寬帶通信技術(DOC)

寬帶通信技術

目 錄

一、寬帶的定義 ..................................... 1

二、傳輸技術 ...................................... 1

1.PDH、SDH ..................................... 1

2.WDM .......................................... 2

3.MSTP ......................................... 3

4.ASON ......................................... 4

三、交換技術 ...................................... 4

1.電路交換 ..................................... 5

2.報文交換 ..................................... 5

3.分組交換 ..................................... 5

4.異步傳輸模式（ATM） .......................... 6

5.軟交換 ....................................... 6

6.IMS .......................................... 7

四、接入技術 ...................................... 8

一、 寬帶的定義

寬帶并沒有很嚴格的定義。從一般的角度理解，它是能夠滿足人

們感觀所能感受到的各種媒體在網絡上傳輸所需要的帶寬，因此它也

是一個動態的、發展的概念。 FCC（Federal Communications

Commission美國聯邦通訊委員會）2010年07月24日為“寬帶”這

個詞語下了一個定義，FCC認為寬帶意味著下載速率為4Mbps，上行

為1Mbps，可以實現視頻等多媒體應用，并同時保持基礎的Web瀏覽

和E-Mail特性。目前的寬帶對家庭用戶而言是指傳輸速率超過1M，

可以滿足語音、圖像等大量信息傳遞的需求。

寬帶網絡由傳輸網、交換網和接入網三大部分組成。因此，寬帶

網絡的相關技術也分為：傳輸技術、交換技術、接入技術。

二、 傳輸技術

傳輸網的發展大概經歷了數字傳輸代替模擬傳輸、SDH在光傳輸

中的出現、全光網絡等幾個階段。目前，傳輸網發展很快，聯合國“1999

世界電信論壇會議” 副主席約翰?羅斯(John Roth）在論壇開幕演說

時提出“新摩爾定律”——光纖定律，互聯網帶寬每9個月會增加一

倍的容量，但成本降低一半；喬治?吉爾德曾預測，在未來25年，主

干網的帶寬將每6個月增加一倍。傳輸網的一些主要技術有：

1. PDH、SDH

在數字傳輸系統中，有兩種數字傳輸系列，一種叫“準同步數字

系列”（Plesiochronous Digital Hierarchy），簡稱PDH；另一種叫

“同步數字系列”（Synchronous Digital Hierarchy），簡稱SDH。

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PDH系統在數字通信網的每個節點上都分別設置高精度的時鐘，

這些時鐘的信號都具有統一的標準速率。盡管每個時鐘的精度都很

高，但總還是有一些微小的差別。為了保證通信的質量，要求這些時

鐘的差別不能超過規定的范圍。因此，這種同步方式嚴格來說不是真

正的同步，所以叫做“準同步”。

SDH是一種將復接、線路傳輸及交換功能融為一體、并由統一網

管系統操作的綜合信息傳輸網絡，是美國貝爾通信技術研究所提出來

的同步光網絡（SONET）。國際電報電話咨詢委員會（CCITT）（現ITU-T）

于1988年接受了SONET 概念并重新命名為SDH，使其成為不僅適用

于光纖也適用于微波和衛星傳輸的通用技術體制。它可實現網絡有效

管理、實時業務監控、動態網絡維護、不同廠商設備間的互通等多項

功能，能大大提高網絡資源利用率、降低管理及維護費用、實現靈活

可靠和高效的網絡運行與維護。

2. WDM

WDM（波分復用）是利用多個激光器在單條光纖上同時發送多束

不同波長激光的技術。每個信號經過數據（文本、語音、視頻等）調

制后都在它獨有的色帶內傳輸。WDM能使現有光纖基礎設施容量大增。

在WDM基礎上，又出現了DWDM系統，也叫密集波分復用系統。

DWDM可以支持150多束不同波長的光波同時傳輸，每束光波最高達

到10Gb/s的數據傳輸率，這種系統能在一條比頭發絲還細的光纜上

提供超過1Tb/s的數據傳輸率。

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3. MSTP

MSTP（Multi-Service Transfer Platform）（基于SDH 的多業

務傳送平臺）是指基于SDH 平臺同時實現TDM、ATM、以太網等業務

的接入、處理和傳輸，提供統一網管的多業務節點。MSTP是多種技

術與標準集成的結果，國際上沒有專門的MSTP標準，只有MSTP所涉

及的各單項技術的標準，其名稱也有不同的叫法（如MSPP,NG-SDH

等）。

MSTP可以將傳統的SDH復用器、數字交叉鏈接器（DXC）、WDM終

端、網絡二層交換機和IP邊緣路由器等多個獨立的設備集成為一個

網絡設備，即基于SDH技術的多業務傳送平臺（MSTP），進行統一控

制和管理。基于SDH的MSTP最適合作為網絡邊緣的融合節點支持混

合型業務，特別是以TDM業務為主的混合業務。它不僅適合缺乏網絡

基礎設施的新運營商，應用于局間或POP間，還適合于大企事業用戶

駐地。而且即便對于已敷設了大量SDH網的運營公司，以SDH為基礎

的多業務平臺可以更有效地支持分組數據業務，有助于實現從電路交

換網向分組網的過渡。所以，它將成為城域網主流技術之一。這就要

求SDH必須從傳輸網轉變為傳輸網和業務網一體化的多業務平臺，即

融合的多業務節點。

MSTP的實現基礎是充分利用SDH技術對傳輸業務數據流提供保

護恢復能力和較小的延時性能，并對網絡業務支撐層加以改造，以適

應多業務應用，實現對二層、三層的數據智能支持。即將傳輸節點與

各種業務節點融合在一起，構成業務層和傳輸層一體化的SDH業務節

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點，稱為融合的網絡節點或多業務節點，主要定位于網絡邊緣。

4. ASON

ASON (Automatically Switched Optical Network)（自動交換

光網絡）的概念是國際電聯在2000年3月提出的，基本設想是在光

傳輸網中引入控制平面，以實現網絡資源的按需分配從而實現光網絡

的智能化。 使未來的光傳輸網能發展為向任何地點和任何用戶提供

連接的網，成為一個由成千上萬個交換接點和千萬個終端構成的網

絡，并且是一個智能化的全自動交換的光網絡。

ASON概念的提出，使傳輸、交換和數據網絡結合在一起，實現

了真正意義的路由設置、端到端業務調度和網絡自動恢復，它是光傳

輸網的一次具有里程碑的重大突破。ASON由智能化的光網絡節點所

構建的光傳輸網以及對光傳輸網進行控制管理的光信令控制網絡構

成，從發展趨勢來看，網絡資源管理的智能化將集中在業務層上，而

光學資源的管理將通過一個由業務層和光傳輸層所共享的集成控制

平面提供。ASON的實現依賴于GMPLS等控制協議所構建的控制平面

的完善和智能化光層網絡節點如OXC、OADM和波長路由器的真正實

現。

三、 交換技術

隨著技術的發展，許多技術相互滲透，已不能完全將其單一的歸

于交換技術或者傳輸技術，比如ASON、MSTP技術，本文相對簡單的

將交換技術定義在第三層（網絡層），因此，將上述技術歸于傳輸技

術。

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從交換技術的發展歷史看，數據交換經歷了電路交換、報文交換、

分組交換和綜合業務數字交換的發展過程。

1. 電路交換

電路交換就是終端之間通信時，一方發起呼叫，獨占一條物理線

路。當交換機完成接續，對方收到發起端的信號，雙方即可進行通信。

在整個通信過程中雙方一直占用該電路。它的特點是實時性強，時延

小，交換設備成本較低。但同時也帶來線路利用率低，電路接續時間

長，通信效率低，不同類型終端用戶之間不能通信等缺點。電路交換

比較適用于信息量大、長報文，經常使用的固定用戶之間的通信。

2. 報文交換

將用戶的報文存儲在交換機的存儲器中。當所需要的輸出電路空

閑時，再將該報文發向接收交換機或終端，它以“存儲——轉發”方

式在網內傳輸數據。報文交換的優點是中繼電路利用率高，可以多個

用戶同時在一條線路上傳送，可實現不同速率、不同規程的終端間互

通。但它的缺點也是顯而易見的。以報文為單位進行存儲轉發，網絡

傳輸時延大，且占用大量的交換機內存和外存，不能滿足對實時性要

求高的用戶。報文交換適用于傳輸的報文較短、實時性要求較低的網

絡用戶之間的通信，如公用電報網。

3. 分組交換

分組交換實質上是在“存儲——轉發”基礎上發展起來的。它兼

有電路交換和報文交換的優點。分組交換在線路上采用動態復用技術

傳送按一定長度分割為許多小段的數據——分組。每個分組標識后，

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在一條物理線路上采用動態復用的技術，同時傳送多個數據分組。把

來自用戶發端的數據暫存在交換機的存儲器內，接著在網內轉發。到

達接收端，再去掉分組頭將各數據字段按順序重新裝配成完整的報

文。分組交換比電路交換的電路利用率高，比報文交換的傳輸時延小，

交互性好。

4. 異步傳輸模式（ATM）

綜合業務數字網是集語音、數據、圖文傳真、可視電話等各種業

務為一體的網絡，適用于不同的帶寬要求和多樣的業務要求。異步傳

輸模式ATM（Asynchronous Transfer Mode）就是用于寬帶綜合業務

數字網的一種交換技術。ATM是在分組交換基礎上發展起來的。它使

用固定長度分組，并使用空閑信元來填充信道，從而使信道被等長的

時間小段。由于光纖通信提供了低誤碼率的傳輸通道，因而流量控制

和差錯控制便可移到用戶終端，網絡只負責信息的交換和傳送，從而

使傳輸時延減小。所以ATM適用于高速數據交換業務。

5. 軟交換

軟交換技術是NGN網絡的核心技術，為下一代網絡(NGN)具有實

時性要求的業務提供呼叫控制和連接控制功能。軟交換技術獨立于傳

輸網絡，主要完成呼叫控制、資源分配、協議處理、路由、認證、計

費等主要功能，同時可以向用戶提供現有電路交換機所能提供的所有

業務，并向第三方提供可編程能力。軟交換是一種功能實體，簡單地

看，軟交換是實現傳統程控交換機的“呼叫控制”功能的實體，但傳

統的“呼叫控制”功能是和業務結合在一起的，不同的業務所需要的

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呼叫控制功能不同，而軟交換是與業務無關的，這要求軟交換提供的

呼叫控制功能是各種業務的基本呼叫控制。

6. IMS

IMS(IP Multimedia Subsystem)是IP多媒體系統,是一種全新的

多媒體業務形式，它能夠滿足現在的終端客戶更新穎、更多樣化多媒

體業務的需求。目前，IMS被認為是下一代網絡的核心技術，也是解

決移動與固網融合，引入語音、數據、視頻三重融合等差異化業務的

重要方式。但是，目前全球IMS網絡多數處于初級階段，應用方式也

處于業界探討當中。

IMS最初是由3GPP(第三代合作伙伴計劃)組織制定的一項3G網

絡核心技術標準。現在這項標準已為ITU-T(國際電聯標準化部門)和

ETSI(歐洲電信標準化委員會)認可，被納入下一代網絡(NGN)的核心

框架之中。它被認為是未來實現固定網和移動網融合(FMC)的重要技

術基礎。

IMS的體系結構分為業務層、控制層和鏈接層。業務層由應用(和

內容)服務器組成，負責為用戶提供增值服務。控制層由網絡控制服

務器組成，負責管理呼叫或會話的設定、修改和釋放。在這些服務器

中最重要的是具有呼叫會話控制功能(CSCF)的SIP服務器。在控制層

中，還配置了計費、運營維護等多功能。邊界網關負責與其他運營商

網絡或其他類型網絡之間的互通。連接層由用于骨干網和接入網的路

由器及交換機組成。

IMS符合下一代網絡把呼叫控制和傳輸分離的要求；它基于SIP，

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與接入無關，符合網絡向“多種終端——多種接入——統一控制核心

網——多種應用的網絡體系結構”演變的發展方向，使得多種業務能

同時進行交互，以形成一個更加靈活的通信平臺。不僅可以實現人到

內容的多媒體通信，還能實現人到人的多媒體通信。IMS將最終融合

固定網、移動網、企業網、無線網等各種網絡，簡化網絡結構，支持

更豐富的定制化業務。

四、 接入技術

相對傳輸網與交換網而言，大家對接入網接觸更多，比如從家中

的固定寬帶，比如手機上網用的WiFi。所謂接入網(Access Network)，

是指骨干網絡到用戶終端之間的所有設備，其長度一般為幾百米到幾

公里，因而被形象地稱為"最后一公里"。由于骨干網一般采用光纖結

構，傳輸速度快，因此，接入網便成為了整個網絡系統的瓶頸。

根據傳輸媒介的不同，接方式分為有線接入和無線接入，相應的

有線接入技術有ADSL和光纖接入技術（如PON、EPON等光纖接入技

術）；無線接入技術有移動通信網的3G、LTE、802族的802.11（WLAN）、

802.15（PAN，基于藍牙的個人局域網）、802.16（WiMax，但在中國

未獲牌照）等。在此不一一介紹，下面主要談一下對其中的LTE的理

解。

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