宽带 IP( 数据) 和视频接入技术.docx

1、宽 带 通 信 前 沿 技 术 丛 书毕 厚 杰 汪 涛 编 著宽 带 I P ( 数 据 ) 和 视 频 接 入 技 术北 京 邮 电 大 学 出 版 社北 京内 容 简 介本书 分 成 两 部 分 。 第 一部 分 为 宽 带 IP (数 据 ) 接 入 技 术 , 在 对 IP 接 入 网 的 概 念 、 协 议 等 分 析 的 基 础 上 , 分 别 对 有 线和 无 线 宽 带 IP 接 入 进 行 了 较 详 细 地 描 述 。 有 线 接 入 包 括 光 纤 、 电 话 线 、 CATV、 以 太 网 IP 接 入 等 ; 无 线 接入 包 括 无 线 固 定 接 入 、 无 线

2、 局 域 网 和 蓝 牙 接 入 等 。 第 二 部 分 则 为 视 频 接 入 技 术 , 包 括 视频 业 务的 市 场 、 视 觉信 息 的 特 点 、 通 信 网 现 状 “一 网 两 制” 以 及 通 播 网等 。本书 内 容 丰 富 、 取 材 新 颖 、 观 点 鲜 明 、 易 于 理 解 , 可 供 通 信 界 的 技 术 人 员 、 科 研 人 员 以 及 高 校 教 师 学 生 参 考 使 用 。图 书 在 版 编 目 ( CIP ) 数 据宽 带 IP( 数 据 ) 和 视 频 接 入 技术 / 毕 厚 杰 , 汪 涛 编 著 . 北 京 : 北 京 邮 电 大 学 出

3、版 社 , 2001 ( 宽 带 通 信 前 沿 技术 丛 书 )ISBN 7-5635-0528-8 .宽 . . . . 毕 . . . . . .汪 . 宽 带 通 信 系 统 接 入 网 通 信 技 术 视 频 信 号 接 入 网 通 信 技 术 .TN915 .6中 国 版 本 图 书 馆 CIP 数 据 核 字 (2001) 第 090353 号书 名 : 宽 带 IP( 数 据 )和 视 频 接 入 技 术作 者 : 毕 厚 杰 汪 涛责 任 编 辑 : 时 友 芬出 版 者 : 北 京 邮 电 大 学 出 版 社 ( 北 京 市 海 淀 区 西 土 城 路 10 号 )邮 编

4、: 100876发 行 部 电 话 : (010)62282185 62283578( 传 真 )电 子 信 箱 : publish bupt .edu .cn经 销 : 各 地 新 华 书 店印 刷 : 北 京 源 海 印 刷 厂开 本 : 787 mm1 092 mm 1/ 16印 张 : 12 .25字 数 : 287 千 字印 数 : 15 000 册版 次 : 2002 年 6 月 第 1 版 2002 年 6 月 第 1 次 印 刷ISBN 7-5635-0528-8/ TN238 定 价 : 26 .00 元如 有 印 装 质 量 问 题 请 与 北 京 邮 电 大 学 出 版

5、社 发 行 部 联 系 8前 言20 世 纪 90 年 代 中 期 以 来 , Internet 获 得 了 大 大 超 过 预 期 的 发 展 , 这 是 与 IP 技 术 的 广 泛 应 用 分 不 开 的 。 IP 技 术 的 非 面 向 连 接 性 , 它 的 简 易 、 灵 活 性 使 各 种 网 络 的 连 接 十 分 方 便 ,从 而 使 数 据 通 信 飞 速 地 发 展 。 有 人 甚 至 提 出 了 “: Everything over IP”。 这 在 一 定 程 度 上 是有 道 理 的 。 数 据 通 信 正 由 低 速 向 高 速 发 展 , 高 速 数 据 或 宽

6、 带 数 据 通 信 的 发 展 , 要 求 解 决 相 应 的 接 入 技 术 。 众 所 周 知 , 宽 带 网 络 的 瓶 颈 在 接 入 网 , 因 此 宽 带 数 据 接 入 技 术 自 然 会 提 到 议 事 日 程 上 来 , 因 而 本 书 最 初 取 名 为 宽 带 IP 接 入 技 术 。但 是 , 通 过 对 国 内 外 特 别 是 我 国 通 信 网 运 行 状 况 的 深 入 分 析 , 通 信 业 界 人 员 已 开 始 意 识到 , 发 展 视 频 通 信 已 是 十 分 必 要 了 。 一 方 面 , 光 纤 网 络 资 源 尚 有 大 量 带 宽 可 供 利

7、用 ; 另 一 方 面 视 频 通 信 业 务 有 着 巨 大 的 潜 在 市 场 。 人 们 每 天 通 过 视 觉 获 得 的 信 息 约 占 所 获 全 部 信 息 的 70 % , 视 频 信 息 具 有 确 切 性 、 直 观 性 、 高 效 率 、 信 息 量 大 等 一 系 列 优 点 和 特 点 。 随 着 会 议 电 视 、 远 程 教 学 和 医 疗 、 电 子 商 务 、 电 子 购 物 、 远 程 监 控 , 尤 其 是 数 字 电 视 、 高 清 晰 度 电 视 ( HDTV) 、 视 频 点 播 ( VOD) 等 的 发 展 , 视 频 业 务 的 市 场 不 断

8、扩 大 , 人 们 对 视 频 通 信 的 需 求 也 日 益 迫 切 , 因 而 说 视 频 通 信 业 务 有 着 一 个 巨 大 的 潜 在 市 场 。 怎 样 发 展 视 频 通 信 , 成 了 一 个 人 们 十 分 关 注 的 课 题 。能 否 利 用 IP 技 术 来 发 展 视 频 通 信 , 视 频 接 入 技 术 应 该 是 怎 么 样 的 ? 在 对 IP 技 术 进行 深 入 全 面 地 分 析 之 后 , 发 现 IP 技 术 并 非 十 全 十 美 , 它 对 数 据 业 务 的 传 输 确 实 十 分 有 效 , 但 对 实 时 的 视 频 业 务 传 输 并 非

9、 如 此 , 相 反 , 电 路 交 换 技 术 对 视 频 通 信 却 显 示 出 其 优 越 性 。 当 然 这 里 所 指 的 并 非 是 传 统 的 百 年 不 变 的 电 路 交 换 , 而 是 应 该 对 它 进 行 一 番 改 进 , 特 别 是 在 控 制 和 切 换 视 频 信 息 方 面 。 在 这 本 书 中 建 议 采 用 按 需 描 述 语 言 , 对 视 频 流 的 控 制 信 息作 一 些 变 化 , 可 能 会 使 视 频 通 信 业 务 获 得 巨 大 进 展 。 在 以 上 论 述 的 基 础 上 , 就 有 了 “一 网 两 制” 的 构 想 。最 终 ,

10、 本 书 取 名 为 宽 带 IP( 数 据 ) 和 视 频 接 入 技 术 。本 书 分 成 两 大 部 分 , 第 一 部 分 描 述 宽 带 数 据 ( IP) 接 入 技 术 , 第 二 部 分 则 介 绍 视 频 接 入技 术 , 其 中 第 5 章 通 播 网 , 由 汪 涛 撰 写 , 其 余 各 章 则 由 毕 厚 杰 撰 写 , 全 书 由 毕 厚 杰 进 行 统 核 。由 于 作 者 的 知 识 面 有 限 , 加 上 时 间 短 促 , 全 书 不 当 之 处 欢 迎 广 大 读 者 批 评 指 正 , 以 便 日 后 进 一 步 改 进 。作 者2001 年 11 月8

11、目 录第 一 部 分 宽 带 IP ( 数 据 ) 接 入 技 术第 1 章 概 述 31 .1 宽 带 IP 网 络 31 .1 .1 通 信 网 的 变 化 31 .1 .2 MPLS 协 议 41 .1 .3 不 面 向 连 接 51 .1 .4 服 务 质 量 61 .1 .5 电 信 级 IP 网 61 .2 电 信 IP 网 的 框 架 61 .2 .1 IP 网 络 的 体 系 结 构 71 .2 .2 IP 网 络 的 应 用 模 型 71 .2 .3 IP 网 络 的 系 统 模 型 71 .2 .4 IP 网 络 的 技 术 模 型 91 .3 IP 接 入 网 的 定 义

12、 及 参 考 模 型 91 .4 IP 用 户 终 端 和 ISP 的 链 路 层 协 议 101 .4 .1 IP 用 户 端 的 链 路 层 协 议 101 .4 .2 ISP 的 链 路 层 协 议 101 .5 基 于 IP 的 综 合 接 入 系 统 101 .5 .1 宽 带 综 合 接 入 系 统 101 .5 .2 宽 带 接 入 服 务 器 121 .6 接 入 网 的 网 络 管 理 141 .6 .1 电 信 管 理 网 的 基 本 知 识 141 .6 .2 宽 带 综 合 业 务 接 入 网 网 管 系 统 15第 2 章 有 线 IP 宽 带 接 入 182 .1

13、光 纤 IP 接 入 技 术 182 .1 .1 光 纤 接 入 网 概 述 182 .1 .2 无 源 光 网 络 ( PON) 232 .1 .3 SDH 在 光 接 入 网 中 的 应 用 292 .1 .4 IP over SDH 302 .1 .5 IP over DWDM 光 接 入 网 30 1 宽 带 IP( 数 据 ) 和 视 频 接 入 技 术2 .1 .6 光 纤 到 户 332 .2 电 话 线 IP 接 入 技 术 342 .2 .1 xDSL 技 术 及 市 场 分 析 342 .2 .2 ADSL 技 术 362 .2 .3 HDSL 和 HSDL2 512 .2

14、 .4 VDSL 532 .2 .5 RADIUS 协 议 622 .2 .6 Home PNA 652 .3 有 线 电 视 网 IP 接 入 技 术 682 .3 .1 CATV 网 的 技 术 发 展 趋 势 682 .3 .2 数 字 化 CATV 网 712 .3 .3 条 件 接 收 842 .3 .4 HFC 网 的 IP 传 输 标 准 与 接 入 技 术 862 .3 .5 CATV 的 IP 宽 带 接 入 设 备 882 .3 .6 CATV 网 的 宽 带 综 合 应 用 业 务 912 .4 基 于 以 太 网 的 IP 接 入 技 术 942 .4 .1 以 太 网

15、 接 入 的 背 景 942 .4 .2 TCP/ IP 协 议 952 .4 .3 局 域 网 原 理 1002 .4 .4 以 太 网 802 .3 1012 .4 .5 局 域 网 交 换 机 1022 .4 .6 IEEE 802 .12 1042 .4 .7 吉 比 特 ( 千 兆 位 ) 以 太 网 1052 .4 .8 下 一 代 以 太 网 10 吉 比 特 以 太 网 1062 .4 .9 基 于 以 太 网 的 IP 接 入 网 108第 3 章 无 线 宽 带 IP 接 入 1133 .1 概 述 1133 .1 .1 IP 化 1133 .1 .2 宽 带 化 1143

16、 .1 .3 无 线 化 1143 .1 .4 无 线 互 联 : 一 个 全 新 的 产 业 1143 .1 .5 无 线 宽 带 IP 接 入 1153 .2 LMDS 1153 .2 .1 构 成 1153 .2 .2 LMDS 的 优 势 1163 .2 .3 LMDS 的 缺 点 1173 .2 .4 IEEE 802 .16 .1( 固 定 无 线 宽 带 接 入 标 准 ) 1173 .2 .5 LMDS 在 我 国 的 发 展 状 况 120 2 目 录3 .2 .6 LMDS 的 宽 带 无 线 IP 接 入 1203 .2 .7 MMDS 1253 .3 3 5 GHz 无

17、 线 固 定 接 入 系 统 1253 .3 .1 5 GHz 是 宽 带 无 线 接 入 技 术 的 一 个 优 选 频 段 1253 .3 .2 5 GHz 宽 带 无 线 接 入 方 案 1263 .3 .3 5 GHz 无 线 接 入 的 几 项 关 键 技 术 1273 .3 .4 CB-ACCESS 宽 带 无 线 接 入 系 统 1283 .3 .5 低 于 3 GHz 或 3 GHz 左 右 的 BWA 1303 .4 无 线 局 域 网 1393 .4 .1 Hiper LAN/ 2 的 特 点 1393 .4 .2 系 统 的 构 成 1393 .4 .3 IEEE 802

18、 .11 1413 .5 移 动 IP 技 术 1433 .5 .1 问 题 的 发 生 1433 .5 .2 移 动 IP 原 理 1433 .6 无 线 ATM 1453 .6 .1 概 述 1453 .6 .2 无 线 ATM 网 络 1463 .6 .3 无 线 ATM 网 络 协 议 1473 .6 .4 无 线 ATM 发 展 现 状 1493 .7 蓝 牙 无 线 接 入 1503 .7 .1 什 么 是 蓝 牙 技 术 1503 .7 .2 蓝 牙 的 协 议 结 构 1503 .7 .3 几 种 相 关 技 术 比 较 1523 .8 宽 带 卫 星 IP 接 入 1533

19、.8 .1 概 述 1533 .8 .2 宽 带 SATCOM 系 统 1533 .8 .3 几 项 关 键 技 术 1543 .8 .4 弯 管 道 卫 星 中 继 和 空 中 交 换 1553 .8 .5 全 处 理 卫 星 1563 .8 .6 业 务 使 能 平 台 1573 .8 .7 结 论 158第 二 部 分 视 频 接 入 技 术第 4 章 积 极 发 展 视 频 通 信 1614 .1 视 讯 业 务 的 市 场 1614 .1 .1 单 位 带 宽 成 本 大 大 下 降 1614 .1 .2 视 讯 业 务 正 在 蓬 勃 发 展 162 3 宽 带 IP( 数 据 )

20、 和 视 频 接 入 技 术4 .2 视 觉 信 息 的 特 点 1654 .3 通 信 网 络 的 现 在 和 未 来 1664 .3 .1 IT 的 倍 速 升 级 规 律 1664 .3 .2 我 国 面 临 的 挑 战 1674 .3 .3 视 频 业 务 的 价 值 1684 .3 .4 视 频 和 多 媒 体 运 营 应 解 决 的 问 题 1684 .4 通 信 网 络 的 一 网 两 制 1684 .4 .1 ITU 的 战 略 挫 折 1684 .4 .2 IP 的 优 缺 点 1694 .4 .3 IP 网 络 的 进 一 步 探 讨 1704 .4 .4 包 交 换 (

21、IP 交 换 ) 和 电 路 交 换 的 比 较 1714 .4 .5 一 网 两 制 问 题 172第 5 章 通 播 网 1735 .1 通 播 网 及 其 特 性 1735 .1 .1 全 程 全 网 1735 .1 .2 完 善 的 认 证 1745 .1 .3 播 的 信 息 传 递 观 念 1765 .1 .4 业 务 中 心 方 式 1785 .1 .5 分 离 1785 .1 .6 倍 速 升 级 的 发 展 模 式 1785 .2 网 络 控 制 技 术 1795 .2 .1 机 器 码 阶 段 1795 .2 .2 汇 编 码 阶 段 1805 .2 .3 需 求 描 述

22、语 言 1815 .2 .4 网 络 控 制 技 术 的 历 史 性 1825 .3 一 种 支 持 播 的 网 络 解 决 方 案 1835 .3 .1 视 讯 业 务 的 大 规 模 应 用 需 要 解 决 的 课 题 1835 .3 .2 DMSN 技 术 1845 .3 .3 M2 CAST 技 术 1855 .3 .4 S2 CAST 技 术 1855 .3 .5 S2 M2 CAST 技 术 1865 .3 .6 IP 流 中 继 技 术 186参 考 文 献 187 4 第 一 部 分宽 带 IP (数 据 )接 入 技 术第 1章概 述1 .1 宽 带 IP 网 络1 .1 .

23、1 通 信 网 的 变 化通 信 网 络 正 在 发 生 巨 大 的 变 化 。最初 , 通 信 业 务 只 是 以 单 一 的 电 话 业 务 为 主 , 相 应 地 , 近 百 年 来 , 公 共 电 话 网 络 , 即PSTN 有 了 迅 猛 发 展 , 至 今 全 世 界 有 了 近 7 亿 对 利 用 双 绞 铜 线 构 成 的 PSTN 网 络 。 由 于 计 算 机 的 发 明 , 促 进 了 数 据 通 信 业 务 的 发 展 , 从 而 数 据 通 信 网 有 了 相 当 的 发 展 。 广 播 电 视 , 特 别 是 有 线 电 视 现 在 有 了 很 快 的 发 展 。

24、目 前 我 国 已 有 近 9 000 万 用 户 ,CATV 网 络 已 覆 盖 全 国 90 % 的 人 口 。通 信 业 务 种 类 日 益 增 多 , 电 视 、 数 据 、 视 频 、 多 媒 体 业 务 等 不 一 而 足 , 在 这 种 背 景 下 , 出 现 了 窄 带 以 至 宽 带 综 合 业 务 数 字 网 ( N- ISDN, B-ISDN ) 。 经 过 若 干 年 为 数 众 多 的 科 技 人 员 的 努 力 , ITU 通 过 了 以 ATM 技 术 ( 异 步 转 移 模 式 ) 为 基 础 的 一 系 列 B- ISDN 的 协 议 , ATM 具 有 业

25、务 综 合 能 力 强 、 业 务 质 量 ( QoS) 能 得 到 保 证 等 许 多 优 点 。 于 是 , ATM 网 络 在 我 国 也 有了 一 定 发 展 , 并 进 行 了 大 量 试 验 。 一 段 时 期 人 们 似 乎 认 为 ATM 技 术 是 十 全 十 美 的 了 , 但 3 宽 带 IP( 数 据 ) 和 视 频 接 入 技 术并 不 尽 然 ; ATM 的 信 令 之 复 杂 , 由 于 采 用 信 元 作 为 信 息 传 输 基 本 单 元 带 来 的 开 销 ( 约 占25 % 的 信 息 流 量 ) 之 大 , 无 法 令 人 满 意 。20 世 纪 90

26、年 代 以 来 , Internet ( 国 际 互 联 网 ) 业 务 迅 猛 发 展 , IP 技 术 以 其 不 面 向 连 接 方式 的 简 单 、 实 用 , 特 别 是 利 用 TCP/ IP 协 议 的 方 式 , 十 分 有 效 地 、 迅 速 地 实 现 了 世 界 范 围 内 的 计 算 机 网 络 的 互 连 , 其 发 展 之 迅 速 、 覆 盖 范 围 之 广 , 都 是 空 前 的 。 但 IP 技 术 也 不 是 完 美无 缺 的 , 由 于 是 无 连 接 方 式 , 网 络 是 共 享 的 , 所 以 只 能 是 “ 尽 力 而 为” , 易 于 发 生 阻

27、塞 。下 一 代 通 信 网 究 竟 以 什 么 技 术 为 基 础 ? 下 一 代 通 信 网 的 数 据 传 输 将 是 以 IP 为 基 础的 IP 电 信 网 , 具 体 说 来 应 以 IP 为 基 础 , 充 分 发 挥 IP 的 优 点 , 吸 收 ATM 技 术 中 的 优 点 , 构 成 一 个 高 速 宽 带 且 能 提 供 综 合 业 务 能 力 , 能 保 证 服 务 质 量 ( QoS ) 的 可 控 制 、 可 管 理 的 通 信 网 。 视 频 传 输 仍 要 充 分 发 挥 电 路 交 换 技 术 的 作 用 , 但 必 须 进 行 重 大 改 进 ( 详 见

28、下 篇 ) 。1 .1 .2 MPLS 协 议怎 样 来 组 成 IP 通 信 网 呢 ? 约 有 如 下 四 种 方 式 :第 一 种 即 传 统 的 以 路 由 器 为 节 点 , 由 专 线 将 这 些 节 点 连 接 起 来 的 方 式 。 目 前 真 正 在商 业 运 行 的 也 就 是 这 一 种 组 网 方 式 , 但 和 以 前 不 同 的 是 现 在 采 用 的 是 新 一 代 高 速 或 线 速路由 器 。 专 线 除 采 用 普 通 数 据 专 线 外 , 还 可 采 用 ATM 的 永 久 虚 电 路 ( PVD) 、 SDH 链 路 或 WDM 中 的 一 个 波 。

29、 网 络 中 的 主 要 协 议 仍 是 传 统 的 路 由 协 议 。第 二 种 用 ATM 组 建 IP 网 , 即 IP over ATM 方 式 。 第 三 种 是 用 SDH 组 建 IP 网 , 即 IP over SDH。 第 四 种 即 IP over WDM。一 般 认 为 , 下 一 代 IP 通 信 网 将 是 上 述 四 种 方 式 的 混 合 网 结 构 。 ATM, SDH 和 WDM 设 备 将 作 为 IP 网 的 节 点 。 用 什 么 协 议 作 为 提 供 综 合 业 务 的 基 础 ? 现 在 人 们 普 遍 看 好 多 协议 标 记 交 换 ( MPL

30、S) 协 议 。MPLS 实 际 上 是 IP over ATM 的 一 个 方 案 , MPLS 的 基 本 工 作 过 程 如 图 1 .1 所 示 。图 1 .1 MPLS 基 本 工 作 过 程 4 第 1 章 概 述1 . FE C 路 由 表在标 记分 发 协议 ( LDP) 控 制下 , 各 标记 交 换 路 由器 ( LSR) 利 用 传 统 路 由 协 议 ( OSPF 等 ) , 为 有 业 务 需 求 的 转 发 等 价 类 ( FEC) 建 立 路 由 表 和 标 记 映 射 表 。 MPLS 实 际 上 是 一 种 分 类 转 发 的 技 术 , 它 将 具 有 相

31、同 处 理 方 式 ( 目 的地 相同 、 使 用的 转发 路径 相 同 , 具 有 相 同 的 服 务 等 级 等 )的 分 组 归 为 一 类 , 这 种 类 别 就 称 为 FEC。 不 同 的 FEC , 将 对 应 于 不 同 的 标 记 。2 . 分 类 和 加 标 记 ( 第 三 层 )入 口 边 缘 路 由 器 接 收 IP 分 组 , 判 定 该 分 组 所 属 的 FEC, 并 给 该 分 组 加 上 标 记 , 以 形 成MPLS 标 记 分 组 , 从 而 完 成 第 三 层 寻 址 功 能 。3 . 转 发此 后 , LSR 只 完 成 分 组 的 转 发 功 能 ,

32、 不 再 进 行 第 三 层 处 理 。 只 是 根 据 分 组 上 的 标 记 , 以 及 标 记 转 发 表 ( 映 射 表 ) 通 过 交 换 单 元 进 行 转 发 。 如 果 是 ATM 交 换 单 元 , 由 于 采 用 硬 件转发 , 因 此 交 换 速 率 是 非 常 高 的 , 比 起 原 来 路 由 器 依 据 庞 大 IP 地 址 表 的 路 由 表 进 行 软 件转 发 要 快 得 多 。4 . 在 MPLS 出 口 的 路 由 器 上 , 将 分 组 中 的 标 记 去 掉 后 继 续 转 发 。由此 可见 ,MPLS 既不 需要 复杂 的 ATM 信 令 , 利 用

33、 IP 协议 实 现 寻 址 功 能 , 又具 有 快 速 转 发的 如 ATM 高 速 转发 功能 , 可 利用 ATM 的 QoS 功能 , 它 把 IP 与 ATM 两 者 很好 地结 合 起来 。表 1 .1 是 MPLS , ATM, IP 技 术 的 比 较 。表 1 .1 MPLS , ATM , IP 技 术 的 比 较性 能 属 性 IP ATM MPLS数 据 传 递 方 式 IP 分 组 信 元 IP 分 组 、 信 元 、 MAC 帧网 络 互 连 互 通 能 力 一 般 差 强网 络 弹 性 一 般 一 般 很 强支 持 协 议 IP ATM 上 层 和 下 层 的

34、多 协 议实 现 复 杂 性 简 单 中 中流 程 工 程 不 支 持 有 限 度 支 持 支 持VPN 扩 展 性 差 , 安 全 性 能 不 好 扩 展 性 差 目 前 最 好的 VPN 实现 技 术QoS 有 限 制 地 支 持 支 持 支 持广 播 / 多 点 传 送 效 果 不 好 支 持 支 持传 输 路 径 的 建 立 基 于 数 据 包 头 的 逐 跳 方 式 信 令 方 式 多 种 驱 动控 制 协 议 制 定 IETF ATM Forum, ITU-T IETF 、 ITU-T, MPLS Forum网 络 健 壮 性 一 般 一 般 强技 术 成 熟 性 成 熟 成 熟

35、IETF 草 案 、 逐 步 成 熟1 .1 .3 非 面 向 连 接ATM 是 面 向 连 接 的 , 在 正 式 通 信 前 利 用 复 杂 的 ATM 信 令 , 根 据 用 户 需 求 , 可 能 信 道 资源 等 先 建 立 一 条 ATM 连 接 通 路 , 然 后 进 行 通 信 。 虽 然 信 令 复 杂 , 建 立 连 接 需 一 定 时 间 , 但 连 接 一 旦 建 立 , 则 通 信 的 QoS 是 有 保 证 的 。 5 宽 带 IP( 数 据 ) 和 视 频 接 入 技 术那 么 是 否 可 利 用 ATM 这 种 面 向 连 接 的 方 式 来 改 造 下 一 代

36、 IP 通 信 网 呢 ? 大 量 试 验 表明 , 让 IP 面 向 连 接 是 不 可 取 的 。 例 如 RSVP ( 资 源 预 留 协 议 ) 就 是 一 种 尝 试 , 采 用 为 某 一 连接 预 先 保 留 一 定 的 传 输 资 源 , 结 果 是 实 现 十 分 复 杂 , 在 大 网 中 几 乎 无 法 使 用 ; 又 例 如 IP switch , MPOA, LANE 等 尝 试 为 IP 网 的 用 户 网 动 态 地 提 供 端 的 ATM 连 接 , 结 果 是 信 令 、 地 址 解 析 等 十 分 复 杂 , 更 无 法 在 大 网 中 使 用 。 应 该

37、明 确 指 出 , IP 网 之 所 以 易 于 普 遍 推 广 , 就 因 为 它 是 非 ( 不 ) 面 向 连 接 的 , 它 不 需 复 杂 的 信 令 以 建 立 连 接 , 从 而 大 大 地 简 化 了 系 统 的 设 备 和 系 统 的 管 理 。因此 , 下一代 IP 网 络 仍 应 保 持 其 不 面 向 连 接 的 特 点 。 还 应 该 指 出 , 利 用 MPLS 协 议 , 也 能 支 持 流 量 工 程 (也 有 称 为 流 程 工 程 ) , 使 信 道 资 源 得 到 更 好 地 利 用 , 使 流 程 控 制 实 现 比 较 简 单 。1 .1 .4 服 务

38、 质 量不 面 向 连 接 , 能 保 证 服 务 质 量 ( QoS) 吗 ? 应 该 说 只 要 采 取 积 极 的 措 施 在 一 定 程 度 上 是 有 可 能 的 , 分 类 服 务 就 是 一 个 有 效 办 法 。 众 所 周 知 , 城 市 道 路 系 统 , 由 于 不 向 任 何 人 提 供端对 端 的 连 接 , 也 是 一 种 不 面 向 连 接 的 系 统 。 它 和 IP 网 络 一 样 , 也 只 是 一 个 “ 尽 力 而 为” 的 系 统 , 在 现 实 中 , 怎 么 保 证 公 共 交 通 的 畅 通 呢 ? 例 如 大 马 路 辟 出 公 交 用 道 ,

39、 就 可 使 公 交车 保 证 畅 通 。 类 似 的 , 对 IP 网 上 不 同 等 级 的 通 信 业 务 提 供 不 同 的 QoS , 就 可 提 供 QoS 的 最 佳 方 法 。目 前 IETF 正 在 为 此 投 入 大 量 力 量 进 行 研 究 。1 .1 .5 电 信 级 IP 网怎 样 才 能 使 IP 网 具 有 电 信 级 的 质 量 呢 ? 首 先 , 单 波 长 SDH 速 率 已 达 到 10 Gbit/ s、 32 波 的 DWDM 已 商 用 化 , 因 而 目 前 单 根 光 纤 的 实 际 传 输 容 量 已 达 320 Gbit/ s。 新 一 代

40、路 由 器 已 经 出 现 , 其 硬 件 化 的 路 由 表 的 查 找 和 分 组 转 发 , 已 使 其 吞 吐 量 大 大 提 高 , 实 用 化 的 超大 容 量 的 路 由 器 已 可 达 40 160 Gbit/ s。 因 此 支 持 全 业 务 应 是 没 有 困 难 的 。下 一 代 电 信 级 IP 网 应 能 保 证 QoS , 利 用 分 类 表 服 务 , 仍 应 是 不 面 向 连 接 , 能 实 现 简 单流 程 控 制 , 已 如 上 述 。此外 , 这 种 IP 网 还 应 吸 取 电 信 网 100 多 年 的 漫 长 过 程 中 积 累 的 丰 富 的 管

41、 理 经 验 , 使 其 具 有 可 管 理 性 , 改 变 目 前 IP 网 无 序 化 和 无 管 理 化 状 态 , 这 方 面 还 有 不 少 工 作 可 做 。1 .2 电 信 IP 网 的 框 架由 于 IP 网 的 迅 猛 发 展 , IP 技 术 与 ATM 技 术 的 相 互 融 合 及 渗 透 的 趋 势 , 同 时 由 于 IP 电 话 、 视 频 点 播 、 网 上 购 物 、 高 清 晰 度 电 视 、 远 程 教 育 、 远 程 医 疗 等 多 媒 体 通 信 业 务 的 不 断 发 展 , ITU-T 面 对 技 术 与 需 求 两 方 面 的 压 力 , 开 始

42、 并 把 研 究 重 点 转 移 到 IP 网 络 相 关 的 标 准 上来 了 。 2000 年 11 月 ITU-T 的 SG13 全 会 正 式 公 布 了 新 建 议 Y .1001 , 即 IP 总 体 框 架 电 话 网 与 IP 网 技 术 融 合 的 框 架 , 简 介 如 下 : 6 第 1 章 概 述1 .2 .1 IP 网 络 的 体 系 结 构IP 网 络 体 系 结 构 由 三 部 分 组 成 , 即 应 用 模 型 、 系 统 模 型 和 技 术 模 型 , 这 三 者 之 间 的 相 互 关 系 如 图 1 .2 所 示 。图 1 .2 IP 网 络 体 系 结

43、构 模 型 体 系1 .2 .2 IP 网 络 的 应 用 模 型该 模 型 定 义 了 IP 网 络 需 要 支 持 的 应 用 业 务 , 表 示 了 IP 网 络 能 够 向 用 户 提 供 的 各 种服 务 的 属 性 , 表 述 了 种 类 应 用 业 务 的 媒 体 , 如 图 1 .3 所 示 :图 1 .3 IP 网 络 的 应 用 模 型1 .2 .3 IP 网 络 的 系 统 模 型IP 网 络 的 系 统 模 型 表 示 了 IP 网 络 的 网 络 能 力 和 功 能 , 它 又 可 进 一 步 分 为 实 体 和 逻 辑平 面 两 种 系 统 模 型 。 7 宽 带

44、IP( 数 据 ) 和 视 频 接 入 技 术从 实 体 平 面 考 虑 , IP 网 络 系 统 可 分 为 核 心 网 ( 骨 干 网 ) 、 接 入 网 及 用 户 网 三 个 部 分 , 如 图 1 .4 所 示 。 其 中 窄 带 能 力 包 括 音 频 信 道 、 电 路 和 分 组 模 式 承 载 业 务 等 。 宽 带 能 力 包 括 ATM, SDH , PDH 信 道 等 。图 1 .4 IP 网 络 系 统 模 型 实 体 平 面 参 考 框 架从 逻 辑 平 面 考 虑 , IP 网 络 系 统 的 功 能 可 分 为 IP 网 高 层 能 力 、 IP 网 低 层 能

45、 力 和 电 信 网 低 层 能 力 三 部 分 , 详 见 图 1 .5。图 1 .5 IP 网 络 系 统 基 本 配 置 模 型 的 逻 辑 平 面 8 第 1 章 概 述1 .2 .4 IP 网 络 的 技 术 模 型该 模 型 由 一 系 列 技 术 标 准 或 建 议 组 成 , 图 1 .6 为 其 参 考 模 型 。图 1 .6 IP 网 络 技 术 和 标 准 参 考 模 型1 .3 IP 接 入 网 的 定 义 及 参 考 模 型所 谓 接 入 网 , 即 核 心 网 与 用 户 终 端 之 间 的 网 络 。 于 是 IP 接 入 网 被 定 义 为 : 在 IP 用 户

46、 和 IP 核 心 网 ( 包 括 多 个 IP 业 务 提 供 者 , 即 ISP ) 之 间 的 网 络 。图 1 .7 为 IP接 入 网 的 参 考 模 型 , 其 中 接 入 网 的 传 送 功 能 是 与 IP 业 务 无 关 的 。 IP 作图 1 .7 IP 接 入 网 的 参 考 模 型为 第 三 层 协 议 , 对 IP 业 务 的 运 载 需 要 各 种 链 路 层 和 物 理 层 技 术 的 支 持 。 IP 业 务 是 一 种 分组 型 业 务 , 但 所 有 支 持 电 路 型 业 务 的 接 入 网 物 理 层 技 术 均 可 用 于 IP 接 入 网 实 现 接

47、 入 网 传 9 宽 带 IP( 数 据 ) 和 视 频 接 入 技 术送 功 能 。 如 经 Modem 的 拨 号 接 入 , ADSL, PON, HFC 及 无 线 接 入 等 。IP 接 入 功 能 包 括 : 对 ISP 的 动 态 选 择 、 IP 地 址 的 动 态 分 配 、 网 络 地 址 的 翻 译 ( NAT) 、 授 权 、 认 证 、 记 账 ( AAA) 等 , 对 企 业 用 户 还 应 有 加 密 功 能 。1 .4 IP 用 户 终 端 和 ISP 的 链 路 层 协 议1 .4 .1 IP 用 户 端 的 链 路 层 协 议对 于 IP 用 户 终 端 或

48、 用 户 驻 地 网 ( CPN) , 链 路 层 ( 即 IP 层 到 物 理 层 之 间 ) 通 常 采 用 点 到点 协 议 ( PPP ) 或 以 太 网 协 议 。采 用 PPP 协 议 的 优 点 是 : 协 议 成 熟 、 易 于 实 现 ; 支 持 多 协 议 、 易 于 与 ISP 设 施 配 合 ; 便 于 IP 地 址 的 动 态 分 配 ; 支 持 授 权 、 认 证 、 记 账 以 及 加 密 等 功 能 ; 支 持 多 业 务 和 QoS; 支 持 组 播 ; 可 用 于 拨 号 接 入 和 ADSL 接 入 。采用 以 太 网 协 议 的 特 点 是 : 可 与

49、LAN 等 用 户 驻 地 网 直 接 相 连 ; 协 议 成 熟 、 接 口 成 本 低 ; 应 用 范 围 广 、 可 扩 展 性 好 ; 可 用 于 企 业 网 、 校 园 网 以 及 住 宅 小 区 用 户 等 。对 于 IP 用 户 终 端 , 其 链 路 层 也 可 选 用 ATM 协 议 , 但 在 PC 机 上 要 装 有 ATM 卡 , 效 率 不 高 、 成 本 比 以 太 网 贵 得 多 。1 .4 .2 ISP 的 链 路 层 协 议对 于 ISP 而 言 , 在 IP 层 与 物 理 层 之 间 的 链 路 层 , 通 常 选 用 ATM 协 议 。 因 为 对 于 大 量的 宽 带 业 务 , 它 最 便 于 核 心 网 ( 特 别 是 其 边 缘 ) 相 当 普 遍 采 用 的 ATM 作 为 其 链 路 层 , 电 缆 调制 解 调 器 标 准 ( IEEE 802 .14 ) 、 本 地 多 点 分 配 业 务 ( LMDS ) 等 也 都 采 用 ATM 作 为 其 链 路 层 。1 .5 基 于 IP 的 综 合 接 入 系 统1 .5 .1 宽 带 综 合 接 入 系 统2000 年 以 前 , 国 内