廣域網(wǎng)技術(shù)課件

第3章廣域網(wǎng)技術(shù)引言分組交換網(wǎng)幀中繼網(wǎng)ISDN

ATM網(wǎng)無(wú)線通信網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)互連Internet

內(nèi)容提要

當(dāng)主機(jī)之間的距離較遠(yuǎn)時(shí)，例如，相隔幾十或幾百公里，甚至幾千公里，局域網(wǎng)顯然就無(wú)法完成主機(jī)之間的通信任務(wù)。這時(shí)就需要另一種結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)，即廣域網(wǎng)。

廣域網(wǎng)是指覆蓋范圍廣、傳輸速率相對(duì)較低的以數(shù)據(jù)通信為主要目的的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)。引言由局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)組成互聯(lián)網(wǎng)。相距較遠(yuǎn)的局域網(wǎng)通過(guò)路由器與廣域網(wǎng)相連組成了一個(gè)覆蓋范圍很廣的互聯(lián)網(wǎng)，如圖3-1所示。廣域網(wǎng)的根本概念

互聯(lián)網(wǎng)

交換的廣域網(wǎng)引言Internet的主干網(wǎng)都是交換的廣域網(wǎng)。在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部用網(wǎng)狀的點(diǎn)到點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)來(lái)連接各個(gè)交換機(jī)。交換機(jī)有多端口連接器，可以連接多個(gè)輸入與輸出。交換的廣域網(wǎng)主要包括X.25分組交換網(wǎng)、幀中繼網(wǎng)和ATM?；ヂ?lián)網(wǎng)局域網(wǎng)局域網(wǎng)廣域網(wǎng)路由器結(jié)點(diǎn)交換機(jī)圖3-1X.25分組交換網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)由三層通信協(xié)議，即物理層、鏈路層和分組層組成，如圖3-2所示?！裎锢韺?。對(duì)應(yīng)于ISO/OSI參考模型的物理層。X.25建議書對(duì)物理層的功能做了如下定義：

X.25分組交換網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)分組交換網(wǎng)

是以分組方式進(jìn)行操作的數(shù)據(jù)終端設(shè)備DTE和數(shù)據(jù)電路端接設(shè)備DCE之間接口的規(guī)約。X.25所討論的都是以面向連接的虛電路效勞為根底。X.25建議作為一項(xiàng)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)于1976年正式公布，1980年又作了適當(dāng)補(bǔ)充和修訂。

X.25分組交換網(wǎng)分組交換網(wǎng)

定義了DTE與DCE之間進(jìn)行連接時(shí)的一些物理的、電氣的、功能的和規(guī)程的特性。采用的是X.21(數(shù)字接口)或X.21bis(模擬接口，實(shí)際上就是RS-232C)協(xié)議。DTE指數(shù)據(jù)輸入/輸出設(shè)備、終端設(shè)備或計(jì)算機(jī)等終端裝置；DCE指自動(dòng)呼叫應(yīng)答設(shè)備、分組交換機(jī)以及其他一些中間設(shè)備的集合。●鏈路層。對(duì)應(yīng)于ISO/OSI參考模型的數(shù)據(jù)鏈路層。X.25建議中的鏈路級(jí)采用的是一種HDLC規(guī)程的變種，稱為鏈路訪問(wèn)規(guī)程(LinkAccessProcedure，LAP)或平衡鏈路訪問(wèn)規(guī)程(LinkAccessProcedureBalanced，LAPB)，并以LAPB為主要模式。將不可靠的物理鏈路提升為可靠的、無(wú)過(guò)失的邏輯鏈路。圖3-2X.25分組交換網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)分組交換網(wǎng)

●分組層。對(duì)應(yīng)于ISO/OSI參考模型的網(wǎng)絡(luò)層，它規(guī)定了DTE和DCE之間進(jìn)行信息交換的分組格式，并規(guī)定了采用分組交換的方法，在一條邏輯信道上對(duì)分組流量、分組傳送過(guò)失執(zhí)行獨(dú)立的控制。分組交換網(wǎng)

X.25的分組格式分組(Packet)是分組層上傳輸信息的根本單位，無(wú)論是在兩個(gè)DTE之間傳送用戶數(shù)據(jù)，還是在DTE和DCE之間傳送網(wǎng)絡(luò)所用的控制信息，都要表示成分組格式。每個(gè)分組由分組頭和數(shù)據(jù)兩局部組成，如圖3-3所示。X.25分組格式中，幀格式的各個(gè)字段含義如下：●F：幀頭、幀尾標(biāo)志，占用一個(gè)字節(jié)(01111110);圖3-3X.25分組格式(a)X.25一般分組頭格式；(b)X.25數(shù)據(jù)分組頭格式

分組交換網(wǎng)

●A：地址字段，用于尋址目的節(jié)點(diǎn)，占一個(gè)字節(jié)；

●C：控制字段，用于定義各種命令和響應(yīng)，占一個(gè)字節(jié);

●I：信息字段，用于傳輸分組信息，可變長(zhǎng)度。分組信息要按分組格式來(lái)表示;

●FCS：幀校驗(yàn)序列，采用16位CRC校驗(yàn)方式。分組交換網(wǎng)

X.25的分組交換方式X.25是以面向連接的虛電路效勞為根底。X.25分組層提供的虛電路效勞有兩種：永久虛電路PVC和交換式虛電路SVC。PVC是預(yù)先分配好的、固定的虛電路，如同專用線。由于虛電路一直存在，因此就只有數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程。通常用于經(jīng)常有大量數(shù)據(jù)傳輸?shù)膱?chǎng)合；SVC是動(dòng)態(tài)分組交換網(wǎng)

建立的虛電路，包括：呼叫建立過(guò)程、數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程、呼叫連接去除過(guò)程。多用于突發(fā)性或間斷數(shù)據(jù)傳輸。

虛電路交換方式●虛電路是以統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用STDM為根底的，因此一個(gè)DTE可以與多個(gè)DTE同時(shí)進(jìn)行通信，能有效利用線路資源;●虛電路是兩個(gè)用戶終端(DTE)在通信之前預(yù)先通過(guò)網(wǎng)絡(luò)建立的邏輯連接，它是由主叫用戶與網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系并與被叫端協(xié)商而建立的；●虛電路提供的是一條雙向的、無(wú)過(guò)失的及有序的邏輯連接。雙向是指通信雙方都可以利用已建立的虛電路進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送；無(wú)過(guò)失是指虛電路提供的是一條可靠分組交換網(wǎng)

的邏輯信道；有序是指虛電路保證接收端所接收到的分組次序是與發(fā)送的次序相一致的。

虛電路數(shù)據(jù)交換過(guò)程虛電路方式中，一次數(shù)據(jù)交換要經(jīng)歷建立虛電路、數(shù)據(jù)傳輸和撤除虛電路三個(gè)階段?！窠⑻撾娐冯A段，呼叫方(DTE)通過(guò)發(fā)送“呼叫請(qǐng)求〞分組呼叫被叫方(DTE)?！昂艚姓?qǐng)求〞分組中包含有被叫方(目的)地址、呼叫方(信源)DTE地址和呼叫方使用的虛電路號(hào)；●“呼叫請(qǐng)求〞分組通過(guò)網(wǎng)絡(luò)時(shí)，網(wǎng)絡(luò)中的各個(gè)分組交換機(jī)根據(jù)其被叫方地址選擇路由，分配虛電路號(hào)(用邏輯通道組號(hào)和邏輯通道號(hào)表示)，并記錄在交換機(jī)的路徑表分組交換網(wǎng)

中；●最靠近被叫方的交換機(jī)用“呼叫指示〞分組通知被叫方；●呼叫方采用由高向低分配策略從當(dāng)前空閑虛電路號(hào)中為“呼叫請(qǐng)求〞分組分配虛電路號(hào)；網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)采用由低向高分配策略從當(dāng)前空閑虛電路號(hào)中為“呼叫指示〞分組分配虛電路號(hào)；●被叫方如果同意連接，那么回送“呼叫接受〞分組，該分組沿著已建立的虛電路傳輸給呼叫方，以“呼叫連通〞分組通知呼叫方，至此，這條虛電路已建立起來(lái)，可轉(zhuǎn)入數(shù)據(jù)傳輸階段；●在虛電路上可以使用“流控〞分組進(jìn)行流量控制和差錯(cuò)處理，可以使用“鏈路維護(hù)〞分組進(jìn)行虛電路的維護(hù)；●數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束后，任何一方要使用“撤除請(qǐng)求〞分組撤除虛電路，釋放所占有的系統(tǒng)資源。撤除虛電路過(guò)程與建立虛電路過(guò)程根本相同，但在“撤除請(qǐng)求〞分組中使用的是虛電路號(hào)?；谔撾娐贩绞降臄?shù)據(jù)交換過(guò)程如圖3-3所示。分組交換網(wǎng)

分組交換網(wǎng)的組成

分組交換網(wǎng)主要由分組交換機(jī)、用戶接入設(shè)備及傳輸線路組成。

分組交換機(jī)分組交換機(jī)是分組交換網(wǎng)的樞紐，可分為中轉(zhuǎn)交換圖3-3基于虛電路方式的數(shù)據(jù)交換過(guò)程分組交換網(wǎng)

分組交換網(wǎng)

機(jī)和本地交換機(jī)。具有以下主要功能：●提供網(wǎng)絡(luò)的根本業(yè)務(wù)和可選業(yè)務(wù)；●提供路由選擇和流量控制；●實(shí)現(xiàn)X.25、X.75等多種協(xié)議的互連；●完成局部的維護(hù)、運(yùn)行管理、故障報(bào)告與診斷、網(wǎng)絡(luò)計(jì)費(fèi)和統(tǒng)計(jì)等功能。

用戶接入設(shè)備用戶接入設(shè)備主要是用戶終端和路由器。用戶終端分為分組型終端(PDTE)和非分組型終端(NPDTE)兩種。非分組型終端要使用分組裝配器和拆裝器PAD接入分組交換網(wǎng)。路由器是一種面向團(tuán)體的用戶接入設(shè)備，用于將LAN接入分組交換網(wǎng)。分組交換網(wǎng)

傳輸線路傳輸線路可以說(shuō)是整個(gè)分組交換網(wǎng)的神經(jīng)系統(tǒng)。目前分組交換網(wǎng)的中繼傳輸線路主要有模擬和數(shù)字兩種形式。用戶線路也有模擬和數(shù)字兩種形式，模擬信道利用線路和調(diào)制解調(diào)器接入分組交換網(wǎng)。

中國(guó)公用分組交換網(wǎng)中國(guó)公用分組交換網(wǎng)(CHINAPAC)由原郵電部統(tǒng)一組建，引進(jìn)加拿大北方電信公司的DPN-100分組交換系統(tǒng)，全網(wǎng)由全國(guó)中心城市的32個(gè)交換機(jī)組成。CHINAPAC與公用網(wǎng)、用戶電報(bào)網(wǎng)、DDN、VSAT、CHINANET以及各省市的地區(qū)網(wǎng)、各大企事業(yè)單位的局域網(wǎng)均可實(shí)現(xiàn)互連。分組交換網(wǎng)

用戶接入方式●分組型終端：采用同步工作方式，具有發(fā)送和接收分組的功能，DTE和DCE之間使用X.25或X.32規(guī)程進(jìn)行通信；●非分組型終端：采用起止式異步工作方式，只具有發(fā)送和接收字符的功能，DTE和DCE之間使用規(guī)程X.28進(jìn)行通信。通過(guò)公用交換網(wǎng)接入分組交換網(wǎng)的用戶，使用X.28規(guī)程；●SNA/SDLC終端：遵循IBM公司SNA/SDLC規(guī)程的同步終端，DTE和DCE之間使用SNA/SDLC規(guī)程進(jìn)行通信。各種用戶接入CHINAPAC的示意圖如圖3-4所示。

CHINAPAC提供的業(yè)務(wù)功能分組交換網(wǎng)

詳細(xì)內(nèi)容見教材〔P74~76〕。

X.25網(wǎng)退出了歷史舞臺(tái)分組交換技術(shù)自20世紀(jì)70年代開始應(yīng)用，到了80年代，世界上幾乎所有的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)都采用了這一技術(shù)，這是因?yàn)榉纸M交換技術(shù)在降低通信本錢、提高通信可靠性和靈活性等方面取得了巨大成功。如今分組交換網(wǎng)的能力幾乎到達(dá)了極限。到了20世紀(jì)90年代，通信主干線路已大量使用光纖技術(shù)，數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量大大提高使得誤碼率降低好幾個(gè)數(shù)量級(jí)，X.25要在網(wǎng)絡(luò)層和數(shù)據(jù)鏈路層進(jìn)行過(guò)失控制和流量控制，復(fù)雜的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議和分組層協(xié)議已成為多余。人們研究和開發(fā)出了新的幀中繼、ATM等快速分組交換技術(shù)。分組交換網(wǎng)

圖3-4用戶接入CHINAPAC的示意圖幀中繼網(wǎng)

幀中繼網(wǎng)幀中繼FR(FrameRelay)是一種支持高速交換的網(wǎng)絡(luò)。它規(guī)定了用戶-網(wǎng)絡(luò)接口(UNI)標(biāo)準(zhǔn)，而沒有規(guī)定幀中繼網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的傳輸機(jī)制；幀中繼在許多方面非常類似于X.25，它繼承了X.25的優(yōu)點(diǎn)，使用面向連接的虛電路效勞，提供STDM，但簡(jiǎn)化了大量的網(wǎng)絡(luò)功能，將保證數(shù)據(jù)可靠傳輸?shù)墓δ?流量控制、過(guò)失控制等)交給終端用戶來(lái)處理。從而減輕了網(wǎng)絡(luò)時(shí)延，降低通信的費(fèi)用。

幀中繼網(wǎng)的特色

減少結(jié)點(diǎn)處理時(shí)間幀中繼網(wǎng)

●幀中繼不使用過(guò)失恢復(fù)和流量控制機(jī)制；●當(dāng)幀中繼交換機(jī)收到一個(gè)幀的首部時(shí)，只要查出幀的目的地址就立即進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。因此在幀中繼網(wǎng)絡(luò)中，一個(gè)幀的處理時(shí)間比X.25網(wǎng)約減少一個(gè)數(shù)量級(jí)，這樣幀中繼網(wǎng)絡(luò)的吞吐量要比X.25網(wǎng)絡(luò)的提高一個(gè)數(shù)量級(jí)以上。

使用虛電路●幀中繼的邏輯連接的復(fù)用和交換都在第二層處理，而不是像X.25在第三層處理；●幀中繼網(wǎng)絡(luò)向上提供面向連接的虛電路效勞。虛電路一般分為交換虛電路SVC和永久虛電路PVC兩種；●幀中繼網(wǎng)絡(luò)通常為相隔較遠(yuǎn)的一些局域網(wǎng)提供鏈路層的永久虛電路效勞，在通信時(shí)可省去建立連接的過(guò)程。幀中繼網(wǎng)

控制信令●幀中繼使用UNI信令來(lái)建立和撤除連接?？刂菩帕钍窃谂c用戶數(shù)據(jù)分開的另一個(gè)邏輯連接(DLCI=0)上傳送的。幀中繼交換機(jī)收到請(qǐng)求建立連接信令后，會(huì)分配相應(yīng)的DLCI來(lái)標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)傳輸?shù)穆酚?；●這點(diǎn)和X.25很不相同。X.25使用特定的控制分組來(lái)建立和撤除連接，呼叫控制分組與用戶數(shù)據(jù)分組都在同一條虛電路上傳送。

幀中繼網(wǎng)絡(luò)的工作過(guò)程●用戶在局域網(wǎng)上傳送的MAC幀傳到與幀中繼網(wǎng)絡(luò)相連接的路由器，如圖3-5所示；幀中繼網(wǎng)

●路由器就剝?nèi)AC幀的首部，將IP數(shù)據(jù)報(bào)交給路由器的網(wǎng)絡(luò)層。該路由器應(yīng)該是具有標(biāo)準(zhǔn)UNI接口的路由器，如圖3-6所示；●路由器把IP數(shù)據(jù)報(bào)封裝到幀中繼幀的信息字段；●加上幀中繼幀的首部，進(jìn)行CRC檢驗(yàn)后，加上幀中繼幀的尾部〔包含幀檢驗(yàn)序列字段和標(biāo)志字段〕，就構(gòu)成了幀中繼幀，如圖3-7所示；●路由器將封裝好的幀通過(guò)向電信公司租來(lái)的專線發(fā)送給幀中繼網(wǎng)絡(luò)中的幀中繼交換機(jī)；●幀中繼交換機(jī)收到幀中繼幀就按地址字段中的虛電路號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)幀(假設(shè)檢查出有過(guò)失那么丟棄)，如圖3-8所示；●當(dāng)幀中繼幀被轉(zhuǎn)發(fā)到虛電路的終點(diǎn)路由器時(shí)，終點(diǎn)幀中繼網(wǎng)

●路由器就剝?nèi)欣^幀的首部和尾部，加上局域網(wǎng)的首部和尾部，交付給連接在此局域網(wǎng)上的目的主機(jī)，如圖3-9所示；●目的主機(jī)假設(shè)發(fā)現(xiàn)有過(guò)失，那么報(bào)告上層的TCP協(xié)議處理；●即使TCP協(xié)議對(duì)有錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)進(jìn)行了重傳，幀中繼網(wǎng)也仍然當(dāng)作是新的幀中繼幀來(lái)傳送，而并不知道這是重傳的數(shù)據(jù)。

幀中繼網(wǎng)絡(luò)的幀格式幀中繼的鏈路層采用了ITUQ.922核心協(xié)議。幀格式中各個(gè)字段的意義如下：幀中繼網(wǎng)

圖3-5圖3-6幀中繼網(wǎng)

圖3-7圖3-8幀中繼網(wǎng)

圖3-9圖3-10幀中繼網(wǎng)

●F：幀頭、幀尾標(biāo)志，如圖3-10所示；

●A：地址字段，長(zhǎng)度一般為2個(gè)字節(jié)，必要時(shí)可擴(kuò)展到4個(gè)字節(jié)，如圖3-11所示；

●I：信息字段，可變長(zhǎng)度，理論上最大長(zhǎng)度為4096個(gè)字節(jié)(取決于FCS的檢錯(cuò)能力)，一般為1600個(gè)字節(jié)到2048個(gè)字節(jié)不等。信息字段承載用戶數(shù)據(jù)，對(duì)幀中繼網(wǎng)絡(luò)是完全透明的，即網(wǎng)絡(luò)對(duì)信息內(nèi)容不做任何處理；●FCS：幀校驗(yàn)序列，通常用16位CRC校驗(yàn)序列。

地址字段的組成

數(shù)據(jù)鏈路連接標(biāo)識(shí)符DLCI●用于標(biāo)識(shí)虛電路。長(zhǎng)度一般為10bit(采用默認(rèn)值2字節(jié)地址字段)，但也可擴(kuò)展為16bit(用3字節(jié)地址字段)幀中繼網(wǎng)

圖3-11幀中繼網(wǎng)

或23

bit(用4字節(jié)地址字段)，這取決于擴(kuò)展地址字段的值；●數(shù)據(jù)鏈路連接標(biāo)識(shí)符DLCI只具有本地意義。

前向顯式擁塞通知FECN向幀的接收方發(fā)出擁塞警告。

反向顯式擁塞通知BECN向幀的發(fā)送方發(fā)出擁塞警告。

可丟棄指示DE該位置1的幀說(shuō)明這是較為不重要的低優(yōu)先級(jí)幀，在必要時(shí)可丟棄。幀中繼網(wǎng)

C/R命令/響應(yīng)比特，沒使用。

EA擴(kuò)展地址標(biāo)志，可將地址字段擴(kuò)展到4字節(jié)。

幀中繼網(wǎng)的組成與用戶接入形式

幀中繼網(wǎng)的組成幀中繼網(wǎng)由三個(gè)局部組成：幀中繼接入設(shè)備、幀中繼交換設(shè)備和公用幀中繼業(yè)務(wù)。如圖3-12所示。

幀中繼接入設(shè)備(FRAD)幀中繼網(wǎng)

可以是具有幀中繼接口的任何類型的接入設(shè)備，如主機(jī)、路由器、分組交換機(jī)及特殊的幀中繼“PAD〞等，電路兩端傳輸設(shè)備的速率可以是不同的。

幀中繼交換設(shè)備有幀中繼交換機(jī)以及具有幀中繼接口的分組交換機(jī)和其他復(fù)用設(shè)備等，為用戶提供標(biāo)準(zhǔn)幀中繼接口。幀中繼網(wǎng)絡(luò)是以可變長(zhǎng)的信息幀或固定長(zhǎng)度的信元為單位實(shí)現(xiàn)網(wǎng)內(nèi)傳輸?shù)摹?/p>

公用幀中繼業(yè)務(wù)業(yè)務(wù)提供者將通過(guò)公用幀中繼網(wǎng)絡(luò)提供幀中繼業(yè)務(wù)。幀中繼業(yè)務(wù)是通過(guò)UNI提供的，UNI的用戶一側(cè)是幀中繼接入設(shè)備，用于將本地用戶設(shè)備接入幀中繼網(wǎng)絡(luò)；幀中繼網(wǎng)

圖3-11幀中繼網(wǎng)

UNI的網(wǎng)絡(luò)一側(cè)是幀中繼交換設(shè)備，用于幀中繼接口與骨干網(wǎng)之間的連接。

用戶接入形式通常采用以下兩種主要形式，參見圖3-12。

LAN接入形式LAN用戶一般通過(guò)具有標(biāo)準(zhǔn)UNI接口的路由器接入幀中繼網(wǎng)，還可通過(guò)其他的互連設(shè)備，如集中器、PAD、協(xié)議轉(zhuǎn)換器等接入幀中繼網(wǎng)。

終端接入形式具有標(biāo)準(zhǔn)UNI接口的幀中繼終端(FDTE)可直接接入幀中繼網(wǎng)；對(duì)于非幀中繼終端(NFDTE)，如各類計(jì)算機(jī)要通幀中繼網(wǎng)

過(guò)幀中繼接入設(shè)備(FRAD)接入幀中繼網(wǎng)，F(xiàn)RAD負(fù)責(zé)將非標(biāo)準(zhǔn)的接口規(guī)程轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的UNI接口規(guī)程。目前，用戶接入速率大都在56kb/s～2Mb/s范圍內(nèi)。隨著幀中繼業(yè)務(wù)的開展和技術(shù)水平的提高，幀中繼作為ATM廣域網(wǎng)的接入網(wǎng)將會(huì)為用戶提供更高的接入速率。與其他廣域網(wǎng)技術(shù)的比較與X.25分組交換業(yè)務(wù)技術(shù)的比較●幀中繼和X.25分組交換業(yè)務(wù)都采用虛電路交換技術(shù)，但在業(yè)務(wù)質(zhì)量上，由于幀中繼網(wǎng)絡(luò)對(duì)數(shù)據(jù)幀不進(jìn)行過(guò)失處理，簡(jiǎn)化了通信協(xié)議，從而減少聊傳送時(shí)延和處理時(shí)延；●幀中繼采用動(dòng)態(tài)分配帶寬技術(shù)，允許用戶占用其他

幀中繼網(wǎng)

圖3-12幀中繼網(wǎng)

用戶的空閑帶寬來(lái)傳送大量的突發(fā)性數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)帶寬資源共享，使用戶的通信費(fèi)用低于專線。與電路交換業(yè)務(wù)的比較電路交換業(yè)務(wù)獨(dú)占帶寬資源，因此通信費(fèi)用昂貴。幀中繼采用動(dòng)態(tài)分配帶寬技術(shù)，允許用戶占用其他用戶的空閑帶寬來(lái)傳送大量的突發(fā)性數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)帶寬資源共享，使用戶的通信費(fèi)用低于專線。與ATM業(yè)務(wù)的的比較ATM也可為用戶提供高速率、低延時(shí)的數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)，但需要大量網(wǎng)絡(luò)硬件的更新，其代價(jià)十分昂貴。幀中繼技術(shù)可直接利用現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)硬件資源，只需更新網(wǎng)絡(luò)軟幀中繼網(wǎng)

件就可實(shí)現(xiàn)，所需費(fèi)用比較低，因此對(duì)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)部門很有吸引力。如我國(guó)的幀中繼網(wǎng)絡(luò)就是以DDN為物理傳輸根底的。ATM較適合構(gòu)造高速寬帶網(wǎng)的骨干網(wǎng),而幀中繼網(wǎng)可作為寬帶業(yè)務(wù)的接入網(wǎng)。ISDN①用戶線交換功能；②電路交換功能(64kb/s、384kb/s和2Mb/s等不同速率)；③中、高速專用線功能；④分組交換功能；⑤公共信道信令功能。

ISDN的體系結(jié)構(gòu)ISDN協(xié)議參考模型的根本概念是建立在ISO/OSI參考模型的層次結(jié)構(gòu)根底上的，但兩者又有一定的差異，因?yàn)镺SI參考模型主要適用于分組交換數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。它們的主要

ISDN結(jié)構(gòu)與參考模型差異在于ISDN的多信道訪問(wèn)接口結(jié)構(gòu)以及公共信道信令所包含的多種通信模式和能力，即：●在公共信道信令控制下的電路交換連接；●在B信道和D信道上的分組交換連接；●用戶和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的信令；●用戶之間端到端的信令；●在公共信道信令控制下同時(shí)實(shí)現(xiàn)多種模式的通信。在D信道上，用戶與ISDN之間的接口由三層組成：●物理層；●數(shù)據(jù)鏈路層，主要解決多種信息的多路復(fù)用問(wèn)題；●對(duì)控制信息來(lái)說(shuō)，第三層是ITU的標(biāo)準(zhǔn)公共信道信令系統(tǒng)CCSSNo.7，即7號(hào)信令系統(tǒng)。ISDNISDN

ISDN的用戶—網(wǎng)絡(luò)接口從用戶角度來(lái)認(rèn)識(shí)綜合業(yè)務(wù)是實(shí)現(xiàn)綜合業(yè)務(wù)的關(guān)鍵所在。為此，ISDN通過(guò)提供用戶—網(wǎng)絡(luò)接口(UNI)來(lái)支持用戶接入ISDN。對(duì)于ISDN的UNI，應(yīng)滿足以下要求：(1)能提供具有各種業(yè)務(wù)能力的業(yè)務(wù)綜合化接口。要求能在傳輸容量的范圍內(nèi)提供任意速率的電路交換業(yè)務(wù)和分組交換業(yè)務(wù)；(2)具有連接多個(gè)終端的能力。多個(gè)終端可共用一個(gè)UNI，主叫用戶可以任意使用其中一個(gè)終端與被叫用戶的任意終端進(jìn)行通信(同類型終端)；(3)具有終端的可移動(dòng)性。利用標(biāo)準(zhǔn)插座，使終端能在通信過(guò)程中移動(dòng)和重新連接。

(4)具有終端的通用性；(5)具有公共信道7號(hào)信令和網(wǎng)絡(luò)分層協(xié)議，UNI對(duì)應(yīng)于ISO/OSI參考模型的低三層；UNI的功能可以組合成以下的功能群：(1)TE1：ISDN終端。它符合ISDN的UNI標(biāo)準(zhǔn)；(2)TE2：非ISDN終端。它不支持ISDNUNI協(xié)議，要通過(guò)適配器TA將TE2連接到ISDNUNI中；(3)TA：適配器。用于將TE2接入ISDNUNI中；(4)NT1：1型網(wǎng)絡(luò)終端。它是用戶傳輸線終端裝置，具有OSI參考模型物理層的所有功能；(5)NT2：2型網(wǎng)絡(luò)終端。它相當(dāng)于用戶交換機(jī)(PABX)和局域網(wǎng)等終端控制裝置。ISDNITU規(guī)定了ISDNUNI四個(gè)參考點(diǎn)：R、S、T和U，參見圖3-13。其中，U參考點(diǎn)連接ISDN交換系統(tǒng)和NT1，可采用銅介質(zhì)或光纖；T參考點(diǎn)是NT1提供給用戶的連接器；S參考點(diǎn)是NT2與TE1或TA的接口；R參考點(diǎn)是TA與TE2的接口。當(dāng)不使用NT2時(shí)，S參考點(diǎn)和T參考點(diǎn)可以合并成一個(gè)參考點(diǎn)，稱為S/T參考點(diǎn)。在ISDNUNI中提供了兩種類型的信道：ISDN圖3-13ISDN系統(tǒng)構(gòu)成一種是信息信道，用于傳送各種信息流；另一種是信令信道，用于傳送對(duì)用戶和網(wǎng)絡(luò)實(shí)施控制的信令信息。對(duì)于電路交換來(lái)說(shuō)，ISDN信道有以下幾種：(1)信息信道分為B信道和H信道。B信道為速率64kb/s的信道，幾個(gè)B信道合成H信道；H信道分為384kb/s和1920kb/s的信道；(2)信令信道為D信道。D信道的速率根據(jù)不同的接口結(jié)構(gòu)分為16kb/s和64kb/s兩種。在某種情況下，D信道也能用于傳送分組交換數(shù)據(jù)。ITU規(guī)定了兩種UNI，即根本接口(BRI)和基群速率接口(PRI)。(1)根本接口。它是為將現(xiàn)有網(wǎng)的普通用戶線作為ISDN的用戶線而規(guī)定的接口，也是ISDN最基ISDN本的UNI。它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)稱為2B+D，即由2條64kb/s的B信道和1條16kb/s的D信道組成。2條B信道可以獨(dú)立地用來(lái)傳輸用戶信息；而D信道那么可以用來(lái)傳輸信令信息，也可以用來(lái)傳輸數(shù)據(jù)。(2)基群速率接口。它主要用于高速傳輸大業(yè)務(wù)量的場(chǎng)合，如召開視頻會(huì)議等。我國(guó)采用的基群速率為2048kb/s。它可提供30條速率為64kb/s的B信道和1條速率為64kb/s的D信道，或者可提供5條速率為384kb/s的H信道和1條速率為64kb/s的D信道，或者將它們混合起來(lái)而組成混合信道接口。用戶線是指用戶終端連接到程控交換機(jī)的線路和設(shè)備。在只開展業(yè)務(wù)時(shí)，它傳輸?shù)氖且纛l話音信號(hào)，并且是雙向二線傳輸。在開展數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)時(shí)，數(shù)字傳輸一ISDN般要求采用四線傳輸，而現(xiàn)有的用戶線大都是二線電路。因此，必須解決在二線用戶線上雙向傳輸數(shù)字信號(hào)的問(wèn)題。常用的有兩種方法：時(shí)間壓縮復(fù)用法(又稱乒乓法)和回波抵消法(又稱單頻雙工法)。前者較簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，但要求傳輸速率高，故傳輸距離較近;后者較復(fù)雜，但要求傳輸速率低，傳輸距離較長(zhǎng)。我國(guó)主要采用回波抵消法。ISDNISDN的根本業(yè)務(wù)有兩種：承載業(yè)務(wù)和用戶終端業(yè)務(wù)。

ISDN業(yè)務(wù)與應(yīng)用根本業(yè)務(wù)

承載業(yè)務(wù)ISDN在參考點(diǎn)T和參考點(diǎn)S提供的電信業(yè)務(wù)稱為承載業(yè)務(wù)。在承載業(yè)務(wù)中，網(wǎng)絡(luò)向用戶提供的只是一種低層的信息轉(zhuǎn)移能力，與終端的類型無(wú)關(guān)。承載業(yè)務(wù)分為電路交換方式的承載業(yè)務(wù)和分組交換的承載業(yè)務(wù)。前者有話音業(yè)務(wù)、2類/3類業(yè)務(wù)以及超高速和電視圖像等；后者有永久虛電路等。ISDN①數(shù)字；②智能用戶電報(bào)；③4類；④文電和相結(jié)合的混合通信；⑤可視圖文；

用戶終端業(yè)務(wù)

(1)號(hào)碼識(shí)別類。包括直線撥入(DDI)、多用戶號(hào)碼(MSN)、主叫用戶號(hào)碼識(shí)別(CLIP)、主叫用戶號(hào)碼限制(CLIR)、被叫用戶號(hào)碼識(shí)別(COLP)和被叫用戶號(hào)碼限制(COLR)；

(2)呼叫提供類。包括呼叫轉(zhuǎn)移(CT)、呼叫傳送(CF)和尋線(LH)；(3)呼叫完成類。包括呼叫等待(CW)和呼叫保持(H-OLD)；(4)多方通信類。包括會(huì)議呼叫(CONF)和三方通信ISDN⑥數(shù)據(jù)通信；⑦視頻圖像。

擴(kuò)展業(yè)務(wù)(3PTY)；(5)社團(tuán)類。包括封閉用戶群(CUG)；(6)計(jì)費(fèi)類。包括計(jì)費(fèi)通知(AOC)和信用卡呼叫(CCA)；(7)附加信息傳輸類。包括ISDN用戶至用戶信令業(yè)務(wù)。ISDN

ATM網(wǎng)

ATM根本概念●B-ISDN

采用新的ATM交換技術(shù)。這種技術(shù)結(jié)合了電路交換和分組交換的優(yōu)點(diǎn)；●ATM是一種面向連接的快速分組交換技術(shù)；●ATM采用定長(zhǎng)分組作為傳輸和交換的單位。這種定長(zhǎng)分組叫做信元(cell)。

ATM的主要特點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)●選擇固定長(zhǎng)度的短信元作為信息傳輸?shù)膯挝?，有利于寬帶高速交換。信元長(zhǎng)度為53字節(jié)，其首部(可簡(jiǎn)稱為信頭)為5字節(jié)。

ATM網(wǎng)

●能支持不同速率的各種業(yè)務(wù)；●以面向連接的方式傳送，保持了電路交換在保證實(shí)時(shí)性和效勞質(zhì)量方面的優(yōu)點(diǎn)；●ATM使用光纖信道傳輸。由于光纖信道的誤碼率極低，且容量很大，因此在ATM網(wǎng)內(nèi)不必在數(shù)據(jù)鏈路層進(jìn)行過(guò)失控制和流量控制(放在高層處理)，因而明顯地提高了信元在網(wǎng)絡(luò)中的傳送速率。

缺點(diǎn)●ATM的一個(gè)明顯缺點(diǎn)就是信元首部的開銷太大，即5字節(jié)的信元首部在整個(gè)53字節(jié)的信元中所占的比例相當(dāng)大；●ATM的技術(shù)復(fù)雜且價(jià)格較高；●ATM能夠直接支持的應(yīng)用不多。

ATM網(wǎng)

ATM網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)絡(luò)元素

ATM端點(diǎn)又稱為ATM端系統(tǒng)，通過(guò)點(diǎn)到點(diǎn)鏈路與ATM交換機(jī)相連。

ATM交換機(jī)是一個(gè)快速分組交換機(jī)(交換容量高達(dá)數(shù)百Gb/s)，其主要構(gòu)件是：●交換結(jié)構(gòu)(switchingfabric)；●假設(shè)干個(gè)高速輸入端口和輸出端口；●必要的緩存。

ATM網(wǎng)

ATM網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)ATM提供的效勞是由B-ISDN參考模型定義的，該參考模型定義了對(duì)高層的效勞和操作以及維護(hù)ATM網(wǎng)絡(luò)所需的功能。

ATM的協(xié)議參考模型ATM的協(xié)議參考模型共有三層，大體上與OSI的最低兩層相當(dāng)(但無(wú)法嚴(yán)格對(duì)應(yīng))，如圖3-13所示。

ATM適配層AALAAL層的作用是將用戶層的信息轉(zhuǎn)換成ATM網(wǎng)絡(luò)可用的格式。其中：

ATM網(wǎng)

圖3-13ATM的層次

ATM網(wǎng)

●會(huì)聚子層CS：為分隔用戶信息做準(zhǔn)備；●分段與重裝子層SAR：負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)精確分割為48字節(jié)的信元體或重裝成原始數(shù)據(jù)；AAL層能提供更適合于各種不同業(yè)務(wù)的通信能力。大致劃分為4種業(yè)務(wù)類型，如下表。

ATM網(wǎng)

其中：●A類：恒定比特率業(yè)務(wù)。語(yǔ)音通信和靜態(tài)圖像；●B類：實(shí)時(shí)可變比特率業(yè)務(wù)。多媒體會(huì)議、視頻點(diǎn)播等；●C類：非實(shí)時(shí)可變比特率業(yè)務(wù)。多媒體電子郵件；●D類：用于QoS要求不高或沒有QoS要求的場(chǎng)合。IP數(shù)據(jù)報(bào)。

AAL層規(guī)程目前已定義了5種不同的AAL層規(guī)程，分別提供不同的通信能力，分別記作AAL1，AAL2，AAL3，AAL4，AAL5。●AAL1提供業(yè)務(wù)類型A使用的通信能力；

ATM網(wǎng)

●AAL2提供業(yè)務(wù)類型B使用的通信能力；●AAL3／4(AAL3和AAL4的統(tǒng)稱)，AAL5提供業(yè)務(wù)類型C和D使用的通信能力。

AAL層舉例：AAL5●用戶數(shù)據(jù)先傳遞給AAL5的會(huì)聚子層CS，作為會(huì)聚子層的數(shù)據(jù)；●SAR將CS-PDU精確分割為48字節(jié)的信元體；●每個(gè)SAR-PDU再加上5個(gè)字節(jié)的ATM信元首部就構(gòu)成了一個(gè)完整的ATM信元；●AAL5將用戶數(shù)據(jù)分割為48字節(jié)的數(shù)據(jù)塊交給ATM層。其具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程如圖3-14所示。

ATM網(wǎng)

圖3-14

ATM網(wǎng)

QoS參數(shù)集ITU定義的QoS參數(shù)集：●峰值信元速率(PeakCellRate，PCR)：用戶發(fā)送信元的最大瞬間速率；●持續(xù)信元速率(SustainedCellRate，SCR)：經(jīng)過(guò)一個(gè)長(zhǎng)時(shí)期測(cè)量到的平均信元速率；●最小信元速率(MinimumCellRate，MCR)：用戶期望至少要到達(dá)的最小信元速率；●最大突發(fā)長(zhǎng)度(MuximumBurstSize，MBS)：允許以PCR發(fā)速的最大突發(fā)長(zhǎng)度；●信元喪失率(CellLossRate，CLR)：在信元傳輸過(guò)程中喪失的信元所占的百分比；●信元傳輸延遲(CellTransferDelay，CTD)：一個(gè)信元從進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)到離去所經(jīng)歷的延遲；●信元延遲變化范圍(CellDelayVariation，CDV)：CTD的變化范圍。用戶所期望的效勞質(zhì)量(QoS)應(yīng)當(dāng)與某一ATM效勞類型相對(duì)應(yīng)，通過(guò)ATM適配層，與五個(gè)AAL子層相適配，轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的QoS參數(shù)。在建立ATM連接時(shí)，ATM層使用這些QoS參數(shù)與ATM網(wǎng)絡(luò)協(xié)商QoS級(jí)。一旦連接建立起來(lái)，該連接上的各個(gè)節(jié)點(diǎn)必須遵守所協(xié)商的QoS級(jí)，保證提供相應(yīng)的效勞質(zhì)量。

ATM網(wǎng)

ATM層

ATM網(wǎng)

ATM層的目標(biāo)是為網(wǎng)絡(luò)中的用戶和應(yīng)用提供一套公共的傳輸效勞。主要包括ATM連接、信令協(xié)議、ATM信元格式、ATM信元處理及ATM層的管理功能。

ATM連接ATM提供基于連接的信息傳輸效勞，分為永久虛電路PVC和交換式虛電路SVC；ATM連接用虛通路VP和虛通道VC來(lái)識(shí)別。在一個(gè)物理通道中可以包含一定數(shù)量的虛通路VP，虛通路由信頭中的VPI值決定。而在一條虛通路中可以包含一定數(shù)量的虛通道VC，虛通道由信頭中的VCI值決定。其構(gòu)成如圖3-15所示。

ATM網(wǎng)

圖3-15

ATM網(wǎng)

信令協(xié)議在ATM網(wǎng)絡(luò)中，連接的建立、維護(hù)和撤除以及其他的網(wǎng)絡(luò)控制和管理操作是由信令協(xié)議實(shí)現(xiàn)的。信令協(xié)議由一系列用效勞原語(yǔ)描述的過(guò)程組成。ATM論壇定義了兩類信令協(xié)議：用戶—網(wǎng)絡(luò)接口UNI(UsertoNetworkInterface)信令和網(wǎng)絡(luò)—網(wǎng)絡(luò)接口NNI(NetworktoNetw-orkInterface)信令?！馯NI信令定義了ATM端點(diǎn)和ATM交換機(jī)之間的接口；NNI信令那么定義了兩個(gè)交換機(jī)之間的接口；●利用UNI信令和指定的連接參數(shù)來(lái)建立連接。這些連接參數(shù)主要用于建立傳輸所需要的QoS級(jí)別；●NNI信令主要用于保證不同廠商ATM交換機(jī)之間

ATM網(wǎng)

的平滑互聯(lián)。

數(shù)據(jù)交換過(guò)程1)建立連接階段：●呼叫方用VPI=0,VCI=5發(fā)送setup信令，setup信令中包括了被叫方ATM地址和QoS參數(shù)；●Setup信令在經(jīng)過(guò)ATM網(wǎng)絡(luò)時(shí)，ATM交換機(jī)根據(jù)被叫方ATM地址建立虛電路連接；●最靠近被叫方的ATM交換機(jī)查看客戶注冊(cè)表，被為其分配虛電路連接號(hào)，用setup信令通知被叫方；●被叫方同意建立連接，那么用connect信令響應(yīng)，該

ATM網(wǎng)

信令沿著已經(jīng)建立的需連接到達(dá)最靠近呼叫方的交換機(jī)上，該交換機(jī)查找客戶是否注冊(cè)以及所對(duì)應(yīng)的虛電路連接，被用connect信令通知呼叫方；2)至此，虛電路建立成功，可以進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；3)數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束后，任何一方都可以使用Release信令撤除連接，釋放占有的系統(tǒng)資源。其數(shù)據(jù)交換流程如圖3-16、3-17所示。圖3-16

ATM網(wǎng)

圖3-17

ATM網(wǎng)

ATM的主要信令報(bào)文如下表所示。

ATM網(wǎng)

ATM的信元格式在ATM網(wǎng)絡(luò)中，信息傳輸是以信元(Cell)為單位的，每個(gè)信元為53個(gè)字節(jié)，其中信元頭為5個(gè)字節(jié)；信元載體為48個(gè)字節(jié)。ATM信元有兩種不同的首部。ATM信元格式如圖3-18、3-19所示。圖3-18

ATM網(wǎng)

圖3-19●通用流量控制GFC(GenericFlowControl)：4bit字段，用于實(shí)現(xiàn)端點(diǎn)到交換機(jī)的流量控制；

●VPI/VCI：路由字段，作用和幀中繼中的DLCI字

ATM網(wǎng)

段的作用相似；其中，UNI的VPI/VCI字段中的VPI占8bit，UNI的VPI/VCI字段中的VCI占16bit。NNI的VPI/VCI字段中的VPI占12bit。NNI的VPI/VCI字段中的VCI占16bit；●有效載荷類型PT(PayloadType)3bit字段，用來(lái)區(qū)分該信元是用戶信息或非用戶信息；●信元喪失優(yōu)先級(jí)CLP(CellLossPriority)1bit字段，指示信元的喪失優(yōu)先級(jí)；●首部過(guò)失控制HEC(HeaderErrorControl)8bit，只對(duì)首部的前四個(gè)字節(jié)進(jìn)行CRC檢驗(yàn)。

ATM的信元處理

ATM網(wǎng)

●在端點(diǎn)處，完成信元頭的生成和別離。●在中間節(jié)點(diǎn)(交換機(jī))，需要完成：1〕路徑的選擇；2〕信元頭的轉(zhuǎn)換；3〕信元的過(guò)失處理；4〕信元的流量管理；5〕網(wǎng)絡(luò)的阻塞控制。AAL層將48字節(jié)長(zhǎng)的數(shù)據(jù)塊交給ATM層，加上5字節(jié)的首部后變成53字節(jié)的信元。3種信號(hào)處理如圖3-20所示。ATM的信元處理例如

ATM網(wǎng)

圖3-20

VCI和VPI的轉(zhuǎn)換

●信元在ATM網(wǎng)絡(luò)中傳輸時(shí)是在某條VC上按順序傳

ATM網(wǎng)

送的。VP由多條具有相同屬性的VC組成，這些VC的VPI相同。例如，具有相同的下一跳或目的地的VC會(huì)放到同一個(gè)VP中。VP的引入在保證信元沿VC傳送的前提下，大大地減小了ATM交換機(jī)中信元轉(zhuǎn)發(fā)表的規(guī)模。其轉(zhuǎn)換示意圖如圖3-21所示。圖3-21

ATM網(wǎng)

●ATM信元的首部一定要有這個(gè)虛連接的標(biāo)識(shí)符VPI/VCI，以便惟一地標(biāo)識(shí)該信元屬于哪一個(gè)虛通路；●所有的VPI/VCI值只在每一段物理鏈路上具有惟一的值。每經(jīng)過(guò)一段鏈路，信元的VPI/VCI值都可能改變數(shù)值。VCI和VPI的轉(zhuǎn)換例如端點(diǎn)A通過(guò)ATM交換機(jī)X，Y和Z與端點(diǎn)B建立一條邏輯連接，如圖3-22所示。信元的過(guò)失處理●當(dāng)發(fā)生以下情況之一時(shí)，信元被丟棄：1)無(wú)效的信元頭；

ATM網(wǎng)

圖3-22

ATM網(wǎng)

2)VPI/VCI標(biāo)識(shí)了一個(gè)尚未建立的連接或超出指定范圍；3)PT值為2(系統(tǒng)保存)；4)鏈路上發(fā)生阻塞時(shí)，丟棄優(yōu)先級(jí)別低的信元。●一旦連接建立成功，在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中，交換機(jī)必須按照建立連接時(shí)的QoS參數(shù)對(duì)信元流量進(jìn)行控制和管理；●當(dāng)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載超過(guò)交換機(jī)最大容量的90%時(shí)，交換機(jī)修改信元頭來(lái)指示阻塞事件的發(fā)生。發(fā)生阻塞后，交換機(jī)按信元的優(yōu)先級(jí)別丟棄信元。

ATM層的管理功能

ATM網(wǎng)

ATM物理層定義傳輸媒體、位傳輸、光/電信號(hào)轉(zhuǎn)換。提供與物理傳輸協(xié)議(如光纖同步網(wǎng)SONET)的融合以及把信元流轉(zhuǎn)換成位流的機(jī)制。物理層由傳輸會(huì)聚TC(TransmissionConvergence)子層和物理介質(zhì)相關(guān)PMD(PhysicalMediumDepartm-ent)子層組成。傳輸會(huì)聚子層的功能是由物理層會(huì)聚協(xié)議(PLCP)實(shí)現(xiàn)的；物理介質(zhì)相關(guān)子層負(fù)責(zé)物理介質(zhì)性質(zhì)、信號(hào)定時(shí)及編碼。支持AAL和ATM層之間的信息交換，主要用于啟動(dòng)和響應(yīng)UNI信令所描述的連接信息，并負(fù)責(zé)執(zhí)行故障管理和流量管理等方面的網(wǎng)絡(luò)管理。

ATM物理層ATM論壇定義的物理層接口有SONET、DS-3、4B5B和8B10B等。

ATM網(wǎng)

用于實(shí)現(xiàn)ATM網(wǎng)絡(luò)的廣域連接，以滿足遠(yuǎn)程通信所需的可伸縮能力。SONET建立在同步傳輸信號(hào)(STS)結(jié)構(gòu)根底上，SONET提供了一個(gè)信號(hào)速率序列，且以51.84Mb/s速率為根底。

同步光纖網(wǎng)(SONET)接口

DS-3接口用于實(shí)現(xiàn)ATM網(wǎng)絡(luò)與公用數(shù)據(jù)網(wǎng)的廣域連接，其傳輸速率為44.736Mb/s。當(dāng)使用DS-3接口時(shí)，ATM網(wǎng)絡(luò)傳輸會(huì)聚協(xié)議將用DS-3幀格式來(lái)封裝ATM信元，并以串行方式來(lái)傳輸DS-3幀。是FDDI網(wǎng)絡(luò)所定義和開發(fā)的一種物理接口，其傳輸速率是100Mb/s。ATM使用4B5B接口來(lái)實(shí)現(xiàn)ATM網(wǎng)絡(luò)的局域連接，其操作方式與FDDI網(wǎng)絡(luò)相類似。

ATM網(wǎng)

4B5B接口

8B10B接口用于ATM網(wǎng)絡(luò)的局域連接，傳輸速率為155.52Mb/s。這一速率與SONET、STS-3C數(shù)據(jù)速率相一致，以實(shí)現(xiàn)基于ATM的局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)的平滑連接。ATM連接分為永久虛電路和交換虛電路。前者通過(guò)人工網(wǎng)絡(luò)路徑映射在ATM網(wǎng)絡(luò)端點(diǎn)之間建立連接，須由人工干預(yù)才能釋放。后者通過(guò)UNI信令協(xié)議動(dòng)態(tài)地在網(wǎng)絡(luò)端點(diǎn)之間建立的連接，無(wú)需人工干預(yù)。

ATM網(wǎng)

ATM網(wǎng)的組成與應(yīng)用

ATM局域網(wǎng)由于ATM網(wǎng)絡(luò)與傳統(tǒng)LAN存在著較大差異。有關(guān)組織對(duì)如何在ATM網(wǎng)絡(luò)上應(yīng)用傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)提出了兩種協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)：IETF的ATM上的IP(IPoverATM，IPOA和ATM論壇提出的局域網(wǎng)仿真(LANEmulation，LANE)。

在ATM上運(yùn)行IP(IPOA)用于解決在ATM終端上支持TCP/IP協(xié)議的問(wèn)題：●數(shù)據(jù)封裝：IPOA規(guī)定將IP數(shù)據(jù)報(bào)封裝在AAL5的協(xié)議數(shù)據(jù)單元中;●地址解析：每一個(gè)連接到ATM網(wǎng)絡(luò)上的路由器除了有一個(gè)IP地址以外，還有一個(gè)與ATM網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)的物理地址。該物理地址主要在建立連接時(shí)使用;●IP數(shù)據(jù)報(bào)中，只有源和目的IP地址，而ATM網(wǎng)絡(luò)使用虛電路進(jìn)行信元的轉(zhuǎn)發(fā)，因此必須通過(guò)IP地址來(lái)確定虛電路標(biāo)識(shí)符。其工作過(guò)程如圖3-23、3-24、3-25所示。

ATM網(wǎng)

LANE●主要用于解決傳統(tǒng)LAN接入ATM網(wǎng)絡(luò)的問(wèn)題；●LANE是在MAC層上提供LAN的仿真效勞，通過(guò)LAN仿真，使得LAN信息流可以按照以太網(wǎng)或令牌環(huán)網(wǎng)

ATM網(wǎng)

進(jìn)入點(diǎn)路由器收到IP數(shù)據(jù)報(bào)，它根據(jù)目的IP地址和自己的路由表找到下一跳路由器(離去點(diǎn)路由器)的IP地址。圖3-23

ATM網(wǎng)

進(jìn)入點(diǎn)路由器使用ATMARP協(xié)議找到離去點(diǎn)路由器的物理地址。1)如果是PVC連接，在地址解析時(shí)不需要ATMARP效勞器，但這些路由器必須能夠把物理地址和IP地址綁定起來(lái)；2)如果是SVC，那么要ATMA-RP效勞器來(lái)完成地址解析。圖3-24

ATM網(wǎng)

在進(jìn)入點(diǎn)路由器收到離去點(diǎn)路由器的物理地址之后，就能夠利用這個(gè)物理地址建立連接。圖3-25的幀格式在ATM網(wǎng)絡(luò)上傳輸。上層協(xié)議或應(yīng)用軟件不必做任何修改。

ATM網(wǎng)

LANE的組成●LANE客戶機(jī)(LANEmulationClient，LEC)：代理原有LAN的所有終端與ATM網(wǎng)絡(luò)傳送數(shù)據(jù)；●LANE效勞器(LANEmulationServer，LES)：完成LEC注冊(cè)，地址解析；●LANE配置效勞器(LANEmulationConfigurationServer，LECS)：提供LEC的配置信息；●播送/未知效勞器(LANEmulationBroadcastandUnknownServer，BUS)：支持播送、組播或目的ATM地址未知的數(shù)據(jù)發(fā)送。

ATM網(wǎng)

LANE的工作原理●LEC參加LANE的過(guò)程：1)LEC通過(guò)一個(gè)周知的ATM地址訪問(wèn)LECS來(lái)獲得配置信息和LES的ATM地址；2)LEC建立和LES的ATM連接，以便進(jìn)行客戶注冊(cè)(將自己的ATM地址和MAC地址注冊(cè)到LES上)，同時(shí)獲得BUS的ATM地址；3)LEC建立和BUS的ATM連接，以便進(jìn)行組播和播送?！駭?shù)據(jù)傳輸過(guò)程：1)源LEC必須獲得目的LEC的ATM地址來(lái)建立ATM虛電路。如果不知道，那么需向LES請(qǐng)求地址解析：

ATM網(wǎng)

如果目的LEC已經(jīng)注冊(cè)，LES向源LES發(fā)送相應(yīng)；如果目的LEC沒有注冊(cè)，LES會(huì)敦促它進(jìn)行注冊(cè)。如果目的LEC沒有響應(yīng)，那么LES向源LEC發(fā)送出錯(cuò)信息。2)源LEC得到目的LEC的ATM地址后，就可以建立和它的ATM連接，然后發(fā)送數(shù)據(jù)。目的LEC收到第一個(gè)數(shù)據(jù)幀后，也向LES要求解析源LEC的ATM地址，以便建立一個(gè)反向連接。這樣，就可以進(jìn)行雙向的數(shù)據(jù)傳；3)當(dāng)需要組播和播送時(shí)，發(fā)送站將數(shù)據(jù)幀發(fā)送給BU-S，由BUS來(lái)完成播送功能；4)當(dāng)連接空閑超時(shí)，變自動(dòng)撤除連接。

ATM廣域網(wǎng)

ATM廣域網(wǎng)由廣域ATM交換機(jī)、光纖傳輸線路和用戶接入設(shè)備(ATM終端或路由器)組成，通過(guò)廣域ATM交換機(jī)的互連構(gòu)成ATM廣域網(wǎng)。ATM廣域網(wǎng)主要提供虛電路交換方式，并分成交換虛電路(SVC)和永久虛電路(PVC)兩種。

ATM網(wǎng)

基于SVC數(shù)據(jù)交換過(guò)程對(duì)于SVC，在建立連接時(shí)，必須使用一個(gè)全局惟一的ATM地址來(lái)標(biāo)識(shí)被叫ATM終端；基于SVC的數(shù)據(jù)交換過(guò)程如下：

●建立連接階段，呼叫方通過(guò)UNI信令Setup發(fā)送連接請(qǐng)求。在Setup中包含被叫方的ATM地址和QoS參數(shù)，信令虛電路是周知的，VPI=0，VCI=5；●Setup信令在經(jīng)過(guò)ATM網(wǎng)絡(luò)時(shí)，NNI上的ATM交換機(jī)根據(jù)被叫方ATM地址進(jìn)行路由選擇，計(jì)算最正確路徑，分配適當(dāng)?shù)腣PI，并記錄在交換機(jī)的路徑表中；●最靠近被叫方的ATM交換機(jī)查找客戶注冊(cè)表，確定該客戶是否存在以及它所對(duì)應(yīng)的虛電路號(hào)，然后使用信令Setup通知被叫方；●被叫方如果同意連接，那么使用UNI信令Connect進(jìn)行響應(yīng)，通知呼叫方；●至此，虛電路已建立起來(lái)，可轉(zhuǎn)入數(shù)據(jù)傳輸階段；●數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束后，任何一方使用UNI信令Release即可撤除虛電路，釋放所占有的系統(tǒng)資源。

ATM網(wǎng)

其過(guò)程如圖3-26所示。

ATM網(wǎng)

圖3-26無(wú)線通信網(wǎng)

無(wú)線通信網(wǎng)分類

移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的開展經(jīng)歷了3代：●第一代：用模擬傳輸方式實(shí)現(xiàn)話音業(yè)務(wù)。采用FDMA技術(shù)；●第二代：目前，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的主體仍然是有線網(wǎng)絡(luò)，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)只是有線網(wǎng)絡(luò)的補(bǔ)充。按網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍分為：無(wú)線局域網(wǎng)和無(wú)線廣域網(wǎng)；按使用場(chǎng)合分為：永久性無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，半永久性無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)。無(wú)線通信網(wǎng)●第三代：核心網(wǎng)絡(luò)仍然以電路交換為主，無(wú)線傳輸技術(shù)那么采用寬帶CDMA技術(shù)。主要標(biāo)準(zhǔn)有：W-CDMA：歐洲、日本；CDMA2000：美國(guó)；TD-CDMA：中國(guó)。TDM。FDM數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)。采用電路交換技術(shù)，以提供話音業(yè)務(wù)為主，還可以支持一些補(bǔ)充業(yè)務(wù)和低速率的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)；主要標(biāo)準(zhǔn)有：GSM：歐洲、中國(guó)等國(guó)家采用標(biāo)準(zhǔn)。采用TDMA技術(shù)，可以集成通用分組無(wú)線效勞GPRS業(yè)務(wù)；CDMA/IS-95：美國(guó)開發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)，采用CDMA技術(shù)。面向連接的網(wǎng)絡(luò)互連模式對(duì)應(yīng)于分組交換網(wǎng)的虛電路方式。網(wǎng)絡(luò)互連模型參見圖3-27。在這種模式下，子網(wǎng)應(yīng)具有提供面向連接效勞的能力。在同一子網(wǎng)內(nèi)的兩個(gè)端系統(tǒng)之間要建立邏輯連接，中間系統(tǒng)(即路由器)那么用于實(shí)現(xiàn)不同子網(wǎng)之間的連接，通過(guò)路由器可將各個(gè)子網(wǎng)的邏輯連接串接起來(lái)。端系統(tǒng)可以跨越多個(gè)子網(wǎng)來(lái)交換數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡(luò)互連

網(wǎng)絡(luò)互連模式

面向連接的網(wǎng)絡(luò)互連模式

無(wú)連接的網(wǎng)絡(luò)互連模式網(wǎng)絡(luò)互連

無(wú)連接的網(wǎng)絡(luò)互連模式對(duì)應(yīng)于分組交換網(wǎng)的數(shù)據(jù)報(bào)方式。在這種互連模式中，每個(gè)數(shù)據(jù)分組將通過(guò)一系列的路由器從源端系統(tǒng)被傳送到目的端系統(tǒng)，并且路由器對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)分組單獨(dú)地選擇路由。因此，不同的數(shù)據(jù)分組可能經(jīng)歷不同的傳輸路徑。在這種互連模式中，互連子網(wǎng)中的各個(gè)端系統(tǒng)與路由器都必須使用相同的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議，即IP協(xié)議，以提供統(tǒng)一的、無(wú)連接的網(wǎng)絡(luò)層效勞，并且支持端到端的數(shù)據(jù)報(bào)傳送。由于IP協(xié)議對(duì)子網(wǎng)要求不高，因此被廣泛應(yīng)用于目前的網(wǎng)絡(luò)互連系統(tǒng)中，TCP/IP協(xié)議體系就是最典型的例子?；贗P協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)互連模型參見圖3-28。圖3-27面向連接的網(wǎng)絡(luò)互連模型網(wǎng)絡(luò)互連

網(wǎng)絡(luò)互連

圖3-28基于IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)互連模型網(wǎng)絡(luò)互連

路由器技術(shù)路由器的性能參數(shù)主要有吞吐量、時(shí)延、支持的路由協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)管理平臺(tái)、廣域網(wǎng)接口類型和效勞類型、局域網(wǎng)接口類型、數(shù)據(jù)壓縮能力以及對(duì)IBM產(chǎn)品的支持能力等。

路由器的性能參數(shù)

路由器的分類從不同的角度，可以對(duì)路由器進(jìn)行分類。從支持網(wǎng)絡(luò)協(xié)議能力的角度，可把路由器分為單協(xié)議路由器和多協(xié)議路由器。單協(xié)議路由器只能應(yīng)用于特定的協(xié)議環(huán)境；多協(xié)議路由器可支持當(dāng)前流行的多種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議網(wǎng)絡(luò)互連

，具有廣泛的適應(yīng)性；但并不提供各種協(xié)議之間的轉(zhuǎn)換。從基于本錢的角度，路由器又可分成訪問(wèn)(Access)路由器和邊界(Boundary)路由器。訪問(wèn)路由器主要用來(lái)連接遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)或者工作組進(jìn)入主干網(wǎng)，一般由1個(gè)LAN接口、2~3種WAN接口和2~3個(gè)網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議(通常包括IP協(xié)議)組成，屬于傳統(tǒng)的路由體系結(jié)構(gòu)。邊界路由器建立了一種新的路由體系結(jié)構(gòu)，其特點(diǎn)是用一個(gè)中央路由器(或交換機(jī))來(lái)連接所有的外圍和邊界路由器。從連接規(guī)模和能力的角度，路由器還可分為區(qū)域路由器、企業(yè)路由器以及園區(qū)路由器等，它們分別用于構(gòu)造不同規(guī)模的互連網(wǎng)絡(luò)。從性能和價(jià)格因素方面來(lái)考慮，路由器可籠統(tǒng)地分成高檔、中檔和低檔等三種。

高檔路由器構(gòu)成企業(yè)互連網(wǎng)的主干，支持所有的路由協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議，支持多達(dá)幾十種廣域網(wǎng)和局域網(wǎng)接口類型。典型產(chǎn)品有Cisco公司的Cisco7000系列、3COM公司的NetBuilderⅡ以及BayNetworks公司的BackoneConcentratorNode等。中檔路由器一般用于大型企業(yè)連接主干網(wǎng)設(shè)備，也可用于構(gòu)造小型企業(yè)主干網(wǎng)。中檔路由器可支持常見的路由協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議。其典型產(chǎn)品有Cisco公司的Cisco3000及4000系列、3COM公司的NETBuilder等。低檔路由器一般作為訪問(wèn)路由器，用于將一些小規(guī)模的局域網(wǎng)接入企業(yè)主干網(wǎng)。支持低速租用線路或撥號(hào)網(wǎng)絡(luò)互連

連接。這種路由器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、易于配置。其典型產(chǎn)品有Cisco公司的Cisco500-CS、3COM公司的NETBuilder、BayNetworks公司的AccessNode等。網(wǎng)絡(luò)互連

網(wǎng)絡(luò)互連產(chǎn)品還有網(wǎng)橋、橋路由器(Bridge/Router)、橋接路由器(Router/Bridge)和橋路器(