第 3 章广域网和网络接入

第3章广域网和网络接入

主要内容 • 接入网技术 • 公用数据网 • 帧中继 • 数字同步体系SONET/SDH • 数字数据网华东师范大学计算机科学技术系《计算机网络工程》第3章广域网和网络接入（2009－2010学年第二学期）

3.1 接入网技术 • 电话网和拨号接入 • ISDN接入技术 • xDSL接入技术 • HFC和Cable Modem • 光纤接入网 • 无线接入技术华东师范大学计算机科学技术系《计算机网络工程》第3章广域网和网络接入（2009－2010学年第二学期）

3.1.1 电话网络和拨号接入 • 电话网的组成 • 中继局：核心是可实现电路交换的交换设备 • 连接用户与中继局的线缆 • 中继线：用于中继局之间长距离连接的线缆华东师范大学计算机科学技术系《计算机网络工程》第3章广域网和网络接入（2009－2010学年第二学期）

3.1.1 电话网络和拨号接入 • 计算机利用电话网接入计算机网络华东师范大学计算机科学技术系《计算机网络工程》第3章广域网和网络接入（2009－2010学年第二学期）

3.1.1 电话网络和拨号接入 • 调制解调器（Modem） • 完成A/D、D/A转换 • 调制方法 • 最高速率华东师范大学计算机科学技术系《计算机网络工程》第3章广域网和网络接入（2009－2010学年第二学期）

3.1.1 电话网络和拨号接入 PPPoE: PPP over Ethernet • PPP协议 • PPP协议（Point-to-Point Protocol）建立在点对点链路上，可以支持多种协议数据报的全双工传送华东师范大学计算机科学技术系《计算机网络工程》第3章广域网和网络接入（2009－2010学年第二学期）

3.1.2 ISDN接入技术 • ISDN网络 • 综合业务数字网 • 由电话综合数字网演变而成，提供端到端的数字连接，以支持一系列广泛的业务（包括语音和非语音业务），为用户入网提供一组有限的标准——多用途用户－网络接口 • 将电话网中用户和中继局之间的传输也采用数字化 • 上网速度比普通电话接入方式更快 • 可以在上网的同时拨打电话华东师范大学计算机科学技术系《计算机网络工程》第3章广域网和网络接入（2009－2010学年第二学期）

3.1.2 ISDN接入技术 • ISDN的数字管道 • A：4KHz模拟电话信道 • B：64Kbps数字PCM信道，用于话音或数字传送 • C：8Kbps或16Kbps数字信道 • D：16Kbps 数字信道，用于带外信令 • E：64Kbps数字信道，用于ISDN內部信令 • H：384Kbps、1536Kbps或1920Kbps的混合数字信道，用于高速率应用，如视频会议等 • ISDN标准 • 基本速率：2B+1D • 主速率：23B+1D或30B+1D • 混合：1A+1C 华东师范大学计算机科学技术系《计算机网络工程》第3章广域网和网络接入（2009－2010学年第二学期）

3.1.2 ISDN接入技术 • ISDN的接入设备 • NTI：第一类网络终端设备，用于家庭或小型商务 • NT2：第二类网络终端设备，用户大型商务 • TE1：ISDN专用终端设备、数字电话、计算机、路由器等 • TE2：非ISDN终端，如普通电话机等 • TA：终端适配器 • ISDN代理服务器 • ISDN路由器 • 带有ISDN口的路由器华东师范大学计算机科学技术系《计算机网络工程》第3章广域网和网络接入（2009－2010学年第二学期）

3.1.2 ISDN接入技术 • ISDN的应用 • 计算机网络间直接互联 • 专线备份华东师范大学计算机科学技术系《计算机网络工程》第3章广域网和网络接入（2009－2010学年第二学期）

3.1.3 xDSL接入技术 • xDSL以电话线为传输媒介，利用了电话网用户环路的全部可用的带宽，提高了数据传输的速率，支持高速的网络数据的传送 • xDSL的DSL（Digital Subscriber Line）表示数字用户环路，x表示几种不同类型的DSL接入技术华东师范大学计算机科学技术系《计算机网络工程》第3章广域网和网络接入（2009－2010学年第二学期）

3.1.3 xDSL接入技术 • xDSL（x Digital Subscriber Line）技术的种类华东师范大学计算机科学技术系《计算机网络工程》第3章广域网和网络接入（2009－2010学年第二学期）

3.1.3 xDSL接入技术 • xDSL技术利用了电话线上电话系统没有利用的高频部分，以及相应的调制解调技术，进行数据传输 • xDSL采用的调制方法 • 2B1Q：可以延长传输距离 • QAM：具有能充分利用带宽、抗噪声能力强等优点 • CAP：传输距离远 • DMT：抗噪声性能好、ADSL采用华东师范大学计算机科学技术系《计算机网络工程》第3章广域网和网络接入（2009－2010学年第二学期）

3.1.3 xDSL接入技术 • ADSL技术 • 把电话线路上可用的1.1Mhz频带划分成256个独立的信道，每个信道4312.5Hz • 信道0用于电话。信道1-5没有使用，让语音信号和数据信号分开，减少相互之间的干扰 • 另外250个信道中，一个用于上行的控制，一个用于下行的控制，其余的可以传送数据 • 电信部门决定上下行数据分别占用多少信道华东师范大学计算机科学技术系《计算机网络工程》第3章广域网和网络接入（2009－2010学年第二学期）

3.1.3 xDSL接入技术 • 典型的ADSL设备配置和连接华东师范大学计算机科学技术系《计算机网络工程》第3章广域网和网络接入（2009－2010学年第二学期）

3.1.4 HFC和Cable Modem • 有线电视（CATV）与HFC • HFC：Hybrid Fiber Cable，光纤同轴电缆混合网 • 采用模拟频分复用技术 • 利用宽带通讯电缆、光纤、有线电视网同时传输分配式广播信息、交互式电信信息、模拟信息以及数字信息 • 整个HFC网络由馈线网、配线网、用户引入线等三部分组成华东师范大学计算机科学技术系《计算机网络工程》第3章广域网和网络接入（2009－2010学年第二学期）

3.1.4 HFC和Cable Modem • HFC的拓扑结构华东师范大学计算机科学技术系《计算机网络工程》第3章广域网和网络接入（2009－2010学年第二学期）

3.1.4 HFC和Cable Modem • 频率使用 • 上行信道采用的载波频率范围在5MHz到65MHz之间，带宽最高可达10Mbps，由数据时间片和竞争时间片组成，数量由CMTS决定 • 下行信道采用的载波频率范围在550MHz到860MHz之间，带宽最高可达36Mbps，采用广播发送华东师范大学计算机科学技术系《计算机网络工程》第3章广域网和网络接入（2009－2010学年第二学期）

3.1.4 HFC和Cable Modem • 有线电视（CATV）与HFC • HFC：Hybrid Fiber Cable，光纤同轴电缆混合网 • 采用模拟频分复用技术 • 利用宽带通讯电缆、光纤、有线电视网同时传输分配式广播信息、交互式电信信息、模拟信息以及数字信息 • 整个HFC网络由馈线网、配线网、用户引入线等三部分组成华东师范大学计算机科学技术系《计算机网络工程》第3章广域网和网络接入（2009－2010学年第二学期）

3.1.4 HFC和Cable Modem • Cable Modem • 通过有线电视网进行计算机网络接入和计算机间数据传送的装置 • 实现物理层和MAC子层的功能 • 物理层：上下行数据数字信号的调制解调、前向纠错（FEC）、编解码、数据加密解密等，支持双向信道 • MAC子层：在共享的单一信道中向多个竞争站点分配带宽华东师范大学计算机科学技术系《计算机网络工程》第3章广域网和网络接入（2009－2010学年第二学期）

3.1.5 光纤接入网 • 光纤接入网 • 用光纤作为主要的传输媒质 • 宽带接入的最终解决方案 • 构成 • 光线路终端OLT • 提供与公共网络本地交换机之间的接口，并通过光纤与用户端的ONU通信 • 光网络单元ONU • 提供用户侧的接口华东师范大学计算机科学技术系《计算机网络工程》第3章广域网和网络接入（2009－2010学年第二学期）

3.1.5 光纤接入网 • 光纤接入网 • 分类（根据光网络单元ONU的位置来分） • FTTN (Fiber To The Node) • FTTC (Curb) • FTTB (Building) • FTTH (Home) • …… 华东师范大学计算机科学技术系《计算机网络工程》第3章广域网和网络接入（2009－2010学年第二学期）

3.1.6无线接入技术 • 无线接入是指接入过程中使用无线传输媒介（如大气）在较大范围内（几十千米）向用户提供固定或者非固定的网络接入服务，与无线局域网技术在传输距离、带宽和移动能力上有区别华东师范大学计算机科学技术系《计算机网络工程》第3章广域网和网络接入（2009－2010学年第二学期）

3.1.6无线接入技术 • 无线接入技术按接入对象可分为移动无线接入和固定无线接入两类 • 移动无线接入的代表是蜂窝移动通信系统和卫星移动通信系统 • 固定无线接入指从网络交换节点到固定用户终端采用无线接入方式，目前主要有固定宽带无线接入和WiMAX等几种技术 • 两者重要区别：是否支持用户对象的移动性管理华东师范大学计算机科学技术系《计算机网络工程》第3章广域网和网络接入（2009－2010学年第二学期）

3.1.6无线接入技术 • 固定宽带无线接入系统基于分组交换技术，采用点对多点的工作方式，由一个中心站点和多个用户站点组成，具体又有 • 本地多点分配业务（Local Multi-point Distribution Service，LMDS） • 多路多点分配业务（Multichannel Microwave Distribution System，MMDS） • 卫星直播（Direct Broadcast Satellite，DBS）华东师范大学计算机科学技术系《计算机网络工程》第3章广域网和网络接入（2009－2010学年第二学期）

3.1.6无线接入技术 • WiMAX • IEEE 802委员会于1999年成立了802.16工作组，专门开发固定宽带无线接入系统的标准 • 该标准已在2002年4月获得批准，也有人把它称为无线城域网，或者无线本地回路（WLL） • IEEE 802.16标准所关心的是用户的收发机同基站收发机之间的无线接口，负责为无线本地环路的无线接口及其相关功能制定标准 • 802.16的无线接口标准工作在10～66GHz范围内，这个频率区间属于毫米波段，电波的传播特性类似于光纤华东师范大学计算机科学技术系《计算机网络工程》第3章广域网和网络接入（2009－2010学年第二学期）

3.1.6无线接入技术 • WiMAX • WiMAX论坛成立于2001年4月，最初该组织旨在对基于IEEE 802.16标准和ETSI HiperMAN标准的宽带无线接入产品进行一致性和互操作性认证 • 随着802.16e技术和规范的进展，该组织也逐步扩展它的目标，致力于可运营的宽带无线接入系统的研究、需求的分析、应用模式的探索、市场的拓展等 • IEEE 802.16工作组是WiMAX空中接口规范的制定者，而WiMAX论坛是技术和产业链的推动者华东师范大学计算机科学技术系《计算机网络工程》第3章广域网和网络接入（2009－2010学年第二学期）

3.1.6无线接入技术 • WiMAX • 目前，WiMAX几乎成为了IEEE 802.16技术的代名词，其空中接口规范涵盖了IEEE 802.16d/e标准 • WiMAX论坛给出WiMAX技术的5种应用场景定义：固定、游牧、便携、简单移动和全移动。华东师范大学计算机科学技术系《计算机网络工程》第3章广域网和网络接入（2009－2010学年第二学期）

3.2 公用数据网 • 公用数据网的概念和组成 • X.25协议栈 • 使用公用数据网连接两个或多个局域网华东师范大学计算机科学技术系《计算机网络工程》第3章广域网和网络接入（2009－2010学年第二学期）

3.2.1 公用数据网的概念和组成 • 公用数据网 • 为大众用户提供数据通信服务或线路租用服务的电信网，它由政府管理通信的部门或经政府许可的大公司进行管理和营运 • 以数据分组为单位在线路和交换设备上用交换方式通信 • 分组交换和电路交换华东师范大学计算机科学技术系《计算机网络工程》第3章广域网和网络接入（2009－2010学年第二学期）

3.2.1 公用数据网的概念和组成 • 通信子网传输分组的方式 • 虚电路（Virtual Circuit）方式 • 有连接，类似于电话系统建立的物理电路 • 特点 • 分类 • 交换虚电路（SVC） • 永久虚电路（PVC） • 数据报（Datagram）方式 • 无连接华东师范大学计算机科学技术系《计算机网络工程》第3章广域网和网络接入（2009－2010学年第二学期）

3.2.1 公用数据网的概念和组成 • 公用数据网的组成 • 中继传输线路 • 用户本地接入线路 • 节点交换设备 • 用户接入设备 • 分组型终端 • 非分组型终端华东师范大学计算机科学技术系《计算机网络工程》第3章广域网和网络接入（2009－2010学年第二学期）

3.2.2 X.25协议栈 • X.25建议 • 由国际电报电话咨询委员会（CCITT）制定 • 全名：在公用数据网上以分组方式进行操作的数据终端设备（DTE）和数据通讯设备（DCE）之间的接口 • 包括 • 终端连接方法 • 链路控制规程 • 数据传输及各项服务华东师范大学计算机科学技术系《计算机网络工程》第3章广域网和网络接入（2009－2010学年第二学期）

3.2.2 X.25协议栈 • X.25网络示意图 X.25接口 X.25接口 X.25接口华东师范大学计算机科学技术系《计算机网络工程》第3章广域网和网络接入（2009－2010学年第二学期）

3.2.2 X.25协议栈 负责处理寻址、流量控制 • X.25的层次用来处理DTE与DCE设备之间的传输错误定义了主机与网络之间物理的、电子的和动作顺序的接口华东师范大学计算机科学技术系《计算机网络工程》第3章广域网和网络接入（2009－2010学年第二学期）

3.2.2 X.25协议栈 • X.25工作过程华东师范大学计算机科学技术系《计算机网络工程》第3章广域网和网络接入（2009－2010学年第二学期）

3.2.3 使用公用数据网连接两个或多个局域网 华东师范大学计算机科学技术系《计算机网络工程》第3章广域网和网络接入（2009－2010学年第二学期）

3.3 帧中继 • 帧中继的特点和基本技术 • 帧中继协议 • 基于帧中继组网华东师范大学计算机科学技术系《计算机网络工程》第3章广域网和网络接入（2009－2010学年第二学期）

3.3 帧中继的特点和基本技术 • X.25设计时因为通信线路可靠性低，采用了比较严格的检错重传机制，影响了传输效率 • 快速分组交换技术 • 帧中继（Frame Relay）：采用可变帧长 • 异步传输模式（ATM）：采用固定帧长华东师范大学计算机科学技术系《计算机网络工程》第3章广域网和网络接入（2009－2010学年第二学期）

3.3 帧中继的特点和基本技术 • 帧中继 • 没有网络层，在链路层实现链路复用，以帧为单位转接 • 在链路层增加了路由功能，去掉了差错控制、排序、寻址等功能，以减少途中节点的处理时间 • 链路连接标识符（DLCI） • 用来识别节点与节点间的逻辑链路连接 • 从源端点到目的端点的沿途每段链路有不同的DLCI • 在每个节点建立了链路出入端口转接映射表，可以根据入口的DLCI查找出口的DLCI 华东师范大学计算机科学技术系《计算机网络工程》第3章广域网和网络接入（2009－2010学年第二学期）

3.3 帧中继的特点和基本技术 • 帧中继的特点 • 只使用物理层和链路层的核心功能部分 • 采用可变长的帧，以适应不同网络层协议的需要 • 只负责检错，不纠错 • 不提供帧的确认，也没有通常的流量控制 • 把控制信号和用户数据信道分开在不同的专用信道上传输（称为带外信令技术） • 不同的用户采用时分复用的方法使用帧中继网，根据不同用户的信息流特点动态分配带宽华东师范大学计算机科学技术系《计算机网络工程》第3章广域网和网络接入（2009－2010学年第二学期）

3.3.2 帧中继协议 • 帧中继网络结构华东师范大学计算机科学技术系《计算机网络工程》第3章广域网和网络接入（2009－2010学年第二学期）

3.3.2 帧中继协议 • 帧中继的帧格式华东师范大学计算机科学技术系《计算机网络工程》第3章广域网和网络接入（2009－2010学年第二学期）

3.3.3 基于帧中继组网 • 帧中继网的物理连接和逻辑连接华东师范大学计算机科学技术系《计算机网络工程》第3章广域网和网络接入（2009－2010学年第二学期）

3.4 数字同步体系SONET/SDH • SONET/SDH标准 • SONET/SDH的分层结构 • SONET/SDH的有效负载和帧结构 • SDH网络构建 • IP over SDH 华东师范大学计算机科学技术系《计算机网络工程》第3章广域网和网络接入（2009－2010学年第二学期）

3.4.1 SONET/SDH标准 • SONET/SDH是一种基于光纤的载波传输网络 • SONET: Synchronous Optical NETwork • SDH: Synchronous Digital Hierarchy • SONET/SDH属于同步数字传输网络，要求使用一个非常精确的主时钟负责全网的同步 • SONET/SDH标准速率等级 • 教材第108页表3-2 华东师范大学计算机科学技术系《计算机网络工程》第3章广域网和网络接入（2009－2010学年第二学期）

3.4.2 SONET/SDH的分层结构 处理路径终端设备(PTE)之间的业务传输，提供与非SONET/SDH网络的接口在光缆上传送STS-n帧，进行成帧和差错检测负责路径层的同步和复用以及交换的字段保护负责STS电信号和OC光信号之间的转换华东师范大学计算机科学技术系《计算机网络工程》第3章广域网和网络接入（2009－2010学年第二学期）

3.4.3 SONET/SDH的有效负载和帧结构 路径开销段开销 87列 3列 9行 SONET帧 125μs 线路开销有效负载 SPE 华东师范大学计算机科学技术系《计算机网络工程》第3章广域网和网络接入（2009－2010学年第二学期）

3.4.4 SDH网络构建 • SDH网是由SDH网元设备通过光缆互连而成 • 网络节点（网元）和传输线路的几何排列就构成了网络的拓扑结构 • SDH网络的构建涉及光接口技术、自愈环技术、网络设备等华东师范大学计算机科学技术系《计算机网络工程》第3章广域网和网络接入（2009－2010学年第二学期）

第 3 章 广域网和网络接入