第11讲-多媒体通信网络

1、第第1111讲讲 多媒体通信网络环境多媒体通信网络环境主要内容主要内容 概述概述 局域网局域网 广域网广域网 下一代网络下一代网络v这里的网络环境是指网络的硬件环境也称网这里的网络环境是指网络的硬件环境也称网络基础结构。从网络体系结构的角度，它对应络基础结构。从网络体系结构的角度，它对应于于ISOISO的的OSIOSI参考模型的物理层和数据链路层，参考模型的物理层和数据链路层，也是也是IEEE 802IEEE 802标准定义的网络层次，见图。标准定义的网络层次，见图。 ISO:ISO:国际标准化组织国际标准化组织 OSI:Open System Interconnect Reference M

2、odel, OSI:Open System Interconnect Reference Model, 开放式系统互联参考模型开放式系统互联参考模型v多媒体通信对网络基础结构的基本要求多媒体通信对网络基础结构的基本要求: : 高速率、低延迟、支持高速率、低延迟、支持QoSQoS以及资源动态分配等。以及资源动态分配等。概述概述网络体系结构的层次划分v从支持多媒体通信的角度，网络基础结构应当具有支持从支持多媒体通信的角度，网络基础结构应当具有支持QoS(Quality of Service)QoS(Quality of Service)或或CoS(class of Service)CoS(clas

3、s of Service)的能力。的能力。高速局域网中，高速局域网中，100VG100VGAnyLANAnyLAN、FDDIFDDI以及以及ATMATM不同程度的都提供了不同程度的都提供了这种能力。其中，这种能力。其中，ATMATM支持支持QoSQoS的能力最强的能力最强. .快速以太网和千兆位以太网没有提供快速以太网和千兆位以太网没有提供QOSQOS功能。功能。v 局域网局域网(LAN)(LAN)和广域网和广域网(WAN):(WAN): 对于局域网对于局域网(LAN)(LAN)，可提供等于和大于，可提供等于和大于100 Mb100 Mbs s传输速率的传输速率的高速网络技术有：快速以太网、高

4、速网络技术有：快速以太网、100VG100VGAnyLANAnyLAN、FDDIFDDI、ATMATM以以及千兆位以太网等，并且万兆位以太网正在开发之中。及千兆位以太网等，并且万兆位以太网正在开发之中。 对于广域网对于广域网(WAN)(WAN)，随着光纤的普及应用，在传输速率、网络，随着光纤的普及应用，在传输速率、网络容量和可靠性等方面有了长足的进步和发展，出现了一些新的、容量和可靠性等方面有了长足的进步和发展，出现了一些新的、以光纤为介质的传输网络，如以光纤为介质的传输网络，如SONETSONET、SDH(SDH(同步数字系列同步数字系列) )和和DWTDM(DWTDM(密集波分复用密集波分

5、复用) )等，其传输速率已达等，其传输速率已达10 10 GbGbs s。v共享式网络和交换式网络共享式网络和交换式网络: :共享式网络共享式网络中，各个节点共享一段有冲突的介质，当网络负中，各个节点共享一段有冲突的介质，当网络负载载( (节点节点) )增加时，冲突将不可避免地发生，导致网络的可用增加时，冲突将不可避免地发生，导致网络的可用带宽急剧下降，导致延迟和延迟抖动增加，带宽急剧下降，导致延迟和延迟抖动增加，QoSQoS降级。降级。交换式网络交换式网络在端与端之间建立了并行的传送通道，独享网络在端与端之间建立了并行的传送通道，独享网络带宽，而不会发生任何冲突，大大降低了传输延迟，保证了带

6、宽，而不会发生任何冲突，大大降低了传输延迟，保证了QoSQoS的质量。的质量。因此，因此，交换式交换式高速网络是多媒体通信较为理想的网络支撑环高速网络是多媒体通信较为理想的网络支撑环境。境。 所谓所谓交换交换是指在网络中给数据正确地提供从信源到信宿的路是指在网络中给数据正确地提供从信源到信宿的路由的过程。由的过程。 根据数据交换的方式，可以将网络分成电路交换根据数据交换的方式，可以将网络分成电路交换和分组交换两大类型和分组交换两大类型：在电路交换的网络中，一旦两个终端之间建立起了通信联系，在电路交换的网络中，一旦两个终端之间建立起了通信联系，它们之间就独占了一条物理信道。它们之间就独占了一条物

7、理信道。 普通公用电话网普通公用电话网(PSTN)(PSTN)、窄带综合业务网、窄带综合业务网(N(NISDN)ISDN)、数字数据网、数字数据网(DDN)(DDN)等都属于电路交换网络。等都属于电路交换网络。 电路交换网络的电路交换网络的优点优点是：是：(1)(1)在整个会话过程中，网络提供的固定的比特率是得到保障的；在整个会话过程中，网络提供的固定的比特率是得到保障的； (2)(2)路由固定，传输延时短，延时抖动只限于物理抖动。这些都有利路由固定，传输延时短，延时抖动只限于物理抖动。这些都有利于固定比特率的连续媒体的实时传输。于固定比特率的连续媒体的实时传输。 电路交换网络的电路交换网络的

8、缺点缺点是不支持多播。当多媒体应用需要多播功能是不支持多播。当多媒体应用需要多播功能时必须在网络中插入特定的设备，称为多点控制单元时必须在网络中插入特定的设备，称为多点控制单元MCU(Multipoint Control Unit)MCU(Multipoint Control Unit)。分组交换也称为包交换分组交换也称为包交换(Packet Switching)(Packet Switching)。在分组交换网。在分组交换网络中，信息不是以连续的比特流的方式来传输，而是将数据络中，信息不是以连续的比特流的方式来传输，而是将数据流分割成小段，每一段数据加上头和尾，构成一个包、或称流分割成小段，

9、每一段数据加上头和尾，构成一个包、或称为分组为分组( (在有的网络中称为帧、或信元在有的网络中称为帧、或信元) )，一次传送一个包。，一次传送一个包。 以太网、令牌环、以太网、令牌环、FDDIFDDI、X X2525、帧中继和、帧中继和IPIP网都属于分组交换网都属于分组交换的网络。的网络。 分组交换网络的最大优点是复用的效率高。此外，在有的分组交分组交换网络的最大优点是复用的效率高。此外，在有的分组交换网中允许在一次链接中建立多条逻辑通道，这对多媒体信息的换网中允许在一次链接中建立多条逻辑通道，这对多媒体信息的传输很有利。传输很有利。 分组交换网对多媒体信息传输不利之处是网络性能的不确定性，

10、分组交换网对多媒体信息传输不利之处是网络性能的不确定性，即比特率不容易得到保障，传输延时与网络的负荷有关，延时抖即比特率不容易得到保障，传输延时与网络的负荷有关，延时抖动大。动大。局域网 LAN LAN主要有：以太网（主要有：以太网（EthernetEthernet）、令牌环（）、令牌环（Token RingToken Ring）、令牌总线）、令牌总线(Token Bus)(Token Bus)以及作为这三种网的骨干网光纤分布数据接口（以及作为这三种网的骨干网光纤分布数据接口（FDDIFDDI）。）。它们遵循它们遵循802802系列标准，目前共有系列标准，目前共有1111个与局域网有关的标准：

11、个与局域网有关的标准： IEEE 802.1IEEE 802.1 通用网络概念及网桥等通用网络概念及网桥等IEEE 802.2 IEEE 802.2 逻辑链路控制等逻辑链路控制等IEEE 802.3IEEE 802.3CSMA/CDCSMA/CD访问方法及物理层规定访问方法及物理层规定IEEE 802.4IEEE 802.4ARCnetARCnet总线结构及访问方法总线结构及访问方法, ,物理层规定物理层规定IEEE 802.5IEEE 802.5Token RingToken Ring访问方法及物理层规定等访问方法及物理层规定等IEEE 802.6 IEEE 802.6 城域网的访问方法及物

12、理层规定城域网的访问方法及物理层规定IEEE 802.7IEEE 802.7 宽带局域网宽带局域网IEEE 802.8 IEEE 802.8 光纤局域网光纤局域网(FDDI)(FDDI)IEEE 802.9IEEE 802.9 ISDN ISDN局域网局域网IEEE 802.10 IEEE 802.10 网络的安全网络的安全 IEEE 802.11IEEE 802.11 无线局域网无线局域网 1 100BASE1 100BASET T网络：网络：100BASE100BASET T是由快速以太网联盟开发的是由快速以太网联盟开发的100 Mb100 Mbs s以太网，也称快速以太网。以太网，也称快

13、速以太网。IEEEIEEE已将已将100BASE-T100BASE-T确定为确定为IEEE 802.3uIEEE 802.3u标准。标准。100BASE-T100BASE-T标准主要定义了物理层规范，定义了标准主要定义了物理层规范，定义了新的信号收发标准，将传输速率提高到新的信号收发标准，将传输速率提高到100 Mb100 Mbs s。100BASE-T100BASE-T定义了三种物理层规范，即定义了三种物理层规范，即100BASE-T4100BASE-T4、100BASE-TX100BASE-TX和和100BASE-FX100BASE-FX，分别，分别支持不同的传输介质：支持不同的传输介质：

14、l100BASE100BASET4: 4T4: 4对无屏蔽双绞线对无屏蔽双绞线(UTP)(UTP)电缆系统电缆系统 ( (其中，其中，3 3对对用于数据传输，用于数据传输，1 1对用于冲突检测对用于冲突检测) )。采用。采用8B6T8B6T编码方法编码方法( (将将8 8位位二进制码编码成二进制码编码成6 6位三进制码组位三进制码组) )，再经过不归零，再经过不归零(NRZ)(NRZ)编码后输编码后输出到出到3 3对数据传输线上，每对线的传输速率为对数据传输线上，每对线的传输速率为33.3Mb33.3Mbs s，3 3对线对线的总传输速率为的总传输速率为l00Mbl00Mbs s，链路采用半双

15、工操作模式；，链路采用半双工操作模式；l100BASE100BASETX: 2TX: 2对对UTPUTP电缆系统，采用的是电缆系统，采用的是FDDIFDDI（光纤分布式（光纤分布式数据接口）物理层标准，使用相同的数据接口）物理层标准，使用相同的4B5B4B5B编码器和收发器，链编码器和收发器，链路采用全双工的操作模式。路采用全双工的操作模式。l00BASEl00BASETXTX是将已标准化的是将已标准化的802.3 802.3 MACMAC子层和子层和FDDIFDDI的物理介质的物理介质(PMD)(PMD)子层结合起来，形成其信号收子层结合起来，形成其信号收发标准的因此，技术上比较成熟，可直接

16、采用为发标准的因此，技术上比较成熟，可直接采用为FDDIFDDI开发的开发的物理层芯片物理层芯片; ;l 100BASE 100BASEFX:FX:是多模光纤系统，使用是多模光纤系统，使用2 2芯芯62625 5125m125m光纤，光纤，传输距离为传输距离为400 m400 m。 100BASE100BASEFX FX 也是采用也是采用FDDIFDDI的物理层标准，的物理层标准，使用相同的使用相同的4B5B4B5B编码器、收发器以及光纤连接器，链路为全双编码器、收发器以及光纤连接器，链路为全双工操作模式。工操作模式。 100BASE100BASEFX FX 比较适用于超长距离或易受电磁干比较

17、适用于超长距离或易受电磁干扰的环境。扰的环境。l100BASE100BASET T介质规范包含了目前介质规范包含了目前10BASE10BASET T网络所使用的各网络所使用的各类电缆，并且类电缆，并且l00BASEl00BASET4T4、100BASE100BASETXTX和和100BASE100BASEFXFX可可通过一个集线器实现混合连接。但有一点与通过一个集线器实现混合连接。但有一点与10BASE10BASET T不同不同的是的是 100BASE100BASET T不支持同轴电缆。不支持同轴电缆。1010100 Mb100 Mbs s自动协商：自动协商自动协商：自动协商( (Autone

18、gotiationAutonegotiation) )是是IEEE 802.3IEEE 802.3规定的一项标准，它允许在同一网段上的节点之间规定的一项标准，它允许在同一网段上的节点之间相互通报容量并自动协商传输速率。对于相互通报容量并自动协商传输速率。对于100BASE100BASET T来说站来说站点点( (网卡网卡) )和集线器和集线器(HUB)(HUB)之间允许有两种通信操作模式；高速之间允许有两种通信操作模式；高速率率(100 Mb(100 Mbs)s)和低速率和低速率(10 Mb(10 Mbs)s)，而通信操作模式是由自，而通信操作模式是由自动协商功能来确定的。动协商功能来确定的。

19、100BASE100BASET T的介质访问控制的介质访问控制(MAC)(MAC)层仍沿用原有的层仍沿用原有的IEEE IEEE 802.3 MAC802.3 MAC协议，即协议，即CSMACSMACD CD (Carrier Sense Multiple (Carrier Sense Multiple AccessAccessCollision DetectCollision Detect，载波监听多路访问载波监听多路访问/ /冲突检测冲突检测) )协协议。议。MACMAC层通过一个介质独立接口层通过一个介质独立接口(MII)(MII)与三种物理层规范中的与三种物理层规范中的一个相连接。从支

20、持多媒体通信的角度，一个相连接。从支持多媒体通信的角度，CSMACSMACDCD协议不能提协议不能提供有效的网络带宽保证。供有效的网络带宽保证。2 2 千兆以太网千兆以太网 是由千兆以太网联盟开发的是由千兆以太网联盟开发的1000Mbit/s1000Mbit/s以太网技术。以太网技术。其标准主要定义了物理层规范，显著提高网络的可用带其标准主要定义了物理层规范，显著提高网络的可用带宽，不支持宽，不支持QoSQoS。 IEEEIEEE将千兆位以太网标准分成两个部分：将千兆位以太网标准分成两个部分：IEEE IEEE 802.3z802.3z和和IEEE 802.3abIEEE 802.3ab。IE

21、EE 802.3zIEEE 802.3z定义的传输介质为光纤和宽带同轴电缆，链路定义的传输介质为光纤和宽带同轴电缆，链路操作模式为全双工操作。其中光纤系统支持多模光纤和单模操作模式为全双工操作。其中光纤系统支持多模光纤和单模光纤系统，多模光纤的传输距离为光纤系统，多模光纤的传输距离为500m500m，单模光纤为，单模光纤为2000 m2000 m；宽带同铀电缆系统传输距离为宽带同铀电缆系统传输距离为25m25m。IEEE 802.3abIEEE 802.3ab定义的传输介质为定义的传输介质为UTPUTP电缆，传输距离为电缆，传输距离为100 100 m m，链路操作模式为半双工。，链路操作模式

22、为半双工。 千兆位以太网标准主要定义了物理层规范，而千兆位以太网标准主要定义了物理层规范，而MACMAC层仍采层仍采用用CSMACSMACDCD协议，但对其规范进行了重定义，以维持适当的协议，但对其规范进行了重定义，以维持适当的网络传输距离。网络传输距离。 千兆位以太网技术显著地提高网络的可用带宽，可应用千兆位以太网技术显著地提高网络的可用带宽，可应用于任何规模的局域网中。目前，这种技术主要用于交换机与于任何规模的局域网中。目前，这种技术主要用于交换机与交换机之间或者交换机与企业超级服务器之间的网络连接，交换机之间或者交换机与企业超级服务器之间的网络连接，将网络核心部件挂到千兆位以太网交换机上

23、，而将将网络核心部件挂到千兆位以太网交换机上，而将100BASE100BASET T系统迁移到网络的边缘，参见图。这样，可为用户提供系统迁移到网络的边缘，参见图。这样，可为用户提供更大的网络带宽。更大的网络带宽。q 100VG 100VGAnyLANAnyLAN是由是由100VG100VGAnyLANAnyLAN论坛开发的一种论坛开发的一种100Mbit/s100Mbit/s高速网络，高速网络，IEEEIEEE确定其为确定其为IEEE 802.12IEEE 802.12标准。标准。q 100VG-AnyLAN100VG-AnyLAN的涵义是指在语音级的涵义是指在语音级(Voice Grade)

24、(Voice Grade)的的UTPUTP电电缆上进行缆上进行100 Mb100 Mbs s速率传输且支持速率传输且支持IEEE 802.3IEEE 802.3和和802.5802.5两种两种帧格式帧格式( (不是同时支持不是同时支持) )。q 100VG-AnyLAN100VG-AnyLAN技术规范主要定义了物理层和技术规范主要定义了物理层和MACMAC层：层：物理层：由物理介质独立（物理层：由物理介质独立（PMIPMI）子层和物理介质相关（）子层和物理介质相关（PMDPMD）子层组成。子层组成。 PMDPMD子层的主要功能是信道复用子层的主要功能是信道复用( (仅用于仅用于2 2对电缆或光

25、纤系统）、对电缆或光纤系统）、NRZNRZ编码、链路操作模式和连接状态控制等。编码、链路操作模式和连接状态控制等。 根据传送的数据类型，链路操作可采用全双工或半双工方式。根据传送的数据类型，链路操作可采用全双工或半双工方式。全双工操作用于在集线器与站点之间传输链路状态控制信息；半全双工操作用于在集线器与站点之间传输链路状态控制信息；半双工操作用于在集线器与站点之间传输数据双工操作用于在集线器与站点之间传输数据 3 100VG3 100VGAnyLANAnyLAN网络网络 PMI PMI子层的主要功能包括传输通道选择、子层的主要功能包括传输通道选择、5B6B5B6B编码和数据帧封装编码和数据帧封

26、装等，为等，为PMDPMD子层传输帧做好装备。子层传输帧做好装备。MACMAC层：没有沿用原有的层：没有沿用原有的IEEE 802.3IEEE 802.3协议协议( (即即CSMACSMACDCD协议协议) )或或802.5(802.5(即即TokenTokenRingRing协议协议) )，而是定义了一种称为，而是定义了一种称为需求优需求优先访问先访问(Demand Priority Access(Demand Priority Access，DPADPA）的新协议，可提供的新协议，可提供优先级控制和带宽保证，以支持多媒体通信。优先级控制和带宽保证，以支持多媒体通信。 DPADPA协议是一种

27、集中式确定型协议，由集线器对站点的网络访协议是一种集中式确定型协议，由集线器对站点的网络访问实行集中控制。（当一个站点需要传送数据时，首先要向集线问实行集中控制。（当一个站点需要传送数据时，首先要向集线器发出传输请求，只有当集线器认可请求并指示传送时，该站点器发出传输请求，只有当集线器认可请求并指示传送时，该站点才能开始传送数据。从理论上讲，这种才能开始传送数据。从理论上讲，这种MACMAC协议能够减少或消除因协议能够减少或消除因冲突而产生的重复传送现象，有利于提高网络有效带宽，减少网冲突而产生的重复传送现象，有利于提高网络有效带宽，减少网络延时。）络延时。） DPADPA协议定义了两种传输请

28、求：正常优先权请求协议定义了两种传输请求：正常优先权请求(NPR)(NPR)和高优先和高优先级请求级请求(HPR)(HPR)。通常，传输请求优先权是由站点上高层软件设定。通常，传输请求优先权是由站点上高层软件设定。100VGAnyLAN网络结构 100VG 100VG网络结构：是一种以中央集线器为中心的星型结构。网络结构：是一种以中央集线器为中心的星型结构。中央集线器称为第一级集线器或称根中央集线器称为第一级集线器或称根(Root)(Root)集线器。由它下集线器。由它下行连接站点或下一级集线器，参见下图。行连接站点或下一级集线器，参见下图。 FDDI(FiberFDDI(Fiber Dist

29、ributed Data Interface Distributed Data Interface，光纤分布式，光纤分布式数据接口数据接口) )是由美国国家标准化协会是由美国国家标准化协会(ANSI)(ANSI)的的X3T9.5X3T9.5委员会委员会制定的一种以光纤为传输介质、传输速率为制定的一种以光纤为传输介质、传输速率为100 Mb100 Mbs s的网的网络标准，络标准，IEEEIEEE已将已将FDDIFDDI确定为确定为IEEE 802IEEE 8028 8标准。标准。 FDDIFDDI采用双环结构，主环进行正常的数据传输，次环为冗采用双环结构，主环进行正常的数据传输，次环为冗余的备

30、用环，一旦主环链路发生故障，则备用环的相应链路余的备用环，一旦主环链路发生故障，则备用环的相应链路就代行其工作，这样就使得就代行其工作，这样就使得FDDIFDDI具备较强的容错能力。具备较强的容错能力。FDDIFDDI网络的覆盖区域可达网络的覆盖区域可达100 km100 km，可连接，可连接500500多个站点，站多个站点，站点间的最大距离为点间的最大距离为2km2km。FDDIFDDI采用令牌传递访问控制协议，这是一种分布式确定型采用令牌传递访问控制协议，这是一种分布式确定型访问控制协议，将通信带宽分成同步和异步两种。可用于支访问控制协议，将通信带宽分成同步和异步两种。可用于支持多媒体通信

31、。持多媒体通信。4 FDDI4 FDDI网络网络 FDDI FDDI标准由物理层、标准由物理层、MACMAC层以及站点管理协议组成：层以及站点管理协议组成： 物理层分为物理层分为PMDPMD和和PHY(PHY(物理协议物理协议) )。PMDPMD子层定义了光纤介质以及光子层定义了光纤介质以及光纤连接器、光纤收发器等连接设备的技术特性；纤连接器、光纤收发器等连接设备的技术特性；PHYPHY子层采用子层采用4B5B4B5B编编码方式，定义了一种分布式时钟同步机制。码方式，定义了一种分布式时钟同步机制。 MACMAC层主要定义了一种称为层主要定义了一种称为定时令牌循环协议定时令牌循环协议的的MACM

32、AC协议，它是协议，它是IEEE IEEE 802.5MAC802.5MAC协议的改进型，在介质利用和带宽分配等方面具有更高的性协议的改进型，在介质利用和带宽分配等方面具有更高的性能能. . FDDIFDDI环网的组成环网的组成 广域网广域网 广域网广域网：是指覆盖范围广、传输速率相对较低、：是指覆盖范围广、传输速率相对较低、以数据通信为主要目的的数据通信网。以数据通信为主要目的的数据通信网。公用数据通信网通常是由政府通信部门来建立和管公用数据通信网通常是由政府通信部门来建立和管理的，这也是它区别于局域网的理的，这也是它区别于局域网的重要标志之一重要标志之一。公用电路交换数据网公用电路交换数据

33、网(CSPDN)(CSPDN)、公用分组交换数据网、公用分组交换数据网（PSPDN)PSPDN)、数字数据网、数字数据网(DDN)(DDN)、综合业务数字网、综合业务数字网(ISDN)(ISDN)和和帧中继帧中继(FR)(FR)网等网等。提供电路交换数据传送业务、分组交换数据传送业务、提供电路交换数据传送业务、分组交换数据传送业务、租用电路数据传送业务、帧中继数据传送业务和利用公租用电路数据传送业务、帧中继数据传送业务和利用公用电话网的数据传送业务等。用电话网的数据传送业务等。 局域网和广域网之间，既有区别又有联系。局域网和广域网之间，既有区别又有联系。 在技术上，局域网领先于广域网。在技术上

34、，局域网领先于广域网。随着随着ATMATM技术的发展和应用，通过提供统一的网络平台，会使这技术的发展和应用，通过提供统一的网络平台，会使这种技术上的差异越来越小。种技术上的差异越来越小。 在应用上，局域网强调资源共享，广域网着重数据通信。在应用上，局域网强调资源共享，广域网着重数据通信。对于局域网，人们更多关注的是如何根据应用需求进行网络规划对于局域网，人们更多关注的是如何根据应用需求进行网络规划和建立；而对于广域网，则侧重的是网络能够提供什么样的数据和建立；而对于广域网，则侧重的是网络能够提供什么样的数据传输业务，用户如何接入网络等。传输业务，用户如何接入网络等。 几种广域网技术：分组交换网

35、、帧中继网和综合业务数几种广域网技术：分组交换网、帧中继网和综合业务数字网字网(ISDN)(ISDN)等。等。*ATM(Asynchronous Transfer Mode，异步传输模式，异步传输模式)是是一种面向连接的交换式网络，支持多种不同的服务类一种面向连接的交换式网络，支持多种不同的服务类别，提供别，提供155Mbs、622Mbs或者更高的传输速率。或者更高的传输速率。*ATM是宽带综合业务数字网是宽带综合业务数字网(BISDN)的核心技术，的核心技术，将将WAN和和LAN综合在一个统一的公共同络基础平台上，综合在一个统一的公共同络基础平台上，满足不断增长的多媒体通信业务的需要。满足不

36、断增长的多媒体通信业务的需要。*ATM的优点：的优点： 面向连接的传输机制面向连接的传输机制 以信元为信息的传输单位以信元为信息的传输单位 基于基于ATM交换机的交换式网络交换机的交换式网络 多种速率接口多种速率接口 多种服务类型多种服务类型 高层进行差错控制和流量控制高层进行差错控制和流量控制1 1、 ATM ATM网络网络AABA数据信头ATM信元已分配信元：A,B未分配信元： 5字节48字节ATM ATM 信元信元ATMATM工作原理工作原理ATMATM采用了异采用了异步时分复用技术步时分复用技术：在传输线上，具有同样标志：在传输线上，具有同样标志的信元不按周期出现，也不对应相同的时割，

37、所以是异步的的信元不按周期出现，也不对应相同的时割，所以是异步的传输模式。传输模式。-按照实际业务信息量来占用网络资源，使网络资按照实际业务信息量来占用网络资源，使网络资源得到最大限度的利用。源得到最大限度的利用。ATMATM信源的发送和接收信源的发送和接收 通信开始时首先建立虚电路，并将虚电路标志写入信通信开始时首先建立虚电路，并将虚电路标志写入信头，各网络节点利用虚电路完成信元交换，信元到达目标头，各网络节点利用虚电路完成信元交换，信元到达目标地后，将释放虚电路。在一条物理链路上，可同时建立多地后，将释放虚电路。在一条物理链路上，可同时建立多条承载不同业务的虚电路，如语音，图象，文件传输等

38、。条承载不同业务的虚电路，如语音，图象，文件传输等。在在ATMATM网中，同一个信源被分为具有同一标志的有序信网中，同一个信源被分为具有同一标志的有序信元包，元包，ATMATM系统将来自不同信息源的信元送入缓冲器，并系统将来自不同信息源的信元送入缓冲器，并按信元到达的先后顺序以及优先级别排列，然后排队输出按信元到达的先后顺序以及优先级别排列，然后排队输出到传输线路上，形成首尾相接的信元流。到传输线路上，形成首尾相接的信元流。ATMATM信元信元将根据信元的地址选择合适的路由，沿途可能将根据信元的地址选择合适的路由，沿途可能经过若干交换节点，到达目标接收地，接收器将按序号组经过若干交换节点，到达

39、目标接收地，接收器将按序号组合还原为原来的信息。合还原为原来的信息。ATMATM主要接口：主要接口： u UNI UNI (User-Network Interface) (User-Network Interface)：是用户网络接口，它：是用户网络接口，它是用户设备与网络之间的接口，直接面向用户。是用户设备与网络之间的接口，直接面向用户。UNIUNI接口定义接口定义了物理传输线路的接口标准、了物理传输线路的接口标准、ATMATM层标准、层标准、UNIUNI信令、信令、OAMOAM功能功能和管理功能等。和管理功能等。u NNI NNI (Network to Network/Network

40、Node Interface)(Network to Network/Network Node Interface)：网络节点接口的接口，常用于两个交换机之间，它定义了物网络节点接口的接口，常用于两个交换机之间，它定义了物理层、理层、ATMATM层等各层的规范，以及信令等功能。层等各层的规范，以及信令等功能。 公用公用NNINNI用于公用网络交换接点之间的接口用于公用网络交换接点之间的接口 专用专用NNINNI用于专用网络交换接点之间的接口用于专用网络交换接点之间的接口u B-ICI B-ICI(BISDN Inter-Carrier Interface)(BISDN Inter-Carrie

41、r Interface)：两个公用：两个公用ATMATM网之间的接口，它在网之间的接口，它在NNINNI接口的基础上，定义了支持不同网络接口的基础上，定义了支持不同网络间的多种业务传送的方法。间的多种业务传送的方法。ATMATM网的应用网的应用ATMATM网的应用可分为三种类型：网的应用可分为三种类型：u 公用公用ATMATM网网作为骨干网构成广域网，骨干网可由许多作为骨干网构成广域网，骨干网可由许多ATMATM交换机通过网络接点间的接口（交换机通过网络接点间的接口（NNINNI）连接而成。通过用户）连接而成。通过用户网络接口（网络接口（UNIUNI）连接各专用）连接各专用ATMATM网和网和

42、ATMATM终端。公用终端。公用ATMATM网网的的主要功能主要功能是保障各种网络的互通、支持多种多媒体业务是保障各种网络的互通、支持多种多媒体业务的使用，应具备一系列维护、管理和记费措施。的使用，应具备一系列维护、管理和记费措施。u专用专用ATMATM网网主要用于企业内部的局域网互连或直接构成主要用于企业内部的局域网互连或直接构成ATM LANATM LAN，便于在局域网上实现高质量的多媒体应用和高速，便于在局域网上实现高质量的多媒体应用和高速数据传送。数据传送。u接入接入ATMATM网网主要指在各种接入网中使用主要指在各种接入网中使用ATMATM技术，传送技术，传送ATMATM信元，可以提

43、供基于信元，可以提供基于ATMATM的业务，包括普通话音、的业务，包括普通话音、DSLDSL话音、话音、高速数据和视频。如基于高速数据和视频。如基于ATMATM的无源光纤网络的无源光纤网络(APON)(APON)、混合、混合光纤同轴光纤同轴(HFC)(HFC)、非对称数字环路、非对称数字环路(ADSL)(ADSL)以及利用以及利用ATMATM的无的无线接入技术等。线接入技术等。ATMATM网连接网连接VPVPVPVPVPVPVC和和VP的关系的关系VCVCVCVCVCVCv网络核心是网络核心是ATM交换机交换机vATM网是面向连接的网络。连接的两个终端是虚连接。网是面向连接的网络。连接的两个终

44、端是虚连接。 VPVP（虚路径）和（虚路径）和VCVC（虚通道），描述（虚通道），描述ATMATM信元单向传输的路由。一条物信元单向传输的路由。一条物理链路可以复用多条虚路径，每条虚路径又可以复用多条虚通道。理链路可以复用多条虚路径，每条虚路径又可以复用多条虚通道。*ATM网络参考模型网络参考模型ATM网络的目的是给出一套与网络传输的信息类型无关的网网络的目的是给出一套与网络传输的信息类型无关的网络服务，这些服务通过络服务，这些服务通过ATM参考模型来定义。分成参考模型来定义。分成3个层次：个层次： ATM物理层物理层由传输汇聚由传输汇聚(Transmission Convergence)子层

45、和子层和物理介质相关物理介质相关(Physical Medium Department)子层组成，主要子层组成，主要完成物理线路编码和信息传输的功能。完成物理线路编码和信息传输的功能。信元头差错校正、信元同步、信元速率匹配和传输帧生成等，以保信元头差错校正、信元同步、信元速率匹配和传输帧生成等，以保证整个物理链路上信号的传送和接收。物理介质相关于层负责物理介证整个物理链路上信号的传送和接收。物理介质相关于层负责物理介质性质、位同步定时以及线路编码等。质性质、位同步定时以及线路编码等。 ATMATM层层主要定义了面向连接的信元传输服务机制和通信规程。主要定义了面向连接的信元传输服务机制和通信规程

46、。信元头的生成、分离、转换、信元的选择、流量管理、差错处理、信元头的生成、分离、转换、信元的选择、流量管理、差错处理、一般流量控制、网络阻塞控制一般流量控制、网络阻塞控制 ATMATM适配层适配层主要负责将用户层的信息转换成主要负责将用户层的信息转换成ATMATM网络可用的网络可用的格式。格式。当用户层把一个较长的数据包提交给当用户层把一个较长的数据包提交给ATMATM适配层后，适配层后，ATMATM适配层按规适配层按规定长度将数据包分割成若干信元体，再传送给定长度将数据包分割成若干信元体，再传送给ATMATM层。层。 分组交换网是一种采用分组交换方式的数据分组交换网是一种采用分组交换方式的数

47、据通信网，它所提供的网络功能相当于通信网，它所提供的网络功能相当于ISOISOOSIOSI参考模型的低三层，即物理层、数据链路层和参考模型的低三层，即物理层、数据链路层和网络层功能。网络层功能。ITUITU的的X.25X.25建议就是针对分组交换建议就是针对分组交换网而制定的国际标准。网而制定的国际标准。 X.25X.25建议首次公布于建议首次公布于7070年代，全称：在公共数据网上，年代，全称：在公共数据网上，以分组的方式进行操作的以分组的方式进行操作的DTE(DTE(数据终端设备) )和和DCE(DCE(数据线路端接设备) )之间的接口。之间的接口。 定义了三级通信协议：物理级、链路级和分

48、组级。定义了三级通信协议：物理级、链路级和分组级。 分组交换方式有虚电路和数据报两种，由分组类型标分组交换方式有虚电路和数据报两种，由分组类型标识符规定具体的数据分组。识符规定具体的数据分组。虚电路是两个用户终端在通信之前预先通过网络建立的一条虚电路是两个用户终端在通信之前预先通过网络建立的一条双向的、无差错的及有序的逻辑通路，是由主叫用户与网络双向的、无差错的及有序的逻辑通路，是由主叫用户与网络联系并与被叫端协商而建立的。有联系并与被叫端协商而建立的。有SVCSVC和和PVCPVC两种交换方式。两种交换方式。数据报方式中每个数据报作为独立的报文进行传输，交换机数据报方式中每个数据报作为独立的

49、报文进行传输，交换机每次都要根据这些数据报选择路径。每次都要根据这些数据报选择路径。2 2、X.25X.25网络网络分组交换网结构分组交换网结构: :u分组交换机分组交换机u网管中心网管中心u远程集中器远程集中器u分组装拆设备分组装拆设备u传输设备和介质传输设备和介质u用户接入设备组成用户接入设备组成分组交换网特点分组交换网特点: :u优点：易于安装和维护、网管能力强、优点：易于安装和维护、网管能力强、中继线的电路利用率高、数据适应性强、中继线的电路利用率高、数据适应性强、多逻辑信道连接、误码率小。多逻辑信道连接、误码率小。u缺点：缺点：传输速率低、网络延时大、吞吐传输速率低、网络延时大、吞吐

50、量小。量小。3 3、帧中继网络帧中继网络 9090年代初推出一种新型的可提供高质量、低成本数据传输业务年代初推出一种新型的可提供高质量、低成本数据传输业务的的WANWAN技术：帧中继技术：帧中继(Frame Relay)(Frame Relay)。 帧中继是一种支持帧中继是一种支持HDLC(HDLC(高级数据链路控制高级数据链路控制) )规程的宽带数据业规程的宽带数据业务标准，继承了务标准，继承了X.25X.25的优点，提高了网络传输速率，简化了大量的优点，提高了网络传输速率，简化了大量网络功能。网络功能。 帧中继网由帧中继接入设备、交换设备和服务组成。帧中继网由帧中继接入设备、交换设备和服务

51、组成。 帧中继采用帧中继采用PVCPVC和和SVCSVC两种虚电路方式传输数据帧。两种虚电路方式传输数据帧。 帧中继业务兼有帧中继业务兼有x x2525分组交换业务和电路交换业务的长处，分组交换业务和电路交换业务的长处，在实现上又比在实现上又比ATMATM简单是现阶段数据分组交换网升级换代的有简单是现阶段数据分组交换网升级换代的有效选径。效选径。帧中继网络连接帧中继网络连接 通过帧中继实现两个局域网的互联，必须使用路由器或通过帧中继实现两个局域网的互联，必须使用路由器或FRAD(FRAD(帧中继帧中继拆装设备拆装设备) )。-将发送方局域网的帧封装打包成将发送方局域网的帧封装打包成FRFR的帧

52、，然后送入的帧，然后送入FRFR网络进行网络进行传送。传送。-接收方的路由器或接收方的路由器或FRADFRAD将来自将来自FRFR网络的中继帧进行解包，并转网络的中继帧进行解包，并转换为以太网帧格式送入接收方局域网。换为以太网帧格式送入接收方局域网。 帧中继接入设备可以是标准的帧中继终端、帧中继装帧中继接入设备可以是标准的帧中继终端、帧中继装/ /拆设备以及路拆设备以及路由器。由器。 帧中继使用一组规程将数据信息以帧的形帧中继使用一组规程将数据信息以帧的形式有效地进行传送。式有效地进行传送。把数据封装成一个个帧，帧的长度可大可小，最大帧把数据封装成一个个帧，帧的长度可大可小，最大帧长度可达长度

53、可达16001600字节字节/ /帧。比帧。比X.25X.25分组长度要长得多，分组长度要长得多，非常适合于封装局域网的数据单元，适合传送突发业非常适合于封装局域网的数据单元，适合传送突发业务，如压缩视频、务，如压缩视频、WWWWWW通讯等。通讯等。 实际传送是基于逻辑连接。实际传送是基于逻辑连接。采用复用技术在一个物理连接上建立多条逻辑信道，采用复用技术在一个物理连接上建立多条逻辑信道，从而可实现带宽的复用和动态分配。从而可实现带宽的复用和动态分配。帧中继传输模式帧中继传输模式帧中继的特点帧中继的特点帧中继遵从帧中继遵从ISDNISDN用户数据与信令分离的用户数据与信令分离的原则，原则，简化

54、了工作过程简化了工作过程。使用快速分组交换，当节点还在接收一使用快速分组交换，当节点还在接收一个帧时就转发此帧，个帧时就转发此帧，处理效率高处理效率高，网络，网络吞吐量高吞吐量高，通信时延低通信时延低，所以，所以传输速率传输速率较高较高，可在，可在64kbit/s64kbit/s至至2Mbit/s2Mbit/s，甚至更，甚至更高。高。通过终端节点的检查，通过终端节点的检查，减低了误码率减低了误码率，可为用户提供质量更高的快速分组交换可为用户提供质量更高的快速分组交换服务。服务。 宽带宽带InternetInternet骨干网是以宽带骨干网是以宽带IPIP网络为基础的，网络为基础的，在网络结构上

55、解决数据、话音的综合传输和网络在网络结构上解决数据、话音的综合传输和网络带宽问题，实现各种应用的集成。带宽问题，实现各种应用的集成。 物理网络光纤为传输介质，采用物理网络光纤为传输介质，采用ATMATM、同步光纤网、同步光纤网(SONET)(SONET)、同步数字序列、同步数字序列(SDH)(SDH)、密集波分复用、密集波分复用(DWDM)(DWDM)和和10Gb10Gbs s 的的EthernetEthernet等，其传输速率已等，其传输速率已达达10 Gb/s10 Gb/s，大大提高了广域网的网络带宽，大大提高了广域网的网络带宽 拓扑结构：双星型结构。拓扑结构：双星型结构。 宽带宽带IPI

56、P城域网的网络传输技术：城域网的网络传输技术： IP over ATM IP over ATM； IP over SDH IP over SDH； IP over WDM IP over WDM。4 4、IPIP宽带网络宽带网络IPATMSONET/SDHWDM光纤IP over ATM的分层结构5 5、 数字数据网（数字数据网（DDNDDN）DDNDDN（Digital Data NetworkDigital Data Network）是用数字信）是用数字信道传输数据信号的数字数据网。道传输数据信号的数字数据网。利用光纤、数字微波、卫星信道、普通电利用光纤、数字微波、卫星信道、普通电缆和双绞

57、线连接数字交叉复用设备组成数字缆和双绞线连接数字交叉复用设备组成数字传输通道。传输通道。 应用：售票联网、银行联网、智能管理、应用：售票联网、银行联网、智能管理、多媒体业务联网通信。多媒体业务联网通信。DDNDDN的特点：的特点：DDNDDN的主干的主干基于光纤基于光纤的传输，具有传输质量的传输，具有传输质量高、网络时延小、通信速率可变、高速、安全、高、网络时延小、通信速率可变、高速、安全、可靠等优点。可靠等优点。DDNDDN可可支持网络层以上的任何协议支持网络层以上的任何协议，可实现，可实现点对点通信、点对多点通信、广播通信、轮询点对点通信、点对多点通信、广播通信、轮询通信、适用于各种会话式

58、、查询式的远程终端通信、适用于各种会话式、查询式的远程终端与中心主机互连。与中心主机互连。可可支持多种多媒体业务支持多种多媒体业务，满足业务量大、实，满足业务量大、实时性强的多媒体需求。时性强的多媒体需求。DDNDDN技术：技术：DDNDDN使用数字时分复用技术使用数字时分复用技术建立数据传输通道，以光建立数据传输通道，以光纤为中继干线网络，纤为中继干线网络，DDNDDN节点和节点之间通过光纤连节点和节点之间通过光纤连接，形成网状形的拓朴结构，用户的终端设备通过数接，形成网状形的拓朴结构，用户的终端设备通过数据终端单元（据终端单元（DTUDTU）与就近的节点机相连。）与就近的节点机相连。 DD

59、NDDN是同步数据传输网，不具备交换功能是同步数据传输网，不具备交换功能。三种同。三种同步方式：准同步、主从同步和相互同步。步方式：准同步、主从同步和相互同步。准同步准同步按按ITU-T G.811ITU-T G.811建议，保证全网各节点的定时信号建议，保证全网各节点的定时信号一致性，是国际间采用的推荐方式。一致性，是国际间采用的推荐方式。主从同步主从同步是通过把从时钟相位锁定在主时钟的参考定时是通过把从时钟相位锁定在主时钟的参考定时上达到同步，在不能采用与数字同步网所在局统一时钟的上达到同步，在不能采用与数字同步网所在局统一时钟的情况下，情况下，DDNDDN网上各节点采用主从等级同步方式。

60、网上各节点采用主从等级同步方式。相互同步相互同步是一种没有唯一参考时钟的同步方式。是一种没有唯一参考时钟的同步方式。DDNDDN网络环境网络环境DDNDDN通过路由器和专线接入通过路由器和专线接入CHINANETCHINANET，并可获得真，并可获得真实的实的INTERNET IPINTERNET IP地址，接入速率地址，接入速率9.6K-2M9.6K-2M或更高。或更高。6 6、 ISDNISDN网络网络v ISDN(Integrated Service Digital ISDN(Integrated Service Digital Network)Network)：综合业务数字网，是一种由