第2章-广域网技术

《计算机网络高级教程》1吴功宜编著“十一五”国家重点图书计算机科学与技术学科前沿丛书计算机科学与技术学科研究生系列教材（中文版）计算机网络高级教程《计算机网络高级教程》2第2章广域网技术《计算机网络高级教程》3计算机网络的分类•广域网（wideareanetwork，WAN）•局域网（localareanetwork，LAN）•城域网（metropolitanareanetwork，MAN）《计算机网络高级教程》4可以用于构成广域网的典型网络类型和主要技术•公共电话交换网PSTN•综合业务数字网ISDN•数字数据网DDN•X.25分组交换网•帧中继（FrameReplay）网•异步传输模式ATM网•GE与10GE的光Ethernet技术•密集波分复用DWDM技术《计算机网络高级教程》5广域网和用于广域网传输技术的发展过程《计算机网络高级教程》6广域网的主要特征广域网是一种公共数据网络•由电信运营商组建广域网，是一种公共数据网络PDN；•用户可以在公共数据网络PDN上开发各种网络服务系统；•用户要使用广域网服务，必须向广域网的运营商购买服务；•有特殊需要的国家部门与大型企业也需要组建自己使用和管理的专用的广域网。广域网技术研究的重点是宽带核心交换技术《计算机网络高级教程》7广域网组成与结构《计算机网络高级教程》8广域网数据交换方式的类型《计算机网络高级教程》9X.25网的基本概念《计算机网络高级教程》10X.25协议的层次结构《计算机网络高级教程》11帧中继技术发展的背景•传输介质由原来的电缆逐步发展到光纤，光纤的误码率很低，数据传输速率高；•局域网的数据传输速率提高得很快，多个局域网之间高速互连的需求越来越强烈；•用户设备（例如微型计算机）性能大大提高，主机可以承担一部分原来是由通信子网承担的通信处理功能。《计算机网络高级教程》12X.25与帧中继的比较《计算机网络高级教程》13帧中继的特点•工作在物理层与数据链路层；•建立在帧通过光纤传输误码率很低的前提之上；•流量控制与纠错功能由高层协议完成；•具有协议简单、高效，网络吞吐量高、延时短、适应于突发通信的特点；•针对局域网之间的互连，以面向连接的方式、合理的数据传输速率与低廉的价格提供数据通信服务。《计算机网络高级教程》14帧中继的虚拟租用线路服务方式《计算机网络高级教程》15帧中继组网：公共帧中继网《计算机网络高级教程》16帧中继组网：公共帧中继网提供VPN服务《计算机网络高级教程》17帧中继组网：专用帧中继网《计算机网络高级教程》18帧中继组网：混合帧中继网结构《计算机网络高级教程》19X.25与帧中继的区别•X.25协议包括物理层、数据链路层与网络层，而帧中继协议只有物理层、数据链路层，而没有网络层;•X.25协议有比较完备的差错控制、流量控制；而帧中继协议只有有限的差错控制，而没有流量控制，流量控制是由高层协议提供的;•X.25协议只能提供数据报与虚电路服务，而帧中继协议可以提供虚拟专网VPN服务。《计算机网络高级教程》20宽带综合业务数字网B-ISDN•N-ISDN是以公共电话交换网为基础，而B-ISDN是以光纤作为传输介质；•N-ISDN采用同步时分多路复用技术，B-ISDN采用异步传输模式ATM技术；•N-ISDN的各个通路及其速率是预定的，B-ISDN使用通路的概念，但其速率不是预定的；•B-ISDN业务分为两类：交互式业务interactiveservice与分配型业务distributionservice；•B-ISDN的目标是为用户提供数据、语音与图像传输，以及电视会议、图像与文本邮件、信息检索、数字电视等服务。《计算机网络高级教程》21ATM的基本概念•ATM是一种面向连接的技术，采用小的、固定长度的数据传输单元（信元，cell），其长度为53B；•ATM能够支持多媒体通信，数字、语音、图像、视频均可用信元为单位进行传送；•ATM以统计时分多路复用方式来动态分配带宽，网络传输延时小，因此能够适应实时通信的要求；•ATM没有链路对链路的纠错与流量控制，协议简单，数据交换效率高；•ATM采用两级虚电路机制；•ATM的数据传输速率为155Mb/s—2.4Gb/s。《计算机网络高级教程》22ATM交换机《计算机网络高级教程》23交换结构的实现VSLI芯片通过硬件实现帧交换的能力：•144×144纵横制芯片：每个端口处理速度达到3.125Gb/s•CLOS结构的交换机：第1级—144个8×16交换机第2级—16个144×144交换机第3级—144个16×8交换机三级交换结构的交换速度1.152Tb/s《计算机网络高级教程》24ATM用户平面的层次结构《计算机网络高级教程》25ATM协议子层的划分《计算机网络高级教程》26ATM网络作为广域网的结构《计算机网络高级教程》27IPoverATM的网络层次结构《计算机网络高级教程》28同步光纤网SONET与同步数字体系SDH同步、准同步与异步的基本概念•在同步网络中，所有的时钟精度必须保持在±1×10-11之内。这样的时钟精度只能通过铯原子钟获得；•准同步意味着信号之间的速率和相位必须基本相同。如果信号之间的相位或速率存在偏差，那么这个偏差也必须在规定的范围内；•如果两个网络的时钟分别是从各自的石英振荡器中获得，那么这两组信号就是异步信号；《计算机网络高级教程》29SDH的发展•1985年提出SONET的概念，定义同步传输的线路速率的等级体系，目的是解决光接口标准规范问题；•1986年ITU-T接受了SONET的概念；•1988年ITU-T通过了有关SDH的三个建议：G.707（同步数字体系的比特率）G.708（同步数字体系的网络结点接口）G.709（同步复用结构）对SDH的速率、复用帧结构、复用设备、线路系统、光接口、网络管理和信息模型等进行了定义，从而确立了作为国际标准的SDH；•1992年ITU-T又增加了十几个建议书，从而出现了国际统一的通信传输体制与速率、接口标准。《计算机网络高级教程》30SDH速率体系•STS定义的是数字电路接口的电信号传输速率；•OC定义的是光纤上传输的光信号速率；•STM标准是电话公司为国家之间的主干线路的数字信号规定的速率标准。《计算机网络高级教程》31SDH的复用结构《计算机网络高级教程》32SDH的复用结构《计算机网络高级教程》33SONET的的速率对应关系传输速率（Mb/s）OC级STS级STM级51.840OC-1STS-1155.520OC-3STS-3STM-1466.560OC-9STS-9622.080OC-12STS-12STM-4933.120OC-18STS-181243.160OC-24STS-24STM-81866.240OC-36STS-36STM-122488.320OC-48STS-48STM-169952.280OC-192STS-192STM-64《计算机网络高级教程》34SONET（STS-1）帧结构《计算机网络高级教程》35STS-1速率帧结构：•9行/90列•1帧发送时间：0.125µs（每秒8000帧）•每一行的前3列为段或线路开销；计算：总速率=8×9×90×8000=51.840Mb/s系统消耗=8×9×3×8000=1.728Mb/s有效负载速率=8×9×87×8000=50.112Mb/s《计算机网络高级教程》36SONET设备（OC-48）中使用的TSI芯片•64×64端口•每个端口处理一路STS-12信号•一块芯片的处理速度达到40Gb/s•相当于一个768×768的STS-1交换机《计算机网络高级教程》37SDH的自愈环结构《计算机网络高级教程》38光网络技术的研究•1998年ITU-T提出了用光传输网络OTN概念取代全光网AON的概念，因为要在整个计算机网络环境中实现全光处理是困难的；•2000年以后，自动交换光网络ASON的出现，引入了智能控制的很多方法，去解决光网络的自动路由发现、分布式呼叫连接管理，以实现光网络的动态配置连接管理；•目前人们研究的热点仍然在光时分多路复用OTDM、光码分多址OCDMA、全光路由、光交换与光网络管理等技术。