第7章多媒体传输网络

1、第7章 多媒体传输网络第7章 多媒体传输网络学习目标 掌握多媒体通信对传输网络的要求掌握多媒体通信对传输网络的要求 熟悉网络的类别（电路交换网络及分组交换网络）及特点熟悉网络的类别（电路交换网络及分组交换网络）及特点掌握电路交换广域网、分组交换广域网、掌握电路交换广域网、分组交换广域网、IP网、无线网络网、无线网络对多媒体信息传输的支持对多媒体信息传输的支持了解下一代网络的相关知识了解下一代网络的相关知识第7章 多媒体传输网络7.1 概述7.2 多媒体传输对网络的要求7.3 网络类别7.4 电路传输广域网对多媒体传输的支持7.5 分组交换广域网对多媒体传输的支持（7.5.1）7.6 ATM网对

2、多媒体信息传输的支持（7.6.1,7.6.3）7.7 以太网对多媒体信息传输的支持7.8 IP网对多媒体信息传输的支持7.9 IP QoS保障机制7.10 无线局域网对多媒体信息传输的支持7.11 蜂窝移动通信网对多媒体信息传输的支持7.12 宽带用户接入网7.13 下一代网络7.1 概述l 多媒体信息传输时对网络提出很高的要求，原因如下：多媒体信息传输时对网络提出很高的要求，原因如下： （1 1）多媒体数据的）多媒体数据的海量性海量性 （2 2）多媒体数据的）多媒体数据的集成性集成性 （3 3）多媒体通信的）多媒体通信的实时性实时性 （4 4）多媒体通信的）多媒体通信的交互性交互性 （5 5

3、）多媒体通信的）多媒体通信的同步性同步性 现阶段多媒体网络传输的努力方向：如何根据多媒体现阶段多媒体网络传输的努力方向：如何根据多媒体数据的特征来改造现有的网络。数据的特征来改造现有的网络。 7.1 概述基于上述几条，我们要讨论的支持多媒体传输的网络包括：u 多媒体终端和网络节点间或节点和节点间的传输介质和光电部件；u 网络交换设备；u 通信协议；u 网络服务和管理系统。7.2 多媒体传输对网络的要求1、吞吐量（、吞吐量（throughout） - 指网络传输二进制信息的速率，也称比特率或带宽。指网络传输二进制信息的速率，也称比特率或带宽。 -多媒体通信对网络吞吐量的需求与多媒体通信对网络吞吐

4、量的需求与传输网的网络传输速率传输网的网络传输速率、接收端缓冲容量接收端缓冲容量和和数据流量数据流量有关有关。n持续的、大数据量的传输是多媒体信息传输的一个特点。持续的、大数据量的传输是多媒体信息传输的一个特点。若就单个媒体而言，实时传输的活动图像对网络的带宽要若就单个媒体而言，实时传输的活动图像对网络的带宽要求最高，其次是声音。求最高，其次是声音。7.2.1 性能指标 对于运动图像而言，人们能感到的质量参数有两个，分别对于运动图像而言，人们能感到的质量参数有两个，分别是每秒的帧数和每幅图像的分辨率。根据不同条件下的实时视是每秒的帧数和每幅图像的分辨率。根据不同条件下的实时视频传输的要求，可以

5、将视频的服务质量分为频传输的要求，可以将视频的服务质量分为5 5个等级：个等级：等级等级名名 称称分辨率分辨率帧率（帧帧率（帧/s）压缩后数据率压缩后数据率1高清晰度电视质量高清晰度电视质量19201080602040Mb/s（MPEG-2压缩）压缩）2演播室数字电视质量演播室数字电视质量7205762568Mb/s（MPEG-2压缩）压缩）3广播电视质量广播电视质量720576 2536Mb/s（MPEG-2压缩）压缩）4录像机质量录像机质量360288251.4Mb/s（MPEG-1压缩）压缩）5会议电视质量会议电视质量35228810帧帧/s以上以上128384kb/s（H.261压缩）

6、压缩）(1)视频对网络带宽的要求视频对网络带宽的要求 声音是另一种对带宽要求较高的媒体，可以将声音是另一种对带宽要求较高的媒体，可以将音频的服务质量分为音频的服务质量分为4 4个等级：个等级：等级等级名名 称称带宽带宽取样频率取样频率量化比量化比特数特数压缩后数据率压缩后数据率1电话质量话电话质量话音音300Hz3400Hz8kHz832kb/s、16kb/s甚甚至至4kb/s2高质量话音高质量话音50Hz7kHz22kHz164864kb/s3CD质量的音质量的音乐乐20kHz以内以内44.1kHz16192kb/s或或128kb/s（MPEG-1压缩）压缩）45.1声道立体声道立体环绕声环

7、绕声320kHz48kHz22320kb/s（AC-3压压缩）缩）(2)声音对网络带宽的要求声音对网络带宽的要求2、传输延时多媒体通信系统对延时的要求主要体现在实时性要求。u 网络的传输延时网络的传输延时（Transmission DelayTransmission Delay）是指信源）是指信源发出第一个比特到信宿接收到第一个比特之间的时间差。发出第一个比特到信宿接收到第一个比特之间的时间差。u 包含两部分：包含两部分：信号在物理介质中的传播延时信号在物理介质中的传播延时（延时（延时的大小与具体的物理介质有关）和的大小与具体的物理介质有关）和数据在网中的处理延数据在网中的处理延时时（如复用（

8、如复用/ /解复用时间、在节点中的排队等）。解复用时间、在节点中的排队等）。 u 另一个经常用到的参数是另一个经常用到的参数是端到端的延时（端到端的延时（end-to-end-to-end Delayend Delay），），包含三部分。包含三部分。3、延时抖动网络传输延时的变化网络传输延时的变化称为网络的延时抖动（称为网络的延时抖动（Delay JitterDelay Jitter），），即不同数据包延时之间的差别。即不同数据包延时之间的差别。 产生延时抖动的原因包括：产生延时抖动的原因包括：l传输系统引起的延时抖动传输系统引起的延时抖动，称为物理抖动。，称为物理抖动。其幅度一般只在微秒量级

9、，甚至于更小。对于电路交换的网其幅度一般只在微秒量级，甚至于更小。对于电路交换的网络，只存在物理抖动。络，只存在物理抖动。l共享传输介质的局域网引起的延时抖动共享传输介质的局域网引起的延时抖动。延时抖动主要来源于介质访问时间的变化。延时抖动主要来源于介质访问时间的变化。l广域网引起的延时抖动。广域网引起的延时抖动。延时抖动主要来源于流量控制的等待时间及节点拥塞而产生延时抖动主要来源于流量控制的等待时间及节点拥塞而产生的排队延时的变化。的排队延时的变化。 实际的多媒体应用对延时抖动有不同的要求。实际的多媒体应用对延时抖动有不同的要求。 数据类型或应用数据类型或应用延时抖动（延时抖动（ms）CD质

10、量的声音质量的声音100电话质量的声音电话质量的声音400高清晰度电视高清晰度电视50广播质量电视广播质量电视100会议质量电视会议质量电视400延时抖动要求延时抖动要求4、错误率在传输系统中产生的错误有以下几种度量方式：在传输系统中产生的错误有以下几种度量方式：n误码率（误码率（Bit Error RateBit Error Rate，BERBER）指在传输过程中所残留的错误比特的频数。指在传输过程中所残留的错误比特的频数。n包错误率（包错误率（Packet Error RatePacket Error Rate，PERPER）指在传输过程中发生错误的包与传输的总包数之比（包错指在传输过程中

11、发生错误的包与传输的总包数之比（包错误是指同一个包两次接收、包丢失或包的次序颠倒）。误是指同一个包两次接收、包丢失或包的次序颠倒）。n包丢失率（包丢失率（Packet Loss RatePacket Loss Rate，PLRPLR）指由于包丢失而引起的包错误。包在传输过程中丢失的原指由于包丢失而引起的包错误。包在传输过程中丢失的原因有多种，通常最主要的原因就是网络拥塞，致使包的传因有多种，通常最主要的原因就是网络拥塞，致使包的传输延时过长，超过了设定到达的时限从而被接收端丢弃。输延时过长，超过了设定到达的时限从而被接收端丢弃。7.2.2 网络功能1. 单向网络和双向网络单向网络：信息传输只能

12、沿一个方向进行的网络。 如：传统的有线电视（CATV）网双向网络：支持两个终端之间相互传送信息的网络。 如：多媒体传输网络 分为：双向对称信道；双向不对称信道2. 单播、多播和广播单播（Unicast）：点到点的通信广播（Broadcast）：网上一点向网上所有其他点传送信息多播（Multicast）/组播：网上一点对网上多个指定点（同一个工作组的成员）发送信息7.2.3 服务质量保障 服务质量（QoS）：是多媒体网络中的重要概念，ITU将QoS定义为决定用户对服务的满意程度的一组服务性能参数，可用确定性描述方法和统计描述方法描述。 以提供的服务种类来划分：QoS服务1. QoS定义2. 定量

13、QoS和定性QoS服务定量QoS服务定性QoS服务用确定性、统计描述方法提出具用确定性、统计描述方法提出具体的体的QoS指标，网络在数据传输指标，网络在数据传输过程中保证满足这些指标过程中保证满足这些指标对对QoS参数不知道具体指标，但参数不知道具体指标，但是网络对某些应用提供比另一些是网络对某些应用提供比另一些应用更好的服务。应用更好的服务。对某个应用产生的数据流提对某个应用产生的数据流提供相同的供相同的QoS服务服务对所有用户数据都根据某种对所有用户数据都根据某种准则被划分为几种类型，对准则被划分为几种类型，对相同类型数据包提供统一的相同类型数据包提供统一的服务服务7.2.3 服务质量保障

14、 是网络的一种安全机制，包括连接接纳、资源预留、流量控制、拥塞控制、差错控制等。 以服务对象来划分：QoS服务4. QoS机制3. 针对流和针对包类型的QoS服务针对流（per-flow）针对包（per-class）7.3 网络类别u根据数据交换方式的不同，现有通信网络大致可分为根据数据交换方式的不同，现有通信网络大致可分为电路电路交换网络交换网络和和分组交换网络分组交换网络（存储（存储-转发交换网络）。转发交换网络）。p电路交换网络电路交换网络：终端在通信前需建立实际的：终端在通信前需建立实际的物理链路物理链路，通信结束后，通信结束后拆除。拆除。优点优点：能提供固定路由；保障固定比特率；传输

15、延时短；延时抖动仅：能提供固定路由；保障固定比特率；传输延时短；延时抖动仅限于物理抖动。限于物理抖动。缺点缺点：带宽利用低；不支持组播。：带宽利用低；不支持组播。p分组交换网络分组交换网络：以：以分组作为其传输单位分组作为其传输单位。交换节点先将整个分组存。交换节点先将整个分组存储，根据信宿标识选择路由，登记排队，一旦出现空闲，则整组发送。储，根据信宿标识选择路由，登记排队，一旦出现空闲，则整组发送。分为：分为：数据报方式数据报方式和和虚电路方式虚电路方式优点优点：复用效率高；提供定性的：复用效率高；提供定性的QoS服务，有利于多媒体信息传输。服务，有利于多媒体信息传输。缺点缺点：网络延时大，

16、延时抖动大；网络性能的不确定性。：网络延时大，延时抖动大；网络性能的不确定性。7.3.1电路交换网络和分组交换网络电路交换网络和分组交换网络7.3.2 面向连接方式和无连接方式1. 面向连接的网络 两个终端之间必须先建立起网络连接，才能开始信息传输，在信息传输结束后，终端还必须发出拆连请求，网络释放连接。 电路交换网络是面向连接的。2. 无连接的网络 两个终端之间传送数据包并不需要实现得到网络的许可，网络将每个数据包作为独立个体进行传递。 分组交换网络：虚电路模式是面向连接的，数据报模式是无连接的。7.3.3 资源预留、资源分配和资源共享l资源预留 网络从自己的总资源中（吞吐量、节点缓存器容量

17、）规划出一网络从自己的总资源中（吞吐量、节点缓存器容量）规划出一部分给特定的通信过程。部分给特定的通信过程。 通信的通信的QoSQoS只从统计意义上得到保障。只从统计意义上得到保障。l资源分配 网络把一部分资源实际分配给了某个特定的通信过程。网络把一部分资源实际分配给了某个特定的通信过程。 通信的通信的QoSQoS一般而言是确定的。一般而言是确定的。l资源独享 网络在建立通信时把一部分资源网络在建立通信时把一部分资源“物理地物理地”划归给通信过程所划归给通信过程所有，在通信结束之前，不把这部分资源分配给其他通信过程。有，在通信结束之前，不把这部分资源分配给其他通信过程。 通信的通信的QoSQo

18、S得到确定性保障。得到确定性保障。7.4电路交换广域网对多媒体信息传输的支持7.4.1 电路交换广域网广域网（Wide-Area Network WAN） 一种用来实现不同地区局域网或城域网的互联，可以提供不同地区、城市和国家之间计算机通信的网络。l公共电话交换网（PSTN） PSTNPSTN是目前普及程度最高，成本最低的共用通信网络，在网络互是目前普及程度最高，成本最低的共用通信网络，在网络互联中有广泛应用。联中有广泛应用。 以电路交换为基础，通过呼叫在收发端建立起一个独占的、有固以电路交换为基础，通过呼叫在收发端建立起一个独占的、有固定带宽的物理信道，路由固定、时延低、不存在延时抖动，对连

19、定带宽的物理信道，路由固定、时延低、不存在延时抖动，对连续媒体的同步和实时传输有利，续媒体的同步和实时传输有利， 但须调制解调器接入，目前但须调制解调器接入，目前ModemModem速率达到速率达到164kb/s164kb/s，可以支持低，可以支持低速率多媒体业务。速率多媒体业务。7.4电路交换广域网对多媒体信息传输的支持7.4.1 电路交换广域网l窄带综合业务数字网（N-ISDN） N-ISDNN-ISDN是以电路交换为基础的网络，具有延时低而固定的特点。是以电路交换为基础的网络，具有延时低而固定的特点。 用户接入速率主要有两种：基本速率用户接入速率主要有两种：基本速率144kb/s144k

20、b/s（2B+D2B+D）和一次群）和一次群速率速率2.408Mbit/s2.408Mbit/s（30B+D30B+D）。）。 实现端到端数字连接，可以支持包括语音、数字、图像等多种多实现端到端数字连接，可以支持包括语音、数字、图像等多种多媒体业务，用于较高质量的会议电视。媒体业务，用于较高质量的会议电视。l数字数据网（DDN） 采用时分复用技术，提供永久或半永久的电路交换连接，传输速采用时分复用技术，提供永久或半永久的电路交换连接，传输速率率n n* *64kb/s64kb/s（n=1-32n=1-32）。）。 传输通道对用户数据完全透明，延时低且固定、带宽宽，适用于传输通道对用户数据完全透

21、明，延时低且固定、带宽宽，适用于多媒体实时传输。多媒体实时传输。 DDNDDN的服务对象仅限于大型用户。的服务对象仅限于大型用户。7.4.2 多点控制单元MCUMCU也称多点控制服务器（MCS），它的处理功能主要包括：（1）音频信号桥接或切换 将各终端送来的音频信号混合称为桥接，然后再送回各将各终端送来的音频信号混合称为桥接，然后再送回各个终端；或者从中选择一路信号送给其他终端称为切换个终端；或者从中选择一路信号送给其他终端称为切换。（2）视频信号切换或混合 （3）数据切换 将会议中涉及到的数据按照与音频或视频类似的方法处将会议中涉及到的数据按照与音频或视频类似的方法处理理。（4）会议控制 对

22、发言权、共享设备和有关通信的控制对发言权、共享设备和有关通信的控制。7.5 分组交换广域网对多媒体信息传输的支持 FR是一种用于连接计算机系统的面向分组的通信方法，是一种简化的帧交换技术，是面向连接的第二代数据传输网络，通过“虚电路”将帧传送到目的地。 特点：具有较高吞吐量和较低延时，利用统计复用技术动态向用户提供网络资源，提高了资源利用率，具有可靠性高和灵活性强的特点。 是开放电视会议业务的局域网远程互联的优选技术。7.5.1 帧中继（Frame Relay）FR7.5.2 交换多兆比特数据服务SMDS7.6 ATM网对多媒体信息传输的支持 异步传输模式ATM是因宽带综合业务网（B-ISDN

23、）而出现并发展起来的。一、一、ATM原理原理n ATM的具体定义为：的具体定义为：ATM是一种转移模式（即传递方式），这种是一种转移模式（即传递方式），这种转移模式是转移模式是异步异步的。的。它采用固定长度的数据包（称为它采用固定长度的数据包（称为信元信元）。）。一个一个ATM信元具有信元具有53个字节个字节的固定长度，其中的固定长度，其中前前5个字节个字节是是信信元元头头，后，后48个字节个字节是是数据数据。n ATM网是一种分组交换网络，是网是一种分组交换网络，是面向连接面向连接的，为的，为虚连接虚连接。在。在ATM网络中，虚连接又有两种连接方式：网络中，虚连接又有两种连接方式：虚通道虚通

24、道VC（Virtual Channel）和和虚路径虚路径VP（Virtual Path） 虚通道虚通道是是ATM网络链路端点之间的一种逻辑连接，两个终端间存在的一网络链路端点之间的一种逻辑连接，两个终端间存在的一组虚通道就是组虚通道就是虚路径虚路径。n ATM网络传输采用网络传输采用统计时分复用方式统计时分复用方式，这种方式的优点是当其中，这种方式的优点是当其中的一个信源的数据速率低于链路的平均速率时，链路的剩余带宽就的一个信源的数据速率低于链路的平均速率时，链路的剩余带宽就可以被其他信源使用，提高通信链路利用率；反之，一个信源的速可以被其他信源使用，提高通信链路利用率；反之，一个信源的速率也

25、可以短时间内高于链路的平均速率。率也可以短时间内高于链路的平均速率。二、ATM服务类型和ATM适配层1、ATM服务类型ATM支持五种服务类型，这些服务类型的选择与网络的QoS需求有关。 CBR（Constant Bit Rate）服务：恒定比特率服务）服务：恒定比特率服务特点：特点：提供带宽固定、延时固定的服务，带宽由信源的峰值速率决定。提供带宽固定、延时固定的服务，带宽由信源的峰值速率决定。适用于：适用于：电话及恒定速率的实时媒体传输。电话及恒定速率的实时媒体传输。 实时实时VBR（Variable Bit Rate-RealTime）服务：实时的可变比特率）服务：实时的可变比特率服务服务特

26、点：特点：提供带宽不固定、延时固定的服务，特性由平均速率、峰值速提供带宽不固定、延时固定的服务，特性由平均速率、峰值速率和突发最大长度等参数描述。率和突发最大长度等参数描述。适用于：适用于：经压缩编码后声音和视频信号的传输。经压缩编码后声音和视频信号的传输。 非实时非实时VBR服务（服务（VBR-NRT）：非实时的可变比特率服务）：非实时的可变比特率服务特点：特点：支持突发性的支持突发性的 ，无延时要求的数据传输，特性由平均速率、，无延时要求的数据传输，特性由平均速率、峰值速率和突发最大长度等参数描述。峰值速率和突发最大长度等参数描述。二、ATM服务类型和ATM适配层 CBR（Constant

27、 Bit Rate）服务：未定义比特率服务）服务：未定义比特率服务特点：特点：不提供带宽、延时和信元丢失率保障。不提供带宽、延时和信元丢失率保障。适用于：适用于：对信元丢失有一定容忍程度的应用。对信元丢失有一定容忍程度的应用。 ABR（Aviable Bit Rate）服务：可用比特率服务）服务：可用比特率服务特点：特点：与与UBR相似，只是网络能在拥塞时间向信源反馈信息，相似，只是网络能在拥塞时间向信源反馈信息，从而使信源能够适当降低自己的输出速率。从而使信源能够适当降低自己的输出速率。1、ATM服务类型2. ATM适配层 为了支持不同服务，ATM在底层（物理层和ATM层）与高层协议之间加了

28、一个ATM适配层AAL（ATM Adaptation Layer）。 AAL基本功能：负责将不同服务的信息流按照4种AAL协议打包封装成信元流。 4类AAL：AAL1，AAL2，AAL3/4，AAL5。其中：AAL1规程：支持CBR业务；AAL2规程：支持VBR-RT业务；AAL3/4规程：支持面向连接或无连接的突发数据业务；AAL5规程：可看做简化的AAL3/4，支持面向连接的数据传输；二、ATM服务类型和ATM适配层第一类第一类第二类第二类第三类第三类第四类第四类第五类第五类等时性等时性有要求有要求无要求无要求比特率比特率恒定恒定变化变化连接方式连接方式面向连接面向连接无连接无连接AALA

29、AL1AAL2AAL3/4AAL5AAL3/4AAL5AAL3/4三、ATM网的特点1、因为、因为ATM信元是固定长度，所以可以用硬件对信元头进行信元是固定长度，所以可以用硬件对信元头进行快速识别及交换处理，因此快速识别及交换处理，因此ATM技术具有高吞吐量、低延时、技术具有高吞吐量、低延时、交换时延小的特点，满足了多媒体通信的实时性要求。交换时延小的特点，满足了多媒体通信的实时性要求。2、由于、由于ATM采用统计时分复用方式，即在一条链路上同时汇采用统计时分复用方式，即在一条链路上同时汇集了多个信源，多个信源共享链路的带宽，从而实现了带宽集了多个信源，多个信源共享链路的带宽，从而实现了带宽的

30、动态分配，因而非常适于突发性较高的多媒体数据。的动态分配，因而非常适于突发性较高的多媒体数据。3、ATM对它所传送的业务具有透明性，支持从话音、数据到对它所传送的业务具有透明性，支持从话音、数据到视频等多种多媒体数据的综合业务。视频等多种多媒体数据的综合业务。7.7 局域网对多媒体传输的支持 n局域网（Local Area Network LAN）是在许多范围内普遍使用的网络，指在一个建筑物内或一个园区内的独立的计算机网。以太网、令牌环网和FDDI是三种常见的局域网，以太网是目前发展最快最重要的局域网。7.7.1 传统的共享介质局域网n局域网通信的特点： 是共享型网络，利用一个共同的传输介质将

31、所有的终端系统连接起来； 采用基带信号进行传输，并且采用异步时分复用模式，发送的站将数据流分成段（帧），在各自占有传输介质的时间间隙内，逐段将数据发送出去； 所构成的拓扑主要是总线型和星形。7.7 局域网对多媒体传输的支持 n以太网 使用的传输机制为CSMA-CD（载波监听多路访问/冲突检测机制） 传统以太网采用同轴电缆作为通信介质，吞吐量为10Mbit/s；后来发展到100Mbit/s，称为快速以太网，采用双绞线作为通信介质；第三阶段为1000Mbit/s，称为千兆以太网，采用光纤或双绞线为通信介质。Zk2n传统以太网进行多媒体数据传输的性能 吞吐量 传输延时和抖动 多播7.7 局域网对多媒

32、体传输的支持 n 传统的以太网，集线器是物理网段的中心设备。为了满足数据网络的发展要求，提高以太网性能，除了提升介质速率外，还用交换机取代集线器，将帧直接发送到目的地，更好地控制了数据流。7.7.2 以太网帧交换7.7.4 以太网的QoS保障n 流量控制n 包分类服务7.8 IP网对多媒体信息传输的支持n 网络结构 在在IPIP网中使用了一组网中使用了一组InternetInternet协议。从传统的意义上说，协议。从传统的意义上说，IPIP网是网是指指InternetInternet网，除此之外，还包括其他形式使用网，除此之外，还包括其他形式使用IPIP协议的网络。协议的网络。 TCP/IP

33、TCP/IP 协议结构和协议规范较好的解决异构网互联的问题，此外协议结构和协议规范较好的解决异构网互联的问题，此外还需要一些网络连接设备实现网络间的协调和转换，如路由器、网还需要一些网络连接设备实现网络间的协调和转换，如路由器、网关，另外还有一些常用的网络设备，如中继器、集线器和网桥等。关，另外还有一些常用的网络设备，如中继器、集线器和网桥等。 7.8.1 传统的IP网（IPV4）IPIP网是若干个子网通过网关或路由连接在一起的网络。网是若干个子网通过网关或路由连接在一起的网络。7.8 IP网对多媒体信息传输的支持1、网络结构u 想要跨越庞大的因特网传送传送数据，网上每台机器都要有一个想要跨越

34、庞大的因特网传送传送数据，网上每台机器都要有一个可识别的地址，就是可识别的地址，就是IP地址。地址。u IP地址由地址由网络地址网络地址（netid）和）和主机地址主机地址（hostid）组成，网络地）组成，网络地址用于标识接入因特网的网络，主机地址则标识该网络中的主机。址用于标识接入因特网的网络，主机地址则标识该网络中的主机。u IP地址长地址长32bit，以，以X.X.X.X格式表示，格式表示，X为为8bit。u IP地址分为地址分为5类，分别称为类，分别称为A类、类、B类、类、C类、类、D类、类、E类类u 对于数字型地址，用户不容易记忆并很难理解，因此开发了一种对于数字型地址，用户不容易

35、记忆并很难理解，因此开发了一种层次化命名机制层次化命名机制-域名系统（域名系统（DNS）。）。7.8.1 传统的IP网（IPV4）7.8.1 传统的IP网（IPV4）u IP协议采用无连接的分组交换方式（数据报）来实现网际互联。u 上层的数据在IP层被打成IP包，路由器根据每个IP包头中的IP地址选择路由，IP包从IP网的一个路由器跳转到下一个路由器，直至到达目的子网，路由器采用存储-转发机制，并进行底层协议交换。2、网络协议7.8.1 传统的IP网（IPV4）3、传统的IP网性能uIPIP网是一个无连接的，网是一个无连接的，“尽力而为尽力而为”的网络，注重传输效率而的网络，注重传输效率而非质

36、量；非质量；u由于路由器采用存储由于路由器采用存储- -转发机制工作，没有资源预留机制，因转发机制工作，没有资源预留机制，因而传输延时会存在抖动；而传输延时会存在抖动；u路由器的存储缓存器溢出而丢弃数据包时并不通知终端；路由器的存储缓存器溢出而丢弃数据包时并不通知终端；u路由器为每一个路由器为每一个IPIP包独立地选择路由，因此到达接收端的包的包独立地选择路由，因此到达接收端的包的顺序不一定得到保证。顺序不一定得到保证。 以上问题使得传统IP网上多媒体传输的带宽和延时抖动等要求都得不到保障。7.8.2 IP多播lIP多播是IP的扩展功能，如果32位IP地址的前4位是“1110”，说明它是一个多

37、播数据包，这类地址为D类地址，范围从224.0.0.0239.255.255.255。l在IP多播中，组是开放的组，组成员的状况是动态的，任何终端可随时加入或退出任何组，一个终端还可以处于几个不同的组中。l多播（组播）需要专门的协议来支持，这就是IGMP（Internet Group Management Protocol 因特网组管理协议）1、多播地址与多播组7.8.2 IP多播是关于参加组播的主机与路由器是关于参加组播的主机与路由器(能支持组播能支持组播)之间交换组员信息的协之间交换组员信息的协议，它能够告知一个物理网络上的所有主机当前所处的组播组，组播路议，它能够告知一个物理网络上的所有

38、主机当前所处的组播组，组播路由器需要这些信息以便知道组播包应该向哪些接口转发。由器需要这些信息以便知道组播包应该向哪些接口转发。2、因特网组管理协议（IGMP）3、多播路由协议多播路由协议用于识别组播组，并为每个组播建立组播转发树。分为两类：多播路由协议用于识别组播组，并为每个组播建立组播转发树。分为两类：域内多播协议域内多播协议域间多播协议域间多播协议DVMRP(距离矢量组播路由协议距离矢量组播路由协议)MOSPF(组播开放最短路径优先路由协议组播开放最短路径优先路由协议)PIM (协议独立的组播协议独立的组播)CBT(有核树协议有核树协议)MBGP(多协议边界网关协议多协议边界网关协议)M

39、SDP(组播源发现协议组播源发现协议)BGMP(边界网管组播协议边界网管组播协议)7.8.2 IP多播多点广播主干网（多点广播主干网（MBone）：将多个多播子网连接成一个大）：将多个多播子网连接成一个大网的虚拟多播网络，两个多播子网之间通过网的虚拟多播网络，两个多播子网之间通过IP管道技术建立逻管道技术建立逻辑链路。辑链路。4、MBone7.8.3 新一代IP（IPv6） 网络工程任务组于1995年底公布了新一代IP协议：IPv6，IPv6与IPv4相比有如下特点 ：1. 地址空间增多，简化了包头格式 IPv6的地址长度则为的地址长度则为128个比特，并采用十六进制表示。这个比特，并采用十六

40、进制表示。这128个个比特被分为比特被分为8组，中间用组，中间用“:”隔开，表示格式为隔开，表示格式为X:X:X:X:X:X:X:X。每。每组组16位，用十六进制表示，则为位，用十六进制表示，则为4位十六进制整数。位十六进制整数。 IPv6的包头比的包头比IPv4的包头（的包头（24字节）长，固定为字节）长，固定为40字节，但域的数字节，但域的数目比目比IPv4包头少，使得在传输时被路由器处理时间少，减少了网络包头少，使得在传输时被路由器处理时间少，减少了网络节点延时。节点延时。2. 扩展了地址功能 任播地址是一种提高寻径效率的特殊单播地址，允许发送者访问任播地址是一种提高寻径效率的特殊单播地

41、址，允许发送者访问一组接收者最近的一个的一种网络服务。一组接收者最近的一个的一种网络服务。7.8.3 新一代IP（IPv6）IPv6与IPv4相比有如下特点 ：3. 包长 如果包长大于传输路径上允许的最大传输单元如果包长大于传输路径上允许的最大传输单元MTU的长度，的长度，IPv6路由器丢弃此包，然后向信源传送一个出错消息，提高传输效率。路由器丢弃此包，然后向信源传送一个出错消息，提高传输效率。4. 补充了QoS管理功能 IPv6包头中的业务等级（包头中的业务等级（Traffic Class）域和流标志（）域和流标志（Flow Label）域可以用来区分包的不同等级。域可以用来区分包的不同等级

42、。 业务等级域可以讲信源发出的数据包分为源提供拥塞控制和源不业务等级域可以讲信源发出的数据包分为源提供拥塞控制和源不提供拥塞控制两种类型，共提供拥塞控制两种类型，共16个优先级，针对不同优先级的数据包个优先级，针对不同优先级的数据包提供不同提供不同QoS服务。服务。 流标志域定义具有相同传输服务要求的数据包序列（业务流），流标志域定义具有相同传输服务要求的数据包序列（业务流），路由器对该序列中的数据包做相同处理。路由器对该序列中的数据包做相同处理。5. 增加了安全性 IPv6支持身份验证，并支持数据完整性和机密性。支持身份验证，并支持数据完整性和机密性。7.8.4 IP核心网交换路由与传输（1

43、）高速路由器 查表算法 交换模块 调度算法 可扩展性（2）标记交换 标记交换是一种与高速路由器类似的技术，IP交换、Tag交换、信元交换路由器都属于标记交换技术，不止在交换模块内部使用了ATM结构，而是采用了完整的ATM交换模块，使得一部分数据可以直接通过ATM的硬件模块进行交换，而不需要逐包确定输出端口。1、高速交换技术7.8.4 IP核心网交换路由与传输（1） IP over ATM（IPOA） 原理：原理：发送主机发送主机将将IPIP数据包整个送至数据包整个送至AAL5AAL5，AAL5AAL5将其全部封装将其全部封装为为ATMATM信元送上虚电路，在接收端，信元送上虚电路，在接收端，A

44、AL5AAL5将信元重新恢复成所需将信元重新恢复成所需格式，并将恢复好的数据包送给上层应用程序格式，并将恢复好的数据包送给上层应用程序。 特点：特点：IP与与ATM技术相结合，充分发挥出技术相结合，充分发挥出ATM支持多业务支持多业务提供服务质量保证的优势，解决传输速率的问题，提高网络提供服务质量保证的优势，解决传输速率的问题，提高网络性能和可扩展性，降低成本，增加可管理性。性能和可扩展性，降低成本，增加可管理性。（2） IP over SDH 原理：原理：直接以直接以SDH网络（光同步数字传输网）作为网络（光同步数字传输网）作为IP数据网的物数据网的物理传输网络，可见是一种理传输网络，可见是

45、一种IP与与SDH技术的结合。技术的结合。 IP over SDH确切的确切的说是说是IP/PPP/HDLC over SDH。 特点：特点：省略了不必要的省略了不必要的ATM层，层， 简化了网络结构，简化了网络结构， 降低了运行降低了运行费用。符合费用。符合Internet业务的特点，业务的特点， 有利于实施多路广播方式。有利于实施多路广播方式。2、宽带输出技术（3）IP over WDM IP over WDM也称光因持网。简言之，就是直接在光上运行的因也称光因持网。简言之，就是直接在光上运行的因特网。特网。 原理：原理：在发送端，将不同波长的光信号组合在发送端，将不同波长的光信号组合(复

46、用复用)送入一极光纤中送入一极光纤中传输，在接收端，又将组合光信号分开传输，在接收端，又将组合光信号分开(解复用解复用)并送入不同终端。并送入不同终端。 特点：特点：充分利用光纤的带宽资源，充分利用光纤的带宽资源， 提高带宽和相对的传输速率。提高带宽和相对的传输速率。可与现有通信网络兼容，可与现有通信网络兼容， 还可支持未来的宽带业务网及网络升级，还可支持未来的宽带业务网及网络升级， 并具有可推广性、并具有可推广性、 高度生存性等特点。高度生存性等特点。7.8.4 IP核心网交换路由与传输2、宽带输出技术（4）网络互联模型）网络互联模型p 叠加模型叠加模型 客户端网和服务器网有各自独立的控制平

47、面，二者通过用户客户端网和服务器网有各自独立的控制平面，二者通过用户网网络接口连接，适合两种网络由不同运营者运营情况。络接口连接，适合两种网络由不同运营者运营情况。 IP over ATM，IP over SDH，IP over WDMp 对等模型对等模型 客户端网和服务器网共用一个控制平面，二者使用相同的路由协客户端网和服务器网共用一个控制平面，二者使用相同的路由协议和控制协议。实现复杂，但认为这是两种网络互联的最终模式。议和控制协议。实现复杂，但认为这是两种网络互联的最终模式。7.8.4 IP核心网交换路由与传输2、宽带输出技术综合服务模型综合服务模型基本思想就是在于以资源预留的方式来实现基本思想就是在于以资源预留的方式来实现保障，资源预留协议是其核心部分。保障，资源预留协议是其核心部分。除提供尽力而为型服务以外，还提供除提供尽力而为型服务以外，还提供“负荷受控负荷受控”服务和服务和“可保可保障障”服务。服务。RSVP是一种是一种网络控制协议网络控制协议，用于建立网络资源预留。，用于建立网络资