第7章廣域網(wǎng)

1、1,第7章 廣域網(wǎng),本章內(nèi)容WAN的特征及組成常見的WAN技術(shù)：PSTN、xDSL、ISDN、Cable ModemX.25、DDN 、FR 、ATM各種廣域網(wǎng)技術(shù)的特點、提供的服務(wù)、優(yōu)缺點和適用場合,2,7.1 廣域網(wǎng)（WAN）概述,WAN的特點：范圍廣：地區(qū)、國家、洲際、全球建立在電信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上應(yīng)用環(huán)境復(fù)雜：線路、技術(shù)、協(xié)議、設(shè)備介質(zhì)：雙絞線、同軸、光纖、地面微波、衛(wèi)星傳輸速率：主干網(wǎng)高，但接入速率低（成本？）

2、誤碼率高：復(fù)雜的錯誤控制技術(shù)，開銷？拓撲結(jié)構(gòu)：點到點連接構(gòu)成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)公共服務(wù)：電信服務(wù)商Pro：資源利用率高、用戶建網(wǎng)成本低Con：用戶必須依賴電信部門,3,,廣域網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu),4,主要的廣域網(wǎng)技術(shù),X.25：公共分組交換網(wǎng)使用X.25協(xié)議進行分組交換的數(shù)據(jù)通信技術(shù)Frame Relay：幀中繼（FR）一種高速的在鏈路層進行分組交換的技術(shù)ISDN：綜合業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)網(wǎng)一種可以在電話線路上同時提供音頻、視頻和數(shù)據(jù)服務(wù)的數(shù)字

3、網(wǎng)絡(luò)DDN：數(shù)字數(shù)據(jù)網(wǎng)一種利用數(shù)字信道提供半永久性連接電路的數(shù)字網(wǎng)絡(luò)xDSL：數(shù)字用戶線一種利用電話線路進行數(shù)字傳輸?shù)母咚俳尤爰夹g(shù)ATM：異步傳輸模式一種基于異步時分多路復(fù)用的、采用信元交換代替分組交換的技術(shù),5,廣域網(wǎng)的協(xié)議層次,廣域網(wǎng)涉及OSI/RM的最低三層：物理層：PSTN、DDN、xDSL、SONET數(shù)據(jù)鏈路層：ISDN、FR、ATM網(wǎng)絡(luò)層：X.25,6,7.2 公共傳輸系統(tǒng),廣域網(wǎng)的基礎(chǔ)——電信網(wǎng)絡(luò)提供公

4、共傳輸平臺物理線路、技術(shù)支持、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)(音頻、視頻、數(shù)據(jù))模擬通信（僅本地環(huán)路）、數(shù)字通信,7,1. 電話系統(tǒng),是一種分布最廣泛、最容易獲得的服務(wù)除本地環(huán)路外，基本實現(xiàn)了數(shù)字傳輸三個部分：交換局：端局(CO)，匯接局、長途局——提供交換連接接入網(wǎng)（本地環(huán)路、用戶環(huán)路）——提供用戶接入傳輸網(wǎng)（干線、中繼線）——交換局間的連接線路,,8,電話網(wǎng)中的核心技術(shù)PCM編碼每路語音信號被轉(zhuǎn)換成64kb/s的PCM編碼數(shù)字信號在端

5、局轉(zhuǎn)換時分多路復(fù)用技術(shù)多路PCM信號復(fù)合成更高速率的信號E1～E5（ DS1～DS5）電話網(wǎng)也可以用于計算機通信通過撥號連接可以實現(xiàn)不超過64kb/s的傳輸速率由于模擬傳輸技術(shù)的限制，實際傳輸速率≤56kb/s通過ISDN、xDSL可以實現(xiàn)更高速率的通信ISDN: 128kb/s， xDSL: 512kb/s～55Mb/s,9,通過PSTN接入因特網(wǎng)用戶需要“貓”和撥號軟件，撥通后即可啟動IE上網(wǎng)連接方式,10,用電

6、話線路進行通信的優(yōu)缺點優(yōu)點電話線路非常容易獲得對于移動人群特別重要設(shè)備簡單（Modem），大多數(shù)計算機中已集成筆記本電腦和品牌電腦的標準配置成本低設(shè)備便宜、通信費用低缺點速度慢，不超過56kb/s電路連接時間長,11,2. SONET光傳輸網(wǎng)絡(luò),使用光纖介質(zhì)的高速WAN通信技術(shù)基本速率級別（OC-1）為51.84Mb/s，最高可達OC-192乃至OC-256（13.271Gb/s）能夠與ATM（采用定長信元）很好

7、地兼容ATM的兩種速率：155.52Mb/s和622.08Mb/s正好對應(yīng)于OC-3和OC-12拓撲結(jié)構(gòu)：網(wǎng)狀、環(huán)形（雙環(huán)）,12,,FDDI,多路復(fù)用器,多路復(fù)用器,多路復(fù)用器,,,,FDDI集中器,局域網(wǎng),局域網(wǎng),ATM交換機,ATM交換機,SONET光纖環(huán),,,13,SONET體系結(jié)構(gòu)只對應(yīng)于OSI的物理層包含4個子層：光子：在光纖上傳輸數(shù)據(jù)位流，光電轉(zhuǎn)換分段：幀的組裝及正確傳輸線路：同步和信號交換，復(fù)用

8、，故障恢復(fù)路徑：端到端的傳輸，與其他網(wǎng)絡(luò)（ATM、 FDDI、ISDN、SMDS等）的接口，即定義這些網(wǎng)絡(luò)的幀如何映射到SONET幀中,14,,SONET基本幀結(jié)構(gòu)810字節(jié)（90列×9行），其中：傳輸開銷（3列，共27字節(jié)）其中：同步開銷3行（9字節(jié)），線路開銷6行（18字節(jié)）同步載荷包（87列，共783字節(jié)）其中：路徑開銷1列（9字節(jié)），凈載荷86列（774字節(jié)）從上至下逐行傳輸，每125μs傳輸一幀（TDM

9、）,,15,SONET的優(yōu)點非專利標準，很多供應(yīng)商均提供兼容設(shè)備ATM交換機、ISDN交換機、路由器遠距離的超高速通信SONET應(yīng)用領(lǐng)域在相距很遠的網(wǎng)絡(luò)之間提供超高速連接遠程教學高質(zhì)量的音頻和視頻傳輸遠距離的視頻會議、遠程醫(yī)學診斷復(fù)雜圖形的高速傳輸高分辨率衛(wèi)星照片,16,3. xDSL（數(shù)字用戶線）,DSL是在普通電話線上實現(xiàn)數(shù)字傳輸?shù)募夹g(shù)。DSL屬于接入網(wǎng)技術(shù)——“最后一公里”；開發(fā)目的：寬帶接入：滿足視頻、

10、音頻、多媒體、互聯(lián)網(wǎng)等需要高帶寬的應(yīng)用；利用現(xiàn)有的、廣泛應(yīng)用的電話銅線，而不是重新布線。關(guān)鍵：提高電話線路的傳輸帶寬！方案：利用4kHz以上語音通信未使用的頻帶DSL的主要應(yīng)用：網(wǎng)吧、住宅小區(qū)的用戶接入互聯(lián)網(wǎng)WWW，文件/電影/音樂下載,17,DSL包括以下幾種技術(shù)：ADSL 非對稱數(shù)字用戶線（我國使用最廣泛）RADSL 速率自適應(yīng)非對稱數(shù)字用戶線HDSL 高比特率數(shù)字用戶線VDSL

11、 甚高比特率數(shù)字用戶線SDSL 單線對HDSL數(shù)字用戶線（HDSL2）,18,DSL的調(diào)制方式2B1Q（脈沖幅度調(diào)制PAM的一種）用4電平脈沖信號表示2個二進制位；碼間干擾大，需要使用自適應(yīng)均衡器和回波抵消器；信號頻譜延伸到4kHz以下，無法與語音通信并存。CAP（無載波幅度相位調(diào)制）屬于正交幅度調(diào)制QAM，幅度調(diào)制和相位調(diào)制的結(jié)合；編碼效率高，每個傳輸符號可攜帶2～9位信息；可以與語音通信并存。DMT（離

12、散多音頻調(diào)制）把數(shù)據(jù)調(diào)制到多個子載波上：先把數(shù)據(jù)分配到256個寬度為4.3125kHz的信道，每個信道再采用QAM調(diào)制；理論上，DMT的數(shù)據(jù)速率可達256×32kb/s＝8192kb/s可做到信息量的自適應(yīng)分配，抗噪聲性能非常好；根據(jù)信道特性和噪聲頻譜動態(tài)調(diào)整分配給每個信道的比特數(shù)頻譜利用率高，在1MHz的帶寬上實現(xiàn)了8Mb/s的傳輸速率；規(guī)定為ADSL的標準調(diào)制方式（ITU-T G.922）。,19,,,信息量的

13、自適應(yīng)分配,(S/N),20,ADSL（非對稱數(shù)字用戶線）,寬帶接入技術(shù)，我國使用最廣泛兩種標準：G.992.1（G.dmt）， G.992.2（G.lite）上下行非對稱：用戶→CO（上行）：G.dmt：640kb/s， G.lite：512kb/sCO→用戶（下行）：G.dmt：6.144Mb/s（最高8Mb/s），G.lite：1.5Mb/s實際的用戶端速率與線路質(zhì)量、距離和電信公司的市場策略有關(guān),21,ADSL的

14、特點上行速率與下行速率不相同與因特網(wǎng)訪問特點相適應(yīng)下載數(shù)據(jù)量遠大于上傳數(shù)據(jù)量：FTP、WWW、視頻點播低的上行速率使近端串擾NEXT較低可以簡化用戶端設(shè)備的設(shè)計→成本降低僅使用一對銅線，可直接利用原有的電話線；語音和數(shù)據(jù)同時傳輸，互不干擾：頻分復(fù)用：語音：0～4kHz，數(shù)據(jù)：30kHz～1.1MHz；用戶端和局端都需要安裝話音/數(shù)據(jù)分離器。上網(wǎng)時不用撥號，永遠在線（打電話仍需撥號）。,22,,ADSL的頻譜分配,銅

15、質(zhì)雙絞線在4km的距離內(nèi)帶寬可達1.1MHz,為解決頻帶重疊帶來的近端串擾問題，需使用回波抵消技術(shù)。但復(fù)雜性和價格的代價較大。,23,ADSL系統(tǒng)構(gòu)成,兩部分組成：用戶端設(shè)備和局端設(shè)備用戶端設(shè)備包括：ATU-R (ADSL Transmission Unit)也稱為ADSL Modem、ADSL路由器、寬帶路由器DMT調(diào)制與解調(diào)，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，路由分離器分離語音信號和數(shù)據(jù)信號局端設(shè)備包括：DSL接入復(fù)用器(DSL Acces

16、s Multiplexer，DSLAM)ADSL接入和復(fù)用分離器/ATU-C機架局端分離器和ADSL Modem組合機柜,24,ADSL系統(tǒng)構(gòu)成,25,,ADSL應(yīng)用方式,PPPoE（PPP over Ethernet）以太網(wǎng)的HUB或交換機用雙絞線連接到ATU-R單機使用時，則用雙絞線把網(wǎng)卡與ATU-R相連加載PPPoE協(xié)議棧，使PPP協(xié)議工作在以太網(wǎng)上多個用戶可共享一條ADSL線路,26,4. 其他寬帶接入方式,HFC

17、（光纖同軸混合網(wǎng)絡(luò)）利用有線電視網(wǎng)CATV訪問因特網(wǎng)的技術(shù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖見p181，樹形＋總線結(jié)構(gòu)技術(shù)特點：主干：光纖，用戶：同軸電纜頻分復(fù)用，上下行占用不同頻帶用戶端設(shè)備：線纜調(diào)制解調(diào)器（Cable Modem）每個光纖節(jié)點為一個共享域，多個用戶共享帶寬（10-30Mb/s）難點：需要對CATV進行雙向化改造成本、產(chǎn)業(yè)政策替代方案：上行采用電話撥號線路，以降低成本技術(shù)標準尚未統(tǒng)一，僅小規(guī)模試點，大規(guī)模推廣尚需時日,

18、27,光纖接入FTTxx=H(ome)、B(uilding)、 Z(one)、C(oner)FTTH性能最佳，但成本太高，只能作為遠期目標；中期目標可以實現(xiàn)FTTB、FTTZ、FTTC。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)參見教材第7章：樹形結(jié)構(gòu)，無源光纖網(wǎng)絡(luò)目前較佳的方案是FTTx與其他銅線或無線技術(shù)相結(jié)合的方式：FTTx＋LAN、FTTx＋xDSL、FTTx＋WLAN、…優(yōu)缺點：數(shù)據(jù)速率高，上行可達155Mb/s，下行可達622Mb/s建設(shè)

19、成本高，光纖到戶困難很大,28,7.3 廣域網(wǎng)的通信服務(wù)類型,電路交換PSTN、ISDN：低速，不超過144kb/s主要用于：家庭上網(wǎng)、移動/遠程用戶連接企業(yè)LAN、高速線路的備份等優(yōu)點：實時性好分組交換X.25：可靠性高、速度慢（≤64kb/s）適用于一般的數(shù)據(jù)通信幀中繼：速度快（2Mb/s以上）適用于企業(yè)用戶，如遠程局域網(wǎng)互聯(lián)、多媒體通信優(yōu)點：靈活性好租用專線模擬專線：半永久性地租用電話線路數(shù)字專線：半永久性

20、地租用電信網(wǎng)絡(luò)的子信道，如DDN帶寬：N×64kb/s（1≤N ≤30），為部分或全部E1帶寬昂貴，只適用于企業(yè)用戶,29,7.4 廣域網(wǎng)的鏈路層協(xié)議,1. HDLC（高級數(shù)據(jù)鏈路控制協(xié)議）歷史SDLC(Synchronous Data Link Control），IBM，SNA的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議，1974HDLC，ISO，高級數(shù)據(jù)鏈路控制(High-Level Data Link Control或簡稱HDLC)，是一

21、個在同步網(wǎng)上傳輸 數(shù)據(jù)、面向比特的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議的國際標準LAP Link Access Procedure （ITU-T），X.25的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議LAPB，ITU-T，鏈路訪問過程平衡,責管理在 X.25 中 DTE 設(shè)備與 DCE 設(shè)備之間的通信和數(shù)據(jù)包幀的組織過程。面向位的鏈路層協(xié)議HDLC鏈路的兩種基本配置：非平衡型：主站/從站（點到點鏈路或多點鏈路）平衡型：復(fù)合站（點到點鏈路）,30,點到點鏈路多點

22、鏈路,控制鏈路的工作：如初始化、建立、拆除、差錯恢復(fù)等,只有當主站輪詢到自己時才能被動地對主站進行響應(yīng),復(fù)合站同時具有主站和從站的功能，既可以發(fā)出命令，也可以對命令作出響應(yīng),,,31,站點的三種工作模式：正常響應(yīng)模式（NRM）主站控制通信，從站只有在主站允許時才能發(fā)送數(shù)據(jù)。用于非平衡配置中。異步響應(yīng)模式（ARM）從站可以不經(jīng)過主站的允許就發(fā)送數(shù)據(jù)，但不能發(fā)送命令。建立、維護和拆除連接仍由主站負責。用于非平衡配置中。 異步

23、平衡模式（ABM）每個站都能發(fā)送命令或數(shù)據(jù)。每個站都可以建立、維護和拆除連接。用于平衡配置中。,32,HDLC的幀格式,標志：幀的開始和結(jié)束（01111110B，7EH） ?為防止標志之間出現(xiàn)同樣的位模式，需要使用“位填充法”。 即發(fā)送方每碰到5個連續(xù)“1”，就要填充一個“0”。 接收方需做刪“0”操作（5個連續(xù)“1”后面的“0”要刪除）。

24、 ?連續(xù)發(fā)送多個幀時，前一幀的結(jié)束標志可以作為下一幀的起始標志。 ?無信息發(fā)送時，可以連續(xù)發(fā)送標志，使接收端與發(fā)送端保持同步。,地址：次站地址（非平衡方式）或確認站地址（平衡方式）。 ?全“1”地址為廣播地址，全“0”地址為非法地址，有效地址為254個。,控制：幀類型和鏈路控制,幀校驗：用于錯誤檢測，CRC16。校驗區(qū)間為：地址、控制和數(shù)據(jù)。,33,HDLC幀的控制字段控制字段中第1、2位

25、決定了幀的類型：,N(S)：本幀的序號。N(R)：所期望的下一幀的序號（隱含表示N(R)-1以前的幀已正確接收）。,P/F：?對主站為輪詢位。主站想了解從站的情況時，就發(fā)送P/F=1的幀； ?對次站為終結(jié)位。次站發(fā)出的最后一個信息幀的P/F應(yīng)為1，表示數(shù) 據(jù)已發(fā)送完。,S：共2位，用于數(shù)據(jù)傳輸過程管理。,M：共5位，用于鏈路控制和管理。,N(S)和N(R)均以8為模，輪流使用0-7這8個

26、編號,34,S字段的定義S=00，接收就緒（RR幀）確認N(R)-1及以前的幀，請求序號為N(R)的幀。S=01，拒絕（REJ幀）請求重發(fā)N(R)開始的以后各幀 (Go_Back_N ARQ) 。S=10，接收未就緒（RNR幀）確認N(R)-1及以前的幀，從N(R)開始的以后各幀請暫停發(fā)送。S=11，選擇拒絕（SREJ幀）請求重發(fā)序號為N(R)的幀 (選擇重傳ARQ)。M字段定義了32種鏈路控制操作，常用的操作有：S

27、NRM/SARM/SABM：設(shè)置正常響應(yīng)/異步響應(yīng)/異步平衡模式DISC：斷開連接DM：拒絕收到的命令，斷開連接（用于拒絕鏈路初始化命令）UA：確認收到的命令UP：無編號輪詢,35,HDLC正常響應(yīng)模式操作舉例,,鏈路的建立和斷開操作,36,2. PPP（點對點協(xié)議）用于在點對點鏈路上提供傳輸多種網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議的功能三個組成部分：封裝多種網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議數(shù)據(jù)報的方法；用于建立、配置和測試數(shù)據(jù)鏈路連接的鏈路控制協(xié)議（LCP）；一組

28、用于建立、配置不同網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議（NCP）。PPP的功能：配置和測試數(shù)據(jù)鏈路，控制數(shù)據(jù)鏈路的建立、維護和終止；錯誤檢測；對IP地址進行分配和管理；同時支持多種網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議；對網(wǎng)絡(luò)層的地址和數(shù)據(jù)壓縮等選項進行協(xié)商；如撥號上網(wǎng)時動態(tài)分配IP地址以及是否啟用數(shù)據(jù)壓縮功能支持PAP(口令認證協(xié)議)和CHAP(挑戰(zhàn)握手認證協(xié)議)認證。用于互相確認對方身份的合法性,37,PPP的鏈路操作過程（以撥號過程為例）PPP鏈路初

29、始狀態(tài)為鏈路靜止狀態(tài)。激活鏈路物理層收到載波信號，通過電路交換與對方建立物理連接。建立鏈路雙方的PPP實體通過發(fā)送一系列的LCP幀對鏈路進行測試和配置（這時，雙方只允許發(fā)送/接收LCP幀）。認證可選，對通信雙方身份進行認證（LCP幀、認證協(xié)議幀）。配置網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議對需要使用的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議（IP、IPX等）進行配置，如分配IP地址。未被配置的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議，PPP將予以丟棄。配置完成后，雙方就建立起網(wǎng)絡(luò)連接，可以傳送數(shù)據(jù)。 終

30、止鏈路當物理鏈路丟失載波信號、認證失敗、線路質(zhì)量惡化、鏈路空閑時間過長、管理員主動關(guān)閉鏈路時，PPP將終止鏈路。PPP重新進入鏈路靜止狀態(tài)。,38,7.5 綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)（ISDN）,綜合服務(wù)：語音、電報、數(shù)據(jù)、圖形、視頻兩類：B-ISDN分組交換，基于異步傳輸模式（ATM）高傳輸速率：Up to 622Mb/s or HigherN-ISDN（ISDN， “一線通”） ：電路交換，利用現(xiàn)有的電話交換系統(tǒng)，需要撥號連接過

31、程全數(shù)字傳輸：通信質(zhì)量好，可靠性高統(tǒng)一的用戶網(wǎng)絡(luò)接口：UNI同時支持多個設(shè)備（最多連接8個，同時可以支持3個通信）采用帶外信令，撥號連接速度快,39,ISDN的兩種主要信道類型：D信道：16kb/s數(shù)字信道用于傳輸信令（帶外信令）B信道：64kb/s數(shù)字信道用于傳輸用戶的數(shù)據(jù)信息在B信道上可以建立4種類型的連接：電路交換，通過撥號建立點到點連接半永久電路（租用專線），無需撥號，始終處于連接狀態(tài)分組交換，通過ISD

32、N連接到X.25分組交換網(wǎng)幀中繼，通過ISDN連接到幀中繼網(wǎng)絡(luò)電信公司通常把多個信道組合起來（稱為數(shù)字管道或通道）提供給用戶使用，標準的組合方式有：基本速率接口BRI：2B+D主速率接口PRI：30B+D,40,D,,,,ISDN數(shù)字管道示意圖,基本速率數(shù)字管道，2×64＋16＝144kb/s,,,,,,,,,BRI,B1,B2,,,,,,,,,,B信道既可以單獨使用，也可捆綁起來使用，以提供更高的帶寬。,分開使用時，

33、兩個信道可分別用于傳輸數(shù)據(jù)和電話，二者互不干擾。,41,ISDN的協(xié)議結(jié)構(gòu)物理層使用I.430（BRI）和I.431（PRI）；鏈路層控制：LAPD（I.441/Q.921）用戶：PPP、FR、LAPB（X.25）等網(wǎng)絡(luò)層控制：I.451/Q.931用戶：IP、X.25,I.451/Q.931,LAPD,I.430/I.431,網(wǎng)絡(luò)層,數(shù)據(jù)鏈路層,物理層,PPP,FR,LAPB,IP/IPX,X.25,,,用戶訪問(B信道

34、),控制(D信道),控制信令 電路交換 幀中繼 分組交換,,,,,,42,ISDN用戶接入結(jié)構(gòu)在ISDN中，設(shè)備分為若干個功能組：網(wǎng)絡(luò)端接設(shè)備，稱為NT1；執(zhí)行交換和集中功能的智能設(shè)備（如程控交換機、終端控制器、LAN），稱為NT2；支持ISDN的用戶設(shè)備（如ISDN數(shù)字電話、ISDN終端等），稱為TE1類終端；普通用戶設(shè)備（如PC微機），稱為TE2類終端ISDN終端適配器，又稱為TA，用

35、于連接TE2功能組之間通過參考點分隔：參考點U：NT1與ISDN本地環(huán)路的接口參考點T：用戶設(shè)備與NT1（ISDN網(wǎng)絡(luò)）的接口參考點S：TE1/TA與NT2的接口參考點R：TE2與TA的接口,43,ISDN用戶接入結(jié)構(gòu)示意圖,NT1,,屬于局端設(shè)備，但安裝在用戶端,44,家庭用戶通過ISDN訪問因特網(wǎng)的例子,企業(yè)/機構(gòu)通過ISDN連網(wǎng)的例子,可以是一個單獨的設(shè)備，也可以做成接口卡插入微機。,對局域網(wǎng)用戶，此設(shè)備應(yīng)采用路由器或遠

36、程訪問服務(wù)器,45,7.6 數(shù)字數(shù)據(jù)網(wǎng)DDN,建立在數(shù)字信道上的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)；端到端全數(shù)字化：包括中繼線和用戶線；非交換的時分復(fù)用信道；永久虛電路（Permanent Virtual Circuit，PVC）由網(wǎng)絡(luò)管理員手工創(chuàng)建點到點的數(shù)字專用線路；DDN專線就相當于一條高質(zhì)量、高帶寬、透明的雙向數(shù)字線路，用戶可以在其上利用任何類型的協(xié)議進行兩點間的直接數(shù)據(jù)傳輸。 適合于頻繁的大數(shù)據(jù)量通信，可用于計算機之間的通信，或用于傳送數(shù)

37、字語音，數(shù)字視頻、數(shù)字圖像等。,46,DDN的接入速率一般為2.048Mb/s（E1），分為32個64kb/s信道（PCM信道）：用戶數(shù)據(jù)速率＜64kb/s時，采用子速率復(fù)用；多個低速用戶數(shù)據(jù)復(fù)用一個PCM信道。用戶數(shù)據(jù)速率≥64kb/s時，采用時分復(fù)用：PCM幀復(fù)用：每個用戶可使用一個或多個PCM信道，共有30個信道可供用戶使用（不包括同步/信令）。超速率復(fù)用：多個PCM信道合并后提供給用戶使用，用戶速率為N×64

38、kb/s（N＝1～31）實現(xiàn)：在E1幀中分配連續(xù)的N個時隙。,47,DDN的協(xié)議結(jié)構(gòu)物理層：使用RS-232、V.35等物理層協(xié)議；數(shù)據(jù)鏈路層：與ISDN類似，但沒有呼叫控制協(xié)議PPP、FR、LAPB（X.25）、HDLC、……網(wǎng)絡(luò)層：IP、X.25等,RS-232 / V.35 / …,網(wǎng)絡(luò)層,數(shù)據(jù)鏈路層,物理層,PPP,FR,LAPB,IP/IPX,X.25,HDLC,…,48,DDN網(wǎng)的組成用戶設(shè)備：數(shù)據(jù)終端設(shè)備、計算

39、機、網(wǎng)橋、路由器等網(wǎng)絡(luò)接入單元：可以是調(diào)制解調(diào)器、基帶傳輸設(shè)備（DSU/CSU）以及時分復(fù)用、語音/數(shù)字復(fù)用設(shè)備等。 DDN節(jié)點：復(fù)用及數(shù)字交叉連接系統(tǒng)（DCS）NMC：網(wǎng)管中心對網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和業(yè)務(wù)進行配置，實時地監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)運行情況，進行網(wǎng)絡(luò)信息、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點告警、線路利用情況等收集、統(tǒng)計和報告。,,,,,,,,DDN節(jié)點,DDN節(jié)點,DDN節(jié)點,DDN節(jié)點,數(shù)字專線,,數(shù)字專線,NMC,CSU/DSU,,,CSU/DSU,,DSU/C

40、SU的功能主要有兩個：1. 把用戶數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成適合在E1電路上傳輸?shù)男盘柡蛶Y(jié)構(gòu)。2. 從E1電路信號中提取同步時鐘，送給路由器作為發(fā)送和接收時鐘。,49,DDN提供的服務(wù)類型專用電路（專線）在兩個用戶之間的一條雙向的點對點專線（邏輯線路），傳輸速率可在64Kb/s～2.048Mb/s之間。幀中繼DDN也提供幀中繼(Frame Relay)業(yè)務(wù)，傳輸速率2.048Mb/s。壓縮話音/G3傳真用戶話音/傳真設(shè)備接入DDN的話

41、音服務(wù)模塊(VSM)，由VSM完成模數(shù)轉(zhuǎn)換、話音編碼壓縮和處理，DDN在二端的VSM之間提供數(shù)字化信號的透明傳輸。虛擬專網(wǎng)用戶租用DDN線路構(gòu)成自己的虛擬專用網(wǎng)，能夠?qū)ψ庥玫木W(wǎng)絡(luò)資源參與調(diào)度和管理。,50,DDN的特點傳輸速率高64kb/s、 N×64kb/s或2.048Mb/s。傳輸質(zhì)量好誤碼率低，網(wǎng)絡(luò)時延小（每節(jié)點小于450μs）。多協(xié)議支持全透明網(wǎng)絡(luò)，可支持任何高層協(xié)議。多種業(yè)務(wù)可以支持數(shù)據(jù)、語音、圖

42、像的傳輸?？煽啃愿叨嗦酚删W(wǎng)狀拓撲，故障時傳輸路由能自動迂回改道。無需撥號，永遠在線。主要應(yīng)用HOST-HOST、LAN-LAN、LAN-WAN等需要實時性、突發(fā)性、高速和大通信量的應(yīng)用場合。,51,,實例：通過DDN實現(xiàn)局域網(wǎng)互聯(lián),52,*7.7 X.25分組交換網(wǎng),X.25協(xié)議：“在公用數(shù)據(jù)網(wǎng)上以分組方式工作的數(shù)據(jù)終端設(shè)備DTE和數(shù)據(jù)電路端接設(shè)備DCE之間的接口”。最早的WAN協(xié)議之一：1976年由CCITT（現(xiàn)在的

43、ITU-T）制定，用于公用數(shù)據(jù)網(wǎng)（PDN）；1992年修訂，速率從64kb/s擴展到2.048Mb/s。X.25只涉及DTE與DCE的接口，不涉及網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部功能實現(xiàn)。,53,X.25分組交換網(wǎng)的技術(shù)特征工作在OSI網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的低3層；采用分組交換；提供點對點的、面向連接的通信；包含驗證WAN連接連續(xù)性的技術(shù)；包含確保每個分組正確到達預(yù)期目的地的技術(shù)。多路復(fù)用，一條物理鏈路支持多條虛電路 ；支持多種高層協(xié)議：高層協(xié)議

44、的PDU均作為普通數(shù)據(jù)被封裝在X.25的分組中在網(wǎng)絡(luò)中傳送。工作速率≤64kb/s（2.048Mb/s，罕見）。,54,X.25協(xié)議的體系結(jié)構(gòu)對應(yīng)于OSI層次模型的最低三層。,物理層：采用ITU-T X.21標準：同步通信，物理接口為15針連接器：定時(2), 控制(2)，數(shù)據(jù)(2)。,鏈路訪問層：采用LAPB協(xié)議。數(shù)據(jù)傳輸、尋址、差錯控制、流控制和組幀。,分組層：建立邏輯通道（虛電路），保證虛電路的可靠

45、性，使分組可靠地傳輸 （正確，有序）。允許同時建立4095條虛電路。,55,X.25的虛電路服務(wù)X.25分組交換網(wǎng)為用戶提供的是虛電路服務(wù)。一條物理線路可支持4095個虛電路。DTE之間端到端的通信是通過雙向虛電路來完成的（一般申請16個雙向虛電路）。X.25支持的虛電路類型包括永久虛電路PVC和交換虛電路SVC：PVC：預(yù)先配置的、半永久性的，無需建立/拆除過程適用于頻繁的、數(shù)據(jù)量較大的、猝發(fā)的

46、數(shù)據(jù)傳輸SVC：通過呼叫建立的、動態(tài)的適用于偶發(fā)的、數(shù)據(jù)量較小的數(shù)據(jù)傳輸,56,X.25分組交換網(wǎng)的結(jié)構(gòu)三類設(shè)備DTE：數(shù)據(jù)終端設(shè)備，如計算機、路由器等；DCE：數(shù)據(jù)電路設(shè)備，其中又分為：數(shù)據(jù)電路終端設(shè)備：Modem；數(shù)據(jù)電路交換設(shè)備：如數(shù)字傳輸設(shè)備、分組交換機PSE等。PAD：分組封包/解封包器,為了保證通信可靠性，每個PSE至少與另外兩個PSE相連接，使得一個PSE故障時，還能通過其他路由繼續(xù)傳輸信息。,PSE采用存

47、儲轉(zhuǎn)發(fā)的方法交換分組。,PAD用于將非分組設(shè)備接入X.25網(wǎng)。位于DTE與DCE之間，實現(xiàn)三個功能：緩沖、打包、拆包。,57,X.25的特點可靠性高網(wǎng)絡(luò)提供了高可靠性的傳輸服務(wù)：面向連接的虛電路多路復(fù)用同一物理信道上的多條虛電路允許一個用戶設(shè)備同時與多個其他用戶設(shè)備通信提供流量控制和擁塞控制能力點對點的通信，不支持廣播，適用于網(wǎng)狀拓撲支持多種協(xié)議TCP/IP、IPX/SPX、AppleTalk、DECnet、…對于其他

48、協(xié)議來說，X.25起到了數(shù)據(jù)鏈路層的作用PDU被封裝在X.25分組中經(jīng)分組交換網(wǎng)中傳送到目的地,58,X.25分組交換網(wǎng)與因特網(wǎng)的比較網(wǎng)絡(luò)設(shè)計思想產(chǎn)生如此巨大差別的原因：通信線路普通雙絞線 vs 光纖計算機的普及“啞”終端 vs “足夠智能”的微型計算機,59,,實例：通過X.25分組交換網(wǎng)實現(xiàn)局域網(wǎng)互連,,,64kb/s,X.25,64kb/s,,LAN1,路由器,,,LAN2,路由器,,,同步Modem,同步M

49、odem,,60,7.8 幀中繼（Frame Relay, FR）,1984年由ITU-T推出：由ITU-T.451、Q.931、Q.922標準定義財富雜志前1000家公司的首選WAN技術(shù)；為解決X.25效率低下、速率慢的問題而開發(fā):基本思想：差錯控制和流量控制交由端系統(tǒng)處理，網(wǎng)絡(luò)只要保證盡可能快地傳輸數(shù)據(jù)即可。這樣做的理由是：傳輸網(wǎng)絡(luò)的可靠性大大提高；作為用戶終端的PC微機已經(jīng)具備了強大的數(shù)據(jù)處理能力。,61,幀中繼的技

50、術(shù)特征工作在OSI網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的最低兩層；在數(shù)據(jù)鏈路層實現(xiàn)分組交換；幀中繼在本質(zhì)上仍是分組交換技術(shù)，但舍去了X.25的分組層，僅保留物理層和數(shù)據(jù)鏈路層，以幀為單位在鏈路層上進行交換。鏈路層的功能包括幀定界、尋址和差錯檢測；但省略了幀編號、重傳、流控、窗口、應(yīng)答、監(jiān)視等功能。使用虛電路（PVC/SVC）來建立通信連接，并通過虛電路實現(xiàn)多路復(fù)用；不提供錯誤恢復(fù)和流量控制功能；可以封裝多種類型的協(xié)議?？梢酝ㄟ^幀中繼傳輸?shù)牡湫蛥f(xié)議

51、包括：IP、IPX、AppleTalkPPP（封裝TCP/IP、IPX/SPX或NetBEUI）傳輸速率為56kb/s、2.048Mb/s和45Mb/s。,62,幀中繼的特點傳輸速率和傳輸延遲比X.25網(wǎng)絡(luò)要分別提高和降低至少一個數(shù)量級。幀長度可變，允許最大幀長在1600字節(jié)以上。因為采用了基于變長幀的異步多路復(fù)用技術(shù)，幀中繼主要用于數(shù)據(jù)傳輸，而不適合語音、視頻或其他對延遲時間敏感的信息的傳輸。雖然PVC和SVC都可以提供

52、，但在實際的幀中繼網(wǎng)絡(luò)中，主要使用PVC。對傳輸錯誤僅僅進行檢測，但并不糾錯，發(fā)現(xiàn)錯誤時僅是簡單地將錯誤幀丟棄。重傳、糾錯和流控由端設(shè)備中的上層協(xié)議(如TCP/IP)完成。,63,幀中繼與X.25的比較,FRAD：幀中繼封裝/解封裝器。它通常是插在路由器、交換機、通信控制器上的一個模塊，屬于DTE設(shè)備。其用途是封裝LAN發(fā)送到FRAD的數(shù)據(jù)分組，以便這些數(shù)據(jù)分組可以在幀中繼網(wǎng)絡(luò)中傳輸；它也解封裝幀中繼格式的數(shù)據(jù)，使LAN能夠識別這些

53、數(shù)據(jù)。,64,,,,,差錯控制和確認形式：幀中繼與X.25之比較,數(shù)鏈,網(wǎng)絡(luò),物理,,,,,,數(shù)鏈,網(wǎng)絡(luò),物理,,,,,,,,,,,,,,,數(shù)鏈,物理,,,,,數(shù)鏈,物理,,,,,,X.25的逐段鏈路差錯控制,幀中繼的有限差錯控制,,,,,,,,,,源站,中間節(jié)點,目的站,源站,目的站,中間節(jié)點,,,,,X.25的確認方式,幀中繼的確認方式,,,,,,,,,,,,,中間節(jié)點,中間節(jié)點,目的站,源站,數(shù)據(jù),確認,,,,,,,,,,,中間節(jié)

54、點,中間節(jié)點,目的站,源站,數(shù)據(jù),確認,65,幀中繼的應(yīng)用場合高帶寬突發(fā)型數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)遠程LAN之間的互聯(lián)。 塊交互應(yīng)用塊交互應(yīng)用的典型例子是高分辨率圖像傳輸，如CAD/CAM等。大型文件傳輸在這種應(yīng)用類型中傳輸延遲并不是最主要的，關(guān)鍵是高吞吐率，能在合理的時間內(nèi)完成大文件傳輸。字符交互應(yīng)用字符交互應(yīng)用的典型例子是文本編輯，這種應(yīng)用類型的最主要特征是短幀、低延遲和低吞吐率。多個這樣的低速位流業(yè)務(wù)經(jīng)過復(fù)用后接入幀中繼。,66,

55、幀中繼協(xié)議的體系結(jié)構(gòu)分為控制面和用戶面兩個部分控制面僅用于建立虛電路——三層使用LMI協(xié)議管理鏈路用戶面用于用戶數(shù)據(jù)傳輸——只有兩層，鏈路層協(xié)議使用LAPF（Link Access Procedure for Frame-mode Bearer Service）核心功能完成用戶數(shù)據(jù)傳輸,67,LAPF核心功能：用戶數(shù)據(jù)傳輸去掉了LAPF的差錯控制、流控制功能；僅提供以下功能：幀的格式化、幀定界和透明傳輸；用幀中的DLC

56、I字段實現(xiàn)多路復(fù)用和解復(fù)用；幀長度檢測和錯誤檢測；擁塞控制。 幀格式(參考HDLC),數(shù)據(jù)鏈路連接標識符(即虛電路號)，用于標識虛電路。長度為10位、16位或23位。,前向顯式阻塞通知（Front Explicit Congestion Notification）。通知前向節(jié)點，幀傳輸路徑中存在擁塞問題。,反向顯式阻塞通知（Back Explicit Congestion Notification）。通知后向節(jié)點，幀傳輸路徑中存在

57、擁塞問題。,允許丟棄位。發(fā)生擁塞時，有此標記的幀首先被丟棄。,地址擴展位。用于把地址擴充到3個或4個字節(jié)。,68,幀中繼WAN的組成FRS：幀中繼網(wǎng)交換設(shè)備FRAD：幀中繼封裝/解封裝器,,,,,,,,FRS,FRS,FRS,FRS,幀中繼WAN,內(nèi)含F(xiàn)RAD的通信控制器,插有FRAD模塊的路由器,插有FRAD模塊的交換機,插有FRAD模塊的路由器,69,幀中繼的虛電路操作基于DLCI（數(shù)據(jù)鏈路連接標識符），DLCI用來標識虛電路

58、（2字節(jié)地址時最多為1024個）。DLCI只具有本地意義，通過虛電路連接的兩個用戶可以使用不同的DLCI來標識該連接。FRS交換幀的方法：每建立一條虛電路，F(xiàn)RS都會在路由表中增加一行；FRS中的路由表每一行都具有以下的格式：FRS根據(jù)幀中的DLCI進行轉(zhuǎn)發(fā)。對每一個輸入幀，根據(jù)其輸入端口和DLCI查找路由表。找到后，從找到的那一行所指定的輸出端口把幀轉(zhuǎn)發(fā)出去，轉(zhuǎn)發(fā)時，用“出DLCI”替換掉原來的DLCI（從這里即可看出為

59、什么DLCI只具有本地意義）。,70,例：NET1發(fā)送的三個幀，目的網(wǎng)絡(luò)？,,,,,,,,,,,,,,R1,R2,B,C,,,,,,,,,,,102,101,100,103,105,104,106,107,11,12,13,14,22,31,32,21,交換機A的路由表,交換機C的路由表,交換機B的路由表,R3,R4,A,NET1,NET2,NET3,NET4,Q: IP地址如何映射到DLCI？A: 由網(wǎng)管員在路由器中設(shè)置它們的對

60、應(yīng)關(guān)系。,71,*7.9 異步傳輸模式（ATM）,ATM是建立在電路交換和分組交換基礎(chǔ)上的一種面向連接的快速分組交換技術(shù)。吸取了電路交換實時性好、分組交換靈活性強的優(yōu)點；基本思想是以小的定長分組來傳輸所有類型的信息；ATM的傳輸單元——長度為53字節(jié)的短分組，稱為信元（Cell）其中5字節(jié)為信元頭，48字節(jié)為有效載荷能夠高速傳輸數(shù)據(jù)、語音、視頻和多媒體；目前最高速率為10Gb/s，即將達到40Gb/s；具有優(yōu)秀的QoS（

61、服務(wù)質(zhì)量）保證。極小的傳輸時延和抖動，以及極小的信元丟失率。ATM是寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)網(wǎng)（B-ISDN）的基本傳輸方法；主要用于廣域網(wǎng)，也可用于局域網(wǎng)。在局域網(wǎng)中優(yōu)勢不大，逐漸被FE、GE所取代。,72,ATM的主要特性定長短分組(5字節(jié)信元頭＋48字節(jié)有效載荷)；使用虛電路連接；傳輸錯誤時進行糾錯而不是請求重發(fā)；可以使用多種介質(zhì)：UTP、STP、MMF、SMF；速率從1.544Mb/s到10Gb/s；優(yōu)良的QoS（服

62、務(wù)質(zhì)量保證）特性；提供4類服務(wù)：恒定比特率（CBR）服務(wù)可變比特率（VBR）服務(wù)可用比特率（ABR）服務(wù)未定比特率（UBR）服務(wù),CBR：虛擬的固定帶寬電路，能保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院蛯崟r性。,VBR：虛擬的可變帶寬電路，保證傳輸可靠性，實時或非實時性。,ABR：保證數(shù)據(jù)傳輸可靠性，但不保證傳輸?shù)膶崟r性。,UBR：不保證數(shù)據(jù)傳輸可靠性，也不保證傳輸?shù)膶崟r性。,73,ATM協(xié)議體系結(jié)構(gòu)分為三層，對應(yīng)于OSI的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層

63、ATM物理層：在物理介質(zhì)上以位為單位傳輸信元，包括用于ATM的電氣接口和物理接口。ATM層：構(gòu)造信元，錯誤控制，建立/撤銷虛電路。ATM適配層：對數(shù)據(jù)進行分割和重組，對不同的數(shù)據(jù)傳輸類型賦予正確的QoS標準。,物理層,數(shù)據(jù)鏈路層,,OSI,ATM,74,1. AAL適配層（AAL）只在網(wǎng)絡(luò)端點(如路由器)上實現(xiàn)，ATM交換機無此層；包含兩個子層：匯聚子層、分段和重組子層；功能：把上層的數(shù)據(jù)包分割成48字節(jié)的信元載荷，或把信

64、元載荷組裝成原始數(shù)據(jù)包；為不同的應(yīng)用提供不同的服務(wù)，這是通過定義不同的AAL來實現(xiàn)的。有5類AAL：AAL1：CBR服務(wù)，用于語音和實時視頻；AAL2：VBR服務(wù)，用于面向連接的應(yīng)用的同步；AAL3/4：VBR服務(wù)，用于LAN互聯(lián)，面向連接的和無連接的數(shù)據(jù)傳輸；AAL5： VBR服務(wù)，低開銷，用以支持IP、X.25和FR的面向連接的和無連接的數(shù)據(jù)傳輸。IP-Over-ATM技術(shù)就是使用了AAL5來支持TCP/IP網(wǎng)絡(luò),75,

65、AAL適配層：CS子層和SAR子層的作用,,匯聚子層CS,分段和重組子層SAR,,,… …,,… …,,CS頭部,CS尾部,,,CS-PDU,SAR-PDU,76,2. ATM層功能：在ATM網(wǎng)絡(luò)中相鄰節(jié)點間傳輸信元構(gòu)造信元：把SAR-PDU封裝在信元中；錯誤檢測（策略類似于幀中繼）；對信元進行多路復(fù)用；建立和清除虛電路（虛電路由虛路徑和虛信道構(gòu)成）。ATM信元結(jié)構(gòu),信元頭部（5字節(jié)）,有效載荷（SAR-PDU）（48

66、字節(jié)）,4 8 16 3 1 8 bits,通用流控制。用于UNI接口中的流量控制。在NNI接口中，此字段與后面的8位構(gòu)成12位的VPI。,虛路徑/虛信道標識符。它們共同決定了信元的路由。,載荷類型標識符。用于指明信元中有效載荷的類型。,信元丟棄優(yōu)先級。用于指明本信元的優(yōu)先級。遇到擁塞時，CLP=1的信元將首先被丟棄。,信元頭錯誤校驗碼。用來對信元首部進行檢錯和糾錯。也

67、用于信元定界。,,77,虛信道（VC）與虛路徑（VP）,信元中的VPI和VCI共同構(gòu)成了信元的邏輯路由地址VPI和VCI都只具有本地含義（交換時可能會被改變）VC和VP是兩個表示信元傳輸信道的概念VC：兩個端點之間傳送ATM信元的邏輯信道。在虛信道上建立的連接叫虛信道連接（VC Connection，VCC）VP：節(jié)點間的邏輯鏈路在虛路徑上建立的連接叫虛路徑連接（VP Connection，VPC）虛路徑連接由源端點到目的

68、端點之間一系列的VP鏈路構(gòu)成一條VP包含多個VCATM虛電路連接就像大樓中充滿各種電纜的管道 兩點之間可能有多條電纜，每一條電纜中又有多根電線,78,ATM網(wǎng)絡(luò)中的兩類交換機VC交換機完成VC路由選擇，把輸入VC鏈路的VCI值轉(zhuǎn)換成輸出VC鏈路對應(yīng)的VCI值； 可以把一條VP中的VC交換到另一條VP中的VC。示意圖VP交換機完成VP路由選擇，把輸入VP鏈路的VPI值翻譯成輸出VP鏈路對應(yīng)的VPI值；VPI改變后，原V

69、P中的所有VC都將改道，通過新的 VP傳輸。示意圖,,79,3. ATM物理層功能：在物理鏈路上傳輸信元流速率：25Mb/s～10Gb/s介質(zhì)：雙絞線、光纖、微波兩個子層：物理介質(zhì)相關(guān)子層PMD線路編碼/解碼、插入/提取位定時信息、光電轉(zhuǎn)換、產(chǎn)生/接收與介質(zhì)相關(guān)的信號波形PMD類型光纖鏈路上運行的SDH/SONET光纖、微波或銅線鏈路上運行的E載波無幀結(jié)構(gòu)，在物理鏈路上直接傳輸ATM信元傳輸匯聚子層TC傳