第5章網(wǎng)絡(luò)接入技術(shù)應(yīng)用

1、第5章網(wǎng)絡(luò)接入技術(shù)應(yīng)用重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)和難點(diǎn)廣域網(wǎng)點(diǎn)到點(diǎn)的通信方式DDN網(wǎng)絡(luò)的組成分組交換網(wǎng)和幀中繼之間的區(qū)別ISDN的基本結(jié)構(gòu)和7號(hào)信令的功能xDSL的工作原理ATM中VC、VP之間的區(qū)別課程學(xué)習(xí)5.1 廣域網(wǎng)概述分組交換網(wǎng) 5.3 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)(DDN)5.4 幀中繼(FR) 5.5 綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)(ISDN) 5.6 xDSL 5.7 異步傳輸模式(ATM) 5.8 Cable Modem接入技術(shù) 5.9 移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展 5.1 廣域網(wǎng)概述 廣域網(wǎng)(WAN：Wide Area Network)，有時(shí)也稱遠(yuǎn)程網(wǎng)，是覆蓋地理范圍相對(duì)較廣的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)。它常利用公共網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)(如電信局、廣電局等

2、)提供的便利條件進(jìn)行傳輸，可以分布在一個(gè)城市、一個(gè)國(guó)家，甚至跨過(guò)許多國(guó)家分布到全球。 5.1.1 廣域網(wǎng)的組成WAN最基本的功能是數(shù)據(jù)通信和資源共享。相應(yīng)的，WAN可從邏輯上劃分為：(1) 通信子網(wǎng)：用于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信的網(wǎng)絡(luò)；(2) 資源子網(wǎng)：用于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理和資源共享的網(wǎng)絡(luò)。 5.1.2 點(diǎn)到點(diǎn)通信 通常點(diǎn)到點(diǎn)的通信主要適用于兩種情況：第一種情況是成千上萬(wàn)個(gè)局域網(wǎng)，每個(gè)局域網(wǎng)含有眾多主機(jī)和一些聯(lián)網(wǎng)設(shè)備以及連接至外部的路由器，通過(guò)點(diǎn)到點(diǎn)的租用線和遠(yuǎn)程路由器相連；第二種情況是成千上萬(wàn)個(gè)用戶在家里使用調(diào)制解調(diào)器和撥號(hào) 線連到Internet，這是點(diǎn)到點(diǎn)連接的最主要應(yīng)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(diǎn)對(duì)點(diǎn)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(jiǎn)單。 2. PPP協(xié)議為了解決SLIP存在的問(wèn)題，Internet IETF成立了一個(gè)組來(lái)制定點(diǎn)到點(diǎn)數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議的Internet標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)命名為PPP，即點(diǎn)到點(diǎn)協(xié)議。 5.1.3 廣域網(wǎng)中的路由 大規(guī)模擴(kuò)展需要增加新的分組交換機(jī)。增加網(wǎng)絡(luò)的分組交換能力不需要增加計(jì)算機(jī)，只需將交換機(jī)加入網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部，專門(mén)處理網(wǎng)絡(luò)負(fù)載。這樣的交換機(jī)上沒(méi)有連接計(jì)算機(jī)，叫做內(nèi)部交換機(jī)。直接與計(jì)算

4、機(jī)相連的交換機(jī)叫外部交換機(jī)。不論內(nèi)部交換機(jī)還是外部交換機(jī)，都有一張路由表，都能轉(zhuǎn)發(fā)分組，這樣網(wǎng)絡(luò)才能正常工作。而且，路由表必須保證：(1) 路由完備性。一個(gè)交換機(jī)內(nèi)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(jì)算 計(jì)算路由表的方法有兩種：(1) 靜態(tài)路由： (2) 動(dòng)態(tài)路由：5.1.5 高速?gòu)V域網(wǎng) 高速?gòu)V域網(wǎng)和現(xiàn)有廣域網(wǎng)的區(qū)別在于不僅要求寬頻，而且要求低的延遲。由于高速?gòu)V域網(wǎng)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(jí)速率的通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，對(duì)高速?gòu)V域網(wǎng)不一定有效。分組交換網(wǎng)分組交換網(wǎng)是為適應(yīng)計(jì)算機(jī)

5、通信而發(fā)展起來(lái)的一種先進(jìn)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(wǎng)的設(shè)備 1. 分組交換機(jī) 2. 用戶接入設(shè)備 3. 傳輸線路 5.3 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)(DDN)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)(DDN： Digital Data Network)是利用數(shù)字通道傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)，DDN可提供點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)透明傳輸?shù)臄?shù)據(jù)專線，為用戶傳輸數(shù)據(jù)，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(fù)用及交叉連接系統(tǒng)、局間傳輸及網(wǎng)同步系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)。5.3.2 DDN網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)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(wǎng)實(shí)現(xiàn)相互通信的一種通信

6、技術(shù)。它結(jié)合了基于分組交換網(wǎng)和專線網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，幀中繼為分布式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的通信提供了最好的選擇。幀中繼網(wǎng)可以是一個(gè)公用網(wǎng) (共享的)、專用網(wǎng)、混合網(wǎng)。幀中繼通過(guò)減少鏈接到多個(gè)遠(yuǎn)端局域網(wǎng)的接口數(shù)量來(lái)達(dá)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(lái)的高速分組交換傳輸方式的網(wǎng)絡(luò)。 5.4.1 幀中繼技術(shù) 幀中繼是使局域網(wǎng)及其應(yīng)用互聯(lián)的一種協(xié)議。幀中繼是從協(xié)議發(fā)展而來(lái)的。則是建立起來(lái)的分組交換數(shù)據(jù)網(wǎng)的基礎(chǔ)。 幀中繼是一種很重要的廣域網(wǎng)技術(shù)。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(shù)，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(wù)。 5.4.2 幀中繼技術(shù)的基本工作原理 幀中繼的原理很簡(jiǎn)單，我們不妨認(rèn)為傳送幀基本上不會(huì)出錯(cuò)，只要一知道幀的目的地址就立即開(kāi)始轉(zhuǎn)發(fā)該幀。也就是說(shuō)，一個(gè)結(jié)點(diǎn)在接收到幀的首部后，就立即開(kāi)始轉(zhuǎn)發(fā)該幀的某些部分。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，采用幀中繼時(shí)一個(gè)幀的處理時(shí)間可以比減少一個(gè)數(shù)量級(jí)。 一般分組交換網(wǎng)與幀中繼方式在層次關(guān)系上的比較 5.4.3 擁塞管理 幀中繼協(xié)議一個(gè)最大的優(yōu)點(diǎn)是，它對(duì)其上的高層協(xié)議具有很高的透明性。 5.4.4 幀中繼的應(yīng)用 5.5 綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)(ISDN) 綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)(ISDN：Integrated Services Digital

8、 Network)是自70年代發(fā)展起來(lái)的新興技術(shù)，它提供從終端用戶到終端用戶的全數(shù)字化服務(wù)，實(shí)現(xiàn)了語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、圖形、視頻等綜合業(yè)務(wù)的一個(gè)全數(shù)字化傳輸方式。 5.5.1 ISDN概述 ISDN是在計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、VLSI技術(shù)飛速發(fā)展的前提下產(chǎn)生的。ISDN的目標(biāo)是提供經(jīng)濟(jì)的、有效的、端到端的數(shù)字連接，以支持廣泛的通信服務(wù)，包括聲音的和非聲音的服務(wù)，用戶只須通過(guò)有限的網(wǎng)絡(luò)連接及接口標(biāo)準(zhǔn)，就可以在很大的區(qū)域范圍乃至全球?qū)崿F(xiàn)信息的共享。1. ISDN的標(biāo)準(zhǔn)化2. ISDN的特點(diǎn) 3. ISDN的業(yè)務(wù)分類 5.5.2 ISDN的體系結(jié)構(gòu) 1. 通道類型 A通道：4KHz帶寬的標(biāo)準(zhǔn)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(jù)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(jù)傳送、電視會(huì)議等H12通道：1920Kbps，供用戶傳遞信息使用，如高速數(shù)據(jù)傳送、電視會(huì)議、圖像等。 2. 接口結(jié)構(gòu) (1) 基本速率接口BRI。基本速率接口是規(guī)定現(xiàn)有 網(wǎng)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(wǎng)絡(luò)接口。它由兩條B通道和一條D通道構(gòu)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(shè)計(jì)。(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(guó)際上有兩種規(guī)格的PCM，和，所以ISDN用戶網(wǎng)絡(luò)接口也有兩種速度，即T1為23B+D和E1為30B+D。中國(guó)主要采用E1接口。5.5.3 ISDN的信令7號(hào)信令 2. 7號(hào)信令系統(tǒng) ISDN的一個(gè)主要特征是使用了共路信令技術(shù)，即利用一個(gè)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(yùn)行功能外，還具有交換局間和交換局與各種特種服務(wù)中心間進(jìn)行的各種數(shù)據(jù)信息交換的功能。此外，還能完成電路群監(jiān)視、地址性質(zhì)、電路性質(zhì)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(biāo)識(shí)等功能。 5.5.4 ISDN的典型應(yīng)用 1. 語(yǔ)音

11、/數(shù)據(jù)綜合通信 2. 局域網(wǎng)的擴(kuò)展和互連 3. 桌面電視會(huì)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(lái)，一百多年間，全世界已經(jīng)鋪下了價(jià)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(wǎng)，無(wú)需花費(fèi)建造基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的費(fèi)用，又可以實(shí)現(xiàn)高速的Internet訪問(wèn)，這種業(yè)務(wù)就是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的數(shù)字用戶專線DSL，一般通稱為XDSL。 非對(duì)稱的數(shù)字用戶ADSL是目前最受注目的一種技術(shù)。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(duì)稱的傳送技術(shù)。 5

12、.6.2 ADSL ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line)就是利用現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn) 線上的空閑頻率區(qū)域來(lái)傳輸數(shù)據(jù)的，當(dāng)它利用此區(qū)域傳送與接收數(shù)據(jù)時(shí)，原來(lái)的 服務(wù)頻段并沒(méi)有被占用，仍可進(jìn)行正常的聲音傳輸，其最主要功能特點(diǎn)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(wǎng)非常簡(jiǎn)單，僅需安裝一個(gè)ADSL的調(diào)制解調(diào)器，這個(gè)ADSL的調(diào)制解調(diào)器內(nèi)置有一個(gè)POTS分離芯片，它將現(xiàn)有的 線分成兩個(gè)波段，一個(gè)為數(shù)據(jù)所用，另一個(gè)為聲音所用。 在傳送聲音時(shí)，會(huì)用到前面的4KHz的頻段。在調(diào)制解調(diào)器中另有一個(gè)頻道分隔芯片，可將傳送的數(shù)據(jù)波段再細(xì)分為兩

13、個(gè)部分。較大的部分用于下傳因特網(wǎng)上的數(shù)據(jù)，較小的部分用于上傳用戶數(shù)據(jù)，而在 局的機(jī)房中的另一部ADSL調(diào)制解調(diào)器同樣內(nèi)置POTS芯片?？蓪?shù)據(jù)中的聲音信號(hào)分離，有關(guān)聲音方面的信號(hào)會(huì)轉(zhuǎn)到 公司的網(wǎng)上，而有關(guān)的數(shù)據(jù)信息可接入到ATM網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)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(guó)際電報(bào) 咨詢委員會(huì)(CCITT)正式建議將ATM作為實(shí)現(xiàn)B-ISDN(寬帶綜合服務(wù)數(shù)字網(wǎng))的一項(xiàng)技術(shù)基礎(chǔ)。這樣，以ATM為機(jī)制的信息傳輸和交換模式也就成為電信和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)操作的基礎(chǔ)和2l世紀(jì)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(lái)的寬帶綜合服務(wù)數(shù)字網(wǎng)(B-ISDN)的底層傳輸技術(shù)。使用B-ISDN，可以在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上以統(tǒng)一的方式提供多種服務(wù)。而現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)都是為了特殊的應(yīng)用目的而設(shè)計(jì)的，為了提供不同的服務(wù)，人們不得不建造不同的網(wǎng)絡(luò)，分別用于傳輸 、電視和數(shù)據(jù)。同時(shí)運(yùn)行三種不同的網(wǎng)絡(luò)，維護(hù)起來(lái)復(fù)雜，在經(jīng)濟(jì)上也不合算。B-ISDN就是為了統(tǒng)一電信網(wǎng)絡(luò)而設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)。 ATM網(wǎng)絡(luò)的基本思路就是把數(shù)據(jù)分割成固定長(zhǎng)度的信元(Cell)來(lái)傳輸。每個(gè)信元有5個(gè)字節(jié)的信頭和48字節(jié)的凈荷(Payload)。信元的長(zhǎng)度固定，

15、信頭又非常簡(jiǎn)單，這些使得ATM網(wǎng)絡(luò)可以用硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)信元的快速轉(zhuǎn)發(fā)。ATM網(wǎng)絡(luò)提供面向連接的服務(wù)。在發(fā)送數(shù)據(jù)之前，進(jìn)行通信的端站點(diǎn)之間必須存在連接。該連接可以是永久性的，也可以是動(dòng)態(tài)建立的。 ATM技術(shù)的基本特點(diǎn)可以歸納如下： (1) 面向連接；(2) 固定信元長(zhǎng)度；(3) 統(tǒng)計(jì)復(fù)用；(4) 提供多種服務(wù)類型。5.7.2 ATM的虛信道和虛通道 在ATM層。連接被分為兩個(gè)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(gè)惟一的標(biāo)志符。該標(biāo)志符稱為虛信道標(biāo)志符(VCI)。虛通道(VP：Virtual Path)也是指一個(gè)單向的ATM信元傳輸信

16、道。不過(guò)，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(biāo)志符。該標(biāo)志符稱為虛信道標(biāo)志符(VPI)。 5.7.4 ATM業(yè)務(wù)類型 ATM技術(shù)的最大長(zhǎng)處之一就是能夠根據(jù)所傳輸?shù)膽?yīng)用業(yè)務(wù)需要進(jìn)行不同的處理和轉(zhuǎn)發(fā)，從而滿足多媒體實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的需要。為了綜合處理和轉(zhuǎn)發(fā)各種不同類型的多媒體業(yè)務(wù)，ATM論壇把這些業(yè)務(wù)劃分為五類：恒定比特率業(yè)務(wù)(CBR)、實(shí)時(shí)可變比特率業(yè)務(wù)(rt-VBR)、非實(shí)時(shí)可變比特率業(yè)務(wù)(nrt-VBR)、可用比特率業(yè)務(wù)(ABR：Available Bit Rate)和非特定比特率業(yè)務(wù)(UBR：Unspecified Bit Rate)。 ATM業(yè)務(wù)類型對(duì)照表 服務(wù)特征CBRr t

17、 -VBRn r t -VBRABRUBR是否要保證帶寬YYYYY是否適于實(shí)時(shí)應(yīng)用YYNNN是否適于突發(fā)應(yīng)用NNYYY是否有擁塞反饋NNNYN ATM局域網(wǎng)仿真 局域網(wǎng)仿真就是要在ATM網(wǎng)上模擬傳統(tǒng)局域網(wǎng)的一些特性，在ATM網(wǎng)上構(gòu)造新的局域網(wǎng)，讓ATM網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備和傳統(tǒng)局域網(wǎng)上的設(shè)備能夠透明通信。使用局域網(wǎng)仿真技術(shù)進(jìn)行通信的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成仿真局域網(wǎng)(ELAN：Emulated LAN)。 5.8 Cable Modem接入技術(shù) 為了解決終端用戶通過(guò)普通 線入網(wǎng)速度較低的問(wèn)題，人們一方面通過(guò)xDSL技術(shù)提高 線路的傳輸速率，另一方面嘗試?yán)媚壳案采w范圍廣、最具潛力、具有很高帶寬的有線電視(CATV)網(wǎng)

18、絡(luò)，有線電視網(wǎng)絡(luò)擁有龐大的用戶群，同時(shí)它理論上可以提供極快的接入速度和相對(duì)較低的接入費(fèi)用。 5.8.1 HFC簡(jiǎn)介光纖同軸電纜混合網(wǎng)(HFC：Hybrid Fiber Coaxial)，是以現(xiàn)有的CATV網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，采用光纖到服務(wù)區(qū)，而在進(jìn)入用戶的“最后1公里”采用同軸電纜的新型有線電視網(wǎng)，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(dá)到了750MHz以上，HFC的高帶寬為數(shù)據(jù)提供了傳輸空間。 由于樹(shù)型結(jié)構(gòu)使其上行信號(hào)存在噪聲積累，多個(gè)用戶共用一條共享鏈路，對(duì)線路要進(jìn)行雙向通信改造等，因此HFC網(wǎng)絡(luò)的安全保密性、系統(tǒng)健壯性以及價(jià)格等問(wèn)題有待進(jìn)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(diǎn) 5.9 移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展 無(wú)線電報(bào)(1894年)、無(wú)線電廣播(1906年)、無(wú)線電導(dǎo)航(1911年)、無(wú)線 (1916年)、短波通訊(1921年)、無(wú)線電 (1923年)、電視(1929年)、微波通訊(1933年)、雷達(dá)(1935年)，以及遙控、遙感、衛(wèi)星通訊、射電天文學(xué)它們使整個(gè)世界面貌發(fā)生了深刻的變化。無(wú)線通信初期，人們使用長(zhǎng)波及中波來(lái)通信。20世紀(jì)20年代初人們發(fā)現(xiàn)了短波通信，直到20世紀(jì)60年代衛(wèi)星通信的興起，短波通信技術(shù)一直是遠(yuǎn)距離通信的主要手段。移