广域网接入技术

第二章广域网接入技术本章学习要点：广域网概述数字数据网DDN综合业务数字网ISDN帧中继FR数字用户线路xDSL公用分组交换网PSDNCableModem5.1广域网概述5.1.1广域网的定义和特点1.广域网的定义广域网，通常是指覆盖广阔物理范围的、能连接多个城市或国家并能提供远距离通信的数据通信网。在个人计算机和局域网广泛使用后，广域网就成为了实现局域网之间远距离互连和跨地域数据通信的主要手段。2.广域网的主要特点覆盖的地理范围广，通常从几公里～几万公里。数据传输速率比局域网低，而信号的传播延迟却比局域网要大得多。网络结构较复杂，一般都为网状型拓扑结构。通常利用公用通信网络（如PSTN、DDN、ISDN）提供的信道进行数据传输。主要用于实现局域网的远程互连、远距离计算机之间的数据通信及更大范围的资源共享。5.1.2广域网的的结构广域网由许多交换机以及连接这些交换机的传输线路组成。交换机之间都是点到点的连接，并都采用存储/转发方式进行数据交换。广域网通常只包含OSI参考模型的底下三层，即物理层、数据链路层和网络层。和局域网不同的是，局域网使用的协议主要集中在数据链路层，而广域网的协议则在网络层。返回本节首页返回本章首页5.2数字数据网DDN1.DDN概述DDN是利用数字信道来传输数据信号的数据传输网，它既可用于计算机之间的通信，也可用于传送数字化传真、数字语音和数字图像等信号。DDN是一个公共数字数据传输网络，它为用户提供一个高质量、高带宽的数字传输通道。DDN由数字通道、DDN节点、网管控制和用户环路组成，由DDN提供的业务又称数字数据业务（DDS）。DDN可以支持任何类型的用户设备入网，比如PC机、终端，也可以是图像设备、语音设备或LAN等，支持数据、图像、声音等多种业务。2.DDN的特点传输速率高，网络时延小传输质量较高协议简单DDN采用了时分多路复用技术，有效地提高了网络传输速率，减小了时延。目前DDN可达到的最高传输速率为155Mbit/s，平均时延小于450us。DDN的主干传输为光纤传输，用户之间是专用的固定连接，高速安全。DDN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。灵活的连接方式DDN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。网络运行管理简便，电路可靠性高DDN的网管中心能以图形化的方式对网络设备进行集中监控，电路的连接、测试、路由迂回均由计算机自动完成，使网络管理趋于智能化，并使电路安全可靠。3.DDN的应用DDN的应用领域主要表现在以下两方面：DDN应用在计算机联网中DDN应用在金融业中3.中国公用数字数据网（CHINADDN）CHINADDN是中国电信经营管理的中国公用数字数据网，是中国的中、高速信息国道。目前，网络已覆盖全国所有省会城市及3000多个县以上市和乡镇。CHINADDN网络结构可分为国家级DDN、省级DDN、地市级DDN国家级DDN主要功能是建立省际业务之间的逻辑路由，提供长途DDN业务以及国际出口。省级DDN主要功能是建立本省内各市业务之间的逻辑路由，提供省内长途和出入省的DDN业务。地市级DDN主要是把各种低速率或高速率的用户复用起来进行业务的接入和接出，并建立彼此之间的逻辑路由。返回本节首页返回本章首页5.3综合业务数字网ISDN1.ISDN概述ISDN是国际电信联盟（ITU）为了在数字线路上传输数据而开发的一种信息通信网。ISDN将多种业务集成在一个网内，为用户提供经济有效的数字化综合服务，包括电话、传真、可视图文及数据通信等。ISDN主要由用户终端（TE1和TE2）、终端适配器、网络终端组成，它的结构如图5-1所示。ISDNISDN的组成部件普通电话普通传真机计算机适配器网络终端带有ISDNPC卡的计算机数字电话G4传真机网络终端图5-1ISDN结构示意图ISDN连接基于两种信道：B信道和D信道B信道采用线路交换技术，用于传输用户数据，如视频、音频等。单个B信道的最大传输速率是64kbit/s。D信道采用分组交换技术，用于传输控制信号和网络管理等指令信号。单个D信道的最大传输速率是16kbit/s。ISDN基本速率接口BRI使用两个B信道和一个D信道，即2B+D。两个B信道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，允许用户在打电话的同时进行计算机通信。BRI的最大传输速率通常为128Kbit/s。ISDN连接有两种类型：基本速率接口（BRI）和基群速率接口（PRI）ISDN基群速率接口在北美洲和日本，PRI提供23B+D，总传输速率为1.544Mbit/s。在中国、欧洲和澳大利亚，PRI提供30B+D，总传输速率为2.048Mbit/s。2.ISDN的特点高质量、高速度的数据传输综合的通信业务标准化的用户接口ISDN中，数据传输的比特误码特性和信号失真特性都比电话线路至少改善了10倍，具有很好的传输性能。因此和以往利用调制解调器在电话线上传输数据相比，速度提高了至少10倍以上。ISDN用一个网络为用户提供各种通信业务，如语音、数据、传真、图像、会议电视、电子信箱等。ISDN能够提供多种业务的关键在于使用标准化的用户接口。该接口有基本速率接口和基群速率接口。费用适宜由于使用单一的网络来提供多种业务，用户只需要使用一对用户线、一个入网接口就能获得话音、文字、图像、数据在内的各种综合业务，大大节省了投资。网络互通性强ISDN能与电话网、分组交换网、因特网、局域网等网络广泛连接。3.ISDN的应用ISDN在语音通信、电视会议、计算机联网、远端接入局域网、文件传递、传真、远程医疗诊断、远程教学、销售点业务（POS）、多媒体信息通信、接入帧中继和快速接入Internet网等方面都有着广泛地应用，如图5-2所示。4.B-ISDN概述家庭个人用户BRIBRIBRI中小型企业个人或企业用户通过ISDN接入InternetISDN拨号服务器PRIISPISDN终端适配器ISDN路由器ISDN图5-2ISDN的应用示意图B-ISDN是能够提供综合业务的宽带数字网络。它设计的目标是将语音、数据、动态和静态图形，以及N-ISDN提供的所有服务综合在一个通信网中，满足用户的各类传输要求。B-ISDN可以提供视频点播（VOD）、电视会议、高速局域网互联以及高速数据传输等业务。B-ISDN面临地两大技术难题：一是高速传输，二是高速交换。光纤通信为数据地高速传输提供了良好的支持，而ATM技术又为实现高速交换提供了广阔的前景，使得B—ISDN网络的诞生成为现实。5.N-ISDN和B-ISDN的比较使用的传输媒介不同采用的数据传输技术不同N-ISDN建立在原有的电话网和分组网基础上，而B-ISDN是以光纤作为传输媒介的，大大提高了网络的传输速率。N-ISDN采用的是时分多路复用技术，而B-ISDN采用的是ATM技术。对网络传输信道的利用方式不同N-ISDN对网络信道的分配及数据传输速率是预先规定的，而在B-ISDN中可以做到按需分配网络资源，具有极大的灵活性。返回本节首页返回本章首页5.4公用分组交换网PSDN1.PSDN概述PSDN，是一种以数据包作为基本数据单元进行交换的公共数据网（PDN）。PDN内部各结点是由交换机（PSE）组成的。交换机具有存储转发数据包的能力，如图5-3所示。PSEPSEPSEPSEPSEPSEPSE图5-3PSDN结构示意图2.PSDN的特点线路利用率高在分组交换中采用了“虚电路”技术，这使得在一条物理链路上可提供多条信息通路，为多个用户同时使用，大大提高了线路的利用率。可以实现不同协议和不同速率的终端之间相互通信网络内部各结点是具有运算、存储转发等功能的专用计算机，向用户设备提供了统一的接口，从而能够实现不同协议、速率、码型和传输控制规程的用户设备接入X.25网进行相互通信。PSDN以X.25协议为基础，通常又称为X.25网。它允许不同速率、不同协议的用户终端进行通信，在短时间内传送突发式信息，因此它是应用非常广泛的一种广域网接入技术。X.25是一组协议，它规定了分组终端与分组交换网的接口规程。X.25对应于OSI参考模型底下三层，包括物理层协议、数据链路层协议和网络层协议。传输质量高，误码率低由于分组交换具有差错检测和纠错的能力，因此误码率极小，一般都低于10-10。3.PSDN提供的基本业务功能交换虚电路（SVC）要求用户双方通信前要临时建立一条虚电路供数据传输，通信完毕后要拆除该虚电路。它适用于数据量小、随机性强的场合。流量控制与管理X.25网内通过流量控制协议来实现对流量的控制，并且具有拥塞控制机制来防止拥塞现象的产生。4.PSDN的应用利用分组网组建本系统的管理信息网利用分组网进行中低速连网，实现实时业务处理利用分组网接入增值业务网永久虚电路（PVC）它是指在两个用户之间建立固定的虚电路连接，用户可利用它直接进行数据传输，如同使用专线一样。它适用于通信比较频繁、通信量较大的场合。返回本节首页返回本章首页5.5帧中继FR1.帧中继概述帧中继，类似于X.25，都是点对点的交换网络。它是在OSI的数据链路层上用简化的方法传送和交换数据单元的一种快速分组交换技术，适合于吞吐量高、时延低、突发性强的数据传输业务中。帧中继利用光纤作为传输介质，着眼于数据的快速传递，并使用简单的协议来减小网络延迟，将必要的差错控制功能交给用户设备完成，最大程度地提高了网络的吞吐量，可提供2Mbit/s～45Mbit/s的高速宽带数据业务。帧中继仅包含物理层和数据链路层协议，将差错控制和防止拥塞的处理过程交给智能终端去实现，从而大大缩短了结点的时延、提高了数据传输速度、有效地利用了高速数据信道。2.帧中继的应用局域网的互联图像和文件的传输帧中继支持不同的数据传输速率，非常适合于处理局域网之间的突发数据流量。目前，帧中继多应用于银行、证券等金融机构以及大型企业、政府部门的总部与各地分支机构的局域网之间的互连。帧中继使用的是虚电路，信号通路及带宽都可以动态分配，既能保证用户所需的带宽，又能获得满意的传输时延，因此非常适合于大流量的图象和文件传输。组建虚拟专用网（VPN）帧中继可以将网络上的部分结点划分为一个分区，对分区内的数据流量及各种资源进行统一管理。这种结构就是虚拟专用网，它比组建一个实际的专用网要经济划算。3.中国公用帧中继网（CHINAFRN）中国公用帧中继网是我国第一个向公众提供服务的宽带数据通信网络。它选用了ATM技术作为基本网络技术，可以面向社会和用户提供其它网络难以提供的宽带实时业务，同时也便于今后向B-ISDN的过渡。目前，中国公用帧中继网已覆盖全国所有省会城市，绝大部分地市和部分县市。它的网管中心设在北京邮电部数据通信局，国际出口分别设在北京、上海和广州。中国公用帧中继网已经成为了CHINAPAC、CHINADDN和CHINANET的骨干网，它的建设还在继续进行，其覆盖范围还将进一步扩大。该网还将实现与公用分组交换网（PSDN）和数字数据网（DDN）的互连互通，为用户提供更加高效、灵活、方便的各类信息服务。返回本节首页返回本章首页5.6数字用户线路xDSL1.xDSL概述DSL，是数字用户线路的简称，它是以双绞电话线为传输介质的点对点传输技术。DSL利用软件和电子技术结合，使用在电话系统中没有被利用的高频信号传输数据以弥补铜线传输的一些缺陷。xDSL是DSL的统称，它支持任意数据格式或字节流数据业务，例如：电话、视频、图像、多媒体等。其中，“x”是不同种类的数字用户线路技术的统称，表示不同的数据调制方式。按上行和下行速率是否相同，可将DSL分为对称DSL技术和非对称DSL技术，如下表所示。一般在速率非对称型DSL技术中，下行信道的速率要大于上行信道的速率。类型名称对称DSL技术SDSL（单线/对称数字用户线）HDSL