(网络工程师培训)主题06：广域网与接入网(2006-04-02)

1、广域网与接入网,主题六,6.1 主要知识点,6.2 广域网与接入网体系结构 6.3 基础通信协议 6.4 PSTN 6.5 X.25 6.6 ISDN 6.7 xDSL 6.8 HFC 6.9 DDN 6.10 FR 6.11 T-Carrier/E-Carrier,6.12 SONET（SDH） 6.13 ATM 6.14 CDMA 6.15 高速固定无线接入（FWA） 6.16 微波接入 6.17 卫星通信服务 6.18 网络性能计算 6.19 通信服务 6.20 新技术 6.21 典型试题分析,6.2 广域网与接入网体系结构,广域网,通信子网,资源子网,公共数据通信网,传输线路,交换节点

2、,广域网结构组成,6.2 广域网与接入网体系结构,物 理 层,数据链路层,网 络 层,广域网体系结构,广域网参考模型符合OSI/RM：,提供两种服务，路由选择和流量控制,提供数据帧进行传输的协议,提供机械、电气、功能和规程的连接,6.3 基础通信协议,SLIP PPP HDLC/LAPx PPPoE PPPoA,SLIP,作用：它是一种把包转换为帧的协议，定义如何封装数据帧。,SLIP串行线路 IP,它的目的是使用调制解调器通过电话线，把工作站连接到因特网上去。,不能进行错误检测和纠错工作；SLIP只支持IP；地址不能自动的设定；没有提供身份验证；不是一个已通过的因特网标准。,缺点：,PPP,

3、PPP 点到点协议,明确的划分出一帧的尾部和下一帧的头部的成帧方式； 当线路不再需要时，挑出这些线路，测试它们，商议选择，并仔细地再次释放链路控制协议； 用独立于所使用地网络层协议地方法来商议使用网络层地哪些选项。,PPP,PPP 点到点协议,标志01111110,地址11111111,标志01111110,控制00000011,协议,校验和,1,1,1,1,1或2,2 或 4,字节数,用于无序号模式操作下的PPP完整帧格式,有效载荷,PPP,NCP：建立和配置不同的网络层协议 LCP：建立、配置和维护数据链路连接 HDLC：数据报的链路层封装,PPP协议的构成：,PPP,PAP: 密码认证协

4、议 CHAP：竞争握手认证协议,PPP协议的认证方式：,HDLC/LAPx,HDLCHigh Level Data Link Control protocol 高级数据链路控制（HDLC）协议是基于的一种数据链路层协议，促进传送到下一层的数据在传输过程中能够准确地被接收。另一个重要功能是流量控制。,HDLC 具有两种不同的实现方式：高级数据链路控制正常响应模式即 HDLC NRM（又称为SDLC）和 HDLC 链路访问过程平衡（LAPB）。,HDLC 是面向比特的同步通信协议，主要为全双工点对点操作提供完整的数据透明度。HDLC NRM 具有一个永久基站以及一个或多个次站。,HDLC LAPB

5、 是一种高效协议，为确保流量控制、差错监测和恢复它要求额外开销最小。,HDLC/LAPx,帧分为三种类型： 信息帧：在链路上传送数据，并封装OSI体系的高层； 管理帧：用于实现流量控制和差错恢复功能； 无编号帧：提供链路的初始化和终止操作。,01111110,地址,01111110,控制,数据,校验和,8,8,8,8,=0,16,位,面向位的协议的帧格式,PPPoE,特点 PPPOE在标准PPP报文的前面加上以太网的报头，使得PPPOE提供通过简单桥接接入设备连接远端接入设备，并可以利用以太网的共享性连接多个用户主机。,PPPOE 以太网上点对点协议（PPPoverEthernet）,PPPO

6、E连接示意图,PPPoE,PPPOE通信流程: PPPOE有两个不同的阶段：发现阶段和PPP会话阶段。,PPPOE通信流程,PPPoE,优点： 安裝与操作方式类似于以往的拨号网络模式，方便用户使用。 用户处的XDSL调制解调器无须任何配置。 允许多个用户共享一个高速数据接入链路。 适应小型企业和远程办公的要求。 终端用户可同时接入多个ISP，这种动态服务选择的功能可以使ISP容易创建和提供新的业务。 兼容现有所有的XDSLModem和DSLAM。 可与ISP有接入结构相融合。,PPPoA,PPPoA 在异步传输模式的点对点协议,PPPoA协议采用PPPoA的接入技术，由PC终端直接发起PPP呼

7、叫，用户侧ATM25网卡在收到上层的PPP包后，根据RFC2364封装标准对PPP包进行AAL5层封装处理形成ATM信元流。ATM信元透过ADSL Modem传送到网络侧的宽带接入服务器上，完成授权、认证、分配IP地址和计费等一系列PPP接入过程。,PPPoA,优点： 根据密码验证协议(PAP) 或质询握手验证协议(CHAP)的每回话认证; 每回话记帐是可能的，允许服务提供商充电根据会议时间的订户因为提供的不同服务; IP地址保存在CPE; NAPs/NSPs提供对公司网关的安全访问没有管理端到端PVC和使用第三层路由或第二层 Forwarding/Layer 2隧道协议(L2F/L2TP)隧

8、道; 排除个体用户故障; NSP能通过配置空闲和会话超时过度预定使用一个业界标准的远程验证拨入用户服务（RADIUS）服务器为每个订户; 高度可升级我们在会聚路由器能终止PPP会话的非常大数字; 最佳的使用功能在服务选择网关(SSG)。,PPPoA,缺点： 仅单个会话每个CPE在一个虚拟信道； CPE设置的增加的复杂性； 服务提供商需要维护用户名和口令数据库为所有订户； 如果单个IP地址提供给CPE和NAT/PAT是被实施，某些应用程序例如IPTV，在有效载荷嵌入IP信息，不会工作。,6.4 PSTN,电路交换 有拨号连接过程 既可传输模拟信息，也可传输数字信息 用户环路为模拟传输 数据通信时

9、需要使用MODEM 收发双方传输速率必须相同，最高为56kbps,公共电话交换网PSTN（POTS）,6.4 PSTN,调制解调器是用于在模拟网络中传递数字信号的设备。通过将数字信号调制成可被模拟设备传输的模拟信号，接收端调制解调器再进行解调，还原成可被数字设备（如PC）接受的数字信号。 调制解调器允许数据在话音等级的电话线上传输,PC机,数字信号,调制解调器,模拟信号,电话系统,调制解调器,6.4 PSTN,“握手”是指两台或更多计算机在能够进行通信前需要经历的初始化过程。 为了进行握手，调制解调器之间必须是兼容的,调制解调器的相关标准,6.4 PSTN,DTE,DCE,EIA/TIA-23

10、2 or X.21,DTE,DCE,EIA/TIA-232 or X.21,WAN,DTE:数据终端设备。指的是位于用户网络接口用户端的设备，它能够作为信源、信宿或同时为二者 DCE:数据通信设备（EIA扩展的）或者数据电路终端设备（ITU-T扩展的）。该设备与通信网络的连接构成了网络终端的用户网络接口。调制解调器和接口卡都是DCE设备的例子。,DTE与DCE,6.4 PSTN,PSTN的协议结构 物理层主要使用RS-232(DTE和Modem之间的接口)； 链据层为PPP (或SLIP，现已很少用)； PPP支持的任何一种高层协议,6.4 PSTN,PSTN的组成,中继网,电话交换机,计算机

11、,本地环路,电话公司的设备,用户的设备,用户家庭,电信公司,MODEM,MODEM,数字线路,模拟线路,RS-232,工作在网络体系结构的低3层 采用分组交换，面向连接(虚电路)，可靠性高 多路复用，一条物理链路支持多条虚电路 点对点传输，不支持广播 支持多种高层协议，它们均作为普通数据被封装在X.25的分组中在网络中传送 工作速率64Kbps,X.25分组交换网（PDN）,6.5 X.25,X.25的体系结构,X.25 “在公用数据网上以分组方式工作的数据终端设备DTE和数据电路端接设备DCE之间的接口”。 它对应于OSI层次模型的最下三层。,X.25网络的组成,D C E,D C E,X.

12、25,X.25,PSE：分组交换设备,广域网,DTE,DTE,X.25的节点,X.25网络由许多称之为分组交换机(PSE)的节点组成。 为了保证通信可靠性，每个PSE至少与另两个PSE相连接，使得一个PSE故障时，能通过其他路由继续传输信息。 PSE之间交换的是分组(包)，所以又称X.25网为分组交换网或包交换网。PSE采用存储转发的方法交换分组。,X.25网络的设备,数据终端设备(DTE)：X.25网络的末端设备(如路由器、主机、终端、PC机等)，一般位于用户端（故称为用户设备）。 数据电路端接设备 (DCE)：专用的通信设备，DTE通过DCE接入X.25网络。 PSE：X.25网络分组交换

13、机，用于数据的存储转发。 PAD设备：用于将非分组设备接入X.25网。位于DTE与DCE之间，实现三个功能：缓冲、打包、拆包。（见下页图）,PAD的工作原理,缓冲区,打包拆包,PAD,非分组终端,DCE,PAD的工作原理,X.25网络,X.25提供的服务,X.25网络为用户提供的是虚电路服务。多个虚电路可复用到单条物理电路上。 一条物理电路可支持4096个虚电路。 DTE之间端到端的通信是通过双向虚电路来完成的（一般申请16个双向虚电路）。 X.25即支持永久虚电路PVC，也支持交换虚电路SVC。,X.25网络的接入,分组终端：直接接入 非分组终端：通过PAD接入 字符终端：用拨号(PSTN)

14、方式间接接入(X.28/X.32） 利用X.25组网： 1.通过X.25将PC接入局域网 PC端X.25网卡，同步MODEM LAN端路由器，同步MODEM 2.通过X.25实现LAN的远程互连 双方均需路由器，同步MODEM,用X.25进行网络互联,64k,X.25,64k,LAN1,路由器,LAN2,路由器,同步MODEM,同步MODEM,6.6 ISDN,综合业务数字网ISDN,Integrated Service Digital Network 电路交换，利用现有的电话交换系统 有拨号连接过程 全数字传输网络 多服务：语音、数据、文本、图形、视频 采用带外信令（D信道），拨号连接速度快

15、 载体信道（B信道）带宽为64kbit/s,ISDN网络,电路交换的模拟电话线路的数字版本 支持承载语音、数据、视频等多种用户服务的传输,Providernetwork,Digital PBX,Small office,Home office,Telecommuter,Central site,ISDN的速率,欧洲：30B+D北美：23B+D,NT1,CSU/DSU,ISDN接口,ISDN提供了一种数字化的比特管道，使信息在用户与电信公司之间流动。 ISDN比特管道支持由TDM分隔的多个信道。常用的有两种标准化信道： D信道16kbit/s数字信道，用于带外信令。 B信道64kbit/s数字P

16、CM信道，用于语音或数字。 ISDN比特管道主要支持两种信道的组合： BRI：基本速率接口。2B+D PRI：主速率接口（一次群速率接口）。30B+D,ISDN的设备（1）,1类终端设备（TE1） 与ISDN网络兼容的设备，可直接连接1类网络终结设备NT1或2类网络终结设备NT2。通过4根（2对）数字线路连接到ISDN网络。 2类终端设备（TE2） 与ISDN网络不兼容的设备。连接ISDN网时需要使用终端适配器TA。 终端适配器（TA） 把非ISDN设备的信号转换成符合ISDN标准的信号。可以是一个单独的设备，也可以安装在TE2内。,ISDN的设备（2）,1类网络终结设备（NT1） 用户端网络

17、设备，与4线的ISDN用户线或传统的2线用户环路连接。一般由电信公司提供，是ISDN网络的一部分。物理层设备。 NT1的用户端接口可支持连接8台ISDN终端设备。 2类网络终结设备（NT2） 位于用户端的执行交换和集中功能的一种智能化设备（可提供OSI/RM的第2、3层服务）。如小型的数字程控交换机PBX。 大型用户终端数量多，需要使用NT2做交换连接。,ISDN的参考点,ISDN网络中不同设备之间连接的规范。 U参考点：NT1与电信公司ISDN交换机间的连接点。 T参考点：NT1到用户设备之间的连接点。 S参考点：NT2与TE1/TA之间的连接点。 R参考点：TE2与TA之间的连接点。,IS

18、DN设备与参考点,NT1,TA,TE2,TE1,NT2,Local loop,Existing Terminal,ISDN Terminal,Terminal Adapter,R,S,T,U,物理层使用I.430(BRI)和I.431(PRI)； 链路层和网络层分为控制呼叫协议和用户访问协议 链路层 控制：LAPD（Link Access Procedure on the D channel） 用户：PPP、FR、LAPB(X.25)等 网络层 控制：Q.931 用户：IP、X.25,ISDN的协议结构,家庭用ISDN,广域网,ISDN交换机,ISDN终端,ISDN数字电话,本地回路,电信公司

19、的设备,NT1,用户的设备,用户家庭,电信公司,TE1,TE1,TE1,T,U,大型商用ISDN,广域网,ISDN交换机,TE1,本地回路,电信公司的设备,NT1,用户的设备,用户办公室,电信公司,TE1,TE1,TE2,TA,NT2,U,T,S,S,S,R,PBX,ISDN,B-ISDN,B-ISDN宽带ISDN 支持高速率额数据传输，采用快速分组（固定长）交换，其最大贡献在于异步传输模式ATM，也称信元中继。,B-ISDN以光纤为传输介质，传输速率可从155Mbps到每秒几G比特。,N-ISDN,N-ISDN窄带ISDN 基于64Kbps通道作为基本交换部件，采用电路交换方式，其最大贡献在

20、于帧中继；,N-ISDN基本特征： 端到端的数据连接； 综合的业务； 标准的入网接口。,B-ISDN与N-ISDN的比较,6.7 xDSL,为满足VOD、多媒体等需要高带宽的应用而开发。 在普通电话线路上实现了高速传输(1.552Mbit/s)。 主要用于广域网的用户接入。 包括以下几种技术： ADSL 非对称数字用户线 RADSL 速率自适应数字用户线 HDSL 高速数字用户线 VDSL 甚高速数字用户线 SDSL 单线数字用户线 属于点对点专线，协议层次与DDN基本相同。 我国使用最广泛的是ADSL。,xDSL(数字用户线),几种数字用户线的比较,ADSL,xDSL的一种非对称版本 用电话

21、话音传输以外的频率传输数据 从现有铜质电话线上获取最大数据传输容量,同时又不干扰在同一条线上进行的常规话音服务,ADSL,ATM,ISP1,Central Office,Splitter,Internet with ATM core,BB-RAS,ISPn,ATMF 25.6,POTS,Splitter,NT,DSLAM,PC,ADSL的特点,上行速率与下行速率不相同“非对称” 上行16 64kbit/s 下行1.5 8Mbit/s 与因特网访问特点相适应(要求的下传速率高)。 仅使用一对双绞线，可直接利用用户原有的电话线。 语音和数据同时传输，互不干扰； 上网时不用拨号，永远在线（打电话仍需

22、拨号）。,ADSL工作原理,铜质双绞线在4km的距离内带宽可达1.1MHz ADSL把1.1MHz的频带分为3个频率段： 0 4kHz 仍然用于传输电话语音信号 10 50kHz 用作上行信息流的传输带宽 52kHz 1.1MHz 用作下行信息流的传输带宽,ADSL的频谱,从这个意义上看，ADLS采用了频分复用技术,ADSL的编码技术,目前被广泛采用的ADSL调制技术有3种： 无载波幅度-相位调制(Carrierless Amplitude-Phase modulation, CAP) 离散多音复用 (Discrete MultiTone, DMT) 离散小波多音复用 (Discrete Wa

23、velet MultiTone, DWMT) 其中DMT技术已被正式采纳为国际标准。 目前还有一种称为G.lite的标准，下行/上行速率分别为1.5Mbit/s和384kbit/s，用户端设备非常简单，适用于家庭用户。,DMT,把20kHz 1.1MHz的频带划分为256个带宽为4kHz的信道； 把要发送的数据位流分配到256个信道中； 每一个信道用不同频率的载波来调制分配给该信道的数据位流； 每一信道仍采用传统的调制方式，如正交幅度调制QAM； 可以看出：DMT是采用256不同频率的载波对数据信号进行调制的技术。 理论上，采用DMT的ADSL数据速率可达到普通调制解调器的256倍，约为256

24、380009.5Mbit/s。,f,4kHz,20kHz,1.1MHz,共256个,f,每信道的数据位数,分配给每信道的数据位数根据信道容量的不同而不同,信道容量随频率的不同而不同,DMT的信道划分与位流分配,ADSL的网络设备,两部分组成：用户端设备和中心节点设备 用户端设备包括： ADSL Modem, 也称为ATU (ADSL Transmission Unit)数字信号的调制解调 POTS分离器分离语音信号和调制信号 中心节点设备包括： 数字用户线接入复用器DSLAM (DSL Access Multiplexer)ADSL接入和复用 POTS分离器,PSTN,因特网,POTS 分离器

25、,铜质双绞线对,ADSL Modem,程控交换机,DSLAM,POTS 分离器,电话机,计算机,用户端,中心端,本地环路,ADSL Modem,电话机,计算机,当POTS分离器和ADSL Modem做到一起时的连接方法,铜质双绞线对,ADSL的网络结构,CABLE MODEM,传输速率高 永远在线 不占电话线,有线电视信号,通往家庭 的支流,6.8 HFC,HFC混合光纤同轴电缆（Hybrid Fiber Coax）,前端或局端信号经由光纤网络传输至光节点，光电转换将光信号转换成电信号，再经由总线结构的同轴电缆分配网络至各个用户端的网络结构，即HFC。,其结构如图所示,前端,中心局,HDT,光

26、纤,光纤 结点,同轴分配网,电话,CATV,数据,M-ISU,同轴电缆,光纤,6.8 HFC,HFC接入技术的主要优势： 频带宽、容量大； 能同时进行模拟和数字信号的传输，支持交互式和广播式业务； 能实现数据、语音和视频等多种业务的集成； 不需要再进行额外的网络铺设，用户端和前端设备的价格也相对低廉，是目前较为经济的宽带接入方案。,是利用数字信道传输数据信号的数据传输网。 为用户提供点到点的数字专用线路。 网络对用户透明，支持任何协议。 适合于频繁的大数据量通信，可用于计算机之间的通信，或用于传送数字化传真，数字话音，数字图像信号等。 实际上就是在干线上为用户提供时分复用信道。 用户接入速率一

27、般为2Mbit/s，干线最高155Mbit/s。网络延迟约为450微秒。,数字数据网DDN （ Digital Data Network ）,6.9 DDN,点对点专线和DDN的协议结构,物理层使用RS-232、V.35等物理层协议； 数据链路层与ISDN类似，但没有控制呼叫协议 链路层：PPP、FR、LAPB(X.25)、HDLC等 网络层：IP、X.25等,RS-232/V.35/,网络层,数据链路层,物理层,PPP,FR,LAPB,IP/IPX,X.25,HDLC,DDN的组成,DSU/CSU: 数据服务单元。可以是调制解调器或基带传输设备，以及时分复用、语音/数字复用等设备。 NMC:

28、 网管中心。可以方便地进行网络结构和业务的配置，实时地监视网络运行情况，进行网络信息、网络节点告警、线路利用情况等收集、统计和报告。 DDN节点: 数字交叉连接时分复用设备。,DDN的物理接口,接入DDN的设备，物理接口应符合ITU-T的相关建议： 2Mbit/s数字复用电路接口： 应符合ITU-T G.703、G.704、G.732、G.823、G.826、G.921等建议； N64kbit/s数字复用电路： 应符合ITU-T G.735、G.736建议； TDM接口： 应符合ITU-T G.703、V.35、V.24/V.28、X.21建议 复用标准符合X.50、X.58。 64kbit/

29、s数字复用电路： 应符合ITU-T G.735、G.737建议； 帧中继接口： 应符合ITU-T I.122、Q.932建议。,传输速率高：2Mbit/s 或 N64kbit/s（N30或31） 传输质量高：无连接延迟，网络时延小。 协议简单：不受任何协议的约束，是全透明网。 多种业务：可以支持数据、语音、图像的传输。 帧中继：提供帧中继服务。 灵活的连接方式：可支持PC-LAN、LAN-LAN连接，为用户提供灵活的组网环境。 可靠性高：采用路由迂回和备用方式，安全可靠。,DDN的特点,64k-2M,DDN,64k-2M,LAN1,路由器,LAN2,路由器,用DDN进行LAN互联,在数据链路层

30、实现分组交换 帧中继使用永久虚电路（PVC）来建立通信连接，并通过虚电路实现多路复用 用链路层的帧来封装各种不同的高层协议，如IP、IPX、AppleTalk等 适用于在WAN上实现LAN的互联 传输速率一般为56kbit/s45Mbit/s,帧中继（Frame Relay，FR）,6.10 FR,帧中继概述,使用虚电路建立连接的分组交换技术 依赖端到端协议完成大部分纠错 没有自己的网络层,Frame Relayworks here,FrameRelay switches,FR的协议层次与OSI/RM的对应关系,FR是CCITT和ANSI标准，定义了在公共数据网(PDN)上发送数据的流程，属于

31、链路层协议。 它对应于OSI层次模型的最下二层。,FR工作原理,本质上仍是分组交换技术，但舍去了X.25的分组层，仅保留物理层和数据链路层，以帧为单位在链路层上进行发送、接收、处理。 在链路层上完成统计复用，实现帧定界、寻址、差错检测；但省略了帧编号、重传、流控、窗口、应答、监视等功能。 帧出错或发生阻塞时，仅仅简单地丢弃；重传、纠错和流控在端设备中由上层协议(如TCP)完成。 （这是因为F.R是基于光纤线路的，而光纤线路误码率很低，无需点到点纠错） FR用数据链路连接标识符DLCI来标识虚电路(最多1024个)，不同的DLCI在链路层上实现了复用。,FR设备,帧中继网接入设备FRAD： 属于

32、用户设备。 如支持帧中继的主机、桥接器、路由器等。 帧中继网交换设备FRS： 属于网络服务提供者设备。 如T1/E1一次群复用设备和帧交换结点机。,FR网络的组成,帧中继的术语,DLCI：数据链路标识符 LMI: 本地管理接口 CIR: 承诺信息速率 FECN: 前向拥塞通知 BECN： 后向拥塞通知 DE: 丢弃位,DLCI:100,DLCI:200,DLCI:400,Local Access Loop=T1,DLCI:500,PVC,Local Access Loop=64 kbps,Local Access Loop=64 kbps,PVC,用DLCI路由用户数据帧,192.168.0.

33、1,10.0.0.1,LAN 10.0.0.0,LAN 192.168.0.0,R1,R2,A,B,C,DLCI=222,DLCI=333,帧中继交换机,DA=10.0.0.1,DLCI=111,R1把10.0.0.1映射为DLCI=111,A把DLCI=111 映射为DLCI=222,B把DLCI=222 映射为DLCI=333,FR中虚电路,在FR中，多条虚电路可复用一条物理线路。,R1,R2,A,B,C,102,101,100,103,105,104,106,107,11,12,13,14,22,31,32,21,交换机A的路由表,交换机C的路由表,交换机B的路由表,R3,R4,FR的帧

34、结构,标志,DLCI、FECN、BECN、DE等,数据,FCS,标志,1,2,2,1,可变,标志：帧的开始和结束 DLCI：数据链路连接标识符，标识一个虚电路 FECN：前向显式阻塞通知(Front Explicit Congestion Notification) BECN：后向显式阻塞通知 DE：允许丢弃指示,FR用于承载用户数据的协议是LAPF的核心功能。,6.11 T-Carrier/E-Carrier,T-carrier system由美国Bell系统于20世纪60年代提出的T载体系统是第一个成功支持数字化语音传送的系统。 T载体系统完全是数字化的，使用脉冲编码模式（PCM）和时分复

35、用（TDM）。该系统使用4条线路，并支持全双工（两条线路用来接收数据，同时另外两条线路用来发送数据）。,T-Carrier :,E1（或E-1）是欧洲电子传输格式，由ITU-TS设计并由欧洲邮政电讯管理委员会（CEPT）命名。它与北美的T-carrier系统格式是等价的。E2到E5是多倍增长的E1格式的承载者。 E1信号格式携载速率为每秒2.048兆比特的数据并且能携载32个信道，每个信道64Kbps。E1携载的数据率比T-1高（T-1为每秒1.544兆比特），因为不像T-1，它不做比特回收，并且每个信道的8比特都用来编码信号。可以把E1和T-1相互结合作为国际性的应用。 E2（E-2）是一条

36、携载4倍E1信号的线缆，速率为每秒8.488兆比特。 E3（E-3）携载16倍E1信号，速率为每秒34.368兆比特。 E4（E-4）携载4个E3信道，速率为每秒139.264兆比特。 E5（E-5）携载4个E4信道，速率为每秒565.148兆比特。,6.11 T-Carrier/E-Carrier,E-Carrier :,6.12 SONET（SDH）,SONET/SDH：同步光纤网络和同步数字层级 （SONET：Synchronous Optical Network）,同步光纤网络（SONET）和同步数字层级（SDH），是一组有关光纤信道上的同步数据传输的标准协议，常用于物理层构架和同步机

37、制。,SONET/SDH 可以应用于 ATM 或非 ATM 环境。SONET/SDH（POS）上的数据包利用点对点协议（PPP），将 IP 数据包映射到 SONET 帧负载中。在 ATM 环境下，SONET/SDH 线路连接方式可能为多模式、单模式或 UTP。,6.12 SONET（SDH）,SONET/SDH：同步光纤网络和同步数字层级,协议结构,6.13 ATM,6.13.1 ATM的基本知识 6.13.2 ATM分层结构和基本功能 6.13.3 LANE,6.13.1 ATM的基本知识,STM：同步传输模式 PTM：分组传输模式 ATM：异步传输模式,时隙1,时隙2,时隙3,时隙n,主机

38、A,主机B,数 据,数 据,三种传输模式,ATM的工作过程,Voice,Video,Data,ATM cells,预先建立虚连接 不同的业务流量被切割成相同大小的信元，封 装成统一的格式在网络中传输，并在传输终点 重新聚合起来 初始化连接时协商QoS,信元结构,ATM的基本数据传输单元是信元。信元结构如图所示：,信元头(5字节),信元体(48字节),信元头包括6个字段： GFC：一般流量控制 VCI：虚通路标识符CLP：信元丢弃优先符,VPI：虚通道标识符 PT：信元类型 HEC：报头差错控制,ATM体系结构,Physical layer,TC,PMD,ATM Layer,(AAL),CS汇聚

39、子层,SAR拆拼子层,FR,Voice,Data,Video,Signaling 本地多点分配业务（LMDS）。,MMDS,MMDS (Microwave Multipoint Distribution Systems )： 无线微波多点分布式系统技术,MMDS是一种通过视距传输为基础的图像分配传输技术，它的正常工作频段一般为20多路数字电视信号直接传送至用户。 一个发射塔的服务区就可以覆盖一座中型城市，同时控制上行和下行的数据流。 这种技术成本低廉，常用于远离服务中心的小型企业接入网，它有时被称为WDSL或通称为宽带无线技术。,MMDS,MMDS（Microwave Multipoint D

40、istribution Systems）微波多路分配系统，是近年来发展起来的通过无线微波传送有线电视信号的一种新型传送系统,该系统重量轻，体积小，占地面积少，易于安装调试，极适于中小城市或郊区有线电视覆盖不到的区域。 MMDS技术工作主要在2.1GHz2.7GHz、3.5GHz频段，该频段传输性能好、覆盖范围广（半径20公里）、技术成熟，具有良好的抗雨衰性能、扩容性强、组网灵活且成本具有竞争力，但相对来说传输速率较低。 MMDS最显著的特点就是各个降频器本振点可以不同，可由用户自选频点，即多点本振。 MMDS的频率集中在2GHz5GHz。它的优点是：雨衰可以忽略不计；器件成熟；设备成本低。它的

41、不足是带宽有限，仅200MHz。,LMDS,LMDS (Local Multipoint Distribution Services)本地多点分配服务，是一种工作于毫米波段的宽带无线接入系统）技术具有高带宽高速率、网络架设快、投入成本低、扩容迁移方便等特点。,LMDS是以点对多点的固定无线通讯方式，提供宽频及双向的语音、数据、与视讯等传输。LMDS采用较高的频率（通常为1043GHz）为传输介质，是一个快速、有弹性且具效益性的宽频网路。,LMDS的特点是：带宽可与光纤相比拟，可用频率至少为1GHz， LMDS传输速率可达155Mb/s；LMDS可支持所有主要的话音和数据 传输标准，如ATM、T

42、CP/IP、MPEG2等；LMDS工作在毫米波 波段上，被许可的频率是24GHz、28GHz、31GHz、38GHz， 其中以28GHz获得的许可较多，该频段具有较宽松的频谱范围， 最有潜力提供多种业务。,LMDS,技术优点： 在理想的状况下，LMDS的通讯可信度及传输效能可与光纤相当； 项目启动快，工程完成快； 前期投资比例较小，后期扩容能力强，投资回收快； 可以根据用户需要进行建设； 网络运行、维护费用比较低。 技术缺点： 成本较贵； 在讯号传输上会有发射器和接收器之间一条直射的传输限制； 传输距离很短，仅5km6km LMDS使用约30GHz的频段作为传输媒介有严重的雨衰效应，只有在与基

43、地台建立直线传输线路时才会有较佳的通讯品质。,LMDS和MMDS的比较,6.17 卫星通信服务,卫星通信系统由卫星和地球站两部分组成。 卫星在空中起中继站的作用，即把地球站发上来的电磁波放大后再返送回另一地球站。 地球站则是卫星系统与地面公众网的接口，地面用户通过地球站出入卫星系统形成链路。,6.17 卫星通信服务,卫星通信的主要特点： 优点方面： 通信范围大。 不易受陆地灾害影响。 建设速度快。 易于实现广播和多址通信。 电路和话务量可灵活调整。 同一信道可用于不同方向和不同区域。 缺点方面： 信号有延迟。 10GHZ以上频带受降雨雪的影响。 天线受太阳噪声的影响。,6.18 网络性能计算,

44、有关线路性能的计算 性能评估 排队论的应用,有关线路性能的计算,传输速度 线路利用率 线路容量 通信量 流量设计,有关线路性能的计算包括：,性能评估,通信终端物理性能评估（数据发送速率、传播距离、差错控制能力） 接入层协议测试评估（接入时延、网络吞吐量、优先级、公平性） 路由协议测试评估（端到端时延与吞吐量、路由发现时间、路由表收敛时间、路由协议的效率）,网络性能评估按照网络功能层次进行区分，主要分为以下三个方面：,排队论的应用,排队论研究内容：由于随机因素的影响而产生的拥挤现象，也称为随机服务系统理论。 它主要研究以下内容： 排队性态：即各种排队系统的概率规律性，比如队长分布，等待时间分布等

45、。 最优化问题：分为静态最优和动态最优，前者指最优设计，后者指最优运营。 排队系统的推断：判断给定的排队系统符合哪种模型，以便于根据排队理论分析研究。,排队论的应用,随机服务系统概论,生活中排队现象：购买物品，看病，上车，. 广义的排队现象：电话的占线，等待装船的货物，等待加工的原料，. 一般而言，如果要求服务的对象的数量超过了服务机构的数量便产生排队现象。 “顾客”：要求服务的对象 “服务台”：提供服务的系统 “顾客”和“服务台”组成了一个排队系统,排队论的应用,排队系统,一些排队系统的例子。 排队系统 顾 客 服务台 服 务 电话系统 电话呼叫 电话总机 接通呼叫或取消呼叫 售票系统 购票

46、旅客 售票窗口 收款、售票 设备维修 出故障的设备 修理工 排除设备故障 防空系统 进入阵地的敌机 高射炮 瞄准、射击直至敌机被击落或离开 排队的过程可表示为：,6.19 通信服务,全天候IP连接服务（租用线路IP） 本地IP网（NAPT）,全天候IP连接服务（租用线路IP）,租用线路是电信公司为某一机构建造的永久性通信电路。由于机构将根据合同为线路交付固定的租金，所以称为“租用线路”。同样的，所获得的IP称为“租用线路IP”。,租用线路的优点是它的质量经过检验并有保证，在这条线路上有可能使用较高数据传输率。,本地IP网（NAPT）,NAPT(Network Address/Port Tran

47、slator)实现了多台私有IP地址的计算机可以同时通过一个公网IP地址来访问Internet的功能。 NAPT负责将某些内网IP地址的计算机向外部网络发出的TCP/UDP数据包的源IP地址转换为NAPT自己的公网的IP地址，源端口转为NAPT自己的一个端口。同时负责将外部的计算机返回的IP数据包的目的IP地址转换内网的IP地址。,6.20 新技术,ATM-PDS、STM-PDS 无源光网PON（APON、EPON） IPoverSONET/SDH IPoverOptical IPoverDWDM,ATM-PDS、STM-PDS,FTTx接入技术 FTTx技术分为：FTTC光纤到路边、FTTZ

48、光纤到小区、FTTB光纤到办公楼、FTTF光纤到楼层、FTTH光纤到家庭。其中FTTH是宽带发展的最终理想。 FTTH的优点：一旦建成了两端的传送设备，则将不仅能传输声音与数据，而且有可能利用同一介质传输图像信号。FTTH是透明的，且不受任何制约，可谓接入网络的理想形态。 实现FTTH的方式主要有两种方式： ATM-PDS（基于ATM的无源双星光纤接入系统，提供156Mbps的速率，但设备昂贵）； STM-PDS（基于STM的无源双星接入系统）。,无源光网PON（APON、EPON）,目前用于宽带接入的PON(无源光网)技术主要有： ATM PON(APON) Ethernet PON(EPO

49、N),APON,在PON上实现基于ATM信元的传输，即APON(简称APON)技术。,APON的工作原理：OLT(光线路终端)将到达各个ONU(光网络单元)的下行业务组装成帧，以广播的方式发送到下行信道上，各个ONU收到所有的下行信元后，根据信元头信息从中取出属于自己的信元；在上行方向上，由OLT轮询各个ONU，得到ONU的上行带宽要求，OLT合理分配带宽后，以上行授权的形式允许ONU发送上行信元，即只有收到有效上行授权的ONU才有权利在上行帧中占有指定的时隙。 实现APON的关键技术有多址和接入控制技术、突发信号的发送和接收技术、快速比特同步技术以及安全保密等方面的技术。,EPON,数据流遵

50、从以太网IEEE802.3协议，将变长的数据帧，最大长度1518字节，从OLT广播到多个ONU。但每一帧头附加了独一无二的标识，用于识别光网络单元ONU-1，ONU-2，ONU-3，另外一些数据帧要广播给所有的ONU，或发送给特定的ONU。在分支器处数据流量被分为相同的3份，包括所有的确定ONU的数据帧。当数据帧到达ONU，ONU仅仅接受属于自己的数据帧，丢弃掉不属于自己的数据帧。,EPON即以太无源光网络：,IPoverSONET/SDH,IPoverSONET/SDH是将IP分组通过点到点协议（PPP）或ITUT标准LAPS协议直接映射到SDH帧，省掉了中继的ATM层，从而保留了Inter

51、net的无连接特性，简化了网络体系结构，提高了传输效率，降低了成本，是一种实用、高效的IP传送技术。,IPoverOptical,从理论角度分析，IP到传输链路层之间增加ATM、SDH纯属多余。 因此IPoverOptical是一种理想的体系结构：层次少，避免了功能重叠；设备和网管复杂度低；额外开销小，传输效率高；组网和网络配置简单；可直接利用DWDM技术。,IPoverDWDM,IPoverDWDM（密集波分复用） IPoverDWDM综合发挥了IP技术和基于DWDM的光网络技术的优势，主要表现在： 充分利用了光纤的巨大带宽资源，提高网络传输容量； IP骨干路由器和DWDM波长直接相连，降低

52、了对IP高速网络控制和管理的复杂度，减少了设备操作、维护和管理费用，降低成本； 对传输码率、数据格式及调制方式透明，可以与现有通信网络兼容，还可以支持未来的宽带业务网，方便网络升级。 但是，这种技术的标准尚未完全制定，而且DWDM设备价格很高，光放大器、光转发器、光分插复用器等也很贵，DWDM系统的网络拓扑结构是点到点方式，还没有形成光网络。,6.21 典型试题分析,2005下半年网络工程师上午试卷,1. ADSL 采用多路复用技术是 _(21)_ ，最大传输距离可达 _(22)_ 米。 （ 21 ）A. TDM B. FDM C. WDM D. CDMA （ 22 ）A. 500 B. 1000 C. 5000 D. 10000,【答案】 B ；