)各种通信控制规程→国际标准
(6)单一的数据通信网→综合业务数字通信网
(7)微机→主机→对等通信→客户/服务器→网站/浏览器
2.电信网、有线电视网和计算机网目前主要的运营网络有电信网、有线电视网和计算机网。这3种网络有许多不同之处。
对电信网来说，发展的难点有：用户回路的宽带化和具有综合业务能力的宽带交换机制。另外作为公用网，它还必须保证网络的互通，如宽带网与现有各种网络的互通。对有线电视网来说，它已具有了直接连接到用户的宽带网络，可是受网络拓扑结构的限制，这种网络要提供交换形式的业务仍需做大量的工作，好在有线电视网没有任何以前的包袱，而且可以先在小范围内提供服务，所以能采用最新的技术一步跨入宽带交换。
计算机网络在提供综合业务方面有一定的优势，多媒体计算机技术已非常普及。对于计算机网，要提供宽带综合业务，需解决的首要问题是宽带，目前的100 Mbps以太网和千兆以太网都已采用了交换式的网络结构，带宽的利用率大大提高。随着电信网、有线电视网、计算机网都提供综合业务，三种网络间的界限也必须越来越模糊，三种网络将共同构造信息高速公路的网络基础设施。
3.宽带综合业务数字网
(1)宽带ISDN的关键技术宽带ISDN的核心技术是采用异步传输模式ATM，实现高效的传输、交换和复用。ITU-T要求从用户的接入到网络的传输、交换全部采用ATM技术。
宽带ISDN的另一个关键技术是满足各种各样的服务质量(Qos)要求。
(2)宽带ISDN的业务类型宽带ISDN的业务分为两类：交互型业务和发布型业务。
(3)宽带ISDN协议参考模型宽带ISDN协议参考模型分为3面和3层，3个面分别称为用户面、控制面和管理面。每个面又分为3层：物理层、ATM层和AT适配层。
4.社区宽带网RBB
(1)社区宽带网的概念所谓社区宽带网是接到用户的快速网络，网络通常需求的速率至少是2 Mbps。它是连接普通家庭用户终端设备和信息高速公路之间的桥梁，按照网络结构的定义，社区宽带网覆盖了接入网和用户驻地网两者的范围。
(2)社区宽带网的技术平台从目前来看，有3种主要的技术，一种是基于电信网络的数字用户线路xDSL方式，它是在原有的电信线路上面传输宽带数据；还有一种是在有线电视网CATV上传输宽带数据；另外一种就是纯粹的计算机网络，也就是我们常说的局域网，它可能以基于IP的方式传输宽带数据。
(3)社区宽带网提供的服务目前，许多系统集成商都看好社区宽带网这个市场，他们认为在搭建起这样一个平台之后将会在这个平台上产生很多应用，如Internet访问、电子商务等。
【考点二】迈向宽带网络
1.宽带网络基本技术整个宽带网络可以分成传输网、交换网和接入网3大部分，所以宽带网的相关技术也分为3类：传输技术、交换技术和接入技术。宽带传输网主要是以SDH为基础的大容量光纤网络，宽带交换网是采用ATM技术的综合业务数字网，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。
2.SDH技术在传输网中，目前采用的是同步数字体系(SDH)。在1988年以后ITU-T推出了一系列有关SDH的标准，对SDH的比特率、复帧结构、复用设备、线路系统、光接口、网络管理和信息模型等进行了定义，从而确立了SDH这一传输体系。
SDH主要有以下特点：
(1)具有全世界统一的网络结点接口(NNI)，简化了信息互通。
(2)具有一套标准化的信息结构等级，这些信息结构叫做同步传输模块(STM，Synchronous Transport Module)。
(3)在帧结构中具有丰富的用于维护管理的比特，因而具有强大的网络管理功能。
(4)所有网络单元都有标准的光接口，包括同步光缆线路系统、同步复用器、分插复用器和同步数字交叉连接设备等等，因此可以在光路上实现互通。
(5)具有一套特殊的复用结构，允许现有的准同步数字体系(PDH)、同步数字体系(SDH)和宽带综合业务数字网(B-ISDN)的信息都能进入其帧结构，因而具有广泛的适应性。
(6)大量采用软件进行网络配置和控制，使得新功能和新特性的增加比较方便，适用将来的发展。
3.ATM技术
(1)ATM的定义异步传输模式ATM是一种分组交换和复用技术。虽然术语"异步"出现在它的描述中，但它与"异步传送过程"毫不相干。由于它的设计方式，它特别适合高带宽和低时延应用。ATM用固定长度的分组(称为信元)发送信息，每个信元在其头部包含一个VCI，VCI提供一种方法，以创建多条逻辑信道，并在需要时进行多路复用。因为信元长度固定，信元可能包含无用的比特。
(2)ATM协议栈
ATM实际上是一个非常简单的协议：它仅仅把数据从一个端点传输到另一个端点，它本身并不提供差错恢复。当然，ATM被设计成可与现有协议进行互操作。事实上，它几乎能适应任何支持端-端差错恢复的上层协议。
(3)ATM信元结构
ATM信元由53字节组成：前5个字节是信头，其余48字节是信息字段。
(4)ATM的优点
ATM网络有很多优点，简要列举如下：
①标记交换；
②响应时间短；
③高速和高带宽；
④综合网络；
⑤从用户端综合接入；
⑥现在协议和传统LAN的互连；
⑦带宽按需分配。
4.接入网技术
(1)接入网的概念所谓接入网(AN)是指交换局到用户终端之间的所有机线设备。
其中主干系统为传统的电缆和光缆，一般长数公里；配线系统也可能是电缆和光缆，其长度一般为几百光，而引入线通常长几米到几十米。
(2)接入网的特点接入网是业务提供点与最终用户之间的连接网络。它具有以下特点：
①主要完成复用、交叉连接和传输功能，不具备交换功能。
②提供开放的V5标准接口，可实现与任何种类的交换设备进行连接。V5接口是专为接入网发展而提供的本地交换机和接入网之间的接口。
③光纤化程度高。接入网可以将其远端设备ONU放置在更接近用户处，使得剩下的铜缆段距离缩短，有利于减少投资，也有利于宽带业务的引入。
④能提供各种综合业务。接入网除接入交换业务外，还可接入数据业务、视像业务以及租用线业务等。
⑤对环境的适应能力强。接入网的远端室外设备ONU可以适应于各种恶劣的环境，无须严格的机房，甚至可搁置在室外，有利于减少建设维护费用。
⑥组网能力强。接入网可以根据实际情况提供环形、星形、链形、树形等灵活多样的组网方式，且环形网具有自愈功能，也可带分支，有利于电信网络结构的优化。
⑦可采用HSDL、ADSL、有源及无源光网络、HFC和无线等多种接入技术。
⑧接入网可独立于交换机进行升级，灵活性高，有利于引入新业务和向宽带网过渡。
⑨接入网提供了功能较为全面的网管系统，实现对接入网内所有设备的集中维护以及环境监控和112测试等功能，并可通过相应的协议接入本地网网管中心，给网管带来方便。
(3)接入网的主要功能
①用户口功能(UPF)：将特定的UNI要求与核心功能和管理功能相适配。
②业务口功能(SPF)：将特定SNI规定的要求与公用承载通路相适配，以便核心功能处理，也负责选择有关的信息，以便在AN系统管理功能中进行处理。
③核心功能(CF)：处于UPF和SPF之间，主要作用是负责将个别用户口承载通路或业务口承载通路的要求与公用传送承载通路相适配。其功能还包括为了通过AN传送所需要的协议适配和复用所进行的对协议承载通路的处理。
④传送功能(TF)：为AN中不同地点之间公用承载通路的传送提供通道，也为传输媒质提供媒质适配功能。
⑤AN系统管理功能(SMF)：协调AN内UPF、SPF、CF和TF的适配、维护和操作，也负责协调用户终端和业务节点的操作功能。
(4)数字用户线路xDSL接主技术
DSL是数字用户线路(Digital Subscriber Line)的简称，xDSL中的x表示A/H/S/C/I/V/RA等，DSL也是调制解调技术家族的成员，而表中罗列的各种DSL实现类型的特征表明：xDSL比PSTN上的传统Modem更加高速，同时也更加复杂。有时候，技术的复杂性会成为普及应用的巨大障碍，但是无论如何，xDSL的速率指标毕竟是十分诱人的。
(5)光纤接入技术光纤通信具有通信容量大、质量高、性能稳定、防电磁干扰和保密性强等优点。它在无线通信方面已有广泛体现。光纤接入也将成为发展的重点。
(6)HFC接入技术
HFC(Hybrid Fiber Coax，即光纤到同轴电缆混合网)从接入用户的角度来看是经过双向改造的有线电视网络，但从总体上来看它是以同轴电缆网络为最终接入部分的宽带网络系统。
(7)无线接入技术未来的无线通信网的拓扑结构将是由各个无线接入点通过宽带有线网相连构成的一个大的、无限延展的无线通信网，无线接入点可能是蜂窝网的基站也可能是无线数据网的一个接入点，但是它们都以统一的方式进入宽带有线网，所采用的统一格式可能就是ATM的信元。无线接入网是指部分或全部采用无线电波这一传输媒介连接业务接入节点(交换机)和用户终端。
【考点三】迈向全球多媒体网络
1.全球多媒体网络的特性全球多媒体网络必须具有下列5种特性：
(1)异构性：应付大量的传输技术、终端技术以及应用程序的能力。
(2)服务质量：在网络和终端设备内预留资源的能力，以确保满足性能指标。
(3)移动性：对网络提供移动访问点的能力。
(4)扩展性：适应未来各种各样的新应用程序和用户的能力。网络体系结构必须能适应新的技术和应用程序。
(5)安全性和可靠性：包括确保用户通信不被截获和其他装置不被跟踪的能力，同时也确保网络服务的高可用性。
2.全球多媒体网络的技术领域构造全球多媒体网络的技术主要有：组网、信号处理和应用程序。这些技术融于部件中，部件必须组织在适当的体系结构内，以提供全球多媒体网络所具有的属性。
3.全球多媒体网络的研究从历史上看，信号处理、组网和应用程序开发的发展，相互间影响很少。为了成功地说明多媒体组网的挑战，研究者必须跨学科合作，以达到最终的设计目标。跨学科研究的领域有：体系结构、服务质量、移动性、异构性、扩展性、安全性。
