现代通信技术大作业.pdf

现代通信技术现代通信技术 大作业报告大作业报告专专业：业：电子信息科学与技术电子信息科学与技术班班级：级：110406110406姓姓名：名：刘豆豆刘豆豆学学号：号：11040612311040612320142014 年年 1212 月月 1313 日日一、一、引言引言.3 3二、三网合一的基本概念二、三网合一的基本概念.3 3三、三网合一的技术基础三、三网合一的技术基础.4 43.13.1 数字技术数字技术 .4 43.2 IP3.2 IP 技术技术.4 42.32.3 软交换技术软交换技术 .5 53.4 IMS3.4 IMS.5 53.53.5 宽带接入技术宽带接入技术 .6 6四、三网融合的关键技术四、三网融合的关键技术.7 74.14.1 三网融合的总体技术方向三网融合的总体技术方向.7 74.24.2 承载网络关键技术承载网络关键技术.7 74.2.1IP4.2.1IP 城域网多业务承载面临的挑战城域网多业务承载面临的挑战.7 74.2.2IPv64.2.2IPv6 技术的发展技术的发展.7 74.34.3 融合类业务关键技术融合类业务关键技术.8 84.3.14.3.1 发展互联网融合类业务的必要性发展互联网融合类业务的必要性.9 94.44.4 终端技术终端技术.9 94.54.5 其他技术其他技术.1 10 0 4.5.1 4.5.1 物联网技术物联网技术.1 10 0五、三网合一的着力点五、三网合一的着力点.1 12 25.15.1 广电和电信业务的双向进入广电和电信业务的双向进入.1 12 25.25.2 加强网络建设改造加强网络建设改造.1 13 35.35.3 强化网络管理强化网络管理.1 13 3六、三网合一的发展方向六、三网合一的发展方向.1 13 36.16.1 发达国家发展特征发达国家发展特征.1 13 36.26.2 下一代网络发展方向下一代网络发展方向 .1414七、结束语七、结束语.1 15 5一、引言一、引言2006 年十届人大通过的中华人民共和国国民经济和社会发展的第十一个五年规划中，对信息产业的三网合一提出了新的要求，提出了以“加强宽带通信网、数字电视网、下一代互联网等信息基础设施建设，推进三网合一，健全信息安全保障体系”的整体发展目标，并对三网合一的概念进行了界定，“三网合一是指电信网、计算机网、广播电视网打破各自界限，在业务应用方面进行合一。三个网络在技术上趋向一致，网络层面实现互联互通，业务层面互相渗透和交叉，有利于实现网络资源最大程度的共享”。三网合一既然是在业务应用方面进行合一，就需要原来的电信网、计算机网和广播电视网中的任一网络能够承载另外两个网络的基本业务，这就需要有相应的技术基础，其中既包括三网合一统一的技术基础，也包括现有三种网络承载其他网络基本业务所需要的技术基础。二、三网合一的基本概念二、三网合一的基本概念三网合一是指电信网、广播电视网、互联网在向宽带通信网、数字电视网、下一代互联网演进过程中，三大网络通过技术改造，其技术功能趋于一致，业务范围趋于相同，网络互联互通、资源共享，能为用户提供语音、数据和广播电视等多种服务。如图示：电信网互联网电视网TCP/IP 协议三网合一图 1 三网合一示意图三网合一是一种广义的、社会化的说法，在现阶段它并不意味着三大网络的物理合一，而主要是指高层业务应用的合一。其表现为技术上趋向一致，网络层上可以实现互联互通，形成无缝覆盖，业务层上互相渗透和交叉，应用层上趋向使用统一的 IP 协议，在经营上互相竞争、互相合作，朝着向人类提供多样化、多媒体化、个性化服务的同一目标逐渐交汇在一起，行业管制和政策方面也逐渐趋向统一。三网合一，在概念上从不同角度和层次上分析，可以涉及到技术合一、业务合一、行业合一、终端合一及网络合一。目前更主要的是应用层次上互相使用统一的通信协议。IP 优化光网络就是新一代电信网的基础，是我们所说的三网合一的结合点。三网合一应用广泛，遍及智能交通、环境保护、政府工作、公共安全、平安家居等多个领域。以后的手机可以看电视、上网，电视可以打电话、上网，电脑也可以打电话、看电视。三者之间相互交叉，形成你中有我、我中有你的格局。三、三网合一的技术基础三、三网合一的技术基础3.1 数字技术成熟的数字技术，即语音、数据、图像等信息都可以通过编码成 0 和 1 的比特流进行传输和交换，这是三网合一的基本条件。这一技术使得电信网、计算机网和有线电视网有了共同的语言，无论是音频还是视频等各种内容都可以通过不同的网络来进行交换和传输。模拟信号数字化有多种方法，最基本的是脉码调制(PCM)、差值编码(DPCM)、自适应差值编码(ADPCM)以及各种类型的增量调制。数字化后的数字信号抗干扰能力强，通信质量不再受距离的影响，能适应各种通信业务的要求，便于采用大规模集成电路，占用较宽的信道频带。目前，数字技术已经在电信网和计算机网中得到了全面的应用，并在有线电视网中迅速发展起来。3.2 IP 技术IP(Interact Protoc01)技术是一种直接由 IP 分组头信息决定分组转发路径的包交换技术，不需要预先建立连接。利用这一技术，可以在多种物理介质与多样的应用需求之间建立简单而统一的映射，对多种业务数据、软硬件环境和多种通信协议进行集成，使得各种以 IP 为基础的业务都能在不同的网络上实现互通。基于 IP 技术的 IP 电话就是在互联网上传送语音的电话业务，也叫做VoIP(Voice Over IP)。它首先将语音信号进行编码数字化并压缩处理成帧，然后转换为 IP 数据包在计算机网上进行传输，从而实现在计算机网上进行语音通信，大大降低了通信的费用。IP 业务既可以在传统电信网上开放，也可以在独立的IP 网上开放。3.3 软交换技术软交换的基本含义就是将呼叫控制功能从媒体网关(传输层)中分离出来，通过软件实现基本呼叫控制功能，从而实现呼叫传输与呼叫控制的分离，为控制、交换和软件可编程功能建立分离的平面。软交换主要提供连接控制、翻译和选路、网关管理、呼叫控制、带宽管理、信令、安全性和呼叫详细记录等功能。与此同时，软交换还将网络资源、网络能力封装起来，通过标准开放的业务接口和业务应用层相连，可方便地在网络上快速提供新的业务。软交换技术是一个分布式的软件系统，可以在基于各种不同技术、协议和设备的网络之间提供无缝的互操作性，其基本设计原理是设法创建一个具有很好伸缩性、接口标准性、业务开放性等特点的分布式软件系统。它独立于特定的底层硬缈操作系统，并能够很好地处理各种业务所需要的同步通信协议，在一个理想的位置上把该架构推向摩尔曲线轨道。软交换的实现目标是在媒体设备和媒体网关的配合下，通过计算机软件编程的方式来实现对各种媒体流进行协议转换，并基于分组网络(IPATM)的架构实现 IP 网、ATM网、PSTN 网等的互连，以提供和电路交换机具有相同功能并便于业务增值和灵活伸缩的设备。目前，中国电信在全国部署软交换设备 200 多套，智能用户数据库 260 多台，路由器 860 多台，形成世界最大的软交换网络。有数据显示，目前国内已有 60的长途话音业务是通过软交换完成的，未来两年内很可能会达到 90以上。3.4 IMSIP 多媒体系统(IP Multimedia Subsystem，IMS)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合一，引入语音、数据、视频三重合一等差异化业务的重要方式。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 和软交换都是基于 IP 分组网，实现了控制与承载的分离。与软交换相比，IMS 进一步对业务和控制进行分离，并将用户数据进行集中，支持移动性，并且具有一定的服务质量(QoS)保障机制。在网络构架上，软交换网络体系基于主从控制的特点，使得其与具体的接人手段关系密切，而 IMS 体系由于终端与核心则采用基于 IP 承载的 SIP 协议。IP 技术与承载媒体无关的特性使得 IMS 体系可以支持各类接入方式，从而使得 IMS 的应用范围从最初始的移动网逐步扩大到固定领域。3.5 宽带接入技术要在各个网络中实现业务的统一，离不开高带宽、高传输速率的支持。目前的宽带接入方式主要有 DSL、光纤接入和 DDN 专线、ATM(异步传输模式)网等。数字用户环路(Digital Subscriber Loop，DSL)技术是基于普通电话线的宽带接入技术，它在同一铜线上分别传送数据和语音信号，数据信号不通过电话交换机设备，减轻了电话交换机的负载，并且属于专线上网方式。DSL包括ADSL、RADSL、HDSL 和 VDSL 等。非对称数字用户环路(Asymmetrical Digital SubscriberLoop，ADSL)技术是一种高速宽带技术，它利用现有的一对电话铜线，为用户提供上、下行非对称的传输速率(带宽)。非对称主要体现在上行速率(最高 640 kbits)和下行速率(最高 8 Mbits)的非对称性上。高速数字用户环路(Veryhi 出一 bitrateDigital Subscriber Loop，VDSL)的传输速率比 ADSL 的传输速率更快，短距离内的最大下传速率可达 55Mbits，上传速率可达 192 Mbis，甚至更高。光纤接入技术是面向未来的光纤到路边(HTTC)和光纤到户(HTYH)的宽带网络接入技术。光纤接入网(OAN)是采用光纤传输技术的接入网，即本地交换局和用户之问全部或部分采用光纤传输的通信系统。光纤具有宽带、远距离传输能力强、保密性好、抗干扰能力强等优点，是未来接入网的主要实现技术。目前，10Gbits SDH 光纤通信系统技术成熟，400 Gbits 密集波分复用系统(DWDH)也即将投入商用。四、三网融合的关键技术四、三网融合的关键技术4.1 三网融合的总体技术方向1)构建合理的体系架构包括承载网络的体系架构、业务平台的体系架构及内容分发网络的架构。关注下一代网络 NGN、LTE、IMS 的发展2）实现端到端的标准化在业务实现的端到端的各个层面需要实现标准化，包括安全、承载网、业务网、网络管理、终端、各系统间接口和互联互通等方面。3）创新各类融合业务包括移动融合类业务（FMC）、电信与互联网融合类业务、通信与视频相融合、IT 与 CT 融合类业务（ICT）等4）提示用户体验运用有效技术保证用户在使用时安全、便捷、高质量的各类业务。5）包括各类 IT、通信等新技术：如云计算、物联网、可信计算等。4.2 承载网络关键技术4.2.1IP 城域网多业务承载面临的挑战城域网需要具备承载丰富的自营精品业务的能力，如 IPTV、IP 虚拟专网、以太网专线（替代 ATM/帧中继）、3G 基站回传等等，因此要求城域网不再仅仅是为用户提供简单的带宽服务，而是要成为给用户提供保证业务体验的平台。精品业务承载的关键技术要点-网络故障的快速恢复（单播、组播）、安全、QoS、稳定性。-网络不仅需要具备 QoS 能力，还需要具备 QoE 能力，能够感知应用服务的传送质量。-可将城域网分为两个平面，公众平面负责承载开放式互联网业务、精品平面负责承载运营商“封闭式”的自营精品业。4.2.2IPv6 技术的发展全球 IANA IPv4地址已经在 2011 年 2 月 3 日分配结束，全球 IPV4 地址预计将于 2011 年 8 月枯竭。需尽早研究和部署向基于 IPv6 的下一代互联网的平滑过渡和演进。国际互联网编号分配机构 IANA 宣布全球 IPv4 地址将在 2010 年底前后分配完毕，全球互联网从 IPv4 向 IPv6 过渡变得十分迫切。在这一关键时期，抢占国际竞争的战略制高点，及时制定我国下一代互联网国家发展战略规划，大力发展以下一代互联网为代表的高技术新兴产业的意义就更加重大。与发达国家互联网普及率已达 70%且有较多未使用的 IPv4 地址不同，到 2009 年底，我国是目前世界上互联网用户数多的国家，达到 3.84 亿，但我国拥有的 IPv4 地址总数仅为 2.32 亿多个，平均每个用户仅拥有 0.605 个地址。我国的国情使得我们无法等待 1015 年之后的“未来网络”，而是迫切需要采用基于 IPv6 技术的下一代互联网。下一代互联网并不等于简单将 IPv4 替换为 IPv6，很多核心技术都需要进行改变，例如路由技术、安全技术等，而建设世界上大规模的下一代互联网，没有成熟的经验可以借鉴，只能依靠我国自主创新，不能等待其他国家发展后再发展。综上所述，面对全球IPv4 地址即将分配殆尽的严峻形势，我国IPv4 地址短缺现象更为严重，现有的 IPv4 地址将于未来 12 年内分配完毕，发展 IPv6 网络已经迫在眉睫。4.3 融合类业务关键技术三网融合在现阶段主要是指高层业务应用的融合。三大网络通过技术改造，能够提供包括语音、数据、图像等综合多媒体的通信业务。因此，会衍生出许多新型业务，需要关注实现这些业务的关键技术。互联网与电信网融合类业务1)DSN2）三屏实现 WEB2.0 及 UGC3)Widget广电与电信融合类业务4）TV 通话5）TV 视频监控6）TV 视频会议4.3.1 发展互联网融合类业务的必要性互联网发展的影响：三网融合的演进过程中，无论对广电还是电信运营商，社区（SDK 工具包），用户在平创造内容和应用，并激发付费、免费发型的活力与欲望平台的同时实现价值，从而将网络运营商沦为管道。互联网重构新媒体的链条，重新定义网络人际关系架构，通过SNS 社区积淀网民关系，实现从广告到窄告、)三网融合的重点和难点，其实是互联网，这个没有围墙的花园。无论电信还是广电，真正的对手并非彼此，而是去中心、无权威的互联网。在创新无障碍、创意无门槛、的互联网上获得强大的生命力。电信运营商应对策略：电信运营商可采用不同应对策略，向泛在网时代的综合信息服务运营转型。精细化运营。挖掘用户的个性化需求，为用户提供个性化的贴身的业务，打造传统互联网粗放的业务形式所不能提供的用户体验。开放合作。通过客户端等方式积极引进各种互联网上的典型业务；为互联网业务开发者开的 API，如位置信息、计费能力等，为互联网业务开发者创造更便利的开发环境；打造第三方应用平台，聚集更丰富应用与内容以云计算技术拓展服务领域。作为云计算平台提供者制订开放的标准与规则，吸引更多的互联网应用开发者。DSN（Distributed Service Network，分布式业务网络)DSN 是通过 P2P 技术和分布式计算技术，通过一组均质化的节点来实现用户数据管理和会话控制，并结合电信 NGN 网络可运营、可管理的框架，具备可管理性、高质量业务保障和安性的特点基础上，实现业务核心网的功能。DSN关键技术：CDN、叠加网路由技术、DHT 分布式技术、统一业务路由技术。4.4 终端技术传统的终端：固定电话、移动电话、电视、电脑、PDA.接入设备联接至业务系统。机顶盒、一体机（集成机顶盒的电视机），三网融合终端主要是指机顶盒。机顶盒：Set-top Box（STB）依托电视终端提供综合信息业务的家电设备。使用户能在现有电视机上观看数字电视节目，并可通过网络进行交互式数字化娱乐、教育和商业化活动，广泛用于广电领域和电信运营商领域。部分产品融入家庭网关的功能。终端的重要性：三网融合业务运营商务必主导终端的规范制定、集采及管理运维工作。终端定位：终端是实现全部业务的基础终端是用户对业务体验的唯一媒介；终端是引导用户的消费习惯=掌握用户终端：家庭用户享受到三网融合业务落地的服务；各类业务的开展对终端提出了相应的要求；业务的发展不断促进终端的更新与发展业务及市场需求决定终端技术要求互联网电视业务+IPTV 业务-终端的功能同一化；业标清视频业务务高清视频业务-基础型高清终端；需互动游戏业务求视频通话业务-具有多种功能的融合型终端；多屏业务不同用户群，对终端的功能、业务甚至外观需求不同：市商务人士，SOHO 一族，有家庭支付的需求，需要刷卡支付功场家庭主妇，喜欢看电视，有装饰美化家庭的需求；需白领阶层，追求时尚，希望能看高清，有融合终端的需求；求运动爱好者，有家求运动游戏的需求，需要支持体感手柄的终打破“平台+终端”的垄断模式；其多厂商竞争，降低成本-终端接入开放化；他要求终端标准统一，做到终端和业务平台解耦需求。4.5 其他技术4.5.1 物联网技术“物联网就是物物相连的互联网”。这有两层意思：第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；第二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信。因此，物联网的定义是通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。技术架构：物联网主要技术是通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器、气体感应器等信息传感设备，按约定的协议，把物品与互联网相连接，进行信息交换和通信来实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。物联网技术的核心和基础是互联网技术，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络。物联网架构可分为三层：感知层、网络层和应用层。感知层由各种传感器构成，包括温湿度传感器、二维码标签、RFID 标签和读写器、摄像头、GPS 等感知终端。感知层是物联网识别体、采集信息的来源。网络层由各种网络，包括互联网、广电网、网络管理系统和云计算平台等组成，是整个物联网的中枢，负责传递和处理感知层获取的信息。应用层是物联网和用户的接口，它与行业需求结合，实现物联网的智能应用。4.5.2 云计算云计算至今为止没有统一的定义，虽然不同的组织从不同的角度给出了不同的定 语，根据统计至少有 25 种以上，但云计算的目标是“象使用水电一样地使用 IT 资 源”。广义云计算是指服务的交付和使用模式，指通过网络以按需、易扩展的方式获得所需的服务。这种服务可以是 IT 和软件、互联网相关的，也可以是任意其他的服务。狭义云计算是指 IT 基础设施资源的交付和使用模式，指通过网络以按需、易扩展的方式所需的资源（硬件、平台、软件）。提供资源的网络被称为“云”。“云”中的资源在使用者看来是可以无限扩展的，并且可以随时获取，按需使用，随时扩展，按使用付费在理论上，云计算指的是一种新型的计算模式，它依赖的不是个人电脑，也不是独立的服务器，而是用户无需关心其内部结构的“云”。云计算通过虚拟化将所有的计算资源集起来，并由软件实现自动管理，无需人为参与。应用上，云计算就是以 Internet 为中心的软件，云计算是一个囊括了开发，商业模式，以及架构的时髦词，是软件业的未来模式。五、三网合一的着力点五、三网合一的着力点图 2广电总局副局长介绍“三网合一”总体方案我国在 10 多年前就提出三网合一，在视频类业务上升为主要应用的今天，加快和推进三网合一就更有意义。三网合一，运营网络存在资源的充分利用问题。网络电视发展很快，但是业务不受控，电信公司不可能从中赢利。如果用IPIV，电信公司获得经营权，会带来一些新的业务增长点，会促进宽带化发展。广电部门借三网合一的机会进入电信业务，走出有线电视包月收费的模式，在用户普及率已较高的情况下，有线电视包月收入难有增长。5.1 广电和电信业务的双向进入在我国参与三网合一工作的主体是广电和电信两大部门。现阶段主要是选择有条件的地区开展双向进入试点。双向进入是指：符合条件的广播电视企业可以经营增值电信业务和部分基础电信业务、互联网业务；符合条件的电信企业可以从事部分广播电视节目生产制作和传输。按有关规定。向符合条件的广电企业、电信企业颁发相应的电信业务经营许可证和信息网络音视频节目服务经营许可证。电信、广电的双向进入目标一旦实现，现有的利益分配和竞争格局又将打破，过去网络资源掌握在电信企业手中，而内容掌握在广电企业手中的状况将彻底颠覆。鼓励广电企业和电信企业加强合作、优势互补、共同发展。5.2 加强网络建设改造全面推进有线电视网络数字化和双向化升级改造，提高业务承载和支撑能力。整合有线电视网络，培育市场主体。加快电信宽带网络建设，推进城镇光纤到户，扩大农村地区宽带网络覆盖范围。充分利用现有信息基础设施，积极推进网络统筹规划和共建共享。5.3 强化网络管理落实管理职责，健全管理体系，保障网络信息安全和文化安全。六、三网合一的发展方向六、三网合一的发展方向6.1 发达国家发展特征发达的国家和地区早已启动了与国内三网合一相类似的工作，但较少采用“三网合一”这个名词，这也是由于国外在相关工作中有着较为宽松的产业环境和发达的商业机制，无需专门把三网原先的行业性质放在很高的位置来描述。美国、加拿大、英国、法国、日本等发达国家在 10 年前就已经跨过了重要的政策门槛，目前已经在相关领域取得重大突破。无论是在通信服务、卫星直播电视业务方面，还是在新兴的2G3G 移动通信业务、宽带接入业务、有线数字电视业务和地面数字电视等方面都得到了长足的发展；同时，这些工作还带动了周边各种产业的发展，例如，网络数字内容制作、消费电子产品销售等。目前，以欧美、日韩为代表的发达国家已实现从三网合一初期阶段向成熟阶段的转变，其特征是三网合一工作的重点从增加媒体内容提供为主向为社会各方面提供信息基础设施为主的转变，如近期受到国际广泛关注的物联网等已经开始通过电信网、互联网和广电网向不同用户群同时提供服务。6.2 下一代网络发展方向从骨干城域交换网来看，传统电信网使用的是电路交换机或基于电路的分组交换机；互联网使用的是路由器；传统有线电视广播网不需要骨干交换机，网络数图 3网络合一演进示意图字化双向改造升级后需要什么样的交换机，国际上并无定论，都还处在研究中。从接入网来看，网络在接人端上已经有双绞线、同轴电缆、五类线、光纤、电力线、无线等多种接人方式，不存在相互间的合一问题，也不可能有“大一统”的解决方案。原因包括 4 个方面：1)以 IP 为基本架构的承载网络将长期存在；2)网络带宽的需求无疑将会产生跳跃式的增加；3)网络合一技术发展势在必行；4)业务将决定网络发展的方向业务是驱动网络发展的核心动力，统计表明，如果网络中视频业务增加到 5，那么将消耗 95的网络带宽；如果新一代的数字广播电视网建成以后，传统的电话、上网、邮件业务在这里都将成为一种免费或者是包月的服务(很难成为新的业务增长点)，电话再按照时间距离计费的运营模式必将成为历史。所以，未来网络演变将以大规模的实时互动视频业务为主导，或抽象地说，是以长时间占用带宽的、实时性交互性很强的宽带流媒体为基本业务的新兴服务的发展所驱动，逐步过渡到新一代网络目标。下一代网络的特征主要体现在6个方面：1)多业务特征 电视节目是目前所有业务传输对质量、时延等要求最高的业务，满足电视节目传输要求的网络，同样能够满足现有网络业务的要求；2)宽带化特征 视频节目对带宽的要求比话音、数据业务对网络带宽的要求高很多；3)分组化特征节目是以“分组流”的形式传输，特别是经过压缩编码后的视频节目，信源编码、信道纠错编码等都需要进行分组处理，各种体制的区别在于分组格式不同；4)泛在性；5)安全性；6)可管理性。七、结束语七、结束语三网合一是现代信息技术合一发展的必然趋势。目前，我国已基本具备进一步开展三网合一的技现三网互联互通、资源共享，为用户提供话音、数据和广播电视等多种服务，对于促进信息和文化产业发展，提高国民经济和社会信息化水平，满足人民群众日益多样的生产、生活服务需求具有重要意义。三网合一的基础是互联网。今天，电信和广电部门的主要业务都正在迅速转移到互联网上，面向广大消费者的数据业务运营在互联网上，使互联网成为电信行业的基础网络。网络电视台和新媒体技术的快速发展，为电信业带来了无限商机国内外三网合一的实践经验表明，三网合一是一个不断探索、发展和演进的过程，虽然合一之路艰辛曲折，但目标清晰明确，人们期盼的三网合一终将实现。参考书目：参考书目：1纪越峰.现代通信技术.北京邮电大学出版社.20042韦乐平.三网合一的思考.电信科学.20103李辉，张翠莲.三网合一浅析 中小企业管理与科技.20104徐鑫，陈新.建立完善政策体系推动三网合一进程.中国科技论坛.2010