发信人: champaign (原野), 信区: ECE
标  题: 宽带综合通信网技术综述 
发信站: 紫 丁 香 (Sun Sep 19 08:44:14 1999), 转信

宽带综合通信网技术综述

南京联创系统集成股份有限公司 杨映南 黄锡伟

--宽带综合通信网研究的内容包括：国家级、省级以及地区级网络建设的方案、高速综
合多媒体网络的各种应用，如远程医疗、远程教学和远程商业应用以及相关的技术研究和
产品开发。
--一个国家或地区高速综合网络建设的成功，技术并不是唯一的保证，如何利用网络提
供各种业务才是网络成功的真正关键。对于试图以信息产业作为支柱的国家和地区。必然
构建高速电信级的运营平台。在1995-1998年电信供应商和计算机网络供应商为究竟采用
ATM交换机还是IP路由器方式在理论界和网络应用方面展开激烈的争论、到了1999年随
着国际电联ITU一T、ATM论坛以及互联网标准化组织（IETF）开始联合制定的ATM和
P协同工作标准，产业界也开始正视IP业务高速发展的现实以及IP技术独特的优点和ATM
技术具有的先进性，开始了对IP Over ATM的技术产品的开发。
--IP和ATM技术的标准化
--传统电信业正面临互联网和其他IP网络的爆炸式增长的严峻局面，其业务增长速度比
话音快10倍（ITU-T资料）。在不久的将来，发达国家的网络业务量将以数据为主，未来
的网络可能是以IP为基础的数据网络，这一过渡期大约需要5-10年，因而在未来10年内
的公共网络平台必须能够支持两种网络，解决两种网络的互通以及各种业务和应用之间的
互通，最终完成由传统电话交换向分组化ATM/IP为基础的数据网络的平滑过渡，这需要
网络体制标准、规划以及大量新产品的支持。
--目前大部分的IP业务是由电信网传送的，然而由于成本和资费的考虑，不少新兴公司
正在组建独立的IP网。显然，这将对传统电信网的业务，特别是数据业务形成很大的分流，
导致电信公司业务的严重萎缩。这一发展趋势值得电信公司对传统的业务策略和战略进行
重新怦估和修改。
--为此，网络运营者、制造商和软件提供者都在重新考虑各自的业务发展方向、网络结
构和产品。标准化组织正面临巨大的挑战，重新考虑其工作方向和重点。一些自发成立的
国际组织正在不断涌现。目前，理论界和产业界不仅面对电信网络的重大变化，而且面对
更短的开发周期的压力和更短的业务和产品寿命周期的挑战。为此，标准化组织必须调整
重点和工作方向。在标准制定方面。 ITU一T的优势是网络结构、网络互通和网络演进。
IETF和ATM论坛的优势在于协议和应用领域，目前他们合作进行IP和ATM网络方面的
研究。特别是ITU-T采用"特别加速程式"生成有关协议。例如ITU-T的第4、7、8、11、
13和16研究组均己开展有关IP方面的研究。目前研究的方向包括：集成结构、利用电信
设施接入IP网络、 IP与电信网络的互通、 IP结构信号的传送、信令与选路、性能、电
信网与IP网的综合管理、编号与选址、 IP网络的安全性。
--IETF和ATM论坛正致力以下领域的研究：综合互联网体系结构和可以支持的业务；
互联网支持多媒体业务的控制和管理构架；集成IP和ATM的网络设备的运作和工作原理等。
--宽带接入间络技术
--随着世界各国对于本国电业务市场的逐步开放，广播电视这类非电信部门也加入了竞
争，利用已的通信条件在话音、非话、移动方面投入巨大人力、物力和财力。这就要求各
部门在规划"宽带接入网"时必须迅速同时降低网络投资和运营成本。
--传输技术、信号处理技术、硬件（VLSI）技术和软件技术以及系统集成在9O年代已
经有了长足的发展，使得接入网的革命性演变成为可能，促使人们将接入网作为全新的技
术领域予以深入研究。
--根据接入网络侧重点以及实施方针的不同，将宽带接入技术分成电信部门和广播部门
两种类型。讨论接入网宽带化建立时必须再次指出，由于投资成本巨大，所以建议采用稳
健的方式，一般认为应该根据业务带宽的需求增长，实现接入网络的宽带化。这样可以逐
步从宽带业务收回成本、减小投资风险。
--人们用"全业务网络FSN（Full Service Network）"描述接入网最后承载的各种业务：
即广播电视为特征的娱乐业务，以桌面多媒体力主体的计算机数据业务以及电话为特征的
通信业务。电信部门的业务发展显然是从无处不在的电话通信（POTS）开始的，逐步进入
信息和事务处理的领域，同时最终进行以视频广播为特征的娱乐领域。相应地广播部门则
是在己有的宽带非交换的CATV网络的基础上，希望提供给用户更多选择节目的权利。此
时用于传输用户需求的反向信道成为必须，即接入网络必须从原有简单的广播型向双向型
发展。
--对于电信部门而言，目前开通的电业务是低速数据和话音传输。而宽带业务是视频通
信，它要求在原有双绞线基础上提供宽带传输能力。电信部门的优势在于拥有成熟的交换
技术和网络管理能力，但是先天的模拟话音传输是其致命的弱点，可以采取两种可行性方
案：
--（1）在铜线上提供高速数据的传输，即非对称数字环路（ADSL）和高速数字环路
（HDSL）。由于不涉及接入线路的复杂改造，可以在目前现有条件下为急需的用户提供宽
带接入能力，但是由于两端设备价格较为昂贵，不适合广大用户使用。
--（2）建造光纤用户网络（FITL），不利用当前的铜双绞线的传输基础。接入网络的总
费用将很高，但是随着光放大器件价格的下跌和宽带业务需求的普遍增长， FITL接入网
络平均到各个用户的费用是较低的。不同形式的FITL接入网络中相应每户所应负担的费
用及光纤节点所提供的服务和服务个数也不尽相同。显然较为理想的是光纤完全替代目前
双绞铜线的FTTH。但是其费用最高。
--对于广播部门而言，在扩大有线电视业务的同时将把数字电视、高清晰度电视、数据
传输、点播电视以及电话业务作为他们扩展的领域。广播电视部门具有良好的宽带网络-
CATV网络，是其进行这些业务的优势，但是由于有线闭路电视业务是简单的单向传输，
缺乏交换机制以及网络全面管理的功能，使得广播部门提供双向对称／不对称业务非常困
难，所以如果改造现有的单向网络变成双向网络，即在原有的树形广播网络中传输双向上
行的信息是广播部门实现除电视业务以外其他业务的关键。目前人们颇为看重的混合光纤
同轴电缆网络（HFC）就是基于传统的同轴电缆CATV网络的进一步发展的结果。 IEEE 802
协议小组正在为HFC制定相关的协议，相信随着技术和标准的进一步成熟，这一方案将在
近二十年内成为电信和广播部门都愿意投资的宽带建设项目。
--互联网上的话音通信
--利用互联网传送音频信号可以大规模降低用户的费用。同时也是IP网络逐步向多媒体
业务支持的最重要的发展方向。互联网中的话音通信的质量取决于网络和终端系统。网络
方面的因素主要包括网络结构、速度以及协议等。
--互联网采用TCP／IP协议， TCP协议保证数据的可靠传送，IP协议提供信息的路由，
检测IP数据报文丢失。 TCP利用滑动窗口机制进行流量和阻塞控制。由于话音与数据的
业务特性不同，前者前后样值具有冗余性，允许少量传输差错，但有严格的实时性要求。
由于普通电话线路上存在2／4线转换，会产生回波，由此规定，端到端的声音的传输时延
不得超过30ms；而数据传输不允许出现差错，但却对稍长的传输时延要求不高，所以TCP
协议采用的重传可保证信息的可靠传输，但采用的流量阻塞控制并不适合话音通信。
--话音在互联网上的传输利用TCP／IP协议中的UDP／IP协议，即传输层采用用户数
据报协议， UDP原设计目标是传输较短的无确认信息，并且也没有TCP那样的流量和阻
塞控制机制。与目前的电话网络相比，基于互联网的话音通信是不能保证话音通信质量
的。
--互联网上的视频通信
--传统的电信网络传送的交互式视频通信业务是基于2Mb/s的DDN或PCM线路，所以
一般是通过直接设置在电信局的专用会议电视室完成的，这就限制了视频业务的大规模应
用。自1992年ITU-T出了适合于会议电视的n×64kb／s的H.261协议，随后ISO又推出
了适合于存储转发的MPEGI标准， 1995年1SO又推出了MPEG2标准适合于高清晰以及
数字视频地面或卫星传送，而ITU-T在1995年和1998年推出的H.263和H263＋标准，
更进一步将视频信息压缩到64kb/s以下，ITU-T在1996年制定的H.323标准则使计算机网
络传送视频成为可能。为了开展远程教育、远程购物以及低价位的远程会议，我们将致力
于开发互联网上的视频通信技术。其关键在于图像压缩技术、图像预／后处理技术以及图
像通信协议。
--高速通信网络其本质是分组交换，在信息传输的过程中有可能允许在非常短暂的一瞬
间网络中传输的负载超过网络本身的承载能力，此时信元不得不在交换机缓存，如果缓存
溢出，则将丢信元。对于压缩视频这是非常不利的，会影响到接收的视频质量。总体上有
两种解决方案：即预式和反应式。
--预防式是在ATM网络中使用流量控制的方法，接入控制时预约较为宽松的网络资源，
在NPC／UPC防止超出流量合同的信元进入网络。
--反应式是在网络出现短暂阻塞时采取丢弃信元操作。
--适合于视频通信的互联网的协议，目前正在开始制定，在以下方面可能有所突破。
--（1）墓于服务质量（QoS）的路由选择技术
--经典IP层路由选择采用的是向量-距离算法和链接-状态算法，这些算法在中等规模的
数据通信网络中可以有良好的表现，但是在多媒体通信中不仅希望网络能够将数据报传送
到目的主机，同时希望在规定时间和差错率的范围内完成信息传输工作时，路由选择过程
必须以保证用户业务的QoS为基础。这与传统路由选择考虑的方法和出发点显然是不尽相
同的。具体他说，在路由选择时狈考虑以下几方面的因素：
--＊性能约束：信息传输所经过的链路段必须能够满足相应的QoS需求。
--＊资源约束：网络希望所有的链路段的负载能够均衡。
--＊优先级约束：抢占式的寻径方式显然不能充分利用网络资源，但是在出现某种特殊
情况需快速传送信息时，寻径策略必须能够快速终止某些通信过程释放相应资源以用于传
送紧急信息。--（2）资源预留策略
--网络层协议是否能够进行资源预留可认为是互联网能否保证实时通信的最重要的因
素。在目前以Best effort为特征的数据报方式中，沿用的是传统的"存储转发"的交换方
式。信息传输的时延、抖动以及由于缓存溢出而引起的差错率和网络当前负载有关。为了
保证实时通信，网络节必须能够为相应的过程预留传输和交换资源，这一点在ATM交换
机中已经充分考虑了这一因素。资源预留协议的目的也是为此提出的。
--为了能够为相应的通信过程预留资源，前提是能够标识传输过程。在ATM网络中采
用虚电路方式，可以通过VPI／VCI直接标识连接过程。而IP协议是数据报方式，对于网
络而言，实际是没有连接概念的。网络节点（路由器或网关）可以根据IP数据报中的目的
地址独立寻址，所以在互联网节点菌先必须能够根据数据报的发送地址和目的地址区分相
应的信息流。
--针对互联网运行机制，人们提出了两种资源预留策略，即流协议ST（Stream Protocol）
和资源预留协议（RSVP）。ST对下层网络和协议有比较高的要求，将来不可能成为互联网
的资源预留协议。 RSVP协议是1993年由Xerox PARC、MIT和USC信息科学研究所联
合提出的，被认为是将来互联网II的资源预留可选方案，并期望在LAN和MAN网络中
获得应用，以期获得端到端的通信过程的资源预留。

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