第6章 宽带通信网及其业务

*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第,6,章 宽带通信网及其业务,第二篇 电信运营系统的运行,本章主要内容：,宽带通信网概述,宽带骨干网技术,宽带接入网技术,宽带网的应用,第,6,章,宽带通信网及其业务,宽带通信网的提出,互联网的内容正在由静态的、文本方式的内容，向,动态的多媒体方式,的内容（图形、音频、视频内容）发展。而多媒体的内容文件的数据量愈来愈大，需要的传输速度也就愈来愈高。要提高用户的上网速度，就要从上网方式上进行改进，于是，为了满足用户高速访问网络的需求，,宽带接入技术,应运而生。宽带接入技术在,1999,年开始在全球得到快速发展。中国也从,1999,年开始投入宽带网络的实验布局和实际运营，这些宽带接入技术包括,非对称数字用户线,（,ADSL,）、,电缆调制解调器,（,CABLE MODEM,）、,家庭网络,（,HomePNA,）等。随着时间的流逝，宽带用途将越来越广，宽带已经成为人们生活中的重要部分。网络的宽带化成为,Internet,市场发展的大势所趋。,宽带通信网概述,宽带通信网的定义,宽带是一个相对于窄带而言的概念。宽带网，简单地说，就是指高带宽的网络。通常，人们把,骨干网传输速率在,2.5Gbps,以上，,接入网能够达到,1Mbps,的网络定义为,“,宽带网,”,。国际电联,ITU-T,对宽带做了如下定义，即,要求传输通道的速率超过集群速率的业务或系统,，称为宽带业务或系统。,通常我们普通电话拨号的速率最高为,56kbit/s,，,ISDN,的速率最高为,128kbit/s,，宽带的速率数十倍乃至数百倍于窄带的速率。,宽带通信网是一种全数字化、高速、宽带、具有综合业务能力的智能化通信网络。宽带通信网的显著特点是在信息数据传输上突破了速度、容量的限制。与传统的窄带网络相比，宽带通信网在速度上有着极大的优势，它可以为上网者提供更为平滑的视频图像，更为清晰逼真的声音效果和更为迅速的网站搜索服务。,目前国内几大网的国际出口及各大网之间的主干皆已实现了宽带互联，,CSTNet,的国际出口带宽为,55M,，,CerNet,的国际出口总带宽为,100M,，,CerNet,的国内主干带宽已达到,2.5G,，,国内,8,大网通过,155M,的,ATM,在北京的交换中心进行互联。,中国科技网,CSTNet,中国公用网,ChinaNet,金桥网,GBNet,教育科研网,CERNet,INTERNET,北京交换中心,155M,2155M,155M,155M,55M,1G,100M,60M,眼下市场炒得火热的,宽带,指的是,ISP,与末端用户之间的带宽，也就是通常所说的,“,最后一公里,”,。,最后一公里的宽带解决方案竞争最激烈的为：,1.,高速以太网,2.,电信的,ADSL,3.,广电的视讯宽带网,三足鼎立,高速以太网,Fast,EtherNet,高速以太网,以太网的基本特征是采用一种称为载波监听多路访问,/,冲突检测,CSMA/CD,的共享访问方案，即多个工作站都连接在一条总线上，所有的工作站都不断向总线上发出监听信号，但在同一时刻只能有一个工作站在总线上进行传输，而其他工作站必须等待其传输结束后再开始自己的传输。,经 营 者：网络公司,传输媒体：五类双绞线,传输速率：,10M/100M,，,主干已经达到,1G,；,ADSL,ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line),非对称数字用户线,ADSL,有,ADSL,虚拟拨号和,ADSL,专线两种形式：,ADSL,虚拟拨号方式的用户采用类似,modem,和,isdn,的拨号程序，所采用的是,ADSL MODEM,，,在使用习惯上与原来的方式没什么不同，同样需要输入用户名与密码，但,ADSL,连接的并不是具体的接入号码如,163,或,96169,等，而是所谓的虚拟专网,VPN,的,ADSL,接入的,IP,地址。,ADSL,专线接入是采用一种类似于专线的接入方式，用户连接和配置好,ADSL MODEM,后，在自己的,PC,的网络设置里设置好相应的,TCP/IP,协议及网络参数（,IP,和掩码、网关等都由局端事先分配好），开机后，用户端和局端会自动建立起一条链路。,经 营 者：电信部门,传输媒体：电话线路,速 率：根据,G.992.2,标准规定其下行速率最高,2Mbit/s,，,上行速率最高为,512kbit/s,；,ADSL,（续）,视讯宽带网,HFC(Hybrid fiber coax,光纤同轴电缆混合体,),现有的有线电视网络频带多是,450M,，,通常其上仅传送,20-40,套模拟有线电视信号，没有充分利用频带资源。对现有的有线电视网稍作改造后使之成为双向的,HFC,网，在电视台网络中心配上网络前端设备并介入因特网和电信网，利用机顶盒等用户终端设备，即可网内享受,8M,以上宽带的优越功能。适用于办公环境比较分散，数据流量不大的单位，以及普通家庭用户。,经 营 者：广电部门,传输媒体：有线电视传输网络,传输速率：,8M,利用视讯宽带网接入,Internet,（,国际互联网）的优点。,1),、高速接入：利用有线电视电缆高速在线接入，接入速率可高达,10Mbps,；,2),、,使用方便：不用拨号，直接上网；上网的同时，不影响打电话、看电视；,3),、出口可靠：,中国金桥信息网（,ChinaGBN,）,提供高速国际出口。,视讯宽带网（续）,高速以太网、,ADSL,、,HFC,三种宽带形式之比较,宽带通信网的特点,传输速率高。,每个用户的最大速率都远远大于56,kbps,和,ISDN，,有效地保证了图像、声音、数据传送的清晰度和连贯性，无论是通过电子邮件收发大文件还是下载软件均可在较短时间内完成。,相对费用低。,一方面高速的连接节约了大量等待时间，使上网费用大大降低；另一方面，宽带接入技术一般都不占用电话线，无需缴纳电话费，进步减少了用户的上网费用。,提供多种多媒体业务。,除了传统的游戏、娱乐外，高速的网络连接使得视频点播、远程教育、网上娱乐等深层次应用成为可能，大大丰富了因联网的应用。,宽带的发展趋势,宽带技术的发展趋势,IP,与多协议标记交换（,MPLS,）结合,光纤接入技术,宽带无线接入技术,宽带的发展趋势,宽带应用的发展趋势,根据互联网实验室（,）的报告分析，在窄带向宽带应用的过渡阶段，发展宽带应用分两个阶段：,第一阶段,：尽力发掘原互联网应用，增加宽带特色的部分，即全面继承、丰富提高现有的窄带应用。,第二阶段,：由宽带带来的过去做不到想不到的应用。,Email,，,BBS,，,QQ,网上炒股，网络教育,传统互联网新闻,多媒体,互动,人性化,较早出现的宽带骨干网络的分组交换技术有,X.25,、帧中继，到后来的,IP,、,ATM,以及,MPLS,技术，经过几十年的发展，目前，,IP,技术成为主流的宽带网络技术，未来将朝着以光互联网技术为主流技术的超宽带信息网络方向发展。,帧中继（,FR,）,异步转移模式（,ATM,）,多协议标签交换（,MPLS,）,IP,网络技术,宽带骨干网技术,有线宽带接入网技术,1,、,xDSL,接入技术,HDSL,（高速率数字用户线路）,ADSL,（非对称数字用户线环路）,VDSL,（甚高速数字用户环路）,2,、光纤接入技术（,FTTx,）,3,、混合光纤同轴接入（,HFC,）,宽带接入网技术,ADSL,概述,ADSL(Asymmetrical,Digital Subscriber Line),中文名称为非对称数字用户线路，它是,xDSL,（,HDSL,、,SDSL,、,VDSL,、,ADSL,和,RADSL,）家族中的一种宽带技术，是目前应用最广泛的一种宽带接入技术。它,利用现有的双绞电话铜线提供独享“非对称速率”的下行速率（从端局到用户）和上行速率（从用户到端局）的通信宽带,。,ADSL Modem,内置,ADSL Modem,外置,ADSL Modem,本地,电话局,业务提供网络,业务提供网络,ATM,、,宽带,IP,网,光纤,普通双绞线,ADSL,调制解调器,ATU-R,分离器,普通电话机,普通电视机,STB,音视频线,单机,具,有,10M,网卡,网线,网线,ADSL,应用示意图,ADSL,的主要优缺点,ADSL,主要的优点有：,可直接利用现有的用户电话线，节省投资。,ADSL,具有较高的传输速度。可以满足绝大多数用户的带宽需求。,ADSL,安装、连接简单。用户只要有一部电话再购买一块以太网卡和一只,ADSL Modem,。,可以实现上网和打电话互不影响，即“一线双通”,ADSL,独享高带宽，以超高速上网（比普通,modem,高数十倍到上百倍），安全可靠。,ADSL,的主要优缺点,ADSL,主要的缺点有：,传输距离较近。目前,ADSL,的传输距离还比较短，通常要求在,5km,以内，也就是说用户端到电信公司的,ADSL,局端距离在,5km,以内。,传输速度不够快。前面提到的,ADSL,的上行和下行速率都是理论值，实际上要受到许多因素的制约，远不如这个值。,VDSL,接入方式,VDSL(Very,high data rate Digital Subscriber Line),称为甚高速数字用户线，有以下几个方面的特点：,（,1,）高速传输,（,2,）上网、打电话互不干扰,（,3,）独享带宽、安全可靠,（,4,）安装快捷方便,FTTx,概述,光纤接入分为多种情况，可以表示成,FTTx,，其中的,FTT,表示,Fiber TO The,，,x,可以是路边（,Curb,C,）、大楼（,Building,B,）和家（,Home,H,）。,双绞线,交换局,OLT,ONU,FTTB,光纤接入方式,ONU,ONU,FTTC,FTTH,用户侧,网络侧,光缆,光缆,光缆,双绞线,SNI,UNI,光纤接入方式,核心层,用户驻地网,接入,/,分布层,ONU,ONT,无源光分路器,1:16,或,1:32,电话机,计算机,电视机,电话机,计算机,电视机,ONU,ONT,OLT,基于,EPON,技术的,FTTH,系统结构,POS,公用电话,交换机,IP,路由器,STM,1,视频源,1,20Km,50,300m,FTTH,系统结构,通过利用现有的有线电视网络的上网方式，是广电系统普遍采用的接入方法。,混合光纤同轴接入（,HFC,）,是一种新型的宽带接入技术，采用光纤到服务区，而在进入用户的“最后,1,公里”采用同轴电缆（接入电视机背后的那根线就是“同轴电缆”）。,此接入方法的,优点,就是可以充分利用现有的有线电视网络，再不需要单独架设网络和布线，只要对现有同轴电缆网进行双向改造即可，并且网络速度比较快。,缺点,是固定的带宽由整个社区用户共享，用户越多，网速相对就越慢，而且现有网络改造的施工和系统调试较为复杂，不可预见因素多。另外，由于广电系统没有自己的互联网出口，必须租用各地的电信、网通、联通的互联网出口，所以价格方面没有什么优势。,需要设备,：有线电视接口，台,Cable Modem。,HFC,有线电视上网,宽带无线接入网技术,1,、本地多点分配系统（,LMDS,）,2,、多点多信道分配系统（,MMDS,）,3,、,Wi-Fi,4,、,WiMAX,宽带接入网技术,Wi-Fi,Wi-Fi,全称,Wireless Fidelity,（无线保真），是一种短距离无线传输技术，比较适合在办公室及家庭的环境下应用。,Wi-Fi,是第一项得到广泛应用和部署的高速无线技术，目前已经得到了大范围的应用，包括家庭、办公室，以及越来越多的咖啡屋、酒店、机场等，而且现在的,笔记本电脑,，也几乎都配备了“迅驰”模块，可以实现,Wi-Fi,接入的功能。,速度的提升，为,Wi-Fi,赢得了“无线版本以太网”的美称，而,WLAN,（无线局域网）同样为,IEEE,制订的标准，可以视为以太网标准的无线领域的延伸。而相比传统的有线以太网，,WLAN,的安装及设置十分简单，只要在需要建设网络连接的区域设立无线热点就可以了，规划、布线等程序都可以省去，同时也节省了很多材料成本。,当然,Wi-Fi,存在各项优点的同时，也存在一个致命的缺点。由于,Wi-Fi,采用的是射频,(RF),技术，通过空气发送和接收数据，使用无线电波传输数据信号，比较容易受到外界的攻击。数据包在传送的过程中都可以被外界检测或接收，,信息,安全是个隐患，虽然数据可以经过加密后传输，但是在数据包足够多的情况下，还是有被黑客破解的可能，这也是为什么很多公司，政府等单位的核心骨干网不使用,Wi-Fi,的原因。,WiMAX,WiMAX,全称,World Interoperability for Microwave Access,（全球微波接入互操作性）是一项基于,IEEE 802.16,标准的宽带无线接入城域网技术，是针对微波和毫米波频段提出的一种空中接口标准。,WiMax,也被称为,IEEE Wireless MAN,（,Metropolitan Area Network,），可提供一种在城域网一点对多点的多厂商环境下，有效地交互操作的宽带无线接入手段。,作为一项新兴的无线通信技术，,WiMAX,能够提供面向互联网的高速连接，可以用于将,802.11x,无线接入热点连接到互联网，也可将公司或家庭的局域网连接至有线骨干线路。它可作为线缆和,DSL,的无线扩展技术，从而实现无线宽带接入。,WiMAX,技术的信号覆盖范围可达三十英里，这种技术可以在,50,公里以内的范围以非常快的速度进行数据通讯。,英特尔,已经将这项技术视为一种能对偏远地区和发展中国家提供互联网连接的新方式，也得到了全球最大的,手机,制造商,诺基亚,的支持。,WiMAX,是一种功能强大的无线技术，在近几年移动通讯侵蚀固网业务的情况下，也被固网运营商还击移动运营商的有力武器。,有线网络与无线网络的比较,接入方式,优点,不足,有线方式,稳定、可靠、光纤网络的带宽很宽,在某些场合要受到布线的限制：布线、改线工程量大；线路容易损坏；网中的各节点不可移动。特别是当要把相离较远的节点联接起来时，架设专用通信线路的布线施工难度大、费用高、耗时长,无线方式,不需要布线，施工周期短、费用低，终端设备可以移动，非常适合移动办公的需要，设备安装和维护方便,有时覆盖存在盲区,宽带网的应用领域,互联网增值服务,：包括网上购物、网络游戏、多媒体信息服务、多媒体新闻查询等服务。,电信增值服务,：包括,IP,电话、视频会议、可视电话等服务。,广电增值服务,：包括数字电视、互动电视、卡拉,OK,点播等服务。,移动增值服务,：移动上网、移动办公、移动影视等服务。,智能家居增值服务,：包括信息家电联网、智能小区、楼宇控制等服务。,宽带网的应用,宽带网的应用类型,一般情况下，宽带业务分为两类：,分配型业务,和,交互型业务,。分配型业务指点到多点的信息传播，包括用户可控与不可控。交互型业务指可以双向的信息传播业务，主要包括,会话型、消息型、检索型,。,业务类型,信息类型,具体宽带业务,应用,会话型,业务,视频,可视电话,远程购物、远程教程、广告,视频会议,远程教学、远程医疗,图像监控,各行业视频监控、安全保卫,视频信息传输业务,电视信号传递,音频,多个声音节目信号,多个节目的传递,数据,高速数字信息传递业务,LAN,互联、,MAN,互联、,CAD/CMD,大容量文件的传递业务,数据文件的传递,高速通信,实时控制、通测、告警,文件,资料,高速传真,用户到用户的文本、图像传递,高分辨率图像通信业务,专业图像、医用图像、远程游戏,文件通信业务,用户到用户的混合文件传递,消息型,业务,视频,音频,可视邮递业务,传递视频,/,音频的电子邮箱业务,文件,文件邮递业务,混合文件的电子邮箱业务,检索型,业务,文本、数据、图形、声音,宽带可视图文,远程软件、远程检索,图像检索业务,娱乐、远程教学、专业图像通信,数据检索业务,远程文件,文件检索业务,从信息中心进行混合文件检索,交互型宽带业务的类型及应用,典型的宽带网应用,IP,电话,视频点播,IPTV,（交互式电视）,网上远程教育,远程医疗,远程视频监控,视频会议系统,宽带,IP,网,银行等其他专网,ATM,虚拟教育网,虚拟专网,VPN,163/169,网,党政专网,宽带社区,宽带,IP,网,VOD Video On Demand,，,其中文意思就是根据用户的要求播放节目的视频点播系统。,VOD,并没有一个严格的定义，它泛指一类能在用户需要时随时提供交互式视频服务的业务，即“想看什么就看什么，想什么时候看就什么时候看”。视频点播具有提供给单个用户对大范围的影片、视频节目、游戏、信息以及其它服务进行几乎同时访问的能力，用户和被访问的资料之间高度的交互性使它区别于传统的视频节目的接收方式。,视频点播（,VOD,）,网络系统,包括主干网络和本地网络两部分。当前，可用于建立这种服务系统的网络物理介质主要是：,CATV,（,有线电视）的同轴电缆光纤和双绞线。而采用的网络技术主要是：快速以太网、,FDDI,和,ATM,技术。,VOD,视频点播系统介绍,目前，根据不同的功能需求和应用场景，主要有三种,VOD,系统：,NVOD,，,TVOD,，,IVOD,。,NVOD,（,Near-Video-On-Demand,），,可称其为就近式点播电视。这种点播电视的方式是：,多个视频流依次间隔一定的时间启动发送同样的内容,。比如，十二个视频流每隔十分钟启动一个发送同样的两小时的电视节目。如果用户想看这个电视节目可能需要等待，但最长不会超过十分钟，他们会选择距他们最近的某个时间起点进行收看。在这种方式下，一个视频流可能为许多用户共享。,TVOD,（,True Video-On-Demand,），,称其为真实点播电视，它,真正支持即点即放,。当用户提出请求时，视频服务器将会立即传送用户所要的视频内容。若有另一个用户提出同样的需求，视频服务器就会立即为他再启动另一个传输同样内容的视频流。不过，一旦视频流开始播放，就要连续不断的播放下去，直到结束。这种方式下，每个视频流转为某个用户服务。,IVOD,（,Interactive Video-On-Demand,），,称为交互式点播电视。它比前两种方式有很大程度上的改进。它,不仅可以支持即点即放，而且还可以让用户对视频流进行交互式的控制,。这时，用户就可象操作传统的录像机一样，实现节目的播放、暂停、倒回、快进和自动搜索等。,VOD,主机,存储器,PC,机,机顶盒,电视机,计算机网络,VOD,服务中心,VOD,系统视频流示意图,与传统网络的数据传输相比，,VOD,具有以下特点：,数据格式：,多媒体数据,通讯方式：,一点对多点,实时性：,强,连续性：,强,数据包准确性：,一般,时局流动方式：,下行远大于上行,IP/TV,视频点播和视频广播,IP/TV,系统可支持实时转播（,live,）,点播（,on demand,）,预定节目广播（,scheduled,）,三种视频传播模式 。,不同的服务器上可存储相同或不同的节目，几个服务器构成一个服务器簇，许多服务器簇组成服务器群，统一由,Content Manager,管理。,IP/TV,的特点,采用了有效地优化和划分带宽的,MULTICASTING,技术，即一种信息发送格式，它可允许无限多用户收看所需节目时节约有限的网络资源。,使用,MULTICASTING,技术，每个节目仅传输给想收看的用户。没有观众部分的网段自动地由网络路由器剪掉。,IP/TV,视频点播和视频广播,网上远程教育克服了传统教育在时间、空间、教育环境和受教育年龄等方面的限制，借助于网络来进行多媒体教学，采用音频、视频和超文本等多种方式，与传统的教育媒体相结合，传递教育信息，让优秀的师资资源得以共享，教师、学生和媒体之间实现自由地交流。网上教育将成为二十一世纪的新潮流。,网上远程教育,远程多媒体教学网络示意图,远程医疗从广义上讲是使用远程通信技术和计算机多媒体技术提供医学信息和服务。它包括远程诊断、远程会诊及护理、远程教育、远程医学信息服务等所有医学活动。从狭义上讲，是指远程医疗，包括远程影像学、远程诊断及会诊、远程护理等医疗活动。国外这一领域的发展已有近,40,年的历史，在我国仅有几年的时间。 宽带城域网的建设为远程医疗提供了高速的业务平台，远程医疗可以架构在会议电视技术之上，通过宽带网络可向用户提供远程问药、远程咨询、在线挂号等业务，医院也可通过远程医疗技术实现远程会诊、专家咨询等先进的医疗服务。,远程医疗,宽带,IP,网,摄像头,N,摄像头,1,服务器系统,用户,2,用户,1,监控信息,监控信息,报警讯号,报警讯号,查询监控信息,查询监控信息,远程视频监控系统示意图,摄像头,2,图像监控信息,监控信息,监控信息,远程视频监控,监控计算机截取图片,延时,10ms,监控计算机截取图片,图片对比,是否在合,理偏差范,围之内？,发出声音警报,录像,5,秒,传送录像信息给服务器,用户,报警信息传至用户的手机、,bp,机、电话、网上,Icq,等,通过,Internet,登陆服务器，察看录像信息,N,Y,远程视频监控系统工作流程,会议电视就是利用电视技术和设备通过传输信道在两地或多个地点进行开会的一种通信手段。利用摄象机和话筒将一个地点会场的开会人的形象及他所发表的意见或报告内容传送到另一会场，并能出示实物、图纸、文件和实拍电视图象，以增加临场感；或辅以电子白版、书写电话、传真机等信息通信，可实现与对方会场的与会人员进行研讨和磋商。,宽带城域网的建设为电视会议提供了可靠的网络平台，电视会议也逐渐为一般中小企业所接受。在,TCP/IP,的网络环境中使用电视会议实现多媒体的应用也有了现实的应用。可以预见，随着科学技术的更加发展，新兴网络技术的成熟和应用，视频压缩技术的不断突破和完善，电视会议必将迎来更加美好的未来。,会议电视,