第14章 网络新技术

第14章  网络新技术

【知识要点】

1.无源光网络:APONEPONGPON

2.3G标准。

3.微波接入:LMDSMMDS

4.卫星IP网络。

5.蓝牙技术。

6.宽带IP主干网。

7.P2P网络。

8.物联网。

【学习内容】

14.1无源光网络

在光接入网中,如果光配线网全部由无源器件组成,包括任何有源结点,则这种光接入网就是无源光网络。无源光网络PON实际上是一组关于第一英里或最后一英里的光纤传输技术。无源光网络主要由网络侧中心机房局端系统的光线路终端、馈线光纤、无源光分路器、用户线光纤、用户侧终端光网络单元组成。对于下行传输,采用基于时分复用的广播方式,由无源光分离器把由馈线光纤接入的光信号按功率评价分配到若干输出用户线光纤上。对于上行传输,采用时分多址接入方式,由无源光分路器把由用户线光纤上传光信号耦合到馈线光纤并传输至光线路终端。整个系统实现双向流量传输,可以同时传送话音、数据和视频信号。

PON技术始于1980年代,目前市场上的PON产品采用的技术可分为APONPONGPON

APON系统以ATM协议为载体。下行以155.52Mbps622.08Mbps的速率发送连续的ATM信元,上行以突发的ATM信元方式发送数据流。

EPON是基于以太网的PON,即利用PON的拓扑结构实现以太网的接入。EPON是一种采用点到多点网络结构、无源光纤传输方式、基于高速以太网平台和TDM时分媒体访问控制方式,提供多种综合业务的宽带接入技术。

GPONGigabitPON,支持更高的速率和多种业务,提供丰富的管理维护信元功能和良好的扩展性。GPON是一种按照消费者的准确需求设计、由运营商驱动的解决方案。

14.2 3G标准

3G即第三代移动通信技术。2G网络主要提供语音服务以及低速率的数据传输服务。3G则将无线通信与Internet等多媒体通信无缝结合,使得用户能够浏览网页、召开电视会议、进行电子商务活动,以及观看视频。目前的3G标准有TD-SCDMAWCDMACDMA2000,这些标准均基于CDMA技术。

正在研制中的4G标准则集3GWLAN于一体,能够传输高质量视频图像,提供100Mbps的下载速度,上传速度也能达到20Mbps

14.3微波接入

微波接入技术目前可以提供多种基于不同技术、频段和带宽的设备,满足市场上各种宽带业务的需求。微波接入技术现阶段主要支持固定无线业务,根据运行的频率,分为MMDS系统和LMDS系统。

MMDS系统主要运行在3.5G频段,可用带宽为2×30.5M,为准视距传播,支持多扇区组网,下行复用方式为TMDFDM,上行多址方式为TDMACDMA等,可提供电话、数据、视频等多种业务。

LMDS系统主要运行在26G频段,可用带宽为2×1008G,视距传播,支持多扇区组网,下行复用方式为TMDFDM,上行多址方式为TDMACDMAFDMA等,可提供电话、数据、视频等综合业务。

14.4卫星IP网络

由于卫星广播具有覆盖面大、传输距离远、不受地理条件限制等优势,卫星通信已经成为宽带接入的重要方式。目前已有网络使用卫星通信的VSAT技术,发挥其非对称特点,即上行检索使用地面电话线或数据电路,而下行则以卫星通信高速率传输,用于提供ISP的双向传输。

卫星IP网络的实现主要有IP over卫星和IP over卫星ATM两种。

14.5蓝牙技术

在近距离通信中,蓝牙(Bluetooth)无线接入技术使无线单元间的通信变得非常容易,将计算机技术和通信技术更紧密地结合到了一起。蓝牙系统可以实现同一区域内大量的非对称通信。蓝牙技术采用2.400~2.4835GHzISM(工业、科学和医学)频段,采用基于包的传输,即将信息流分片打包,在每一时隙内只发送一个数据包。在蓝牙系统中,建立连接分为扫描、呼叫和查询三步。

14.6宽带IP主干网

当前主干网络的建设,基本上实现了物理层采用光纤作为传输介质,网络层使用IP协议。为了使IP数据报可靠、高效地在光纤上传输,人们提出了几种典型的结局方案:IP over ATMIP over SDHIP over DWDM

实现IPATM相结合的技术主要有重叠和集成,其核心都是利用交换技术和路由技术实现IP数据报的高速转发和路由。重叠是将IP网络层协议重叠在ATM之上,即IP协议在ATM网络上运行,ATM网络仅作为IP层的传输链路,IPATM各自定义自己的地址和路由协议。集成是将IP路由的智能和管理性能集成到ATM交换中,形成一体化平台。

IP通过PPP协议映射到同步数字序列SDH中,可以实现IP层和SDH物理层之间的适配,这就是所谓的IP over SDH

交换机和路由器之间通过光纤直接相连,或连至光网络层,在光网络层利用WDM技术传送IP数据报,然后用G级或T级路由交换机进行路由交换,这就是IP over DWDM技术。

14.7 P2P网络

P2Ppeer-to-peer)是一种客户结点之间以对等的方式,通过直接交换信息来达到共享计算机资源和服务的工作模式。P2P技术目前已经广泛应用于实时通信、协同工作、内容分布与分布式计算等领域。

根据P2P网络结构的特点,P2P网络可分为集中式和分布式两种。集中式P2P网络中存在一个目录服务器,为所有P2P结点提供搜索和共享文件的服务。分布式P2P网络中不存在目录服务器,采取的是完全随机的泛洪式搜索和随机转发机制。

目前P2P网络的应用可分为文件共享类、流媒体传输类、即时通信类、数据存储类、协同工作类、搜索引擎类、分布式计算类。

14.8传感器网络与物联网

传感器网络是由部署在监测区域内的大量的微型传感器结点组成,通过无线通信方式形成的一个多跳的无线自组织网络系统,目的是将网络覆盖区域内感知对象的信息发送给观察者。

传感器网络由三种结点组成:传感器结点、汇聚结点和管理结点。传感器结点检测的数据经过逐跳传输到达汇聚结点,最后通过Internet或卫星通信网络传送到管理结点。其中,传感器结点由四个部分组成:传感器模块、处理器模块、无线通信模块和能量供应模块。

传感器网络研究主要集中在网络拓扑控制、网络协议、网络安全、时钟同步、结点定位、数据融合、数据并行处理、无线传输、嵌入式操作系统和应用层协议等方面。

物联网是在传感器网络的基础上对Internet的延伸。物联网把所有物品通过射频识别RFID等信息传感设备与Internet连接起来,实现智能化识别和管理。物联网内每一个物品都有一个唯一的产品电子码,叫做EPC。通常EPC码被存入硅芯片做出的电子标签内,附在被标识的产品上,被高层的信息处理软件识别、传递、查询,进而在互联网的基础上构造一个覆盖世界上万事万物的实物互联网。

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