第3章 新型寬帶網(wǎng)絡及其技術

1、第3章　新型寬帶網(wǎng)絡及其技術,3.1 寬帶接入新技術,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 基于無線的接入方式3.1.6 綜合寬帶接入平臺,把一個終端系統(tǒng)連接到一個網(wǎng)絡系統(tǒng)的過程稱為接入。 接入網(wǎng)（AN，Access Network）是連接核心網(wǎng)與用戶或用戶駐地網(wǎng)的橋梁，是本地交換機到用戶終端的實施系統(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)技術包括以電話網(wǎng)銅線為基礎的xDSL技術、以有線電視產業(yè)為基礎的電纜調制解調器技術、以光纖為基礎的光纖接入網(wǎng)技術、以5類雙絞線為基礎的以太網(wǎng)接入技術、以擴頻通信為基礎的無線接入技術。 根據(jù)使用媒體不同，接入網(wǎng)技術分為光纖接入、銅線接入、HFC和WLL。,接入網(wǎng)的特點包括：①完成復用、交叉連接和傳輸功能；②提供開放的V5標準

3、接口，可實現(xiàn)與任何種類的交換設備進行連接；③光纖化程度高；④提供各種綜合業(yè)務；⑤對環(huán)境的適應能力強；⑥組網(wǎng)能力強；⑦可采用HSDL、ADSL、有源及無源網(wǎng)絡、HFC和無線等多種接入技術；⑧接入網(wǎng)可獨立于交換機進行升級，靈活性高，有利于引入新業(yè)務和向寬帶網(wǎng)過渡；⑨接入網(wǎng)提供了功能較為全面的網(wǎng)管系統(tǒng)，給網(wǎng)管帶來方便。 接入網(wǎng)的主要功能有用戶口功能、業(yè)務口功能、核心功能、傳送功能、系統(tǒng)管理功能。,寬帶接入網(wǎng)還應包括以下幾個方面的功能。

4、 ① 將來自用戶的業(yè)務流傳輸、尋徑和多路復用至核心網(wǎng)。 ② 依據(jù)QoS將來自用戶的業(yè)務流分類。 ③ 執(zhí)行QoS。 ④ 提供導航幫助和目錄服務。 ⑤ 內容提供者的緩沖服務器。 ⑥ 執(zhí)行媒介訪問控制（MAC，Medium Access Control）協(xié)議。 ⑦ 用戶認證。 ⑧ 提供用于調用的管理。,3.1.2 基于PSTN的接入技術,PSTN的接入技術主要包括如下幾類。1

5、．xDSL技術 （1）ADSL ADSL利用現(xiàn)有的電話線路和ADSL專用調制解調器，將數(shù)字信號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頻譜分為3個頻段：① 0～4kHz頻段，傳送話音基帶信號實現(xiàn)電話業(yè)務；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

6、8Mbit/s）。,高數(shù)據(jù)率數(shù)字用戶環(huán)線利用兩條雙絞線進行數(shù)字資料的傳輸，不過上下傳速度對稱。在一條雙絞線的狀況下，HDSL速率可達784～1 040kbit/s；如果以兩條雙絞線傳輸，則可將速率提高到T1（1.544Mbit/s）或E1（2.048Mbit/s）的水準。,（2）高數(shù)據(jù)率數(shù)字用戶環(huán)線,VDSL為甚高速的傳輸方式，即ADSL的快速版本。 它采用頻分復用方式，將窄帶語音、ISDN以及VDSL的上、下行信號放

7、在不同的頻段傳輸。 其下行速率可達13～55Mbit/s，上行速率可達1.5～19Mbit/s，傳輸距離約為300～1 500m。,（3）VDSL,對稱數(shù)字用戶環(huán)線是對稱的DSL技術，是HDSL的一個分支，傳輸速率由幾百kbit/s到2Mbit/s，傳輸距離可達3km左右。,（4）對稱數(shù)字用戶環(huán)線,速率自適應數(shù)字用戶環(huán)線是速率可調的ADSL，支持的下行速率最高可以達到7Mbit/s，上行速率最高可達到1.5Mbit/s

8、，其傳輸距離可達5.5km左右。,（5）速率自適應數(shù)字用戶環(huán)線,單線對HDSL（SHDSL，Single-line HDSL）是HDSL單線版本的升級技術，能提供上下行同為2.3Mbit/s的帶寬，最長傳輸距離可達7km。,（6）單線對HDSL,ISDN數(shù)字用戶環(huán)線（IDSL，ISDN DSL）是DSL和ISDN技術結合的產物，使用與ISDN設備相同的2B1Q數(shù)字編碼技術，并且提供144kbit/s的帶寬，最長傳輸距離可達5km。,（7

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

10、VDSL技術。 ② ADSL的發(fā)展趨勢將是以ADSL2/ADSL2+取代ADSLl 。 ③ VDSL主要適用于一些對下行帶寬有很高需求（超過12Mbit/s）或需要雙向對稱帶寬（如雙向需要超過6Mbit/s）的用戶。 ④ 各種xDSL技術也在融合。,用戶線接入多路復用器（HomePNA，Home Phoneline Network Alliance）系統(tǒng)在現(xiàn)有的銅線和光纖網(wǎng)絡上提供每個用戶1～10Mbit/s的高

11、速數(shù)據(jù)傳輸。 HomePNA技術能夠分離通過一條電話線傳送的聲音和數(shù)據(jù)業(yè)務。 聲音傳送的波段在20Hz～3.4kHz之間，設備則利用5.5～9.5MHz波段傳送數(shù)據(jù)業(yè)務。,2．用戶線接入多路復用器,3DDS是一種提供IP網(wǎng)絡增值業(yè)務的寬頻帶多媒體應用系統(tǒng)，全稱是三維數(shù)字交互寬帶網(wǎng)絡系統(tǒng)，它充分利用現(xiàn)有電話線網(wǎng)絡向用戶提供寬帶多媒體服務。 目前的上下行帶寬已達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)的結構。 采用與IP一致的統(tǒng)一的以太網(wǎng)幀結構，各網(wǎng)之間無縫連接，中間不需要任何格式轉換，將可以提高運行效率、方便管理、降低成本。,基于以太網(wǎng)技術的寬帶接入網(wǎng)由局側設備和用戶側設備組成，局側設備一般位于小區(qū)內或商業(yè)大樓內，用戶側設備一般位于居民樓內。 通常以太網(wǎng)接入提供的帶寬是：對商業(yè)用戶來說，1Gbit/s到大樓、100Mbit/s到樓層、10Mbi

13、t/s到桌面；對住宅用戶來說，1Gbit/s到社區(qū)、100Mbit/s到樓、10Mbit/s到家庭。 基于以太網(wǎng)技術的寬帶接入網(wǎng)結構如圖3-3所示。,圖3-3 基于以太網(wǎng)技術的寬帶接入網(wǎng)結構,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的接入網(wǎng)，泛指本地交換機或遠端模塊與用戶之間采用光纖通信或部分采用光纖通信的系統(tǒng)。 當前有多種光纖接入方式，

14、 光纖到遠端單元（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（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)的原理和結構,圖3-4 OAN的參考配置,光纖接入網(wǎng)的網(wǎng)絡結構有單一星形、雙星形（包括有源和無源）和環(huán)形，而環(huán)形結構中又包括環(huán)形＋大樓綜合布線和環(huán)形＋星形＋引入線。,PON是實現(xiàn)FTTH的關鍵技術之一。,2．PON,圖3-5 FTTH的三種實施方式,,圖3-6 PON拓撲,,所謂以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡（EPON，Ethernet PON）就是把全部數(shù)據(jù)裝在以太網(wǎng)內來傳送的一種PON。 新采納的Q

16、oS技術使以太網(wǎng)能夠支持話音、數(shù)據(jù)和視像，這些技術包括全雙工支持、優(yōu)先等級化（P802.1P）和虛擬局域網(wǎng)標記（P802.1Q）等。 吉比特無源光網(wǎng)絡（GPON，Gigabit-capable PON）綜合和兼顧了ATM/Ethernet/TDM分組傳送技術。 ITU在2003年正式通過并頒布了GPON標準系列中的三個標準：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技術主要參數(shù)的比較,3.1.5 基于無線的接入方式,無線接入技術可以分為移動接入和固定接入兩大類，其中移動接入又可分為高速和低速兩種。,1．移動接入,（1）GSM接入技術,GSM用的是窄帶TDMA，允許在一個射頻（即蜂窩）同時進行8組通話。 它是根據(jù)歐洲標準而確定的頻率范圍在900～1 800MHz之間的數(shù)字移動電話系統(tǒng)，頻率為1 800MHz的系統(tǒng)也被美國采納。 GSM網(wǎng)具有

18、較強的保密性和抗干擾性，音質清晰，通話穩(wěn)定，并具備容量大、頻率資源利用率高、接口開放、功能強大等優(yōu)點。,CDMA的運作是利用展頻技術。 所謂展頻就是將所想要傳遞的信息加入一個特定的信號后，在一個比原來信號還大的寬帶上傳輸開來。,（2）CDMA接入技術,藍牙的英文名稱為“Bluetooth”，關于藍牙這個名稱的由來也是眾說紛紜，有的說狼牙在黑夜里會發(fā)出藍光，因此得名“藍牙”。 但權威版本的解釋是說，藍牙是丹麥國王Vikin

19、g（940—981年）的“綽號”，他統(tǒng)一了丹麥和挪威，因為他愛吃藍莓，牙齒被染藍，因此而得這一“綽號”。 藍牙技術是由移動通信公司與移動計算公司聯(lián)合起來開發(fā)的傳輸范圍約為10m的短距離無線通信標準，用來設計在便攜式計算機、移動電話以及其他的移動設備之間建立起一種小型、經(jīng)濟、短距離的無線鏈路,（3）藍牙技術,寬帶碼分多址（WCDMA，Wideband CDMA）是一種由3GPP具體制定的，以頻譜效率技術構建的基于GSM MAP核心

20、網(wǎng)。 WCDMA需要把不同比特率、不同服務種類和不同性質要求的業(yè)務混合在一起。 在反向信道上，采用導頻符號相干RAKE接收的方式，解決了CDMA中反向信道容量受限的問題。,（4）WCDMA接入技術,固定無線接入是指從交換節(jié)點到固定用戶終端部分或全部采用了無線方式，是有線接入的一個有效補充手段。 使用較多的技術主要有微波點到點系統(tǒng)、微波點到多點系統(tǒng)、固定蜂窩系統(tǒng)、固定無繩系統(tǒng)、MMDS、LMDS和VSAT等。,2．

21、固定無線接入,微波MMDS被稱為無線電纜網(wǎng)，是一種性能優(yōu)異的寬帶用戶接入網(wǎng)，可使用的無線電纜頻段在900MHz～40GHz之間。 在這種系統(tǒng)中，每一個小區(qū)設一個本地MMDS微波收發(fā)前端，將光信號轉為電信號發(fā)送出去。 MMDS前端將信號微波調制從空中傳送到用戶而不是通過同軸電纜，用戶通過無線信道，經(jīng)無線電纜調制器解調后，將數(shù)據(jù)送至計算機。 MMDS一般采用正交幅度調制，工作頻率應為2.5～2.7GHz.,（1）M

22、MDS,LMDS是一種微波的寬帶業(yè)務，工作在28GHz附近頻段，在較近的距離雙向傳輸話音、數(shù)據(jù)和圖像等信息。 LMDS采用一種類似蜂窩的服務區(qū)結構，將一個需要提供業(yè)務的地區(qū)劃分為若干服務區(qū)，每個服務區(qū)內設基站，基站設備經(jīng)點到多點無線鏈路與服務區(qū)內的用戶端通信。 每個服務區(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)結構框圖,LMDS系統(tǒng)的參考結構如圖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有以下兩個主要特點。 ① 地球站通信設備結構緊湊牢固，全固態(tài)化，尺寸小，功耗低，安裝方便，價格便宜。 ② 組網(wǎng)方式靈活、多樣。,（3）VSAT,3.1.6 綜合寬帶接入平臺,圖3-8 綜合寬帶接入平臺,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3.2.2 10吉比特以太網(wǎng)的技術要點3.2.3 10吉比特以太網(wǎng)

24、的協(xié)議標準3.2.4 10吉比特以太網(wǎng)的產品系列3.2.5 10吉比特以太網(wǎng)的幀結構,3.2.6 10吉比特以太網(wǎng)物理層規(guī)范實體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物理層的實現(xiàn)機制3.2.10 10GBase-T的實施3.2.11 10吉比特以太網(wǎng)物理子層與接口之間的關系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,① 更公平，更兼容。② 簡單方便，升級容易。③ 更高的帶寬和更遠的傳輸距離。④ 結構簡化，性能提高。⑤ 功能加強，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)絡管理和維護功能。⑧ 成本低廉。⑨ 為網(wǎng)絡設計者帶來充分的靈活性。⑩ 可充分利用互聯(lián)和捆綁技術。 采用10吉比特以太網(wǎng)，網(wǎng)絡管理者可以用實時方式。,3.2.2 1

26、0吉比特以太網(wǎng)的技術要點,（1）全雙工的工作模式（2）不支持載波監(jiān)聽多路訪問/沖突檢測（3）物理層（PHY，Physical Layer）特點,10Gbit/s局域以太網(wǎng)物理層的MAC時鐘可選擇工作在1Gbit/s方式下或10Gbit/s方式下，允許以太網(wǎng)復用設備同時攜帶10路1Gbit/s信號，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)絡范圍最大達到40km。,10Gbit/s廣域網(wǎng)物理層的特點：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的光對應物）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。 當物理介質采用單模光纖時，傳輸距離可

28、達300km；采用多模光纖時，可達40km。,如果以太網(wǎng)幀在廣域網(wǎng)中傳輸，需要對以太網(wǎng)幀格式進行修改。 為此，對幀格式進行了修改，添加長度域和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不同的應用上提供了多樣化的接口類型，在LAN方面，可以提供多

29、模光纖長達300m的支持距離，或針對大樓與大樓間/園區(qū)網(wǎng)的需要提供單模光纖長達10km的支持距離。 在MAN方面，可以提供1 550nm波長單模光纖長達40km的支持距離。 在WAN方面，更可以提供OC-192c WAN PHY，支持長達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10Gbit/s捆綁互連，達到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)議標準,人們用5年習慣了百兆比特，3年普及了吉比特。 2002年6月12日，10吉比特以太網(wǎng)標準被IEEE正式通過。 圖3-9所示為10吉比特以太網(wǎng)的發(fā)展簡史。,圖3-9 IEEE 802.3ae標準的發(fā)展簡史,表3-3 10吉比特以太網(wǎng)協(xié)議推出的時間表及描述,3.2.4 10吉比特

31、以太網(wǎng)的產品系列,10吉比特以太網(wǎng)產品可以分為三大種類：10吉比特以太網(wǎng)接口模塊、10吉比特以太網(wǎng)交換機/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)的產品是在GbE交換機/路由器的基礎上增加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吉比特交換機就是在原有吉比特交換機的基礎上添加了10吉比特端口。 各10吉比特設備廠商都相繼推出了從機箱到背板設計到操作系統(tǒng)真正符合10吉比特應用的第二代

32、產品。,2．10吉比特以太網(wǎng)交換機/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)的幀結構,,3.2.6 10吉比特以太網(wǎng)物理層規(guī)范實體,目前主流的5種10吉比特以太網(wǎng)傳輸標準是10GBase-R、10GBase-W、10GBase-X、10GBase-CX4和10G

33、Base-T。 5種傳輸標準在數(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；10GBase-CX4采用銅纜作為傳輸介質；10GBase-T采用雙絞線作為傳輸介質。,表3-4 10吉比特以太網(wǎng)規(guī)范實體與編碼、子層、介質之間的關系,IEEE 802.3ae 10吉比特以太網(wǎng)標準定義了兩種類型的LAN，即10GBase-X和10GBase-

34、R；規(guī)范了4個標準接口，它們分別是串行機制的10GBase-SR、10GBase-LR和10GBase-ER及基于波分復用機制的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)標準規(guī)范,表3-5 10吉比特以太網(wǎng) 7種類型標準的比較,從表3-4可以看到，10GBase-S（S代表短波）是為MMF上850nm光傳輸設計的

35、；10GBase-L（L代表長波）是為單模光纖（SMF，Single Mode Fiber）上1 310nm光傳輸設計的；10GBase-E（E代表超長波）是為單模光纖上1 550nm光傳輸設計的。,IEEE 802.3ak是第一個不采用5/6類電纜技術的銅纜以太網(wǎng)標準。 802.3ak也稱10GBase-CX4，它被規(guī)定在CX4（即4對雙軸銅線）上傳輸，距離不超過15m。 該項技術使用了相同的10吉

36、比特MAC、XGMII和802.3中指定的XAUI編碼器/解碼器，以3.125G的波特率將信號分解為4個不同的路徑。 CX4適用于機架間系統(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)的另外一個標準10GBase-T是指在雙絞銅線上實施10吉比特以太網(wǎng)，可以在6類非屏蔽雙絞線（UTP，Unshielded Twisted Paired）（CAT6）線纜上支持55～100m的距離，在7類線（

37、CAT7）和增強6類線（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只能用于機房中的設備間互連。 ② 10GBase-LX4是一種昂貴的波分復用解決方案。 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 提供一個物理層規(guī)范，支持下述鏈路長度：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多模光纖上實現(xiàn)300m的鏈路距離。,互連不再是在設備之間，而是在機箱內進行，以太網(wǎng)僅在設備內傳輸數(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計，它將10吉比特信號拆分為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1Gbit/s、10Gb

41、it/s，甚至４路10Gbit/s，可帶來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物理層的實現(xiàn)機制,圖3-14 10GBase-W的分層結構,10GBase-W定義WIS的目的可歸

42、結為以下幾點。 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、擾碼和故障檢測等功能。 ⑤ 維持PCS和PMD子層對全雙工模式和誤碼率的要求。,3.2.10 10GBase-T的實施,圖3-15 10GBase-T的拓撲,3.2.1

43、1 10吉比特以太網(wǎng)物理子層與接口之間的關系,圖3-16 10吉比特以太網(wǎng)各子層及其相關接口的位置關系,10吉比特以太網(wǎng)MAC層不采用CSMA/CD碰撞檢測機制，不必使用沖突探測協(xié)議，只支持兩個站點對點全雙工的傳送數(shù)據(jù)。 10吉比特以太網(wǎng)MAC具有以下功能。① 驗證幀的完整性。② 提供出口以太網(wǎng)幀封裝。③ 支持 VLAN 標志幀。④ 提供8個精確匹配地址過濾器。⑤ 提供基于散列消息的64位二進制算法。,（1）MAC

44、,⑥ 最小幀尺寸為 64Byte。 ⑦ 提供統(tǒng)計計數(shù)器以支持遠程監(jiān)控。 ⑧ 支持最大為9.6KB的超長幀。 ⑨ 提供IPG。 ⑩ 實施帶內“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信令生成暫停幀發(fā)送，以此實現(xiàn)流控制。,它的功能是將XGMII的通路數(shù)據(jù)和相關控制信號映射到原始PLS服務接口定義的（MAC/PLS）接口上。,（2）RS子層,它的功能是擴展芯片與芯片之

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)測試的反饋模式，XGMII和XAUI接口之間的轉換。,（3）XGXS子層,PCS子層位于協(xié)調子層（通過XGMII）和PMA子層之間。 PCS子層完成將經(jīng)過完善定義的以太網(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接口。,（6）PMA子層,PMD子層的功能是支持在PMA子層和介質之間交換串行化的符號代碼位。,（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,該接口是一個全雙工低針數(shù)、自發(fā)時鐘串行總線接口，能極大地改進和簡化互連的路由選擇。它分別在兩個方向上使用4對自同

47、步串行鏈路來實現(xiàn)10Gbit/s的吞吐量。,（9）XAUI接口,它是16位低電壓差分信號接口。,（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比特數(shù)據(jù)TXD

48、和4比特TXC劃分為4個通道，同樣，接收信號RXD和RXC也劃分為4個通道。4個通道共享統(tǒng)一的時鐘信號TX-CLK和RX-CLK。4個通道根據(jù)round-robin算法分配流量。,XAUI直接從吉比特以太網(wǎng)標準中1000Base-X的PHY發(fā)展而來，它具有自帶時鐘的串行總線和一個全雙工接口，自同步特性消除了時鐘和數(shù)據(jù)的相位偏移。 XAUI接口的速率是1000Base-X的2.5倍，通過4條串行通道使數(shù)據(jù)吞吐量達吉比特以太網(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，保證信號在通過互聯(lián)的接口處（一般是銅介質）后依然完好如初，方便了芯片印制電路之間的直接連接。 XAUI用來把MAC中的點到點的XGMII擴展成為典型的物理互連的結構。,XAUI對XGMII接口數(shù)據(jù)進行透明的傳輸，不進行任何其他的處理。XAUI接口用一對差分信號來傳輸XGMII接口的一個通道，差分信號傳輸?shù)氖墙?jīng)過8B/10

50、B編碼后的數(shù)據(jù)。 位于XAUI接口兩端的XGXS擴展子層不需要完全同步，所以可以使用獨立的工作時鐘。 XAUI接口是一個低擺幅的交流耦合差分接口。 低擺幅的差分信號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)標準的主要進展情況與計劃。 ① 2006年12月，國際上IEEE 802.3 HSSG投票決定制定100GbE開發(fā)標準。 ② 2008

51、年5月，選擇出最適合的40/100Gbit/s 實現(xiàn)方案。 其中，Cisco公司提出的PCS被批準為正式的草案。,③ 2008年9月，技術草案版本0.9確定并發(fā)布，大部分的技術內容和規(guī)范被確定，相應的產品開發(fā)計劃可以更加確定地遵守標準進行。 ④ 2008年11月，推出技術草案1.0版本。 ⑤ 2010年6月，計劃對40/100Gbit/s實現(xiàn)標準化并發(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標準中的最低和最高幀長度。 ④ 支持更好的不大于10­?12的誤碼率。 ⑤ 提供對光傳輸網(wǎng)絡的適當支持。 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)格來支持100Gbit/s的操作。,2．IEEE 802.3

53、ba的目標,表3-8傳送距離規(guī)范,3．物理層規(guī)范與接口類型,表3-940/100吉比特以太網(wǎng)接口類型,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類型的電和光接口所需要的時鐘傳送。 ④ 通過剝離或者分離的方式將多個通道綁定到一起。,4．PCS層的主要功能,3.3 寬帶智能網(wǎng)及其關鍵技術,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)的體系結構3.3.4 移動智能網(wǎng),3.3.1 智能網(wǎng)的基本概念,IN是在現(xiàn)有通信網(wǎng)絡基礎上，為快速、方便、經(jīng)濟、靈活地提供新的電信業(yè)務而設置的附加網(wǎng)絡結構。 它可以用于所有基礎通信網(wǎng)，通過增設新的功能部件，把基礎網(wǎng)改造為高級通信業(yè)務，按統(tǒng)一的方式引入、生成、提供和管理的靈活、開放的通信平臺。,IN中的所謂“智能”是相對而言的。 當電話網(wǎng)中采用了程控交換機以后，電話網(wǎng)也就具有了一定的智能。 除

55、了具有比間接控制的機電式交換機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、呼叫轉移等多種智能功能。 但是，單獨由程控交換機作為交換節(jié)點而構成的電話網(wǎng)還不是IN。 IN與現(xiàn)有交換機中擁有的智能功能是不同的概念。,IN的基本思想是，依靠七號信令網(wǎng)和大型集中數(shù)據(jù)庫的支持，將網(wǎng)絡的交換功能和控制功能相分離；簡化交換機軟件；引入業(yè)務控制點；交換機采用開放結構和標準接口與業(yè)務控制點相連。 寬帶IN不是簡單地將多種

56、業(yè)務集成，它的目的是要實現(xiàn)一個可編程的業(yè)務平臺，實現(xiàn)業(yè)務的靈活加載、擴展和新業(yè)務的增加。,表3-10寬帶IN能支持的多媒體業(yè)務,3.3.2 智能網(wǎng)的概念模型,圖3-20 IN概念模型,,業(yè)務平面（Service Plane）描述了一般用戶眼中的業(yè)務外觀。 它只說明業(yè)務具有什么樣的性能，而與業(yè)務的實現(xiàn)無關。 從業(yè)務使用者的角度看，IN可以為用戶快速提供智能業(yè)務。,1．業(yè)務平面,比較有代表性的幾種智能業(yè)務為：電話記賬卡

57、業(yè)務、被叫集中付費業(yè)務、虛擬專用網(wǎng)業(yè)務、電話投票業(yè)務、大眾呼叫業(yè)務、廣域集中用戶交換機業(yè)務、通用個人通信業(yè)務、附加計費業(yè)務等。 業(yè)務屬性如呼叫分配、按時間選路、據(jù)發(fā)端位置選路、由發(fā)端用戶提示、呼叫轉移等。,全局功能平面包括兩個方面的內容：SIB為基本呼叫處理，一個特殊的SIB，它說明一般的呼叫過程是如何啟動IN業(yè)務以及如何被IN控制的,全局業(yè)務邏輯，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、計費、比較、分配、呼叫記錄信息、排隊、篩選、業(yè)務數(shù)據(jù)管理、狀態(tài)通知、翻譯、用戶交互作用、核對、基本呼叫處理。,2．全局功能平面,分布功能平面從網(wǎng)絡設計者的角度描述了IN的功能結構。 分布功能平面主要有以下幾種功能實體。 ① 呼叫控制代理功能向用戶提供呼叫接入功能。 ② 呼叫控制功能識別出智能業(yè)務并將其提交給IN來處理。 ③ 業(yè)務交換功能處理CCF與SCF間的通信，并進行兩者

59、間的消息格式轉換。,3．分布功能平面,④ 業(yè)務控制功能實現(xiàn)對IN業(yè)務的控制。 ⑤ 業(yè)務數(shù)據(jù)功能與IN中數(shù)據(jù)庫相關的功能。 ⑥ 專用資源功能負責智能業(yè)務中用到的設備資源。 ⑦ 業(yè)務管理功能負責業(yè)務邏輯、業(yè)務數(shù)據(jù)、用戶數(shù)據(jù)及網(wǎng)絡等方面的管理。 ⑧ 業(yè)務生成環(huán)境功能負責智能業(yè)務的定義、開發(fā)、測試及向SMF的傳送。 ⑨ 業(yè)務管理接入功能為SMF提供人機操作界面。,物理平面面向IN系統(tǒng)集成商，它描述了分布功

60、能平面中的功能實體可以在哪些物理節(jié)點中實現(xiàn)，它指出了軟件功能在硬件設備上的定位關系。,4．物理平面,圖3-23 典型的IN物理結構,,3.3.3 寬帶智能網(wǎng)的體系結構,1．體系結構,圖3-24 IN與寬帶網(wǎng)絡綜合的參考體系結構,,B-SCP的主要功能是完成業(yè)務邏輯的執(zhí)行。 B-IP有兩個功能：一是與用戶的交互，收集用戶信息，上報給B-SCP；二是提供特殊資源。 B-INAP通過七號信令傳輸。它主要定義了IN中各個F

61、E之間的相互作用的操作、參數(shù)和差錯等。,3.3.4 移動智能網(wǎng),1．移動IN的基本概念,移動IN是在移動通信網(wǎng)上能快速、方便、經(jīng)濟、有效地生成和實現(xiàn)智能業(yè)務的體系結構。它是在移動網(wǎng)絡中引入IN FE，以完成對移動呼叫智能控制的一種網(wǎng)絡。,圖3-26 移動IN的結構,,,移動IN一般由SSP、SCP、信令轉接點（STP，Signalling Transfer Point）、IP、業(yè)務管理系統(tǒng)、SCE等幾部分組成。,2．移動IN的發(fā)展

62、3．移動IN的實現(xiàn)原理,,SSP提供接入IN功能集。 SCP它存儲用戶數(shù)據(jù)和業(yè)務邏輯。 STP是將信令消息從一條信令鏈路轉到另一條信令鏈路的信令點。 IP具有各種語音功能。 SMS一般具備5種功能，業(yè)務邏輯管理、業(yè)務數(shù)據(jù)管理、用戶數(shù)據(jù)管理、業(yè)務監(jiān)測以及業(yè)務量管理。 SCE的功能是根據(jù)客戶的需求生成新的業(yè)務邏輯。,移動IN的最新IN業(yè)務主要有預付費、移動虛擬專用網(wǎng)、分區(qū)分時計費、發(fā)端呼叫篩選、終端呼