第5章-广域网技术

1计算机网络基础

大连理工大学出版社2第5章广域网技术本章要点广域网的技术特点广域网的主要标准ISDN技术xDSL技术ATM技术35.1广域网简介

相对于局域网而言,当一个网络覆盖范围超过局域网的时候,就进入广域网的范围内了。广域网等于是把多个局域网连接起来成为更大的网络,因此广域网具有与局域网完全不同的特点。

第5章广域网技术45.1.1广域网的定义

广域网（WideAreaNetwork)也称为远程网，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，或横跨几个大洲，形成国际性的远程网络。广域网通过专用或交换式的连接方法以性价比理想的方法，长距离地连接大量的计算机和相关网络设备。Internet就是最大最典型的广域网。

5.1广域网简介55.1广域网简介广域网的结构如图5-1所示。

65.1.2广域网的特点广域网的主要特点是：

（1)覆盖的地理区域大，通常在几十公里至几千、几万公里，网络可跨越市、地区、省、国家、洲洋乃至全球。

（2)广域网连接常借用公用网络。

（3)广域网连接能提供很大的传输速率。从PSTN拨号连接的56Kbps到全速率SONET连接的10Gbps的最大传输速率，都可以提供。每一种广域网技术采用的传输方法都将会影响到实际的网络吞吐量，使用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。（4)不同的广域网技术的可靠性都不一样。广域网的可靠性取决于它所使用的传输介质、拓扑结构和传输方法。

5.1广域网简介75.2DDN数字数据网DDN（DigitalDataNetwork)是利用光纤、数字微波、卫星等数字信道，通过数字电路管理设备，构成一个传输速率高、质量好，网络时延小，全透明、高流量的数据传输基础网络。它主要用来传输数字信号。5.2.1DDN网络介绍1．DDN网络的结构DDN网是由数字传输电路和相应的数字交叉复用设备组成。其中，数字传输主要以光缆传输电路为主，数字交叉连接复用设备对数字电路进行半固定交叉连接和子速率的复用。

第5章广域网技术85.2.1DDN网络介绍DDN网络结构示意图92．DDN网络的层次

按照网络的基本功能DDN网又可分为核心层、接入层、用户接口层。（1)核心层：以2M电路构成骨干节点核心，执行网络业务的转接功能，包括帧中继业务的转接功能。（2)接入层：为DDN各类业务提供子速率复用和交叉连接，帧中继业务用户接入和本地帧中继功能，以及压缩话音/G3传真用户入网。（3)用户接口层：为用户入网提供适配和转接功能。

5.2.1DDN网络介绍103．DDN网特点（1)传输速率高：在DDN网内的数字交叉连接复用设备能提供2Mbps或N×64Kbps（≤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，用户之间专有固定连接，网络时延小。（3)协议简单：采用交叉连接技术和时分复用技术，由智能化程度较高的用户端设备来完成协议的转换，本身不受任何规程的约束，是全透明网，面向各类数据用户。（4)灵活的连接方式：可以支持数据、语音、图像传输等多种业务，它不仅可以和用户终端设备进行连接，也可以和用户网络连接，为用户提供灵活的组网环境。（5)电路可靠性高：采用路由迂回和备用方式，使电路安全可靠。（6)网络运行管理简便：采用网管对网络业务进行调度监控，业务的迅速生成。

5.2.1DDN网络介绍111．DDN网络提供的业务由于DDN网是一个全透明网络，能提供多种业务来满足各类用户的需求。提供速率可在一定范围内（200bps—2Mbps)任选的信息量大实时性强的中高速数据通信业务。可提供点对点、一点对多点的业务，适用于金融证券公司、科研教育系统、政府部门租用DDN专线组建自己的专用网。提供帧中继业务，扩大了DDN的业务范围。提供语音、G3传真、图像、智能用户电报等通信。提供虚拟专用网业务。2．DDN网络在计算机联网中的应用DDN作为计算机数据通信联网传输的基础，提供点对点、一点对多点的大容量信息传送通道。

5.2.2DDN网络的应用125.3.1ISDN的概念模型1．ISDN的定义

按照原CCITT的定义，ISDN是以提供了端到端的数字连接的综合数字电话网IDN为基础发展起来的通信网，用以支持电话及非语音的多种业务；用户通过一组有限的标准用户网络接口接入ISDN网内。即ISDN：

（1)是通信网；（2)以电话网、IDN为基础发展而成；

（3)支持端到端（End-to-End)的数字连接；（4)支持各种通信业务；

（5)支持话音类及非话业务；（6)提供标准的用户－网络接口（UNI)；

（7)使得用户能通过一组有限个多用途的UNI接入ISDN。

5.3ISDN132．概念模型

ISDN概念中的业务综合的核心是从用户端出发，建立了一套标准的用户和网络接口协议体系（UNI：User-NetworkInterface)。同时给出了各ISDN网络间互联的NNI接口。这样，非常简单的统一了开发标准，提供了一个厂商间开放的竞争环境。

5.3.1ISDN的概念模型14ISDN网络层次示意图

5.3.1ISDN的概念模型15

在ISDN概念模型中，各种业务类型按照业务的数据率分为两级（如图所示)：基本速率接口（BRI：BasicRateInterface)，该速率由两个承载信道和一个数据控制信道构成，称为2B+D，其中B（Barer)为标准PCM速率64kbps，D（Data)为16kbps。该速率适用于家用或小型企业需要。基群速率接口（PRI：PrimaryRateInterface)，该速率支持T1（23B+D：1.544Mbps)和E1（30B+D：2.048Mbps)，适用于大容量用户或集团用户。（D：64kbps)其中T1主要适用于日本和北美地区，E1适用于欧洲和中国等地区。

5.3.2ISDN的承载业务类型B通道B通道D通道ISDN业务2B+D图

16ISDN相对传统电信网有很多的优点:1．业务实现方便，提供的业务种类丰富

2．用户使用非常灵活便捷

3．适宜的性价比

5.3.3ISDN的特点17xDSL是各种类型DSL（DigitalSubscribeLine)数字用户线路的总称，包括ADSL、RADSL、VDSL、SDSL、IDSL和HDSL等。xDSL是一种新的传输技术，在现有的铜质电话线路上采用较高的频率及相应调制技术，即利用在模拟线路中加入或获取更多的数字数据的信号处理技术来获得高传输速率（理论值可达到52Mbps)。5.4.1xDSL的特点xDSL具有以下特点：（1)数据传输与话音传输工作于不同频段，基本不影响电话的正常使用，话音所占频带为0－4KHz；xDSL调制频带为4.4KHz－1MHz。（2)在以办公室和家庭为中心一定距离范围内可以提供较高的数据传输率；（3)铜线的具体条件、天气和片断对话可能将影响传输性能；

5.4xDSL18xDSL中“x”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可以分为以下若干类型：1．ADSL（AsymmetricDigitalSubscriberLine，不对称数字用户线路)2．RADSL（Rate-AdaptiveDigitalSubscriberLine，速率自适应数字用户线路)3．HDSL（High-data-rateDigitalSubscriberLine，高速率数字用户线路)4．VDSL（Very-high-data-rateDigitalSubscriberLine，极高速率数字用户线路)5．SDSL（Single-pair/SymmetricDigitalSubscriberLine，单对线路/对称数字用户线路)6．IDSL（ISDN-basedDigitalSubscriberLine，基于ISDN数字用户线路)5.4.2xDSL分类和应用19

下面以ADSL为例说明xDSL的接入方式，其它xDSL技术与ADSL相似。 ADSL设备连接分为两端：用户端设备和服务提供端设备。其中用户端设备包括POTS（PlainOldTelephoneService)分流器和ADSL调制解调器（MODEM)。POTS分流器用于将话音和数据传输分开，使得将话音传向电话机，将数据送到ADSLMODEM，以便同时传输话音和数据。ADSLMODEM用于将需接收和发送的数据转换成相应的传输码，以获得高速率和远距离传输，它必须与网络服务接入端的MODEM兼容。从此可看出用户端接入是很简单的。

5.4.3xDSL接入方式20 5.5.1X.25简介 X.25协议是CCITT（ITU)建议的一种协议，它定义终端和计算机到分组交换网络的连接。分组交换网络在一个网络上为数据分组选择到达目的地的路由。X.25是一种很好实现的分组交换服务，这种服务为同时使用的用户提供任意点对任意点的连接。来自一个网络的多个用户的信号，可以通过多路选择通过X.25接口而进入分组交换网络，并且被分发到不同的远程地点。

5.5X.2521 X.25是在开放式系统互联（OSI)协议模型之前提出的，所以一些用来解释X.25的专用术语是不同的。这种标准在三个层定义协议，它和OSI协议栈的底下三层是紧密相关的：（1)物理层，它被称为X．21接口，定义从计算机／终端DTE到X.25分组交换网络中的附件结点的物理／电气接口。RS－232－C通常用于X.21接口。（2)链路访问层，定义象帧序列那样的数据传输，使用的协议是平衡式链路访问规程（LAPB)，它是高级数据链路控制（HDLC)协议的一部分。LAPB的设计是为了点对点连接。它为异步平衡模式会话提供帧结构、错误检查和流控机制。LAPB为确信一个分组已经抵达网络的每个链路提供了一条途径。（3)分组层，定义通过分组交换网络的可靠虚电路。这样，X.25就提供了点对点数据发送，而不是一点对多点发送。

5.5.2X.25层次结构225.6.1帧中继技术简介（1)帧中继技术主要用于传递数据业务，它使用一组规程将数据信息以帧的形式（简称帧中继协议)有效地进行传送，它是广域网通信的一种方式。（2)帧中继所使用的是逻辑连接，而不是物理连接，在一个物理连接上可复用多个逻辑连接（即可建立多条逻辑信道)，可实现带宽的复用和动态分配。（3)帧中继协议是对X.25协议的简化，因此处理效率很高，网络吞吐量高，通信时延低，帧中继用户的接入速率在64kbps至2Mbps，甚至可达到34Mbps。（4)帧中继的帧信息长度远比X.25分组长度要长，最大帧长度可达1600字节，适合于封装局域网的数据单元，适合传送突发业务（如压缩视频业务、WWW业务等)。

5.6帧中继231．同分组交换网相比，它简化了相关协议，提高了传输速度。

它只完成OSI七层协议中物理层和数据链路层的功能，而将流量控制、纠错等功能留给智能终端完成。故其数据链路层协议（LAPD协议)在可靠的基础上相对简化，从而减小了传输时延，提高了传输速度（速率范围一般亦为9.6Kbps～2.048Mbps)。另外，它所采用的LAPD链路层协议，能够顺利承载IP、IPX、SNA等常用协议。

5.6.2帧中继的特点242．它采用了PVC技术。

帧中继网络可提供的基本业务有两种，即PVC（PermanentVirtualCircuit)和SVC（SwitchedVirtualCircuit)，但目前的帧中继网络只提供PVC业务。所谓PVC是指在网管定义完成后，通信双方的电路在用户看来是永久连接的，但实际上只有在用户准备发送数据时网络才真正把传输带宽分配给用户。

5.6.2帧中继的特点253．采用了统计复用技术。

它使得帧中继的每一条线路和网络端口都可由多个终端用户按信息流（即PVC)实现共享，即能在单一物理连接上提供多个逻辑连接。显然，它大大地提高了网络资源的利用率。

4．用户费用相对经济。

由于网络的信息流基于数据包，采用了PVC技术和统计复用技术，其电路租用费用低廉。其费率一般仅为同速率DDN电路的40％。

5.6.2帧中继的特点26 ATM（AsychronousTransferMode,异步转移模式)又称为信元中继，是一种能高速传递综合业务信息、效率高、控制灵活、新颖的信息传递模式，已被ITU-T确定为传送和交换语音、图像、数据及多媒体信息的工具。ATM采用面向连接的交换方式，它以信元为单位。ATM能够比较理想地实现各种QoS，既能够支持有连接的业务，又能支持无连接的业务，是宽带ISDN（B-ISDN)技术的典范。

5.7ATM275.7.1ATM技术ATM系统是使用异步时分复用技术的快速分组交换方式，它将信息流分割成固定长度的ATM信元，能比较容易地实现各种信息流混合在一起的多媒体通信，能根据业务类型、传输速率等要求动态分配有效容量，对高速信息元传输频次高，对低速信息元传输频次低。因此ATM能采用单一的交换方式，支持从窄带话音、数据传输到HDTV等范围极广的各种业务。ATM信元是固定长度的分组，共有53个字节，分为2个部分。前面5个字节为信头，主要完成寻址的功能;后面的48个字节为信息段，用来装载来自不同用户，不同业务的信息。话音，数据，图象等所有的数字信息都要经过切割，封装成统一格式的信元在网中传递，并在接收端恢复成所需格式

5.7.1ATM技术285.7.1ATM技术ATM的一般入网方式如图所示。

为了完成传送ATM信元的工作，一个典型的ATM交换机应有入线和出线处理、ATM交换单元和ATM控制三个基本部分，其中ATM交换单元是关键，它按照要求将入线上的ATM信元转送到需要的出线上去，从而完成交换动