通信网络大作业.docx
《通信网络大作业.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《通信网络大作业.docx（12页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
通信网络大作业
论述通信网络技术的现状与发展趋势
姓名：
曹伟
学号：
01121278
班级：
011213
通信网络技术的现状与发展趋势
纵观通信的发展分为以下三个阶段：
第一阶段是语言和文字通信阶段。
在这一阶段，通信方式简单，内容单一。
第二阶段是电通信阶段。
1837年，莫尔斯发明电报机，并设计莫尔斯电报码。
1876年，贝尔发明电话机。
这样，利用电磁波不仅可以传输文字，还可以传输语音，由此大大加快了通信的发展进程。
1895年，马可尼发明无线电设备，从而开创了无线电通信发展的道路。
第三阶段是电子信息通信阶段。
从总体上看，通信技术实际上就是通信系统和通信网的技术。
通信系统是指点对点通所需的全部设施，而通信网是由许多通信系统组成的多点之间能相互通信的全部设施。
现代的主要通信技术有数字通信技术，程控交换技术，信息传输技术，通信网络技术，数据通信与数据网，ISDN与ATM技术，宽带IP技术，接入网与接入技术。
（1）数字通信技术：
用数字信号作为载体来传输消息，或数字信号对载波进行数字调制后再传输的通信方式。
抗干扰能力强、通信距离远，通信质量受距离的影响小、保密性好、便于实现通信网的计算机管理
（2）程控交换技术：
程控电话交换机利用电子计算机技术，用预先编好的程序控制电话的接续工作。
数字交换机处理速度快，体积小，容量大，灵活性强，服务功能多，还能实现传真，数据，图像通信等交换
（3）通信网络技术：
通信网是一种由通信端点、节（结）点和传输链路相互有机地连接起来，以实现在两个或更多的规定通信端点之间提供连接或非连接传输的通信体系。
通信网按功能与用途不同，一般可分为物理网、业务网和支撑管理网等三种。
（4）数据通信与数据网：
数据通信是以“数据”为业务的通信系统，数据是预先约定好的具有某种含义的数字、字母或符号以及它们的组合。
通过传输信道将数据终端与计算机联结起来，而使不同地点的数据终端实现软、硬件和信息资源的共享。
（5）ISDN与ATM技术：
ISDN采用数字传输和数字传输技术将电话、传真、数据、图像等多种业务综合在一个统一的数字网络中进行传输和处理。
ATM通信指两个互不同步的设备通过计时机制或其他技术进行数据传输。
基本上，发送方可以随时传输数据，而接收方必须在信息到达时准备好接收。
（6）接入网与接入技术：
解决“最后一公里”的通信。
接入网是指从本地端到用户终端之间的所有机线设备。
具有复用、交叉连接和传输功能，一般不具备交换功能。
接入网的接入方式包括铜线（普通电话线）接入、光纤接入、光纤同轴电缆（有线电视电缆）混合接入和无线接入等几种方式。
现代通信网的发展：
第一阶段从本世纪20年代至40年代，为早期发展阶段。
在这期间，首先在短波几个频段上开发出专用移动通信系统，其代表是美国底特律市警察使用的车载无线电系统。
该系统工作频率为2MHz，到40年代提高到30～40MHz可以认为这个阶段是现代移动通信的起步阶段，特点是专用系统开发，工作频率较低。
第二阶段从40年代中期至60年代初期。
在此期间内，公用移动通信业务开始问世。
1946年，根据美国联邦通信委员会（FCC）的计划，贝尔系统在圣路易斯城建立了世界上第一个公用汽车电话网，称为“城市系统”。
当时使用三个频道，间隔为120kHz，通信方式为单工，随后，西德（1950年）、法国（1956年）、英国（1959年）等国相继研制了公用移动电话系统。
美国贝尔实验室完成了人工交换系统的接续问题。
这一阶段的特点是从专用移动网向公用移动网过渡，接续方式为人工，网的容量较小。
第三阶段从60年代中期至70年代中期。
在此期间，美国推出了改进型移动电话系统（1MTS），使用150MHz和450MHz频段，采用大区制、中小容量，实现了无线频道自动选择并能够自动接续到公用电话网。
德国也推出了具有相同技术水平的B网。
可以说，这一阶段是移动通信系统改进与完善的阶段，其特点是采用大区制、中小容量，使用450MHz频段，实现了自动选频与自动接续。
现代通信网，又含有传输网，信令网，同步网，电话通信网，移动通信网，等等。
下面为这提到的几个做以下概括：
（1）、传送网是以光或电为载体传送信息的网络。
由具有发送、转移、接收信息功能的各种节点和链路组成。
以MSTP/ASON为代表的传送网技术有许多新特点。
MSTP在传统SDH基础上，通过IP/ATM等多业务接入能力的引入，在业务接口上提供了以太网类接口和ATM类接口，是一个可以直接同数据业务进行接口的传送平台。
在现有网络环境下，MSTP在承载原有TDM业务的同时，可以开展多种高可靠性、大容量的新业务，如以太网专线、点到多点以太网、以太环网等业务；为大客户提供综合接入；实现DSLAM到BRAS的接入与汇聚；作为3G业务的传输手段等。
20世纪90年代开始，SDH设备通过同步性能的改善，首次提供了灵活的业务颗粒（如虚容器VC-12和虚容器VC-4）调度能力，将传送网的组网和保护功能发挥的淋漓尽致。
因而，SDH技术作为传送网主体技术以其特有的优势在传送网中占据了绝对主导地位，为电信运营商业务的发展发挥了巨大作用。
WDM设备则首次拓展了光领域，充分利用光纤通信的波分特性，大大提高了传送网的容量。
自20世纪90年代中期商用以来，WDM系统发展极为迅速，已成为实现大容量长途传输的主流手段。
不过，现阶段大多数WDM系统主要用在点对点的长途传输上，联网依然在SDH电层上完成。
在条件许可和业务需要的情况下，在WDM系统中有业务上下的中间节点可采用OADM设备，从而避免使用昂贵的OTU进行OEO变换，节省网络建设成本，增强网络灵活性。
目前具有固定波长上下的OADM已经广泛商用，而能够通过软件配置灵活上下波长的动态可重构OADM（ROADM）也开始步入市场。
同时随着160×10Gbit/sDWDM系统的成熟，在业务量大的地区新建WDM系统已越来越多地引入80/160×10Gbit/s的系统。
面对电信业务的加速数据化和IP化以及多样化的业务环境，SDH技术加强了支撑数据业务的能力并向多业务平台发展，形成SDH多业务平台（MSTP）。
SDH多业务平台的基本思路是将不同的业务，通过VC级联等方式映射进不同的SDH时隙，而SDH设备与二层设备乃至三层分组设备在物理上集成为一个实体，构成具有业务层和传送层一体化的网络节点。
作为SDH设备的改进，MSTP所改善的是在用户接口一侧，但是内核一侧却仍然是电路结构。
因此，可以说MSTP技术向包处理或IP化的程度不够彻底。
随着TDM业务的相对萎缩及“全IP环境”的逐渐成熟，传送设备要从“多业务的接口适应性”转变为“多业务的内核适应性”，分组传送网迎合了这种趋势。
（2）、信令网是在电信网的交换节点间，采用共路信令，由信令终端设备和共路信令链路组成的网络。
信令网按网络结构的等级可分为无级信令网络和分级信令网两类：
1无级信令网。
2分级信令网
无级信令网是未引入信令转接点的信令网。
在无级网中信令点间都采用直联方式，所有的信令点均处于同一等级级别。
无级信令网结构比较简单，但有明显的缺点，信令路由都比较少，而信令接续中所要经过的信令点数都比较多；网状网虽无上述缺点，但当信令的数量较大时，局间连接的信令链路数量明显增加。
分级信令网也叫水平分级信令网。
是引入信令转接点的信令网。
二级信令网是采用一级信令转接点的信令网；三级信令网是具有二级信令转接点的信令网，第一级信令转接点称为高级信令转接点（HSTP）或主信令转接点，第二级为低级信令转接点（LSTP）或次信令转接点。
分级信令网的一个重要特点是每个信令点发出的信令消息一般需要经过一级或n级信令转接点的转接。
比较无级网和分级信令网的结构，分级信令网具有如下的优点：
网络所容纳的信令点数多；增加信令点容易；信令路由多、传号传递时延相对较短。
因此，分级信令网是国际、国内信令网常采用的形式。
我国信令网采用三级。
第一级是信令网的最高级，称为高级信令转接点（HSTP），第二级是低级信令转接点（LSTP），第三级为信令点（SP）。
信令点由各种交换局和特种服务中心（业务控制点、网管中心等）组成。
同步网是产生时间或频率基准,用来提供基准定时信号的网络。
（3）、同步网（SnchronizationNetwork），电信网运行的支持系统之一。
为电信网内电信设备时钟（或载波）提供同步控制信号，使其工作速率同步。
电信网内任何两个数字交换设备的时钟速率差超过一定值时，接收信号交换的缓存读写时钟会产生速率差，当该差值超过某一定值时将产生滑码，会造成接收数字流的误码或失步。
同步网的功能就在于使交换设备时钟频率相同，以消除或减少滑码。
“同步”指通信双方的定时信号符合特定的频率或相位关系，即两个或两个以上信号在相对应的有效瞬间，其相位差或频率差保持在约定的允许范围之内，根据不同区分，同步被分为位同步、帧同步和网同步。
位同步指通信双方的定时脉冲信号频率相等且符合一定的相位关系；帧同步指通信双方的帧定时信号的频率相同且保持一定的相位关系；网同步指网络中各个节点的时钟信号的频率相等，也就是多个节点之间的时钟同步，从而也可以在各个节点实现帧同步。
当通信双方由于位定时偏差，造成码元增加和减少时，造成滑码。
滑码与误码作为数字网的同步损伤，会对网络应用造成影响，例如通信网难以定位。
不同电路对滑码率的性能指标有不同的要求。
编码的冗余度愈高，滑动损伤就愈小。
如语音冗余高，对滑动敏感度低，这时普通话音可能出现“喀喀”声，传真业务可能造成信息不全；而数据对滑动较敏感，会造成音质差、丢包率高、接通率低、图像花屏和伴音中断等现象，影响通信质量，严重时会中断通信。
在实际的数字交换机中，缓冲器的容量可为1帧或大于1帧（典型值为2个帧长），把滑码一次丢失或增加的码元数控制为1帧。
这样做的优点是：
仅对完整的一个帧漏读或重读，而不打乱帧结构，防止帧失步的产生。
由于滑码一次丢失或增加的码元数是确定的，也常称其为受控滑码。
（4）、电话通信网是进行交互型话音通信，开放电话业务的电信网，简称电话网。
它是一种电信业务量最大，服务面积最广的专业网，可兼容其它许多种非话业务网，是电信网的基本形式和基础，包括本地电话网、长途电话网和国际电话网。
电话网采用电话交换方式，主要由四部分组成：
发送和接收电话信号的用户终端设备、进行电路交换的交换设备、连接用户终端和交换设备的线路和交换设备之间的链路。
电话网基本结构形式分为多级汇接网和无级网两种。
我国电话网由四级长途交换中心和一级本地网端局组成五级结构。
其中一、二、三、四级的长途交换中心构成长途电话网，由本地网端局和按需要设置的汇接局组成本地电话网。
除了以传递电话信息为主的业务网外，一个完整的电话通信网还需要有若干个用以保障业务网正常运行、增强网路功能、提高网路服务质量的支撑网路。
支撑网中传递的是相应的监测和控制信号。
支撑网包括同步网、公共信道信令网、信输监控网和网路管理网等
（5）、移动通信网由无线接入网、核心网和骨干网三部分组成。
无线接入网主要为移动终端提供接入网络服务，核心网和骨干网主要为各种业务提供交换和传输服务。
从通信技术层面看，移动通信网的基本技术可分为传输技术和交换技术两大类。
从传输技术来看，在核心网和骨干网中由于通信媒质是有线的，对信号传输的损伤相对较小，传输技术的难度相对较低。
但在无线接入网中由于通信媒质是无线的，而且终端是移动的，这样的信道可称为移动（无线）信道，它具有多径衰落的特征，并且是开放的信道，容易受到外界干扰，这样的信道对信号传输的损伤是比较严重的，因此，信号在这样信道传输时可靠性较低。
同时，无线信道的频率资源有限，因此有效地利用频率资源是非常重要的。
也就是说，在无线接入网中，提高传输的可靠性和有效性的难度比较高。
从网络技术来看，交换技术包括电路交换和分组交换两种方式。
目前移动通信网和移动数据网通常都有这两种交换方式。
在核心网中，分组交换实质上是为分组选择路由，这是一种类似于移动IP选路机制（或称为路由技术），它是通过网络的移动性管理（MM）功能来实现的。
接入网是在公用电信网中连接核心网与用户或用户驻地网的桥梁，是本地交换机到用户终端的实施系统，它通过V5接口与交换设备连接，无交换功能，主要完成传输、复用、交*连接；AN采用ATM以支持多业务接入（电话、数据、视像和多媒体业务等）。
接入网分为有线接入和无线接入，主要技术有：
xDSL、OAN、HFC、SDV、宽带无线接入。
xDSL技术：
是用数字技术对现有的模拟电话用户线进行改造，使之承载宽带业务，DSL即DigitalSubscriberLine（数字用户线），x=A，H，S，V；ADSL（非对称DSL）是其中的代表，ADSL的上行和下行速率不对称，适于支持Internet、VOD和远程LAN业务，同时能在保证原POTS业务的前提下，不改动原有铜缆设施就能提供宽带业务，因此ADSL在北美和欧洲有很好的推广应用，我国也正在发展应用中。
光纤接入网（OAN）：
是在接入网中采用光纤作为主要传输媒质，实现接入网功能的技术，它具有带宽宽、不需要中继器、传输质量好、市场看好等特点；OAN技术由于其性能和带宽的优势，将在宽带接入中发挥主要作用。
“最后一公里”：
即从用户家庭到电话网端局的用户线长度。
我国实际用户线的平均长度为3.38km，比一公里要大。
目前电信网中，传输网和交换网已分别实现宽带化、数字化和程控化，而用户接入网中以铜线为主的“最后一公里”发展缓慢，成为影响制约通信网发展的瓶颈。
“最后一公里”采用何种技术，是接入网需解决的问题。
FTTX（FiberToThe“x”）：
光纤到“x”，指“最后一公里”的解决方案，x=大楼（building）、路边（curb），家（home）、小区（zone）。
美国前几年已实行FTTC战略，通过光纤到远端模块或电节点再经铜线分配至用户的FTTR方式，有源双星结构的ADS-FTTC方式和PON实现。
对于FTTH计划的实施，采用AON、PON、WDM与路由器相结合的PON方案进行；美国有线电视网非常发达，对有线电视网的改造采用“电话和电视（模拟）HFC方案”、综合HFC方案（即信令、数字电话、模拟和数字电视）以及“宽带接入HFC方案”。
北京、上海等城市正在进行FTTZ的建设，部分高校内采用FTTB建立自己的吉比特局域网，中国电信将在3～5年内，建成适合全业务要求的灵活可*的宽带接入网，通过统一接入平台，满足不同速率、不同类型、不同服务质量的要求，到2005年，使宽带用户到2000万以上；中国“网通”宽带接入网的建设，将以IP为切入点，以实现各类电信业务的融合为方向。
无线接入：
指从业务节点接口到用户终端部分或全部采用无线方式。
目前无线接入网所能传送的业务主要是电话、传真和短消息，对数字视频和因特网浏览等数据业务的支持正处于积极研究阶段，并已有相关产品问世，如WAP手机、掌上电脑。
目前的接入网与业务节点：
PSTN、CATV、ATM分别有各自的SNI接口，未来的接入网与业务节点的接口仅需一个SNI接口。
未来宽带接入网中，有线和无线共存，光纤接入是主流，无线接入因其组网方便、使用灵活和成本低等特点也将占有一席之地。
今年最新的通信技术以及发展趋势：
1、 第四代移动通信
⑴ 什么是第四代移动通信？
4G的一般描述为：
“第四代移动通信的概念可称为宽带接入和分布网络，具有非对称的和超过2Mbit/s的数据传输能力。
它包括宽带无线固定接入、宽带无线局域网、移动宽带系统和互操作的广播网络（基于地面和卫星系统）。
此外，第四代移动通信系统将是由多功能集成的宽带移动通信系统，也是宽带接入IP系统”。
⑵ 4G在通信系统中的新要求和新功能
1、与已有的数字移动通信系统相比，4G系统应具有更高的数据速率和传输质量、更好的业务质量（QoS）、更高的频谱利用率、更高的安全性、智能性和灵活性；
2、可以容纳更多的用户,应能支持包括非对称性业务在内的多种业务；
3、4G系统应体现移动与无线接入网和IP网络不断融合的发展趋势，将在不同的固定和无线平台以及跨越不同频带的网络运行中提供无线服务；
4、能实现全球范围内多个移动网络和无线网络间的无缝漫游，包括网络无缝、终端无缝和内容无缝；
5、将是多功能集成的宽带移动通信系统，不仅联系人与人，更将联系人与机器、环境，人们将能够随时随地的接入需要的多媒体信息，并可远端控制其他设备。
⑶ 4G的一些具体特点 ：
1） 传输速率更快。
2） 带宽更宽。
3） 容量更大。
4） 智能性更高。
5） 实现更高质量的多媒体通信。
6） 兼容性能更平滑。
7） 业务的多样性。
8） 灵活性较强。
9） 用户共存性。
10） 通信费用更加便宜。
11） 灵活的网络结构。
12） 将能实现不同QoS的业务。
⑷ 4G的关键技术
1） 正交频分复用（OFDM）技术：
OFDM是4G的核心技术。
其基本原理是将需要传输的串行数据流分解为若干个较低速率的并行子数据流，再将它们各自调制到相互正交的子载波上，最后合成输出，输出的数据速率与串行数据流分解前的速率相同。
2） 调制和编码：
4G通信系统将采用多载波调制（MCM）技术。
3） 无线链路增强技术：
可以提高容量和覆盖的无线链路增强技术有：
分集技术，多天线技术。
4） 软件无线电技术：
软件无线电是利用数字信号处理软件实现传统上由硬件电路来完成的无线功能的技术，通过加载不同的软件，可实现不同的硬件功能。
5） 基于IP的核心网：
4G的核心网是一个基于全IP的网络。
目前选择IPv6技术作为下一代网络的核心协议。
6） 智能天线：
智能天线是一种基于自适应天线原理的移动通信技术。
7） 多用户检测技术：
多用户检测技术的核心思想就是利用均衡技术，可以更加有效地利用链路频谱资源，显著提高系统容量。
⑸ 4G技术标准
WiMax（Worldwide Interoperability for Microwave Access，全球微波互联接入）、HSPA+ （High Speed Downlink Packet Access，高速下行链路分组接入技术）、LTE（Long Term Evolution,长期演进）、LTE-Advanced 和WirelessMAN-Advanced。
2、 物联网（IOT：
The Internet of Things）
⑴什么是物联网？
物联网是将各种信息传感设备，如射频识别（RFID）装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等种种装置与互联网结合起来而形成的一个巨大网络。
通过装置在各类物体上的电子标签（RFID）、传感器、二维码等经过接口与无线网络相连，从而给物体赋予智能，可以实现人与物体的沟通和对话，也可以实现物体与物体互相间的沟通和对话。
⑵各国物联网战略或计划
2008年，美国——智慧地球； 2009年，欧盟——物联网行动； 2009年，日本——i-Japan战略； 2009年，韩国——u-Korea战略； 2009年，中国——感知中国。
⑶物联网核心技术
感知层
1） 传感器技术：
微型无线传感技术以及以此组件的传感网是物联网感知层的重要技术手段。
2） 射频识别（RFID）技术：
射频识别（Radio Frequency Identification，简称RFID）是通过无线电信号识别特定目标并读写相关数据的无线通讯技术。
RFID技术属于物联网的信息采集层技术。
3） 微机电系统（MEMS：
属于物联网的信息采集层技术。
4） GPS技术：
GPS技术又称为全球定位系统。
信息汇聚层
1） 无线传感器网络（WSN）技术：
WSN技术贯穿物联网的三个层面，是结合了计算、通信、传感器三项技术的一门新兴技术，
2） Wi-Fi：
Wi-Fi（Wireless Fidelity,无线保真技术）是一种基于接入点（Access Point）的无线网络结构。
3） GPRS：
GPRS（General Packet Radio Service,通用分组无线服务）是一种基于GSM移动通信网络的数据服务技术。
传输层
1） 通信网 2） 3G网络 3） GPRS网络 4） 广电网络 5） NGB广域网络
运营层
1） 企业资源计划（ERP） 2） 专家系统（Exper System） 3） 云计算 应用层
应用层主要是根据行业特点，借助互联网技术手段，开发各类的行业应用解决方案，将物联网的优势与行业的生产经营、信息化管理、组织调度结合起来，形成各类的物联网解决方案，构建智能化的行业应用。
⑷ 物联网应用举例
物联网用途广泛，遍及智能交通、环境保护、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工业监测、老人护理、个人健康、花卉栽培、水系监测、食品溯源、敌情侦查和情报搜集等多个领域。
例如：
智能公交系统，只能身份识别，汽车虚拟组装与试驾，虚拟购物，网络游戏“真人版”，上海浦东机场防入侵系统，
三、 三网融合 ⑴什么是三网融合？
所谓“三网融合”，就是指电信网、有线电视网和计算机通信网的相互渗透、互相兼容、并逐步整合成为全世界统一的信息通信网络。
“三网融合”是为了实现网络资源的共享，避免低水平的重复建设，形成适应性广、容易维护、费用低的高速宽带的多媒体基础平台。
从用户角度讲，三网融合的结果是：
用户只使用一张接入网就可以实现目前三家运营商提供的服务，包括电视服务、电话和上网。
无论我们选择使用哪一家运营商的网络接入，都可以满足各种服务需求。
三网融合必定会引起各商家之间的竞争，不论是内容提供方面或者宽带接入，其竞争结果都是有益于民众的。
总之，三网融合利国利民，是电信网、互联网和广电网的必然归宿。
⑵三网融合的技术条件
1） 数字技术
数字传输取代传统的模拟传输已是信息社会发展的必然方向。
数字技术的主要优势有：
信号质量好、抗干扰能力强、传输效率高、多功能复用、双向交互性、便于网络化等,得到了广泛应用。
数字技术将不同的信号统一为二进制比特流，在信息的前期处理、传输、交换、接收等过程中已经实现了融合，使得语音、数据和图像信号都可以通过二进制比特流在网络间进行传输和交流，而无任何区别。
2） 光通信技术 从技术的角度看，光通信技术的发展速度大大出乎人们的预料，经过几年的发展就出现了10G、40GDWDM，现在又在向全光网前进。
利用波分复用技术在单一光纤上传输320 Gbit/s的系统已得到商用。
巨大可持续发展容量的光纤传输网是三网融合传输各类业务的理想平台，光通信的快速发展使得传输成本大幅下降，因而从传输平台来说具备了三网融合的技术条件。
3） TCP/IP协议
TCP/IP协议的普遍使用，使得各种业务都可以以IP为基础实现互通。
TCP/IP协议不仅成为占主导地位的通信协议，而且还为三大网络找到了统一的通信协议，从而在技术上为三网融合奠定了最坚实的联网基础。
从接入网到骨干网，整个网络将实现协议的统一，各种终端最终都能实现透明的连接。
⑶三网融合的业务模式分析
1） 以电信网为主导，融合广电网和互联网的融合业务模式 该模式主要是以电信IP网为基础，融合TV网和互联网，扩展网络能力，支持视频业务，具有提供语音、视频、数据等多种业务能力，被认为最完美的三网融合模式。
目前主要体现在IPTV业务上。
IPTV是基于电信网以电信运营商为主导的三网融合业务，是中国电信和原中国网通（现中国联通）向综合信息服务提供转型的重要手段之一，也是电信网实现三网融合的切入点。
IPTV利用IP网络协议，通过IP网络提供或通过IP网络与电视网共同提供电视节目服务。
对于电信运营商来说，通过与拥有丰富视频节目资源的广播电视行业合作，可
升级会员 