IP网络基础、CM接入与软交换

/培训资料及测试IP网络基础局部OSI七层模型国际标准化组织(ISO)创立了OSI（OpenSystemInterconnection,开放系统互连)模型，并在1984年发布。OSI供给商提供一个网络模型，使它们的产品可以在网络上协调工作。OSI参考模型提供了层次分析工具，以理解互连技术，以及当前和未来网络开展的基础。应用层（Application）表示层（Presentation）会话层（Session）传输层（Transport）网络层（Network）数据链路层（DataLink）物理层（Physical）第1层物理层—原始比特流的传输，电子信号传输和硬件连接第2层数据链路层—在此层将数据分帧，并处理流控制。本层指定拓扑结构并提供硬件寻址第3层网络层—本层通过寻址来建立两个节点之间的连接，它包括通过互连网络来路由和中继数据第4层传输层—常规数据递送－面向连接或无连接。包括全双工或半双工、流控制和错误恢复效劳第5层会话层—在两个节点之间建立端连接。此效劳包括建立连接是以全双工还是以半双工的方式进行设置第6层表示层—格式化数据，以便为应用程序提供通用接口。这可以包括加密效劳第7层应用层—直接对应用程序提供效劳，应用程序可变化，但要包括电子消息传输2、数据封装在OSI参考模型的每层上都会出现。来自每层的完整的数据包将插入到下一个层的数据字段中，并且参加另外一个报头。某些情况下，层会将一个数据信元(包括前一层的报头)分开为多个更小的数据信元，并为每个更小的数据信元封装较低协议层的新报头。这个过程帮助控制数据流、网络上的数据包大小限制。随着数据逐渐到达模型的底层，它逐渐变小，而且在大小和内容上越来越统一。封装过程与解封装应用层－添加应用层报头到数据数据分为应用层信元表示层－添加表示层报头数据数据分为表示层信元会话层－添加会话层报头数据数据分为会话层信元传输层－添加传输层报头到数据数据分为数据段网络层－添加网络层报头到数据数据分为分组或数据报数据链路层－添加数据链路层报头到数据数据分为帧物理层－添加物理层报头到数据数据分为原始比特流解封装：把所有添加进来的报头再一层层拆分，即为封装的反过程3、传输介质概述以太网RJ－45（五类线）正线、反线、console线的区别正线：两端都采用568B标准，及均按照12345678排列（直通线）反线：一端采用568B标准，一端采用568A标准（交叉线）即一端按照12345678排列，另一端按照36145278排列。Console线（全反线），即一端按照12345678排列，另一端按照87654321排列。通常正线用于两个不同性质的设备之间，反线用于两个相同性质的设备之间比方：交换机与路由器是不同性质的设备，两者之间应用正线相连；PC与路由器是相同性质的设备，两者之间应用反线相连。光纤光纤是光波传输的介质，是由介质材料构成的圆柱体，分为芯子和包层两局部。光波沿芯子传播。在实际工程应用中，光纤是指由预制棒拉制出纤丝经过简单被复后的纤芯，纤芯再经过被复，加强和防护，成为能够适应各种工程应用的光缆。光纤结构：光纤类型：根据传输模数可将光纤分为单模光纤和多模光纤。单模光纤一般使用1310nm和1550nm窗口，多模光纤一般使用850nm窗口。850nm波长的衰减约为3.0dB/km、1310nm波长的衰减约为0.4dB/km、1550nm波长衰减为0.2dB/km（理想情况下）。光纤型号：根据接口的不同，光纤一般分为SC、LC、FC等。4、一些常用的网络名词VPN 虚拟专用网MPLS 多协议标记交换技术IDC 互联网数据中心WAN 广域网MAN 城域网LAN 局域网Ethernet 以太网10MbpsFE 快速以太网100MbpsGE 千兆以太网1Gbps5、测试题OSI全称是什么？OSI七层模型分哪七层？每一层分别有哪些功能？OSI是如何传递数据的？OSI每一层各自传递的数据是什么？直通线与交叉线的区别是什么？两台交换机之间采用什么线相连？直通线1-8的编号分别对应的颜色是什么？光纤按照传输模数可分为哪两种？各自的窗口值是如何定义的？光纤按照接口的不同可分为哪些头端型号？名词解释：FE、MAN、IDC、VPNCM接入局部1、综述播送电视新技术的不断更新和开展，加速了我国有线电视系统网络的建设，HFC光纤电缆混合网的传输技术目前已成为世界各国的主流，如何把HFC建成高速宽带多媒体双向传输网络是各大有线台正在实施和考虑的问题。因为HFC光纤电缆混合网采用的是模拟技术来传送有线电视，要想到达传输数字信号的目的，就要进行宽带调制，也就是要采用CableModem电缆调制解调器的传输技术来实现数字信号的传递工作。而双向传输中的数据传输设备CMTS和CableModem在网络中占主导作用，对它们的熟悉和了解以及在网络中如何应用好数据传输设备非常重要，因此对CableModem和CMTS所执行的技术标准、工作原理、接入方式、设备选型以及在网络运行中电平的调整等方面问题做了介绍，并对传输中的技术问题进行了讨论。

2CableModem的传输标准和频率配置

◆传输标准

国际电联电信标准部1999年3月通过了J．112建议（DOCSIS：交互式有线电视业务传输系统），基于DOCSISVI.0、DOCSISVl.l标准的CableModem（以下简称CM）系统，下行采用64QAM或256QAM调制方式；上行采用QPSK／16QAM调制方式。CM在一个6MHz（NTSC）或8MHz（PAL－D）的宽带中，若采用64QAM调制，其下行传输速率能到达40Mbps；在1.8MHz的带宽时，当采用QPSK／16QAM调制技术时，它的下行传输速率大约为10Mbps；上行速率可到达5.12Mbps，但是它的上、下行带宽均为用户共享。上行方向N=1N=2N=4N=8N=16160ksym/sec320ksym/sec640ksym/sec1280ksym/sec2560ksym/secQPSK(2b/sym)320kbps640kbps1280kbps2560kbps5120kbps16QAM(4b/sym)640kbps1280kbps2560kbps5120kbps10240kbps占用频率带宽Bandwidth(BW)=N*200khzCM提供的速率是非对称的。下行信道是连续的，数据流以信元或者打包的方式来进行信息的传输，它可根据数据流信元或者数据包信息中的地址信息来认可某个终端来接收数据，而上行数据和信通需一个媒体接入控制，用于形成和控制用户数据包或信元进入公用信道。

以上调制方式采用RS编码技术进行前向到错，上行信号的传输采用QPSK／16QAM调制技术，能大幅度提高系统的抗干扰能力，而且能有效的使脉冲干扰的持续时间较短，一般情况下只能造成一段码流的误码率增高。◆频率配置

根据GY／T106播送电视技术标准行业标准规定，5～65MHz为上行频率配置；65～87MHz为过渡频率带；87～108MHz为调频播送范围；108～1000MHz为模拟、数字、数据业务下行带宽。根据IEEE802．14F规定，5～45MHz为CM的上行频率配置，50～450MHz用于传输下行模拟信号，450～750MHz用于数字传输。

由此可见CM有丰富的频率带宽资源，当信息量的需求越来越大时，它将显示自己独特的优势，是电信网无法比拟的。

3、CMTS和CableMedem在双向传输中的作用

◆CMTS

CMTS是电缆调制解调器的头端设备，它能对终端设备CM进行认证、配置和管理，它还能为CM提供连接IP骨干网和Internet的通道，而且CM能在客户端和HFC网络之间提供透明的IP传输通道。HFC多媒体宽带可利用CM来进行IP传输，它的根本传输模式是：发送下行和接收上行数据信号，能给用户提供高速因特网和PC网，能完成有线电视网络的路由连接。CMTS能提供100Mbps的端口与计算机局域网的交换机相连，把HFC宽带网、省网、国家光纤干线网联接。

◆CM

CM是用户终端数字接收设备，称电缆调制解调器，它能承载5～16个用户，也可为单独用户使用，它负责接收CMTS送来的下行数据信息，并把接收的信息调制成用户所需的信号，CM还具备路由器和网桥功能。与CM相联的终端设备就是PC机，CM分内置和外置式两种，内置式CM通过PCI接口与PC机相连，外置式CM可通过串行接口或以太网接口或USB接口与PC机相连。

CM的网络接口分别为RF和CPE（CustomerPremiseEquipment）接口，传输上行数据时都要通过这两个接口，如果采用电话回传上行数据，CM就只有下行数据通过RF接口；而CPE网络接口主要是连接用户PC机和本地以太网的USB标准接口，其速率可达100Mbps，CPE是终端用户的前提设备，它由PC机，网络计算机等组成，除此之外为适合更多的功能，CM还应具备IP、Telephone的电话接口，这样用户可通过HFC网络开展电话通话业务。

◆CMTS和CM的应用

CMTS和CM配合在一起可在HFC网络中展开音、视频会议、网上炒股，打IP（IPTelephone）电话、远程教育、网上双向游戏；还能提供快速Internet的接入、浏览、发电子邮件和开展网上购物；由CMTS和CM构成的有线数据系统能开展和提供多工程的效劳功能，如IP过滤器、防欺诈特性、效劳级别、HFC静态路径效劳；除此之外还能开展工商、行政、税务、银行、教育、证券等工程的效劳工作。

由于CMTS为头端设备，它可覆盖整个网络，可设在前端机房，也可设在分中心或者片区光节点，这要根据网络拥有用户的多少来考虑，CMTS能在有线电视网和数据网之间起到网关的作用。

每台CM都拥有一个48位的物理地址外，还有一个14位的效劳标识（ServiceID），并由CMTS分配，每个效劳标识对应一种效劳类型，通过效劳标识在CM与CMTS之间建立一个映射，CMTS根据这个映射为每台CM分配带宽，实现QoS管理。

CMTS一般情况下需配一台CM来对应一个光节点所承载的用户端的CM，CM在系统中每个6～8MHz频率可供高达30Mbps～40Mbps的传输速率，为上百个终端用户共享。如果是500人同时上网，每人分得的传输速率为64～128kbps。由于CM的连接，实际占用的带宽不是固定的，它只是在发送和接收数据的瞬间才占用网络的带宽，而其它的时间不占用网络的资源，正是由于带宽的共享，在实际传输中可实现带宽的动态分配管理，在规定的频段内若上网的人数很少，此时每个上网的用户所分配的带宽就远超过64～128kbps的传输速率，而上网顶峰期就会出现网上拥塞现象。超过的用户越多，传输速率就会大幅度下降，这对网络上就应考虑是否增加光节点，以增加光路数量来维持用户的上网和发送数据的速率。如果各片区上网的用户急剧增加，为了确保上网用户的传输速率，可把CMTS推向各分中心或者光节点，或拆分光节点，因此HFC双向高速多媒体网络的设计，应具备极强的弹性，可根据用户开展情况，随时增加光路数量来满足用户需求。

CMTS数据系统是头端的控制器，它是CM的核心局部，CMTS用来控制和管理CM及进行上、下行数据之间的传输频率转换，HFC系统功能是否完善，完全取决了CMTS的性能质量，它还能为以太网和CATV网络的连接，并进行数据频率分配。4、cableModem上线过程启动后，CableModem扫描所有下行频率，寻找可识别的标准控制信息包。这些信息包中含有来自线缆终端效劳器为新连入的CableModem发送的下行播送信息，其中有一条命令指定上行发送频率。CableModem取得它的上行频率后开始测距，通过测距判定它和前端的距离。这是实现同步的定时信息以及控制发射功率所需要的。所有MAC协议拥有一个系统级时钟，以便CableModem知道何时发送信息。CableModem测距的操作是发送一个短信息给前端，然后测量发送与接收信息的间隔。测距后，CableModem准备接受一个IP地址和其他网络参数。CableModem根据动态主机配置协议（DHCP）分得地址资源。当用户申请地址资源时，CableModem在反向通道上发出一个特殊的播送信息包——DHCP请求。前端路由器收到DHCP请求后，将其转发给一个它知道的DHCP地址效劳器，效劳器向路由器发回一个IP地址。路由器把地址记录下来并通知用户。经过测距，确定上下行频率及分配IP地址后，CableModem就可以访问网络了。5、测试题cablemodem上面有哪些接口？我们公司cablemodem上行方向，下行方向的通信的中心频率是多少？分别适用什么调制方法传输信号？我们公司的CMTS主要有哪些型号？我们公司的CMTS中哪些需要额外使用上变频器，哪些不用？cablemodem的发送电平的正常范围是多少？高一点好还是低一点好？support网站中的P_Adj指标有什么含意？数值大意味什么？cablemodem的上线过程？三、软交换局部1、软交换系统综述PSTN的现状：对增值业务的支持日益显出力不从心对多媒体业务实现困难、运营维护管理要求高投资收益正在下降◆NGN的广义概念不同于这一代，以数据为中心、基于开放的网络架构，提供包括语音、数据、多媒体等多种业务的融合网络体系。基于软交换技术的NGN概念基于软交换技术的下一代网是业务驱动的网络，通过呼叫控制、媒体交换及承载的别离，实现了开放的分层架构，各层次网络单元通过标准协议互通，可以各自独力演进，以适应未来技术的开展。下一代网络体系结构（如下列图）ZTE软交换网络体系结构（如下列图）◆Softswitch的网元：软交换控制设备（SS）网络中的核心控制设备，完成呼叫处理控制、呼叫处理、接入协议适配、业务接口提供、互连互通功能、应用支持、计费、认证、操作维护等功能。信令网关（SG）完成电路交换网和IP交换网之间SS7信令的转换功能。中继网关（TG）在SS的控制下，完成媒体流转换等功能，主要用于中继接入。接入网关（AG）在SS的控制下，完成媒体流转换等功能，主要用于终端用户接入。多媒体接入网关（MAG）完成局端的数据、语音、图像等多媒体业务的综合接入和交换功能。综合接入网关（IAD）完成用户端的数据、语音、图像等多媒体业务的综合接入功能。宽带网关（BGW）用于公私网络的互联，提供地址转换、流量统计以及流控、业务优先级、拥塞控制等特色功能。应用效劳器（APPServer）向第三方业务开发商提供标准应用编程接口（API），以及业务生成环境；完成业务创立和维护功能。◆软交换体系架构的优势分层结构，每个模块可以独立开展各模块之间采用标准接口，使网络更为开放控制与承载相别离软交换系统基于分组交换的承载网络，分组交换网络能够满足语音、数据、多媒体等多种业务的需求，为将来各种业务的开发奠定了基础。呼叫控制独立于承载网络，脱离了媒体类型的限制使网络更为灵活，功能更为强大。业务与控制相别离屏蔽了控制和网络，使业务的开发更简单。独立的业务提供模块，能够为整个网络提供业务，使业务的部署更为灵活。I601综合接入设备产品介绍产品简介中兴通讯股份有限公司的ZXSS10I601综合接入设备也称IAD。IAD（IntegratedAccessDevice）是Softswitch综合接入设备，它是面向个人用户及小型企业用户的接入设备，将用户端各类终端设备（如PC、电话机、传真机）接入到分组交换网中，基于IP网的IAD可对数据业务进行透传、对语音进行VoIP处理，能为用户提供多项业务。◆系统概述随着网络技术的开展，已经完全可以在基于IP等分组技术的数据网络上提供早期基于电路交换的话音业务，传统的电信与数据通信逐步融合是技术及市场开展的必然趋势。Softswitch能够灵活、有效地实现现有的PSTN网与分组交换数据网的互通，将PSTN逐步向IP网络演进的关键的网络产品。IAD是基于IP网，以Softswitch为核心，为用户提供语音业务和数据业务的综合接入设备，它通过Softswitch及配套网关与PSTN网互通。IAD作为宽带网的终端接入设备，运行于宽带网络（如城域网）的接入端。IAD设备随着型号规格的不同有不同的物理接口。◆工作原理IAD的功能是将传统的模拟语音信号转换为可在IP宽带网上传输和交换的包数据，并提供数据接入功能。I601既提供语音接口，又提供数据接口。IAD上电后，首先向Softswitch（ZXSS10-SS1）注册（如果配置了DHCP将首先进行动态IP地址（DHCP）的申请，在得到有效的IP地址后，再向Softswitch（ZXSS10-SS1）注册），接受Softswitch的认证。注册、认证以及呼叫控制均通过呼叫控制协议完成。经过Softswitch的授权后，IAD就可进行媒体接入了。对于语音业务，用户通过普通模拟电话机完成摘机、拨号等一系列动作。IAD将用户的这一系列动作转换为相应的协议消息，通过UDP包，送到Softswitch，由Softswitch进行鉴权、寻址，将接续控制消息传到被叫所在的Softswitch或接入网关中。被叫用户将媒体协商的结果通过Softswitch带回到主叫，并准备好被叫侧的媒体接入。主叫侧在收到协商后的媒体交互需求后，建立好媒体。此时双方的媒体流就可以在Softswitch不干预下，通过宽带网自由地通信。所有到Softswitch的控制流和到对端接入设备的媒体流都是通过I601的WAN口传输的，模拟语音信号通过Z接口接入到IAD内，并由IAD完成模拟语音信号到RTP媒体数据流的转换，或者逆过程。◆产品特点作为主要面向个人用户的接入设备，ZXSS10I601具有以下特点： 使用100~240V交流电源，使用方便，性能可靠； 安装、操作简单； 支持ITU-TG.711A、G.711μ、G.729的语音编码； 支持双音多频（DTMF）收号和脉冲收号； 具有摘挂机检测、振铃、振铃截停、话机馈电等根本的用户电路的功能； 支持传真（T.30/T.38）； 提供呼叫进展提示音，包括拨号音（DialTone）、忙音（BusyTone）、等待音（WaitingTone）、回铃音（AlertingTone）、空号音、嗥鸣音等； 满足G.168的回声抑制； 具有动态JitterBuffer能力，消除网络抖动； 支持静音检测，可产生舒适背景噪声（ComfortableNoise）； 网管中心可通过SNMP（简单网络管理协议）管理本设备，实现告警、通报消息、性能管理、统计信息、诊断及数据配置等功能； 支持VLAN的划分，并且可设置语音的优先级，保证语音的畅通； 采用授权认证等网络平安机制； 支持在线软件升级； 支持来电显示功能（需运营商开通此业务）； 支持区分振铃功能（需运营商开通此业务）； 支持反极性控制功能（需运营商开通此业务）； 支持呼叫等待、呼叫转移、呼叫转接、三方通话、电话会议等新业务（需运营商开通各项业务。SIP协议版本仅支持呼叫等待和呼叫转移业务。支持协议参见设备铭牌或外包装盒相应标识）；支持断电时由PSTN逃生。◆电源要求使用电源适配器。电源适配器输入为100VAC~240VAC60Hz~50Hz，输出6VDC，功耗8W。◆使用环境I601在长期工作条件下，工作环境温度可在-5℃~50℃之间，相对湿度保持在5%~95%。为使I601处于最正确的工作状态，务必确认设备接地条件良好，做好设备工作环境的防尘、防潮以及温控工作。◆产品外形ZXSS10I601的外形如下列图所示。 外形尺寸：201.9mm×140.6mm×39.3mm重量：约500g◆指示灯I601的正面有4个指示灯。如上图所示，从上到下分别为“STAT〞、“LAN〞、“WAN〞、“PWR〞。详细说明见下表：指示灯功能描述STATIAD状态指示灯绿灯闪烁表示IAD正在运行；红灯常亮表示尚未开始注册；红灯闪烁表示正在注册；红灯灭表示注册成功LANLAN网口指示灯绿灯闪烁表示LAN网口有数据收发WANWAN口10Base-T收发指示灯绿灯闪烁表示以太网有数据收发PWR工作电源指示灯红灯常亮表示电源正常◆接口和协议用户侧接口：1个普通电话接口（PHONE）、1个紧急电话接口（LINEIN）；网络侧接口：1个10Base-T/100Base-T上行以太网接口（WAN）、1个10Base-T/100Base-T以太网接口（LAN设备电源输入接口：接输出为DC6V的电源适配器。控制支持不同呼叫控制协议：MEGACO/H.248、MGCP、SIP（具体支持的协议见设备外包装显示）支持媒体控制协议：RTP（RealtimeTransportProtocol，实时传输协议）/RTCP（RealtimeTransportControlProtocol，实时传输控制协议）语音：G.711，G.729传真：T.30/T.38回声抑制：G.168信令：DTMF局域网：10Base-TX/FX以太网标准：IEEE802.3，TCP/IP协议簇；VAD（话音激活检测）和CNG（舒适噪声生成）网管：支持SNMP网管协议◆系统的应用环境◆硬件安装ZXSS10I601的连接示意如下列图所示。ZXSS10I601安装步骤如下：将电话机经RJ11连接在I601的标记为PHONE的对应接口上。将I601的标记为LINEIN的对应接口经RJ11连接到PSTN上。将用户计算机经RJ45连接在I601的标记为LAN的对应接口上。将运营商提供的5类线通过RJ45连接在I601的标记为WAN的网口上，另一端连到网络。将电源适配器的圆型插头插在I601的DC6V接口上，电源适配器的另一头则直接插在100V~240VAC电源插座上。注意：网口和电话接口均为RJ45插座，请仔细核对后插入当I601接上电源后，PWR指示灯常亮，I601将自动进入启动及联机状态