计算机网络考核内容computer networks2

1、广电三网融合应用背景：数字电视整转数字电视整体转换当前全国大中城市的数字电视整体转换（整转）已经完成或者接近完成地级市和县级市的整转正在进行2003年开始整转，20052008年处于整转高峰已经拥有7500万数字电视用户，占全国有线电视用户数的21.5%，2000万户年的速度增长节目数量平均增加127%，收视费平均提高85%模数同传，仅保留6套基本政策性模拟节目应用背景：革命性的数字电视数字电视是广播电视信源的数字化数字化压缩拓展了同轴电缆可用频宽资源前端采用数字化编码使得电视信号在本质上成为一种视频信号流数字电视采用终端可控的新模式采用条件接收系统使得收视终端完全可控数字电视建立了广电运营商

2、的盈利模式数字电视的可控性体现了“电视即商品”可以获得与收视终端数量基本一致的收视费支持客户对收视内容的选择应用背景：互动性需求尚未满足数字电视仍然是“广播电视”采用原有的传发模式，一次播发，无限接收条件接收系统（CAS）被动解码NVOD和浏览器在技术上是非实时的不支持回放缺乏VOD和IPTV业务节目内容重复，时段重叠多种媒体形式的竞争，使广播电视的用户向互联网媒体流失应用背景：互动性要求双向化采用广播式传发体制的原因在于当前有线电视缺乏双向化机制简单的星形网络共享式的介质不具备回传通道不具备组播和单播能力没有端到端的控制手段无法提供互动业务应用背景：双向化带来互动业务双向化的本质是电视传发信

3、道的数字化双向化的有线电视网络支持单播、组播和广播双向化的有线电视网络支持VOD、IPTV、互联网接入等互动业务双向化带来的高带宽支持高清流的定点播发双向化的有线电视网络同样支持VoIP配合电视信源的数字化，传发网络的双向化完成传发信道的数字化，使得当前的有线电视网络成为一个高容量、高带宽、高覆盖的驻地网双向化技术概述支撑网络与宽带城域网相同全国大中城市的广电网络公司都建设了自己的宽带城域网（B平台）路由交换网络，骨干带宽10G以上，汇聚带宽1G，接入层多提供100Base-X接口（SFP或者FE）普遍采用MPLSVLAN和QoS支持能力足够当前各大中城市都建成了B平台(大连很典型)多种可选的

4、接入技术Cable Modem接入EPON+LAN接入FTTH接入EoC接入什么是广电的A平台和B平台：A平台模拟、数字视频下行传输平台B平台数据交互传输平台问题：B平台采用单向HFC还是双向HFC？接入到用户采用什么技术？选择什么样的方案：业务类型分为：模拟视频业务数字视频业务数据交互业务网络功能分为：骨干网接入网模拟视频业务HFC的光纤传输部分数字视频业务HFC的光纤传输部分数据交互业务ATM；SDH；IP；EPON；DWDM等等模拟视频业务同轴传输部分光纤同轴混合数字视频业务同轴传输部分光纤同轴混合数据交互业务五类双绞线(LAN)双向HFC (CM)双向HFC(EoC)EPON+LAN

5、骨干网 接入网用户终端：机顶盒 电缆调制解调器 IP电话网关 无线接入网关 EoCHFC产品：电缆调制/解调头端 光端设备 分支放大设备 可寻址设备 支撑平台： 业务支撑平台 综合服务平台 多媒体管理平台 骨干网络：高速交换平台 综合服务平台 互联网： 快速接入internetLocal NetworkHFCPSTNMANInternetIP PhoneInternet AccessWire/WirelessCMTSIPDTSatelliteVideo BroadcastProgrammingVideoSERVICELANIntranet BuildingVLAN/VPNEoC前端EoC终端C

6、MD/BInternet卫星接收机射频信号管理器射频调制器光平台CMTSTVCOMPUTERCM光节点干线放大器延长放大器EoC前端视频广播视频制作COMPUTEREoC终端楼头放大器混合器自办节目及广告上变频器+QAMCMTSATMSDHEthernetALMALMALMALMALMALM光发射机分路器反向光接收机反向光接收机反向光接收机反向光接收机反向光接收机反向光接收机光分路器混合器去各光节点来自各光节点光分路器混合器光分路器混合器调制器调制器ALMALMALMALMALMALM调制器ALMALMALMALMALMALM数字解码器数字卫星接收机数字卫星接收机数字卫星接收机数字卫星接收机数

7、字卫星接收机SDH传输节目数字卫星节目本地节目数字电视总前端ASIASI加扰器加扰器加扰器加扰器适配器模拟电视节目编码器模拟电视节目编码器模拟电视节目编码器模拟电视节目编码器模拟电视节目编码器模拟电视节目编码器ASI切换矩阵复用器复用器复用器复用器复用器复用加扰器复用加扰器ASI切换矩阵加扰器加扰器加扰器加扰器适配器QAMASIASIASIASI前端设备网管系统ASIHFC混合器骨干网络汇聚层接入层接入层入户入户OLTPONONU汇聚交换机汇聚交换机骨干路由器接入交换机CBATCNU分配网分配网双向化技术概述：多种接入技术Cable Modem接入优势标准化：采用DOCSIS标准，符合我国频带

8、分割方案高带宽：DOCSIS 3.0的速率已接近100Mbps大容量：最小CMTS单元的接入用户数为2K兼容性：前向兼容，互联互通缺点汇聚噪声严重，实际带载能力受限（一个标称2K的CMTS带300）前端部署太靠上，无法保证带宽产品门槛高，系统造价居高不下部署现状当前全国采用CM接入方式的网/台有50多家全网部署终端数量超过300万台全国部署不均衡，集中在大型网台双向化技术概述：多种接入技术Cable Modem接入优势标准化：采用DOCSIS标准，符合我国频带分割方案高带宽：DOCSIS 3.0的速率已接近100Mbps大容量：最小CMTS单元的接入用户数为2K兼容性：前向兼容，互联互通缺点汇

9、聚噪声严重，实际带载能力受限（一个标称2K的CMTS带300）前端部署太靠上，无法保证带宽产品门槛高，系统造价居高不下部署现状当前全国采用CM接入方式的网/台有50多家全网部署终端数量超过300万台全国部署不均衡，集中在大型网台双向化技术概述：多种接入技术EPON+LAN接入优势标准化：快速以太网接入，与支撑网络无缝连接高带宽：最大可开放100Mbps带宽，全双向，端到端可控灵活性：部署灵活，可随客户增加而扩容兼容性：技术成熟，应用广泛，兼容性优异缺点EPON的部署较昂贵需要FTTB，边缘接入费用高工程实施量大，实施费用不易测算重复建设之嫌设备取电和设备安全问题突出部署现状采用EPON+LAN

10、接入的网台大约有10家左右全网用户数约15万双向化技术概述：多种接入技术FTTH接入优势高带宽：采用全光网络，带宽极高标准化：跟随千兆以太网技术，标准化容易实现缺点造价昂贵，工程实施难度大，适合于高档别墅区，不适合我国的MTU部署环境对支撑网络的带宽要求很高部署尚未有商业运营的网台双向化技术概述：多种接入技术EoC接入优势高复用：充分利用同轴电缆网络，节省驻地网投资高带宽：普遍高于60Mbps，即将提升至100Mbps灵活性：部署灵活，可随用户增长扩容成本低：只有CM接入成本的一半左右缺点非标化严重，无法互通甚至无法共存高频方案要求对现有网络进行大规模改造部署现状普遍采用EoC接入技术，以江浙

11、一带比较集中全网终端部署数量超过200万台，发展很快双向化技术概述：为什么 EoC？符合广电总局NGB的总体要求充分利用同轴电缆网络，总的TCO最低符合“光进铜退”的趋势提供了“端到端”控制提供了足够的实用带宽方便与机顶盒的集成部署简单，管理方便成本有较大优势EoC技术概述：多种EoC方案方案协议带宽工作频段带载能力网改要求MoCAMoCA270Mbps0.95G1.05G32高Wi-Fi802.11g/n104Mbps0.95G1.05G60高HomePLUGHP AV / P 190160140Mbps035M64无HomePNAHomePNA 3.0170Mbps028M64中等基带Eo

12、C802.3耦合10Mbps010M16高HomePLUG:HomePlug Powerline Alliance HomePNA :Phoneline Network Alliance 有线电视网络频率分配划分：565MHz为上行交互式综合业务频带，包括状态监控计算机网络通讯、模拟电视及数据信号等；65-87MHz为上下行频段的隔离带；87108MHz为FM调频立体声广播频段；110606MHz为下行模拟电视传输频段，可传送61套PAL-D电视节目；606860MHZ为交互式综合业务的下行传送频段。可开发数据、计算机联网、电话及个人通讯等多种业务；以上是传统的划分方式，自从数字机顶盒以及Eo

13、C的出现，划分方式出现了一定的变化，如：低频EoC应用在065MHz频带上，并且是上下行都在这个频带上；另外，在1101000MHz上也没有了严格的划分；EoC技术概述：宽带同轴电缆网利用低频、中频、高频调制体系，将同轴电缆全频段都构建称为高带宽数字通路，是同轴电缆作为驻地网最大的价值全频段捷变频调制,可以使同轴电缆网络整个频宽可以得到充分利用065877508601G035/50/65MHz的低频调制方案0.95G1.05GHz的高频调制方案EoC技术概述：为什么低频方案低频方案的优势网络改造要求极低，网络适应性好带宽足够，并且方案本身的带宽在快速提高抗噪声能力强符合国家有线电视频带分割方案

14、不占用广播电视频道信号传输损耗小，信号传输距离远EoC技术概述：为什么HomePLUGHomePLUG(家用电力线网络联盟)方案的优势以电力线通信 (PLC)技术为基础，在低频方案中成熟度最高、标准化程度最高，在欧美已经有大规模的应用PLC到EoC的接口转换最简单，只需要2个元器件，复用频率一致，技术实现方便可靠HomePLUG在全球有专门的行业与技术联盟，发展路线图清晰，便于跟随HomePLUG技术体系先进，在低频方案中抗干扰能力最强，网络部署最简便，可以跨越放大器，适合于我国多种网络结构并存的现状HomePLUG即将成为IEEE标准(2010 Q1)，互联互通有标准方面的保障HomePLU

15、G芯片厂商注重中国市场, 跟随SARFT-MIB数字电视的发展造就了EoCEPON, LAN, FTTH, RFoGHomePLUG方案需求推动数字电视整转双向互动的客户需求NGB的提出多种EoC方案: MoCA, HomePNA, WiFi, HomePLUG, 基带耦合切合实际的技术路线网络双向化需求HomePLUG: 协议市场背景1995年电力线(Power Line)接入需求最初由美国西部电力公司提出，英特龙(Intellon)公司提供了最初的样机，样机的外形类似于一个大的电源插座，提供最大1Mbps的带宽19961998年电力线接入在欧美开始部署2000年成立HomePLUG联盟，旨

16、在建立和完善电力线接入技术和标准，并且成为当今唯一的一个从事确立电力线接入标准的国际组织2003年HomePLUG芯片投入量产2007年HomePLUG芯片在欧美投放数量超过1000万片至2009年8月份, HomePLUG芯片总投放量超过5000万片电力线接入市场促成了HomePLUG协议的产生HomePLUG: 协议行业联盟在2000年，由ComCast、GE、Intel、LG、Linksys等13家公司联合成立了HomePLUG 联盟，旨在统一各个电力线接入产品的协议，并确立这个产品领域的业界标准HomePLUG联盟当前成员还有：Motorola、 RadioShack、三星电子、 夏普

17、、TCL和德州仪器。设备和市场运作公司有Arkados、Conexant、Corporate Systems Engineering、Gigle、华为技术、英特龙和速比特HomePLUG联盟成员分为创建者、投资者和技术提供者，分别负责日常管理、投资和资本运作、芯片提供，其它外围厂商负责集成，形成最终产品2001年HomePLUG联盟发布了HomePLUG 1.0标准HomePLUG联盟分为三个工作组HomePLUG 1.0+AV：家庭组网和宽带接入，领导者为Intellon；HomePLUG BPL：宽带接入，领导者为 ；HomePLUG Home Automation：家电自动化，领导者为G

18、E Security公司HomePLUG: 协议版本版本日期物理带宽实用带宽调制技术使用对象HP 1.02001年14M2MOFDM家庭联网HP 1.0 Turbo2002年85M21MOFDM+CSMA家庭联网HP AV 1.02005年200M80MOFDM+CSMA家庭联网宽带接入HP BPL2006年MRD220M60MOFDM+CSMA+TDMA宽带接入HP C&C2009年55M21MOFDM家庭联网家电自动化IEEE 19012010 Q1255M140MOFDM/Wavelet+CSMA+TDMA宽带接入HomePLUG: 协议基本要求HomePLUG / IEEE 1901适

19、合于宽带接入网络协议要求HomePLUG实现提供60Mbps以上的高带宽提供点对多点(P2MP)管理和认证机制提供端到端的 QoS提供安全和加密传输控制机制芯片的实用吞吐率目标是GBHomePLUG: 协议基本要求协议规定所有的实现工作在035MHz频段以内协议规定所有的实现采用OFDM调制系统时隙分配采用CSMA和TDMA，并为SCDMA提供接口（即芯片管脚冗余或者兼容）协议规定所有的实现提供加密传输协议规定所有的实现提供透明的IEEE 802.1桥接协议要求实现802.1q VLAN Tagging, 802.1p DiffServ QoS协议要求中央控制器(CCo)和终端(Slave)提

20、供不同的功能，终端之间的通信受到管制HomePLUG: 协议低频段4MHz2303547频带(MHz)低通滤波器的频率响应曲线7个独立的子信道共896(BPL)或者912(AV)个载波HomePLUG: 协议体系结构Control Plane Data Plane .高层应用接口(HLE)Control SAPDataSAPCentralCoordinator（CCo）ConnectionManager(CM)Convergence Layer (CL)Media Access Layer (MAC)Physical Layer (PHY)H1InterfaceM1InterfacePHYIn

21、terfaceP1InterfaceHomePLUG: 协议PHYAV/BPL FEC EncoderFrame Control FEC1.0 Frame Control FECFrameControlEncoderFrameControlDiversity MapperScramblerTurboConvolutionalEncoderInterleaverMapperIFFT(384,3072)PreambleInsertionCyclicPrefix,Window& OverlapPeakLimiterTX：发送过程AFEPhysical Media (Power Line, Coaxi

22、al Cable, etc)1.0FrameControlFrameDataFrameHomePLUG1.0 FECHomePLUG: 协议PHYPhysical Media (Power Line, Coaxial Cable, etc)RX：接收过程AFEAGCTimeSync.1.0 Frame Control FECAV/BPL Frame Control FEC384 PointFFT3072 PointFFTFrameControlDe-interleaverDe-interleaverProductDecoderTurbo FECDecoderDe-Scramble1.0 Fra

23、me Data OutAV/BPL Frame Data OutDemodulatorFrameControlDemodulatorHomePLUG: 协议MACHP支持两种转发模式带宽预留模式：用于QoS；线路争抢模式：用于尽量服务(Best Effort);HP规定了握手过程的三个阶段引导段(Beacon Region)争抢段(CSMA Region)预留段(Contention-Free Region)HomePLUG: 协议MACBeaconRegionCSMA RegionReserved RegionNon-Persistent Allocation for QoS Session

24、sDiscover Beacon and CSMA/CAPersistent AllocationFor QoS SessionsPersistentShared CSMAPersistentShared CSMA AllocNon-PersistentLocal CSMA Alloc.Non-Persistent SMA Alloc. Session#2PersistentSession #1Persistent Session #2PersistentSession #3握手过程(Beacon Period)握手开始时的时间同步点Schedule信号可变长控制信号定长控制信号HomePLU

25、G: 协议MAC数据封装的层次Physical Media (Power Line, Coaxial Cable, etc)HLECLCMMACPHY802.3 Ethernet FrameHoFHoPBHoMPDUHoPPDUHLEs FrameMSDU#1HoPBMSDU#NPBMPDU应用程序数据MSDUPB#1PB#NMPDUPPDUPB长度: 512字节HomePLUG: 协议MAC设备发现CCo开机, 向链路定时发送握手信号NC_ASSOC.REQNC_ASSOC.REPLYCCo在下一个轮询周期发送连接允许信号BEACONCF-End终端开机, 侦听到第一个握手信号信道评估开始终

26、端发出, 连接请求250msCCoSlaveHomePLUG: 协议MAC信道评估X发送2个Sound帧确认Sound帧, Y在帧中发送噪声评估值SOUNDX确认信道特性数据开始生效SOUND.ACKXYSOUNDSOUND.ACKX请求信道特性数据GET_CHANNEL.REQY发送信道特性数据GET_CHANNEL.REPLYX请求组播信道特性数据MCAST_CHANNEL.REQY发送组播信道特性数据MCAST_CHANNEL.REPLYDATAY接收数据, 评估值更新时, 将重新发送HomePLUG: 协议CLHomePLUG定义的汇聚层是HLE和MAC的接口接收Data Service Access Point(SAP)发来的数据帧检查数据帧的类型并加入适当的标记Connection Request：添加时间戳VLAN Tagging：预留QinQ空间QoS：同时转发到CM, 包括UP, ToS, TS等CM处理完毕后, CL将数据封装为MSDU(MAC Service Data Unit), 转发给MAC层相反的过程，用于接收数据Data SAP识别的唯一数据帧是802.3以太网帧，因此HomePLUG协议的帧格