智慧农业中计算机网络
1 计算机网络技术对发展现代农业的意义
20世纪50年代，美国就开始将计算机技术应用到农业领域，现已建成世界上最大的农业计算机网络应用系统AGNET。用户可以通过电话、电视或计算机等终端设备，共享网络中的信息资源、该系统大力推广3S技术（地理信息系统GIS、全球定位系统GPS和遥感技术PS)和计算机自动控制系统的综合应用，在农情监测与产量估算等方面居领先地位。欧盟建立了覆盖全欧洲的农作物估产体系，建立了农业环境、生态监测网络，向数字化、集成化与智能化方向发展。
目前，发达国家农业信息技术应用的核心内容主要有6大类：农业生产管理系统、农业信息处理系统、农业智能专家系统、农业决策支持系统、农业技术模拟系统和农业计算机网络等。计算机网络能够实现远程直接存取大型数据库中的信息和共享主机系统软件资源，在作物栽培管理、设施园艺管理、畜禽饲养、水产养殖、植物保护、育种以及经济分析等领域得到普遍应用，并成为农业服务的技术支柱。
从20世纪80年代开始，我国开展了系统工程、数据库与信息管理系统、遥感、专家系统、决策支持系统、地理信息系统等技术应用于农业、资源、环境和灾害方面的研究。目前，我国的农业信息化建设在数据库、信息网络、精细农业以及农业多媒体技术等领域都取得了一定成效。2015年3月5日，国务院总理李克强同志提出制定“互联网+”行动，主要有以下几个方面：一是推动移动互联网、物联网等与现代企业结合；二是促进电子商务、工业互联网和互联网金融健康发展；三是引导互联网企业以市场为主体发展；四是把以互联网为载体、线上线下互动的新兴消费搞得红红火火。在此基础上，“互联网+”农业诞生，将互联网技术运用到传统农业生产中，利用互联网固有的优势提升农业生产水平和农产品质量控制能力，并使农业的市场信息渠道、流通渠道更加通畅，使农业的产、供、销体系紧密结合，从而提升农业的生产效率、品质、效益等。未来，农业可能在互联网的影响下走上一条智能化、多样化的发展道路，这将取决于互联网对农业的渗透程度与二者的实际融合程度。
农业生产者生存和发展的前提。挖掘农业潜在的生产力，使其转变成现实生产力，是农业生产主要的增长方式之一。互联网成为解决“三农”问题的新法宝，互联网农业成为现代农业的发展方向。
一方面，“互联网十”促进专业化分工、提高组织化程度、降低交易成本、优化资源配置、提高劳动生产率等，正成为打破小农经济制约我国农业农村现代化柳锁的利器；另一方面，“互联网十”通过便利化、实时化、感知化、物联化、智能化等手段，为农地确权、农技推广、农村金融、农村管理等提供精确、动态、科学的全方位信息服务，正从单一使用的工具上升为现代农业跨越式发展的复合型引擎。“互联网十农业”是一种革命性的产业模式创新，对推动传统农业转化为规模化、集约化、市场化和农场化的现代农业将产生深远影响。“互联网十农业”正在深刻地改变农业生产关系，只有抓住机遇才能适应现代农业发展。
2 计算机网络组成
计算机网络由接入网、承载网和骨干网组成。
①.接入网
接入网是从用户终端（如手机、电脑、平板、网络电视等）到运营商城域网的所有通信设备组成的网络。接入网的传输距离一般为几百米到几千米，因此经常被形象地称为“最后一公里”。手机、电脑等终端通过这“最后一公里”的服务即可接入运营商的城域骨干网络，直到接入互联网。
(1)接入网的分类。
接入网有很多种分类方法，目前应用最广泛的分类方法是根据接入方式划分为有线接人网和无线接入网。
①有线接入网。
有线接入网根据使用的线缆不同，主要分为3类。
·铜缆接入：铜缆接入使用x数字用户线（xdigital subscriber line,xDSL)技术，如使用电话线拨号上网。
·光纤同轴混合接人：光纤同轴混合接入是一种灵活的混合使用光纤和同轴电缆的技术，如家庭有线电视。
·光纤接人：光纤接入是使用光纤接入的无源光网络（passiveopticalnetwork,PON)技术，是目前有线接入网的主流技术，光纤到户（fiberto thehome,FTTH)让人们享受到了超高网速。
②无线接入网。
无线接入网根据接入终端的移动性，主要分为2类。
·固定无线接入：固定无线插入服务的是固定位置的用户或小范围移动的用户，主要技术包括蓝牙、Wi-Fi、WiMAX等。
·移动无线接人：移动无线接入服务的是大量使用移动终端（如手机）的用户，主要技术是蜂窝移动技术4G、5G等。
(2)光纤接入的PON网络技术。
从早期的电话线拨号上网，到光纤入户（FTH),技术在进步，网络也在提速。光纤到户为用户带来足够大的带宽，满足语音、高清视频、大型游戏等各种网络需求。FTTH的便捷得益于PON网络技术的发展，每家每户的光纤宽带背后连接着的就是PON网络，沿着光纤，溯流追源，PON网络向上通过城域网连接到各种服务提供商的网络（如互联网、IPTV、电话/视频服务等）,向下将用户家里的电话、IPTV电视机、电脑等终端连接起来并提供网络服务。
按与用户的距离划分，PON网络主要由3部分组成。
·光网络单元（opticalnetwork unit,ONU):离用户最近，ONU设备一般直接安装部署到用户家里，常见的有单家庭用户单元（singlefamily unit,SFU)和家庭网关单元（homegateway unit,HGU)两种类型。ONU的一端通过光纤连接到分光器，另一端通过有线或无线方式连接家里的终端设备。SFU一般需配合家庭网关使用。HGU功能更为强大，集成了光猫和路由器的功能。
·光分配网络（opticaldistribution network,ODN):通过光纤和分光器为ONU和光线路终端（opticalline terminal,OLT)提供“传输通道”，分光器可以将一路光信号以一定的比例分成多路。
·光线路终端：离用户最远，OLT设备是PON的核心设备，一般安装部署在运营商的机房中，用于将用户数据进行汇总并上送到城域网传输。
在实际应用中对网速起决定作用的是PON网络技术，目前有EPON、GPON、10G-EPON和XG(S)-PON等技术。
(3)5G移动接入技术。
在移动通信网络中，无线接入网是离我们最近的一环，连接着用户和业务核心网。随处可见的基站就是无线接入网的标志。我们通过手机拨打电话或上网时，基站会接入手机的信号，信号通过承载网传送到核心网，再由核心网对信号进行处理并传递到通话目的地城市或互联网上的网络应用，如图3-6所示。无线接入网的核心就是基站，传统的基站是由基带单元（basebandunit,BBU)、远端射频模块（remote radio unit,RRU)和天线组成的。其中，BBU主要负责基带信号调制；RRU主要负责射频处理；天线主要负责发射或接收电磁波。虽然从2G时代到4G时代，无线接入网的结构在不断升级，但这3个模块的功能分配基本没有什么变化。
4G时代，无线接入网为用户提供了前所未有的使用体验，如短视频、远程教育等，但随着无人驾驶、物联网、超高清视频等5G业务需求的出现，对无线接入网提出了频谱更高、带宽更大、时延更低的要求。5G时代，无线接入网需要一场从架构到技术的全新变革。
图1 网络架构
相比于4G时代，5G无线接入网进行了两大颠覆性的升级。
①基带单元（BBU)的重构。为应对5G网络切片下的多应用场景，BBU功能被重构为中央单元（centralizedunit.CU)和分布式接入点（distributedunit,DU)。CU负责处理高层协议和非实时服务，在接入网内部可以控制和协调多个小区：DU负责处理物理层协议和实时服务。同时，RRU和天线的功能合并在有源天线单元（activeantenna unit,AAU)中。这样将功能拆分的做法一方面降低了网络传输的负担，另一方面使得网络部署更加灵活。
②朝着虚拟化的方向发展。从2G时代到4G时代，1个BBU可以完成多个天线范围的通信处理，而5G采用更高频段进行通信，覆盖同样大小的区域需要更多基站，单纯靠增加CU和DU数量来解决问题不太实际，所以5G无线接入网借助于虚拟化技术解决这个问题。虚拟化技术实现了在相同的物理服务器上运行多个不同操作系统的能力，对接入网来说，原CU是专用的硬件设备，比较昂贵，虚拟化后在虚拟机上运行具有CU功能的软件即可以实现原CU的功能。
5G无线接入网可以通过虚拟化技术聚合大量底层资源，这些资源将根据业务需求、用户分布等实际情况进行动态实时分配。未来不仅仅是无线接入网朝着虚拟化的方向演进，整个5G移动网都将出现多个虚拟网络，实现资源的共享与隔离，让端到端的网络切片走进现实，为运营商提供更低成本的解决方案。
综上所述，不论是有线接入网还是无线接入网，都在随着用户更大带宽的需求而不断向前发展。实际上，网络未来也会基于业务为用户提供服务，而不是基于接入方式，用户将不关心是无线接入还是有线接入，作为提供业务的核心网也将逐步云化和统一，业务融合将会加速网络的融合，现有的固定接入、移动承载、政企接入等多个独立接入网，将会成为网络融合的重点，作为用户接入“最后一公里”的光接人网（PON网络）,也在5G时代的固移融合中扮演着重要的角色。基于统一的ODN网络，根据不同的应用场景灵活选择应用WDM-PON、10GPON、Combo PON等技术，不仅可以提供固定宽带接入，也可以实现5G基站的前传业务。统一的光接入网可以采用统一建设和统一管理，大大节省了网络的投资费用，提高了网络的利用率。5G时代，基于无处不在的ODN光纤资源，并结合不断演进发展的PON技术和SDN&.NFV技术，实现有线、无线业务的综合接入，资源共享的同时还能简化业务部署和运维，会为用户带来更好的网络服务。
②.承载网
承载网是负责承载数据、汇聚数据的网络，其主要任务是传输数据。以前基本是使用电缆，后来，因为数据上网业务的激增，流量变得很大，于是开始使用网线、光纤光缆进行传输。承载网将数据从接入网发送到核心网，起承上启下的作用。
承载网技术的发展经历了同轴调制技术、微波、PDH、SDH、MSTP、DWDM(LH/Metro/OADM/)、ASON等阶段。组网形式从点到点和环网向网状网方式演变，并进一步向智能化动态光联网方向发展。承载网的业务初期以话音业务为主，后逐步发展成为传统话音网、宽带接入网、专线接入、软交换、3G等业务网的综合承载平台。
IP技术是随互联网的出现和发展而产生与发展的，而互联网一度被认为是非电信级网络，不具备QoS功能。但最近两年随着NGN技术的快速发展，基于分组的技术理念也推动IP网络技术不断发展，如基于IP网络的快速转发技术MPLS,基于IP网络的业务组网技术MPLSVPN,基于IP网络的QoS技术IntServ/Diffserv,基于IP网络的流量工程和保护技术MPLSTE/MPLSFRR,基于IP网络的OAM技术等。IP网络技术自身的发展正在逐步适应其角色转换，IP网络正逐步演化成传统电信运营商的基础网络平台，随着NGN、3G、IPTV、FMC、IMS等新技术和新业务的兴起，通过IP网络来承载多业务已成为网络发展的趋势。
IP化是未来电信网络发展的必然趋势。传输技术和IP承载技术的分工和融合是网络层面融合的主旋律，IP网络必将成为未来语音、视频、数据，以及各种综合多媒体业务统一承载的网络平台。基于IP技术发展而来的IP承载网，在承载以宽带接入为代表的大带宽、BestEffort业务时有先天优势，但是其QoS、安全性等问题依然根深蒂固。而传输网具有保护可靠、高稳定性、高安全性和高QoS能力，是IP承载网难以替代的，是保障实时业务和大客户业务的重要手段。因此，TDM和IP业务在相当长的一段时间内会保持并存的状况。电信网络的全IP化是一个长期的演进过程。在这个过程中，承载网在具体技术的选择和部署时，应根据承载层位置的不同，选择更为合适的技术，实现更高的效率。
(1)同步数字系列（synchronousdigital hierarchy,SDH)。
在数字通信系统中，传送的信号都是数字化的脉冲序列。这些数字信号流在数字交换设备之间传输时，其速率必须完全保持一致，才能保证信息传送准确无误，这就是“同步”。同步数字系列是一个将复接、线路传输及交换功能融为一体，并由统一网管系统操作的综合信息传送网络，可实现诸如网络的有效管理、开通业务时的性能监视、动态网络维护不同供应厂商设备之间的互通等多项功能。
在数字传输系统中，早期采用的数字传输系列是准同步数字系列(plesiochronous digital hierarchy,PDH)。随着数字通信的迅速发展，点到点的直接传输越来越少，而大部分数字传输都要经过转接，因此，PDH便不适合现代电信业务开发和现代化电信网管理的需要，SDH应运而生。
SDH网是由SDH网元设备通过光缆互联而成的，网络节点（网元）和传输线路的几何排列构成了网络的拓扑结构。网络的有效性（信道的利用率）、可靠性和经济性在很大程度上与其拓扑结构有关。
①常见的网络拓扑结构。
常见的网络拓扑结构有链形、星形、树形、环形和网孔形，如图2所示。
图2 常见的网络拓扑结构
A.链形网：此种网络拓扑结构是将网中的所有节点一一串联，而首尾两端开放。这种拓扑结构的特点是较经济，在SDH网的早期用得较多，主要用于专网（如铁路网）中。
B.星形网：此种网络拓扑结构是将网中一网元作为特殊节点与其他各网元节点相连，其他各网元节点互不相连，网元节点的业务都要经过这个特味节点转接。这种网络拓扑的特点是可通过特殊节点来统一管理其他网络节点，利于分配带宽，节约成本，但存在特殊节点的安全保障和处理能力的潜在瓶颈问题。特殊节点的作用类似于交换网的汇接局，此种拓扑结构多用于本地网（接入网和用户网）。
C.树形网：此种网络拓扑结构可看成链形拓扑和星形拓扑的结合，也存在特殊节点的安全保障和处理能力的潜在瓶颈。
D.环形网：环形拓扑结构实际上是指将链形拓扑结构首尾相连，从而网上任何一个网元节点都不对外开放的网络拓扑结构。由于它具有很强的生存性，自愈功能较强，因此其成为当前使用最多的网络拓扑结构。环形网常用于本地网（接入网和用户网）、局间中继网。
E.网孔形网：将所有网元节点两两相连，就形成了网孔形网络拓扑构。这种网络拓扑结构为两网元节点间提供多个传输路由，使网络的可靠性更强，不存在瓶颈问题和失效问题。但是该结构的阮余度高，使得系统有效性降低，成本高且结构复杂。网孔形网主要用于长途网中，以提供网络的高可靠性。
当前用得最多的网络拓扑结构是链形网和环形网。它们的灵活组合可句成更加复杂的网络。
②我国SDH网络结构的四个层面。
我国SDH网络结构分为四个层面，如图3所示。
A.一级干线网：位于最高层面，主要省会城市及业务量较大的汇接节点城市装有DXC4/4.其间由高速光纤链路STM-4/STM-16组成，形成了一个大容量、高可靠的网孔形国家骨干网结构，并辅以少量线形网，由于DXC4/4也具有PDH体系的140Mbit/s接口，因此原有的PDH的140Mbit/s和565Mbit/s系统也能纳入由DXC4/4统一管理的长途一级干线网中B、二级干线网：位于第二层面，主要汇接节点装有DXC4/4或DXC4/1,其间由STM-1或STM-4组成，形成省内网状或环形骨干网结构并辅以少量线性网结构。由于DXC4/1有2Mbit/s、34Mbit/s或140Mbit/s接口，因此原有PDH系统也能纳入统一管理的二级干线网，并具有灵活调度电路的能力。
C.中继网：位于第三层面，为长途端局与市局之间以及市局之间的部分，可以按区域划分为若干个环，由ADM组成速率为STM-1或STM-4的自愈环，也可以是路由备用方式的两节点环。这些环具有很高的生存性，又具有业务量疏导功能。环形网中主要采用复用段倒换环方式，但究竟是四纤还是二纤，取决于业务量和经济的比较。环间由DXC4/1沟通，完成业务量疏导和其他管理功能，同时也可以作为长途网与中继网之间，以及中继网和用户网之间的网关或接口，最后还可以作为PDH与SDH之间的网关。
D.用户网：位于最低层面。由于处于网络的边界处，业务容量要求低，且大部分业务量汇集于一个节点（端局）上，因此，通道倒换环和星形网都十分适合该应用环境，所需设备除ADM外还有光用户环路载波系统。速率为STM-1或STM-4,接口可以为STM-1光/电接口、PDH体系的2Mbit/s、34 Mbit/s或140 Mbit/s接口、普通电话用户接口、小交换机接口、2B+D或30B+D接口，以及城域网接口等。
图3 SCH网络结构
用户网是SDH网中最庞大、最复杂的部分，它占整个通信网投资的50%以上，用户网的光纤化是一个逐步的过程。光纤到路边（fiberto thecurb,FTTC)、光纤到大楼（fiber to the building,FTTB)、光纤到家庭（fiberto the home.FTTH)就是这个过程的不同阶段。
(2)基于SDH的多业务传送平台（multi-servicetransport platform,MSTP)。
MSTP:基于SDH的多业务传送平台，是指基于SDH平台，同时实现TDM、ATM、以太网等业务的接入、处理和传送，提供统一网管的多业务平台。
①基于SDH的多业务传送平台的特有功能基于SDH的多业务传送平台除应具有标准SDH传送平台所具有的功能外，还需要具有以下主要功能特征。
A.具有TDM业务、ATM业务和以太网业务的接入功能；B.具有TDM业务、ATM业务和以太网业务的传送功能；C.具有TDM业务、ATM业务和以太网业务的点到点传送功能，保证业务的透明传送；D.具有ATM业务和以太网业务的带宽统计复用功能；E.具有ATM业务和以太网业务映射到SDH虚容器的指配功能。
②MSTP的功能框架。
MSTP的功能框架如图4所示。
图4 MSTP功能框架图
③MSTP承载以太网的核心技术MSTP承载以太网的核心技术如下A.封装协议一通用成帧协议（genericframing procedure.GFP):它提供了一种把不同上层协议里的可变长度负载映射到同步物理传输网络的方法。
其优点有：效率高；适用于点到点、环形、全网状拓扑；无需特定的帧标识符，安全性高：可以在GFP帧里标示数据流的等级，可用于拥塞处理B.映射处理一虚级联（virtualconcatenation,VC):提供大小合适、颗粒精确的管道。
C.级联技术：把多个小的虚容器，如VC-12(2M),级联起来组装成虚容器组，以克服SDH速率等级太少的缺点。级联技术的级联方式有连续级联和虚级联。其中，连续级联实现简单，传输效率高；端到端只有一条路径，业务无时延：但其要求整个传输网络都支持相邻级联，原有的网络设备可能不支持，业务不能穿通。而虚级联应用灵活、效率高，只要求收、发两端设备支持即可，与中间的传送网络无关；可实现多径传输；但其同路径传送的业务有一定时延。
D.链路容量调整机制（linkcapacity adjustment scheme,LCAS)技术：
LCAS是在虚级联的基础上，动态调整带宽的一种方法，它使虚级联能灵活、动态地适应需求。
LCAS原理：LCAS协议使用H4/K4字节，携带控制信息，在源端和宿端之间进行握手操作，通过源端和宿端的握手协议完成带宽的增加、删除，以及失效成员的屏蔽、恢复等操作。
LCAS功能：按需调整带宽，在链路没有问题的情况下，可以动态地增加或减少VCtrunk内的成员而不影响业务。当一部分成员失效时，其他成员仍正常传输数据：当失效成员被修复时，仍能自动恢复虚级联组的带宽，速度快。按需动态分配以太网业务带宽将是未来ION的主要应用之一将GFP,虚级联和LCAS结合起来，可以使MSTP网络很好地适应数据业务的特点，具有带宽的灵活性，提高带宽利用效率。
通过VC、GFP和LCAS的结合，城域传输网将支持全面的数据业务，特别是提供带宽连续可调、具有QoS保证的2层高质量的以太网专线业务。
③.骨干网
骨干网是计算机网络最核心的部分，主要负责数据的处理和路由，可以把它理解成一个“超级路由器”，最终实现用户和互联网的通道建立，实现网络的宽带化。骨干网不仅要提供用户的宽带接人，而且要提供高速无阻塞的核心平台，因此，骨干网必须实现高速传输技术、高速交换技术和高速路由技术，并提供必要的QoS保证。
(1)高速传输技术。
高速传输技术主要有千兆以太网技术、POS技术，异步转移模式技术和IEEE802.17工作组技术①千兆以太网（gigabitethernet,GE)技术，以太网技术的最初目的是连接办公室内的计算机设备，其协议主要支持网络的连通性，现在的GE技术也只是早期以太网技术在速率上的不断提高，GE技术的优点是与以太网相关技术兼容，全网可以有统一的帧格式，吉比特以太网帧报头包含的网络状态信息虽不多，但由于没有使用造价昂贵的再生设备，因而成本相对较低，在对带宽需求比较高的情况下，可以将若干路捆绑起来形成100Mbit/s、1Gbit/s.10Gbit/s以太网通道。GE技术存在的主要问题是异步工作，对抖动和定时比较敏感，而且链路层缺乏误码监视和故障定位能力，对于大规模网络的保护恢复时间过长。当GE运行在裸光纤上时，典型的保护方式是采用诸如吉比特以太网通道一类的技术，切换的时间约为几秒，此时不仅大量丢包，而且网络表现为部分业务中断，这对实时业务的影响较大。如果借用三层路由的保护，则收敛时间更长，需要说明的是，标准GE端口的最长传输距离仅为5km(IEEE802.3z标准）,市场上所有的超长距离GE产品均为厂商定义，所以在互联性方面可能存在许多潜在的问题。总之，GE技术用于城域网骨干网将会带来一些网络设计方面的限制，所以其主要应用于城市汇聚层以下的各个层次。
②基于SDH的分组传输（packetover SDH.POS)技术。POS用SDH网络作为IP数据网络的物理传输网络，它首先使用链路及PPP协议对IP数据包进行封装，把IP分组根据RFC1662规范简单地插入PPP帧中的信息段，然后再由SDH通道层的业务适配器把封装后的IP数据包映射到SDH的同步净荷中，再向下经过SDH传输等层，加上相应的开销，把净荷装人一个SDH镇，最后到达光层，在光纤中传输。POS技术因基于电信的重要技术之一SDH技术面具备较多优异的特性：快速保护、强力纠错、长距传输等等。其中，最重要的是POS具备SDH的自愈功能。由于POS符合SDH技术体制，因此在端口速率的扩展能力方面也会更好。目前10Gbit/s的POS端口已经大量上市，而40Gbit/s的POS编口也会很快出现，POS采用SDH的KI、K2字节，在物理层就进行保护，所以可以做得更好，最大切换时间仅为50ms,由于一般高端路由器可以在端口上缓存200ms的数据，所以基本上不会丢包。当然，POS技术也有一些不足，如采用SDH赖格式的转发器和再生器造价昂贵：仅对IP业务提供好的支持，不适于多业务平台：不能像IPoverATM技术那样提供较好的服务质量保障，但在目前，POS技术是业界公认的适合建设宽带IP高速骨干网的技术之一。
③异步转移模式（asynchronous transfer mode.ATM)技术。ATM技术采用信元传输和交换技术，减少处理时延，保障服务质量，其端口可以支持E1(2 Mbit/s),STM-1(155 Mlit/s),STM-4(622 Mhit/s)、STM-16(2.5Gbit/s)、STM-64(10Gbit/s)的传输速率。ATM技术存在的问题在于，协议过于复杂、较多的信元头开销，以及由此带来的相对较高的建网成本，由于最终用户的绝大部分应用是直接基于IP的，因此，ATM技术在网络的边缘地带成为业务汇集的主要方式之一，现在越来越多的大规模IP网络的建设正在绕过ATM这个层次。
④1EEE802.17工作组技术。IEEE802.17工作组技术是指IEEE802.17工作组提出的弹性分组数据传输（resilientpacket transport.RPT)和动态IP光纤传输（dynamic packet transport.DPT)技术，IEEE 802.17工作组于2000年11月成立，目的是推进弹性数据分组环访问协议的标准化工作，Cisco,Nortel和Luminous Networks等厂商是该标准的主要提供者和领导者。IEEE 802.17定义了一种全新的传输方法，提供了带宽使用的高效率、服务类别的丰富性以及网络的高级自愈功能，在现有的一些解决方案基础上，为网络营运商提供了性能价格比较好和功能较丰富的更先进的解决方案。目前，Cisco采用DPT技术，Nortel和Luminous采用RPT技术。以DPT技术为例，它是Cisco提出的一种技术，吸取了POS技术的优点，并克服了POS成本较高的缺点。它关键在于提供了一种对带宽的空间复用协议（spatialreuse protocol,SRP)机制，使多点可以共享一个光纤环，带宽可以进行动态分配。一个SRP环上的每个设备水远只需要一对SRP端口（而点对点网状网中，每个节点需要N-1个端口）,从而使网络扩容时不再需要增加端口，大大降低了网络成本。
综上所述，对于高性能、大宽带的IP业务，IPover SDH技术去掉了ATM设备，投资少。将IP数据通过点到点协议，直接映射到SDH的虚容器中，简化了体系结构，提高了传送效率，降低了成本，便于网间互联。而IPoverATM技术（主要有重叠模型和集成模型两种模式）则充分利用已经存在的ATM网络，发挥ATM支持多业务、提供QoS保证的技术优势，适合提供高性能的综合通信服务。因为它能够避免不必要的重复投资，提供语音、视频、数据多项业务，从而也是传统电信服务商的一种选择。其最大的缺点是结构复杂，开销损失大（为25%~30%)。值得一提的是，IPover WDM技术能够极大地拓展现有的网络带宽，最大限度地提高线路利用率，将逐渐成为未来宽带IP网络通信的首选解决方案。
(2)高速交换技术。
高速交换技术主要有第三层交换技术、多协议标记交换技术和第四层交换技术。
①第三层交换技术。
传统的路由器由于查找路由表比较费时间，因此包转发效率很低。为了解决这个问题，以局域网交换机为基础增加IP包转发功能的第三层交换技术出现了，第三层交换技术用以提高包转发率的关键技术是路由缓存技术其原理是，当一个IP包经过查找原始路由表并第一次转发成功之后，就在缓存中存放一条相应的记录。这样，后续同样目的地址的IP包到达之后，该设备就会在缓存中查到如何转发该IP包，而不需去查找原始的路由表，由于缓存路由表比原始路由表小得多且缓存的访问速度一般比较快，因此可以提高效率。第三层交换技术的缓存工作机制存在命中率的问题，一般用于企业网，而在宽带IP城域网中，它主要用于住宅型用户尤其是以太网接入用户的端口和流量的会聚。
②多协议标记交换（multi-protocollabel switching,MPLS)技术。
多协议标记交换技术吸收了Ipsilon公司的IP交换、Cisco公司的Tag交换等技术特点，将ATM的优点引入IP网，MPLS采用标记交换的机制，把选路和转发分开，由标记来规定一个分组通过网络的路径。MPLS网络由核心部分的标签交换路由器（labelswitching router,LSR)、边缘部分的标签边缘路由器（labeledge router,LER)组成。MPLS技术具有实现流量控制，Qos保证和MPLSVPN等功能，MPLS流量管理机制的功能有两个：从网络运营商的角度看，要保证网络资源得到合理利用：从用户的角度来看，要保证用户申请的服务质量得到满足。MPLS的流量管理机制主要包括路径选择、负载均衡、路径备份、故障恢复、路径优先级等，此外，MPLS的QOS实现是由LER和LSR共同完成的，在LER上进行IP包的分类，在LER和LSR上同时进行带宽管理和业务量控制，从而保证每种业务的服务质量得到满足。由于带宽管理的引入，MPLS改变了传统IP网只是一个“尽力而为”的状况。利用MPLS技术还可实现电信运营级的VPN.利用MPLS构造的VPN.提供了实现增值业务的可能：通过配置，可将单一接入点形成多种VPN.每种VPN代表不同的业务，使网络能以灵活方式传送不同类型的业务。MPLS成为实施流量工程的主要方法，将为自愈恢复和网络管理提供有力的支持，IP网在管理上采用OSPF协议的结果是都选择最短路径，这可能会在一些热门节点上出现拥塞，对于如何监视流量，防止和化解拥塞，早期的因特网骨干网用人工修改SDH通道的路由，通过改变路由矩阵来控制流量，在ATM用于因特网骨干网上时，用虚电路来连接路由器，虚电路上的流量是可以监视的。改变虚电路也很方便，使得控制流量能力大大提高。MPLS可以在ATM交换机中根据标记，为一个IP实时业务数据流建立虚电路，保证QoS,当吉比特路由交换机取代ATM用于因特网骨干同时，控制流量的流量工程被再次提出来。其解决办法是采用MPLS在IP网上为某一路由路径建立标记交换路径，借助于标记号将这一路径变为显式的，从而监视其流量，同时也可以方便地改变路由，重新设置路径。
③第四层交换技术。
第四层交换技术通过利用第三层和第四层包头中的信息，识别数据流，作出向何处转发会话传输流的智能决定。路由器和交换机在转发不同数据包时，并不了解哪个包在前，哪个包在后，第四层交换技术从头至尾跟踪和维持各个会话，它是真正的“会话交换机”，可根据不同的规则，将用户的请求转发到“最佳“服务器上。因此，第四层交换技术是目前用于传输数据和实现多台服务器间负载均衡的理想机制。
(3)高速路由技术。
路由器作为广城网尤其是IP网络中必不可少的网络组件，其性能直接影响数据通信网络的性能。高性能路由器将第二层的交换功能和第三层的智能路由功能融为一体，提供吉比特以上的端口速率，服务质量和多点广播能力，不断满足多媒体通信网络的需要。
高速路由器一般称作交换式路由器，以体现其高速IP包转发的性质。大多高速IP路由器的硬件体系结构采用交叉方式，以实现各端口之间的线速无阻塞互联。交换式路由器采用树形目录查找来优化路由表结构，所以大大减少了路由表查找需要的步数：再以硬件技术辅助，大大提高了路由器转发IP包的效率。同时，由于每条路由表在目录树中都有对应，不存在命中率的问题，因此对大型复杂网络更有效。交换式路由器的最大问题是成本比较高，原因在于用于目录查找的算法实现成本较高，而且需要更多的内存用于存放计算结果（目录树）。值得一提的是虚拟路由器技术，它使用户可以对网络的性能、因特网地址和路由，以及网络安全等独立进行控制，该技术在一个物理路由器上可以形成多个逻辑上的虚拟路由器，每个虚拟路由器都单独地运行各自的路由协议实例，并且都有自己专用的1/0端口、缓存、地址空间、路由表和网络管理软件。虚拟骨干路由器可以为客户提供成本低廉的专用骨干网控制和安全管理功能，每个虚拟路由器的进程与其他路由器的进程都是相互分开的，其使用的内存也受到操作系统的保护，从而保证了数据的高度安全性。
因特网是一个全球性网络，骨干网虽然竭尽全力试图将流量留在网内但仍然难以避免其“二传”的命运，如何合理疏导流量使每种业务都获得佳路由并获得相应的服务质量保证是骨干网路由技术的一个关键环节。
动态路由是IP网络技术的一个核心技术，是IP网络生存到今天的一个重要保障，动态路由技术为IP网络提供了非常好的自愈能力，其中，边界网关协议（border gateway protocol,BGP)更为运营商提供了良好的调整网络流量流向的能力。另外，策略路由、流量工程、MPLSVPN都具有疏导流量的能力，并且每种技术都有其自身的特点和应用环境。
如何保证路由和网络的稳定性是路由技术的另一个重要课题，Graceful Restan技术可以将路由器重启所带来的影响降到最低，FastOSPF/ISIS技术可以加速IGP的收敛。
(4)服务质（qunlity of service.QoS)保证技术，Qos保证技术是解决网络延迟和阻塞等问题的一种技术。
首先，不同业务需要不同的带宽支持。单一的按带宽购买网络服务的式显然不能满足用户的需要，特别是对于大带宽需求的业务，如IPTV、视频会议。这些业务对于用户而言，带宽需求高，但使用频次却不高，如果长期购买大带宽，费用上难以承受，因此，按用户需求动态调整用户接入带宽，按使用时长收取带宽费用，将成为一种必然的收费模式，这种收费模式实现起来并不简单，用户带宽的调整需要很高的用户自服务能力，才可以在用户需要已的接入带宽，避免沉长的服务申请流程消磨用户使用服务的热情，另外，如果网络接入带宽控制点和网络服务确认控产点是分离的，那么两者之间的信息传递控制也需要标准化支持。例如，如果我们为IPTV用户提供特定接入带宽，则需要在用户申请IPTV业务的请求获得确认后，才可以为该用户开启高带宽接人：如果将IIPIV的业务控制点与网络接入控制点合二为一，就会大大增加网络接入控制设备的复杂度，而且需要这个设备随着IPTV业务的发展不断调整其业务管理的方式和能力，这显然不符合IPTV业务的发展需求，如果分离，则需要制定业务控制点和网络接人控制点之间的信令接口COPS协议是国际标准化组织准备采用的一个标准。
其次，同样的接入带宽也需要不同等级的服务质量保证，逻辑复用技术使接入带宽和实际使用带宽成为两个概念，而互联网发散型、突发式的流量模型又使实际使用带宽无从定义，因此，资源竞争时的优先级成了服务品质保证的唯一标识，也成了运营商提供差异化服务、降低网络成本、提高网络利润率的手段，Qos主要包括可用性、吞吐量、时延、时延抖动和漂移及位/包丢失等方面内容。QoS需要端到端的管理，任何一点的疏忽都会导致用户实际感受的劣化，但骨干网网络性能的少许提高就意味着巨大的网络投资，因此在骨干网中，以带宽换取服务质量难以实施，那么区分服务、为特定业务和用户提供服务质量保证就显得尤为重要。
目前的LANswitch,DSLAM,核心路由器都具备了按加权公平排队(weighted fair queuing,WFQ)、加权随机先机检测（weight random earlydetection,WRED)等能力，因此实现业务和用户的优先级标识，在各个层面实施WFQ,WRED等优先控制策略，可以完成骨干网的服务质量控制，然而，无论是对网络设备的要求还是对运行维护人员来说，业务标识都不是一件简单的工作，良好的规划、严格的业务操作规程以及优良的网络接入设备是实施端到端服务质量控制必不可少的3个重要环节。
虚拟专用网（virtualprivate network.VPN)技术也与QoS密切相关。在QoS得到保证的前提下，企业可通过VPN技术，利用公共网构建虚拟的企业网络平台。VPN技术主要包括安全隧道、信息加密、用户认证、访问控制和VPN管理等技术，建立在宽带网基础上的VPN服务是未来宽带骨干网最基本的网络服务，当然，作为整个网络的解决方案，还应该解决好网络地址的规划、全网路由、域名解析、网络安全、网络管理、业务管理等问题。
3 计算机网络技术在农业信息化中的应用
计算机网络技术可以实现农业生产系统信息的传输、分析和存储，建立农业信息数据库。它通过分析和总结农业信息数据库的信息，预测和判断农业系统中每个因素的机制，选择有利于农业系统发展的因素进行定量判断，实践验证信息的可行性和正确性，通过计算机网络技术应用，促进农业信息化快速发展。
计算机网络技术在农业系统中的应用主要体现在4个方面：实现虚拟农业，提升农业精准化，实现农业预测和模型建立，实现农业系统管理。
(1)实现虚拟农业
虚拟农业主要使用计算机模拟技术来模拟作物生产要素，可以进行动态
分析和农业系统的模拟分析，虚拟农业实现不需要自然生物的参与，只需要通过虚拟作物数据收集，就可以实现作物生产研究。该过程节省了大量的人力、物力，使用了先进的计算机网络技术，保证了结果的可靠性和准确性，对于农产品尤其是新型农作物的研究具有现实意义和应用价值。
(2)提升农业精准化。
精准农业是农业信息、机械生产和管理中较为重要的方面。考虑到农业生产和种植的具体环境因素、地理因素和组成因素，选择最合适的生产方式，尽可能减少生产投入，扩大农业收入，同时将农业管理细化为每个农业单位，充分利用农业单位自身条件和自身资源，实现精准农业。
(3)实现农业预测和模型建立。
在农业系统的预测和模型建立中，计算机网络技术能够被充分利用。在两个系统中可以对农业关键因素进行监控、分析、整理等，如对土壤、水分及气候等信息进行整理和分析。该模型对未来农业生产进行预测和干预调整。
得最大的农业生产收益，涉及的计算机网络技术主要有信息搜集技术和模型建立技术，通过这些技术，对整个系统进行优化，这种模型优化的管理付农作物的生长有着很重要的作用。
(4)实现农业系统管理。
农业管理决策支持系统中含有一套模拟模型，可以实现对农业管理的决策：同时具有一套知识体系，可以进行专家诊断和智能支持，该系统的建立需要信息库、模拟库以及预测库等的支持与帮助，一般包括计算机信息处理技术、农业管理决策系统。机信息处理技术主要用来对搜集到的农业信息进行分析、处理与储存，为决策支持系统提供信息支持。农业管理决策系统主要是通过对农田作物的实时生长信息进行管理与统计，并通过专家系统进行决策的，是精准农业管理的辅助技术。
计算机网络技术与信息技术推动传统农业迈向现代农业、信息技术的高速发展为农业科技革命和农业发展带来了契机，各类信息技术和相关产品已经在农业生产和各类经营管理中得到广泛应用，发挥了重要作用，并为农业现代化注入了强大的活力。利用计算机网络等信息技术实现农业信息互通、信息共享对我国农业的发展具有重要的意义。
4 农业信息远程传输的实现
客户端/服务器模式可以说是用途最广泛的网络应用之一，TCP和UDP通信协议都支持这种服务。TCP是为了保证大量数据的正确传输而设计的，其中提供了错误捕获、资料恢复、资料补发等机制。但并不是所有的客户端/服务器模式都需要建立连接，UDP通信协议就是一种非连接式的通信协议，主要用于传递大量但对数据可靠性要求不高的数据，它不需要建立有效的通信连接。在UDP应用中，只需指定服务器的IP地址和应用的端口号，客户端和服务器之间就可以通信了，它提供的是数据的单向传输。在数据传输中因无需建立连接，故可省去很多连接时间。为进一步完善，我们可以在文件传送的过程中加入如身份验证、权限分配、文件加密等安全机制，保证一些重要文件在传送过程中不会出现泄密的情况。
