论文通信工程专业导论

通信工程专业导论通信工程专业导论.txt本文由wo897932贡献ppt文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。2010级通信工程专业级通信工程专业通信工程专业导论第三讲电信网络与网络融合主讲郭宇春ychguo@1教学安排节次第一讲第二讲第三讲第四讲第五讲第六讲第七讲第八讲内容专业方向知识框架介绍专业方向知识框架介绍电信网络与网络融合无线与移动通信光通信计算机网络信息安全研讨主讲刘颖刘颖郭宇春姚冬萍孙强周华春张振江郭宇春2问题通信网络与通信系统的差别？通信网络与通信系统的差别？什么需求促使通信网络出现？什么需求促使通信网络出现？通信网络核心要素？通信网络核心要素？电信网络？电信网络？提供不同业务的电信网络通信网络设计要求？通信网络设计要求？如何构建通信网络？如何构建通信网络？需要解决的主要问题网络技术发展？网络技术发展？历程/趋势动力历程趋势/动力趋势3通信电信通信传递信息光/电信号电信号远程1876BellSpeakingintoTelephonetelecommunication，电信FirstTransatlanticRadioServiceMarconiOperatorLeonR.JohnstoneisshowntransmittingthefirstofficialmessagesofthecommercialwirelesstelegraphservicefromMarconiTowers,nearGlaceBay,NovaScotia,toClifden,Ireland,on17October1907.Tenthousandwordsereexchangedbetweenthestationsonthefirstdayofoperation.Source:—MarconioperatorJohnstone4通信系统系统组成电信主要问题号如何发送/接收信号接收信号？如何发送接收信号？消息信号调制/解调编码/解码解码,…调制解调,编码解码解调电信号通信系统分类消息信道/噪声对信号的影响？信道噪声对信号的影响？噪声对信号的影响系统分析方法设计目标：通信质量性能设计目标：通信质量/性能可靠：可靠：尽可能准确有效：尽量少的资源有效：尽量少的资源,传尽可能多的信息基本理论信息论5通信网络两点之间的通信通信网络n点中任意两点通信n方问题方问题终端数量？终端数量？传输线数量？传输线数量？如何解决n方问题？6交换的产生交换（交换（Switching)交换设备：个物理个物理/逻辑输入/输出端口交换设备：n个物理逻辑输入输出端口信息从交换设备的某个输入端口转移到某个输出端口的过程网络核心交换设备7通信网组成三要素终端系统电话机、手机、计算机、电话机、手机、计算机、PDA、……、传输系统SDH、WDM、无线、卫星、……、、无线、卫星、交换系统程控交换机、交换机、程控交换机、FR/ATM交换机、路由器、…交换机路由器、规程约定信令、协议、标准、信令、协议、标准、……languageforInteroperating,Internetworking通信网是由多个终端节点、通信网是由多个终端节点、交换节点和连接这些节点的传输系统有机地组织在一起的，有机地组织在一起的，按约定的信令或协议完成任意用户间信息交换的系统8电信网络运营商为公众用户提供通信服务的运营的通信网络基础电信运营商的变革：基础电信运营商的变革：中国航天科技集团公司电信局邮政局中国卫通中国联通中国网通中国吉通中国电信中国网通南中国方电信中国移动中国移动时中国联通电信局数据局无线局中国电信邮电局中国移动铁通公司铁道部9/609/99间最早建立的电信网络——电话网最早建立的电信网络——电话网——PublicServiceTelephoneNetwork1878年研制出磁石式交换机10最早建立的电信网络——电话网最早建立的电信网络——电话网——PublicServiceTelephoneNetwork1878年美国：磁石式交换机1900年美国：Stroger步进式交换机1919年瑞典：纵横式交换机1965年美国：程控交换机1970年法国：数字程控交换机1人工交换自动交换编号/编号/编址标识节点交换设备456AB23FCE电路交换D11网络规模及服务范围每个交换机能够服务的用户有限增加交换机用户之间距离增加本地网长途网现在的电话网结构早期5级电话网结构早期级电话网结构12移动电话网终端移动与固定电话网互连13数据通信网最早的数据通信——电报通信网最早的数据通信——电报通信网——电信的发展是先有电报后有电话电报网基于数字技术，电报网基于数字技术，电话网是从模拟起步的电报网被电话网取代利用载波电报的方法在话路内可同时传送24路电报，利用载波电报的方法在话路内可同时传送路电报，独立的公路电报用电报网就失去了存在的必要性电话网上实现数据通信：传真图像图像)电话网上实现数据通信：传真(图像世纪70年代可利用的业务而言就20世纪年代可利用的业务而言，电话网称得上是多业世纪年代可利用的业务而言，务的综合网14计算机发展推动数据通信数据通信与话音通信的不同信源更复杂信源速率不同速率可变对错误敏感延时要求低一些典型的数据通信网数据网络实例X.25分组交换网分组交换网分组交换局域网LAN局域网帧中继网Internet(互联网互联网)互联网…15分组交换Datatransmittedinsmallpackets.Longermessagesaresplitintoseriesofpackets.Eachpacketcontainsaportionofuserdataplussomecontrolinfo(headersandtrailers)–forroutingorotherpurposes.Packetsarereceived,storedbriefly(buffered)andpastontothenextnode-storeandforward.16广播电视网无线卫星有线cable（CATV-CAbleTeleVision)有线1979年有线电视在伦敦开通;1980年左右—公用天线系统;微波干线/电缆分配;1990年后—光纤干线/电缆分配,光纤/同轴电缆混合系统—HFC2000年--以HFC为基础向双向基于IP的宽带多业务IPTV，有线高清晰度数字电视HDTV发展17对通信网的要求转接的任意性网络内任意两用户可以互相通信信息的透明性允许任意形式的信息在网络内传递可靠性概率意义上的可靠质量的一致性子系统满足的质量指标：局部性；一致的全程指标：子系统满足的质量指标：局部性；一致的全程指标：全局性网络的灵活性允许新用户或新业务进网；与其他网络互联互通；允许新用户或新业务进网；与其他网络互联互通；具有一定的过载能力经济上的合理性技术/社会条件人为因素技术社会条件/人为因素社会条件信息安全性信息窃取/攻击信息窃取攻击18通信网中的问题网络元素间如何连接？网络元素间如何连接？拓扑结构如何找到一条连接通信双方的好路？如何找到一条连接通信双方的好路？路由网络节点如何在输入/输出端间实现信息传递？网络节点如何在输入输出端间实现信息传递？输出端间实现信息传递交换如何保证终端之间高效可靠传递信息？如何保证终端之间高效可靠传递信息？传输如何组织网络元素？如何组织网络元素？体系结构与协议规程19拓朴结构网络元素间如何连接？网络元素间如何连接？常见拓扑结构拓扑结构影响什么？拓扑结构影响什么？与性能的关系？与性能的关系？大规模通信网用什么拓扑结构？大规模通信网用什么拓扑结构？20路由如何找到一条连接通信双方的好路？如何找到一条连接通信双方的好路？经过多个交换设备（网络节点）经过多个交换设备（网络节点）连通多条路径中选择哪条路更好？多条路径中选择哪条路更好？路由方式预先找到好路：预先找到好路：静态路由当前的好路：动态路由当前的好路：什么是好路？什么是好路？便宜…短/快/便宜快便宜可靠性21交换基本交换方式电路交换分组交换电路+分组交换电路分组交换ATM交换交换MPLS交换交换…目标用户满意质量/性能服务价格质量性能/服务价格性能运营商盈利成本22传输目标多/快快准/稳稳可靠传输技术差错控制传输出错：噪声、传输出错：噪声、干扰宽带传输——修更宽的路修更宽的路宽带传输SDH/WDM拥塞/流量控制拥塞流量控制网络拥塞：网络拥塞：数据流量接近或大于网络传输和处理容量复用技术——路上跑更多的车路上跑更多的车复用技术频分复用FDM频分复用波分复用WDM波分复用时分复用TDM时分复用统计时分复用STDM统计时分复用健壮/容错能力健壮容错能力链路和节点故障……23网络体系结构网络体系结构是指通信系统的整体设计，它为网络硬件、软件、网络体系结构是指通信系统的整体设计，它为网络硬件、软件、协议、存取控制和拓扑提供标准。协议、存取控制和拓扑提供标准。国际标准组织ITUUnion，ITU-T（InternationalTelecommunicationUnion，Telecommunication(ITUStandardizationSector(ITU-T)传统电信网络标准的主要制订机构，传统电信网络标准的主要制订机构，前身为国际电报电话咨询委员会(CCITT)，负责研究通信技术准则、业务、资费、网络体系结构等，(CCITT)，负责研究通信技术准则、业务、资费、网络体系结构等，并发表相应的建议书ISO(InternationalStandardsforBusiness,GovernmentandSociety)anizations.IETF(InternetEngineeringTaskForce)Board)下属的标准制定机构IAB(InternetArchitectureBoard)下属的标准制定机构Internet协议标准的制订机构协议标准的制订机构,Internet协议标准的制订机构,开放式标准制订过程标准建议以RFC(RequestforComments)形式在网上公开发布标准建议以RFC(RequestComments)形式在网上公开发布24协议规程分层独立简化标准接口与服务邮政系统的分层协议模型25OSI七层模型七层模型ISO(InternationalStandardOrganizaiton)提出提出OSI(OpenSystemInterconnection)普适性开放标准仅为参考模型，仅为参考模型，不涉及具体设计主机应用表示会话运输网络数据链路物理节点主机应用表示会话运输网络数据链路物理26网络数据链路物理物理媒质TCP/IP协议分层协议分层emailWWWphone……SMTPHTTPRTP……TCPUDP…IPethernetPPP…CSMAasyncSDH……copperfiberradio……27网络体系结构：网络体系结构：垂直分解业务网电话、数据、图像、电话、数据、图像、视频和多媒体等业务网业务应用业务网支撑传送网网传送网业务承载网，业务承载网，主要由各种传输线路和传输设备PDH/SDH/WDM支撑网同步网信令网管理网TMN的层次、TMN的层次、功能和业务域的层次28网络体系结构：网络体系结构：水平分解核心网：传输、路由、核心网：传输、路由、交换节点能力/传输能力？节点能力传输能力？传输能力HomeAccessCoreAccessHome接入网：接入网：将用户接入到核心网ADSL，WLAN，WiMaX，PON…，，，用户驻地网：用户负责用户驻地网：ADSL接入系统29网络技术发展宽带传输无线接入IP承载与数据分组化IP承载与数据分组化网络融合30宽带传输宽带需求大量低延时数据业务的增长Web浏览，Web浏览，LAN浏览10kb/s100kb/s1Mb/s音音音音视音音音高高高高电电语音音音，CD音音音视音音音/VOD电视高高高高高数数音音可视高大远远CAD局局局局局大大大大大高大通信业务带宽需求10Mb/s100Mb/s本身带宽窄，本身带宽窄，但通信量极大Email及附件，Email及附件，移动电话及附件高带宽应用流媒体，图像传输，电视转播流媒体，图像传输，网路自愈需要多消耗30%需要多消耗30%-60%30%哈尔滨长春乌鲁木齐呼和浩特北京天津石家庄太原济南西安成都重庆贵阳昆明长沙柳州南宁广州郑州洛阳武汉南昌福州上海蚌埠南京杭州沈阳光传输能力提高干线网城域网局域网用户网接入网乌鲁木齐西宁银川兰州FTTR（光纤到地区）（光纤到地区）FTTZ（小区）（小区）FTTC（路边）（路边）FTTB（大楼）（大楼）FTTH（到户）到户）FTTD（桌面）（桌面）31无线接入Mobile核心网：核心网：有线接入网：接入网：无线主干交换机基站BTS固定台干线网络宽带接入设备基地台（基地台（BS）移动交换中心(MSC）主干宽带交换机主干交换机OLTONUONU光纤接入网DWDMIDWDMONU32IP承载与数据分组化承载与数据分组化=>网络业务数据化计算机的大量应用与普及=>网络业务数据化电路交换对突发数据而言，传输交换成本高，电路交换对突发数据而言，传输交换成本高，效率低以分组传输、交换效率高，成本低以分组传输、交换效率高，美国长途业务量分布图麦肯锡等公司统计33网络融合业务繁多…业务繁多…垂直综合业务网络低效FullServiceSpectrumBroadcastTVEntertainment?High-definitionTV?Enhancedpay-per-view?Video-on-demand?InteractiveTV?InteractivevideogamesInformationTransactions?Videocatalogshopping?Distancelearning?Desktopmultimedia?Imagenetworking?Transactionservices?Internetaccess?TelecommutingCommunications?Videoconferences?Videotelephony?WirelessAccess?Cellular/PCSsystems?POTS-Plainoldtelephoneservice34网络融合电信网1835年电报网1876年模拟电话网3.4KHz1960年程控电话网64Kb/s1988年ISDN192Kb/s2Mb/s1992年BISDN155Mb/s622Mb/s2000年光交换网Gb/s-Tb/s公用数据网1976年分组交换网9.6Kb/s64Kb/s1990年帧中继网2~45Mb/s融2000年后3G无线网有线电视网计算机局域网因特网70年代CATV70年代10BASE-510Mb/s40年代提出450MHz60ch.模拟TV80年代模拟移动90年代GSM750MHz~1GHz200ch。数字TV合？1994年HFC90年代初100BASE-T100Mb/sVoIP97年GBE1000Mb/s80年代FDDI100Mb/s90年代中ATM-LANIPOA,MPOA1996年第3,4层交换1969年ARPA1982年TCP/IP1992年IPv6，RTPRSVP1998年IPOVERSDHIPOVERWDM35t现有网络的融合：网合一现有网络的融合：3网合一Communicationnetwork电信网CableTVnetwork有线电视网Computernetwork计算机网36下一代网络NGNITU-TISDNBISDNATMSDH下一代网络nextgenerationnetwork软交换IP承载网承载网基于分组传送基于分组传送?控制功能与承载能力、呼叫/会晤、应用/服务分离控制功能与承载能力、控制功能与承载能力呼叫/会晤、应用/?业务提供与网络分离，并提供开放接口业务提供与网络分离，业务提供与网络分离?支持广泛的业务，包括实时/流/非实时和多媒体业务支持广泛的业务，支持广泛的业务包括实时/?具有端到端透明传递的宽带能力具有端到端透明传递的宽带能力?与现有传统网络互通与现有传统网络互通?具有通用移动性具有通用移动性?提供用户自由选择业务提供商的功能等提供用户自由选择业务提供商的功能等37理想的通信？理想的通信？UbiquitousNetwork泛在通信泛在通信任何人(Whoever)任何人任何地点(wherever)任何地点任何时间(whenever)任何时间任何对象(whichever)任何对象任何方式(Whatever)任何方式EvolutionofTelecommunicationCommunication:Human-HumanCommunication:Human–NatureHuman–MachineMachine-MachineMDNMCSensingReal-timevirtualface-tofacecommunicationandinteractionBeing3DvirtualvisionReadingTelegraphHearingTelephoneRadiobroadcastSeeingTVMobile,InternetWSN(WSAN,RFID)Satllite,fiber-opticMDNMC=MultiDimensionalNetworkedMultimediaCommunication38发展的动力你的角色你期望大学教育给你带来什么？你期望大学教育给你带来什么？有能力创建更美好的生活什么样的更好的生活？什么样的更好的生活？ImagineitCreateit创新促进需求产生新技术满足理想的网络？理想的网络？NetworkNetworkNetworkNetworkNetworkofofofofofphonescomputersthingsinfo