下一代互联网若干关键技术

1、 报 告 人: 王 兴 伟所在单位：东北大学主要内容v多媒体通信技术 v光通信技术 v移动通信技术 v卫星和同温层通信技术 vIPv6 v网络通信技术展望概 述三网(计算机网、电视网、电话网)合一不断加强， 新应用层出不穷IP over everything和everything over IP IP业务量每69个月大约翻一番，仅美国预计到 2005年IP业务量带宽需求就将超过280TbpsIP通信量基本特点 自相似 不对称 服务器方拥挤 8020规则（80长途，20本地）概 述自1992年美国提出“信息高速公路”计划以来，互 联网技术得到了飞速的发展。在互联网成功商业化 的同时，下一代互联网的研究与开发工作在各国政 府的支持下逐渐展开下一代互联网关键技术伴随着应用需求的巨大增长 而飞速发展l尽管国际上还没有统一的关 于下一代互联网的定义，但 高质量流媒体应用的主流化 、终端设备的多样化、无线 移动应用的普及、按需QoS保 证的提供及高安全保障的支 持都将成为其重要特征lIPv6将成为下一代互联网的 基础协议l对多媒体通信、光通信、移 动通信、卫星与同温层通信 技术现状作一粗略介绍，并

2、 对未来发展趋势作一展望概 述多媒体通信技术 l多媒体可以分成静态媒体和连续媒体 静态媒体：没有时间维，播放速度不影响所含信息 的再现 连续媒体：由媒体“量子”（视频帧、音频采样等 ）组成，有隐含时间维，播放速度影响所含信息的 再现 连续媒体基本特征：媒体内连续性（实时与等时） 、媒体间同步（对口型）、高带宽（网络与存储） 多媒体通信技术面临的挑战主要来源于连续媒体多媒体通信技术 l两个基本共性问题 服务质量QoS（Quality of Service）：服 务性能的聚集效应，既是主观的也是客观的组通信（Group Communication）：一对 多、多对一、多对多多媒体通信技术 lQoS承诺 确保型硬保证 统计型软保证 尽力型lQoS是端到端（end-to-end）的lunicast、multicast、broadcast、 anycast多媒体通信技术 l网络化多媒体技术的基本特征 数字化 计算机化：至少媒体的播放是由计算机控制的 集成化：捕捉、存储、播放、网络 交互式（互动） 定制化：播放开始时间、播放次序、播放速度、 播放形式多媒体通信技术l支持多媒体通信的主要技术途径 压

3、缩技术有损压缩 无损压缩 极低比特率传送 JPEG、MPEG多媒体通信技术 l支持多媒体通信的主要技术途径 集成业务模型IntServ（Integrated Service）基于流 保证型 可控负载型 尽力型 区分业务模型DiffServ(Differentiated Service)基于类多媒体通信技术l支持多媒体通信的主要技术途径 多协议标签交换MPLS(MultiProtocol Label Switching) 采用标签交换转发技术，取代传统的基于目的地 逐跳寻径方式，简化分组转发 路由选择与分组转发分开 通信量工程（Traffic Engineering) 将业务流映射到网络物理拓扑上，让实际业务量 以最优的方式存在于网络中 提高网络运行效率和可靠性，优化对有限网络资 源的利用多媒体通信技术l小结IntServ：可预测性好，适合于局域DiffServ：可预测性差，适合于主干MPLS+DiffServ：比较现实的支持主干网QoS的方案光通信技术v电网络传输速率已接近极限（超过40Gbps即使不 是不可能也是相当困难的）v密集波分复用DWDM（Dense Wavelength D

4、ivision Multiplexing）技术具有巨大潜力，其潜在带宽 为数百Tbps DWDM的基本原理是在发送端将具有不同波长的光信号 组合起来，在接收端又将组合的光信号分解并送到不 同的终端，使同一条光纤中能同时传输多个波长的光 信号 DWDM的主要特点：高带宽、协议透明性好、路径可靠 性高、操作与管理简单等光通信技术l三种技术途径 IP over ATM over SDH IP over SDH IP over DWDM光通信技术lIP over ATM over SDH优点 把面向连接的ATM的能力引入到无连接的IP中去 优化组合选路与交换 保留ATM的速度快、容量大、多业务支持能力 保留IP的简单、灵活、易扩充、统一光通信技术lIP over ATM over SDH缺点网络体系结构复杂、功能重复，ATM 与TCP/IP都有寻址、选路和流量控 制功能，开销损失达25左右网络伸缩性较差，ATM的分段与组装 (SAR）功能随着接口速率的增加而 变得十分复杂，速率不易提高光通信技术 l小结IP over ATM over SDH主要适用于 网络边缘络边缘 多业务业务 的汇汇合和一

5、般容量的 IP骨干网，不太适合超大型IP骨干网 应应用光通信技术lIP over SDH将IP分组通过PPP或ITUT LAPS协议直接映射到SDH帧省掉了中间的ATM层,简化了网络体系结构提高了传输效率，降低了成本保留IP无连接特性光通信技术l小结IP over SDH是一种实用、高效的IP 传送技术，适用于经营IP业务的ISP、以 IP业务量为主的电信网或者在电信骨干网 上疏导高速数据流 光通信技术lIP over DWDM光Internet将IP直接放在光路上传送省掉了中间的ATM层与SDH层减少了功能重叠，简化了设备降低了网管复杂性，特别是网络配置复杂性额外开销最低，传输效率最高通过业务量工程设计，可以与IP业务量特性相 匹配可以利用光纤环路的保护光纤吸收突发业务， 有利于降低时延光通信技术l主要研究领域路由和波长分配RWA（Routing and Wavelength Assignment）虚拟拓扑设计通信量疏导光通信技术l小结IP over DWDM省掉了价格昂贵的 ATM交换机和大量的SDH复用设备，简 化了网管，又采用DWDM，传送成本可 望大大减少，带宽可望得到巨大提

6、高 ，是未来最具发展前途的光Internet 组网技术光通信技术l自动交换光网络ASON（Automatic Switched Optical Network）l光传送网+IP智能化l光信道自动切换l动态连接建立光通信技术lASON分为管理、控制和传送三个平面l传送平面负责信息的传送、性能监测、故障检测和 保护倒换l控制平面实现分布式呼叫与连接管理、自动发现及 通路选择等l管理平面负责故障管理、配制管理（包括资源分配 和回收）、性能管理、安全管理lDCN是一个数据通信网，负责传送信令及管理信息光通信技术l小结ASON融合以DWDM为基础的光网络技术和 以IP为基础的网络智能化技术，把光网络 发展成为能高度自主应对业务需要、可在 光层上直接为全网提供端到端服务的经济 、有效的智能网移动通信技术 l第二代移动通信技术仅能满足话音和低 速数据业务的需求，不能满足中高速数 据业务的需求l第三代移动通信技术以移动多媒体业务 为特征，可以满足上述发展需要移动通信技术l第三代移动通信技术的基本特点全球统一频段，统一标准，全球无缝覆盖和漫游频谱利用率高在144kbps（最好能在384kbps）能达到全

7、覆盖和全移 动性，还能提供最高速率达2Mbps的多媒体业务支持高质量话音、分组多媒体业务和多用户速率通信有按需分配带宽和根据不同业务设置不同服务等级的 能力适应多用户环境，包括室内、室外、快速移动和卫星 环境移动通信技术l第三代移动通信技术的基本特点安全保密性能优良便于从第二代移动通信向第三代移动通信平滑 过渡可与各种移动通信系统融合，包括蜂窝、无绳 电话和卫星移动通信等终端（手机）结构简单，便于携带，价格较低移动通信技术l第三代移动通信系统关键技术多载波调制技术 CDMA多址技术 智能化天线和分集接收技术 软件无线电技术 核心网IP与ATM数据传输技术智能网技术话音和图像编码技术信道编码及交织技术信道不失真传输技术功率控制技术 移动通信技术l无线ATM 无线ATM网络服务的用户是移动用户，网络与 用户之间建立的是无线连接 在无线ATM网络中，需要增加基站和具有支持 移动功能的边缘ATM交换机 基站提供与移动终端之间的无线连接 边缘ATM交换机实现与有线ATM网络的连接移动通信技术l无线ATM关键技术 MAC协议：固定分配方式、随机分配方式和按需 分配方式，在保证用户服务质量QoS需求

8、的前提 下，实现网络的高效利用 位置管理：无线终端的位置是不确定的，必须扩 展ATM连接建立协议，以便能够动态决定移动终 端的位置移动通信技术l无线ATM关键技术 切换管理：选择适当的交叉交换节点，使重新选 路的数据通道能够保证初始连接服务质量QoS； 重新选路时避免信元的丢失；保证信道切换过程 是无缝的，用户感觉不到通信的中断 差错控制机制：自动请求重发ARQ和前向纠错FEC 在解决无线信道误码率高的问题上各有所长，需 要在ARQ和FEC之间寻求一种最佳方案，以降低算 法的复杂度和减少额外的带宽需求移动通信技术l 无线局域网 可移动性，不受布线点位置的限制 数据传输速率大于1Mbps 抗干扰性强，误码率很低 保密性较强，可使用户进行有效的数据提取且不至于泄密 高可靠性，数据传输过程中几乎没有丢包现象发生 兼容性好，采用CSMA/CA介质访问协议，与标准以太网兼 容，用户已有网络软件可以不加修改即可运行 安装工作快捷，毋需施工许可证，不需要布线或开挖沟槽移动通信技术l 无线局域网标准化 1997年6月，IEEE发布了802.11标准，规定了统一的MAC 协议、RF收发器和红外线收发器的

9、物理层接口，各厂商 产品在同一物理层上可以互操作，而逻辑链路控制（ LLC）层是一致的 2000年8月，IEEE 802.11成为IEEE/ANSI和ISO/IEC的联 合标准，增加了两项新内容：IEEE 802.11a：规定使用5GHz频带，采用OFDM技术调制数据， 传输速率范围为6M54MbpsIEEE 802.11b：规定使用2.4GHz频带，采用补偿码键控（CKK） ，支持多速率MAC机制，传输速率可从11Mbps自动降到5.5Mbps ，或者调整到2Mbps和1Mbps移动通信技术l 无线局域网标准化 802.11g后向兼容802.11b，前向兼容802.11a；采用正交 频分复用（OFDM）为强制技术，在2.4GHz频段强制实施 802.11b的模式；提供额外的CCK-OFDM和PBCC-22技术， 该标准在2003年正式批准实施 802.11e致力于MAC层协议的改进，以支持多媒体传输。 现在正在对这种改变是否影响MAC层的性能进行评估 802.11h正在对动态信道选择（DCS）和发射功率控制（ TPC）标准化 802.11i致力于改善网络的安全性，主要也是对MAC层进 行修改移动通信技术l 蓝牙技术 1998年由Intel、Nokia、Erission、Toshiba和 IBM联合提出 支持移动计算设备和通信设备之间的简单快捷 无线互连 实现语音和数据传输，不仅提供低成本、短距 离的无线链路功能，还提供接入数据网功能、 接口功能和组网功能l 蓝牙技术基本特点 使用2.4GHz频带，毋需申请，具有全球推广 价值 低功率、短距离，发信机额定输出功率传输 距离10cm10m，增大发射功率后距离可扩 展到100m 采用跳频扩频通信方式抗衰落、抗干扰，并 采用快跳频、短分组、快速确认方法进一步 提高抗衰落、抗干扰性

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