2-1网络的发展和融合MPLS

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，[e-mail]）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DWDM3G、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