广域网技术PPT讲稿.ppt
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1、广域网技术第1页,共111页,编辑于2022年,星期六广州办事处广州办事处北京总公司北京总公司网管工作站网管工作站分组交换网分组交换网Internet第2页,共111页,编辑于2022年,星期六5.15.1广域网的概述广域网的概述5.1.15.1.1广域网的结构特点广域网的结构特点广域网一般由主机(Host)和通信子网(Communication)组成,其中主机有时也称作端系统(End System),通信子网可简称为子网(Subnet)。通信子网的作用是在主机与主机之间传送信息,主机主要负责数据处理。通过网络的通信(通信子网)和应用(主机)将复杂的网络结构分离开来,可简化整个网络系统的设计和
2、分析。第3页,共111页,编辑于2022年,星期六图5.1 广域网的结构第4页,共111页,编辑于2022年,星期六在大多数广域网中,通信子网主要由两个部件构成,即传输线和交换节点。传输线也可称为线路(Circuit)、信道(Channel)或干线(Trunk)等,它主要用于计算机之间传送比特流交换节点也可叫做交换机、分组交换节点、中介系统或路由器,我们可以将它们统称为路由器,它主要用于连接两条或多条传输线。当数据沿输入线到达路由器后,路由器应为其选择适当的输出线,并将其转发出去。通信子网一般可由两类公用网络来充当:一类是有线公用网,如电话交换网(PSTN)、分组交换数据网(X.25)、帧中继
3、、ISDN、DDN等;另一类是无线网,如卫星和地面无线系统等。第5页,共111页,编辑于2022年,星期六 从层次上考虑,广域网和局域网的区别很大,因为局域网使用的协议主要在数据链路层(还有少量物理层的内容),而广域网使用的协议在网络层。广域网的技术核心是路由选择。第6页,共111页,编辑于2022年,星期六与覆盖范围较小的局域网相比,广域网的特点在于:1覆盖范围广,可达数千公里甚至全球。2广域网没有固定的拓扑结构。3广域网通常使用高速光纤作为传输介质。4局域网可以作为广域网的终端用户与广域网连接。5广域网主干带宽大,但提供给单个终端用户的带宽小。6数据传输距离远,往往要经过多个广域网设备转发
4、,延时较长。7广域网管理、维护困难。8由电信部门或公司负责组建、管理和维护,并向全社会提供面向通信的有偿服务,流量统计和计费管理。第7页,共111页,编辑于2022年,星期六5.1.2广域网与OSI参考模型与OSI/RM七层参考模型相对照,广域网主要涉及到OSI七层参考模型的物理层、数据链路层和网络层。图5.2 广域网与OSI七层参考模型第8页,共111页,编辑于2022年,星期六5.1.3 广域网的物理层实现1.物理层接口标准 广域网的物理层描述了如何为广域网的服务进行电气、机械、运行和功能的连接,定义了DTE和DCE之间接口的连接标准,其接口标准主要有:(1)EIA/TIA-232(RS-
5、232)(2)EIA/TIA-449(RS-449)(3)X.21(4)V.35(5)G.703/G.704(6)HSSI第9页,共111页,编辑于2022年,星期六2广域网设备广域网设备广域网使用的设备有调制解调器、广域网交换机、ISDN终端适配器、ADSL终端适配器、访问服务器和信道服务单元/数据服务单元(CSU/DSU)、路由器、ATM交换机和多路复用器等。(1)调制解调器调制解调器(Modem)是用于转换数字信号和模拟信号的设备,它能使数据在音频电话线上进行传输。在源节点,数字信号被转换成可在模拟通信设施上传输的形式;而在目的节点,这些模拟信号被还原成数字形式。第10页,共111页,编
6、辑于2022年,星期六(2)WAN交换机WAN交换机(WAN Switch)是一个用于电信公司的网络的多端口网络互连设备,它常用于交换诸如帧中继、X.25和SMDS等的信息流,主要运行在OSI/RM的数据链路层。(3)ISDN终端适配器ISDN终端适配器是将ISDN基本速率接口(BRI)连接到其他接口(如路由器上的EIA/TIA-232)的一种通信设备。它实际也是一个ISDN调制解调器,但并不实际将模拟信号变为数字信号,因此称为终端适配器。第11页,共111页,编辑于2022年,星期六(4)ADSL终端适配器 在ADSL接入方案中,可以应用专用和通用的设备接入,例如采用以太网网络适配器、LAN
7、交换机、宽带路由器等连接于小区的宽带信息插座上。目前,典型普通用户在单台PC上使用的ADSL终端适配器是DSL调制解调器和语音分离器组成的一种通信设备。它的本质就是一个调制解调器。第12页,共111页,编辑于2022年,星期六(5)访问服务器访问服务器(Access Server)是拨入和拨出连接的汇聚点。访问服务器将拨出的连接汇聚到广域网上。(6)信服服务单元/数据服务单元信道服务单元(Channel Service Unit CSU)/数据服务单元(Data Service Unit,DSU)是一种数字接口设备,它使数据终端设备(DTE)的物理接口可适应交换式公用电信网络上的数据连接设备(
8、DCE)。CSU/DSU也能为在这些设备之间进行通信提供信号时序。第13页,共111页,编辑于2022年,星期六5.1.4广域网的寻址广域网的寻址 和局域网一样,各种类型的广域网都定义了精确的帧的格式,也存在物理寻址的问题。路由器根据接收到的帧的信息头中包含的地址信息和路由器自己存储的路由信息,决定帧的下一步转发。大多数广域网都采用分层寻址的方案。这种方法把地址分成多个部分。最简单的方法是分成两个部分,第一部分代表了路由器的地址,第二部分代表了连接在路由器上的计算机的地址。第14页,共111页,编辑于2022年,星期六5.2 5.2 公用电话交换网(公用电话交换网(PSTNPSTN)5.2.1
9、 PSTN5.2.1 PSTN的概述的概述电话交换使用最普遍的是公共交换电话网(Public Switched Telephone Network,简称PSTN)。用户可以通过公共交换电话网打电话,也可以利用Modem进行数据通信。但严格地说,它不属于数据通信网的范畴。PSTN虽然不太适合用于数据通信,但由于出现较早、使用简单、相对廉价,在很长一段时间很多用户都是采用PSTN拨号上网方式.随着计算机网络飞速发展,目前这样一种上网方式已经使用很少。第15页,共111页,编辑于2022年,星期六5.2.2 PSTN5.2.2 PSTN的传输特性的传输特性PSTN提供的是一个模拟的专有通道,通道之间
10、经由若干个电话交换机连接而成。从OSI七层模型的角度来看,PSTN可以看成是物理层的一个简单的延伸,没有向用户提供流量控制、差错控制等服务。由于PSTN是一种电路交换的方式,所以一条通路自建立直至释放,其全部带宽仅能被通路两端的设备使用,即使它们之间并没有任何数据需要传送。因此,这种电路交换的方式不能实现对网络带宽的充分利用。第16页,共111页,编辑于2022年,星期六图5.3 在PSTN中通过使用调制解调实现数据通信 Modem支持56bkit/s的传输速率,但该值是处于最佳状态时的理论临界值,实际上经过若干中间设备后,将会使吞吐量大打折扣。PSTN采用的时隙复用的电路的交换方式,交换机内
11、一个时隙对应64bkit/s的速率,因此只能实现64bkit/s数据通信,更高速率的业务只有通过多条64bkit/s连接进行数据通信。如PSTN向用户提供的租用专线服务,可通过基带Modem达到64bkit/s的通信速率。第17页,共111页,编辑于2022年,星期六5.3非对称数字用户线路(ADSL)5.3.1 ADSL5.3.1 ADSL概述概述“非对称数字用户线路”常称为ADSL,是Asymmetric Digital Subscriber Line的简称,之所以ADSL为非对称的数字用户线路,是因为上行(从用户到ISP如电信提供商方向,如上传动作)和下行(从ISP提供商到用户的方向,如
12、下载动作)速率不对称(即上行和下行的速率不相同),因此称为非对称数字用户线路。ADSL采用频分复用技术把普通的电话线分成了电话、上行和下行三个相对独立的信道,从而避免了相互之间的干扰。因而ADSL能同时满足既能打电话也能上网的需求,可以提供512Kbps2Mbps的上行信道和1.58Mbps的下行信道,传输距离达3KM-5KM。第18页,共111页,编辑于2022年,星期六5.3.2 ADSL5.3.2 ADSL的实现的实现 ADSL系统主要由局端设备和客户端设备组成,其接入模式如图5.4所示。图5.4 ADSL系统接入模式第19页,共111页,编辑于2022年,星期六 局端由DSLAM接入平
13、台、DSL局端语音分离器、数据汇聚设备(IPC)等组成,其中IPC为可选设备。语音分离器将线路上的音频信号送入电话交换机,高频数字调制信号送入DSL接入系统。DSLAM接入平台可以同时插入不同的DSL接入卡和网管卡等。局端卡将线路上的信号调整为数字信号,并提供数字传输接口。IPC可为DSL提供不同的广域网接口,如ATM、帧中继等。客户端设备由DSL调制解调器和语音分离器组成,调制解调器对用户的数据报进行调制和解调,并提供数据传输接口。第20页,共111页,编辑于2022年,星期六ADSL原理网络基本结构vADSL网络基本结构互联网互联网电话交换网电话交换网PCADSL Modem电话电话DSL
14、AM高频数据信号高频数据信号低频语音信号低频语音信号用户侧用户侧电话局侧电话局侧用户线路用户线路DSLAM:DSL Access Multiplexer分离器分离器分离器分离器从从PC发出的数据是数字信号,发出的数据是数字信号,经过经过Modem调制成高频模拟调制成高频模拟信号,再在分离器处与语音信号,再在分离器处与语音的低频信号混合的低频信号混合两路信号在同一信道中混合,两路信号在同一信道中混合,如何在接收端分离出来?如何在接收端分离出来?第21页,共111页,编辑于2022年,星期六ADSL原理信号频段的划分vADSL信号频段的划分4 kHz1.104 MHz上行上行下行下行语语音音信信号
15、号25.875 kHz信信号号功功率率信号频率信号频率138 kHz数数据据信信号号数数据据信信号号第22页,共111页,编辑于2022年,星期六5.4 综合业务数字网(ISDN)5.4.1 ISDN5.4.1 ISDN概述概述333333331 1ISDNISDN的定义的定义综合业务数字网(Integrated Services Digital Network,ISDN)产生于80年代,是一种国际标准,是基于单一通信网络的能提供包括语音、文字、数据、图像等综合业务的网络。ISDN使用电话载波线路进行拨号连接,在程控数字交换机内采用了数字交换技术,在交换机之间采用了数字中继,但在用户入网接口上
16、仍然采用模拟话音信号传输。而ISDN提供端到端的数字连接,支持广泛的综合业务,为用户提供一组有限的标准及多用途用户网络接口。第23页,共111页,编辑于2022年,星期六2 2ISDNISDN的特性的特性 从上述ISDN的定义中,可以看其所具有的三个基本特性:端到端的数字连接,综合的业务和标准的入网接口。(1)端到端的数字连接。(2)综合的业务。(3)标准的入网接口。第24页,共111页,编辑于2022年,星期六3ISDN的技术基础(1)数字传输 数字传输技术可以采用脉码调制(PCM),差分脉码调制(DPCM),自适应差分脉调制(ADPCM),增量调制(M)等多种方式。(2)数字交换 数字交换
17、系统由硬件共同组成.硬件包括控制系统,话路系统,输入/输出系统等处理机系统,软件包括操作系统,应用程序,用户数据及控制数据.交换网主要由时分交换和空分交换构成。(3)公共信令 公共信令利用一个公共信道传输多个其它信息的信令(4)同步网技术 同步网向网内所有数字交换设备提供时钟同步控制信号,使它们的时钟频率保持相同的速度 第25页,共111页,编辑于2022年,星期六5.4.2 ISDN的接口及配置 ISDN系统结构主要讨论用户和网络之间的接口,该接口也称为数字位管道。用户网络接口是用户和ISDN交换系统之间通过比特流的“管道”,无论数字位来自数字电话、数字终端、数字传真还是任何其设备,它们都能
18、通过接口双向传输。用户网络接口用比特流的时分和复用技术多个独立的通道。在接口规范中定义了比特流的确切格式及比特流的复用。CCITT定义了两种用户网络接口的标准,它们是基本速率接口BRI(Basic Rate ISDN)和一次群(基群)束率接口PRI(Primary Rate ISDN)。第26页,共111页,编辑于2022年,星期六5.4.3 宽带ISDN(B-ISDN)及其信息传送方式由窄带ISDN向宽带ISDN的发展,可分为三个阶段。第一阶段是进一步实现话音、数据和图象等业务的综合。它由三个独立的网构成初步综合的B-ISDN。由ATM构成的宽带交换网实现话音、高速数据和活动图象的综合传输。
19、第二阶段的主要特征是B-ISDN和用户-网络接口已经标准化,光纤已进入家庭,光交换技术已广泛应用,因此它能提供包括具有多频道的高清晰度电视HDTV(High Definition Televition)在内的宽带业务。第三阶段的主要特征是在宽带ISDN中引入了智能管理网,由智能网控制中心来管理三个基本网。智能网也可称做智能宽带ISDN,其中可能引入智能电话、智能交换机及用于工程设计或故障检测与诊断的各种智能专家系统。目前B-ISDN采用的传输模式主要有高速分组交换、高速电路交换、异步传输模式ATM和光交换方式四种。第27页,共111页,编辑于2022年,星期六5.4.4 ISDN的特点(1)端
20、到端的数字连接。ISDN完全采用了数字传输和数字交换。(2)综合业务。它能够支持包括数据、文字、语音、图像(小于2.048Mbit/s)在内的各种综合业务。(3)标准的入网接口。ISDN通过一个统一的用户网络接口(UNI)向用户提供服务。这个标准接口甚至可以采用一个ISDN号码连接多种终端设备。(4)综合的网络功能。ISDN提供电话交换、分组交换和租用电话的功能。它有3种不同的信令:用户网络的接口信令、网络内部信令和用户信令。(5)ISDN不用中继器中继信号时的传输距离为5500mm左右,因此,它只适用于广域网连接的本地部分。第28页,共111页,编辑于2022年,星期六5.5 数字数据网(D
21、DN)5.5.1 5.5.1 数字数据网数字数据网DDNDDN的概述的概述数字数据网DDN(Digital Data Network)是利用数字信道传输数据信号的数据传输网,是一种基于TDM(时分复用)的传输技术,它可以为用户提供一条独享的端到端的透明传输信道,用户可在该通道上加载所需的各种高层业务,如语音、IP、ATM和帧中继等。由于DDN通道之间是完全隔离的,因此它具有很好的安全性。DDN设备结合用户终端设备可提供多种速率的用户专线通道业务,包括子速率(1.2kbps/2.4kbps/4.8kbps/9.6kbps/Nx64kbps)及最高到2Mbps速率的DDN通道。在我国,DDN专线目
22、前仍是提供数据服务的形式之一。第29页,共111页,编辑于2022年,星期六5.5.2 DDN的实现 用户可以通过以下几种方式接入DDN。(1)通过2线或4线Modem接入。这是一种在数据通信领域应用最为广泛的方式,Modem一般在用户距DDN的接入点较远的情况下采用。这种方式分为频带Modem方式和基带Modem方式。前者采用模拟的线路传输,后者采用数字线路传输。基本模式如图5.5所示。第30页,共111页,编辑于2022年,星期六 由于采用了回波抵消技术,两线传输可以在一对线上传送双向数字信号,但传输质量受到影响。因此传输距离长,速率高情况下,应选择4线Modem。第31页,共111页,编
23、辑于2022年,星期六(2)通过2B+D速率(1.44kbit/s)的数据终端单元(DTU)接入。在用户端放置DTU,利用2B+D的基本速率接口接入DDN的端局,接入距离35km,采用2线全双工,为多个用户提供DDN接入。基本模式如图5.6所示。图5.6 2线全双工提供的DDN接入模式 用户可以通过V.24,V.35,X.21接口和DTU相连,接口速率为2.4128kbit/s。DTU属于DDN网络设备的一部分 第32页,共111页,编辑于2022年,星期六(3)通过用户集中设备接入,当用户比较集中时,可将多个低速用户通过复用器成高速数据流接入DDN。一种情况是几个低速用户,如多个2.4kbi
24、t/s、9.6kbit/s的用户可以通过复用器复用成64kbit/s的速率,再经基带Modm接入DDN;多个64kbit/s速率也可以通过基群复用器复用后,经PCM数字中继或模拟中继接入DDN;DDN还提供一种小型复用器,它入在用户端,通过2048kbit/s的速率与DDN接点相连,并经V.24、V.35、X.21接口和音频接口及低速用户终端相连,它还可以直接向用户提供话音、传真业务。基本模式如图5.7所示。第33页,共111页,编辑于2022年,星期六图5.7 低速度用户通过复用器复用成高速数据流接入DDN第34页,共111页,编辑于2022年,星期六5.5.3 DDN的应用Quidway
25、R23/36系列模块化路由器支持的DDN功能模块有4SA等。SA(同/异步串口)模块支持同步和异步两种工作方式,其主要功能是完成同/异步串行数据流的收发及处理。SA模块一般外接Modem,用作拨号使用,此时需要设置合适的波特率。同步串口既可以工作在DTE方式下,也可以工作在DCE方式下。直接相连的两个设备合适的波特率。同步串口既可以工作在DTE方式下,也可以工作在DCE方式下。直接相连的两个设备应分别工作在DTE和DCE方式,由DCE侧设备提供同步时钟并指定通信速率,DTE设备则接受同步时钟,并根据指定波特率通信。路由器一般作为DTE侧设备使用,和路由器相连的设备类型具体是DTE还是DCE要参
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