講局域網(wǎng)及廣域網(wǎng)1.ppt

第六講 局域網(wǎng)及廣域網(wǎng)(2),教學(xué)目的： 本章將主要學(xué)習(xí)局域網(wǎng)技術(shù)、廣域網(wǎng)技術(shù)等基本知識(shí)，它們是學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、交換技術(shù)、路由技術(shù)的前提，為我們使用和管理計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)打下基礎(chǔ)。 教學(xué)要求： 掌握常見局域網(wǎng)的類型、特點(diǎn)及拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)； 掌握以太網(wǎng)的工作原理、特點(diǎn)及分類等； 了解無線局域網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)及結(jié)構(gòu)； 掌握廣域網(wǎng)的基本概念、通信方式及協(xié)議； 了解廣域網(wǎng)幾種常見的特性及用途。,第三章 局域網(wǎng)及廣域網(wǎng),本章結(jié)構(gòu)： 局域網(wǎng)概述 以太網(wǎng)技術(shù) 無線局域網(wǎng) 廣域網(wǎng)技術(shù) 關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn) ： 局域網(wǎng)的組成、特點(diǎn)及拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)； 以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)訪問控制方法及分類； 無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)及結(jié)構(gòu)； 廣域網(wǎng)特點(diǎn)及各種廣域網(wǎng)技術(shù)。,3.3 無線局域網(wǎng)技術(shù)概述,3.3.1 無線局域網(wǎng)分類 3.3.2 無線局域網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu) 3.3.3 無線局域網(wǎng)硬件設(shè)備 3.3.4 IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn),3.3.1 無線局域網(wǎng)分類,無線局域網(wǎng)IEEE 802.11 1997年6月，IEEE推出了第一代無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.11。 該標(biāo)準(zhǔn)定義了物理層和介質(zhì)訪問控制子層（MAC）的協(xié)議規(guī)范，允許無線局域網(wǎng)及無線設(shè)備制造商在一定范圍內(nèi)建立互操作網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。 任何LAN應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)或協(xié)議（包括TCP/IP、NovellNetWare）在遵守IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上都可以在WLAN上運(yùn)行。 目前，IEEE 802.11共有4個(gè)不同的版本： IEEE 802.11A, IEEE 802.11B, IEEE 802.11G及IEEE 802.11N。,無線城域網(wǎng)IEEE802.6 體驗(yàn)到無線局域網(wǎng)的方便以后，人們自然希望無線網(wǎng)絡(luò)的傳輸距離能更遠(yuǎn)些，在更大的范圍內(nèi)提供無線接入服務(wù)。于是無線城域網(wǎng)的概念也就應(yīng)運(yùn)而生了。與為無線局域網(wǎng)制定802.11標(biāo)準(zhǔn)一樣，IEEE為無線城域網(wǎng)推出了802.16標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)業(yè)界也成立了類似Wi-Fi聯(lián)盟的WiMAX論壇。,802.16標(biāo)準(zhǔn) 20世紀(jì)90年代，寬帶無線接入技術(shù)得到了快速發(fā)展，主要產(chǎn)品有本地多點(diǎn)分配系統(tǒng)(LMDS)和多信道多點(diǎn)分配技術(shù)(MMDS)，其市場(chǎng)定位于小型家庭辦公(SOHO)、中小企業(yè)、城市商業(yè)中心等用戶，尤其是中小企業(yè)和城市人口密集的高樓商業(yè)區(qū)應(yīng)用的成本效益明顯。但是這一產(chǎn)業(yè)沒有更進(jìn)一步繁榮壯大，一個(gè)很重要的原因就是沒有統(tǒng)一的全球性寬帶無線接入標(biāo)準(zhǔn)。 1999年，IEEE成立了IEEE 802.16工作組來專門研究寬帶固定無線接入技術(shù)規(guī)范，目標(biāo)就是要建立一個(gè)全球統(tǒng)一的寬帶無線接入標(biāo)準(zhǔn)。IEEE 802.16工作組的出現(xiàn)大大地推動(dòng)了寬帶無線接入技術(shù)在全球的發(fā)展。,一、標(biāo)準(zhǔn)制訂進(jìn)程 IEEE 802.16工作組于2002年4月8日正式發(fā)布了IEEE 802.16-2001標(biāo)準(zhǔn)，為寬帶無線接入(BWA)定義了無線城域網(wǎng)(WMAN)的空中接口規(guī)范。 2003年4月頒布了IEEE 802.16a，該標(biāo)準(zhǔn)支持的工作頻段為211 GHz，包括了需要發(fā)放牌照頻段和免牌照的頻段。與高頻段相比，該頻段能以更低的成本提供更大的用戶覆蓋，系統(tǒng)受障礙影響不大，大大降低了用戶站安裝的要求。 2004年7月IEEE 802.16組織又通過了IEEE 802.16d。IEEE 802.16d對(duì)266 GHz頻段的空中接口物理層和MAC層做了詳細(xì)規(guī)定，定義了支持多種業(yè)務(wù)類型的固定寬帶無線接入系統(tǒng)的MAC層和相對(duì)應(yīng)的多個(gè)物理層。,一、標(biāo)準(zhǔn)制訂進(jìn)程 IEEE 802.16e是工作在26 GHz頻段支持移動(dòng)性的寬帶無線接入空中接口標(biāo)準(zhǔn)。制訂IEEE 802.16e的目的是為了實(shí)現(xiàn)既能提供高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)又使用戶具有移動(dòng)性的寬帶無線接入解決方案。 除了以上幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)外，另外還有3個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)： 第一個(gè)是2002年正式發(fā)布的IEEE 802.16c，它是對(duì)IEEE 802.16-2001的增補(bǔ)，是使用1066 GHz頻段IEEE 802.16系統(tǒng)的兼容性標(biāo)準(zhǔn)。 第二個(gè)是IEEE 802.16f，它定義了IEEE 802.16系統(tǒng)MAC層和物理層的管理信息庫(MIB)以及相關(guān)的管理流程。 第三個(gè)是IEEE 802.16g，制訂它的目的是為了規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的IEEE 802.16系統(tǒng)管理流程和接口，從而實(shí)現(xiàn)IEEE 802.16設(shè)備的互操作性和對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源、移動(dòng)性和頻譜的有效管理。,二、IEEE 802.16和WiMAX 為有助于將IEEE 802.16定義的廣義標(biāo)準(zhǔn)變成更加具體的標(biāo)準(zhǔn)，以滿足特定服務(wù)提供商的需求，Intel、奧維通、Airspan Networks、諾基亞、Proxim、Redline and Aperto Networks、AT&T等100家生產(chǎn)、運(yùn)營商成立了一個(gè)非盈利工業(yè)貿(mào)易聯(lián)盟組織WiMAX論壇，全名是微波接入的全球互通，目標(biāo)是對(duì)以IEEE 802.16系列寬帶無線接入標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)的產(chǎn)品互通性進(jìn)行測(cè)試和認(rèn)證，以保證市場(chǎng)上設(shè)備的部件是標(biāo)準(zhǔn)化的。 基于IEEE 802.16系列標(biāo)準(zhǔn)的WiMAX的特點(diǎn)明顯：實(shí)現(xiàn)的50 km無線信號(hào)的傳輸距離是無線局域網(wǎng)所不能比擬的；網(wǎng)絡(luò)覆蓋面積是3G發(fā)射塔的10倍，只要建設(shè)少數(shù)基站就能實(shí)現(xiàn)全城覆蓋，使得無線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用范圍大大擴(kuò)展；提供的接入速度達(dá)70 Mb/s(14 MHz載波)，使無線網(wǎng)絡(luò)的接入速度有了一個(gè)很大的進(jìn)步。,三、總結(jié) IEEE 802.16標(biāo)準(zhǔn)為寬帶無線接入網(wǎng)的開發(fā)和應(yīng)用提供了很好的平臺(tái)，從而促進(jìn)了BWA系統(tǒng)的市場(chǎng)發(fā)展。中國寬帶無線接入技術(shù)的研究與開發(fā)始終緊隨世界先進(jìn)技術(shù)，目前中國通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)已經(jīng)完成IEEE 802.16技術(shù)研究報(bào)告，并正在開展IEEE 802.16d標(biāo)準(zhǔn)及其一致性測(cè)試的研究和IEEE 802.16e標(biāo)準(zhǔn)的研究。2004年9月17日中國通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)又在北京舉辦IEEE 802.16技術(shù)報(bào)告會(huì)，勢(shì)必會(huì)為IEEE 802.16技術(shù)及標(biāo)準(zhǔn)的研究和發(fā)展起到強(qiáng)勁的推動(dòng)作用。隨著標(biāo)準(zhǔn)的完善和市場(chǎng)需求的發(fā)展，相信IEEE 802.16在未來無線網(wǎng)絡(luò)中必將發(fā)揮巨大的作用。,個(gè)人局域網(wǎng)（PAN，Personal Area Network） PAN是近年來隨著各種短距離無線電技術(shù)的發(fā)展提出的一個(gè)新概念。PAN的基本思想是，用無線電或紅外線代替?zhèn)鹘y(tǒng)的有限電纜，實(shí)現(xiàn)個(gè)人信息終端的智能化互聯(lián)，組建個(gè)人化的信息網(wǎng)絡(luò)。 PAN定位在家庭與小型辦公室的應(yīng)用場(chǎng)合，其主要應(yīng)用范圍包括話音通信網(wǎng)關(guān)、數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)、信息電器互聯(lián)與信息自動(dòng)交換等。 從信息網(wǎng)絡(luò)的角度看，PAN是一個(gè)極小的局域網(wǎng)；從電信網(wǎng)的角度看，PAN是一個(gè)接入網(wǎng)，有人將PAN稱為電信網(wǎng)的“最后50米”解決方案。,1. HomeRF HomeRF是專門為家庭用戶設(shè)計(jì)的一種WLAN技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。HomeRF利用跳頻擴(kuò)頻方式，既可以通過時(shí)分復(fù)用支持語音通信，又能通過載波監(jiān)聽多重訪問/沖突避免（CSMA/CA）協(xié)議提供數(shù)據(jù)通信服務(wù)。同時(shí)，HomeRF提供了與TCP/IP良好的集成，支持IP的廣播、多播和單播。 目前，HomeRF標(biāo)準(zhǔn)工作在2.4GHz的頻段上，跳頻帶寬為1MHz，最大傳輸速率為bit/s，傳輸范圍超過100米。,2藍(lán)牙技術(shù) 藍(lán)牙是一個(gè)開放性的、短距離無線通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，它可以用于在較小的范圍內(nèi)通過無線連接的方式實(shí)現(xiàn)固定設(shè)備以及移動(dòng)設(shè)備之間的網(wǎng)絡(luò)互連，可以在各種數(shù)字設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)靈活、安全、低成本、小功耗的話音和數(shù)據(jù)通信。因?yàn)樗{(lán)牙技術(shù)可以方便地嵌入到單一的CMOS芯片中，因此它特別適用于小型的移動(dòng)通信設(shè)備。 藍(lán)牙的標(biāo)準(zhǔn)是IEEE802.15，工作在2.4GHz 頻帶，帶寬為1Mbit/s。藍(lán)牙技術(shù)中也采用了跳頻技術(shù)，但與其它工作在2.4GHz頻段上的系統(tǒng)相比，藍(lán)牙跳頻更快，數(shù)據(jù)包更短，這使藍(lán)牙比其它系統(tǒng)都更穩(wěn)定。藍(lán)牙技術(shù)理想的連接范圍為10厘米10米，但是通過增大發(fā)射功率可以將距離延長(zhǎng)至100米。,3. IrDA IrDA是一種利用紅外線進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信的技術(shù)，其相應(yīng)的軟件和硬件技術(shù)都已比較成熟。它的主要優(yōu)點(diǎn)是體積小、功率低、適合設(shè)備移動(dòng)的需要，傳輸速率高，可達(dá)16Mbps，成本低、應(yīng)用普遍。 IrDA是一種視距傳輸技術(shù)，也就是說兩個(gè)具有IrDA端口的設(shè)備之間如果傳輸數(shù)據(jù)，中間就不能有阻擋物，這在兩個(gè)設(shè)備之間是容易實(shí)現(xiàn)的，但在多個(gè)設(shè)備間就必須彼此調(diào)整位置和角度等，這是IrDA的致命弱點(diǎn)。 IrDA設(shè)備中的核心部件紅外線LED不是一種十分耐用的器件，對(duì)于不經(jīng)常使用的掃描儀和數(shù)碼相機(jī)等設(shè)備還可以，但如果經(jīng)常用裝配IrDA端口的手機(jī)上網(wǎng)，可能很快就不堪重負(fù)了,4. UWB 超寬帶（Ultra-wideband，UWB）技術(shù)以前主要作為軍事技術(shù)在雷達(dá)等通信設(shè)備中使用。 UWB采用極短的脈沖信號(hào)來傳送信息，通常每個(gè)脈沖持續(xù)的時(shí)間只有幾十皮秒到幾納秒的時(shí)間。 UWB是一種高速而又低功耗的數(shù)據(jù)通信方式，它有望在無線通信領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。 UWB理論上傳輸距離可以很遠(yuǎn)，但由于UWB基于雷達(dá)技術(shù)，會(huì)對(duì)雷達(dá)設(shè)備產(chǎn)生干擾；所以出于對(duì)現(xiàn)存無線系統(tǒng)影響的考慮，目前UWB的發(fā)射功率被限制在1mW/MHz以下，作用距離十米左右，目前只作為個(gè)域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)來研究。,3.3.2 無線局域網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu),1. 基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)（Infrastucture）模式,1. 基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)（Infrastucture）模式 在基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中，無線中繼站（如無線接入訪問點(diǎn)AP、無線HUB和無線網(wǎng)橋等設(shè)備）把無線局域網(wǎng)與有線網(wǎng)連接起來，并允許用戶有效地共享網(wǎng)絡(luò)資源。 中繼站不僅僅提供與有線網(wǎng)絡(luò)的通訊，也為網(wǎng)上鄰居解決了無線網(wǎng)絡(luò)擁擠的狀況。復(fù)合中繼站能夠有效擴(kuò)大無線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍，實(shí)現(xiàn)漫游功能。,2. 自組網(wǎng)絡(luò)（Ad-Hoc）模式,2. 自組網(wǎng)絡(luò)（Ad-Hoc）模式 一個(gè)對(duì)等網(wǎng)絡(luò)由一組有無線接口的計(jì)算機(jī)組成。這些計(jì)算機(jī)要有相同的工作組名、ESSID和密碼（如果適用的話）。 任何時(shí)間，只要兩個(gè)或更多的無線接口互相都在彼此的范圍之內(nèi)，它們就可以建立一個(gè)獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)，其結(jié)構(gòu)如圖 3-7 所示。 對(duì)等網(wǎng)在管理和預(yù)先設(shè)置方面沒有特殊的要求，配置也很簡(jiǎn)單，但缺點(diǎn)是各用戶之間的通信距離較近，且當(dāng)用戶數(shù)量較多時(shí)，性能較差。,目前，許多公司開始利用WLAN的方式提供移動(dòng)Internet接入，在賓館、機(jī)場(chǎng)候車大廳等地區(qū)架設(shè)WLAN，然后通過DSL或FTTX等方式相結(jié)合，為人們提供無線上網(wǎng)的條件。 雖然無線網(wǎng)絡(luò)有諸多優(yōu)勢(shì)，但與有線網(wǎng)絡(luò)相比，無線局域網(wǎng)也存在一些不足，如網(wǎng)絡(luò)速率較慢、價(jià)格較高，數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩杂写M(jìn)一步提高。,3. 無線Internet接入,4.無線與有線的結(jié)合實(shí)例,3.3.3 無線局域網(wǎng)硬件設(shè)備,1. 無線網(wǎng)卡 無線網(wǎng)卡在無線局域網(wǎng)中的作用相當(dāng)于有線網(wǎng)卡在有線局域網(wǎng)中的作用。按無線網(wǎng)卡的總線類型可分為適用于臺(tái)式機(jī)的PCI接口的無線網(wǎng)卡，適用筆記本的PCMCIA接口的無線網(wǎng)卡;筆記本和臺(tái)式機(jī)均使用USB接口的無線網(wǎng)卡。,2. 無線訪問接入點(diǎn) 無線訪問接入點(diǎn)（AP）則是在無線局域網(wǎng)環(huán)境中，進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送和接收的集中設(shè)備，相當(dāng)于有線網(wǎng)絡(luò)中的集線器。,3. 無線網(wǎng)橋 無線網(wǎng)橋主要用于無線和有線局域網(wǎng)之間的互連。當(dāng)兩個(gè)局域網(wǎng)無法實(shí)現(xiàn)有線連接或使用有線連接存在困難時(shí)，就可使用無線網(wǎng)橋?qū)崿F(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的連接，在這里無線網(wǎng)橋起到了協(xié)議轉(zhuǎn)換的作用。,4. 無線路由器 無線路由器則集成了無線AP的接入功能和路由器的第三層路徑選擇功能。 5. 天線 天線（Antenna）的功能則是將信號(hào)源發(fā)送的信號(hào)由天線傳送至遠(yuǎn)處。天線一般有所謂定向性(Uni-directional)與全向性(Omni-directional)之分，前者較適合于長(zhǎng)距離使用，而后者則較適合區(qū)域性之應(yīng)用。,3.3.4 IEEE的802.11標(biāo)準(zhǔn)系列,一、IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn) 802.11標(biāo)準(zhǔn)是IEEE制定的無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，有1Mbps和2Mbps兩種速率，工作頻率在2.4GHz，有效傳輸距離為100米、傳輸業(yè)務(wù)是數(shù)據(jù)。并對(duì)網(wǎng)絡(luò)的物理層（PH）和媒質(zhì)訪問控制層（MAC）進(jìn)行了規(guī)定，其中對(duì)MAC層的規(guī)定是重點(diǎn)。 1抗干擾能力強(qiáng)。 802.11使用直擴(kuò)技術(shù)產(chǎn)生11位隨機(jī)碼元能將源信號(hào)在中心頻點(diǎn)向上下各展寬11MHz，使源信號(hào)獨(dú)占22MHz的帶寬，從而使信號(hào)平均能量降低。干擾噪聲被解調(diào)為平均能量很低可忽略不計(jì)的背景噪聲。 2碼分多址能力強(qiáng)。 IEEE802.11支持2.4GHz頻帶下的13個(gè)子信道，每個(gè)信道占有高達(dá)22MHz的帶寬，并可在2.4GHz頻帶下同時(shí)擁有3個(gè)完全獨(dú)占的子信道，因此可將相互干擾減至最小從而實(shí)現(xiàn)頻道復(fù)用。IEEE802.11產(chǎn)品可在滿足辦公自動(dòng)化應(yīng)用的需求下，支持最多254個(gè)用戶的分址能力。 3高速可擴(kuò)展能力強(qiáng)。 由于獨(dú)占信道且碼分多址，IEEE802.11產(chǎn)品的速率一般在2Mbps。,二IEEE 802.11a 802.11a在802.11協(xié)議組中是第一個(gè)出臺(tái)的標(biāo)準(zhǔn)，它使用頻段為5.8GHz，在物理層上用OFDM代替了原來的擴(kuò)頻技術(shù)。 容量：802.11a理論上最大傳輸速率是54Mbps。和其他無線通信標(biāo)準(zhǔn)一樣，54Mbps也是物理層最大速率，真正的數(shù)據(jù)吞吐量最大約為25Mbps， 兼容性：802.11a使用的是較高的頻率，在物理層上采用不同于802.11b的OFDM技術(shù)，所以802.11a產(chǎn)品和現(xiàn)在已經(jīng)安裝的802.11b不能互通。,三、IEEE 802.11b標(biāo)準(zhǔn) IEEE 802.11b，也叫Wi-Fi(Wireless Fidelity)，是建立在直接序列擴(kuò)頻（DSSS，Direct Sequence Spread Spectrum）的加強(qiáng)版本CCK（補(bǔ)充編碼鍵控）基礎(chǔ)上的，它是當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛的WLAN標(biāo)準(zhǔn)，采用波段是2.4GHz。 容量：IEEE802.11b的理論容量是11Mbps，并兼容IEEE802.11。 兼容性：802.11b與老式DSSS系統(tǒng)后向兼容，但與基于FHSS的802.11網(wǎng)絡(luò)不兼容。,四、IEEE 802.11g 802.11g是IEEE為了解決802.11a與802.11b的互通而出臺(tái)的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，它是802.11b的延續(xù)，兩者同樣使用2.4GHz通用頻段，互通性高，被看好是新一代的WLAN標(biāo)準(zhǔn)。 容量：802.11g的速率上限已經(jīng)由11Mbps提升至54Mbps，但由于2.4GHz頻段干擾過多，在傳輸速率上低于802.11a。 兼容性：802.11g同時(shí)支持802.11b的CCK和802.11a的OFDM， 802.11g還支持PBCC（Packet Binary Convolutional Coding，分組二進(jìn)制卷積碼）技術(shù)。,五、802.11n協(xié)議 802.11n是一種新興的標(biāo)準(zhǔn)。具有高達(dá) 600 Mbps 的速率，是下一代的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可提供支持對(duì)帶寬最為敏感的應(yīng)用所需的速率、范圍和可靠性。 容量：802.11n速率從802.11a和802.11g的54Mbps增加至108Mbps以上，最高速率可達(dá)320Mbps甚至500Mbps。 兼容性：802.11n采用軟件無線電技術(shù)解決不同標(biāo)準(zhǔn)采用不同的工作頻段、不同的調(diào)制方式，造成系統(tǒng)間難以互通，移動(dòng)性差的問題。提供更為開放的接口，大大增加網(wǎng)絡(luò)的靈活性。另外，802.11n工作模式包含2.4GHz和5.8GHz兩個(gè)工作頻段，保障了與以往的802.11a/b/g標(biāo)準(zhǔn)兼容，極大的保護(hù)了用戶的投資。,3.4 廣域網(wǎng)（WAN）技術(shù),3.4.1 WAN概述 3.4.2 WAN技術(shù)實(shí)例,3.4.1 WAN概述,1 概述 廣域網(wǎng)技術(shù)主要用于地區(qū)、國家、洲際、全球之間把局域網(wǎng)連接起來的一種技術(shù)，由交換系統(tǒng)和傳輸網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，對(duì)應(yīng)于OSI模型的下三層，采用分組交換和存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)，可向上層提供面向連接的服務(wù)和無連接的服務(wù)。,1、廣域網(wǎng)的協(xié)議層次,涉及到OSI/RM的最低三層： 物理層：PSTN、DDN、xDSL、SONET/SDH 數(shù)據(jù)鏈路層：ISDN、FR、ATM 網(wǎng)絡(luò)層：X.25,2、廣域網(wǎng)傳輸技術(shù),異步傳輸（Asynchronous Transmission） 在早期使用電話系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，一般采用異步Modem將數(shù)據(jù)以字符為單位進(jìn)行調(diào)制傳輸。因此異步傳輸經(jīng)常被描述為“字符幀”或者“開始/停止”通信。因?yàn)檫@種方法每個(gè)字符形成一個(gè)幀，并且有專門的開始和停止位。每個(gè)字符通常有7/8bits，可以代表一個(gè)數(shù)字、字母或一個(gè)標(biāo)點(diǎn)。 異步傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)比較容易，由于每個(gè)信息都加上了“同步”信息，因此計(jì)時(shí)的漂移不會(huì)產(chǎn)生大的積累，但卻產(chǎn)生了較多的開銷。,同步傳輸（Synchronous Transmission） 同步傳輸?shù)谋忍胤纸M要大得多。它不是獨(dú)立地發(fā)送每個(gè)字符，每個(gè)字符都有自己的開始位和停止位，而是把它們組合起來一起發(fā)送。我們將這些組合稱為數(shù)據(jù)幀，或簡(jiǎn)稱為幀。 同步傳輸通常要比異步傳輸快速得多。接收方不必對(duì)每個(gè)字符進(jìn)行開始和停止的操作。一旦檢測(cè)到幀同步字符，它就在接下來的數(shù)據(jù)到達(dá)時(shí)接收它們。另外，同步傳輸?shù)拈_銷也比較少。,3、廣域網(wǎng)連接類型,專用或租用線路（專線）連接： 是指ISP提供的具有一定帶寬的物理或邏輯鏈路。如各種速率的DDN（數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)）專線、T1、T3、OC-12以及目前使用最多的數(shù)字用戶線（DSL）等技術(shù)。其特點(diǎn)是：在專用鏈路上可以透明的傳輸任何格式的數(shù)據(jù)信息，也就是說，對(duì)用戶來說它只是一條信息通道，用戶可以在其上傳輸任何2層3層數(shù)據(jù)。,電路交換網(wǎng)絡(luò)： 電路交換就是計(jì)算機(jī)終端之間通信時(shí)，一方發(fā)起呼叫，獨(dú)占一條物理線路。當(dāng)數(shù)據(jù)交換完成后進(jìn)行掛斷以釋放所使用的鏈路。在整個(gè)通信過程中雙方一直占用該電路。 它的特點(diǎn)是實(shí)時(shí)性強(qiáng)，時(shí)延小，交換設(shè)備成本較低。但同時(shí)也帶來線路利用率低，電路接續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，通信效率低，不同類型終端用戶之間不能通信等缺點(diǎn)。 電路交換比較適用于信息量大、長(zhǎng)報(bào)文，經(jīng)常使用的固定用戶之間的通信。最典型的網(wǎng)絡(luò)就是建立在公共交換電話網(wǎng)（PSTN）或綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)（ISDN）之上的撥號(hào)連接。,分組交換網(wǎng)絡(luò)： 分組交換在線路上采用動(dòng)態(tài)復(fù)用技術(shù)傳送按一定長(zhǎng)度分割為許多小段的數(shù)據(jù)分組。每個(gè)分組標(biāo)識(shí)后，在一條物理線路上采用動(dòng)態(tài)復(fù)用的技術(shù)，同時(shí)傳送多個(gè)數(shù)據(jù)分組。把來自用戶發(fā)送端的數(shù)據(jù)暫存在交換機(jī)的存儲(chǔ)器內(nèi)，接著在網(wǎng)內(nèi)轉(zhuǎn)發(fā)。到達(dá)接收端，再去掉分組頭將各數(shù)據(jù)字段按順序重新裝配成完整的報(bào)文。 在WAN中，有多種分組交換網(wǎng)絡(luò)，如幀中繼（Frame Relay）、X.25/LAPB、異步傳輸模式（ATM）等。,4、WAN協(xié)議,高級(jí)數(shù)據(jù)鏈路控制協(xié)議（HDLC） 高級(jí)數(shù)據(jù)鏈路控制，是一個(gè)在同步網(wǎng)上傳輸數(shù)據(jù)、面向位的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議，它是由國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）制訂的。 HDLC是面向位的，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)以二進(jìn)制數(shù)據(jù)組成，不存在任何特殊的控制代碼，但幀中的信息包含了控制和響應(yīng)命令。支持全雙工傳輸，具有較高的吞吐率。 HDLC適合于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)和多點(diǎn)（多路播送或一對(duì)多）連接。HDLC的子集被用來向X.25、ISDN和幀中繼網(wǎng)提供信令和控制數(shù)據(jù)鏈路。,PPP協(xié)議 PPP協(xié)議是在SLIP基礎(chǔ)上開發(fā)的，解決了動(dòng)態(tài)IP和差錯(cuò)檢驗(yàn)問題。 PPP協(xié)議包含數(shù)據(jù)鏈路控制協(xié)議LCP和網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議NCP。 LCP協(xié)議提供了通信雙方進(jìn)行參數(shù)協(xié)商的手段。 NCP協(xié)議使PPP可以支持IP、IPX等多種網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議及IP地址的自動(dòng)分配。,幀中繼（Frame Relay或F.R） 幀中繼（Frame Relay）是一種網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)終端設(shè)備（DTE）接口標(biāo)準(zhǔn)。 使用光纖作為傳輸介質(zhì)，因此誤碼率極低，能實(shí)現(xiàn)近似無差錯(cuò)傳輸，減少了進(jìn)行差錯(cuò)校驗(yàn)的開銷，提高了網(wǎng)絡(luò)的吞吐量； 幀中繼是一種寬帶分組交換，使用復(fù)用技術(shù)時(shí)，其傳輸速率可高達(dá)44.6Mbit/s。 幀中繼不適合于傳輸諸如話音、電視等實(shí)時(shí)信息，它僅限于傳輸數(shù)據(jù)。,3.4.2 廣域網(wǎng)技術(shù)實(shí)例,公用電話交換網(wǎng)PSTN 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)DDN 公用分組交換網(wǎng)X.25 幀中繼FR ISDN網(wǎng) ATM網(wǎng) xDSL（數(shù)字用戶線）,1 PSTN （Public Switch Telephone Network）,（1）定義 是以電路交換技術(shù)為基礎(chǔ)的用于傳輸模擬話音的通信網(wǎng)絡(luò)。 （2）組成 接入網(wǎng)/本地回路模擬線路，從用戶端到交換機(jī)側(cè)連接，采用雙絞線； 電話交換機(jī)/局（端局、匯接局、長(zhǎng)途局）數(shù)字化程控交換，提供交換連接； 傳輸網(wǎng)(干線/中繼線)數(shù)字化傳輸，交換機(jī)之間連接，E1/T1。,因特網(wǎng),計(jì)算機(jī),電話 線路,ISP,用戶,MODEM,MODEM池,RS-232,訪問服務(wù)器,（3）通過PSTN接入因特網(wǎng),物理層主要使用RS-232； 數(shù)據(jù)鏈路層為PPP； 網(wǎng)絡(luò)層為IP。,IP,PPP,RS-232,網(wǎng)絡(luò)層,數(shù)據(jù)鏈路層,物理層,端局,E1,Ethernet,沒有差錯(cuò)控制電路交換網(wǎng)絡(luò)，通信時(shí)獨(dú)占一條通道； PCM編碼技術(shù) 每路語音信號(hào)在端局轉(zhuǎn)換被轉(zhuǎn)換成64kb/s的PCM編碼數(shù)字信號(hào)； TDM技術(shù) 多路PCM信號(hào)在匯接局復(fù)合成更高速率的信號(hào)E1/T1； 計(jì)算機(jī)之間可以通過Modem 連接到PSTN上進(jìn)行通信， 傳輸速率不超過64kb/s，主要有33.6Kbps（V.24標(biāo)準(zhǔn)）和56Kbps(V.90標(biāo)準(zhǔn))。,PC1,Modem1,端局1,匯接局1,數(shù)字信號(hào) 模擬信號(hào) 數(shù)字信號(hào),（4）PSTN特點(diǎn)：,PC2,Modem2,端局2,匯接局2,數(shù)字信號(hào) 模擬信號(hào) 數(shù)字信號(hào),2. DDN（Digital Data Network),DDN是一種利用數(shù)字信道提供數(shù)據(jù)通信的傳輸網(wǎng)，它主要提供點(diǎn)到點(diǎn)的數(shù)字專線通信服務(wù)。 主要由通信介質(zhì)、專線Modem、數(shù)字交叉連接設(shè)備等組成。 DDN專線與電話專線的區(qū)別在于 DDN專線是半固定非交換式的物理連接，采用PVC通信方式，可人工靈活配置， 是數(shù)字信道、帶寬大、質(zhì)量好、數(shù)據(jù)傳輸率高(64K-45M bps)； 電話專線是固定的物理連接，采用電路交換，是模擬信道、帶寬小、質(zhì)量差、數(shù)據(jù)傳輸率低（64K BPS）。 DDN專線與X.25的區(qū)別在于 X.25 是分組交換網(wǎng)，具有3層協(xié)議，保證數(shù)據(jù)包在兩個(gè)DTE之間可靠傳輸。 DDN不具有自動(dòng)交換功能，只有物理層接口，提供兩個(gè)相鄰DTE之間的數(shù)據(jù)快速傳輸，但通信的正確性由DTE自己提供。,路由器2,modem,路由器1,LAN,modem,3. X.25網(wǎng)絡(luò),（1）定義：X.25是在70年代由CCITT制定的關(guān)于數(shù)據(jù)終端設(shè)備DTE和數(shù)據(jù)電路設(shè)備DCE之間的接口。目的是在PSTN的基礎(chǔ)上提供面向連接的分組數(shù)據(jù)通信服務(wù)。 （2）組成： DTE：數(shù)據(jù)終端設(shè)備，如計(jì)算機(jī)、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(jī)PSE等。 PAD：分組封包/解封包器,（3）X.25的層次,物理層協(xié)議，X.21 DTE和DCE之間的物理接口 包括物理接口的機(jī)械、電氣、功能和過程特性。 數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議，LAPB 實(shí)現(xiàn)主機(jī)DTE和交換機(jī)DCE之間數(shù)據(jù)的可靠傳輸 包括幀格式、差錯(cuò)控制和流量控制等 分組層協(xié)議，PLP 采用虛電路技術(shù)，實(shí)現(xiàn)任意兩個(gè)DTE之間數(shù)據(jù)的可靠傳輸 包括分組格式、路由選擇、流量控制以及擁塞控制等。,（4）X.25的組網(wǎng)方式,X.25支持兩種組網(wǎng)方式，向上層提供面向連接的服務(wù)： 交換虛電路 （Switch Virtual Circuit) 使用時(shí)臨時(shí)建立，用后拆除。 永久虛電路 （Permanent VC） 服務(wù)提供商與用戶預(yù)先商量建立鏈路，用戶發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)不需臨時(shí)建立，用后也無需拆銷。,（5）X.25的特點(diǎn),X.25是面向連接的，它支持交換虛電路服務(wù) 交換虛電路SVC 永久虛電路PVC 數(shù)據(jù)傳輸率一般為 64K bps X.25提供DTE到DTE之間的差錯(cuò)控制 錯(cuò)包校驗(yàn)處理 丟包、亂包、重復(fù)包處理 X.25提供DTE到DTE之間的流量控制 擁塞控制 死鎖控制,4. 幀中繼（Frame Relay）,FR是由X.25分組交換技術(shù)基礎(chǔ)上演變而來的， 為了提高網(wǎng)絡(luò)的傳輸率，F(xiàn)R放棄了X.25的差錯(cuò) 控制和流量控制功能，當(dāng)FR交換機(jī)收到錯(cuò)幀時(shí) 只是簡(jiǎn)單地丟棄之，不提供確認(rèn)包，這些功能 由客戶端自行完成，從而簡(jiǎn)化了協(xié)議。 FR提供的也是虛電路服務(wù)，其傳輸速率 可達(dá)到2M bps 45M bps。,X.25與FR的比較,X.25的背景 傳輸線路：slow，analog，unreliable 計(jì)算機(jī)：slow，expensive X.25網(wǎng)絡(luò)為了保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，采用了?fù)雜的通信協(xié)議，而端用戶對(duì)傳輸數(shù)據(jù)的處理相對(duì)簡(jiǎn)單，減輕了用戶端的處理壓力。 Intelligent Network/Stupid Terminal,FR的背景 傳輸線路：fast，digital，reliable 計(jì)算機(jī)：fast，inexpensive FR以簡(jiǎn)單的協(xié)議換取快速的數(shù)據(jù)傳輸率，但網(wǎng)絡(luò)不保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，端用戶?duì)傳輸數(shù)據(jù)的處理相對(duì)復(fù)雜。 Stupid Network/ Intelligent Terminal,FR是輕型化的X.25，與X.25相比 保留了X.25的物理層功能 保留了X.25部分?jǐn)?shù)據(jù)鏈路層功能，并將多路復(fù)用功能放在第二層實(shí)現(xiàn) 丟棄了X.25第三層(差錯(cuò)與流量控制),X.25與FR的通信過程比較,X.25的確認(rèn)方式,幀中繼的確認(rèn)方式,中間節(jié)點(diǎn),中間節(jié)點(diǎn),目的站,源站,數(shù)據(jù),確認(rèn),中間節(jié)點(diǎn),中間節(jié)點(diǎn),目的站,源站,數(shù)據(jù),確認(rèn),確認(rèn),5. B-ISDN/ATM,綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)ISDN（Integrated Service Digital Network)就是在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中可以傳送和處理各種類型的數(shù)據(jù)，向用戶提供多種業(yè)務(wù)服務(wù)，如電話、傳真、視頻以及數(shù)據(jù)通信等。 1、第一代ISDN-窄帶ISDN(N-ISDN) 由ITU-T于1984年發(fā)布。 N-ISDN它利用64Kbps的信道作為基本信道，采用電路交換技術(shù)。 基本訪問速率：采用2個(gè)64K bps 的基本信道（B信道）和1個(gè)16K bps 的D信道，組成2B+D，2個(gè)B信道（128K bps)用來傳數(shù)據(jù)， D信道用來傳控制信息。 基群訪問速率：可由23B+D （北美、日本）或30B+D（歐洲）組成，速率為1.55M bps 和 2M bps。仍不能滿足要求，如VOD, Hi-TV。,2、第二代ISDN-寬帶ISDN(B-ISDN) 為了支持更高的數(shù)據(jù)傳輸速率（如 155Mbps 或622Mbps）,第二代B-ISDN需解決兩大技術(shù)問題： 高速傳輸-光纖通信技術(shù)，如WDM 高速交換-異步傳輸模式ATM:信元交換,6. 異步傳輸模式ATM,ATM（Asynchronous Tranfer Mode）采用的TDM技術(shù)，把數(shù)據(jù)分成長(zhǎng)度較小且固定長(zhǎng)（53 byte）的信元(cell)，信元包頭5 bytes, 數(shù)據(jù)48 bytes,然后采用分組交換技術(shù)進(jìn)行傳輸。,7. xDSL（數(shù)字用戶線）,（1）定義：DSL是利用現(xiàn)有的、廣泛應(yīng)用的普通電話線，實(shí)