网络通信技术基础ppt课件

网络通信技术基础网络通信技术基础文档密级：内部公开1华为文档，未经授权不得扩散1、区别语音及数据业务的流量特征2、简单说明共享资源系统的两个基本原理3、比较静态、动态复用技术的特点4、按照业务需求选择通信技术、架构网络课程目标课程目标在本课程结束时，学员应能够：结合MSTP产品的特点，本胶片只讨论二层及以下的网络通信技术，重点是公共信道通信；文档密级：内部公开2华为文档，未经授权不得扩散网络通信技术理论基础网络通信技术理论基础链路通信技术链路通信技术子网通信技术子网通信技术未来网络的架构及实现技术未来网络的架构及实现技术文档密级：内部公开3华为文档，未经授权不得扩散通信网中存在着各类资源，其中最重要的是信道带宽资 源，如何采用合适通信技术以对入网数据在信道中进行有效 、可靠的传输与交换。通信网络的业务需求DSLAMBTSPSTN 接入设备LANLAN3G3G NodeBNodeB语音业务SDHSDHSDHSDHSDHSDHSDHSDHSDHSDHSDHSDHSDHSDHSDHSDH传送网络传送网络？ 宽带综合传送网络宽带综合传送网络NGNNGN综合业务数据业务文档密级：内部公开4华为文档，未经授权不得扩散通信网的业务分析通信网内被操作的最基本动态实体，就是“数据”，体现为比特流或是报文。通信的对象语音业务：以人为受体；数据业务：以机器为受体。传送的过程语音业务：体现为比特流；数据业务：体现为报文或是分组。思考：我们的生活中，有哪些通信网络，并简单描述它的12个特点。文档密级：内部公开5华为文档，未经授权不得扩散业务的流量特征计算机数据业务计算机数据业务：在时间上是“间歇”式的，在需求量上是“突发”式的。业务类别平均率峰值率PCM话音业务20 Kb/s64kb/s数据网络计算机计算机100Kb/s1000Kb/s远程访问1Kb/s128Kb/s小型城域网50Mb/s300Mb/sa)若提供大容量资源让其完全占用，极不经济； b)若只提供小容量系统，则在它们有峰值需求的时候却不能满足。一种典型的用户需求表现为稀疏的访问次数，但每次访问却要求获得对通信处理能力 的高速度要求。由测量表明，从终端到主机的通信线路平均使用时间不超过5%，用户 业务体现为高的突发峰值率和的平均数据率，这样的话： 语音业务语音业务：流量均衡、带宽需求小、实时要求高（时延要求小于200ms） 。PSTN网络：一路PCM话音业务的速率为64Kb/s，实时传送； GSM网络：一路RPE-LTP(或CELP)话音业务的速率为13Kb/s，实时传送；文档密级：内部公开6华为文档，未经授权不得扩散共享资源系统的传送模型在介绍数据流量特征之后，我们以一个共享资源的多业务传送系统为例，我们可以应用某 些方案去调度信道资源以完成数据的传送，图1是其中的两种方案： 1 1C C1 1数据流的平均流量为数据流的平均流量为，链路的容量为，链路的容量为C C 2 2C C2 2 mmC Cmm图图1 1 共享资源系统的传送模型 共享资源系统的传送模型（a a） C C（b b）图1-(a)：把总资源分成m个单独的个体资源，划归给m个用户各自专用，构 成m个专用资源系统； 图1-(b)：所有个体资源都集中起来，只要有任一个用户请求资源，就可以 分配空闲的资源归它使用。 从资源被分割的程度上：我们称图1-(a)为复杂系统，图1-(b)为简单系统。 = = i=1i=1 i immC C = = i=1i=1C C i imm文档密级：内部公开7华为文档，未经授权不得扩散共享资源系统传送模型分析 1 1C C1 1数据流的平均流量为数据流的平均流量为，链路的容量为，链路的容量为C C 2 2C C2 2 mmC Cmm图图1 1 共享资源系统的传送模型 共享资源系统的传送模型（a a） C C（b b） = = i=1i=1 i immC C = = i=1i=1C C i imm图1-(a) 复杂系统 优点：用户的数据在各自的专用小系统 中传送，资源有保证，可以达到满 意的服务质量等级。 缺点：资源浪费，即使在某个用户空 闲期间，它仍占据着分配给它的那 部分资源；若某一用户的瞬间需 求量超过其所占资源的容量时，无 法满足需求；经济效益较低。图1-(b) 简单系统 优点：大的资源容量（虽然总容量不 变）能更好的满足用户在某个短 时间内的大业务需求；同时意味 着系统将以更高的速度提供服务 ，缩短用户请求的服务时间。 缺点：用户对资源存在竞争的情况， 服务质量难以实现；文档密级：内部公开8华为文档，未经授权不得扩散共享资源的两个基本原理一、大数定律一、大数定律lim k=0Knn=1 n- a时，它们的算术平均值以等于1的概率落在客观真值a的任意 小的邻域内。大数定律应用到资源共享系统的表述：如果所有用户对资源的需求是相互独立的、同分布 的随机需求，则当用户数n时，它们对资源的总合平均需求非常接近于每个用户的平 均需求的算术和。文档密级：内部公开9华为文档，未经授权不得扩散共享资源的两个基本原理一、大数定律（续）一、大数定律（续）结论1：在系统资源总容量相同的情况下，简单系统优于复杂系统也就是说：虽然每个用户对于资源的需求在时间上是间歇式的，在量上突发式的 ，但如果我们将各用户对资源的需求进行集中的调度，整体上将平滑对资源的需 求，提升了网络资源利用率，可以更小的带宽满足客户的需求。举例（投掷硬币）：投掷1000次硬币，出现约500正面，出现600次以上正面的概率非常小，约为10-10.同样的，若某共享通道存在1000个数据源，每一个有一半的时间不发送信息， 另一半的时间以速率a传输，那么总速率很少超过600a（概率小于10-10 ）思考：若某住宅小区有1000条VBR业务，峰值速率为10Mbps，平均速率为2Mbps，若分 别用简单系统、复杂系统实现，上行带宽各需占用多少？文档密级：内部公开10华为文档，未经授权不得扩散共享资源的两个基本原理二、规模经济二、规模经济 性性通信网络与经济规模有密切的关系，大规模网络有两点优势将大数定律和规模经济性原理应用在共享资源系统中分析网络性能参数，以帮助我们了解什么样的传送模型有优势。例如：若将一个数据通信子网中所有链路容量加倍，同时也使入网的业务量加 倍（从而保持子网内业务强度不变），则由排队理论不难证明，这时对用户报 文的平均迟延将缩短一倍。结论2：在业务强度相同的情况下，较大型系统优于较小型系统。Ø 资源总容量和用户的需求量同时都按比例增加时，在一定范围内 ，系统规模愈大，系统的性能愈好。Ø 网络上用户的平均费用随着网络规模增大而减少（1）光纤通信、传输连接的费用增长比自身的容量和速度的增长要慢；（2）网络运维费用并不会随网络规格的变化而有太大的波动。文档密级：内部公开11华为文档，未经授权不得扩散共享资源的两个基本原理二、规模经济性（续）二、规模经济性（续）将大数定律和规模经济性原理应用在共享资源系统中分析网络性能参数，以帮助我们了解什么样的传送模型有优势。要体现规模经济性，必须吸引更多的客户，高性能网络应支持多业务应用，网络 要能够以高速率、低延迟来传送用户的数据。举例：性能提升对于单用户的2M速率网络，用户所允许峰值速率为2M，若要传送1518字节的报文 ，传送时延为：6.07ms对于50个用户组成的共享资源100M速率网络，用户所允许的峰值速率为100M，若 要传送1518字节的报文，传送时延为：0.12ms，考虑到共享系统的排队时间（典 型值为4个报文），时延为0.48ms当若干个独立的网络互连，对用户而言，网络的重要性增加了，因为人数多了就 意味着可以和更多的人交流，另一方面网络合并的规模经济效应，这两点形成了 正馈，促时了网络的指数增长，最典型的例子是Internet。文档密级：内部公开12华为文档，未经授权不得扩散网络通信技术理论基础网络通信技术理论基础链路通信技术链路通信技术子网通信技术子网通信技术未来网络的架构及实现技术未来网络的架构及实现技术文档密级：内部公开13华为文档，未经授权不得扩散常见网络通信技术在网络通信中，广泛采用多个通信实体共用一条公共信道的方法实现 同时多对实体间的通信，主要的公共信道多址通信技术有：公共信道复用技术：将传输信道在频率域时间域上进行分割，形成若干个相互独 立的子信道，每一子信道单独传输一路数据信号。 随机多址接入技术：网络结点在一定的限度内独立随机地以信道总带宽所允许的 最高速率发送和接收报文。公共信道 多址通信同步时分复用：每条子信道被固定地分配时隙（静态）统计时分复用：根据数据源对信道带宽的实际需求，动态地分 配时隙的数目。 （动态）随机多址接入：ALOHA、CSMA/CD （动态）频 分 复 用：在频率域上对信道总带宽进行固定划分（静态）思考：SDH、波分、ATM、以太网分别是属于哪种复用技术？多路复用文档密级：内部公开14华为文档，未经授权不得扩散同步时分复用（一）ABCD第第1 1帧帧第第2 2帧帧T T1 1T T2 2T T3 3复用线路复用线路在发送端，将多路数据分段在一系列等宽的时隙内，通过复合电 路将数据按序交错在一起发送到线路传输； 在目的端，通过同步定时扫描电路，将时隙序列中的各路数据分 离开来。TDMTDM文档密级：内部公开15华为文档，未经授权不得扩散同步时分复用（二）ABCD第第1 1帧帧第第2 2帧帧T T1 1T T2 2T T3 3复用线路复用线路节收发两端需要同步工作，要求有良好的同步系统； 设备内部各复用电路部件基本通用，易实现高速传送； 适宜用于流量稳定的实时网络； 由于通信的间歇性，势必存在一些空闲时隙，带宽利用率不高；TDMTDM思考：若上图反映的是PCM系统的结构，请简述其工作框图。 文档密级：内部公开16华为文档，未经授权不得扩散同步时分复用（三）技术应用：技术应用：SDHSDH问题：SDH的接口速率（155M/622M/2.5G/10G）远高于大多数宽带数据网络（ DDN2M/10M/100M），为什么却定位在窄带网络传送中。SDH：是一整套可进行同步数字传输、复用和交叉连接的标准化数字信 号的等级结构。STMABCDEFFFGGHHINPG.703G.703140Mb/s2Mb/s 34Mb/s注：以2Mb/s为例SPIRSTTTFMSPMSTMSAHPCPPIPPILPALPAHPTHPTLPTLPCHPAOHAOHA接口SEMFMCFQ接口 F接口D4D12D1D3外同步HOAHOILOIwLJKMSETSSETPI字节间插方式复用，低速 信号在高速信号的帧中的 位置是固定的、可预见的 ，这样易实现高速大容量 的光纤通信系统。 基本传输模块（STM-1） 可以容纳PDH的三个数字 信号系列和其它体制的数 字信号系列ATM、 FDDI、DQDB等 接入业务以2M的实时传送 为主；文档密级：内部公开17华为文档，未经授权不得扩散统计时分复用（一）ABCD第第1 1帧帧第第2 2帧帧T T1 1T T2 2T T3 3复用线路复用线路统计时分复用：又称异步时分复用，根据数据源对信道带宽的实 际需求，动态地分配时隙的数目。文档密级：内部公开18华为文档，未经授权不得扩散统计时分复用（二）ABCD第第1 1帧帧第第2 2帧帧T T1 1T T2 2T T3 3复用线路复用线路节省信道资源，允许接入更多的数据源 复用帧的时隙与数据源的对应关系不会固定不变，为了 使复用数据源能在接收端正确地被分离出来，每个时隙 必须附加地址域文档密级：内部公开19华为文档，未经授权不得扩散统计时分复用（三）技术应用：技术应用：ATMATMATM（异步转移模式）：是一种定长信元的统计复用技术，地址 域采用VPI和VCI进行标识。 面向连接的多速率的快速分组交换，支持多业务应用； 在保证业务