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研究生学位课程：通信网理论基础南京邮电大学张顺颐2016,4,11（18905185231，dirzsy@njupt.edu.cn）2020/1/141第二部分：网络的发展和融合1、网络的发展和融合：关于MPLS(多协议标记交换技术)2、对等网络P2P3、融合通信技术及其发展4、物联网技术及其应用5、下一代广电网络NGB及三网融合6、软件定义网络SDN7、局域网的标准及发展8、下一代互联网的标准体系2020/1/1421、网络的发展和融合通信网络发展的三个阶段随着通信技术从电路交换发展到分组交换，网络技术也经历了重大的改变。这种改变，大致可分为三个阶段。2020/1/143通信网络的演进通信网络发展指导思想的演进（从指导思想分析）：按照业务建立网络－网络适应电信业务：例如电话网、电报网、传真网、数据网、图象网建立综合业数字网络－ISDN，可以适应低速的话音、数字和图象让信号适应网络－IP技术，采用IP技术，可以将话音、高速的数字、图象等统一以IP的方式传送，其间信号的特征已经不再成为网络发展的障碍。相应的传输技术－DWDM密集波分复用技术允许在一根光纤上，利用不同的波长（窗口）传输不同的光信号。2020/1/144当前网络的情况通信网络的建设和发展，三个指导思想经历了三个阶段：即1、网络适应信号－传什么信号建什么网；2、在同一个网络中综合传输各种信号－综合业务；3、信号适应网络－建立统一协议的数字化网络；这三个阶段完全是由于通信网络在技术内涵、指导思想等方面不断革新的结果。2020/1/145当前通信网络的现状分组交换将传输的数字信息分为若干组，信息以组为单位传输，至到达对方后，再组成原始的信息。各组信息的传输途径不一定相同。分组交换可以提供虚电路和数据报服务。2020/1/146分组交换：虚电路和数据报虚电路提供呼叫双方的传输通路，电路和带宽不一定，但是有可能分配给用户固定使用。其它用户也可以共享传输通道和带宽；注意，在电路交换中，用户终端到交换端局的用户线是专用的，局间则是不安排专用线路的，是由各用户共用的，当然是轮流使用的；虚电路可以分为永久虚电路和交换虚电路。永久虚电路：电路由网络运营商提供该设置，虚电路经设置后，长期存在；如DDN、帧中继；交换虚电路：虚电路由通信双方通过协议建立，数据传输完毕以后，虚电路拆除；如目前使用的IP电话。2020/1/1472020/1/1482）数字数据网（DDN）-以数字通信的方式来传输数据信息和X.25提供交换式的数据连接不同，DDN是为计算机联网提供固定或半固定的连接数据通道。随着计算机联网的扩大，例如银行业、证券业、航空、铁路、公安等部门都大规模部署计算机网络，DDN的应用已日益得到扩大，成为计算机联网工程中重要的基础设施，为计算机联网提供不可缺少的物理通道。DDN网络的传输质量较高，应用日趋广泛。2020/1/149DDN采用的主要设备包括数字交叉连接设备、数据复用设备、接入设备和光纤传输设备，组成覆盖全国的数字数据网络。通过数字交叉连接设备对电路进行调度，对网络进行保护，对电路进行分段监控，为用户提供高质量的数据传输电路，为计算机网络的发展打下了重要的基础。DDN网的传输是由节点机控制的，属于固定或者半固定连接，所以不需要使用路由器。2020/1/1410长途出口DDN泰讯DACSDDN新桥ATMMUX分组MODEMMODEM服务器组防火墙路由器二层交换机终端终端用户侧网络侧页1数据网络拓扑图2020/1/14113）、帧中继网FR（FrameRelay）帧中继是在X.25网络的基础上发展起来的数据通信网。它的特点是取消了逐段的差错控制和流量控制，把原来的三层协议处理改为二层协议处理，从而减少了中间节点的处理时间，同时传输链路的传输速率也有所提高，减少了信息通过网络的时间延迟。2020/1/1412帧中继网络由帧中继交换机、帧中继接入设备、传输链路、网络管理系统组成。提供较高速率的交换数据连接，在时间响应性能方面较之X.25和DDN有明显的改进，可在局域网互联、文件传送、虚拟专用网等方面发挥作用。分组交换：虚电路和数据报数据报服务通信不需要建立电路连接或者虚电路连接。而是在报文中携带源地址和目的地址，各个传输节点根据报文中的地址负责进行数据的转发；通常需要把数据报封装在网络的一定的格式中方可传输。互联网就是采用数据报服务；2020/1/1413支撑下一代网络的主要技术IP技术和IPv6协议宽带接入技术，如VDSL、FTTH、EPON城域网技术光交换与智能光网络技术软交换技术光纤高速传输技术DWDM3G、4G技术网络安全技术2020/1/1414NGN和软交换的协议内容NGN的核心技术是软交换，软交换支持各种协议，这些协议包括：H.248：软交换与中继网关之间的协议；SCTP：流传输控制协议；ISUP：ISDN用户规程；DSS1、MGCP：媒体网关控制协议；TUP：电话用户部分；INAP、CAP、MAP：智能网应用协议；SIGTRAN：与No.7信令互通的协议2020/1/1415NGN和软交换的协议内容H.323：ITU-T制定的VoIP协议；SIP：呼叫发起协议（会话初始化协议）；RADIUS：拨号用户远程认证服务；SNMP：简单网络管理协议；SIP-T：与其他软交换连接的SIP－T/BICC协议SDP：会话描述协议；BICC：与承载无关的呼叫控制协议；M3UA：MTP-3用户适配层；IUA：ISDN用户适配；2020/1/1416下一代网络的主要特点支持业务的多样化，包括话音、数据和多媒体业务。包括实时的/流/非实时业务和多媒体业务；支持业务的个性化、业务的移动性、开放性和灵活性；基于IP分组，以包的形式传送；网络体系采用分层结构，例如，分为传送层、控制层、业务层、接入层等，承载能力与控制功能、呼叫/会晤、应用/业务分离；2020/1/1417下一代网络的主要特点业务和网络呈现松耦合，并且提供开放的接口。通过各种标准的接口可以方便地由第三方来完成业务的提供；具有端到端的宽带传送能力。由于下一代网络的承载主要采用基于DWDM的光传输系统，并且将逐步过渡到全光网络，所以带宽足够，带宽已经不再是问题；显然需要发展P2P的网络技术；2020/1/1418下一代网络的主要特点支持终端的移动性，满足移动业务的要求；便于管理、维护和调度；网络质量更好，并且具有更好的安全性和可靠性；有利于持续发展。2020/1/1419IP：网络技术的发展方向三网融合：通信网、计算机网、广电网，应用都采用了IP技术，所以在网络的结构、数据的传输等方面雷同，出现了三网融合的问趋势；基于IP技术的下一代通信网络及软交换*IP电话*基于IP的会议电视系统*IP技术支持的互联网支持IP技术的协议：呼叫控制协议：智能终端与软交换之间，如SIP（IETF：呼叫发起协议）、BICC（ITU-T，与承载无关的呼叫控制协议）媒体控制协议：软交换－媒体网关，如H.248、MGCP(端到端话音)；信令传送协议：IP网上传输No.7信令，如ISUP、TUP、SCCP；会话描述协议：SDP，传递多媒体会话的媒体流信息2020/1/1420通信网络的结构和通信网络的层次通信网络的结构通信网络的演进IP：信息的分组协议，具有丰富的应用；与实际的通信手段、目的完全融合；ATM：面向连接，完成路由的交换功能；SDH：通过SDH帧结构实现DWDM的传输功能；DWDM：充分发挥光纤传输能力的技术；2020/1/1421网络模型OSS或者BOSS2020/1/1422IPATMROUTERSDHDWDM数据和固定业务、互联网业务体系2020/1/1423宽带城域网结构模型2020/1/1424宽带城域网一般结构2020/1/1425宽带城域网综合实例2020/1/1426当前的情况传统电信网络按照长途网、本地网、接入网来划分；目前逐步过渡到核心网、城域网、接入网和用户住地网来分割；2020/1/14271、网络的发展和融合：关于MPLS(多协议标记交换技术)为什么会出现“多协议标记交换技术MPLS”？网络演变是如何进行的？IP技术、ATM、SDH、DWDM等这些技术是什么关系？融合通信是怎么回事？ATM技术的发展ATM技术（异步传输模式）在九十年代问世以后，发展很快。曾经有人预料，这是下一世纪通信网络的核心技术。因为ATM技术质量很好，传输容量大，当时光通信技术在主干和骨干网络上已经完成，但是能够完成大容量的交换和传输设备没有赶上，对比而言，用于交换的技术中，最好的就是ATM。2020/1/1429ATM的发展势头受到IP技术的阻挡然而，ATM设备价格昂贵，难以大规模普及。其次，ATM设备采取信元技术，格式固定；此外ATM与丰富多彩的上层的应用结合得不太理想。IP技术在实用化以后，发展更快，有人认为，这是取代现有通信传输技术的技术。IP技术的优势就是基于IP技术的因特网的应用非常普及。但是IP技术的最大劣势是服务质量和管理。IP技术是尽力而为，其QoS不理想。2020/1/1430IP技术和ATM技术的融合因此发生了两种观点的争执：在2000年前后，曾经有人发出电信网即将被IP网络取代的预言。但是几年后，事实证明，电信网也可以兼容和接纳IP技术。2020/1/1431IP地址和ATM的地址IP网络的地址，长度32位，分为A、B、C、D、E5类：A类地址：首位0，B类地址：头两位10，C类地址：头3位110，D类地址：头4位1110，为组播地址；E类地址：头5位11110，E类地址供今后使用；ATM地址是ISO制定的20位字节的网络服务访问点NSAP编码。2020/1/1432主干网络和接入网络主干网络采用ATM交换机连接；接入网络也采用ATM交换机作为网内的交换方式，但是网络之间，接入网络与用户网络设备之间都是通过路由器连接的。因为路由器就是网络连接设备，是在网络层上进行数据交换的设备。骨干网络和接入网络的区别是网络内的数据传输的速度不同。主干网络内部数据传输的速度很高。而接入网络内数据传输的速度相对就低很多2020/1/1433ATM主干网络2020/1/1434通信网络的演进•通信网络发展指导思想的演进：–按照业务建立网络－网络适应电信业务：例如电话网、电报网、传真网、数据网、图象网–建立综合业数字网络－ISDN，可以适应低速的话音、数字和图象–让信号适应网络－IP技术，采用IP技术，可以将话音、高速的数字、图象等统一以IP的方式传送，其间信号的特征已经不再成为网络发展的障碍。2020/1/1435基础传输技术的发展，极大的支撑了网络的进步DWDM：密集波分复用技术允许在一根光纤上，利用不同的波长（窗口）传输不同的光信号。因此，一根光纤的传输能力可以提高到几百、几千倍。光纤的传输能力非常惊人。真正成为信息高速公路。2020/1/1436ATM•ATM称为异步转移模式，采用固定长度的数据包“信元”作为传输单位。每个信元的长度为53个字节，其中5个作为信元头，用于标识该信元及该信元在链路上复用的位置（使用哪一条虚电路、哪条虚通道等），是面向连接的传输方式。•由于ATM采用固定格式作为交换单位，所以其交换很灵活，速度快，质量也好；2020/1/1437IP、ATM、SDH和DWDM•大致可以这样理解：•IP是通信业务及其元素，即电信运营商为用户提供的各种通信业务，可以是各种业务的颗粒或者集合，例如话音、数据、图像的分组；•ATM相当于集装箱，把各种类型、分属各个用户的业务，即IP分组装配起来以便运输和转运；•SDH则是运送ATM这一集装箱的大巴、列车等运输工具；•DWDM则是相当于高速铁路、高速公路这些输送信息的物理介质；2020/1/1438ATM协议的模型2020/1/1439ATM主干网络2020/1/1440永久虚电路PVC成为路由器之间连接的骨干网络2020/1/1441汇接点