宽带通信技术(DOC)

宽带通信技术

目录

一、宽带的定义 (1)

二、传输技术 (1)

1.PDH、SDH (1)

2.WDM (2)

3.MSTP (3)

4.ASON (4)

三、交换技术 (4)

1.电路交换 (5)

2.报文交换 (5)

3.分组交换 (5)

4.异步传输模式（ATM） (6)

5.软交换 (6)

6.IMS (7)

四、接入技术 (8)

一、宽带的定义

宽带并没有很严格的定义。从一般的角度理解，它是能够满足人们感观所能感受到的各种媒体在网络上传输所需要的带宽，因此它也是一个动态的、发展的概念。FCC（Federal Communications Commission美国联邦通讯委员会）2010年07月24日为“宽带”这个词语下了一个定义，FCC认为宽带意味着下载速率为4Mbps，上行为1Mbps，可以实现视频等多媒体应用，并同时保持基础的Web浏览和E-Mail特性。目前的宽带对家庭用户而言是指传输速率超过1M，可以满足语音、图像等大量信息传递的需求。

宽带网络由传输网、交换网和接入网三大部分组成。因此，宽带网络的相关技术也分为：传输技术、交换技术、接入技术。

二、传输技术

传输网的发展大概经历了数字传输代替模拟传输、SDH在光传输中的出现、全光网络等几个阶段。目前，传输网发展很快，联合国“1999世界电信论坛会议”副主席约翰?罗斯(John Roth）在论坛开幕演说时提出“新摩尔定律”——光纤定律，互联网带宽每9个月会增加一倍的容量，但成本降低一半；乔治?吉尔德曾预测，在未来25年，主干网的带宽将每6个月增加一倍。传输网的一些主要技术有：

1.PDH、SDH

在数字传输系统中，有两种数字传输系列，一种叫“准同步数字系列”（Plesiochronous Digital Hierarchy），简称PDH；另一种叫“同步数字系列”（Synchronous Digital Hierarchy），简称SDH。

PDH系统在数字通信网的每个节点上都分别设置高精度的时钟，这些时钟的信号都具有统一的标准速率。尽管每个时钟的精度都很高，但总还是有一些微小的差别。为了保证通信的质量，要求这些时钟的差别不能超过规定的范围。因此，这种同步方式严格来说不是真正的同步，所以叫做“准同步”。

SDH是一种将复接、线路传输及交换功能融为一体、并由统一网管系统操作的综合信息传输网络，是美国贝尔通信技术研究所提出来的同步光网络（SONET）。国际电报电话咨询委员会（CCITT）（现ITU-T）于1988年接受了SONET 概念并重新命名为SDH，使其成为不仅适用于光纤也适用于微波和卫星传输的通用技术体制。它可实现网络有效管理、实时业务监控、动态网络维护、不同厂商设备间的互通等多项功能，能大大提高网络资源利用率、降低管理及维护费用、实现灵活可靠和高效的网络运行与维护。

2.WDM

WDM（波分复用）是利用多个激光器在单条光纤上同时发送多束不同波长激光的技术。每个信号经过数据（文本、语音、视频等）调制后都在它独有的色带内传输。WDM能使现有光纤基础设施容量大增。

在WDM基础上，又出现了DWDM系统，也叫密集波分复用系统。DWDM可以支持150多束不同波长的光波同时传输，每束光波最高达到10Gb/s的数据传输率，这种系统能在一条比头发丝还细的光缆上提供超过1Tb/s的数据传输率。

3.MSTP

MSTP（Multi-Service Transfer Platform）（基于SDH 的多业务传送平台）是指基于SDH 平台同时实现TDM、ATM、以太网等业务的接入、处理和传输，提供统一网管的多业务节点。MSTP是多种技术与标准集成的结果，国际上没有专门的MSTP标准，只有MSTP所涉及的各单项技术的标准，其名称也有不同的叫法（如MSPP,NG-SDH 等）。

MSTP可以将传统的SDH复用器、数字交叉链接器（DXC）、WDM终端、网络二层交换机和IP边缘路由器等多个独立的设备集成为一个网络设备，即基于SDH技术的多业务传送平台（MSTP），进行统一控制和管理。基于SDH的MSTP最适合作为网络边缘的融合节点支持混合型业务，特别是以TDM业务为主的混合业务。它不仅适合缺乏网络基础设施的新运营商，应用于局间或POP间，还适合于大企事业用户驻地。而且即便对于已敷设了大量SDH网的运营公司，以SDH为基础的多业务平台可以更有效地支持分组数据业务，有助于实现从电路交换网向分组网的过渡。所以，它将成为城域网主流技术之一。这就要求SDH必须从传输网转变为传输网和业务网一体化的多业务平台，即融合的多业务节点。

MSTP的实现基础是充分利用SDH技术对传输业务数据流提供保护恢复能力和较小的延时性能，并对网络业务支撑层加以改造，以适应多业务应用，实现对二层、三层的数据智能支持。即将传输节点与各种业务节点融合在一起，构成业务层和传输层一体化的SDH业务节

点，称为融合的网络节点或多业务节点，主要定位于网络边缘。4.ASON

ASON (Automatically Switched Optical Network)（自动交换光网络）的概念是国际电联在2000年3月提出的，基本设想是在光传输网中引入控制平面，以实现网络资源的按需分配从而实现光网络的智能化。使未来的光传输网能发展为向任何地点和任何用户提供连接的网，成为一个由成千上万个交换接点和千万个终端构成的网络，并且是一个智能化的全自动交换的光网络。

ASON概念的提出，使传输、交换和数据网络结合在一起，实现了真正意义的路由设置、端到端业务调度和网络自动恢复，它是光传输网的一次具有里程碑的重大突破。ASON由智能化的光网络节点所构建的光传输网以及对光传输网进行控制管理的光信令控制网络构成，从发展趋势来看，网络资源管理的智能化将集中在业务层上，而光学资源的管理将通过一个由业务层和光传输层所共享的集成控制平面提供。ASON的实现依赖于GMPLS等控制协议所构建的控制平面的完善和智能化光层网络节点如OXC、OADM和波长路由器的真正实现。

三、交换技术

随着技术的发展，许多技术相互渗透，已不能完全将其单一的归于交换技术或者传输技术，比如ASON、MSTP技术，本文相对简单的将交换技术定义在第三层（网络层），因此，将上述技术归于传输技术。

从交换技术的发展历史看，数据交换经历了电路交换、报文交换、分组交换和综合业务数字交换的发展过程。

1.电路交换

电路交换就是终端之间通信时，一方发起呼叫，独占一条物理线路。当交换机完成接续，对方收到发起端的信号，双方即可进行通信。在整个通信过程中双方一直占用该电路。它的特点是实时性强，时延小，交换设备成本较低。但同时也带来线路利用率低，电路接续时间长，通信效率低，不同类型终端用户之间不能通信等缺点。电路交换比较适用于信息量大、长报文，经常使用的固定用户之间的通信。2.报文交换

将用户的报文存储在交换机的存储器中。当所需要的输出电路空闲时，再将该报文发向接收交换机或终端，它以“存储——转发”方式在网内传输数据。报文交换的优点是中继电路利用率高，可以多个用户同时在一条线路上传送，可实现不同速率、不同规程的终端间互通。但它的缺点也是显而易见的。以报文为单位进行存储转发，网络传输时延大，且占用大量的交换机内存和外存，不能满足对实时性要求高的用户。报文交换适用于传输的报文较短、实时性要求较低的网络用户之间的通信，如公用电报网。

3.分组交换

分组交换实质上是在“存储——转发”基础上发展起来的。它兼有电路交换和报文交换的优点。分组交换在线路上采用动态复用技术传送按一定长度分割为许多小段的数据——分组。每个分组标识后，

在一条物理线路上采用动态复用的技术，同时传送多个数据分组。把来自用户发端的数据暂存在交换机的存储器内，接着在网内转发。到达接收端，再去掉分组头将各数据字段按顺序重新装配成完整的报文。分组交换比电路交换的电路利用率高，比报文交换的传输时延小，交互性好。

4.异步传输模式（ATM）

综合业务数字网是集语音、数据、图文传真、可视电话等各种业务为一体的网络，适用于不同的带宽要求和多样的业务要求。异步传输模式ATM（Asynchronous Transfer Mode）就是用于宽带综合业务数字网的一种交换技术。ATM是在分组交换基础上发展起来的。它使用固定长度分组，并使用空闲信元来填充信道，从而使信道被等长的时间小段。由于光纤通信提供了低误码率的传输通道，因而流量控制和差错控制便可移到用户终端，网络只负责信息的交换和传送，从而使传输时延减小。所以ATM适用于高速数据交换业务。

5.软交换

软交换技术是NGN网络的核心技术，为下一代网络(NGN)具有实时性要求的业务提供呼叫控制和连接控制功能。软交换技术独立于传输网络，主要完成呼叫控制、资源分配、协议处理、路由、认证、计费等主要功能，同时可以向用户提供现有电路交换机所能提供的所有业务，并向第三方提供可编程能力。软交换是一种功能实体，简单地看，软交换是实现传统程控交换机的“呼叫控制”功能的实体，但传统的“呼叫控制”功能是和业务结合在一起的，不同的业务所需要的

呼叫控制功能不同，而软交换是与业务无关的，这要求软交换提供的呼叫控制功能是各种业务的基本呼叫控制。

6.IMS

IMS(IP Multimedia Subsystem)是IP多媒体系统,是一种全新的多媒体业务形式，它能够满足现在的终端客户更新颖、更多样化多媒体业务的需求。目前，IMS被认为是下一代网络的核心技术，也是解决移动与固网融合，引入语音、数据、视频三重融合等差异化业务的重要方式。但是，目前全球IMS网络多数处于初级阶段，应用方式也处于业界探讨当中。

IMS最初是由3GPP(第三代合作伙伴计划)组织制定的一项3G网络核心技术标准。现在这项标准已为ITU-T(国际电联标准化部门)和ETSI(欧洲电信标准化委员会)认可，被纳入下一代网络(NGN)的核心框架之中。它被认为是未来实现固定网和移动网融合(FMC)的重要技术基础。

IMS的体系结构分为业务层、控制层和链接层。业务层由应用(和内容)服务器组成，负责为用户提供增值服务。控制层由网络控制服务器组成，负责管理呼叫或会话的设定、修改和释放。在这些服务器中最重要的是具有呼叫会话控制功能(CSCF)的SIP服务器。在控制层中，还配置了计费、运营维护等多功能。边界网关负责与其他运营商网络或其他类型网络之间的互通。连接层由用于骨干网和接入网的路由器及交换机组成。

IMS符合下一代网络把呼叫控制和传输分离的要求；它基于SIP，

与接入无关，符合网络向“多种终端——多种接入——统一控制核心网——多种应用的网络体系结构”演变的发展方向，使得多种业务能同时进行交互，以形成一个更加灵活的通信平台。不仅可以实现人到内容的多媒体通信，还能实现人到人的多媒体通信。IMS将最终融合固定网、移动网、企业网、无线网等各种网络，简化网络结构，支持更丰富的定制化业务。

四、接入技术

相对传输网与交换网而言，大家对接入网接触更多，比如从家中的固定宽带，比如手机上网用的WiFi。所谓接入网(Access Network)，是指骨干网络到用户终端之间的所有设备，其长度一般为几百米到几公里，因而被形象地称为"最后一公里"。由于骨干网一般采用光纤结构，传输速度快，因此，接入网便成为了整个网络系统的瓶颈。

根据传输媒介的不同，接方式分为有线接入和无线接入，相应的有线接入技术有ADSL和光纤接入技术（如PON、EPON等光纤接入技术）；无线接入技术有移动通信网的3G、LTE、802族的802.11（WLAN）、802.15（PAN，基于蓝牙的个人局域网）、802.16（WiMax，但在中国未获牌照）等。在此不一一介绍，下面主要谈一下对其中的LTE的理解。