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。

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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。

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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

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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。

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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，

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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

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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，

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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。

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