第5章網絡接入技術應用

1、第5章網絡接入技術應用重點和難點重點和難點廣域網點到點的通信方式DDN網絡的組成分組交換網和幀中繼之間的區(qū)別ISDN的基本結構和7號信令的功能xDSL的工作原理ATM中VC、VP之間的區(qū)別課程學習5.1 廣域網概述分組交換網 5.3 數(shù)字數(shù)據網(DDN)5.4 幀中繼(FR) 5.5 綜合業(yè)務數(shù)字網(ISDN) 5.6 xDSL 5.7 異步傳輸模式(ATM) 5.8 Cable Modem接入技術 5.9 移動通信技術的發(fā)展 5.1 廣域網概述 廣域網(WAN：Wide Area Network)，有時也稱遠程網，是覆蓋地理范圍相對較廣的數(shù)據通信網絡。它常利用公共網絡系統(tǒng)(如電信局、廣電局等

2、)提供的便利條件進行傳輸，可以分布在一個城市、一個國家，甚至跨過許多國家分布到全球。 5.1.1 廣域網的組成WAN最基本的功能是數(shù)據通信和資源共享。相應的，WAN可從邏輯上劃分為：(1) 通信子網：用于實現(xiàn)數(shù)據通信的網絡；(2) 資源子網：用于實現(xiàn)數(shù)據處理和資源共享的網絡。 5.1.2 點到點通信 通常點到點的通信主要適用于兩種情況：第一種情況是成千上萬個局域網，每個局域網含有眾多主機和一些聯(lián)網設備以及連接至外部的路由器，通過點到點的租用線和遠程路由器相連；第二種情況是成千上萬個用戶在家里使用調制解調器和撥號 線連到Internet，這是點到點連接的最主要應用。有兩種協(xié)議廣泛用于Intern

3、et，即串行IP協(xié)議(SLIP：Serial Line IP)和點對點協(xié)議(PPP：Point to Point Protocol)。1. SLIP協(xié)議SLIP協(xié)議是1984年制訂的，協(xié)議文本描述于RFC 1055，協(xié)議十分簡單。 2. PPP協(xié)議為了解決SLIP存在的問題，Internet IETF成立了一個組來制定點到點數(shù)據鏈路協(xié)議的Internet標準。該標準命名為PPP，即點到點協(xié)議。 5.1.3 廣域網中的路由 大規(guī)模擴展需要增加新的分組交換機。增加網絡的分組交換能力不需要增加計算機，只需將交換機加入網絡內部，專門處理網絡負載。這樣的交換機上沒有連接計算機，叫做內部交換機。直接與計算

4、機相連的交換機叫外部交換機。不論內部交換機還是外部交換機，都有一張路由表，都能轉發(fā)分組，這樣網絡才能正常工作。而且，路由表必須保證：(1) 路由完備性。一個交換機內的路由表必須包含通往所有目的地的下一站信息；(2) 路由優(yōu)化性。路由表所指的路徑必須是最短路徑。5.1.4 路由表的計算 計算路由表的方法有兩種：(1) 靜態(tài)路由： (2) 動態(tài)路由：5.1.5 高速廣域網 高速廣域網和現(xiàn)有廣域網的區(qū)別在于不僅要求寬頻，而且要求低的延遲。由于高速廣域網的延遲主要由傳送延遲決定，而不是由傳輸速率決定，因此，適用于兆位級速率的通信技術和網絡協(xié)議，對高速廣域網不一定有效。分組交換網分組交換網是為適應計算機

5、通信而發(fā)展起來的一種先進通信手段，它在八十年代后期得到了蓬勃發(fā)展。 概述協(xié)議分層網的設備 1. 分組交換機 2. 用戶接入設備 3. 傳輸線路 5.3 數(shù)字數(shù)據網(DDN)數(shù)字數(shù)據網(DDN： Digital Data Network)是利用數(shù)字通道傳輸數(shù)據信號的數(shù)據傳輸網，DDN可提供點對點、點對多點透明傳輸?shù)臄?shù)據專線，為用戶傳輸數(shù)據，圖像，聲音等信息。 DDN主要由四大部分組成：本地傳輸系統(tǒng)、復用及交叉連接系統(tǒng)、局間傳輸及網同步系統(tǒng)、網絡管理系統(tǒng)。5.3.2 DDN網絡的拓撲結構5.4 幀中繼(FR) 幀中繼(FR：Frame Relay)是為解決在地理上分散的局域網實現(xiàn)相互通信的一種通信

6、技術。它結合了基于分組交換網和專線網絡的特點，幀中繼為分布式計算機系統(tǒng)的通信提供了最好的選擇。幀中繼網可以是一個公用網 (共享的)、專用網、混合網。幀中繼通過減少鏈接到多個遠端局域網的接口數(shù)量來達到節(jié)省硬件和連接的消耗，從而成為一種正迅速發(fā)展起來的高速分組交換傳輸方式的網絡。 5.4.1 幀中繼技術 幀中繼是使局域網及其應用互聯(lián)的一種協(xié)議。幀中繼是從協(xié)議發(fā)展而來的。則是建立起來的分組交換數(shù)據網的基礎。 幀中繼是一種很重要的廣域網技術。它是在需要通信的工作站之間創(chuàng)建虛電路的面向連接的技術，它提供永久虛電路PVC(Permanent Virtual Circuit)和交換虛電路SVC(Switch

7、ed Virtual Circuit)兩種類型的服務。 5.4.2 幀中繼技術的基本工作原理 幀中繼的原理很簡單，我們不妨認為傳送幀基本上不會出錯，只要一知道幀的目的地址就立即開始轉發(fā)該幀。也就是說，一個結點在接收到幀的首部后，就立即開始轉發(fā)該幀的某些部分。實驗結果表明，采用幀中繼時一個幀的處理時間可以比減少一個數(shù)量級。 一般分組交換網與幀中繼方式在層次關系上的比較 5.4.3 擁塞管理 幀中繼協(xié)議一個最大的優(yōu)點是，它對其上的高層協(xié)議具有很高的透明性。 5.4.4 幀中繼的應用 5.5 綜合業(yè)務數(shù)字網(ISDN) 綜合業(yè)務數(shù)字網(ISDN：Integrated Services Digital

8、 Network)是自70年代發(fā)展起來的新興技術，它提供從終端用戶到終端用戶的全數(shù)字化服務，實現(xiàn)了語音、數(shù)據、圖形、視頻等綜合業(yè)務的一個全數(shù)字化傳輸方式。 5.5.1 ISDN概述 ISDN是在計算機技術、通信技術、VLSI技術飛速發(fā)展的前提下產生的。ISDN的目標是提供經濟的、有效的、端到端的數(shù)字連接，以支持廣泛的通信服務，包括聲音的和非聲音的服務，用戶只須通過有限的網絡連接及接口標準，就可以在很大的區(qū)域范圍乃至全球實現(xiàn)信息的共享。1. ISDN的標準化2. ISDN的特點 3. ISDN的業(yè)務分類 5.5.2 ISDN的體系結構 1. 通道類型 A通道：4KHz帶寬的標準模擬話路。B通道：

9、64Kbps，供用戶傳遞信息。D通道：16Kbps或64Kbps，供傳送信令或分組數(shù)據使用。H0通道：384Kbps，供用戶傳遞信息使用，如立體聲節(jié)目、圖像等。H11通道：1536Kbps，供用戶傳遞信息使用，如高速數(shù)據傳送、電視會議等H12通道：1920Kbps，供用戶傳遞信息使用，如高速數(shù)據傳送、電視會議、圖像等。 2. 接口結構 (1) 基本速率接口BRI?；舅俾式涌谑且?guī)定現(xiàn)有 網的普通用戶線為ISDN用戶線的接口，它是ISDN最常用的、最基本的用戶網絡接口。它由兩條B通道和一條D通道構成，即2B+D。這種接口是ISDN最低速的接口，為最廣大的ISDN用戶而設計。(2) 一次群速率接口

10、PRI。一次群速率接口傳輸?shù)乃俣扰cPCM的基群速度相同。由于國際上有兩種規(guī)格的PCM，和，所以ISDN用戶網絡接口也有兩種速度，即T1為23B+D和E1為30B+D。中國主要采用E1接口。5.5.3 ISDN的信令7號信令 2. 7號信令系統(tǒng) ISDN的一個主要特征是使用了共路信令技術，即利用一個公共信令通道傳送許多路的信令。共路信令系統(tǒng)除了具有呼叫監(jiān)視、選擇和運行功能外，還具有交換局間和交換局與各種特種服務中心間進行的各種數(shù)據信息交換的功能。此外，還能完成電路群監(jiān)視、地址性質、電路性質和回聲抑制器控制，以及附加路由器、附加地址和主叫用戶標識等功能。 5.5.4 ISDN的典型應用 1. 語音

11、/數(shù)據綜合通信 2. 局域網的擴展和互連 3. 桌面電視會議系統(tǒng) 5.6 xDSL 5.6.1 xDSL概述 自從1881年亞歷山大貝爾博士發(fā)明雙絞線以來，一百多年間，全世界已經鋪下了價值六百多億美元的市話電纜(銅用戶線)，它們占總通信投資的30%以上，所以充分利用這些現(xiàn)有的資源上網，無需花費建造基礎網絡的費用，又可以實現(xiàn)高速的Internet訪問，這種業(yè)務就是近年來發(fā)展起來的數(shù)字用戶專線DSL，一般通稱為XDSL。 非對稱的數(shù)字用戶ADSL是目前最受注目的一種技術。它的上傳速度可以從64Kbps到640Kbps，下傳速度可以從到9Mbps。由于上下傳的速度不同，所以稱為非對稱的傳送技術。 5

12、.6.2 ADSL ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line)就是利用現(xiàn)有的標準 線上的空閑頻率區(qū)域來傳輸數(shù)據的，當它利用此區(qū)域傳送與接收數(shù)據時，原來的 服務頻段并沒有被占用，仍可進行正常的聲音傳輸，其最主要功能特點就是上下速度不同，最大傳輸范圍為18000英尺。 ADSL工作原理 用戶終端上網非常簡單，僅需安裝一個ADSL的調制解調器，這個ADSL的調制解調器內置有一個POTS分離芯片，它將現(xiàn)有的 線分成兩個波段，一個為數(shù)據所用，另一個為聲音所用。 在傳送聲音時，會用到前面的4KHz的頻段。在調制解調器中另有一個頻道分隔芯片，可將傳送的數(shù)據波段再細分為兩

13、個部分。較大的部分用于下傳因特網上的數(shù)據，較小的部分用于上傳用戶數(shù)據，而在 局的機房中的另一部ADSL調制解調器同樣內置POTS芯片。可將數(shù)據中的聲音信號分離，有關聲音方面的信號會轉到 公司的網上，而有關的數(shù)據信息可接入到ATM網絡上進入Internet中。 5.6.3 其他的DSL 1. HDSL2. SDSL3. VDSL4. RADSL5.7 異步傳輸模式(ATM) 在1990年，國際電報 咨詢委員會(CCITT)正式建議將ATM作為實現(xiàn)B-ISDN(寬帶綜合服務數(shù)字網)的一項技術基礎。這樣，以ATM為機制的信息傳輸和交換模式也就成為電信和計算機網絡操作的基礎和2l世紀通信的主體之一。

14、5.7.1 ATM概述 ATM，即異步傳輸模式(Asynchronous Transfer Mode)。它是未來的寬帶綜合服務數(shù)字網(B-ISDN)的底層傳輸技術。使用B-ISDN，可以在一個網絡上以統(tǒng)一的方式提供多種服務。而現(xiàn)在的網絡都是為了特殊的應用目的而設計的，為了提供不同的服務，人們不得不建造不同的網絡，分別用于傳輸 、電視和數(shù)據。同時運行三種不同的網絡，維護起來復雜，在經濟上也不合算。B-ISDN就是為了統(tǒng)一電信網絡而設計的網絡傳輸技術。 ATM網絡的基本思路就是把數(shù)據分割成固定長度的信元(Cell)來傳輸。每個信元有5個字節(jié)的信頭和48字節(jié)的凈荷(Payload)。信元的長度固定，

15、信頭又非常簡單，這些使得ATM網絡可以用硬件來實現(xiàn)信元的快速轉發(fā)。ATM網絡提供面向連接的服務。在發(fā)送數(shù)據之前，進行通信的端站點之間必須存在連接。該連接可以是永久性的，也可以是動態(tài)建立的。 ATM技術的基本特點可以歸納如下： (1) 面向連接；(2) 固定信元長度；(3) 統(tǒng)計復用；(4) 提供多種服務類型。5.7.2 ATM的虛信道和虛通道 在ATM層。連接被分為兩個層次：虛信道和虛通道。虛信道(VC：Virtual Channel)是指一條單向ATM信元傳輸信道，有一個惟一的標志符。該標志符稱為虛信道標志符(VCI)。虛通道(VP：Virtual Path)也是指一個單向的ATM信元傳輸信

16、道。不過，一條虛信道中包含有多條虛通路，所有這些虛通路有相同的標志符。該標志符稱為虛信道標志符(VPI)。 5.7.4 ATM業(yè)務類型 ATM技術的最大長處之一就是能夠根據所傳輸?shù)膽脴I(yè)務需要進行不同的處理和轉發(fā)，從而滿足多媒體實時業(yè)務的需要。為了綜合處理和轉發(fā)各種不同類型的多媒體業(yè)務，ATM論壇把這些業(yè)務劃分為五類：恒定比特率業(yè)務(CBR)、實時可變比特率業(yè)務(rt-VBR)、非實時可變比特率業(yè)務(nrt-VBR)、可用比特率業(yè)務(ABR：Available Bit Rate)和非特定比特率業(yè)務(UBR：Unspecified Bit Rate)。 ATM業(yè)務類型對照表 服務特征CBRr t

17、 -VBRn r t -VBRABRUBR是否要保證帶寬YYYYY是否適于實時應用YYNNN是否適于突發(fā)應用NNYYY是否有擁塞反饋NNNYN ATM局域網仿真 局域網仿真就是要在ATM網上模擬傳統(tǒng)局域網的一些特性，在ATM網上構造新的局域網，讓ATM網絡上的設備和傳統(tǒng)局域網上的設備能夠透明通信。使用局域網仿真技術進行通信的網絡構成仿真局域網(ELAN：Emulated LAN)。 5.8 Cable Modem接入技術 為了解決終端用戶通過普通 線入網速度較低的問題，人們一方面通過xDSL技術提高 線路的傳輸速率，另一方面嘗試利用目前覆蓋范圍廣、最具潛力、具有很高帶寬的有線電視(CATV)網

18、絡，有線電視網絡擁有龐大的用戶群，同時它理論上可以提供極快的接入速度和相對較低的接入費用。 5.8.1 HFC簡介光纖同軸電纜混合網(HFC：Hybrid Fiber Coaxial)，是以現(xiàn)有的CATV網絡為基礎，采用光纖到服務區(qū)，而在進入用戶的“最后1公里”采用同軸電纜的新型有線電視網，傳統(tǒng)的同軸電纜系統(tǒng)通常的傳輸頻帶為330MHz或450MHz，而HFC系統(tǒng)達到了750MHz以上，HFC的高帶寬為數(shù)據提供了傳輸空間。 由于樹型結構使其上行信號存在噪聲積累，多個用戶共用一條共享鏈路，對線路要進行雙向通信改造等，因此HFC網絡的安全保密性、系統(tǒng)健壯性以及價格等問題有待進一步解決和完善。 5.

19、8.2 Cable Modem的工作原理 5.8.3 Cable Modem的種類5.8.4 Cable Modem系統(tǒng)的配置、使用和管理 5.8.5 Cable Modem的優(yōu)缺點 5.9 移動通信技術的發(fā)展 無線電報(1894年)、無線電廣播(1906年)、無線電導航(1911年)、無線 (1916年)、短波通訊(1921年)、無線電 (1923年)、電視(1929年)、微波通訊(1933年)、雷達(1935年)，以及遙控、遙感、衛(wèi)星通訊、射電天文學它們使整個世界面貌發(fā)生了深刻的變化。無線通信初期，人們使用長波及中波來通信。20世紀20年代初人們發(fā)現(xiàn)了短波通信，直到20世紀60年代衛(wèi)星通信的興起，短波通信技術一直是遠距離通信的主要手段。移