《计算机网络》-第３章　广域网技术

３.１广域网技术的选择３.１.１广域网概述１.广域网的概念及结构广域网（ＷｉｄｅＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ，ＷＡＮ）又称为远程网，其覆盖范围一般为几十千米至数千千米，可在全球范围内进行连接。较之于局域网，广域网的数据传输速率较低，其传输速率通常为５６Ｋｂ／ｓ～１５５Ｍｂ／ｓ，现在已有６２Ｍｂ／ｓ、２.４Ｇｂ／ｓ甚至更高速率的广域网。广域网的通信子网主要使用分组交换技术，它可以利用公用分组交换网、卫星通信网和无线分组交换网，将分布在不同地区的局域网或计算机系统连接起来，达到资源共享的目的。下一页返回３.１广域网技术的选择广域网分为通信子网与资源子网两部分，主要是由一些结点交换机和连接这些交换机的链路组成。结点交换机执行将分组存储转发的功能。广域网的链路一般分为传输主干和末端用户线路，根据末端用户线路和广域网类型的不同，有多种接入广域网的技术，并提供各种接口标准。广域网的结构如图３－１所示。２.广域网的设备及特性根据定义，广域网连接相隔较远的设备，这些设备包括如下几部分。路由器（Ｒｏｕｔｅｒ）：提供诸如局域网互联、广域网接口等多种服务，包括ＬＡＮ和ＷＡＮ的设备连接端口。ＷＡＮ交换机（Ｓｗｉｔｃｈ）：连接到广域网带宽上，进行语音、数据资料及视频通信。上一页下一页返回３.１广域网技术的选择ＷＡＮ交换机是多端口的网络设备，通常进行帧中继、Ｘ.２５及交换百万位数据服务（ＳＭＤＳ）等流量的交换。ＷＡＮ交换机通常在ＯＳＩ参考模型的数据链路层之下运行。调制解调器（Ｍｏｄｅｍ）：包括针对各种语音级（ＶｏｉｃｅＧｒａｄｅ）服务的不同接口，信道服务单元／数字服务单元（ＣＳＵ／ＤＳＵ）是Ｔ１／Ｅ１服务的接口，终端适配器／网络终结器（ＴＡ／ＮＴ１）是综合业务数字网（ＩＳＤＮ）的接口。通信服务器（ＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎＳｅｒｖｅｒ）：汇集拨入和拨出的用户通信。上一页下一页返回３.１广域网技术的选择广域网的特性如下所述。（１）由相距较远的局域网或城域网互联而成，通常除了计算机设备以外，还要涉及一些电信通信方式。（２）与局域网区别之一在于需要向外界的广域网服务供应商申请广域网服务。（３）广域网技术主要体现在ＯＳＩ参考模型的下三层：物理层、数据链路层和网络层。（４）广域网通常是由电信运营商负责组建和维护，并向全社会提供面向通信的有偿服务，因此会涉及业务流量统计和计费问题。３.广域网与局域网的区别广域网与局域网相比有以下一些明显的区别。上一页下一页返回３.１广域网技术的选择（１）从覆盖范围上来讲，广域网覆盖范围较之于局域网要大得多，因此广域网的拓扑结构比局域网要复杂。广域网一般无固定拓扑结构。由于其结构复杂，需要的网络协议也比较复杂。（２）从组成上来讲，广域网通常是由一些节点交换机以及连接这些交换机的链路组成。节点交换机执行将分组存储转发的功能。节点之间都是点到点连接。为了提高网络的可靠性，通常一个节点交换机与多个节点交换机相连。而局域网通常采用多点接入、共享传输媒体的方法，从本质上讲局域网是总线型的。（３）从层次上来讲，广域网使用的协议在网络层，主要考虑路由选择问题。而局域网使用的协议主要在数据链路层以及物理层。上一页下一页返回３.１广域网技术的选择（４）从管理上来讲，局域网通常由单个机构或部门组织和管理，广域网则没有一个专门机构来管理和维护。广域网的运行更多依赖于使用它的机构之间的相互协作。（５）从兼容性上来讲，广域网一般由连接已有网络发展而来，网络内包含更多的不兼容性，例如数据帧的大小不同、使用的路由策略不同等。３.１.２广域网协议的选择１.广域网的协议层次广域网是一种跨地区的数据通信网络，使用电信运营商提供的设备作为信息传输的平台。ＩＳＯ的ＯＳＩ参考模型同样适用于广域网。广域网协议主要位于ＯＳＩ参考模型的下三层：物理层、数据链路层和网络层。常见的广域网协议与ＯＳＩ参考模型之间的对应关系如图３－２所示。上一页下一页返回３.１广域网技术的选择（１）物理层协议。广域网物理层协议描述了广域网的物理层，描述了数据终端设备（ＤＴＥ）与数据通信设备（ＤＣＥ）之间的接口。连接到广域网的设备通常是一台路由器即ＤＴＥ，而连接到另一端的设备即ＤＣＥ，为服务提供商提供接口，也就是为广域网络业务提供电气、机械、操作性以及功能性的连接，例如ＥＩＡ／ＴＩＡ－２３２、ＥＩＡ／ＴＩＡ－４４９、ＥＩＡ－５３０、Ｖ.２４、Ｖ.３５、ＨＳＳＩ（高速串行接口）、Ｇ.７０３、Ｘ.２１ｂｉｓ等。上一页下一页返回３.１广域网技术的选择（２）数据链路层协议。在每个ＷＡＮ连接上，数据通过ＷＡＮ链路前都被封装到帧中。为了确保验证协议的适用，必须配置恰当的第二层封装类型。第二层协议的选择主要取决于拓扑结构和通信设备。ＷＡＮ数据链路层定义了传输到远程站点的数据封装格式，并描述了在单一数据路径上各系统间的帧传送方式。常见的广域网数据链路层协议包括ＰＰＰ、ＳＬＩＰ、ＳＤＬＣ、ＨＤＬＣ、帧中继等。①点对点协议（ＰＰＰ）：是为在同等单元之间传输数据包的简单链路设计的链路层协议。这种链路提供全双工操作，并按照顺序传递数据包。设计目的主要是通过拨号或专线方式建立点对点连接以发送数据，使其成为各种主机、网桥和路由器之间简单连接的一种共通的解决方案。现在广泛使用的ＡＤＳＬ技术的用户身份认证就是采用ＰＰＰ来实现的。上一页下一页返回３.１广域网技术的选择②串行线路网际协议（ＳＬＩＰ）：ＳＬＩＰ是ＰＰＰ的前身，用于使用ＴＣＰ／ＩＰ的点对点串行连接。目前ＳＬＩＰ已经基本被ＰＰＰ取代。③同步数据链路控制（ＳＤＬＣ）协议：是一种ＩＢＭ开发的数据链路层协议，适用于系统网络体系结构（ＳＮＡ）。④高级数据链路控制（Ｈｉｇｈ－ＬｅｖｅｌＤａｔａＬｉｎｋＣｏｎｔｒｏｌ，ＨＤＬＣ）：是由国际标准化组织（ＩＳＯ）根据ＩＢＭ公司的ＳＤＬＣ（ＳｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓＤａｔａＬｉｎｋＣｏｎｔｒｏｌ）协议扩展开发而成的。它是一个在同步网上传输数据、面向比特的数据链路层协议，是点对点、专用链路和电路交换连接上默认的封装类型。ＨＤＬＣ定义了同步串行链路上使用帧标识和校验的数据封装方法。当连接不同厂商路由器时，要使用ＰＰＰ封装。ＨＤＬＣ同时支持点对多点和点对点连接。上一页下一页返回３.１广域网技术的选择⑤帧中继（ＦｒａｍｅＲｅｌａｙ）：一种基于光纤的高性能包交换广域网协议，可以应用在各种类型的网络接口上。它主要用在公共或专用网上的局域网互联以及广域网连接。大多数公共电信局都提供帧中继服务，把它作为建立高性能的虚拟广域连接的一种途径。帧中继是进入带宽范围为５６Ｋｂ／ｓ～１.５４４Ｍｂ／ｓ的广域分组交换网的用户接口。（３）网络层协议。广域网的网络层协议主要有ＣＣＩＴＴ的Ｘ.２５协议和ＴＣＰ／ＩＰ中的ＩＰ等。上一页下一页返回３.１广域网技术的选择①Ｘ.２５是帧中继的原型，指定链路访问平衡（ＬＡＰＢ，ＬｉｎｋＡｃｃｅｓｓＰｒｏｃｅｄｕｒｅＢａｌａｎｃｅｄｆｏｒＸ.２５）为数据链路层协议。ＬＡＰＢ定义了ＤＴＥ与ＤＣＥ之间如何连接的ＩＴＵ－Ｔ标准，在公用数据网络上维护远程终端访问与计算机通信。用来封装位于Ｘ.２５中的第二层数据包。由于Ｘ.２５是在差错率较高的铜缆上实现，因而提供了扩展错误检测和滑动窗口功能。另外，随着网络技术的发展，常用的广域网数据链路层协议还包括以下几种。②异步传输模式（ＡｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓＴｒａｎｓｆｅｒＭｏｄｅ，ＡＴＭ）：ＡＴＭ是信元交换的国际标准，在定长（５３字节）的信元中能传送各种服务类型数据包。适用于高速传输介质（如ＳＯ-ＮＥＴ）。上一页下一页返回３.１广域网技术的选择③综合业务数字网（ＩＳＤＮ）：ＩＳＤＮ提供一组数字服务，可通过现有的电话线路传输语音和数据资料。２.选择广域网协议为了确保广域网使用恰当的协议，必须在路由器配置适当的第二层封装。协议选择可根据所采用的广域网技术和通信设备确定。路由器将数据包以第二层帧格式进行封装，然后传送到广域网。大多数帧格式具有相似的结构，但每一种数据链路协议都指定了自己特殊的帧类型，所以不同类型的帧又是不相容的。默认情况下，Ｃｉｓｃｏ路由器的串口封装使用ＨＤＬＣ协议。要使用其他封装，必须要手动配置。封装协议的选择依赖于所使用的广域网技术和通信设备。上一页下一页返回３.１广域网技术的选择通常的广域网协议有以下几种。①点对点协议（ＰＰＰ）。②串行线路互联协议（ＳｅｒｉａｌＬｉｎｅＩｎｔｅｒｎｅｔＰｒｏｔｏｃｏｌ，ＳＬＩＰ）。③ＨＤＬＣ：ＨＤＬＣ同时支持点对点与点对多点连接。④Ｘ.２５／平衡式链路访问程序（ＬＡＰＢ）。⑤帧中继。⑥ＡＴＭ：ＡＴＭ适于利用高速传输介质（如ＳＯＮＥＴ）。⑦Ｃｉｓｃｏ／ＩＥＴＦ：用来封装帧中继流量。⑧综合业务数字网（ＩＳＤＮ）。上一页下一页返回３.１广域网技术的选择３.１.３广域网连接的选择构建广域网和构建局域网有着很大的不同：局域网一般由企业或单位完成传输网络的建设，通常网络的传输速率很高，如千兆以太网；而广域网受各种因素的制约，必须借助公共网络实现连接。因此，设计广域网的关键在于掌握各种公共传输网络的特性、公共传输网络和用户网络之间的互联技术。目前，有两种类型的广域网连接可供选择：专线连接和交换连接，如图３－３所示。交换连接可以是电路交换或者是分组交换。上一页下一页返回３.１广域网技术的选择１.专线连接专线连接是一种租用线路的方式，提供全天候服务。专线通常用于传送数据资料、语音，同时也可以传送视频图像。在数据网络设计中，专线通常提供主要网站或园区间的核心连接或主干网络连接，以及ＬＡＮ对ＬＡＮ的连接。一条专线线路是两个节点间的连续可用的点对点链路。专用的全天候连接是由点对点串行链路提供的。专线一般使用同步串行链路。进行专线连接时，每个连接都需要路由器的一个同步串行连接端口，以及来自服务提供商的ＣＳＵ／ＤＳＵ（通道服务单元／数字服务单元）和实际电路。通过ＣＳＵ／ＤＳＵ时可用的典型带宽可达２Ｍｂ／ｓ（Ｅ１），最高能提供高达４５Ｍｂ／ｓ（Ｔ３）和３４Ｍｂ／ｓ（Ｅ３）的带宽。而其数据链路层的各种封装方法提供了使用者数据流量的弹性及可靠性。上一页下一页返回３.１广域网技术的选择ＣＳＵ／ＤＳＵ（通道服务单元／数字服务单元）是一个数字接口装置（或两个分离的数字装置），用以适配和连接数据终端设备（ＤＴＥ）上的物理接口和电信运营商交换网络中的数据电路端接设备（ＤＣＥ）（如一个电信交换机）上相应的接口。ＣＳＵ／ＤＳＵ也为上述设备间的通信提供信号时钟。图３－４所示为ＣＳＵ／ＤＳＵ在网络中的位置。如果网络需要提供实时的数据流，例如电子商务事务处理，高速专线是最能满足需求的。专线网络常用的典型连接技术如下。①５６Ｋｂ／ｓ。②６４Ｋｂ／ｓ。③Ｔ１（１.５４４Ｍｂ／ｓ）美国标准。④Ｅ１（２.０４８Ｍｂ／ｓ）欧洲标准。上一页下一页返回３.１广域网技术的选择⑤Ｅ３（３４.０６４Ｍｂ／ｓ）欧洲标准。⑥Ｔ３（４４.７３６Ｍｂ／ｓ）美国标准。⑦ＸＤＳＬ：一种正在不断发展的针对家庭使用的广域网技术。ｘＤＳＬ代表整个ＤＳＬ技术家族，包括高数据速率ＤＳＬ（Ｈｉｇｈ－ｂｉｔ－ｒａｔｅＤＳＬ，ＨＤＳＬ）、单线ＤＳＬ（Ｓｉｎｇｌｅ－ｌｉｎｅＤＳＬ，ＳＤＳＬ）、非对称ＤＳＬ（ＡｓｙｍｍｅｔｒｉｃＤＳＬ，ＡＤＳＬ）、甚高速ＤＳＬ（Ｖｅｒｙ－ｈｉｇｈ－ｄａｔａ－ｒａｔｅ，ＶＤ-ＳＬ）。带宽随着与电信公司设备之间距离的增加而减少。在离电信公司设备近的地方，可达到最高速率５１.８４Ｍｂ／ｓ。大多数情况下带宽低得多（从每秒几百千比特到几兆比特）上一页下一页返回３.１广域网技术的选择⑧ＳＯＮＥＴ：一系列高速的物理层技术。设计是针对光纤的，但也可以运行在铜质电缆上；可以实现在不同等级的光纤载波（ＯＣ）上，从５１.８４Ｍｂ／ｓ（ＯＣ－１）到９９５２Ｍｂ／ｓ（ＯＣ－１９２）；通过波分复用可以实现高数据速率。在互联网骨干上的使用非常广泛。路由器的同步串行连接使用如下标准连接到ＤＣＥ（如ＣＳＵ／ＤＳＵ）。①ＥＩＡ／ＴＩＡ－２３２（ＲＳ－２３２）。②ＥＩＡ／ＴＩＡ－４４９。③Ｖ.３５。④Ｘ.２１。⑤ＥＩＡ－５３０上一页下一页返回３.１广域网技术的选择２.交换连接交换连接包括电路交换和分组（包或信元）交换两种。（１）电路交换方式。电路交换是广域网中常用的一种交换方式，在这种交换网络中，每次会话都要建立、维护和拆除一条专用物理电路。电路交换方式无须对用户数据进行修正和解释，传输时延小。但是，在电路交换方式中，由于用户独占带宽，因此线路利用率低下。典型的电路连接方式有：异步串行拨号连接、ＩＳＤＮ连接、ＩＳＤＮＰＲＩ连接。①异步串行拨号连接（ＰＯＳＴ）：提供的模拟拨号功能是基于标准电话线的电路交换服务，是一种最为普遍的传输服务，本质特点是使用户能利用按需拨号路由技术（ＤＤＲ）将远程连接配置成仅当需要连接服务时才启动该连接，需要有调制解调器来将数字信号转换成模拟信号，以便通过电话网络传输。上一页下一页返回３.１广域网技术的选择②ＩＳＤＮ连接：解决了用户环路的数字传输问题，实现了端到端的数字化，并通过这个标准化的数字接口，解决各种数字和模拟信息的传递。它能够通过电话网络承载数据、话音以及其他信息流。它包括基本速率接口（ＢＲＩ＝２Ｂ＋Ｄ）和集群速率接口（ＰＲＩ＝３０Ｂ＋Ｄ或２３Ｂ＋Ｄ）。Ｂ信道为用户信道，用来传输话音、数据等用户信息，传输速率为６４Ｋｂ／ｓ；Ｄ信道为控制信道，它传送公共信道信令，这些信令用来控制同一接口的Ｂ信道上的呼叫，速率是６４Ｋｂ／ｓ（ＰＲＩ）或１６Ｋｂ／ｓ（ＢＲＩ）。上一页下一页返回３.１广域网技术的选择（２）分组交换方式。①包交换方式：包交换方式也是广域网上经常采用的交换技术。在包交换网络中，用户可以通过运营商网络共享一条点对点链路，在设备之间进行数据分组的传递。分组交换主要采用统计复用技术在多台设备间实现电路共享。ＡＴＭ，帧中继，ＳＭＤＳ以及Ｘ.２５等都是采用包交换技术的广域网技术。②信元交换：信元交换服务（Ｃｅｌｌ－ＳｗｉｔｃｈＳｅｒｖｉｃｅ）提供了一种专用连接交换技术，将数字化的数据组织成信元单元，然后用数字信号技术将其在物理介质中传输。信元交换服务最常用的有两种：异步传输模式（ＡｓｙｃｈｒｏｎｏｕｓＴｒａｎｓｆｅｒＭｏｄｅ，ＡＴＭ）和交换式多兆位数据服务（ＳｗｉｔｃｈｅｄＭｕｌｔｉｍｅｇａｂｉｔＤａｔａＳｅｒｖｉｃｅ，ＳＭＤＳ）。各自的特征如表３－１描述。上一页下一页返回３.１广域网技术的选择除了以上广域网连接技术外，还有拨号调制解调器（ＤｉａｌｕｐＭｏｄｅｍｓ）、电缆调制解调器（ＣａｂｌｅＭｏｄｅｍｓ）以及地面和人造卫星的无线服务（ＴｅｒｒｅｓｔｒｉａｌａｎｄＳａｔｅｌｌｉｔｅＷｉｒｅｌｅｓｓ）。其特性描述如表３－２所示。３.１.４广域网服务的选择广域网常用于互联相距很远的局域网，所以在许多广域网中，公用网络系统一般用来充当通信子网。广域网中最高层是网络层，网络层为上层提供的服务分为两种，即无连接的网络服务和面向连接的网络服务。这两种服务的具体实现就是通过所谓的数据报服务和虚电路服务。上一页下一页返回３.１广域网技术的选择１.虚电路服务：虚电路常用于其服务方式为面向连接的子网中，虚电路的想法是避免对发送的每一个分组都必须进行路由选择。取而代之的方法是，当建立连接时，从源端机器到目的端机器的路由就作为连接建立的一部分加以保存，此路由用于传输连接上的所有数据，这与电话系统的工作原理完全一样。当释放连接时，虚电路也随之撤销。公用电话交换网（ＰＳＴＮ）、分组交换数据网（Ｘ.２５）、帧中继和综合业务数据网（ＩＳＤＮ）等都属此类。虚电路服务工作流程如图３－５所示。虚电路服务特点如下。①在数据发送前要建立虚拟连接，每个虚拟连接对应一个虚拟连接标识，网络中的结点交换机根据这个标识决定将分组转发到哪个端口。上一页下一页返回３.１广域网技术的选择②虚电路服务可以保证按发送的顺序收到分组，有服务质量保证。差错处理和流量控制可以选择由用户负责或由网络负责。③路由固定，数据转发开销小；服务质量比较稳定，适于一次性大批量数据传输。④稳定性差，某个中继系统故障会导致整个系统连接的失败。２.数据报服务：对于数据报服务，即使其服务方式是面向连接的，也不预先选择路由。发出的每一个分组所选择的路由独立于其前面发出的分组，后续的分组可以走不同的路由。虽然数据报通信子网必须做更多的工作，但它比虚电路式通信子网更健壮，更容易处理传输失败和拥塞的数据。交换式多兆位数据服务（ＳＭＤＳ）和数字数据网（ＤＤＮ）采用的就是这种服务方式。数据报服务工作流程如图３－６所示。上一页下一页返回３.１广域网技术的选择数据报服务特点如下。①在数据发送前通信双方不建立连接。②每个分组独立进行路由选择，因此具有高度的灵活性，各分组都要携带地址信息。③网络无法保证数据不丢失，用户自己负责差错处理和流量控制。④网络资源的利用率较高。⑤转发过程和端系统的处理开销相对较大，因此总体的处理效率低于面向连接的方式。数据报服务与虚电路服务的比较如表３－３所示。上一页返回３.２广域网组网技术的选择３.２.１ＰＳＴＮ（公用电话交换网）ＰＳＴＮ（ＰｕｂｌｉｃＳｗｉｔｃｈｅｄＴｅｌｅｐｈｏｎｅＮｅｔｗｏｒｋ），即公用交换电话网，也就是大多数家庭使用的典型的电话网络。ＰＳＴＮ也可以称作普通老式电话服务（ＰＯＴＳ）。它最开始由模拟线路组成，后来发展成可以处理话音通信。现在，大多数ＰＳＴＮ通过光纤、铜双绞线、微波和卫星来传输数字信号。但是，目前大部分拨号到局域网的连接大多采用这种系统。确实，如果只是个人接收电子邮件或访问万维网，ＰＳＴＮ一般都能胜任。例如，外出参加会议的销售人员每晚都可能要从旅馆拨号接入他办公室里的局域网来接收电子邮件。如果他不需要下载大量数据的话，使用旅馆房间里的电话线也就足够了。下一页返回３.２广域网组网技术的选择ＰＳＴＮ的缺点在于它不能满足许多广域网应用所要求的质量和吞吐量。广域网连接的质量在很大程度上取决于传输过程中，有多少数据包丢失或遭受破坏、它接收数据有多快，以及它是否会彻底放弃连接。为了提高质量，大多数数据传输方法都采用了纠错技术，例如，ＴＣＰ／ＩＰ利用数据接收方的应答信号。另外，许多（尽管不是全部）ＰＳＴＮ链接都是数字式的，并且数字线路比老的模拟线路更可靠。这种数字线路解决了纯模拟线路难以解决的质量问题。上一页下一页返回３.２广域网组网技术的选择图３－７所示为典型的从调制解调器到调制解调器的拨号呼叫，演示了通过ＰＳＴＮ连接的吞吐量是怎样减少的。想象通过５６Ｋｂ／ｓ的调制解调器拨号进入ＩＳＰ，并在万维网上冲浪。首先，要通过计算机的调制解调器发出呼叫。调制解调器把从计算机输出的数字信号转换成模拟信号，经过电话线进入本地电话公司的呈现点（ＰＯＰ）。呈现点就是两个电话系统的汇合处，不管它是本地电话公司连接长途载波的地方，还是ＩＳＰ的数据中心连接本地载波的地方。在呈现点，信号又被转换回数字脉冲，并通过数字主干网（通常都采用光纤）传送到ＩＳＰ的呈现点。上一页下一页返回３.２广域网组网技术的选择３.２.２ＩＳＤＮ（综合业务数字网）ＩＳＤＮ（ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＳｅｒｖｉｃｅｓＤｉｇｉｔａｌＮｅｔｗｏｒｋ，综合业务数字网）是一种国际标准。它是国际电信联盟（ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＴｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓＵｎｉｏｎ，ＩＴＵ）为了在数字线路上传输数据而开发的。与ＰＳＴＮ一样，ＩＳＤＮ也使用电话载波线路进行拨号连接。但它和ＰＳＴＮ又截然不同，它独特的数字链路可以同时传输数据和语音。ＩＳＤＮ线路可以同时传输两路话音和一路数据。然而，要实现这一技术，ＩＳＤＮ用户必须使用正确的设备才能容纳全部三个链接，这在本节后面会讲到。由于具备同时传输话音和数据的能力，ＩＳＤＮ线路解决了在同一个地方要用不同的线路分别支持传真、调制解调器和话音呼叫的问题。上一页下一页返回３.２广域网组网技术的选择ＢＲＩ（基本速率ＩＳＤＮ）使用两个Ｂ信道和一个Ｄ信道，可以用下面的式子表示：２Ｂ＋Ｄ。这两个Ｂ信道被网络按两个独立的连接来处理，并能同时传输相互独立的一路话音和一路数据，或者同时为两路数据。在一个叫作绑定的过程中，两路６４Ｋｂ／ｓ的Ｂ信道能够合并成一路来传输１２８Ｋｂ／ｓ的数据，也就是一个ＢＲＩ连接所能容纳的最大吞吐量。大部分ＩＳＤＮ的家庭用户都使用了ＢＲＩ，这是一种经济的ＩＳＤＮ连接方式。上一页下一页返回３.２广域网组网技术的选择图３－８示出了一个典型的ＢＲＩ连接是如何为具有ＩＳＤＮ连接的家庭用户提供服务的例子（注意：图３－８所描述的配置适用于在北美的安装。由于欧洲和亚洲都使用了不同的传输标准，在这些地区，标准的ＩＳＤＮ连接提供的Ｂ信道的数目也都不同）。在用户端，利用电话公司的线路，ＩＳＤＮ连接到网络终端１（ＮＴ１）的设备上。在客户的建筑物里，网络终端１设备连接利用双绞线经过ＲＪ－１１（标准电话）或ＲＪ－４５信息插头模块与ＩＳＤＮ终端设备相连接。ＩＳＤＮ终端设备（ＴＥ）包括各种板卡或独立式设备，用它们可以将计算机连接到ＩＳＤＮ线路（类似于以太网或令牌环网所用的网络适配器）。上一页下一页返回３.２广域网组网技术的选择ＰＲＩ（主速率ＩＳＤＮ）使用２３个Ｂ信道和一个６４Ｋｂ／ｓ的Ｄ信道，可以用下式表示：２３Ｂ＋Ｄ。ＰＲＩ不像ＢＲＩ有那样多的个人用户，但需要更大吞吐量的商业或其他用户也许会选择它。与ＢＲＩ一样，ＰＲＩ链接的各个Ｂ信道都能传输话音和数据，且相互间独立或者说不绑定在一起使用。每一个ＰＲＩ连接能达到的最大吞吐量是１.５４４Ｍｂ／ｓ，这和Ｔ１的一样。事实上，ＰＲＩ信道可以通过Ｔ１线路传输。图３－９描述了一个典型的ＰＲＩ连接。ＩＳＤＮ的缺点是：不用中继器中继信号时就只能跨越５.５ｋｍ的传输距离。正是由于这个原因，ＩＳＤＮ主要用在广域网连接的本地环路部分，也就是连接客户端和公用介质呈现点（ＰＯＰ）的那部分。上一页下一页返回３.２广域网组网技术的选择３.２.３ｘＤＳＬ（数字用户线路）数字用户线路（ＤｉｇｉｔａｌＳｕｂｓｃｒｉｂｅｒＬｉｎｅｓ，ＤＳＬ）是一种相对比较新的传输技术，它已经取代ＩＳＤＮ成为用户宽带上网的第一选择。ＤＳＬ由于采用了先进的数据调制技术，通过普通的电话线就可以达到非常高的吞吐量。ｘＤＳＬ中“ｘ”表示任意字符或字符串，表示根据采取不同的调制方式，获得的信号传输速率和距离不同以及上行信道和下行信道的对称性不同。ｘＤＳＬ是对所有不同ＤＳＬ的总称。目前共有七种ＤＳＬ。比较有名的ＤＳＬ类型包括：非对称ＤＳＬ（ＡＤＳＬ）、高比特率ＤＳＬ（ＨＤＳＬ），单线ＤＳＬ（ＳＤＳＬ）以及超高比特率ＤＳＬ（ＶＤＳＬ）———ｘＤＳＬ中的“ｘ”被各种类型的ＤＳＬ的第一个字母替换了。ＤＳＬ的类型可以分为两大类，即非对称ＤＳＬ和对称ＤＳＬ。上一页下一页返回３.２广域网组网技术的选择所谓的数据调制，就是用一个信号去改变另一个信号的频率、相位或幅度。在前面的章节已经讨论了数字信号和模拟信号的频率与幅度。频率这个术语是通过在时间轴上展开的一段波形来描述的。使用模拟信号将会有助于澄清这一概念。想象Ａ和Ｂ正在海滩散步，他们都拖着一棍子，按照一种波形左右摆动棍子向前走。假设他们摆动棍子的左右距离（幅度）相等，并且前进的速度（频率）保持不变。如果二者的起始点一样，那么两个人的轨迹重合且具有相同的频率。然而，如果Ｂ比Ａ先走一步，即使Ａ拖着棍子左右走的距离以及步速都和Ｂ一样，两人的轨迹也不匹配，也就是说，产生了相位差，如图３－１０所示。上一页下一页返回３.２广域网组网技术的选择ＤＳＬ的类型因它们支持的传输速率和最大传输距离的不同而不同。一条可以同时支持某一方向的５２Ｍｂ／ｓ的数据传输速率和反方向的２.３Ｍｂ／ｓ的传输速率的ＶＤＳＬ线路只能跨越和介质呈现点间不超过３００ｍ的距离。这种限制可能适合位置靠近电话公司的数据中心的商业用户（例如大城市中心），但大多数人都不能利用它的服务。最普通的ＤＳＬ是ＡＤＳＬ，可以同时支持某一方向８Ｍｂ／ｓ的最大传输速率和反方向１.５４４Ｍｂ／ｓ的最大传输速率；但是，客户和介质呈现点间的传输距离被限制在３.５ｋｍ以内。这个距离使得它比较适合大多数远距离电信用户。表３－４比较了四种常用ＤＳＬ的特征。上一页下一页返回３.２广域网组网技术的选择３.２.４Ｔ介质专用线路是一种通过公用电信介质建立起的永久性专用连接，并且向用户收取基本月租费的线路。网络术语中专用线路名词通常指的是Ｔ１、部分Ｔ１或Ｔ３线路，统称为Ｔ介质。美国ＡＴ＆Ｔ在１９７５年开发了致力于数字化语音信号的Ｔ介质技术，并且使这种信号可以传输到较远的距离。在此之前，纯模拟的语音信号要想传输到较远的距离，其代价是很昂贵的，因为需要有大量的连接设备来保持信号清晰。７０年代，许多公司为了获得每条线路上更多的语音吞吐量都安装了Ｔ１。随着数据通信需求的不断增加，如因特网接入，Ｔ１几乎成了中长距离连接的必需品。上一页下一页返回３.２广域网组网技术的选择Ｔ介质传输使用一种叫作多路复用的技术。它把单个信道划分成能传输话音、数据、视频或其他信号的多个信道。例如，采用多路复用技术可以使Ｔ１电路承载２４个信道，且每个信道具有６４Ｋｂ／ｓ的吞吐量，所以Ｔ１的最大传输能力是１.５４４Ｍｂ／ｓ。Ｔ介质使用时分多路复用技术（ＴＤＭ），这种技术可以把一个Ｔ介质划分成多个信道，并为每个信道分配自己的时间片。１.Ｔ介质的种类现在，有各种不同的Ｔ介质可用于商业应用，最普遍的Ｔ介质实现是Ｔ１，以及能够提供更大带宽的Ｔ３。一个Ｔ１电路可以承载２４路语音信道，吞吐量最高可达１.５４４Ｍｂ／ｓ。一个Ｔ３电路可以承载６７２路语音信道，吞吐量最高可达４５Ｍｂ／ｓ。上一页下一页返回３.２广域网组网技术的选择Ｔ介质的传输速率取决于信号质量。信号质量是Ｔ介质物理层的电信号特征，是由ＡＮ-ＳＩ在２０世纪８０年代早期进行标准化定义的。ＤＳ０（“ＤａｔａＳｉｇｎａｌｓ０”的缩写）等价于一个数据或语音信道，所有其他的信号质量都是ＤＳ０的倍数。在实际使用中，很可能会遇上Ｔ１或Ｔ３线路。除了要知道它们的通信容量之外，还应该熟悉它们的价格和用途。Ｔ１通常被商业用户用来连接分支机构或ＩＳＰ。电信公司也使用Ｔ１连接它们的中心机房。ＩＳＰ通常都用一根或更多的Ｔ１线路连接因特网。上一页下一页返回３.２广域网组网技术的选择２.Ｔ介质连接设备前面提到的大概的成本包括月接入费和安装费。但没有包括连接设备的费用。每条Ｔ介质线路都要连接用户端和本地介质呈现点。连接设备可以购买，也可以租用。如果用户的公司使用ＩＳＰ来为其建立和维护Ｔ介质线路，用户很可能想租用连接设备。如果用户直接从本地介质公司租用线路并且要求在连接时间内不允许出现任何连接问题的话，用户可能需要购买连接设备。上一页下一页返回３.２广域网组网技术的选择３.信道服务单元／数据服务单元（ＣＳＵ／ＤＳＵ）尽管ＣＳＵ（信道服务单元）和ＤＳＵ（数据服务单元）实际上是两个独立的设备，但它们通常都被结合在一起，从而成为ＣＳＵ／ＤＳＵ。ＣＳＵ／ＤＳＵ是Ｔ１线路在用户端的连接点。ＣＳＵ提供数字信号终端，并通过纠错及线路监视来保证连接的完整性。ＤＳＵ把网桥、路由器和多路复用器所用的数字信号转换成能通过线缆发送出去的数字信号。ＣＳＵ／ＤＳＵ用多路复用器连接输入的Ｔ１，如图３－１１所示。多路复用器是一种把多路语音或数据信道结合在一条线路上的设备。连接多路复用器的设备统称为终端设备。多路复用器可以接收各种各样设备的输入。例如，网桥、路由器或者只能接收话音传输（如ＰＢＸ系统）的电话交换设备。图３－１２描述了多路复用器在采用Ｔ１连接的数据网络中的一个典型应用。上一页下一页返回３.２广域网组网技术的选择３.２.５Ｘ.２５和帧中继Ｘ.２５是一种模拟的包交换技术。它是ＩＴＵ在２０世纪７０年代中期为远距离传输而设计和标准化的。Ｘ.２５支持５６Ｋｂ／ｓ的吞吐量。它最初是为了提供主机和远程终端间的通信而开发的。而帧中继是一种更新的数字式Ｘ.２５，它也采用包交换技术。由于它是数字式的，帧中继能够支持比Ｘ.２５更高的带宽，并提供１.５４４Ｍｂ／ｓ的最大吞吐量。在包交换方式中属于同一数据流的包可能会沿着不同的最优路径传送到目的地。这样做的结果是，相比电路交换只能沿着同一固定路径传输一个数据流中所有包的方式，包交换方式的带宽利用率更高。而且，它还能提供更快的传输速率。由于包的大小可以不同，包交换方式也比电路交换方式更灵活。上一页下一页返回３.２广域网组网技术的选择在２０世纪末期，Ｘ.２５是最重要的包交换技术，并被广泛应用于全世界的广域网中，直到２１世纪初才被帧中继替代。帧中继是在１９８４年形成标准的。在网络图中，由于Ｘ.２５和帧中继包交换网络通信方式的不确定性，通常都用云状图来表示它们，如图３－１３所示。Ｘ.２５和帧中继都被配置成永久性虚电路（ＰＶＣ）。ＰＶＣ是可以通过点Ａ到点Ｂ间的任何一条不同路径传输数据的一种连接。ＰＶＣ与Ｔ介质业务不一样，它不是专用的。当用户从本地传媒公司租用Ｘ.２５或帧中继线路时，合同书上要注明用户指定的终端点以及这些终端点间需要的带宽。服务商要保证用户有一个最小带宽。这个最小带宽就叫作承诺信息速率（Ｃｏｍｍｉｔｔｅｄｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｒａｔｅ，ＣＩＲ）。考虑到传输的突发，实际签订的速率通常都大于ＣＩＲ。上一页下一页返回３.２广域网组网技术的选择３.２.６ＡＴＭ（异步传输模式）ＡＴＭ（异步传输模式）是一种广域网传输方法。它可以利用固定数据包的大小的方法达到２５～６２２Ｍｂ／ｓ的传输速率。它首先是由贝尔实验室的研究人员在１９８３年提出的，但标准化组织用了１２年才就它的规范达成一致意见。ＡＴＭ的这种大小固定的数据包又叫信元，它由４８字节的数据加上５字节的头信息组成。通过使用大小固定的数据包，ＡＴＭ提供可预料的通信模式，并能够更好地控制带宽的使用情况（数据包越小就会导致更大的开销）。事实上，数据包越小越会削弱潜在的吞吐量，但使用信元就能更有效地补偿数据丢失问题。将ＡＴＭ的６２２Ｍｂ／ｓ的最大吞吐量与快速以太网的１００Ｍｂ／ｓ的最大吞吐量相比，即使ＡＴＭ的一个信元的大小是以太网帧的一部分，ＡＴＭ的吞吐量也是相当惊人的。上一页下一页返回３.２广域网组网技术的选择３.２.７ＳＯＮＥＴ（同步光纤网络）ＳＯＮＥＴ（同步光纤网络）能够提供６４Ｋｂ／ｓ～２.４Ｇｂ／ｓ的数据传输速率，它使用与Ｔ介质相同的ＴＤＭ技术。贝尔通信实验室在２０世纪８０年代开发出ＳＯＮＥＴ以连接全世界不同的电话系统。如果说Ｘ.２５是广域网传输技术的鼻祖，那ＳＯＮＥＴ就只能算是新生代了。由于ＳＯＮＥＴ能够直接和不同国家的不同标准兼容，它已经发展成为连接北美、欧洲和亚洲地区之间的广域网的一种最好的选择。在国际上，ＳＯＮＥＴ就是众所周知的ＳＤＨ（同步数据层，ＳｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓＤｉｇｉｔａｌＨｉｅｒａｒｃｈｙ）。ＳＯＮＥＴ与Ｔ介质、ＩＳＤＮ以及ＡＴＭ技术具有较好的互操作性，这使它成为远距离（甚至是在同一国家内）连接广域网和局域网的一种较好的选择。上一页下一页返回３.２广域网组网技术的选择ＳＯＮＥＴ依靠光纤传输介质来达到非常高的服务质量和吞吐量。和Ｔ介质一样，在用户端，它也使用多路复用器和终端设备进行连接。典型的ＳＯＮＥＴ网络采用类似于ＦＤＤＩ的环型拓扑结构。在这种网络中，有一个环充当数据传输的主路由，另一个环作为备份。例如，如果有一个环正在进行维护，那么ＳＯＮＥＴ技术就会自动通过备份环来传输数据（自愈能力），这种特征使得ＳＯＮＥＴ的可靠性很高。公司可以从本地或长途传媒公司租用整个环，也可以租用ＳＯＮＥＴ的一部分，这样就可以利用ＳＯＮＥＴ的高可靠性，并能提供与Ｔ１相当的吞吐量。图３－１４是一个ＳＯＮＥＴ环以及它的双重光纤连接的示意图。上一页下一页返回３.２广域网组网技术的选择３.２.８无线传输网络无线传输网络主要是移动无线网，典型的有第二代移动通信技术ＧＳＭ和ＧＰＲＳ，第三代移动通信技术ＷＣＤＭＡ、ＣＤＭＡ２０００及ＴＤ－ＣＤＭＡ等，第四代移动通信技术ＬＴＥ（ＬｏｎｇＴｅｒｍＥｖｏｌｕｔｉｏｎ，长期演进）、ＬＴＥ－Ａｄｖａｎｃｅｄ、ＷｉｒｅｌｅｓｓＭＡＮ－Ａｄｖａｎｃｅｄ（８０２.１６ｍ）。其中，ＷｉｒｅｌｅｓｓＭＡＮ－Ａｄｖａｎｃｅｄ是ＷｉＭＡＸ的后续研究标准。ＴＤ－ＬＴＥ入选为ＬＴＥ－Ａｄｖａｎｃｅｄ标准分支之一，这主要是由我国提出的。上一页下一页返回３.２广域网组网技术的选择１.第二代移动通信技术ＧＳＭ是数字蜂窝系统。它和ＣＤＭＡ都是２０世纪９０年代后期发展起来的第二代移动电话技术，其目的在于建立一个全球的移动综合业务数字网，提供与固定电信网业务兼容、质量相当的多种话音和非话音业务。在过去的几年里，它是最成功的商用移动通信系统。ＧＰＲＳ（ＧｅｎｅｒａｌＰａｃｋｅｔＲａｄｉｏＳｅｒｖｉｃｅ）是通用分组无线业务的简称，是一种新的分组数据承载业务。它是在ＧＳＭ基础上发展起来的一种分组交换的数据承载和传输方式。ＧＰＲＳ本身不是一种业务，而是一种更好的网络承载方式。上一页下一页返回３.２广域网组网技术的选择ＧＰＲＳ与现有的ＧＳＭ语音系统最根本的区别在于，ＧＳＭ是一种电路交换系统，而ＧＰＲＳ是一种分组交换系统。因此，ＧＰＲＳ特别适用于间断的、突发性的或频繁的、少量的数据传输，也适用于偶尔的大数据量传输。这一特点正适合大多数移动互联的应用。ＧＰＲＳ在第二代无线通信系统ＧＳＭ基础上，为数据流的传输增加了支持分组交换的网络系统设备。第三代无线通信系统将会在ＧＰＲＳ的基础上进行更进一步的技术进步与发展，为网络全面支持高速、宽带的多媒体数据传输。因此，ＧＰＲＳ是介于第二代和第三代之间的一种网络技术，即常说的２.５代。上一页下一页返回３.２广域网组网技术的选择２.３Ｇ技术３Ｇ是指支持高速数据传输的蜂窝移动通信技术。３Ｇ服务能够同时传送声音及数据信息，速率一般在每秒几百兆比特以上。３Ｇ是指将无线通信与国际互联网等多媒体通信结合的新一代移动通信系统，目前３Ｇ存在四种标准：ＣＤＭＡ２０００，ＷＣＤＭＡ，ＴＤ－ＳＣＤＭＡ和ＷｉＭＡＸ。上一页下一页返回３.２广域网组网技术的选择（１）ＷＣＤＭＡ。也称为ＷＣＤＭＡ，全称为ＷｉｄｅｂａｎｄＣＤＭＡ，也称为ＣＤＭＡＤｉｒｅｃｔＳｐｒｅａｄ，意为宽频分码多重存取，这是基于ＧＳＭ网发展出来的３Ｇ技术规范，是欧洲提出的宽带ＣＤＭＡ技术，它与日本提出的宽带ＣＤＭＡ技术基本相同，目前正在进一步融合。ＷＣＤＭＡ的支持者主要是以ＧＳＭ系统为主的欧洲厂商，日本公司也或多或少参与其中，包括欧美的爱立信、阿尔卡特、诺基亚、朗讯、北电，以及日本的ＮＴＴ、富士通、夏普等厂商。该标准提出了ＧＳＭ（２Ｇ）－ＧＰＲＳＥＤＧＥ－ＷＣＤＭＡ（３Ｇ）的演进策略。这套系统能够架设在现有的ＧＳＭ网络上，对于系统提供商而言可以较轻易地过渡。在ＧＳＭ系统相当普及的亚洲，对这套新技术的接受度相当高。因此ＷＣＤＭＡ具有先天的市场优势。ＷＣＤＭＡ已是当前世界上采用的国家及地区最广泛的，终端种类最丰富的一种３Ｇ标准，占据全球８０％以上市场份额。上一页下一页返回３.２广域网组网技术的选择（２）ＣＤＭＡ２０００。ＣＤＭＡ２０００是由窄带ＣＤＭＡ（ＣＤＭＡＩＳ９５）技术发展而来的宽带ＣＤＭＡ技术，也称为ＣＤＭＡＭｕｌｔｉ－Ｃａｒｒｉｅｒ，它是由美国高通北美公司为主导提出，摩托罗拉、Ｌｕｃｅｎｔ和后来加入的韩国三星都有参与，韩国成为该标准的主导者。这套系统是从窄频ＣＤＭＡＯｎｅ数字标准衍生出来的，可以从原有的ＣＤＭＡ１结构直接升级到３Ｇ，建设成本低廉。但使用ＣＤＭＡ的地区只有日、韩和北美，所以ＣＤＭＡ２０００的支持者不如Ｗ－ＣＤＭＡ多。不过ＣＤＭＡ２０００的研发技术却是目前各标准中进度最快的，许多３Ｇ手机率先面世。上一页下一页返回３.２广域网组网技术的选择该标准提出了从ＣＤＭＡＩＳ９５（２Ｇ）—ＣＤＭＡ２０００１ｘ—ＣＤＭＡ２０００３ｘ（３Ｇ）的演进策略。ＣＤＭＡ２０００１ｘ被称为２.５代移动通信技术。ＣＤＭＡ２０００３ｘ与ＣＤＭＡ２０００１ｘ的主要区别在于ＣＤＭＡ２０００３ｘ应用了多路载波技术，通过采用三载波使带宽提高。中国电信正在采用这一方案。（３）ＴＤ－ＳＣＤＭＡ。ＴＤ－ＳＣＤＭＡ全称为ＴｉｍｅＤｉｖｉｓｉｏｎ－ＳｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓＣＤＭＡ（时分同步ＣＤＭＡ），该标准是由中国独自制定的３Ｇ标准，１９９９年６月２９日，由中国原邮电部电信科学技术研究院（大唐电信）向ＩＴＵ提出，但技术发明始于西门子公司，ＴＤ－ＳＣＤＭＡ具有辐射低的特点，被誉为绿色３Ｇ。该标准将智能无线、同步ＣＤＭＡ和软件无线电等当时国际领先技术融于其中，在频谱利用率、业务支持灵活性、频率灵活性及成本等方面具有独特优势。上一页下一页返回３.２广域网组网技术的选择（４）ＷｉＭＡＸ。ＷｉＭＡＸ的全名是微波存取全球互通（ＷｏｒｌｄｗｉｄｅＩｎｔｅｒｏｐｅｒａｂｉｌｉｔｙｆｏｒＭｉｃｒｏｗａｖｅＡｃｃｅｓｓ），又称为８０２.１６无线城域网，是又一种为企业和家庭用户提供“最后一英里”的宽带无线连接方案。将此技术与需要授权或免授权的微波设备相结合，由于成本较低，扩大了宽带无线市场，改善了企业与服务供应商的认知度。２００７年１０月１９日，国际电信联盟在日内瓦举行的无线通信全体会议上，经过多数国家投票通过，ＷｉＭＡＸ正式被批准成为继ＷＣＤＭＡ、ＣＤＭＡ２０００和ＴＤ－ＳＣＤＭＡ之后的第四个全球３Ｇ标准。上一页下一页返回３.２广域网组网技术的选择３.４Ｇ技术４Ｇ是第四代移动通信及其技术的简称，是集３Ｇ与ＷＬＡＮ于一体并能够传输高质量视频图像且图像传输质量与高清晰度电视不相上下的技术产品。４Ｇ系统能够以１００Ｍｂ／ｓ的速度下载，比拨号上网快２０００倍，上传的速度也能达到２０Ｍｂ／ｓ，并能够满足几乎所有用户对于无线服务的要求。而在用户最为关注的价格方面，４Ｇ与固定宽带网络在价格方面不相上下，而且计费方式更加灵活机动，用户完全可以根据自身的需求确定所需的服务。此外，４Ｇ可以在ＤＳＬ和有线电视调制解调器没有覆盖的地方部署，然后再扩展到整个地区。很明显，４Ｇ有着不可比拟的优越性。４Ｇ是市场上最快的移动通信技术，采用ＬＴＥ技术的移动通信网络最快下载速度可以达到１００Ｍｂ／ｓ，相当于３Ｇ网络的５０倍。上一页下一页返回３.２广域网组网技术的选择（１）ＬＴＥ（ＬｏｎｇＴｅｒｍＥｖｏｌｕｔｉｏｎ，长期演进）。ＬＴＥ项目是３Ｇ的演进，它改进并增强了３Ｇ的空中接入技术，采用ＯＦＤＭ和ＭＩＭＯ作为其无线网络演进的唯一标准。主要特点是在２０ＭＨｚ频谱带宽下能够提供下行１００Ｍｂ／ｓ与上行５０Ｍｂ／ｓ的峰值速率，相对于３Ｇ网络大大地提高了小区的容量，同时将网络延迟大大降低：内部单向传输时延低于５ｍｓ，控制平面从睡眠状态到激活状态迁移时间低于５０ｍｓ，从驻留状态到激活状态的迁移时间小于１００ｍｓ。并且这一标准也是３ＧＰＰ长期演进（ＬＴＥ）项目，是近两年来３ＧＰＰ启动的最大的新技术研发项目，其演进的历史如下。ＧＳＭ→ＧＰＲＳ→ＥＤＧＥ→ＷＣＤＭＡ→ＨＳＤＰＡ／ＨＳＵＰＡ→ＨＳＤＰＡ＋／ＨＳＵＰＡ＋→ＦＤＤ－ＬＴＥ长期演进。上一页下一页返回３.２广域网组网技术的选择（２）ＬＴＥ－Ａｄｖａｎｃｅｄ。从字面上看，ＬＴＥ－Ａｄｖａｎｃｅｄ就是ＬＴＥ技术的升级版，那么为何两种标准都能够成为４Ｇ标准呢？ＬＴＥ－Ａｄｖａｎｃｅｄ的正式名称为ＦｕｒｔｈｅｒＡｄｖａｎｃｅｍｅｎｔｓｆｏｒＥ－ＵＴＲＡ，它满足ＩＴＵＲ的ＩＭＴ－Ａｄｖａｎｃｅｄ技术征集的需求，是３ＧＰＰ形成欧洲ＩＭＴ－Ａｄｖａｎｃｅｄ技术提案的一个重要来源。ＬＴＥ－Ａｄｖａｎｃｅｄ是一个后向兼容的技术，完全兼容ＬＴＥ，是演进而不是革命，相当于ＨＳＰＡ和ＷＣＤＭＡ的关系。ＬＴＥ－Ａｄｖａｎｃｅｄ的相关特性如下。带宽：１００ＭＨｚ。峰值速率：下行１Ｇｂ／ｓ，上行５００Ｍｂ／ｓ。峰值频谱效率：下行３０ｂ（ｓ·Ｈｚ），上行１５ｂ（ｓ·Ｈｚ）。上一页下一页返回３.２广域网组网技术的选择（３）ＷｉｒｅｌｅｓｓＭＡＮ－Ａｄｖａｎｃｅｄ。ＷｉｒｅｌｅｓｓＭＡＮ－Ａｄｖａｎｃｅｄ是ＷｉＭａｘ的升级版，即ＩＥＥＥ８０２.１６ｍ标准，８０２.１６系列标准在ＩＥＥＥ正式称为ＷｉｒｅｌｅｓｓＭＡＮ，而ＷｉｒｅｌｅｓｓＭＡＮ－Ａｄｖａｎｃｅｄ即为ＩＥＥＥ８０２.１６ｍ。其中，８０２.１６ｍ最高可以提供１Ｇｂ／ｓ无线传输速率，还将兼容未来的４Ｇ无线网络。８０２.１６ｍ可在“漫游”模式或高效率／强信号模式下提供１Ｇｂ／ｓ的下行速率。该标准还支持“高移动”模式，能够提供１Ｇｂ／ｓ速率。其优势如下。提高网络覆盖，改建链路预算。提高频谱效率。上一页下一页返回３.２广域网组网技术的选择提高数据和ＶＯＩＰ容量。低时延＆ＱｏＳ增强。功耗节省。３.２.９广域网的实施在为相应的机构选择广域网时，需要权衡许多因素。首先需要考虑这个广域网解决方案如何才能利用好现有的局域网或广域网设备；其次是用户和应用需要的传输速率、安全性；广域网需要跨越的传输距离；广域网随时间推移将会扩展到何种程度；还有目前可以提供怎样的广域网技术。上一页下一页返回３.２广域网组网技术的选择１.传输速率每一种广域网线路类型都既有优点又有缺点，当选择广域网线路时，有许多因素需要考虑。主要是实用性、带宽和费用。表３－５列举了多种类型广域网线路的应用情况。必须牢记一点：每一种技术采用的传输方法（例如，帧中继采用的交换方式与Ｔ１采用的点对点方式）将会影响实际的吞吐量，所以最大传输速率只是一种理论值。实际的传输速率可能会不同。２.可靠性每一种广域网技术的可靠性都不一样。广域网的可靠性取决于它使用的传输介质（例如，光纤比铜缆更可靠）以及拓扑结构和传输方法（例如，全网状连接广域网比半网状连接广域网的可靠性更高，这是因为前者在传输数据时，如果一条链接失败，还有其他的传输路径可供选择）。广域网技术可以大致分为以下几种。上一页下一页返回３.２广域网组网技术的选择①不很可靠，适合于个人用户或不重要的传输：通过ＰＳＴＮ的拨号连接。②足够可靠，适合于每天都要进行的传输：ＩＳＤＮ、Ｔ１、部分Ｔ１、Ｔ３、ｘＤＳＬ、线缆，Ｘ.２５和帧中继。③非常可靠，适合于对出错率要求高的应用：ＦＤＤＩ、ＡＴＭ和ＳＯＮＥＴ。３.安全性安全性并不仅仅取决于所用的传输介质的类型，还需要考虑以下因素。（１）广域网安全性与每个传媒提供商为其线路所实施的安全防范措施有一定的关系。当租用Ｔ１、帧中继或ＳＯＮＥＴ环时，应该咨询大量的提供商，搞清楚他们是如何对传输的信息进行保密的。还应该搞清楚安全连接设备，如防火墙，是否在连接的两端都采用了。上一页下一页返回３.２广域网组网技术的选择（２）加强对访问局域网和广域网的口令的认证，并教会用户如何选用难以破译的口令。（３）为机构用户开发、公布以及加强安全措施。坚持限制对放置网络设备的房间和数据中心的访问。４.虚拟私用网络ＶＰＮ（虚拟私用网络）是远距离传输的网络，它从逻辑上定义了利用公用传输系统的一个组织的所有用户，使得该组织的传输业务与利用同一公用传输系统的其他用户隔离开来。它提供了利用现有的公用传输系统构建广域网的一种途径。例如，一个组织可以在因特网上构建一个私用的广域网来只为其自己的业务服务，同时保持数据的安全并与其他（公用）业务隔离。上一页下一页返回３.２广域网组网技术的选择由于ＶＰＮ并不需要租用全部的Ｔ１线路或帧中继系统，它们提供了创建远距离广域网的一种并不是十分昂贵的解决方案，ＶＰＮ采用特殊的协议和安全技术保证了数据只能在广域网的结点处得到解析。所用的安全技术可能是纯软件的，或者包括了如防火墙这样的硬件。用来建立ＶＰＮ的软件通常都不贵。有些情况下，这些软件还捆绑有其他用途广泛的软件，例如：ＷｉｎｄｏｗｓＳｅｒｖｅｒ都带有一个叫作ＲＡＳ的远程接入工具，它允许用户创建一个简单的ＶＰＮ。图３－１５描述了一种可行的ＶＰＮ解决方案。ＶＰＮ的优点就在于它能根据用户对距离和带宽的需要量体裁衣，因此对每个用户都会有所不同。上一页返回３.３网络互联３.３.１网络互联的必要性ＩＳＯ／ＯＳＩ虽然问世多年，在实际运行中依然存在大量非ＯＳＩ的网络，而且各种现有的特定网络并不一定都采用ＯＳＩ七层模型。ＯＳＩ所采用的通信子网和现有的多种网络产品，本身就决定了各种类型的通信子网一直共存下去。网络互联可以改善网络性能：提高系统的可靠性，改进系统的性能，增加系统保密性，建网方便，增加地理覆盖范围。随着商业需求的推动，特别是Ｉｎｔｅｒｎｅｔ的深入人心，网络互联技术成为实现如Ｉｎｔｅｒｎｅｔ这样的大规模通信和资源共享的关键技术。下一页返回３.３网络互联３.３.２网络互联的基本原理１.网络互联的要求由于不同的网络间可能存在各种差异，因此对网络互联有如下要求：（１）在网络之间提供一条链路，至少需要一条物理和链路控制的链路。（２）提供不同网络间的路由选择和数据传送。（３）提供各用户使用网络的记录和保持状态信息。（４）在网络互联时，应尽量避免由于互联而降低网络的通信性能。上一页下一页返回３.３网络互联（５）不修改互联在一起的各网络原有的结构和协议。这就要求网络互联设备应能进行协议转换，协调各个网络的不同性能，这些性能包括：不同的寻址方式、不同的最大分组长度、不同的传输速率、不同的时限、不同的网络访问机制、差错恢复、状态报告、路由选择技术、用户访问控制、连接和无连接。２.基本原理网络互联的基本原理是ＩＳＯ七层协议参考模型。不同目的的网络互联可以在不同的网络分层中实现。由于网络间存在差异，需要用不同的网络互联设备将各个网络连接起来。根据网络互联设备工作的层次及其所支持的协议，可以将网间设备分为中继器、网桥、路由器和网关，如图３－１６所示。上一页下一页返回３.３网络互联（１）物理层：用于不同地理范围内的网段的互联。通过互联，在不同的通信媒体中传送比特流，要求连接的各网络的数据传输率和链路协议必须相同。（２）数据链路层：用于互联两个或多个同一类型的局域网，传输帧。桥可以连接两个或多个网段，如果信息不是发向桥所连接的网段，则桥可以过滤掉，避免了网络的瓶颈。局域网的连接实际上是ＭＡＣ子层的互联，ＭＡＣ桥的标准由ＩＥＥＥ８０２的各个分委员会开发。（３）网络层：主要用于广域网的互联。网络层互联解决路由选择、阻塞控制、差错处理、分段等问题。上一页下一页返回３.３网络互联（４）高层：用于在高层之间进行不同协议的转换，它也为最复杂。工作在第三层以上的网间设备称为网关，它的作用是连接两个或多个不同的网络，使之能相互通信。这种“不同”常常是物理网络和高层协议都不一样，网关必须提供不同网络间协议的相互转换。最常见地，如将某一特定种类的局域网或广域网与某个专用的网络体系结构相互连接起来。３.３.３网络互联的类型网络互联可分为ＬＡＮ－ＬＡＮ、ＬＡＮ－ＷＡＮ、ＬＡＮ－ＷＡＮ－ＬＡＮ、ＷＡＮ－ＷＡＮ四种类型。１.ＬＡＮ－ＬＡＮＬＡＮ互联又分为同种ＬＡＮ互联和异种ＬＡＮ互联。常用设备有中继器和网桥。ＬＡＮ互联如图３－１７所示。上一页下一页返回３.３网络互联２.ＬＡＮ－ＷＡＮ用来连接的设备是路由器或网关，具体如图３－１８所示。３.ＬＡＮ－ＷＡＮ－ＬＡＮ将两个分布在不同地理位置的ＬＡＮ通过ＷＡＮ实现互联，连接设备主要有路由器和网关，具体如图３－１９所示。４.ＷＡＮ－ＷＡＮ通过路由器和网关将两个或多个广域网互联起来，可以使分别连入各个广域网的主机资源能够实现共享，如图３－２０所示。３.３.４网络互联的方式为将各类网络互联为一个网络，需要利用网间连接器或通过互联网实现互联。上一页下一页返回３.３网络互联１.利用网间连接器实现网络互联一个网络的主要组成部分是节点（即通信处理器）和主机，按照互联的级别不同，又可以将这种分类方式分为两类。（１）节点级互联。这种连接方式较适合于具有相同交换方式的网络互联，常用的连接设备有网卡和网桥。（２）主机级互联。这种互联方式主要适用于不同类型的网络间进行互联的情况。常见的网间连接器是网关。２.通过互联网进行网络互联在两个计算机网络中，为了连接各种类型的主机，需要多个通信处理机构成一个通信子网，然后将主机连接到子网的通信处理设备上。当要在两个网络间进行通信时，源网可将分组发送到互联网上，再由互联网把分组传送给目标网。上一页下一页返回３.３网络互联３.两种转换方式的比较当利用网关把Ａ和Ｂ两个网络进行互联时，需要两个协议转换程序，其中之一用于Ａ网协议转换为Ｂ网协议；另一程序则进行相反的协议转换。用这种方法来实现互联时，所需协议转换程序的数目与网络数目ｎ的平方成比例，即程序数为ｎ（ｎ－１），但利用互联网来实现网络互联时，所需的协议转换程序数目与网络数目成比例，即程序数为２ｎ。当所需互联的网络数目较多时，后一种方式可明显地减少协议转换程序的数目。上一页下一页返回３.３网络互联３.３.５网络互联设备按照网络互联设备工作的层次不同，可以将网络互联设备分为中继器、网桥、路由器、网关。它们分别工作在ＯＳＩ参考模型的物理层、数据链路层、网络层、传输层以上的高层。１.中继器常见中继器外形如图３－２１所示。工作原理：工作于网络的物理层，用于互联两个相同类型的网段（例如：两个以太网段），它在物理层内实现透明的二进制比特复制，补偿信号衰减，即中继器接收从一个网段传来的所有信号，进行放大后发送到下一个网段。上一页下一页返回３.３网络互联中继器具有如下特性。（１）中继器仅作用于物理层。（２）只具有简单的放大、再生物理信号的功能。（３）由于中继器工作在物理层，在网络之间实现的是物理层连接，因此中继器只能连接相同的局域网。（４）中继器可以连接相同或不同传输介质的同类局域网。（５）中继器将多个独立的物理网连接起来，组成一个大的物理网络。（６）由于中继器在物理层实现互联，所以它对物理层以上各层协议完全透明，也就是说，中继器支持数据链路及其以上各层的所有协议。上一页下一页返回３.３网络互联２.网桥常见网桥实物如图３－２２所示。（１）网桥的工作原理。网桥是用于连接两个或两个以上具有相同通信协议、传输介质及寻址结构的局域网间的互联设备，能实现网段间或ＬＡＮ与ＬＡＮ之间互联，互联后成为一个逻辑网络。它也支持ＬＡＮ与ＷＡＮ之间的互联。网桥的工作原理如图３－２３所示。（２）网桥的功能。①帧转发和过滤功能。网桥的帧过滤特性十分有用，当一个网络由于负载很重而性能下降的时候，网桥可以最大限度地缓解网络通信繁忙的程度，提高通信效率。上一页下一页返回３.３网络互联②源地址跟踪。网桥接到一个帧以后，将帧中的源地址记录到它的转发表中。转发表包括了网桥所能见到的所有连接站点的地址。这个地址表是互联网所独有的，它指出了被接收帧的方向。③生成树的演绎。因为回路会使网络发生故障，所以扩展局域网的逻辑拓扑结构必须是无回路的。网桥可使用生成树（ＳｐａｎｎｉｎｇＴｒｅｅ）算法屏蔽掉网络中的回路。④透明性。网桥工作于ＭＡＣ子层，对于它以上的协议都是透明的。上一页下一页返回３.３网络互联⑤存储转发功能。网桥的存储转发功能用来解决穿越网桥的信息量临时超载的问题，即网桥可以解决数据传输不匹配的子网之间的互联问题。网桥的存储转发功能一方面可以增加网络带宽，另一方面可以扩大网络的地理覆盖范围。⑥管理监控功能网桥的一项重要功能就是对扩展网络的状态进行监控，其目的就是为了更好地调整逻辑结构，有些网桥还可对转发和丢失的帧进行统计，以便进行系统维护。上一页下一页返回３.３网络互联３.网桥带来的问题（１）广播风暴。网桥要实现帧转发功能，必须要保存一张“端口－节点地址表”。随着网络规模的扩大与用户节点数的增加，实际的“端口－节点地址表”的存储能力有限，会不断出现“端口－节点地址表”中没有的节点地址信息。当带有这一类目的地址的数据帧出现时，网桥就将该数据帧从除输入端口之外的其他所有端口中广播出去。这种盲目发送数据帧的做法，造成“广播风暴”。（２）增加网络时延。网桥在互联不同的局域网时，需要对接收到的帧进行重新格式化，以适合另一个局域网ＭＡＣ子层的要求，还要重新对新的帧进行差错校验计算，这就造成了时延的增加。上一页下一页返回３.３网络互联（３）帧丢失。当网络上的负荷很重时，网桥会因为缓存的存储空间不够而发生溢出，造成帧丢失。４.网桥的分类（１）按路由算法的不同可分为：透明网桥和源路由网桥。前者亦称适应性网桥，工作在ＭＡＣ子层，只能连接相同类型的局域网。（２）按连接的传输介质可分为：内部网桥和外部网桥。内桥是文件服务的一部分，通过文件服务器中的不同网卡连接起来的局域网，由文件服务器上运行的网络操作系统来管理。外桥安装在工作站上，实现两个相似或不同的网络之间的连接。外桥不运行在网络文件服务器上，而是运行在一台独立的工作站上。上一页下一页返回３.３网络互联（３）按网桥是否具有智能可分为：智能网桥和非智能网桥。前者在为信包选择路由时，无须管理员给出路由信息，具有学习能力。后者则要求网络管理员提示路由信息。（４）按网桥连接是本地网还是远程网分为：本地网桥和远程网桥。本地网桥指的是在传输介质允许长度范围内互联网络的网桥。远程网桥指的是连接的距离超过网络的常规范围时使用的网桥。本地网桥与远程网桥如图３－２４所示。３.路由器常见路由器实物如图３－２５所示。上一页下一页返回３.３网络互联（１）工作原理。路由器工作在网络层，用于连接多个逻辑上分开的网络。为了给用户提供最佳的通信路径，路由器利用路由表为数据传输选择路径，路由表包含网络地址以及各地址之间距离的清单，路由器利用路由表查找数据包从当前位置到目的地址的正确路径。路由器使用最少时间算法或最优路径算法来调整信息传递的路径，如果某一网络路径发生故障或堵塞，路由器可选择另一条路径，以保证信息的正常传输。路由器可进行数据格式的转换，成为不同协议之间网络互联的必要设备。上一页下一页返回３.３网络互联图３－２６说明了路由器的工作原理。局域网１中的源节点１０