下一代广播电视网网络的宏观概念与基本知识1.docx

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下一代广播电视网网络的宏观概念与基本知识1

网络的宏观概念与基本知识

一、网络的复杂性认识

二、三大有线网络

三、网络的分类

一、网络的复杂性认识

宽带综合网不同的方案、不同的技术、多种网络连接方式、各种通信协议、各式各样的硬件设备，单一的理论基础，难以解释网络各部分的相互关系。

网络的种类很多，发源不同，从电话通信网、计算机网到广播电视网，采用了不同的技术，甚至于没有共同的名词术语。

骨干网、接入网、局域网、城域网、互联网、因特网、HFC网、SDH网、ATM网、IP网，什么概念？

什么关系？

网络的复杂性认识：

网络的复杂性体现在如下几个方面：

1、不同的网络来用了不同的技术，这些技术来源于电信网，或来源于计算机网络，各自独立发展；

2、多个网络的连接（结），有多种连接（结）方式；

3、不存在单一的理论基础来解释网络各部分的相互关系；

4、采用了不同的技术术语；

5、网络发展速率快，不断有新的网络模式和协议产生；

所以，同一个网络，从某个角度上可以称它为HFC网，而从另一个角度又可称其为IP网。

有线电视数字化：

数字化的网络是一个集模拟和数字信号为一体的网络；是一个以数字信号传输和交换为主的宽带综合网；是一个集广播电视、语音和数据为一体的宽带综合服务网。

网络的主要功能：

1、信息的传输；

2、信息的交换；

3、各节点间，软、硬件资源的共享。

两个概念：

广播网、交换网

广播网：

一条信道为所有机器（接收机）共享，单向的一点对多点的传输系统，包括：

电视广播、声音广播、数据广播。

交换网：

一对用户单享一条信道，是双向的路由算法是重要技术，设备数量与用户数量成正比。

数字信号：

1、数字信号：

例如：

将电话信号取样、量化、编码后，形成数字信号，构成8bit为一字节（byte）的数字信号，经时分复用后，组成32个时隙的一帧信号，即2.048Mbps的一次群信号。

2、数据信号：

特指计算机通信所使用的信号，它由26个大写英文字母、26个小写英文字母、0—9的阿拉伯数字、字符32个，符号34个，共128个，即27，再加上一个奇偶校验码，共28，也就是8bit构成一个字节。

3、数字信号（数字和数据）在有线电视宽带网中传输

数字信号和数据信号在有线电视宽带网中传输，可能在传输通道和响应（接收）设备两方面有所不同。

例如：

数字视频信号与数据信号在不同频域传输。

数字视频信号：

以8MHz为一个信道单位，采用时分复用，然后进行64QAM调制，其用户终端响应设备是机顶盒；其前端设备主要是视频服务器。

数据信号：

分下行和上行信号，在不同的频域传输其用户终端设备为一缆调制解调器（CableModemcm）。

4、数字信号和数据信号不是一成不变。

例如：

数字电视信号经过压缩扣形成数据包，即可成为IP电话。

二、三大有线网

1、电话网（PSTN）又称公共交换网，主要传送语言信号。

优势：

历史最久的通信网。

网络资源丰富、电话已接入千家万户。

缺点：

带宽较窄

发展现状：

经多年研究，在宽带网方面取得显著进展，开发了多种XDSL系统。

ADSL：

采用普通电话线（传输介质），下行速率最高可达7Mbps；上行速率最高可达576Kbps，实际使用中远低于最高速率。

ADSL应用：

可用电话线传输视频信息经压缩后传输广播级视频信息：

（MP@ML）速率在4-5Mbps；

VCD清晰度的视频信息：

3Mbps；

会议电视标准的视频信息：

1Mbps；

电视电话标准的视频信息：

56Kbps;

ADSL的缺陷：

一般只能传一套电视节目（有线电视宽带网可传几十上百套）；

ADSL费用较高，调试麻烦，并不是所有用户都能调到比较高的传输速率，一般能到2—3mbps；下行速率难以传输高质量的图像，上行速率比较低。

2、计算网（PN），主要用于数据传输。

特点：

数据传输机制很好；数字对时延不敏感；对传输实时性的信息，例如：

视频信息和声音信息要采用新的技术和协议（如RTP、RTCP以及VLAN等协议）。

计算机网络在带宽上发展较快，目前，千兆以太网已广泛使用，足以容纳众多的信息；在技术上，主要是将原来单一传输数据的机制改造成为适用于多媒体传输的机制。

3、有线电视宽带网（CATV）

原是一个单向的，一点对多点的广播系统。

主要传输：

电视广播为主，也传输声音广播、数据广播；

优势：

网络资源丰富，已接入千家万户；带宽宽，可达到862MHz（1000MHz）；

问题：

要将原有的单向广播网改造成集广播与交换于一体的双向网络，而交换是一个比广播更复杂的系统。

三大有线网络的发展趋势：

1、宽带化，可以传输视频信息；

2、多媒体化，适用于不同速率，不同时延要求的信息传输；

3、降低系统的造价。

目前，人们接收的信处息，主要有三种信号型式：

音频信号、视频信号、数据信号；人们接收信息的器官主要有耳和眼，而眼睛接收的信息占80%以上，所以，传输视频信息对今后的网络发展具有举足轻重的意义，即，今后任何一种网络的发展均向宽带网的方向发展。

近年来，三大有线网络在宽带化和多媒体方面都有突破，形成了一种竞争的态势，各种模式都有一定的市场，但最终何种模式优势，将取决于系统的造价和用户使用的方便程度。

网络的分类

一、接入网和骨干网

二、局域网、城域网、广域网、互联网

三、从通信协议对网络的分类

四、从数据交换的角度对网络的分类

五、从复用和服务类型对网络的分类

六、其它的网络分类方法

网络的分类及其主要特征

一、接入网和骨干网：

从电信网络各部分划分角度来定义的网络

1、接入网与骨干网的划分

2、接入网

接入网传输技术的分类（图）

✧双绞线接入网

高速数字用户线HDSL；

非对称数字用户线ADSL；

高速数字用户线VDSL

以太网（光纤与双绞线的结合）HFT

3、骨干网（核心网CN）

骨干网的速率

✧SDH系统（广电骨干网）

SDH定义：

SDH的帧结构；SDH的复用结构；SDH网络单元；

SDH特点；SDH的组网技术；

二、局域网、城域网、广域网、互联网

以上名称是计算机网络，根据传输距离划分的网络区域大小，并提出相应的网络名称。

1、局域网（LAN）

✧局域网的三个特征

（1）传输范围小，数据传输的时间有限

（2）传输技术：

传统的广播式局域网有以下特征：

数据格式：

组成帧结构的数据包；

由一条逻辑线缆连接所有的机器，故没有路由的问题，只有一条共享信道；

由介质访问控制协议（MAC）允许各机器公平访问共享信道；

（3）拓扑结构：

不同的LAN有不同的拓扑结构

广播式：

总线型以太网；环型令牌网

交换式LAN点对点。

✧以太网的MAC

（1）各机器可以争抢发送数据，为了避免冲突，任何时候只有一台机器是主站并可发送数据；

（2）由哪一台机器发送，需要有一仲裁机制，这种机制即介质访问控制方式，即MAC；

（3）对于以太网，其介质访问控制方式为：

CSMA/CD，即带冲突检测的载波侦听，多路访问，任何一台机器在发送数据前要侦听一下网络中有无其它机器在发送数据。

如没有，才可发送数据，否则会形成碰撞或冲突，此外所谓载波即数据的含义。

2、局域网（MAN）

MAN采用分布式队例，双总线机制（DQDB），以提高传输效率。

以计算机①至计算机②的数据通过A总线。

以计算机②至计算机①的数据通过B总线。

3、广域网（WAN）

是由子网连接的局域网（LAN）集合。

①子网（Subnet）：

是路由器和通信线路的集合。

子网中没有主机，不发送和接收用户数据，子网是一个纯粹的通信部分；这样，就把通信部分（子网）和应用部分（主机）分开了，主机位于各局域网（LAN）之中，通过子网连接起来。

②广域网的相关名词：

▲主机（host）：

运行用户程序（应用程序）的机器。

▲路由器（router）：

是一个特殊的计算机，它连接多条传输线，当数据以一条输入线到达时，路由器必须为它选择一条输出线，以传递数据。

▲路由器有很多名称：

交换机、分组交换机、交换单元…

▲通信线路：

多种名称：

线路（Circuit）；信道（channel）；干线（Trunk）。

▲子网有各种拓扑结构：

星网、环网、树网、相切型等。

4、互联网

①互联网是通过广域网（WAN）连接起来的局域网（LAN）的集合。

②互联网与广域网的不同之处在于：

将WAN中出现的子网改为WAN。

子网中不出现主机，而WAN中出现主机，这是两者的唯一区别。

③网关（Gateway）：

是互联网中得重要设备

互联网中，需要连接不同的广域网和不同的局域网，网关完成不同网络的连接，提供硬件和软件的转换。

④互联网是一种概念，即：

不同的网络结合起来；

即：

互联的网络集合；

▲互联网的英文名称;internrt，第一个字母要大写，日常人们所使用的应该称为因特网，而不是互联网。

三、以通信协议对网络的分类

1、协议规则

协议，即计算机通信规则的集合

协议，采用分层结构，以减小协议设计，更改的复杂性。

每层协议均为通信双方同层协议：

称：

对等层通信。

每层都向上一层提供服务，只要接口不变，本层协议对上一层加以屏蔽。

网络体系结构，又称参考模型，是层和协议的集合。

2、两种主要的协议参考模型OSI和TCP/IP

▲OSI:

开放系统互联参考模型

它是ISO（国际标准化组织）提出的，协议工分7层，它在模型设计理论上比较完整，是电信行业的主要依据。

特点：

面向连接的服务，即一旦通信双方建立了通信连接，路由即确定，数据就沿线路顺序传输，因此，信号的时延是均匀的，信号的实时性好，信号的质量好，网管性能好，但系统的造价太高。

以应用层到传输层，为高层协议，它是端至端的协议；

以网络层至物理层，为低层协议，主要负责数据不正确的传输。

▲TCP/IP：

是美国提出，最初用于国防部门，它是先有协议，在使用过程中，使模型逐渐形成，协议只有4层，其参考模型不太符合OSI规范。

特点：

无连接服务，各数据分组，可以独寻找路由，到信宿后，重新排队，恢复原来的数据顺序。

因此，其延时特性和实时性比较差，但其高层协议比较丰富，设有任何计算机桌面系统可以离开TCP/IP协议，且系统廉价，故发展很快。

OSI和TCP/IP参考模型对应关系

层号

OSI

TCP/IP

层号

7

应用层

应用层

4

6

表示层

5

会话层

4

传输层

传输层

3

3

网络层

互联网层

2

2

数据链路层

网络接口层

1

1

物理层

ATM（AsynchronousTransferMode）网

ATM是以信元的信息传输，复接和交换为基本单位的转送方式，称为异步转送方式或异步转移模式。

ATM也是一种分组数据包形式，不过其分组非常小，只有53字节，称为信元（cell）。

Cell有不可分割的意思。

一般来说，分组越大，传输效率越高，因为用于开销的比特数相对少一些。

分组越小，传输效率越低，因为用于开销的比特数相多一些。

但当分组很小时，就会产生量变到质变，分组越小，灵活性越高。

在ATM系统中，可以发送单独的OAM信源—即操作维护信源。

其中，PM信源用于性能检测，RM信源用于资料管理。

因此ATM系统的网管性能优良。

另外，ATM还可以发送空闲信源，以维持电路交换的性能，使信号的时延特性得到改善。

ATM适用于多媒体信号的传输。

ATM采用虚通道/虚电路（VPI/VCI）为路由信息，在路由设置上也带来很大方便。

ATM是面向连接的系统，属于OSI参考模型中数据链路层的系统。

ATM还没有高层的软件，故，ATM还不是一个完整的系统，它只具备低层优良的传输特性。

同时，ATM需建设其专用网络，造价比较高，这是它的一个弱点。

IP网

IP网，采用TCP/IP协议，是不面向连接的系统，故其时延特性较差，信号的实时性较差。

优势：

①有富有的高层软件，应用层软件

例如：

FTP、SMTP、Telnet、DNS、NetBios、www、Gopher、BBB、SLTP/PPP

几乎任何计算机桌面系统都离不开TCP/IP协议。

※IP网是一个完整的系统，以应用层到网络接口层的协议都有。

②IP网可以容纳现有的任何网络

具有容纳物理网络的多样性，通过IP数据级和IP地址将它们统一起来，向上一层提供统一的IP数据级，使各物理帧的差异对上一层屏蔽，这样建设IP网的造价就打打降低。

▲因特网采用的就是TCP/IP协议，IP网在应用和造价上的巨大优势，造就了因特网的蓬勃发展。

▲IP网技术的发展

千兆以太网的诞生；

先进的V6版本；

采用ATM的某些技术；

虚拟局域网VLAN；

交换式以太网；

三层交换

四、以数据交换的角度，对于网络的分类

1、电路交换网（三步骤：

电路建立、数据传输、电路拆除）

可靠、实时、效率低、信道容量浪费

2、分组交换

①分组交换（TCP/IP层分组交换）CCITTX.25层分组交换）

②虚电路方式

3、帧中继交换网（FR）

4、信元交换网

ATM信元是一种53个字节的分组形式，ATM信元交换，信元结构。

五、以复用和服务类型对网络的分类

1、固定比特率的时分复用和单一服务类型网络

例如PSTN网的电话业务

2、综合服务网

①ISDN窄宽综合服务网（N—ISDN）；窄宽，2Mbps以下

▲基本速率接口：

2B+D，其中：

B=64kbps，D=16kbps

用于传递信令及控制多重接口。

2B+D用户可利用的最高速率144kbps。

适用于家庭，可在上网的同时打电话，在不打电话时，上网速率可自动提高至144kbps。

▲基群速率接口：

30B+D

E1接口，总速率可达：

2.048Mbps

用于装有专用小交换机，PBX或局域网的LAN用户

可用于：

打电话、传数据、传真、可视图文、可视电话、会议电话、远程教学等服务。

②B—ISDN带宽综合数字服务网

采用的主要技术：

ATM

适用于多媒体信号

▲信号的种类越多，相应的复用方式也随之改变，越复杂；因此，在谈到服务类型时，往往与复用方式结合在一起。

▲在骨干网上，ATM和SDH结合使用

SDH：

负责物理层的比特传输的正确性。

ATM：

负责在数据链路层的交换的灵活性，网络管理和信号质量。

▲ATM与IP的结合

ATM在地层传输方面具有优势；

IP信号在高层应用方面具有优势；

ATM不是一个端到端的系统，桌面系统往往要借助于IP协议；

因此，出现了ATM与IP结合的各种协议；

ATM与IP的转换过程，最重要的是地址和转换。

▲ISDN均为数字网，主要是交换

B—ISDN时分复用系统

※CATV宽带综合服务网

特点：

模拟信号与数字信号相结合

频分复用与时分复用相结合（先频分、数字信号频段再时分）

广播网与交换网相结合。

CATV宽带综合网的广播任务很重，占据频率的大部分，占据了信号流量大部分。

六、其它的网络分类方法

以传输媒介的角度分：

光纤网、数字微波中继网、卫星通信网、移动通信网、光纤—电缆混合网（HFC）.