广域网技术详解课件

第16次广域网与接入网目录广域网的基础知识一接入网的主要技术二三四ADSL的配置主要的广域网技术北京工业大学实验学院一、广域网概述广域网（WAN）覆盖较大地理范围的数据通信网络（10千米以上）使用网络提供商和电信公司所提供的传输设施传输数据广域网是一个单个的网络（性质），速度慢，效率低。广州办事处北京总公司网管工作站分组交换网Internet北京工业大学实验学院1、广域网通信方式为了向高层协议提供面向连接的服务和无连接的服务，广域网采用两种通信方式：电路交换和分组交换，在实际应用中分组交换用两种形式来实现：虚电路方式和数据报方式。北京工业大学实验学院（1）、虚电路方式

为了向上层提供面向连接的服务，在通信之前，要在源、目节点间建立一条或多条非专用的逻辑通路（虚电路），数据沿着虚电路传输，数据传送完成后根据事先约定可拆除（临时虚电路VC），也可永久保持（永久虚电路PVC）。北京工业大学实验学院存在虚电路建立过程，即事先进行路由选择本次传输的数据包沿着同一条路径发送，不需要为每个输入报文进行路由选择报文的投递可靠，并保证包的顺序报文中不需要目的地址，只需要虚电路号，维护表虚电路必需进行释放与电路交换不同，不是专用链路，多条虚电路 可能基于同一物理链路。虚电路特点北京工业大学实验学院

发送一个报文时，将报文拆成若干个分组，每个分组带有序号和地址信息，被称为一个数据报，它的传送是被单独处理的。一个节点接收到一个数据报后，根据数据报中的地址信息和本节点所存储的路由信息，找出一个合适的出路，把数据报发送到下一个节点，直到目标节点止。（2）、数据报方式北京工业大学实验学院原理为每个入站的报文根据当前的状况，单独选择一条适当的输出线路特点不需要虚电路建立过程（无连接的服务）必须为每个输入报文单独进行路由选择由于路径可能不同，报文投递是不可靠的，如先发后到每个报文必须包含目的地址北京工业大学实验学院两者比较北京工业大学实验学院广域网的功能广域网技术主要用于地区、国家、洲际、全球之间把局域网连接起来的一种技术，由交换系统和传输网络构成，对应于OSI模型的下三层，采用分组交换和存储转发技术，可向上层提供面向连接的服务和无连接的服务。北京工业大学实验学院2、广域网络的连接特性连接时间连接方式交换方式数据速率传输介质永久连接按需连接专线连接交换连接电路交换分组交换128K、2M、155M、2.4G铜线（双绞线、铜缆）光纤北京工业大学实验学院3、广域网的协议层次涉及到OSI/RM的最低三层：物理层：PSTN、DDN、xDSL数据链路层：ISDN、FR、ATM网络层：X.25IP等Modem,DSU/CSUDTU,NT1PHYDLNETWORKDLPHY路由器PSTN,DDN,ISDN,ATM,X.25Modem,DSU/CSUDTU,NT1局域网PHYDLNETWORKDLPHY路由器局域网北京工业大学实验学院4、广域网组网技术的发展

纵观广域网组网技术的发展，是一个带宽不断升级的过程：最早出现的X.25只能提供64Kb/s的带宽，其后DDN（数字数据网）和FR（帧中继）使带宽提高到2Mb/s，SDH（SynchronousDigitalHierachy：同步数字结构）和ATM（AsynchronousTransferMode：异步传输模式）又把带宽提升到2.5Gb/s。如今的10G骨干网络等等。北京工业大学实验学院二、主要的广域网技术PSTN：公用电话交换网X.25：公共分组交换网使用X.25协议进行分组交换的数据通信技术FrameRelay：帧中继一种高速的在链路层进行分组交换的技术ISDN：综合业务数据网一种可以在电话线路上同时提供音频、视频和数据服务的数字网络DDN：数字数据网一种利用数字信道提供半永久性连接电路的数字网络xDSL：数字用户线一种利用电话线路进行数字传输的高速接入技术ATM：异步传输模式一种基于异步时分多路复用的、采用信元交换代替分组交换的技术广域网技术不过是一中组网技术，新兴的以太网10G骨干网络也是广域网技术。北京工业大学实验学院1、PSTN（PublicSwitchTelephoneNetwork）（1）定义：是以电路交换技术为基础的用于传输模拟话音的通信网络。（2）组成接入网/本地回路——模拟线路，从用户端到交换机侧连接，采用双绞线；电话交换机/局（端局、汇接局、长途局）——数字化程控交换，提供交换连接；传输网(干线/中继线)——数字化传输，交换机之间连接。北京工业大学实验学院(3)接入技术；通过PSTN接入因特网物理层主要使用RS-232；数据链路层为PPP；网络层为IP。IPPPPRS-232网络层数据链路层物理层因特网计算机电话线路ISP用户MODEMMODEM池RS-232访问服务器端局E1Ethernet北京工业大学实验学院没有差错控制电路交换网络，通信时独占一条通道；采用TDM技术多路信号在汇接局复合成更高速率的信号E1/T1；计算机之间可以通过Modem连接到PSTN上进行通信，传输速率不超过64kb/s，主要有33.6Kbps（V.24标准）和56Kbps(V.90标准)。PC1Modem1端局1汇接局1数字信号模拟信号数字信号（4）PSTN特点：PC2Modem2端局2汇接局2数字信号模拟信号数字信号北京工业大学实验学院2、ISDN

综合业务数字网ISDN（IntegratedServiceDigitalNetwork)把传统的电话网进行的数字化改造，可以在一个网络系统中传送和处理各种类型的数据，向用户提供多种业务服务，如电话、传真、视频以及数据通信等。

北京工业大学实验学院（1）、第一代ISDN--窄带ISDN(N-ISDN)

由ITU-T于1984年发布。N-ISDN它利用64Kbps的信道作为基本信道，采用电路交换技术。基本访问速率：采用2个64Kbps的基本信道（B信道）和1个16Kbps的D信道，组成2B+D，2个B信道（128Kbps)用来传数据，D信道用来传控制信息。北京工业大学实验学院

2、第二代ISDN--宽带ISDN(B-ISDN)

为了支持更高的数据传输速率（如155Mbps或622Mbps）,第二代B-ISDN需解决两大技术问题：高速传输--光纤通信技术，如WDM高速交换--异步传输模式ATM:信元交换北京工业大学实验学院N-ISDN和B-ISDN在性能上的差异：（1）N-ISDN以电话网为基础，用户环路主要采用双绞线，而B-ISDN的用户环路和长途干线都采用光缆；（2）N-ISDN的各种通道的速率固定（如：B通道为64Kb/s），而B-ISDN的速率是可变的；（3）N-ISDN以传输数字化语音为主，而B-ISDN可以传输各种数字化信息（如：语音、数据和图像等）。

北京工业大学实验学院3、X.25分组交换网（1）定义：X.25是在70年代出现的关于数据终端设备DTE和数据电路设备DCE之间的接口。目的是在PSTN的基础上提供面向连接的分组数据通信服务，使用的是虚电路方式。X.25也是与国外通信的主要手段（通过卫星线路或租用线路等）。北京工业大学实验学院（2）组成：DTE：数据终端设备，如计算机、路由器等；DCE：数据电路设备，其中又分为：数据电路终端设备：Modem；数据电路交换设备：如数字传输设备、分组交换机PSE等。PAD：分组封包/解封包器非分组终端X.25网卡主机LANRouterDCEDCEDCEDCEPSEPSEPSEPSEPC机X.25X.25X.25X.25北京工业大学实验学院（3）X.25的层次物理层协议，X.21DTE和DCE之间的物理接口包括物理接口的机械、电气、功能和过程特性。数据链路层协议，LAPB实现主机DTE和交换机DCE之间数据的可靠传输包括帧格式、差错控制和流量控制等分组层协议，PLP采用虚电路技术，实现任意两个DTE之间数据的可靠传输包括分组格式、路由选择、流量控制以及拥塞控制等。物理层网络层数据链路层物理层链路访问层分组层物理层链路访问层分组层DTEDCEX.21LAPBX.25分组协议北京工业大学实验学院（4）X.25的组网方式X.25支持两种组网方式，向上层提供面向连接的服务：交换虚电路（SwitchVirtualCircuit)使用时临时建立，用后拆除。永久虚电路（PermanentVC）服务提供商与用户预先商量建立链路，用户发送数据时不需临时建立，用后也无需拆销。北京工业大学实验学院（5）X.25的特点X.25是面向连接的，它支持交换虚电路服务交换虚电路SVC永久虚电路PVC数据传输率一般为64KbpsX.25提供DTE到DCE之间的差错控制错包校验处理丢包、乱包、重复包处理X.25提供DTE到DTE之间的流量控制拥塞控制死锁控制北京工业大学实验学院4、DDN（DigitalDataNetwork)DDN是一种利用数字信道提供数据通信的传输网，它主要提供点到点的数字专线通信服务。主要由通信介质、专线Modem、数字交叉连接设备等组成。DDN专线与电话专线的区别在于DDN专线是半固定非交换式的物理连接，采用PVC通信方式，可人工灵活配置，是数字信道、带宽大、质量好、数据传输率高(64K-45Mbps)；电话专线是固定的物理连接，采用电路交换，是模拟信道、带宽小、质量差、数据传输率低（64KBPS）。DDN专线与X.25的区别在于X.25是分组交换网，具有3层协议，保证数据包在两个DTE之间可靠传输。DDN不具有自动交换功能，只有物理层接口，提供两个相邻DTE之间的数据快速传输，但通信的正确性由DTE自己提供。北京工业大学实验学院5、帧中继（FrameRelay）FR是由X.25分组交换技术基础上演变而来的，为了提高网络的传输率，FR放弃了X.25的差错控制和流量控制功能，当FR交换机收到错帧时只是简单地丢弃之，不提供确认包，这些功能由客户端自行完成，从而简化了协议。

FR提供的也是虚电路服务，其传输速率可达到2Mbps~45Mbps。北京工业大学实验学院帧中继网络的发展

帧中继可通过X.25更新软件实现，可在DDN（数字数据网）网上配置端口实现，在以ATM为主干的网络中，帧中继仍然可以作为良好的用户接入方式。目前大多数业务都集中在2Mb/s之内，是FR业务的最经济有效的范畴，未来的FR业务将有很大的市场发展潜力，有较好的投资保护。北京工业大学实验学院X.25与FR的比较（1）FR以简单的协议换取快速的数据传输率，但网络不保证数据传输的可靠性，端用户对传输数据的处理相对复杂。X.25网络为了保证数据传输的可靠性，采用了复杂的通信协议，而端用户对传输数据的处理相对简单，减轻了用户端的处理压力。北京工业大学实验学院X.25与FR的比较（2）FR是轻型化的X.25，与X.25相比保留了X.25的物理层功能保留了X.25部分数据链路层功能，并将多路复用功能放在第二层实现丢弃了X.25第三层(差错与流量控制)北京工业大学实验学院X.25与FR的通信过程比较（3）北京工业大学实验学院X.25的确认方式帧中继的确认方式中间节点中间节点目的站源站数据确认中间节点中间节点目的站源站数据确认确认X.25与FR的通信过程比较（4）北京工业大学实验学院6、异步传输模式ATMATM（AsynchronousTranferMode）采用的TDM技术，把数据分成长度较小且固定长（53byte）的信元(cell)，信元包头5bytes,数据48bytes,然后采用分组交换技术进行传输。北京工业大学实验学院B-ISDN/ATM参考模型1、ATM没有规定物理层标准，可以基于任何物理层接口；2、ATM层规定了信元格式的定义和信元传输标准以及虚电路的建立和释放、拥塞控制的过程与协议。3、ATM适配层在用户信息与信元之间提供分拆和重组服务。北京工业大学实验学院ATM协议ATM（AsynchronousTransferMode，异步传输模式）ATM的特点面向连接网络接点功能简单信元长度小而固定转发时延小，传输速率高支持完善的QoS功能ATM与IP之争北京工业大学实验学院7、SONET/SDH同步光纤网（SONET）

同步光纤网（SONET）标准，是由美国在1988年推出的一个新标准。新标准着重于高次群的统一，方便国际间光纤干线的互通。（1）以51.84Mbps为基准进行递增；（2）对于基于铜缆的电信号传输称为第一级同步传送信号（STS-1）；（3）对于基于光纤的光信号传输称为第一级光载波（OC-1）。北京工业大学实验学院同步数字体系（SDH）

CCITT(国际电信联盟)在SONET标准的基础上略作修改，形成国际标准：同步数字体系（SDH）。使之成为不仅适用于光纤传输同时也适用于微波和卫星传输的通用技术。基本的SDH速率为155.520Mbps，称为第1级同步传送模块（STM-1），再将其同步复用、字节间插后得到更高级的STM-N信号，SDH只支持一定的N值(如1,4,16,64等)。目前，我国广域网骨干链路主要采用2.5G(STM-16)和10G(STM-64)组网技术。SDH标准的制定，使得欧洲、北美和日本的三种不同的数字传输体系在STM-1级别上得到了统一。虽然SONET和SDH略有差异，但在较高次群上趋于一致，因此，有时又将SONET和SDH作为同义词看待。北京工业大学实验学院三、常见的接入网技术宽带接入技术介绍普通拨号和ISDN双绞线以太网接入有线电视HFCCableModem接入光纤接入无线接入电力上网DSL接入北京工业大学实验学院xDSL（数字用户线）（2）DSL实现技术：

ADSL非对称数字用户线（我国使用最广泛）

RADSL速率自适应非对称数字用户线

HDSL高比特率数字用户线

VDSL甚高比特率数字用户线

SDSL单线对HDSL数字用户线（HDSL2）北京工业大学实验学院什么是DSL什么是DSLDSL（DigitalSubscriberLine，数字用户线路）是一种以铜制电话双绞线为传输介质的传输技术DSL是一种宽带接入技术电话线电话网/互联网北京工业大学实验学院DSL是一族标准的统称，也称为xDSL对称和非对称DSL按照上行和下行数据速率来区分DSL的分类3-1Internet下行上行服务提供商用户北京工业大学实验学院类型最大速率(b/s)距离对称典型应用PSTN并存ADSL/RADSL下行8M上行768k3.5～5.5km否因特网访问、视频点播、远程访问是HDSL/SDSL1.544M或2.048M5km是T1/E1专线、无线基站互连、高速LAN互连、因特网接入、视频应用否VDSL下行52M上行26M0.3～1.5km均可高清晰度电视、多媒体传输、高速LAN互连、因特网接入是DSL实现技术北京工业大学实验学院各种DSL技术比较技术名称

传输方式

最大上行速率

最大下行速率

最大传输距离

传输媒介

HDSL对称2.32Mbit/s2.32Mbit/s5公里1~3对双绞线SDSL对称2.32Mbit/s2.32Mbit/s3公里1对双绞线SHDSL对称5.7Mbit/s5.7Mbit/s7公里1~2对双绞线VDSL非对称2.3Mbit/s55Mbit/s2公里1对双绞线ADSL非对称1Mbit/s8Mbit/s5公里1对双绞线北京工业大学实验学院ADSL概述ADSL非对称用户数字线路目前世界上应用最广的一种宽带接入技术占据了宽带接入市场一半以上的份额北京工业大学实验学院ADSL与普通拨号及ISDN的比较ADSL普通拨号及ISDN速度快慢快（8M）慢（最大128K）上网影响打电话否是数据信号不经过电话交换机经过电话交换机ADSL与其他接入方式比较3-1北京工业大学实验学院ADSL与CableModemADSLCableModem带宽利用率高低接入方式星型拓朴总线拓朴与相邻用户独享带宽共享带宽ADSL与其他接入方式比较3-2北京工业大学实验学院ADSL与双绞线以太网和光纤ADSL以太网光纤速度快慢8M10M/100M100M/1000M技术成熟度继续发展非常成熟未来发展方向建设成本利用电话线需要重新布线需要重新布线维护成本低高比较高ADSL与其他接入方式比较3-3北京工业大学实验学院ADSL原理－网络基本结构ADSL网络基本结构互联网电话交换网PCADSLModem电话DSLAM高频数据信号低频语音信号用户侧电话局侧用户线路DSLAM:DSLAccessMultiplexer分离器分离器从PC发出的数据是数字信号，经过Modem调制成高频模拟信号，再在分离器处与语音的低频信号混合两路信号在同一信道中混合，如何在接收端分离出来？北京工业大学实验学院ADSL与ATM协议ADSL在链路层上使用ATM协议传统ADSL网络是建立在ATM网络基础上的，现在正在向纯IP网络转变IPATMIPIP包ATM