第3章 新型寬帶網(wǎng)絡(luò)及其技術(shù)

1、第3章　新型寬帶網(wǎng)絡(luò)及其技術(shù),3.1 寬帶接入新技術(shù),3.1.1 接入網(wǎng)與寬帶接入網(wǎng)3.1.2 基于PSTN的接入技術(shù)3.1.3 寬帶以太網(wǎng)接入3.1.4 下一代光接入網(wǎng)3.1.5 基于無(wú)線的接入方式3.1.6 綜合寬帶接入平臺(tái),把一個(gè)終端系統(tǒng)連接到一個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的過(guò)程稱(chēng)為接入。 接入網(wǎng)（AN，Access Network）是連接核心網(wǎng)與用戶(hù)或用戶(hù)駐地網(wǎng)的橋梁，是本地交換機(jī)到用戶(hù)終端的實(shí)施系統(tǒng)。,圖3-1

2、 接入網(wǎng)在公用電信網(wǎng)中的位置,3.1.1 接入網(wǎng)與寬帶接入網(wǎng),圖3-2 接入網(wǎng)的組成及物理位置,,接入網(wǎng)技術(shù)包括以電話(huà)網(wǎng)銅線為基礎(chǔ)的xDSL技術(shù)、以有線電視產(chǎn)業(yè)為基礎(chǔ)的電纜調(diào)制解調(diào)器技術(shù)、以光纖為基礎(chǔ)的光纖接入網(wǎng)技術(shù)、以5類(lèi)雙絞線為基礎(chǔ)的以太網(wǎng)接入技術(shù)、以擴(kuò)頻通信為基礎(chǔ)的無(wú)線接入技術(shù)。 根據(jù)使用媒體不同，接入網(wǎng)技術(shù)分為光纖接入、銅線接入、HFC和WLL。,接入網(wǎng)的特點(diǎn)包括：①完成復(fù)用、交叉連接和傳輸功能；②提供開(kāi)放的V5標(biāo)準(zhǔn)

3、接口，可實(shí)現(xiàn)與任何種類(lèi)的交換設(shè)備進(jìn)行連接；③光纖化程度高；④提供各種綜合業(yè)務(wù)；⑤對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力強(qiáng)；⑥組網(wǎng)能力強(qiáng)；⑦可采用HSDL、ADSL、有源及無(wú)源網(wǎng)絡(luò)、HFC和無(wú)線等多種接入技術(shù)；⑧接入網(wǎng)可獨(dú)立于交換機(jī)進(jìn)行升級(jí)，靈活性高，有利于引入新業(yè)務(wù)和向?qū)拵ЬW(wǎng)過(guò)渡；⑨接入網(wǎng)提供了功能較為全面的網(wǎng)管系統(tǒng)，給網(wǎng)管帶來(lái)方便。 接入網(wǎng)的主要功能有用戶(hù)口功能、業(yè)務(wù)口功能、核心功能、傳送功能、系統(tǒng)管理功能。,寬帶接入網(wǎng)還應(yīng)包括以下幾個(gè)方面的功能。

4、 ① 將來(lái)自用戶(hù)的業(yè)務(wù)流傳輸、尋徑和多路復(fù)用至核心網(wǎng)。 ② 依據(jù)QoS將來(lái)自用戶(hù)的業(yè)務(wù)流分類(lèi)。 ③ 執(zhí)行QoS。 ④ 提供導(dǎo)航幫助和目錄服務(wù)。 ⑤ 內(nèi)容提供者的緩沖服務(wù)器。 ⑥ 執(zhí)行媒介訪問(wèn)控制（MAC，Medium Access Control）協(xié)議。 ⑦ 用戶(hù)認(rèn)證。 ⑧ 提供用于調(diào)用的管理。,3.1.2 基于PSTN的接入技術(shù),PSTN的接入技術(shù)主要包括如下幾類(lèi)。1

5、．xDSL技術(shù) （1）ADSL ADSL利用現(xiàn)有的電話(huà)線路和ADSL專(zhuān)用調(diào)制解調(diào)器，將數(shù)字信號(hào)的傳輸速率提升到下傳1.5～9Mbit/s、上傳64～640kbit/s。 ADSL將一條雙絞線上的用戶(hù)頻譜分為3個(gè)頻段：① 0～4kHz頻段，傳送話(huà)音基帶信號(hào)實(shí)現(xiàn)電話(huà)業(yè)務(wù)；② 20～200kHz頻段，傳送上行或下行的低速數(shù)據(jù)（144～576kbit/s）；③ 250～1 000kHz頻段，傳送下行高速數(shù)據(jù)（速率可達(dá)

6、8Mbit/s）。,高數(shù)據(jù)率數(shù)字用戶(hù)環(huán)線利用兩條雙絞線進(jìn)行數(shù)字資料的傳輸，不過(guò)上下傳速度對(duì)稱(chēng)。在一條雙絞線的狀況下，HDSL速率可達(dá)784～1 040kbit/s；如果以?xún)蓷l雙絞線傳輸，則可將速率提高到T1（1.544Mbit/s）或E1（2.048Mbit/s）的水準(zhǔn)。,（2）高數(shù)據(jù)率數(shù)字用戶(hù)環(huán)線,VDSL為甚高速的傳輸方式，即ADSL的快速版本。 它采用頻分復(fù)用方式，將窄帶語(yǔ)音、ISDN以及VDSL的上、下行信號(hào)放

7、在不同的頻段傳輸。 其下行速率可達(dá)13～55Mbit/s，上行速率可達(dá)1.5～19Mbit/s，傳輸距離約為300～1 500m。,（3）VDSL,對(duì)稱(chēng)數(shù)字用戶(hù)環(huán)線是對(duì)稱(chēng)的DSL技術(shù)，是HDSL的一個(gè)分支，傳輸速率由幾百kbit/s到2Mbit/s，傳輸距離可達(dá)3km左右。,（4）對(duì)稱(chēng)數(shù)字用戶(hù)環(huán)線,速率自適應(yīng)數(shù)字用戶(hù)環(huán)線是速率可調(diào)的ADSL，支持的下行速率最高可以達(dá)到7Mbit/s，上行速率最高可達(dá)到1.5Mbit/s

8、，其傳輸距離可達(dá)5.5km左右。,（5）速率自適應(yīng)數(shù)字用戶(hù)環(huán)線,單線對(duì)HDSL（SHDSL，Single-line HDSL）是HDSL單線版本的升級(jí)技術(shù)，能提供上下行同為2.3Mbit/s的帶寬，最長(zhǎng)傳輸距離可達(dá)7km。,（6）單線對(duì)HDSL,ISDN數(shù)字用戶(hù)環(huán)線（IDSL，ISDN DSL）是DSL和ISDN技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物，使用與ISDN設(shè)備相同的2B1Q數(shù)字編碼技術(shù)，并且提供144kbit/s的帶寬，最長(zhǎng)傳輸距離可達(dá)5km。,（7

9、）ISDN數(shù)字用戶(hù)環(huán)線,多速率數(shù)字用戶(hù)環(huán)線（MDSL，Multi-rate Digital Subscriber Line）是一種類(lèi)似SDSL的多速率對(duì)稱(chēng)傳輸技術(shù)，它可以在一對(duì)銅質(zhì)雙絞線上支持從128kbit/s～2.3Mbit/s的速率。 在0.4mm線徑上最遠(yuǎn)可以提供9.4km的傳輸距離。,（8）多速率數(shù)字用戶(hù)環(huán)線,表3-1xDSL的主要性能,xDSL技術(shù)的發(fā)展策略如下。 ① 以ADSL技術(shù)為主，并積極推動(dòng)更高速率的

10、VDSL技術(shù)。 ② ADSL的發(fā)展趨勢(shì)將是以ADSL2/ADSL2+取代ADSLl 。 ③ VDSL主要適用于一些對(duì)下行帶寬有很高需求（超過(guò)12Mbit/s）或需要雙向?qū)ΨQ(chēng)帶寬（如雙向需要超過(guò)6Mbit/s）的用戶(hù)。 ④ 各種xDSL技術(shù)也在融合。,用戶(hù)線接入多路復(fù)用器（HomePNA，Home Phoneline Network Alliance）系統(tǒng)在現(xiàn)有的銅線和光纖網(wǎng)絡(luò)上提供每個(gè)用戶(hù)1～10Mbit/s的高

11、速數(shù)據(jù)傳輸。 HomePNA技術(shù)能夠分離通過(guò)一條電話(huà)線傳送的聲音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。 聲音傳送的波段在20Hz～3.4kHz之間，設(shè)備則利用5.5～9.5MHz波段傳送數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。,2．用戶(hù)線接入多路復(fù)用器,3DDS是一種提供IP網(wǎng)絡(luò)增值業(yè)務(wù)的寬頻帶多媒體應(yīng)用系統(tǒng)，全稱(chēng)是三維數(shù)字交互寬帶網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，它充分利用現(xiàn)有電話(huà)線網(wǎng)絡(luò)向用戶(hù)提供寬帶多媒體服務(wù)。 目前的上下行帶寬已達(dá)10MHz。,3．3DDS,3.1.3 寬帶以太網(wǎng)接入,

12、如果接入網(wǎng)也采用以太網(wǎng)將形成從局域網(wǎng)、接入網(wǎng)、城域網(wǎng)到廣域網(wǎng)全部是以太網(wǎng)的結(jié)構(gòu)。 采用與IP一致的統(tǒng)一的以太網(wǎng)幀結(jié)構(gòu)，各網(wǎng)之間無(wú)縫連接，中間不需要任何格式轉(zhuǎn)換，將可以提高運(yùn)行效率、方便管理、降低成本。,基于以太網(wǎng)技術(shù)的寬帶接入網(wǎng)由局側(cè)設(shè)備和用戶(hù)側(cè)設(shè)備組成，局側(cè)設(shè)備一般位于小區(qū)內(nèi)或商業(yè)大樓內(nèi)，用戶(hù)側(cè)設(shè)備一般位于居民樓內(nèi)。 通常以太網(wǎng)接入提供的帶寬是：對(duì)商業(yè)用戶(hù)來(lái)說(shuō)，1Gbit/s到大樓、100Mbit/s到樓層、10Mbi

13、t/s到桌面；對(duì)住宅用戶(hù)來(lái)說(shuō)，1Gbit/s到社區(qū)、100Mbit/s到樓、10Mbit/s到家庭。 基于以太網(wǎng)技術(shù)的寬帶接入網(wǎng)結(jié)構(gòu)如圖3-3所示。,圖3-3 基于以太網(wǎng)技術(shù)的寬帶接入網(wǎng)結(jié)構(gòu),3.1.4 下一代光接入網(wǎng),所謂光接入網(wǎng)（OAN，Optical Access Network）就是采用光纖傳輸技術(shù)的接入網(wǎng)，泛指本地交換機(jī)或遠(yuǎn)端模塊與用戶(hù)之間采用光纖通信或部分采用光纖通信的系統(tǒng)。 當(dāng)前有多種光纖接入方式，

14、 光纖到遠(yuǎn)端單元（FTTR，F(xiàn)iber To The Remote unit）、光纖到大樓（FTTB，F(xiàn)iber To The Building）、光纖到路邊（FTTC，F(xiàn)iber To The Curb）、光纖到小區(qū)（FTTZ，F(xiàn)iber To The Zone）、光纖到辦公室（FTTO，F(xiàn)iber To The Office）、光纖到戶(hù)（FTTH）。,圖3-4所示為OAN的一種通用參考配置，它適合于FTTC、FTTB、FTTO和

15、FTTH等各種情況。,1．光接入網(wǎng)的原理和結(jié)構(gòu),圖3-4 OAN的參考配置,光纖接入網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有單一星形、雙星形（包括有源和無(wú)源）和環(huán)形，而環(huán)形結(jié)構(gòu)中又包括環(huán)形＋大樓綜合布線和環(huán)形＋星形＋引入線。,PON是實(shí)現(xiàn)FTTH的關(guān)鍵技術(shù)之一。,2．PON,圖3-5 FTTH的三種實(shí)施方式,,圖3-6 PON拓?fù)?,所謂以太網(wǎng)無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)（EPON，Ethernet PON）就是把全部數(shù)據(jù)裝在以太網(wǎng)內(nèi)來(lái)傳送的一種PON。 新采納的Q

16、oS技術(shù)使以太網(wǎng)能夠支持話(huà)音、數(shù)據(jù)和視像，這些技術(shù)包括全雙工支持、優(yōu)先等級(jí)化（P802.1P）和虛擬局域網(wǎng)標(biāo)記（P802.1Q）等。 吉比特?zé)o源光網(wǎng)絡(luò)（GPON，Gigabit-capable PON）綜合和兼顧了ATM/Ethernet/TDM分組傳送技術(shù)。 ITU在2003年正式通過(guò)并頒布了GPON標(biāo)準(zhǔn)系列中的三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)：G.984.1、G.984.2和G.984.3。,3．從APON到EPON及GPON,表3-2E

17、PON、GPON和APON技術(shù)主要參數(shù)的比較,3.1.5 基于無(wú)線的接入方式,無(wú)線接入技術(shù)可以分為移動(dòng)接入和固定接入兩大類(lèi)，其中移動(dòng)接入又可分為高速和低速兩種。,1．移動(dòng)接入,（1）GSM接入技術(shù),GSM用的是窄帶TDMA，允許在一個(gè)射頻（即蜂窩）同時(shí)進(jìn)行8組通話(huà)。 它是根據(jù)歐洲標(biāo)準(zhǔn)而確定的頻率范圍在900～1 800MHz之間的數(shù)字移動(dòng)電話(huà)系統(tǒng)，頻率為1 800MHz的系統(tǒng)也被美國(guó)采納。 GSM網(wǎng)具有

18、較強(qiáng)的保密性和抗干擾性，音質(zhì)清晰，通話(huà)穩(wěn)定，并具備容量大、頻率資源利用率高、接口開(kāi)放、功能強(qiáng)大等優(yōu)點(diǎn)。,CDMA的運(yùn)作是利用展頻技術(shù)。 所謂展頻就是將所想要傳遞的信息加入一個(gè)特定的信號(hào)后，在一個(gè)比原來(lái)信號(hào)還大的寬帶上傳輸開(kāi)來(lái)。,（2）CDMA接入技術(shù),藍(lán)牙的英文名稱(chēng)為“Bluetooth”，關(guān)于藍(lán)牙這個(gè)名稱(chēng)的由來(lái)也是眾說(shuō)紛紜，有的說(shuō)狼牙在黑夜里會(huì)發(fā)出藍(lán)光，因此得名“藍(lán)牙”。 但權(quán)威版本的解釋是說(shuō)，藍(lán)牙是丹麥國(guó)王Vikin

19、g（940—981年）的“綽號(hào)”，他統(tǒng)一了丹麥和挪威，因?yàn)樗麗?ài)吃藍(lán)莓，牙齒被染藍(lán)，因此而得這一“綽號(hào)”。 藍(lán)牙技術(shù)是由移動(dòng)通信公司與移動(dòng)計(jì)算公司聯(lián)合起來(lái)開(kāi)發(fā)的傳輸范圍約為10m的短距離無(wú)線通信標(biāo)準(zhǔn)，用來(lái)設(shè)計(jì)在便攜式計(jì)算機(jī)、移動(dòng)電話(huà)以及其他的移動(dòng)設(shè)備之間建立起一種小型、經(jīng)濟(jì)、短距離的無(wú)線鏈路,（3）藍(lán)牙技術(shù),寬帶碼分多址（WCDMA，Wideband CDMA）是一種由3GPP具體制定的，以頻譜效率技術(shù)構(gòu)建的基于GSM MAP核心

20、網(wǎng)。 WCDMA需要把不同比特率、不同服務(wù)種類(lèi)和不同性質(zhì)要求的業(yè)務(wù)混合在一起。 在反向信道上，采用導(dǎo)頻符號(hào)相干RAKE接收的方式，解決了CDMA中反向信道容量受限的問(wèn)題。,（4）WCDMA接入技術(shù),固定無(wú)線接入是指從交換節(jié)點(diǎn)到固定用戶(hù)終端部分或全部采用了無(wú)線方式，是有線接入的一個(gè)有效補(bǔ)充手段。 使用較多的技術(shù)主要有微波點(diǎn)到點(diǎn)系統(tǒng)、微波點(diǎn)到多點(diǎn)系統(tǒng)、固定蜂窩系統(tǒng)、固定無(wú)繩系統(tǒng)、MMDS、LMDS和VSAT等。,2．

21、固定無(wú)線接入,微波MMDS被稱(chēng)為無(wú)線電纜網(wǎng)，是一種性能優(yōu)異的寬帶用戶(hù)接入網(wǎng)，可使用的無(wú)線電纜頻段在900MHz～40GHz之間。 在這種系統(tǒng)中，每一個(gè)小區(qū)設(shè)一個(gè)本地MMDS微波收發(fā)前端，將光信號(hào)轉(zhuǎn)為電信號(hào)發(fā)送出去。 MMDS前端將信號(hào)微波調(diào)制從空中傳送到用戶(hù)而不是通過(guò)同軸電纜，用戶(hù)通過(guò)無(wú)線信道，經(jīng)無(wú)線電纜調(diào)制器解調(diào)后，將數(shù)據(jù)送至計(jì)算機(jī)。 MMDS一般采用正交幅度調(diào)制，工作頻率應(yīng)為2.5～2.7GHz.,（1）M

22、MDS,LMDS是一種微波的寬帶業(yè)務(wù)，工作在28GHz附近頻段，在較近的距離雙向傳輸話(huà)音、數(shù)據(jù)和圖像等信息。 LMDS采用一種類(lèi)似蜂窩的服務(wù)區(qū)結(jié)構(gòu)，將一個(gè)需要提供業(yè)務(wù)的地區(qū)劃分為若干服務(wù)區(qū)，每個(gè)服務(wù)區(qū)內(nèi)設(shè)基站，基站設(shè)備經(jīng)點(diǎn)到多點(diǎn)無(wú)線鏈路與服務(wù)區(qū)內(nèi)的用戶(hù)端通信。 每個(gè)服務(wù)區(qū)覆蓋范圍為幾千米至十幾千米，并可相互重疊。,（2）LMDS,圖3-7 LMDS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖,LMDS系統(tǒng)的參考結(jié)構(gòu)如圖3-7所示。,VSAT通常指衛(wèi)星

23、天線孔徑小于3m（1.2～2.8m）、具有高度軟件控制功能的地球站。 T有以下兩個(gè)主要特點(diǎn)。 ① 地球站通信設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊牢固，全固態(tài)化，尺寸小，功耗低，安裝方便，價(jià)格便宜。 ② 組網(wǎng)方式靈活、多樣。,（3）VSAT,3.1.6 綜合寬帶接入平臺(tái),圖3-8 綜合寬帶接入平臺(tái),3.2 10吉比特以太網(wǎng),3.2.1 10吉比特以太網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)3.2.2 10吉比特以太網(wǎng)的技術(shù)要點(diǎn)3.2.3 10吉比特以太網(wǎng)

24、的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)3.2.4 10吉比特以太網(wǎng)的產(chǎn)品系列3.2.5 10吉比特以太網(wǎng)的幀結(jié)構(gòu),3.2.6 10吉比特以太網(wǎng)物理層規(guī)范實(shí)體3.2.7 10GBase-X物理層的工作原理3.2.8 10GBase-R物理層的工作原理3.2.9 10GBase-W物理層的實(shí)現(xiàn)機(jī)制3.2.10 10GBase-T的實(shí)施3.2.11 10吉比特以太網(wǎng)物理子層與接口之間的關(guān)系3.2.12 10吉比特以太網(wǎng)物理層的主要接口

25、3.2.13 40/100吉比特以太網(wǎng),3.2.1 10吉比特以太網(wǎng)的優(yōu)勢(shì),① 更公平，更兼容。② 簡(jiǎn)單方便，升級(jí)容易。③ 更高的帶寬和更遠(yuǎn)的傳輸距離。④ 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，性能提高。⑤ 功能加強(qiáng)，安全得到保障。,⑥ 成為融合的工具。⑦ 以太網(wǎng)使用SNMP提供網(wǎng)絡(luò)管理和維護(hù)功能。⑧ 成本低廉。⑨ 為網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)者帶來(lái)充分的靈活性。⑩ 可充分利用互聯(lián)和捆綁技術(shù)。 采用10吉比特以太網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)管理者可以用實(shí)時(shí)方式。,3.2.2 1

26、0吉比特以太網(wǎng)的技術(shù)要點(diǎn),（1）全雙工的工作模式（2）不支持載波監(jiān)聽(tīng)多路訪問(wèn)/沖突檢測(cè)（3）物理層（PHY，Physical Layer）特點(diǎn),10Gbit/s局域以太網(wǎng)物理層的MAC時(shí)鐘可選擇工作在1Gbit/s方式下或10Gbit/s方式下，允許以太網(wǎng)復(fù)用設(shè)備同時(shí)攜帶10路1Gbit/s信號(hào)，幀格式與以太網(wǎng)的幀格式一致，工作速率為10Gbit/s。 10Mbit/s/100Mbit/s/1 000Mbit/s兼

27、容，使局域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)范圍最大達(dá)到40km。,10Gbit/s廣域網(wǎng)物理層的特點(diǎn)：由于局域以太網(wǎng)采用以太網(wǎng)幀格式，傳輸速率為10Gbit/s，而10Gbit/s廣域以太網(wǎng)采用OC-192c（OC-192c是STS-192c的光對(duì)應(yīng)物）幀格式在線路上傳輸，傳輸速率為9.584 64Gbit/s，所以10Gbit/s廣域以太網(wǎng)MAC層有速率匹配功能。 線路比特誤碼率可為10?12。 當(dāng)物理介質(zhì)采用單模光纖時(shí)，傳輸距離可

28、達(dá)300km；采用多模光纖時(shí)，可達(dá)40km。,如果以太網(wǎng)幀在廣域網(wǎng)中傳輸，需要對(duì)以太網(wǎng)幀格式進(jìn)行修改。 為此，對(duì)幀格式進(jìn)行了修改，添加長(zhǎng)度域和HEC域。,（4）幀格式,10Gbit/s局域以太網(wǎng)和廣域以太網(wǎng)物理層的速率不同，LAN的數(shù)據(jù)率為10Gbit/s，WAN的數(shù)據(jù)率為9.584 64Gbit/s。,（5）速率適配,10吉比特以太網(wǎng)在LAN、MAN、WAN不同的應(yīng)用上提供了多樣化的接口類(lèi)型，在LAN方面，可以提供多

29、模光纖長(zhǎng)達(dá)300m的支持距離，或針對(duì)大樓與大樓間/園區(qū)網(wǎng)的需要提供單模光纖長(zhǎng)達(dá)10km的支持距離。 在MAN方面，可以提供1 550nm波長(zhǎng)單模光纖長(zhǎng)達(dá)40km的支持距離。 在WAN方面，更可以提供OC-192c WAN PHY，支持長(zhǎng)達(dá)70～100km的連接。,（6）接口方式,10吉比特以太網(wǎng)使用64B/66B和8B/10B兩種編碼方式，而傳統(tǒng)以太網(wǎng)只使用8B/10B編碼。,（7）編碼方式,現(xiàn)在采用10Gbi

30、t/s互連，甚至4個(gè)10Gbit/s捆綁互連，達(dá)到40Gbit/s的寬帶水平。,（8）捆綁互連,3.2.3 10吉比特以太網(wǎng)的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn),人們用5年習(xí)慣了百兆比特，3年普及了吉比特。 2002年6月12日，10吉比特以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)被IEEE正式通過(guò)。 圖3-9所示為10吉比特以太網(wǎng)的發(fā)展簡(jiǎn)史。,圖3-9 IEEE 802.3ae標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展簡(jiǎn)史,表3-3 10吉比特以太網(wǎng)協(xié)議推出的時(shí)間表及描述,3.2.4 10吉比特

31、以太網(wǎng)的產(chǎn)品系列,10吉比特以太網(wǎng)產(chǎn)品可以分為三大種類(lèi)：10吉比特以太網(wǎng)接口模塊、10吉比特以太網(wǎng)交換機(jī)/路由器、10吉比特以太網(wǎng)邊緣網(wǎng)卡。,大多數(shù)支持10吉比特以太網(wǎng)的產(chǎn)品是在GbE交換機(jī)/路由器的基礎(chǔ)上增加10吉比特以太網(wǎng)接口模塊。,1．10吉比特以太網(wǎng)接口模塊,第一代10吉比特交換機(jī)就是在原有吉比特交換機(jī)的基礎(chǔ)上添加了10吉比特端口。 各10吉比特設(shè)備廠商都相繼推出了從機(jī)箱到背板設(shè)計(jì)到操作系統(tǒng)真正符合10吉比特應(yīng)用的第二代

32、產(chǎn)品。,2．10吉比特以太網(wǎng)交換機(jī)/路由器,英特爾是第一家推出10吉比特網(wǎng)卡的廠商，Chelsio 通信、Neterion、IBM、HP和SGI公司等其他廠商此后也推出了10吉比特網(wǎng)卡產(chǎn)品。,3．10吉比特以太網(wǎng)邊緣網(wǎng)卡,3.2.5 10吉比特以太網(wǎng)的幀結(jié)構(gòu),,3.2.6 10吉比特以太網(wǎng)物理層規(guī)范實(shí)體,目前主流的5種10吉比特以太網(wǎng)傳輸標(biāo)準(zhǔn)是10GBase-R、10GBase-W、10GBase-X、10GBase-CX4和10G

33、Base-T。 5種傳輸標(biāo)準(zhǔn)在數(shù)據(jù)鏈路層以上都相同，差別在于物理層。10GBase-R和10GBase-CX4用于傳統(tǒng)的以太網(wǎng)環(huán)境；10GBase-R采用光纖作為傳輸介質(zhì)；10GBase-CX4采用銅纜作為傳輸介質(zhì)；10GBase-T采用雙絞線作為傳輸介質(zhì)。,表3-4 10吉比特以太網(wǎng)規(guī)范實(shí)體與編碼、子層、介質(zhì)之間的關(guān)系,IEEE 802.3ae 10吉比特以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)定義了兩種類(lèi)型的LAN，即10GBase-X和10GBase-

34、R；規(guī)范了4個(gè)標(biāo)準(zhǔn)接口，它們分別是串行機(jī)制的10GBase-SR、10GBase-LR和10GBase-ER及基于波分復(fù)用機(jī)制的10GBase-LX4。 面向WAN的有10GBase-SW、10GBase-LW和10GBase-EW三種。,1．IEEE 802.3ae 10吉比特以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,表3-5 10吉比特以太網(wǎng) 7種類(lèi)型標(biāo)準(zhǔn)的比較,從表3-4可以看到，10GBase-S（S代表短波）是為MMF上850nm光傳輸設(shè)計(jì)的

35、；10GBase-L（L代表長(zhǎng)波）是為單模光纖（SMF，Single Mode Fiber）上1 310nm光傳輸設(shè)計(jì)的；10GBase-E（E代表超長(zhǎng)波）是為單模光纖上1 550nm光傳輸設(shè)計(jì)的。,IEEE 802.3ak是第一個(gè)不采用5/6類(lèi)電纜技術(shù)的銅纜以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。 802.3ak也稱(chēng)10GBase-CX4，它被規(guī)定在CX4（即4對(duì)雙軸銅線）上傳輸，距離不超過(guò)15m。 該項(xiàng)技術(shù)使用了相同的10吉

36、比特MAC、XGMII和802.3中指定的XAUI編碼器/解碼器，以3.125G的波特率將信號(hào)分解為4個(gè)不同的路徑。 CX4適用于機(jī)架間系統(tǒng)。,2．同軸銅纜10吉比特以太網(wǎng)規(guī)范——10GBase-CX4,銅纜10吉比特以太網(wǎng)的另外一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)10GBase-T是指在雙絞銅線上實(shí)施10吉比特以太網(wǎng)，可以在6類(lèi)非屏蔽雙絞線（UTP，Unshielded Twisted Paired）（CAT6）線纜上支持55～100m的距離，在7類(lèi)線（

37、CAT7）和增強(qiáng)6類(lèi)線（即CAT6a線纜）上支持100m的距離。,3．雙絞線銅纜10吉比特以太網(wǎng)規(guī)范——10GBase-T,表3-610GBase-T和10GBase-CX4的性能比較,為什么IEEE 802.3創(chuàng)建另一種多模光纖端口類(lèi)型10GBase-LRM呢？部分原因如下。 ① 只有安裝新型高帶寬OM3（50?m纖芯）多模光纖，10GBase-SR才能支持300m的距離。在通常安裝的帶寬較低的多模光纖OM1（62?m纖芯）

38、和OM2（50?m纖芯）上，10GBase-SR只能用于機(jī)房中的設(shè)備間互連。 ② 10GBase-LX4是一種昂貴的波分復(fù)用解決方案。 ③ OM1和OM2光纖的安裝數(shù)量龐大。,4．傳統(tǒng)多模光纖10吉比特以太網(wǎng)規(guī)范—10GBase-LRM,10GBase-LRM的目標(biāo)可歸納如下。 ① 利用現(xiàn)有的10吉比特以太網(wǎng)串行LAN PHY編碼子層。 ② 支持好于或等于10?12的誤碼率。 ③ 支持62.5?

39、m纖芯的多模光纖：160/500MHz·km和200/500MHz·km（OM1）。 ④ 支持50?m纖芯的多模光纖：400/400MHz·km、500/500MHz·km（OM2）和1 500/500MHz·km（OM3）。,⑤ 提供一個(gè)物理層規(guī)范，支持下述鏈路長(zhǎng)度：在已安裝的500MHz·km多模光纖上最低支持220m的鏈路；在選定的多模光纖上最低支持30

40、0m的鏈路；在已安裝的OM1和OM2多模光纖上實(shí)現(xiàn)300m的鏈路距離。,互連不再是在設(shè)備之間，而是在機(jī)箱內(nèi)進(jìn)行，以太網(wǎng)僅在設(shè)備內(nèi)傳輸數(shù)據(jù)。 系統(tǒng)的背板扮演的是板卡和子系統(tǒng)之間通信高速公路的角色。 10吉比特背板目前已經(jīng)存在并行和串行兩種版本。 并行版是背板的通用設(shè)計(jì)，它將10吉比特信號(hào)拆分為4條通道，每條通道的帶寬都是3.125Gbit/s。 而在串行版中只定義了一條通道，串行可達(dá)1Gbit/s、10Gb

41、it/s，甚至４路10Gbit/s，可帶來(lái)10?12或更低的誤碼率。,5．背板吉比特和10吉比特以太網(wǎng)規(guī)范,3.2.7 10GBase-X物理層的工作原理,圖3-12 10GBase-X物理層的功能框圖,3.2.8 10GBase-R物理層的工作原理,圖3-13 10GBase-R物理層的功能框圖,3.2.9 10GBase-W物理層的實(shí)現(xiàn)機(jī)制,圖3-14 10GBase-W的分層結(jié)構(gòu),10GBase-W定義WIS的目的可歸

42、結(jié)為以下幾點(diǎn)。 ① 支持10吉比特光以太網(wǎng)MAC層的全雙工模式。 ② 支持10GBase-W規(guī)范組中對(duì)PCS、PMA、PMD子層的要求。 ③ 給PMA子層提供9.484 64Gbit/s的等效數(shù)據(jù)速率。 ④ 提供成幀、擾碼和故障檢測(cè)等功能。 ⑤ 維持PCS和PMD子層對(duì)全雙工模式和誤碼率的要求。,3.2.10 10GBase-T的實(shí)施,圖3-15 10GBase-T的拓?fù)?3.2.1

43、1 10吉比特以太網(wǎng)物理子層與接口之間的關(guān)系,圖3-16 10吉比特以太網(wǎng)各子層及其相關(guān)接口的位置關(guān)系,10吉比特以太網(wǎng)MAC層不采用CSMA/CD碰撞檢測(cè)機(jī)制，不必使用沖突探測(cè)協(xié)議，只支持兩個(gè)站點(diǎn)對(duì)點(diǎn)全雙工的傳送數(shù)據(jù)。 10吉比特以太網(wǎng)MAC具有以下功能。① 驗(yàn)證幀的完整性。② 提供出口以太網(wǎng)幀封裝。③ 支持 VLAN 標(biāo)志幀。④ 提供8個(gè)精確匹配地址過(guò)濾器。⑤ 提供基于散列消息的64位二進(jìn)制算法。,（1）MAC

44、,⑥ 最小幀尺寸為 64Byte。 ⑦ 提供統(tǒng)計(jì)計(jì)數(shù)器以支持遠(yuǎn)程監(jiān)控。 ⑧ 支持最大為9.6KB的超長(zhǎng)幀。 ⑨ 提供IPG。 ⑩ 實(shí)施帶內(nèi)“暫停發(fā)送”流控制，并支持帶外流控制。 上層芯片可以使用特定管腳或主機(jī)信令生成暫停幀發(fā)送，以此實(shí)現(xiàn)流控制。,它的功能是將XGMII的通路數(shù)據(jù)和相關(guān)控制信號(hào)映射到原始PLS服務(wù)接口定義的（MAC/PLS）接口上。,（2）RS子層,它的功能是擴(kuò)展芯片與芯片之

45、間的互連，4×3.125Gbit/s XAUI，8B/10B 編碼和10B/8B解碼，窄通道之間的同步，系統(tǒng)測(cè)試的反饋模式，XGMII和XAUI接口之間的轉(zhuǎn)換。,（3）XGXS子層,PCS子層位于協(xié)調(diào)子層（通過(guò)XGMII）和PMA子層之間。 PCS子層完成將經(jīng)過(guò)完善定義的以太網(wǎng)MAC功能映射到現(xiàn)存的編碼和物理層信號(hào)系統(tǒng)的功能上去。,（4）PCS子層,WIS子層是可選的物理子層，可用在PMA與PCS之間，產(chǎn)生SONET

46、STS-192C傳輸格式或容器速率的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)流。,（5）WIS子層,PMA子層提供了PCS和PMD層之間的串行化服務(wù)接口。,（6）PMA子層,PMD子層的功能是支持在PMA子層和介質(zhì)之間交換串行化的符號(hào)代碼位。,（7）PMD子層,XGMII為10吉比特全雙工接口，它是連接以太網(wǎng)MAC層和物理層的橋梁。,（8）XGMII接口,該接口是一個(gè)全雙工低針數(shù)、自發(fā)時(shí)鐘串行總線接口，能極大地改進(jìn)和簡(jiǎn)化互連的路由選擇。它分別在兩個(gè)方向上使用4對(duì)自同

47、步串行鏈路來(lái)實(shí)現(xiàn)10Gbit/s的吞吐量。,（9）XAUI接口,它是16位低電壓差分信號(hào)接口。,（10）XSBI接口,其用于將PMD子層和物理層的光纜相連接。10GBase-R和10GBase-W PMD在MDI處與光纜耦合。MDI是PMD和光纜之間的接口，包括連接化的光纜和PMD插座。,（11）MDI接口,3.2.12 10吉比特以太網(wǎng)物理層的主要接口,1．XGMII接口的界面,圖3-18 XGMII接口的界面,32比特?cái)?shù)據(jù)TXD

48、和4比特TXC劃分為4個(gè)通道，同樣，接收信號(hào)RXD和RXC也劃分為4個(gè)通道。4個(gè)通道共享統(tǒng)一的時(shí)鐘信號(hào)TX-CLK和RX-CLK。4個(gè)通道根據(jù)round-robin算法分配流量。,XAUI直接從吉比特以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)中1000Base-X的PHY發(fā)展而來(lái)，它具有自帶時(shí)鐘的串行總線和一個(gè)全雙工接口，自同步特性消除了時(shí)鐘和數(shù)據(jù)的相位偏移。 XAUI接口的速率是1000Base-X的2.5倍，通過(guò)4條串行通道使數(shù)據(jù)吞吐量達(dá)吉比特以太網(wǎng)的10

49、倍。,2．10吉比特附加單元接口XAUI,XAUI和1000Base-X一樣，采用可靠的8B/10B傳輸代碼，保證信號(hào)在通過(guò)互聯(lián)的接口處（一般是銅介質(zhì)）后依然完好如初，方便了芯片印制電路之間的直接連接。 XAUI用來(lái)把MAC中的點(diǎn)到點(diǎn)的XGMII擴(kuò)展成為典型的物理互連的結(jié)構(gòu)。,XAUI對(duì)XGMII接口數(shù)據(jù)進(jìn)行透明的傳輸，不進(jìn)行任何其他的處理。XAUI接口用一對(duì)差分信號(hào)來(lái)傳輸XGMII接口的一個(gè)通道，差分信號(hào)傳輸?shù)氖墙?jīng)過(guò)8B/10

50、B編碼后的數(shù)據(jù)。 位于XAUI接口兩端的XGXS擴(kuò)展子層不需要完全同步，所以可以使用獨(dú)立的工作時(shí)鐘。 XAUI接口是一個(gè)低擺幅的交流耦合差分接口。 低擺幅的差分信號(hào)可以提高抗噪聲性能和電磁干擾性能。,3.2.13 40/100吉比特以太網(wǎng),40/100吉比特以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的主要進(jìn)展情況與計(jì)劃。 ① 2006年12月，國(guó)際上IEEE 802.3 HSSG投票決定制定100GbE開(kāi)發(fā)標(biāo)準(zhǔn)。 ② 2008

51、年5月，選擇出最適合的40/100Gbit/s 實(shí)現(xiàn)方案。 其中，Cisco公司提出的PCS被批準(zhǔn)為正式的草案。,③ 2008年9月，技術(shù)草案版本0.9確定并發(fā)布，大部分的技術(shù)內(nèi)容和規(guī)范被確定，相應(yīng)的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)計(jì)劃可以更加確定地遵守標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。 ④ 2008年11月，推出技術(shù)草案1.0版本。 ⑤ 2010年6月，計(jì)劃對(duì)40/100Gbit/s實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化并發(fā)布。,① 只支持全雙工通信。 ② 仍維持802.3以太

52、網(wǎng)MAC層的幀格式。 ③ 保持目前802.3標(biāo)準(zhǔn)中的最低和最高幀長(zhǎng)度。 ④ 支持更好的不大于10­?12的誤碼率。 ⑤ 提供對(duì)光傳輸網(wǎng)絡(luò)的適當(dāng)支持。 ⑥ 支持40Gbit/s的MAC數(shù)據(jù)傳輸速率。 ⑦ 提供物理層的規(guī)格支持40Gbit/s的操作。 ⑧ 支持100Gbit/s的MAC數(shù)據(jù)傳輸率。 ⑨ 提供物理層的規(guī)格來(lái)支持100Gbit/s的操作。,2．IEEE 802.3

53、ba的目標(biāo),表3-8傳送距離規(guī)范,3．物理層規(guī)范與接口類(lèi)型,表3-940/100吉比特以太網(wǎng)接口類(lèi)型,PCS層的主要功能。 ① 提供數(shù)據(jù)幀的描述。 ② 控制信令的傳送。 ③ 提供SerDes類(lèi)型的電和光接口所需要的時(shí)鐘傳送。 ④ 通過(guò)剝離或者分離的方式將多個(gè)通道綁定到一起。,4．PCS層的主要功能,3.3 寬帶智能網(wǎng)及其關(guān)鍵技術(shù),3.3.1 智能網(wǎng)的基本概念3.3.2 智能網(wǎng)的概念模型3.3

54、.3 寬帶智能網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)3.3.4 移動(dòng)智能網(wǎng),3.3.1 智能網(wǎng)的基本概念,IN是在現(xiàn)有通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上，為快速、方便、經(jīng)濟(jì)、靈活地提供新的電信業(yè)務(wù)而設(shè)置的附加網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。 它可以用于所有基礎(chǔ)通信網(wǎng)，通過(guò)增設(shè)新的功能部件，把基礎(chǔ)網(wǎng)改造為高級(jí)通信業(yè)務(wù)，按統(tǒng)一的方式引入、生成、提供和管理的靈活、開(kāi)放的通信平臺(tái)。,IN中的所謂“智能”是相對(duì)而言的。 當(dāng)電話(huà)網(wǎng)中采用了程控交換機(jī)以后，電話(huà)網(wǎng)也就具有了一定的智能。 除

55、了具有比間接控制的機(jī)電式交換機(jī)更為完美的公共控制及譯碼功能以外，還具有諸如縮位撥號(hào)、呼叫轉(zhuǎn)移等多種智能功能。 但是，單獨(dú)由程控交換機(jī)作為交換節(jié)點(diǎn)而構(gòu)成的電話(huà)網(wǎng)還不是IN。 IN與現(xiàn)有交換機(jī)中擁有的智能功能是不同的概念。,IN的基本思想是，依靠七號(hào)信令網(wǎng)和大型集中數(shù)據(jù)庫(kù)的支持，將網(wǎng)絡(luò)的交換功能和控制功能相分離；簡(jiǎn)化交換機(jī)軟件；引入業(yè)務(wù)控制點(diǎn)；交換機(jī)采用開(kāi)放結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)接口與業(yè)務(wù)控制點(diǎn)相連。 寬帶IN不是簡(jiǎn)單地將多種

56、業(yè)務(wù)集成，它的目的是要實(shí)現(xiàn)一個(gè)可編程的業(yè)務(wù)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的靈活加載、擴(kuò)展和新業(yè)務(wù)的增加。,表3-10寬帶IN能支持的多媒體業(yè)務(wù),3.3.2 智能網(wǎng)的概念模型,圖3-20 IN概念模型,,業(yè)務(wù)平面（Service Plane）描述了一般用戶(hù)眼中的業(yè)務(wù)外觀。 它只說(shuō)明業(yè)務(wù)具有什么樣的性能，而與業(yè)務(wù)的實(shí)現(xiàn)無(wú)關(guān)。 從業(yè)務(wù)使用者的角度看，IN可以為用戶(hù)快速提供智能業(yè)務(wù)。,1．業(yè)務(wù)平面,比較有代表性的幾種智能業(yè)務(wù)為：電話(huà)記賬卡

57、業(yè)務(wù)、被叫集中付費(fèi)業(yè)務(wù)、虛擬專(zhuān)用網(wǎng)業(yè)務(wù)、電話(huà)投票業(yè)務(wù)、大眾呼叫業(yè)務(wù)、廣域集中用戶(hù)交換機(jī)業(yè)務(wù)、通用個(gè)人通信業(yè)務(wù)、附加計(jì)費(fèi)業(yè)務(wù)等。 業(yè)務(wù)屬性如呼叫分配、按時(shí)間選路、據(jù)發(fā)端位置選路、由發(fā)端用戶(hù)提示、呼叫轉(zhuǎn)移等。,全局功能平面包括兩個(gè)方面的內(nèi)容：SIB為基本呼叫處理，一個(gè)特殊的SIB，它說(shuō)明一般的呼叫過(guò)程是如何啟動(dòng)IN業(yè)務(wù)以及如何被IN控制的,全局業(yè)務(wù)邏輯，描述SIB之間的鏈接順序。 在全局功能平面上，ITU為IN CS-1定義了

58、14種SIB，分別是算法、鑒權(quán)、計(jì)費(fèi)、比較、分配、呼叫記錄信息、排隊(duì)、篩選、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)管理、狀態(tài)通知、翻譯、用戶(hù)交互作用、核對(duì)、基本呼叫處理。,2．全局功能平面,分布功能平面從網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)者的角度描述了IN的功能結(jié)構(gòu)。 分布功能平面主要有以下幾種功能實(shí)體。 ① 呼叫控制代理功能向用戶(hù)提供呼叫接入功能。 ② 呼叫控制功能識(shí)別出智能業(yè)務(wù)并將其提交給IN來(lái)處理。 ③ 業(yè)務(wù)交換功能處理CCF與SCF間的通信，并進(jìn)行兩者

59、間的消息格式轉(zhuǎn)換。,3．分布功能平面,④ 業(yè)務(wù)控制功能實(shí)現(xiàn)對(duì)IN業(yè)務(wù)的控制。 ⑤ 業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)功能與IN中數(shù)據(jù)庫(kù)相關(guān)的功能。 ⑥ 專(zhuān)用資源功能負(fù)責(zé)智能業(yè)務(wù)中用到的設(shè)備資源。 ⑦ 業(yè)務(wù)管理功能負(fù)責(zé)業(yè)務(wù)邏輯、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、用戶(hù)數(shù)據(jù)及網(wǎng)絡(luò)等方面的管理。 ⑧ 業(yè)務(wù)生成環(huán)境功能負(fù)責(zé)智能業(yè)務(wù)的定義、開(kāi)發(fā)、測(cè)試及向SMF的傳送。 ⑨ 業(yè)務(wù)管理接入功能為SMF提供人機(jī)操作界面。,物理平面面向IN系統(tǒng)集成商，它描述了分布功

60、能平面中的功能實(shí)體可以在哪些物理節(jié)點(diǎn)中實(shí)現(xiàn)，它指出了軟件功能在硬件設(shè)備上的定位關(guān)系。,4．物理平面,圖3-23 典型的IN物理結(jié)構(gòu),,3.3.3 寬帶智能網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu),1．體系結(jié)構(gòu),圖3-24 IN與寬帶網(wǎng)絡(luò)綜合的參考體系結(jié)構(gòu),,B-SCP的主要功能是完成業(yè)務(wù)邏輯的執(zhí)行。 B-IP有兩個(gè)功能：一是與用戶(hù)的交互，收集用戶(hù)信息，上報(bào)給B-SCP；二是提供特殊資源。 B-INAP通過(guò)七號(hào)信令傳輸。它主要定義了IN中各個(gè)F

61、E之間的相互作用的操作、參數(shù)和差錯(cuò)等。,3.3.4 移動(dòng)智能網(wǎng),1．移動(dòng)IN的基本概念,移動(dòng)IN是在移動(dòng)通信網(wǎng)上能快速、方便、經(jīng)濟(jì)、有效地生成和實(shí)現(xiàn)智能業(yè)務(wù)的體系結(jié)構(gòu)。它是在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中引入IN FE，以完成對(duì)移動(dòng)呼叫智能控制的一種網(wǎng)絡(luò)。,圖3-26 移動(dòng)IN的結(jié)構(gòu),,,移動(dòng)IN一般由SSP、SCP、信令轉(zhuǎn)接點(diǎn)（STP，Signalling Transfer Point）、IP、業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)、SCE等幾部分組成。,2．移動(dòng)IN的發(fā)展

62、3．移動(dòng)IN的實(shí)現(xiàn)原理,,SSP提供接入IN功能集。 SCP它存儲(chǔ)用戶(hù)數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)邏輯。 STP是將信令消息從一條信令鏈路轉(zhuǎn)到另一條信令鏈路的信令點(diǎn)。 IP具有各種語(yǔ)音功能。 SMS一般具備5種功能，業(yè)務(wù)邏輯管理、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)管理、用戶(hù)數(shù)據(jù)管理、業(yè)務(wù)監(jiān)測(cè)以及業(yè)務(wù)量管理。 SCE的功能是根據(jù)客戶(hù)的需求生成新的業(yè)務(wù)邏輯。,移動(dòng)IN的最新IN業(yè)務(wù)主要有預(yù)付費(fèi)、移動(dòng)虛擬專(zhuān)用網(wǎng)、分區(qū)分時(shí)計(jì)費(fèi)、發(fā)端呼叫篩選、終端呼