广域网、局域网与城域网技术的发展.ppt
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1、Nankai University计算机网算机网络技技术教程教程自自顶向下的分析与向下的分析与设计方法方法吴功宜吴功宜 吴英吴英编著著1Nankai University第第2章章广域网、局域网与广域网、局域网与城域网技城域网技术发展展2Nankai University3主要内容主要内容Nankai University2.1 广域网技广域网技术术特征与特征与发发展展2.1.1 广域网的主要特征广域网的主要特征广域网是一种公共数据网广域网是一种公共数据网络。广域网通常由广域网通常由电信运信运营商商组建、运建、运营与与维护。网网络运运营商运商运营的广域网的广域网为用用户提供高提供高质量的量的数
2、据数据传输服服务,属于公共数据网,属于公共数据网络(PDN)的)的性性质。用用户使用广域网服使用广域网服务需要向广域网的运需要向广域网的运营商租商租用通信用通信线路或其他路或其他资源。源。4Nankai University广域网研究的重点是广域网研究的重点是宽带核心交核心交换技技术。早期的广域网主要用于大型早期的广域网主要用于大型计算机系算机系统的的互互联。互互联网中广域网更多地是作网中广域网更多地是作为覆盖地区、覆盖地区、国家、洲国家、洲际地理区域的核心交地理区域的核心交换平台。平台。广域网研究的重点是广域网研究的重点是宽带核心交核心交换技技术。5Nankai University2.1.
3、2 广域网技广域网技术术的的发发展展趋势趋势用于构成广域网的主要通信技用于构成广域网的主要通信技术与网与网络类型型公共公共电话电话交交换换网网 (PSTN)综综合合业务业务数字网数字网 (ISDN)数字数据网数字数据网 (DDN)X.25分分组组交交换换网网帧帧中中继继(FR)网)网异步异步传输传输模式模式 (ATM)网)网吉比特以太网吉比特以太网 (GE)与十吉比)与十吉比特以太网特以太网 (10GE)6Nankai University广域网技广域网技术的的发展展过程程7Nankai University从从X.25网、网、帧帧中中继继网到网到ATM网网X.25分分组组交交换换网网的基本概
4、念的基本概念8Nankai University帧中中继技技术发展的背景展的背景传输介介质由原来的由原来的电缆逐步逐步发展到光展到光纤,光光纤的的误码率很低,数据率很低,数据传输速率高速率高;局域网的数据局域网的数据传输速率提高得很快,大量速率提高得很快,大量局域网之局域网之间高速互高速互连的需求越来越的需求越来越强烈烈;用用户计算机性能提高,可以承担一部分原算机性能提高,可以承担一部分原来是由通信子网承担的通信来是由通信子网承担的通信处理功能。理功能。9Nankai University帧中中继网的特点网的特点1.高网高网络吞吐量、低吞吐量、低传输延延时帧帧中中继继是一种采用是一种采用虚虚电
5、电路路的广域网技的广域网技术术,其,其协议协议简单简单、高效,网、高效,网络络吞吐量高、吞吐量高、传输传输延延时时短短;帧帧中中继继网工作在网工作在物理物理层层与数据与数据链链路路层层,流量控制,流量控制与与纠错纠错功能由高功能由高层协议层协议完成完成;帧帧中中继继网网处处理一个理一个帧帧的的转发转发延延时时要比要比X.25网减小网减小一个数量一个数量级级;帧帧中中继继网的吞吐量要比网的吞吐量要比X.25网提高网提高一个数量一个数量级级以上以上;帧帧中中继继也称也称为为X.25的流水的流水线线方式。方式。10Nankai University2.2.提供虚提供虚拟专网网(VPN)服服务帧帧中中
6、继继网的网的设计设计目目标标主要是局域网之主要是局域网之间间的互的互连连。帧帧中中继继网的虚网的虚拟专拟专网服网服务务能提供能提供较较高的安全性和高的安全性和服服务质务质量。量。帧帧中中继继采用采用面向面向连连接接的方式,的方式,为为用用户户提供提供虚虚拟专拟专用网用网络络服服务务。帧帧中中继继网在数据网在数据链链路路层层VPN技技术术中占主中占主导导地位。地位。11Nankai University基于基于帧帧中中继继的的VPN结结构构12Nankai University从从B-ISDN到到ATMISDN致力于致力于实现实现的目的目标标:提供一个在世界范提供一个在世界范围围内内协调协调一致
7、的数字一致的数字通信网通信网络络,支持各种通信服,支持各种通信服务务,并在不,并在不同的国家采用相同的同的国家采用相同的标标准;准;为为在通信网在通信网络络之之间进间进行数字行数字传输传输提供完提供完整的整的标标准;准;提供一个提供一个标标准的用准的用户户接口,使通信网接口,使通信网络络内部的内部的变变化化对终对终端用端用户户透明。透明。13Nankai University宽带综宽带综合合业务业务数据网(数据网(B-ISDN)的基本概念)的基本概念B-ISDN的的设计设计目目标标是将是将语语音、数据、静音、数据、静态态与与动态图动态图像的像的传输传输,以及,以及传统传统的服的服务务综综合在一
8、个通信网中,覆盖从低合在一个通信网中,覆盖从低传输传输速速率到高率到高传输传输速率的各种非速率的各种非实时实时、实时实时与与突突发发性的性的传输传输要求;要求;ATM技技术术符合符合B-ISDN的需求,的需求,B-ISDN的底的底层传输层传输网网选择选择了了ATM技技术术。14Nankai UniversityATM技技术术的主要特点的主要特点:ATM采用的是一种采用的是一种面向面向连连接接的技的技术术。ATM采用的采用的信元信元(cell)长长度度为为53B,其中,其中信元信元头头部部长长度度为为5B,数据,数据长长度度为为48B;ATM以以统计时统计时分多路复用分多路复用方式方式来来动态动
9、态分配分配带宽带宽,网,网络传输络传输延延时时小,能小,能够够适适应实时应实时通通信的要求;信的要求;ATM的数据的数据传输传输速率速率为为155Mbps2.4Gbps。15Nankai University光网光网络研究研究第一代:第一代:铜缆与无与无线射射频;第二代:光第二代:光纤;第三代:在第三代:在传输网网络中引入光交中引入光交换机、光路由器,直接机、光路由器,直接 在光在光层配置光通道的配置光通道的传输网网络。16Nankai University光以太网技光以太网技术光以太网技光以太网技术研究的背景研究的背景利用光利用光纤的巨大的巨大带宽资源,以及成熟和源,以及成熟和广泛广泛应用的
10、用的Ethernet网技网技术,为运运营商商建造新一代的网建造新一代的网络提供技提供技术支持;支持;基于基于这样一个一个设计思想,一种可运思想,一种可运营的的光以太网的概念光以太网的概念应运而生,从根本上改运而生,从根本上改变电信运信运营商商规划、建划、建设、管理思想。、管理思想。17Nankai University光以太网的主要特征光以太网的主要特征根据根据终端用端用户的的实际应用需求分配用需求分配带宽,保,保证带宽资源充分、合理源充分、合理应用;用;用用户访问网网络资源必源必须经过认证和授和授权,确保,确保用用户对网网络资源安全的使用;源安全的使用;及及时获得用得用户的上网的上网时间记录
11、和流量和流量记录,实行行计费功能;功能;支持支持VPN和防火和防火墙,有效地保,有效地保证网网络安全;安全;提供分提供分级的的QoS服服务;方便、快速、灵活地适方便、快速、灵活地适应用用户和和业务的的扩展。展。18Nankai University光以太网的技光以太网的技术优势:组组建同建同样规样规模的广域网或城域网,光以模的广域网或城域网,光以太网的造价是太网的造价是SONET的的1/5,是,是ATM的的1/10。IEEE已完成速率从已完成速率从10Mbps、100Mbps、1Gbps到到10Gbps的的Ethernet技技术标术标准制定准制定,正在研,正在研发发的速率的速率为为100Gbp
12、s的的Ethernet产产品;品;能能够够覆盖从广域网、城域网到局域网的覆盖从广域网、城域网到局域网的整个范整个范围围。19Nankai University2.1.3 广域网技广域网技术发术发展与展与TCP/IP协议协议的关系的关系20Nankai University2.2 局域网技局域网技术术演演变变与与发发展展2.2.1 局域网技局域网技术发展展过程程21Nankai University不同的局域网技不同的局域网技术按照按照时间排列的排列的顺序序22Nankai University2.2.2 高速以太网技高速以太网技术术的研究与的研究与发发展展局域网局域网发展的基本思路展的基本思路
13、23Nankai University2.2.3 无无线局域网技局域网技术研究与研究与发展展无无线局域网的局域网的应用用领域域:作作为传统局域网的局域网的扩充;充;用于建筑物之用于建筑物之间的互的互连;用于移用于移动结点的漫游点的漫游访问;用于构建特殊的移用于构建特殊的移动网网络。24Nankai University无无线局域网的分局域网的分类无无线局域网分局域网分为:红外线局域网红外线局域网扩频局域网扩频局域网窄带微波局域网窄带微波局域网红外无线局域网分为红外无线局域网分为:定向光束红外传输定向光束红外传输全方位红外传输全方位红外传输漫反射红外传输漫反射红外传输扩频扩频无无线线局域网分局域
14、网分为为:跳跳频扩频频扩频(FHSS)直接序列直接序列扩频扩频(DSSS)25Nankai University蓝牙技牙技术的研究与的研究与发展展蓝牙技牙技术研究的背景研究的背景1994年,年,Ericsson公司与公司与IBM、Intel、Nokia和和Toshiba等等4家公司家公司发发起,开起,开发发一个用于将一个用于将计计算机与通信算机与通信设备设备、附加部件和外部附加部件和外部设备设备,通,通过过短距离的、低功耗的、低短距离的、低功耗的、低成本的无成本的无线线信道信道连连接的无接的无线标线标准。准。这项这项技技术术被命名被命名为为蓝蓝牙(牙(Bluetooth)技)技术术;特特别兴别
15、兴趣趣组组SIG由由Ericsson、Intel、IBM、Nokia和和Toshiba等公司成立;等公司成立;SIG的主要任的主要任务务是致力于是致力于发发展展蓝蓝牙牙规规范;范;1999年年7月,月,SIG发发布布蓝蓝牙牙规规范范1.0版,除了版,除了详细规详细规定通定通信信道与通信信信道与通信过过程,程,还规还规定定13种网种网络应络应用所需的用所需的专门专门协议协议集。集。26Nankai University无无线线个人区域网与个人区域网与标标准准标标准,主要考准,主要考虑虑低速无低速无线线个人区域网个人区域网络络(LR-WPAN)应应用用问题问题;2003年,年,IEEE批准低速无批
16、准低速无线线个人区域网个人区域网LR-WPAN标标准,准,为为近距离范近距离范围围内不同内不同设设备备之之间间低速互低速互连连提供提供统统一一标标准。准。27Nankai University标标准的主要特点准的主要特点在不同的在不同的载载波波频频率下率下实现实现20kbps、40kbps和和250kbps三种不同的三种不同的传输传输速率;速率;支持星形、点支持星形、点-点等点等2种网种网络络拓扑拓扑结结构;构;使用使用16位和位和64位的位的2种地址格式,其中种地址格式,其中64位地址是全球惟一的位地址是全球惟一的扩扩展地址;展地址;支持冲突避免(支持冲突避免(CA)的)的载载波波侦侦听多路
17、听多路访访问问技技术术;支持确支持确认认机制,保机制,保证传输证传输可靠性。可靠性。28Nankai UniversityZigBee无无线线网网络络技技术术及及应应用用ZigBee的基的基础础是是标标准,早期的名字是准,早期的名字是HomeRF或或FireFly;ZigBee联联盟于盟于2001年年8月成立;月成立;2002年摩托年摩托罗罗拉公司、拉公司、飞飞利浦公司、三菱公司与利浦公司、三菱公司与Invensys公司宣布加公司宣布加ZigBee联联盟,研究下一代无盟,研究下一代无线线网网络络通信通信标标准;准;ZigBee适适应应于数据采集与控制的点多、数据于数据采集与控制的点多、数据传输
18、传输量不量不大、覆盖面广、造价低的大、覆盖面广、造价低的应应用用领领域;域;基于基于ZigBee的无的无线传线传感器网感器网络络已在家庭网已在家庭网络络、安全、安全监监控、汽控、汽车车自自动动化、消化、消费电费电器、儿童玩具、医用器、儿童玩具、医用设备设备控控制、工制、工业业控制、无控制、无线线定位等定位等领领域广泛域广泛应应用。用。29Nankai University2.3 宽带宽带城域网技城域网技术术演演变变与与发发展展2.3.1 城域网概念的城域网概念的发发展与演展与演变变早期城域网的技早期城域网的技术定位定位IEEE802最初的表述:城域网是以光最初的表述:城域网是以光纤纤为传输为传
19、输介介质质,能,能够够提供提供45Mbps到到150Mbps高高传输传输速率,支持数据、速率,支持数据、语语音音与与视频综视频综合合业务业务的数据的数据传输传输,可以覆盖,可以覆盖跨度在跨度在50公里到公里到100公里的城市范公里的城市范围围,实实现现高速高速宽带传输宽带传输的数据通信网的数据通信网络络;典型的典型的产产品是品是FDDI;30Nankai University宽带城域网的定城域网的定义:宽带宽带城域网是以城域网是以宽带宽带光光传输传输网网为为开放平台,以开放平台,以TCP/IP协议为协议为基基础础,通,通过过各种网各种网络络互互联设备联设备,实现语实现语音、数音、数据、据、图图
20、像、多媒体像、多媒体视频视频、IP电话电话、IP电视电视、IP接入和接入和各种增各种增值业务值业务;与广域与广域计计算机网算机网络络、广播、广播电视电视网、网、电话电话交交换换网互网互联联互互通的本地通的本地综综合合业务业务网网络络,以,以满满足足语语音、数据、音、数据、图图像、像、多媒体多媒体应应用的需求;用的需求;能能够够提供高提供高传输传输速率和保速率和保证证QoS的网的网络络系系统统;人人们们将将传统传统意意义义上的城域网上的城域网扩扩展展为宽带为宽带城域网。城域网。31Nankai University宽带城域网的城域网的应用和用和业务大大规模互模互联网接入的需求与交互式网接入的需求
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- 广域网 局域网 城域网 技术 发展
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