第五章 廣域網(wǎng)接入技術

廣域網(wǎng)技術第五章

本章學習要點：

廣域網(wǎng)概述

數(shù)字數(shù)據(jù)網(wǎng)DDN

綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)ISDN

幀中繼FR

數(shù)字用戶線路xDSL

公用分組交換網(wǎng)PSDN(X.25網(wǎng)）

廣域網(wǎng)概述廣域網(wǎng)局域網(wǎng)只能在一個相對比較短的距離內(nèi)實現(xiàn)，當主機之間的距離較遠時，例如，相隔幾十或幾百公里，甚至幾千公里，局域網(wǎng)顯然就無法完成主機之間的通信任務。這時就需要另一種結構的網(wǎng)絡，即廣域網(wǎng)。廣域網(wǎng)（WideAreaNetworks，WAN）的地理覆蓋范圍可以從數(shù)公里到數(shù)千公里，可以連接若干個城市、地區(qū)甚至跨越國界而成為遍及全球的一種計算機網(wǎng)絡。廣域網(wǎng)將地理上相隔很遠的局域網(wǎng)互連起來。廣域網(wǎng)概述廣域網(wǎng)的定義廣域網(wǎng)（WAN，Wideareanetworks）也稱為遠程網(wǎng)，它所覆蓋的地理范圍從幾十公里到幾千公里，可能覆蓋一個國家、地區(qū)，或橫跨幾個洲，形成國際性的遠程網(wǎng)絡。常利用公用通信網(wǎng)絡提供的信道進行數(shù)據(jù)傳輸；網(wǎng)絡結構比較復雜；傳輸速率一般低于局域網(wǎng)。廣域網(wǎng)主要使用分組交換技術。

廣域網(wǎng)技術主要是指將計算機網(wǎng)絡數(shù)據(jù)進行大范圍長距離傳輸?shù)募夹g。分布在異地的計算機網(wǎng)絡使用網(wǎng)絡互連設備（通常是由器）通過廣域網(wǎng)技術連接起來，實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信和信息共享。廣域網(wǎng)概述廣域網(wǎng)的組成與局域網(wǎng)類似，廣域網(wǎng)也由通信子網(wǎng)和資源子網(wǎng)組成。通信子網(wǎng)由通信線路和一些交換設備組成，而資源子網(wǎng)則由主機和終端組成。廣域網(wǎng)的通信子網(wǎng)一般由公用網(wǎng)絡系統(tǒng)充當，如：公用電話交換網(wǎng)（PSTN）、數(shù)字數(shù)據(jù)網(wǎng)(DDN)、分組交換數(shù)據(jù)網(wǎng)（X.25）、幀中繼（FrameRelay）、綜合業(yè)務數(shù)據(jù)網(wǎng)（ISDN）和交換多兆位數(shù)據(jù)服務（SMDS）等。廣域網(wǎng)概述廣域網(wǎng)的組成廣域網(wǎng)的特點覆蓋的地理范圍廣，通常從幾公里～幾萬公里。數(shù)據(jù)傳輸速率比局域網(wǎng)低，而信號的傳播延遲卻比局域網(wǎng)要大得多。

網(wǎng)絡結構較復雜，一般都為網(wǎng)狀型拓撲結構。廣域網(wǎng)概述廣域網(wǎng)采用的協(xié)議

廣域網(wǎng)的通信子網(wǎng)工作在OSI/RM的下三層，OSI/RM高層的功能由資源子網(wǎng)完成。①物理層：定義了通信線路的電氣和機械特性。

EIA/TIA-231；EIA/TIA-449；V.24，V.35；

HSSI，G.703；EIA-530。②數(shù)據(jù)鏈路層：定義了數(shù)據(jù)的通信協(xié)議。

LAPB；FrameRely；HDLC；PPP；SDLC。③網(wǎng)絡層：由于分布在廣域網(wǎng)中的任意兩臺主機之間都可能存在多條通信線路，因此，網(wǎng)絡層提供能在多條通信線路中選擇用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)木€路的功能。

IP，ICMP，IGMP，IPX，SPX。廣域網(wǎng)概述廣域網(wǎng)的通信服務類型電路交換廣域網(wǎng)概述廣域網(wǎng)的通信服務類型分組交換廣域網(wǎng)概述廣域網(wǎng)的通信服務類型租用專線典型的廣域網(wǎng)技術公共交換電話網(wǎng)（PSTN）公共交換電話網(wǎng)(publicswitchedtelephonenetwork，PSTN)，也稱為POTS（普通舊式電話服務），是目前普及程度最高、成本最低的公用通訊網(wǎng)絡，它在網(wǎng)絡互連中也有廣泛的應用。其特點為：電路交換，有撥號連接過程，連接后獨占信道即可傳輸模擬信息，也可傳輸數(shù)字信息用戶環(huán)路為模擬傳輸數(shù)據(jù)通信時需要使用MODEM收發(fā)雙方傳輸速率必須相同，最高為56kb/s無差錯控制能力典型的廣域網(wǎng)技術公共交換電話網(wǎng)（PSTN）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)典型的廣域網(wǎng)技術公共交換電話網(wǎng)（PSTN）撥號上網(wǎng)原理典型的廣域網(wǎng)技術公共交換電話網(wǎng)（PSTN）用電話撥號上網(wǎng)的優(yōu)缺點電話線路非常容易獲得對于移動人群特別重要設備簡單（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備便宜、通信費用低速度慢，不超過56kb/s需要有連接過程典型的廣域網(wǎng)技術綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)（ISDN）ISDN是國際電信聯(lián)盟（ITU）為了在數(shù)字線路上傳輸數(shù)據(jù)而開發(fā)的一種信息通信網(wǎng)。ISDN將多種業(yè)務集成在一個網(wǎng)內(nèi)，為用戶提供經(jīng)濟有效的數(shù)字化綜合服務，包括電話、傳真、可視圖文及數(shù)據(jù)通信等。綜合服務：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N-ISDN（窄帶綜合業(yè)務數(shù)據(jù)網(wǎng)，“一線通”）：電路交換，利用現(xiàn)有的電話交換系統(tǒng)，需要撥號連接過程全數(shù)字傳輸：通信質量好，可靠性高統(tǒng)一的用戶網(wǎng)絡接口：UNI同時支持多個設備（最多連接8個，同時可以支持3個通信）采用帶外信令，撥號連接速度快典型的廣域網(wǎng)技術綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)（ISDN）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ISDN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)絡通過D信道的呼叫控制協(xié)議，在B信道建立相應的連接典型的廣域網(wǎng)技術基本速率接口

BRI使用兩個B信道和一個D信道，即2B+D。兩個B信道能同時傳輸相互獨立的一路話音和一路數(shù)據(jù)，或者同時為兩路數(shù)據(jù)，允許用戶在打電話的同時進行計算機通信。BRI的最大傳輸速率通常為144Kbit/s。

ISDN連接有兩種類型：基本速率接口（BRI）和基群速率接口（PRI）基群速率接口在北美洲和日本，PRI提供23B+D，總傳輸速率為1.544Mbit/s。在中國、歐洲和澳大利亞，PRI提供30B+D，總傳輸速率為2.048Mbit/s。

B-ISDN要求采用光纜及寬帶電纜，其傳輸速率可從155Mbps到幾Gbps,能提供各種連接形態(tài)，允許在最高速率之內(nèi)選擇任意速率，允許以固定速率或可變速率傳送。B-ISDN可用于音頻及數(shù)字化視頻信號傳輸，可提供電視會議服務。各種業(yè)務都能以相同的方式在網(wǎng)絡中傳輸。其目標是實現(xiàn)4個層次上的綜合，即綜合接入、綜合交換、綜合傳輸、綜合管理。B-ISDN的特點1、B-ISDN主要以光纖作為傳輸媒體。光纖的傳輸質量高，這保證了所提供的業(yè)務質量，同時減少網(wǎng)絡運行中的差錯診斷、糾錯、重發(fā)等環(huán)節(jié)，提高了網(wǎng)絡的傳輸速率，帶來了高效率。因而B—ISDN可以提供多種高質量的信息傳送業(yè)務，通常利用現(xiàn)有的網(wǎng)絡終端、用戶環(huán)路等網(wǎng)絡資源。

2、B-ISDN以信元為傳輸、交換的基本單位。信元是固定格式的等長分組，以信元為基本單位進行信息轉移，給傳輸和交換帶來極大的便利；而以前的通信網(wǎng)通常以時隙為交換單元。

3、B-ISDN利用了虛信道和虛通道。也就是說B—ISDN中可以做到“按需分配”網(wǎng)絡資源，使傳輸?shù)男畔討B(tài)地占用信道。這使得B—ISDN呈現(xiàn)開放狀態(tài)，具有很大的靈活性。典型的廣域網(wǎng)技術數(shù)字數(shù)據(jù)網(wǎng)（DigitalDataNetwork

,DDN）

數(shù)字數(shù)據(jù)網(wǎng)利用數(shù)字信道提供永久性或半永久性連接電路來傳輸數(shù)據(jù)信號的服務。可提供點對點、點對多點全透明傳輸?shù)臄?shù)據(jù)專線出租電路。

DDN的主干網(wǎng)傳輸媒介有光纖、數(shù)字微波、衛(wèi)星信道等；到用戶端多使用普通電纜和雙絞線。DDN利用數(shù)字信道傳輸數(shù)據(jù)信號，這與傳統(tǒng)的模擬信道相比有本質的區(qū)別，DDN傳輸?shù)臄?shù)據(jù)具有質量高、速度快、網(wǎng)絡時延小等一系列的優(yōu)點，特別適合于計算機主機之間、局域網(wǎng)之間、計算機主機與遠程終端之間的大容量、多媒體、中高速通信的傳輸，DDN曾是我國的中高速信息國道。主要應用: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用場合。典型的廣域網(wǎng)技術數(shù)字數(shù)據(jù)網(wǎng)（DDN）用戶設備：數(shù)據(jù)終端設備、計算機、網(wǎng)橋、路由器等網(wǎng)絡接入單元：可以是調(diào)制解調(diào)器、基帶傳輸設備（DSU/CSU）以及時分復用、語音/數(shù)字復用設備等。

DDN節(jié)點：復用及數(shù)字交叉連接系統(tǒng)（DCS）NMC：網(wǎng)管中心對網(wǎng)絡結構和業(yè)務進行配置，實時地監(jiān)視網(wǎng)絡運行情況，進行網(wǎng)絡信息、網(wǎng)絡節(jié)點告警、線路利用情況等收集、統(tǒng)計和報告。DSU/CSU的功能主要有兩個：1.把用戶數(shù)據(jù)轉換成適合在E1電路上傳輸?shù)男盘柡蛶Y構。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。典型的廣域網(wǎng)技術數(shù)字數(shù)據(jù)網(wǎng)（DDN）的特點DDN專線就是市內(nèi)或長途的數(shù)據(jù)電路，電信部門將它們出租給用戶后就變成用戶的專線，直接進入電信的DDN網(wǎng)絡。數(shù)字電路指運營商出租給客戶的專線，一般從64K到155M甚至更高速率；當這個專線由DDN網(wǎng)承載時又稱它為DDN專線。

因為DDN的主干傳輸為光纖傳輸，采用數(shù)字信道直接傳送數(shù)據(jù)，所以傳輸質量高。DDN專線屬于固定連接的方式，不需經(jīng)過交換機房，不必選擇路由即可直接進入主干網(wǎng)絡，平均時延≤450us，所以速度很快，特別適用于業(yè)務量大、實時性強的用戶。DDN專線需要鋪設專用線路從用戶端進入主干網(wǎng)絡，所以使用專線要付兩種費用：一是電信月租費，就像撥號上網(wǎng)要付電話費一樣；二是網(wǎng)絡使用費，另外還有電路租用費等費用，其花費對于普通用戶來說是承受不了的，所以DDN不適合普通的互聯(lián)網(wǎng)用戶。DDN用于寬帶接入時，相同帶寬費用是其他上網(wǎng)方式的數(shù)十倍甚至上百倍，唯一的好處就是接在主干網(wǎng)絡上反映快，所以隨著ADSL等技術的普及，DDN的應用已趨于衰減。中國公用數(shù)字數(shù)據(jù)網(wǎng)（CHINADDN）

CHINADDN是中國電信經(jīng)營管理的中國公用數(shù)字數(shù)據(jù)網(wǎng)，是中國的中、高速信息國道。目前，網(wǎng)絡已覆蓋全國所有省會城市及3000多個縣以上市和鄉(xiāng)鎮(zhèn)。

CHINADDN網(wǎng)絡結構可分為國家級DDN、省級DDN、地市級DDN國家級DDN主要功能是建立省際業(yè)務之間的邏輯路由，提供長途DDN業(yè)務以及國際出口。省級DDN主要功能是建立本省內(nèi)各市業(yè)務之間的邏輯路由，提供省內(nèi)長途和出入省的DDN業(yè)務。地市級DDN主要是把各種低速率或高速率的用戶復用起來進行業(yè)務的接入和接出，并建立彼此之間的邏輯路由。典型的廣域網(wǎng)技術分組交換網(wǎng)（X.25網(wǎng)）

分組交換也稱包交換，它是將用戶傳送的數(shù)據(jù)劃分成一定的長度，每個部分叫做一個分組。在每個分組的前面加上一個分組頭，用以指明該分組發(fā)往何地址，然后由交換機根據(jù)每個分組的地址標志，將他們轉發(fā)至目的地，這一過程稱為分組交換。典型的廣域網(wǎng)技術分組交換網(wǎng)（X.25網(wǎng)）X.25簡介X.25是一個基于分組的、面向連接的傳輸協(xié)議，傳輸速率為300bit/s~2Mbit/s，它定義了數(shù)據(jù)終端設備（DTE）和數(shù)據(jù)電路終接設備（DCE）之間的接口規(guī)程。

X.25協(xié)議定義了一共三層的內(nèi)容：

1.X.25第三層（分組層）規(guī)程描述了分組層所使用分組的格式和兩個三層實體之間進行分組交換的規(guī)程；

2.X.25第二層（鏈路層）規(guī)程也叫做平衡型鏈路訪路規(guī)程LAPB，定義了DTE與DCE之間交互的幀的格式和規(guī)程；

3.X.25第一層（物理層）則定義了DTE與DCE之間進行連接時的一些物理電氣特性。典型的廣域網(wǎng)技術分組交換網(wǎng)（X.25網(wǎng)）X.25分組交換網(wǎng)采用虛電路和數(shù)據(jù)報文兩種服務方式實現(xiàn)網(wǎng)絡的信息通信。

X.25網(wǎng)絡設備分為數(shù)據(jù)終端設備（DTE）、數(shù)據(jù)電路終端設備（DCE）及分組交換設備（PSE）。DTE是X.25的末端系統(tǒng)，如終端、計算機或網(wǎng)絡主機，一般位于用戶端，Cisco路由器就是DTE設備。DCE設備是專用通信設備，如調(diào)制解調(diào)器和分組交換機。PSE是公共網(wǎng)絡的主干交換機。典型的廣域網(wǎng)技術分組交換：虛電路方式傳送前要先建立預定的路由（各節(jié)點虛電路表中記錄虛電路號）通過呼叫建立連接(握手)每個分組中含有虛電路號而非目標地址對使用同一虛電路的所有分組只需做一次路由選擇有序傳送，接收后無需排序清除請求，斷開電路并非獨享線路(存儲轉發(fā)而非透明直連）典型的廣域網(wǎng)技術分組交換：數(shù)據(jù)報方式每個分組相互獨立每個分組可以使用任何可用的路線需為每個分組（需自帶地址）選擇路由分組的到達可能無序分組在傳送中可能丟失在接收端對分組重新排序并對丟失的分組進行補救處理典型的廣域網(wǎng)技術分組交換網(wǎng)（X.25網(wǎng)）的業(yè)務功能

1.交換虛電路（SVC）要求用戶雙方通信前要臨時建立一條虛電路供數(shù)據(jù)傳輸，通信完畢后要拆除該虛電路。它適用于數(shù)據(jù)量小、隨機性強的場合。2.永久虛電路（PVC）它是指在兩個用戶之間建立固定的虛電路連接，用戶可利用它直接進行數(shù)據(jù)傳輸，如同使用專線一樣。它適用于通信比較頻繁、通信量較大的場合。X.25的應用在今天，X.25仍然有遍及全球的使用，盡管這個比例已經(jīng)隨著一些第二層新技術如幀中繼，ISDN，ATM，ADSL，POS的推出而在迅速下降了?，F(xiàn)在只有在第三世界國家有一些還在可靠運營的設備，因為畢竟PDN可能是最為可靠而且便宜的連接因特網(wǎng)的設備了。在今天，X.25仍然有遍及全球的使用，盡管這個比例已經(jīng)隨著一些第二層新技術如幀中繼，ISDN，ATM，ADSL，POS的推出而在迅速下降了。現(xiàn)在只有在第三世界國家有一些還在可靠運營的設備。典型的廣域網(wǎng)技術幀中繼（FR）幀中繼(FrameRelay)是從X.25分組通信技術演變而來的，于1992年起步，1994年開始獲得迅速發(fā)展，是一種網(wǎng)絡與數(shù)據(jù)終端設備(DTE)接口標準。為了保證分組的可靠傳輸，防止分組在傳輸和交換過程中的丟失、錯發(fā)、漏發(fā)、出錯，分組通信制定了一套嚴密的，較為繁瑣的通信協(xié)議（在分組網(wǎng)與用戶設備間的X.25規(guī)程就起到了上述作用）。幀方式實質上也是分組通信的一種形式，只不過它將X.25分組網(wǎng)中分組交換機之間的恢復差錯，防止擁塞的處理過程進行了簡化，大大縮短了處理時間，提高了效率。幀中繼網(wǎng)內(nèi)部的糾錯功能很大一部分都交由用戶終端設備來完成。幀中繼的主要特點是：使用光纖作為傳輸介質，因此誤碼率極低，能實現(xiàn)近似無差錯傳輸，減少了進行差錯校驗的開銷，提高了網(wǎng)絡的吞吐量；幀中繼用戶的接入速率在64kbit/s至2Mbit/s，使用復用技術時，其傳輸速率可高達44.6Mbps。但是，幀中繼不適合于傳輸諸如話音、電視等實時信息，它僅限于傳輸數(shù)據(jù)。采用分組交換技術典型的廣域網(wǎng)技術幀中繼網(wǎng)（FRN）典型的廣域網(wǎng)技術幀中繼（FR）：與眾不同之處傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信業(yè)務（如DDN），用戶預定了一條64K的電路，那么它只能以固定速率來傳送數(shù)據(jù)。而幀中繼技術在數(shù)據(jù)業(yè)務量為突發(fā)性時，具有動態(tài)分配帶寬的功能，即用戶向幀中繼業(yè)務供應商預定的是約定信息速率(簡稱CIR)，而實際使用過程中用戶可以以高于CIR的速率發(fā)送數(shù)據(jù)，卻不必承擔額外的費用（物超所值）。舉例來說，一個用戶預定了CIR=64Kbit/s的幀中繼電路，并且與供應商鑒定了另外兩個指標，Bc(承諾突發(fā)量)、Be(超過的突發(fā)量)，當用戶以等于或低于64Kbit/s的速率發(fā)送數(shù)據(jù)時，網(wǎng)絡定將負責地傳送，當用戶以大于64Kbit/s的速率發(fā)送數(shù)據(jù)時，只要網(wǎng)絡有空(不擁塞)，且用戶在一定時間(Tc)內(nèi)的發(fā)送的量（突發(fā)量）小于Bc+Be時，網(wǎng)絡還會傳送，當突發(fā)量大于Bc+Be時，網(wǎng)絡將丟棄幀；所以幀中繼用戶雖然付了64Kbit/s的信息速率費(收費依CIR來定)，卻可以傳送高于64Kbit/s的數(shù)據(jù)，這是幀中繼吸引用戶的主要原因之一。典型的廣域網(wǎng)技術幀中繼（FR）：應用幀中繼是一種廣域網(wǎng)技術，它采用虛電路技術，對分組交換技術進行簡化，具有吞吐量大、時延小、適合突發(fā)性業(yè)務等特點，能充分利用網(wǎng)絡資源。幀中繼為多區(qū)域間，全國范圍內(nèi)以及國際間實現(xiàn)通信提供了一個靈活高效的廣域網(wǎng)解決方案。幀中繼業(yè)務目前已廣泛在局域網(wǎng)（LAN）互連、計算機輔助設計（CAD）、計算機輔助制造（CAM）、文件傳送、開放遠程醫(yī)療、圖象查詢業(yè)務和圖象監(jiān)視業(yè)務等網(wǎng)絡應用中。中國公用幀中繼網(wǎng)（CHINAFRN）中國公用幀中繼網(wǎng)是我國第一個向公眾提供服務的寬帶數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡。它選用了ATM技術作為基本網(wǎng)絡技術，可以面向社會和用戶提供其它網(wǎng)絡難以提供的寬帶實時業(yè)務，同時也便于今后向B-ISDN的過渡。目前，中國公用幀中繼網(wǎng)已覆蓋全國所有省會城市，絕大部分地市和部分縣市。它的網(wǎng)管中心設在北京郵電部數(shù)據(jù)通信局，國際出口分別設在北京、上海和廣州。

中國公用幀中繼網(wǎng)已經(jīng)成為了CHINAPAC、CHINADDN和CHINANET的骨干網(wǎng)，它的建設還在繼續(xù)進行，其覆蓋范圍還將進一步擴大。該網(wǎng)還將實現(xiàn)與公用分組交換網(wǎng)（PSDN）和數(shù)字數(shù)據(jù)網(wǎng)（DDN）的互連互通，為用戶提供更加高效、靈活、方便的各類信息服務。

廣域網(wǎng)接入技術接入網(wǎng)的概念

指本地交換機與用戶端設備之間的傳輸系統(tǒng)，它可以部分或全部代替?zhèn)鹘y(tǒng)的用戶本地線路網(wǎng)，可以包含復用、交叉連接和傳輸功能。

接入技術分類

銅線接入技術CableModem光纖接入HFC接入網(wǎng)無線接入技術電力線載波接入技術廣域網(wǎng)接入技術銅線接入技術

指以現(xiàn)有的電話線為傳輸介質，采用各種先進的調(diào)制技術和編碼技術，提高銅線的傳輸速率。目前，銅線接入技術主要有以下幾種：ModemHDSLADSLVDSL/VHDSL廣域網(wǎng)接入技術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。DSL屬于接入網(wǎng)技術——“最后一公里”；開發(fā)目的：寬帶接入：滿足