组网技术与网络管理（第二版） 第5章广域网组网技术

组网技术与网络管理 本章要点： 广域网的技术特点 广域网的主要标准 广域网的设备 无线通信技术 广域网路由 第 5章广域网组网技术 组网技术与网络管理 广域网 (称为远程网，它所覆盖的地理范围从几十公里到几千公里，可以覆盖一个国家、地区，或横跨几个洲，形成国际性的远程网络。广域网通过专用的或交换式的连接方式将计算机连接起来。这种广域网可以通过公众网建立起来，也可以通过服务与某个部门的专用网建立起来。 广域网主要使用分组交换技术。广域网的通信子网可以利用公用分组交换网、卫星通信网和无线分组交换网，它将分布在不同地区的计算机系统互联起来，以达到资源共享的目的。选择广域网时，需要权衡许多因素，例如传输速率、安全性、传输距离等。 1. 传输速率 2. 可靠性 3. 安全性 4. 虚拟私用网络 组网技术与网络管理 英文简称，它是利用光纤、数字微波、卫星等数字信道，以传输数据信号为主的数字通信网络，它可以提供 2承载语音、传真、视频等多种业务。利用数字信道传输数据信号与传统的模拟信道相比，具有传输质量高、速度快、带宽利用率高等优点 。 组网技术与网络管理 (1)传输速率高：在 64s( 2M)速率的数字传输信道 。 (2) 传输质量较高：数字中继大量采用光纤传输系统 ， 用户之间具有固定连接 ， 网络时延小 。 网络设备之间均使用数字传输电路 ， 具有很强的抗噪声和失真的能力 ， 具有很小的传输比特差错率 ， 并且性能稳定 。 (3) 协议简单： 由智能化程度较高的用户端设备来完成协议的转换 ， 本身不受任何规程所约束 ，是全透明网 ， 并且面向各类数据用户 。 通过数字时分复用技术来建立所需要的数据传输通道 。 组网技术与网络管理 (4) 灵活的连接方式： 音、图像传输等多种业务，它不仅可以和用户终端设备相连接，也可以和用户网络相连接，为用户提供了灵活的组网环境。 (5) 电路可靠性高： 得电路安全可靠。 (6) 网络运行管理简便： 组网技术与网络管理 1. 基本业务 2. 扩展业务 (1) 一点对多点通信的业务 (2) 语音 / (3) 组网技术与网络管理 支持数据、语音、图像传输等业务， 可以和用户网络相连接，为客户网络提供灵活的组网环境。 个组成部分：数字通道、 管控制和用户环路。 组网技术与网络管理 (1) 2兆节点 (2) 接入节点 (3) 用户节点 1. 组网技术与网络管理 营、管理和维护的责任地理区域，可以分为一级干线网、二级干线网和本地网 3级。各级网络应根据其网络规模、网络和业务组织的需要，并参照前面介绍的用适当类型的节点，组建多功能层次的网络。在组建网络时，可由 2兆节点组成核心层，用于完成转接功能；由接入节点组成接入层，用于完成各类业务的接入；由用户节点组成用户层，作为用户入网接口。 2. 组网技术与网络管理 一级干线网由设置在各省、各自治区和直辖市的节点组成，它提供省之间的长途 级干线节点设置在省会城市，根据网络组织和业务量的要求，一级干线网节点可与省内多个城市或地区的节点互联。 二级干线网由设置在省内的节点组成，它提供本省内长途和出入省的 据数字通路、 二级干线网上也可以设置枢纽节点。当二级干线网设置核心层网络时，应该设置枢纽节点。 本地网指的是城市范围内的网络，在省内的发达城市可以组建本地网。本地网为其用户提供本地和长途 据网络规模、业务量的要求，本地网可以由多层次的网络组成，本地网中的小容量节点，可以直接设置在用户的室内。 组网技术与网络管理 一级干线网由设置在各省、各自治区和直辖市的节点组成，它提供省之间的长途 级干线节点设置在省会城市，根据网络组织和业务量的要求，一级干线网节点可与省内多个城市或地区的节点互联。 二级干线网由设置在省内的节点组成，它提供本省内长途和出入省的 据数字通路、 二级干线网上也可以设置枢纽节点。当二级干线网设置核心层网络时，应该设置枢纽节点。 本地网指的是城市范围内的网络，在省内的发达城市可以组建本地网。本地网为其用户提供本地和长途 据网络规模、业务量的要求，本地网可以由多层次的网络组成，本地网中的小容量节点，可以直接设置在用户的室内。 2. 组网技术与网络管理 时性强、保密性能要求高的数据业务，例如商业、金融业和办公自动化系统，通过 而实现公司内部的数据传送、企业邮件服务、语音服务等，并可以通过将 于 以对用户而言私密性好，安全性高，如下图所示： D D 器P 打 印 机总 部工 作 站计 算 机笔 记 本P 2分 支 1组网技术与网络管理 5.3 数字用户线路 (一种通过在现有的电信网络中使用高级调制技术，以便在用户和电话公司之间形成高速网络连接的技术。音和视频通信，包括多媒体应用。 速 拓扑实例如下图所示： D S L 适 配 器P 公 司 处 理 器一种数字技术，工作在铜线之上，这些铜线为了提供电话服务已延伸到各个居民区和商业区。要使用 须在诸如计算机、访问服务器、集线器之类的设备上安装一块 后通过这些设备连接到 该适配器在外观上和调制解调器很相似，但是它完全是数字化的，也就是说，它没有把 据终端设备 )的数字信号转换为模拟信号，而是直接在电话线上发送数字信号。两对线被连接到适配器上，然后再引出来连接到电线杆上。在铜线上的通信是单一的，这就意味着一对线仅能用于向外发送数据，另外一对线仅能用于发送数据，这样便形成了到电话公司的上行线路和到用户的下行线路。上行线路传输的最大速率可高达 下行线路通信速率可以高达 60不使用中继器的情况下，用户距电话公司的最大距离可长达 5.3 组网技术与网络管理 1. 不对称数字用户线路 ( 2. 自适应速率不对称数字用户线路 ( 3. 高比特速率数字用户线路 ( 4. 超高比特速率用户数字线路 ( 5. 对称数字用户线路 ( 5.3 组网技术与网络管理 步光纤网 )一种光纤技术，其数据传输速率可以高达1 1986年， 是最终形成的标准却叫作同步数字序列 (该标准主要在欧洲得到应用。目前， 这些设备提供高速通信。 可以在长距离上提供高速的数据传输，例如，在两个城市或地区之间。 组网技术与网络管理 载波通信 (从 。主要的传输技术工作在物理层上，这使得其他一些传输技术，例如以运行在 例如， 它和使用可变帧长的技术兼容性较差。 光纤载波级别 1(其电子方面的级别称为同步传输信号级别 1(从此速率开始，即可将信号切换到特殊类型服务所需要的更高速率上。未来的56，传输速率为 但是 不是 为同步传输模型级别 1( 如下图所示： 通信介质和特性 组网技术与网络管理 通信介质和特性 光纤传输速率 传输速率 (网技术与网络管理 将 照某个相应的线速进行连续传输，它保留了 中， 661， 义了在点到点链路上传输多协议数据包的标准方法，它是正式的 层参考模型中，位于网络层之下，为了能与网络层平滑地连接， 要为不同的网络层协议提供相应的封装控制协议 ( 错控制和链路初始化控制等功能； 满足映射到 组网技术与网络管理 光以太网综合了光纤传输和以太网组网模式的最佳性能。借助以太网设备，采用以太网数据包格式实现广域网通信业务，可以适用于任何光传输网络 光纤直接传输、 波分复用 )和 步光纤网络 )等。光以太网可以实现 10100且目前可以实现 10将成为各种业务的增值点。 光以太网通常应用于广域网、城域网等大型骨干网络中。通常，电信运营商会在城市之间和大型城市中建立光纤网络，然后运用以太网承载在城域型网络、广域网络上，构建成光纤以太网络。 光以太网应用 组网技术与网络管理 建设光以太网络以 2层 /3层局域网交换机、路由器、 集波分复用 )设备为基础。光纤电路可以是光纤全带宽、一个 换机或者路由器必须具有光纤接口，目前，大多数的高端交换机或者路由器都有光纤接口，或者可以通过模块扩展这种接口。 目前采用最多的是 直接在 由器 点到点 光以太网应用 组网技术与网络管理 即前面所说的传输方式 )，在这个模式中，信息被组织成信元 (包含一段信息的信元并不需要周期性地出现在信道上，从这个意义上说， 音、视频以及多媒体应用程序的高速网络传输方法。 协议能够在一个常规的传输信道上，在比特率不变和比特率变化的通信量之间进行切换。 件以及与 便能够适应不同规模、速度以及寻址技术的网络。 将需要传输的数据划分成多个大小相等的信元，并给这些信元附上一个头，以保证每一个信元能够正确地发送到目的地址。这种 频以及数据。可用的 55155622较低的速率，例如622于局域网应用，而 622 组网技术与网络管理 异步传输模式 在 如图5 该模型包括 3个面：用户面 、 控制面和管理面 ， 而在每个面中再进行分层 ， 分为物理层 、 ： (1)物理层：用于管理介质传输。 (2)责建立连接并使信令穿越 此，该层需要使用到 (3)负责将高层协议与 组网技术与网络管理 个面分别用于完成不同的功能： (1)用户平面：采用分层结构传送用户信息流 ， 并具有一定的控制功能 ， 如流量控制 、 差错控制等 。 (2)控制平面：采用分层结构 ， 提供呼叫控制和连接控制功能 ，利用信令进行呼叫和连接的建立 、 监视和释放 。 (3)管理平面：包括层管理和面管理 ， 其中层管理采用分层结构 ，提供与各协议层实体的资源和参数相关的管理功能 ， 如元信令等 。同时层管理还用于处理与各层相关的 管理不分层 ，它提供与整个系统相关的管理功能 ， 并对所有的平面起协调作用 。 组网技术与网络管理 固定长度的分组 信元 (传输所有的信息 。 信元长 53字节 ， 其中 ， 信元头为 5字节 ， 余下的48字节是所要传输的数据 ， 它的主要功能是向每一个信元提供信道和路径信息 。 当一个信元进入 该交换机能够识别出信元所在路由的虚拟连接 。 (1)类属流控制 (只用于本地控制 ， 域中的编码值并非从端到端进行传递 。 (2)虚拟路径标识符 (包括 以便标识用户之间或者用户和 (3)虚拟信道标识符 (包含 以便标识用户之间或者用户和 组网技术与网络管理 (4)有效载荷类型指示符 (用于标识有效载荷区域内的数据类型 ， 也可能包括用户 、 网络或者管理等信息 。 (5)信元丢失优先级 (表示信元是否能够丢弃 该值为 0时 ， 意味着该信元有很高的优先级 ， 故不能丢弃 。 (6)头错误控制 (用于错误检测以及单个位错误的纠正 。 (7)信元交换技术是对传统电话系统的电路交换的巨大突破 。 选择信元的理由如下：第一 ， 信元交换灵活 ， 它可以容易地处理固定速率流量 (声音 、 影像 )和变化速率 (数据 )流量；第二 ， 对于高速率的数据传输 (如 s)， 信元的数据交换技术比传统的多路复用技术容易 ， 特别是在使用光纤传输数据时；第三 ， 可以实现电视转播和广播功能 。 组网技术与网络管理 于将终端节点和 前已付诸使用的两种网络接口类型是：用户 /网络接口 (网络节点接口 ( 是用户设备与网络之间的接口，直接面向用户。 用户可以通过怎样的物理线路和接口与 据 可分为公用网的 种，这两种 是 以 灵活、发展也更快一些。 组网技术与网络管理 网络之间的接口，一般是两个交换机之间的接口，和 及信令等功能，但由于 以 种，公网 公网 、 7号信令体系的宽带 采用 组网技术与网络管理 常见的局域网实现是在校园网络中，其中的连接都是在扩展地理距离的基础上建立起来的。如果设计完善，将 为它降低了互联网络环境的复杂性。 包含在校园网中的独立局域网分段的传输速率通常比主干本身的速率要慢。这种设计使得网络总体性能更好，但是随着网络的发展，变得更加依赖于多媒体，那么要求满足桌面需要的速度也应当提高。有时候，网络设计者忽略了增加主干传输速率的需要，例如从 10055字节的能力。 组网技术与网络管理 随着互联网的迅速发展和人们对网络质量及服务要求日益增长 ，很多新兴的宽带技术孕育而生 ， 其中 它的出现为互联网技术带来了一个崭新的局面 ， 并且取代了被普遍看好的 逐步称为 组网技术与网络管理 多协议标记交换。新一代的告诉骨干网交换的标准。它是 句话说就是在建立在 在帧中继及 换技术上结合路由功能，数据包通过虚拟电路来传送。 而取代了在网络层上的软件式交换。它整合了 是因为这个原因，所以它可以解决互联网路由的问题，使数据包传送的延迟时间减短，增加网络的传输速度，更适合多媒体信息的传输。 络上的路由器只需判断标记后即可进行转送处理。其实 由此标记来确定数据包的路径以及其优先级，然后在与 而减少了数据包延迟和提升网络服务品质提供更多样化的服务。 组网技术与网络管理 为进入网络中的所有 且通过对这个标记的交换来实现 记作为 网络内部数据包退出了 据包就会被解开，继续按照 中在网络边缘的节点被称为标记边缘路由器（ 而网络的核心节点就被称为标记交换路由器（ 每一个节点在 外， 一条 组网技术与网络管理 当 然首先，且按照它的目的地址和业务等级加以区分。在 概念来将输入的数据流映射到一条 句话来说，也就是 着相同处理过程的数据包。从而能够将所有 对于每一个 达目的地。数据包分配到一个 记生成库将每一个 转发数据包时， 后将数据包用 标记信息库所规定的下一个接口发送出去。 组网技术与网络管理 当一个带有标记的数据包到达 时以它作为索引在标记库中进行查找。当找到相关信息后，取出出局的标记，并由出局标记代替入局标记，从标记库中所描述的下一跳接口送出数据包。最后在 然按照 组网技术与网络管理 在人口稀疏的地区和部分城区，一种未来的选择是使用低轨地球卫星 (络。目前，大部分的通信卫星都运行在地球表面 22000英里之上的大气层中。这些卫星所处的最大高度和中等高度都会导致较大的传输延迟，这对于时间敏感的数据传输和多媒体应用来说是难以接受的。 35 1000公里的轨道上绕地运行，它可以进行较快的双向信号传输。因为是低轨运行，这些卫星可以到达的地理区域便受到一定的限制，所以需要上百个 用这些网络， 过 使用一种特殊的天线和信号解码设备。 球视频会议、课堂和教育通信以及其他一些涉及语音、视频和数据的通信。对于大多数用户来说，上行链路和下行链路的通行带宽有望达到 264着 输的速率有望达到 155 组网技术与网络管理 种做法已经得到美国 中最著名的莫过于 铱星 ” 系统。铱星系统( 划由 66颗卫星组成。主要用于语音通信，采用了先进的星际传递技术，信息在卫星之间传递，无需落地，可以直接传送。最初的设想是：全球经常旅行的人，包括旅游者，特别是随经济全球化而日益增多的商务出差人士，人手一机，人手一个号码。系统于 1998 年 9月发射了 47颗卫星后，开始投入商业运行， 1999年进入了破产保护，投入资金 50亿美元，正式运营一年，用户不到 4万个。尽管这个系统最终以失败告终，但是人们对卫星通信的热情并没有因此而消减。 卫星通信系统所具有的全球覆盖、无缝隙通信，不受通信距离而影响通信成本，卫星技术可靠性高、应用范围广等技术特点，使得卫星通信的前景依然光明。 组网技术与网络管理 线通信技术 无线技术给人们带来的影响是无可争议的。如今每一天大约有 15万人成为新的无线用户，全球范围内的无线用户数量目前已经超过 2亿。这些人包括大学教授、仓库管理员、护士、商店负责人、办公室经理和卡车司机。他们使用无线技术的方式和他们自身的工作一样都在不断地更新。 从七十年代，人们就开始了无线网的研究。在整个八十年代，伴随着以太局域网的迅猛发展，以具有不用架线、灵活性强等优点的无线网以己之长补 “ 有线 ” 所短，也赢得了特定市场的认可，但也正是因为当时的无线网是作为有线以太网的一种补充，遵循了 直接架构于 性能不稳定 ,传输速率低且不易升级等弱点 ,不同厂商的产品相互也不兼容 ,这一切都限制了无线网的进一步应用。 组网技术与网络管理 这样，制定一个有利于无线网自身发展的标准就提上了议事日程。到 1997年 6月， 要是对网络的物理层 (媒质访问控制层 (行了规定，其中对 厂商的产品在同一物理层上可以互操作，逻辑链路控制层 (一致的，即 图一所示）。这样就使得无