三章广域网、局域网与城域网技术发展趋势.pptx

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1、第3章 广域网、局域网与城域网技术发展趋势 计算机网络应用技术教程（第三版）本章学习要求 掌握：广域网技术 掌握：局域网技术 了解：宽带城域网技术计算机网络应用技术教程（第三版）3.1 广域网技术 广域网的主要特征 广域网技术发展的轨迹 光网络与光以太网技术计算机网络应用技术教程（第三版）3.1.1 广域网的主要特征 广域网具有以下两个最基本的特征：一、广域网是一种公共数据网络 广域网建设投资很大，通常由电信运营商负责组建、运营与维护，为广大用户提供高质量的数据传输服务。广域网属于公共数据网络（public data network，PDN）的性质。计算机网络应用技术教程（第三版）二、广域网技

2、术研究的重点是宽带核心交换技术 早期的广域网主要用于大型计算机的互联。用户终端接入到本地计算机系统，本地计算机系统再接入广域网中。随着Internet技术的发展，大量的广域网形成了Internet的宽带、核心交换平台，再通过城域网接入大量的局域网，构成新的层次型网络结构。此时，广域网研究的重点是：保证服务质量（quality of service，QoS）的宽带核心交换技术。计算机网络应用技术教程（第三版）3.1.2 广域网技术发展的轨迹 在广域网的发展过程中，用于构成广域网的网络类型主要有：（1）公共电话交换网、综合业务数字网、ATM网（2）X.25网、帧中继网（3）光以太技术计算机网络应用

3、技术教程（第三版）一、公共电话交换网早期，人们利用电话交换网(public switching telephone network，PSTN)的模拟信道，使用调制解调器(modem)这种设备，通过拨号建立结点之间的线路连接的网络，完成计算机之间的低速数据通信。计算机网络应用技术教程（第三版）二、X.25网与帧中继网 1972年，X.25网问世。X.25是典型的分组交换网。由于X.25研究初期的通信线路不好，传输速率低与误码率高，X.25协议要采取各种措施解决通信质量问题。因此X.25协议结构复杂、协议运行的效率不高。随着光纤的大规模应用，X.25网的缺点越来越明显。计算机网络应用技术教程（第三

4、版）1991年，帖中继网（frame replay，FR）出现。帧中继网用光纤替代了传统电缆，因此帧中继网中简化了X.25网络的协议。帧中继网的设计目标主要是针对局域网之间的互联。它采用面向连接的方式，以合理的数据传输速率与低廉的价格为用户提供数据通信服务。由于帧中继网可以为用户提供一个“虚拟租用线路”，并且只有该用户可以使用这条“专线”，又引出了虚拟专用网络（virtual private network，VPN）的概念。计算机网络应用技术教程（第三版）三、综合业务数字网CCITT提出将语音、数据、图像等业务综合在一个网中，即综合业务数字网(integrated service digita

5、l network，ISDN)ISDN的主要目标：提供支持各种通信服务的数字通信网络，在不同国家采用相同标准为通信网络之间的数字传输提供标准提供一个标准的用户接口，使通信网络内部变化对终端用户透明 计算机网络应用技术教程（第三版）随着光纤、多媒体等技术的发展，人们对数据传输速率的要求越来越高。在ISDN标准还没有制定完成时，人们又提出了一种新型的宽带综合业务数据网（broadband-ISND，B-ISDN)，目标是将语音、数据、静态与动态图像的传输综合于一个通信网中，覆盖从低传输速率到高传输速率的各中实时、非实时与突发性的要求。由于传统的线路交换与分组交换都很难胜任这种综合数据业务的需要，因

6、此B-ISDN传输网选择了ATM技术。计算机网络应用技术教程（第三版）四、ATM网 异步传输模式(asynchronous transfer mode，ATM)是一种分组交换技术 ATM采用信元（cell）作为数据传输单元，信元是数据链路层的协议数据服务单元，具有固定的长度的格式。ATM以统计时分多路复用方式动态分配带宽，能适应实时通信的要求ATM没有链路之间的差错与流量控制，协议简单、数据交换效率高ATM的传输速率为155Mbps2.4Gbps 计算机网络应用技术教程（第三版）3.1.3 光网络与光以太网技术一、光网络的研究以网络传输介质发展作为传输网划代标准：第一代传输网络以铜缆与无线射频

7、为主，在发展过程中无法逾越带宽的瓶颈问题第二代传输网络在主干线路使用光纤，发挥光纤的高带宽、低误码率、抗干扰等优点，交换结点的电信号与光信号转换仍是带宽瓶颈第三代全光网以光结点取代现有网络的电结点，使用光纤将光结点互联成网，克服现有网络在传输和交换时的瓶颈计算机网络应用技术教程（第三版）ASON的概念自动交换光网络(automatic switched optical network，ASON)引入智能控制方法，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。ASON的主要优点为：（1）允许将网络带宽资源动态分配给路由，提高了带宽利用率，改善了系统性能。计算机网络

8、应用技术教程（第三版）（2）降低了支持新业务配置管理软件的要求，减少了运营和管理的成本。（3）可以引入按需带宽配置的服务、分级的带宽服务、动态波长分配租用业务、动态路由分配与光层虚拟专用网络。计算机网络应用技术教程（第三版）二、光以太网（optical Ethernet）技术传统的以太网主要通过传统的传输介质，实现局域网内计算机的互连。传统以太技术存在着许多不足：不提供端-端的包延时和包丢失率控制 不支持优先级服务 不能保证QoS（Quality of Service）不具备对用户的认证能力 不能分离网管信息和用户信息 按时间和流量计费困难计算机网络应用技术教程（第三版）1、光以太网的主要特征

9、2000年下半年，一些电信设备公司提出了光以太的概念，采用光纤作为远距离传输介质，将以太网技术从局域网扩大到城域网和广域网，为运营商建造新一代的网络提供技术支持。可运营光以太网的设备的线路必须符合电信网络99.999%的高运行可靠性，它具有以下特征：（1）能够根据终端用户的实际应用需求分配带宽，保证带宽资源充分、合理地应用计算机网络应用技术教程（第三版）（2）具有认证和授权功能，确保用户和网络资源的安全及合法使用（3）提供计费功能，支持按上网时间、用户流量或包月计费方式，支持实时计费（4）支持VPN和防火墙，可以有效地保证网络安全（5）支持MPLS（Multi-Protocol Label S

10、witching多协议标记交换）（6）能够方便、快速、灵活地适用用户和业务的扩展计算机网络应用技术教程（第三版）2、光以太网的技术优势（1）组建同样规模的广域网或城域网，光以太网的造价是SONET（Synchronous Optical Network同步光纤网）的1/5，是ATM的1/10（2）IEEE已经对10M，100M，1G，10G的以太网技术进行了标准化，随后将对100G的以太网进行标准化，它能满足局域网、城域网、广域网的各种需求。计算机网络应用技术教程（第三版）3.2 局域网技术 局域网技术发展的轨迹 Ethernet的基本工作原理 高速Ethernet技术 交换式局域网与虚拟局域

11、网技术 无线局域网技术研究与发展 蓝牙技术的研究与发展 无线个人区域网与IEEE 802.15.4标准 计算机网络应用技术教程（第三版）20世纪80年代，局域网领域出现了Ethernet与IBM公司研制的令牌环网和通用汽车公司设计的令牌总线网，形成三足鼎立的局面。以太网采用随机介质访问控制方法，而令牌环网和令牌总线采用的是确定型的介质访问控制方法，更适用于传输实时要求高、通信负荷较重的环境，但维护与实现较困难。1990年，IEEE802.3标准中推出了10BSE-T的标准，使得普通双绞线可作为以太网的传输介质，提高了以太网的性价比；另外，以太网协议的开放性使其很快得到了各种厂商的支持，相应的软

12、件，硬件产品对以太网的支持，使其显示出竟争优势。随后，基于传统以太网基础上的高速以太网、交换以太网、虚拟局域网的发展，使以太网得到更为广泛的应用。3.2.1 局域网技术发展的轨迹 1972年，美国加州大学研究了Newhall环网；1974年，英国剑桥大学研制了Cambridge Ring网，对局域网技术的发展起到了重要的推动作用在令牌环网的基础上发展出了FDDI网，该技术应用到城域网互连中。一、局域网的发展简介20世纪60年代末，夏威夷大学研究了一种以无线广播方式工作的分组交换网Alohanet计算机网络应用技术教程（第三版）二、IEEE 802参考模型的演变 为解决局域网协议标准化的问题，I

13、EEE在1980年2月成立局域网标准委员会（简称IEEE802委员会）专门从事局域网标准化的工作，并制定了IEEE802标准。由于局域网实现在是局部地区内计算机的互连问题，所以IEEE委员会只研究OSI参考模型中的数据链路层和物理层。IEEE802标准的设计者提出将数据链路层划分为逻辑链路控制子层（Logical Link Control）与介质访问控制子层（Media Access Control）计算机网络应用技术教程（第三版）IEEE802委员会公布了很多标准，这些协议可以分为以下3类：（1）IEEE 802.1：定义局域网体系结构、网络互连、网络管理与性能测试（2）IEEE 802.2

14、：定义逻辑链路控制(LLC)子层功能与服务（3）不同介质访问控制技术的相关标准。计算机网络应用技术教程（第三版）不同技术的相关标准曾经多达16个，目前常用的主要有4个：IEEE 802.3：定义Ethernet的CSMA/CD总线介质访问控制子层与物理层IEEE 802.11：定义无线局域网访问控制子层与物理层IEEE 802.15：定义近距离个人无线网络访问控制子层与物理层IEEE 802.16：定义宽带无线网络访问控制子层与物理层计算机网络应用技术教程（第三版）3.2.2 Ethernet的基本工作原理 一、总线形局域网的拓扑结构计算机网络应用技术教程（第三版）总线Ethernet的主要特

15、点是：（1）所有节点都通过网卡连接到作为公共传输介质的总线上（2）总线通常采用双绞线或同轴电缆作为传输介质（3）所有节点都可通过总线发送或接收数据，但一段时间内只允许一个节点通过总线发送数据。当一个节点通过总线以“广播”方式发送数据时，其他节点只能以“收听”方式接收数据。（4）由于总线为多个节点共享，可能出现同一时刻有两个以上节点通过总线发送数据的情况，即产生冲突（collision）计算机网络应用技术教程（第三版）（5）在总线局域网技术中，必须解决多个节点访问总线的介质访问控制（MAC）问题介质访问控制方法是指控制多个节点利用公共传输介质发送和接收数据的方法。它需要解决以下3个问题：哪个节点

16、可以发送数据 发送时是否会出现冲突 出现冲突怎么办？计算机网络应用技术教程（第三版）二、以太网的核心技术-CSMA/CD介质访问控制方法 Ethernet的核心技术是：带有冲突检测的载波侦听多路访问(carrier sense multiple access with collision detection，CSMA/CD)CSMA/CD的工作流程：先听后发，边听边发冲突停止，延迟重发计算机网络应用技术教程（第三版）三、Ethernet网卡结构 从实现功能角度看，以太网卡包括：（1）发送与接收信号的收发器（2）曼彻斯特编码与解码器（3）Ethernet数据链路控制部分（EDLC）（4）帧装配部

17、分（5）与主机的接口 这些功能覆盖了IEEE802.3协议的MAC子层与物理层计算机网络应用技术教程（第三版）四、Ethernet物理地址 网卡的地址固化在ROM中，所以将网卡地址称为物理地址。Ethernet物理地址用于IEEE 802.3协议的介质访问控制(MAC)子层的帧中，它又被称为MAC地址Ethernet物理地址的长度为48位，因此允许分配的地址应该有247个Ethernet物理地址在全球范围唯一，IEEE注册管理委员会(Registration Authority Committee RAC)为每个网卡分配地址的前三字节，即公司标识（company-id），也叫机构唯一标识符（o

18、rganizationally unique identifier，OUI）计算机网络应用技术教程（第三版）物理地址的表示：08-01-00-2A-10-C31100 001111010001 000011020010 100111030000 000011040000 00010000 1000十六进制地址格式二进制地址格式计算机网络应用技术教程（第三版）五、局域网发展的基本思路 为克服网络规模与网络性能之间的矛盾，人们提出了以下3种可能的解决方案：（1）提高Ethernet的数据传输速率，从10Mbps提高到100Mbps、1Gbps、甚至10Gbps，导致高速局域网技术的研究（2）将大型

19、局域网划分成多个用网桥或路由器互联的子网，导致局域网互联技术的发展（3）将共享介质方式改为交换方式，导致交换式局域网技术的发展 计算机网络应用技术教程（第三版）3.2.3 高速Ethernet技术高速以太网技术研究的原则是：在保持与传统以太网兼容的前提下，提高网络传输速率与性能，扩大覆盖范围。一、快速以太网(fast Ethernet，FE)1995年，IEEE802委员会批准快速以太网的协议标准为IEEE802.3u，该标准具有以下几个特点：计算机网络应用技术教程（第三版）（1）保留着传统以太帧的结构与MAC子层了CSMA/CD方法，对物理层做了调整（2）定义了新的物理层标准，并提供10Mb

20、ps与100Mbps速率自动协商功能（3）定义了介质专用接口（media indepandent interface，MII），它将MAC子层与物理层分隔开，传输介质和信号编码方式的变化不会影响MAC子层计算机网络应用技术教程（第三版）1998年2月，IEEE802委员会批准吉比特以太网标准IEEE802.3z，其主要特点为：（1）保留了传统以太网的帧结构与帧的最小、最大长度的规定（2）定义了千兆介质专用接口（gigabit MII，GMII），将MAC子层与物理层分隔开（3）修改CSMA/CD介质存取控制方法，冲突窗口时间、载波扩展、短帧发送、帧突发处理，以适应数据速率提高带来的变化（4）延

21、续了自动协商的概念，并将它扩展到光纤，主要用来协议链路两端节点 二、吉比特以太网(Gigabit Ethernet，GE)计算机网络应用技术教程（第三版）2002年6月，IEEE802委员会通过10GE的标准为IEEE802.3ae十吉比特以太网采用光纤作为传输介质，修改了物理层协议。十吉比特以太网定义了两种不同的物理层标准：十吉比特以太网局域网标准（Ethernet LAN，ELAN）十吉比特以太网广域网标准（Ethernet WAN，EWAN）三、十吉比特以太网(10Gigabit Ethernet，10GE)计算机网络应用技术教程（第三版）十吉比特以太网的主要特点：（1）保留传统Ethe

22、rnet的帧结构与帧的最小、最大长度规定，以便于和低速率Ethernet通信（2）传输速率高达10Gbps，传输介质不使用双绞线，而只使用光纤，以便在城域网和广域网范围工作（3）只工作在全双工方式，不存在介质争用的问题，传输距离不受冲突检测的限制 计算机网络应用技术教程（第三版）3.2.4 交换式局域网与虚拟局域网技术随着局域网规模的扩大，网络通信负荷加重时，网络效率就会急剧下降为克服网络规模与性能的矛盾，将共享介质方式改为交换方式，导致交换式局域网发展交换式局域网的核心设备是交换机，在多个端口之间建立多个并发连接 一、交换式局域网技术计算机网络应用技术教程（第三版）节点A和节点D通过交换机传

23、送以太帧时，交换机的控制中心会根据地址映射表找到对应帧的输出端口号，建立端口之间的连接。1、交换机的工作原理 交换机有6个端口，其中端口1、4、5、6分别连接节点A、B、C、D。交换机维持有一个地址映射表，会分别记录下每个端口连接节点的MAC地址节点A和节点D同时要发送数据，它们会在各自的数据帧的目的地址项DA中填上该帧的目的地址。计算机网络应用技术教程（第三版）2、交换机的交换方式（1）直接交换(cut through)方式 交换机只要接收并检测到目的地址字段，立即将该帧转发出去，不管这一帧是否出错。帧出错的检测任务由节点主机完成。直接交换方式交换延迟时间短，但缺乏差错检测能力。计算机网络应

24、用技术教程（第三版）（2）存储转发交换(stroe and forward)方式 交换机首先完整地接收发送帧，并先进行差错检测。若接收帧正确，则根据帧目的地址确定输出端口并转发。存储转发交换方式优点是：具有帧差错检测能力，支持不同输入速率与输出速率端口之间的帧转发；缺点是：交换延迟时间长。计算机网络应用技术教程（第三版）（3）改进直接交换方式 结合前两者交换方式，在接到以太帧的前64字节后，判断以太网帧的帧头字段是否正确，若正确则将其转发出去。改进直接交换方式对于短的以太网帧而言，其交换延迟时间与直接交换方式比较接近；对于长的以太网帧而言它只对帧的地址字段与控制字段进行差错检测，因此交换延迟时

25、间比存储转发交换方式短。计算机网络应用技术教程（第三版）3、交换机的性能参数（1）最大转发速率：指两个端口之间每秒最多能转发的帧数量（2）汇集转发速率：指所有端口每秒可以转发的最多帧数量（3）转发等待时间：指交换机作出过滤或转发决策需要的时间。与交换机采用的交换技术相关。以太网交换机工作在数据链路层，因此也称为第二层交换机或2层交换。它具有交换延迟低，支持不同传输速率，支持虚拟域网服务等优点。计算机网络应用技术教程（第三版）二、虚拟局域网虚拟局域网（virtual LAN,VLAN）建立在局域网交换技术的基础上，是局域网向用户提供的一种新的服务。1999年，IEEE公布VLAN标准802.1Q

26、计算机网络应用技术教程（第三版）1、虚拟局域网的工作原理 传统局域网中的工作组必须在同一个网段上，多个工作组之间通过网桥、交换机或路由器来交换数据一个工作组中的节点要转移到另一个工作组时，需要将节点从一个网段撤出，连接到另一个网段上，甚至需要重新布线，因此工作组的组成节点受其所在网段的物理位置的限制。我们将局域网中的节点按工作性质与需要划分成若干个逻辑工作组，则每一个划分的逻辑工作组就是一个虚拟网络。虚拟网络中的节点可能在一个网段，也可能在多个网段。计算机网络应用技术教程（第三版）2、VLAN的主要特点（1）虚拟网络建立在局域网交换机上，以软件方式实现逻辑工作组的划分与管理，逻辑工作组中节点组

27、成不受物理位置的限制。（2）同一逻辑工作组中的节点可以不在同一个物理网段上，只要交换机之间互联即可。（3）要改变节点的逻辑工作组，只需通过软件设定即可实现，不需改变它的物理位置。（4）同一逻辑工作组中的节点可以分布在不同物理网段上，它们的通信就像在同一物理网段上一样。计算机网络应用技术教程（第三版）3.2.5 无线局域网技术无线局域网以微波、激光与红外线等无线电波作为传输介质来部分或全部代替传统局域网中的同轴电缆、双绞线与光纤等有线介质。1990年，IEEE802委员会成立了IEEE 802.11工作组，从事无线局域网的介质访问MAC子层协议和物理介质标准的研究。计算机网络应用技术教程（第三版

28、）一、无线局域网的应用领域（1）作为传统局域网的扩充 传统局域网的飞速发展使得结构化布线技术得到了广泛地应用；但对于不便布线的场所及活动节点，无线局域网可以发挥出传统局域网起不到的作用。AP：access point计算机网络应用技术教程（第三版）（2）用于建筑物之间的互连 无线局域网可用于连接邻近建筑物中的局域网。两座建筑物使用一条点对点无线链路，用无线网桥或无线路由器实现连接。（3）用于移动节点的漫游访问（4）用于构建特殊的移动网络，例如Ad hoc 计算机网络应用技术教程（第三版）二、无线局域网技术的分类 按采用的传输技术，无线局域网可分为3类（1）红外线局域网红外线按视距方式传播，频谱

29、很宽，可能提供极高的数据传输率；可以被浅色物体漫反射。按采用的传输技术可分为3类：定向光束红外传输：用于点到点链路，传输范围取决于发送强度和接收装置的性能，可用于连接视线范围内的几幢大楼。计算机网络应用技术教程（第三版）全方位红外传输技术：需要配置一个能看到红外线无线局域网中的所有结点的基站。典型的全方位配置结构是将基站安装在天花板上。基站的发射器向所有的方向发送信号，所有结点的收发器都用定位光束瞄准天花板上的基站。漫反射红外传输技术：漫反射配置不需要安装基站，所有结点的发射器都瞄准天花板上的漫反射区，红外线射到天花板上，被漫反射到房间内的所有接收器上。计算机网络应用技术教程（第三版）（2）扩

30、频局域网扩频技术是发送信息的一种技术，其信号所占有的频带宽度远大于所传信息必须的最小带宽。频带的扩展是通过一个独立的码序列来完成，用编码及调制的方法来实现的；在接收端也用同样的码进行同步接收、解扩及恢复所传信息数据。目前，最普遍的无线局域网技术是扩展频谱（简称扩频）技术。扩频技术分2种：计算机网络应用技术教程（第三版）跳频扩频(frequency hopping spread spectrum,FHSS)：在跳频方案中，发送信号频率按固定的间隔从一个频谱跳到另一个频谱。接收器与发送器同步跳动，从而正确地接收信息。IEEE 802.11标准规定每 300ms 的间隔变换一次发送频率。跳频扩频使用

31、的是免予申请的扩频无线电频率，包括902-928MHz(915MHz频段)，2.4-2.485GHz(2.4GHz频段)，5.725-5.825GHz(5.8GHz频段)等3个频段。计算机网络应用技术教程（第三版）直接序列扩频(direct sequence spread spectrum,DSSS)：输入数据信号进入一个通道编码器(Channel Encoded)产生一个接近某中央频谱的较窄带宽的模拟信号。该信号用一系列看似随机的数字（伪随机序列）进行调制，调制的结果大大地拓宽了要传输信号的带宽。在接收端，使用同样的数字序列来恢复原信号，信号再进入通道解码器还原传送的数据。直接序列扩频使用2

32、.4GHz的工业、科学与医药专用的ISM(ISM,Industrial Scientific and Medicine)频段，数据传输速率为1Mbps或2Mbps。计算机网络应用技术教程（第三版）（3）窄带微波无线局域网窄带微波(Narrowband Microwave)是指使用微波无线电频带来进行数据传输，其带宽刚好能容纳信号。申请执照的窄带RF(Radio Frequency)：用于声音、数据和视频传输的微波无线电频率需要申请执照和进行协调，以确保在一个地理环境中的各个系统之间不会相互干扰。它保证了无干扰通信,无干扰数据通信的权利在法律上得到保护。免申请执照的窄带RF：使用例如ISM等免申

33、请无线电频带进行数据传输。计算机网络应用技术教程（第三版）三、IEEE 802.11协议的基本内容（1）IEEE 802.11定义了两种设备：无线节点、无线接入点(access point，AP)无线节点：在计算机插上一块无线网卡构成无线节点。无线接入点：提供无线和有线网络之间的桥接，将多个无线节点接入、汇聚到有线网络中。通常由一个无线输出口和一个有线的网络接口（IEEE802.3接口）构成，桥接软件符合802.1协议标准。计算机网络应用技术教程（第三版）（2）IEEE 802.11采用带冲突避免的载波侦听多路访问(carrier sense multiple access with coll

34、ision avoidance，CSMA/CA)方法节点在发送一帧之前，需要先侦听信道，如果信道空闲，节点可以发送帧。发完一帧后，必须等待一个短的时间间隔，检查接点节点是否发回确认的ACK帧，如果接到，表明此次发送没有出现冲突，发送成功；否则，表明出现冲突，发送失败，需重发该帧，直到在规定的最大重发次数之内，发送成功。计算机网络应用技术教程（第三版）（3）IEEE 802.11物理层标准主要包括：IEEE 802.11b、IEEE 802.11a和IEEE 802.11g IEEE802.11b是目前应用最广泛的无线网技术，它的数据传输速率可以达到11Mbps。其运作模式可分为：点对点模式：无

35、线网卡和无线网卡之间的通信方式。支持多在256个节点。基本模式：是无线和有线网络并存时的通信方式，也是IEEE802.11b中最常用的方式。具有无线网卡的计算机通过AP接入到无线局域网中。一个AP最多可连接1024个节点。计算机网络应用技术教程（第三版）3.2.6 蓝牙技术的研究与发展 蓝牙(Bluetooth)技术1994年由Ericsson、IBM、Intel、Nokia和Toshiba公司发起 蓝牙是用于将计算机与通信设备、附加部件和外部设备，通过短距离的、低功耗的、低成本的无线信道连接的无线标准IBM、Intel、Nokia和Toshiba公司成立SIG(特别兴趣)组织，1999年7月

36、发布蓝牙规范1.0版蓝牙规范规定了通信信道和通信过程，还规定了13种网络应用所需的专门协议集，与传统计算机网络体系统与工作模式不一致。计算机网络应用技术教程（第三版）1998年3月，IEEE成立802.15工作组，致力于无线个人区域网络(wireless personal area network,WPAN)的物理层与数据链路层的协议标准化。在蓝牙规范1.0版发布后不久，IEEE802.15标准组决定采纳蓝牙规范为基础，并进行修订，这造成了它与IEEE802.11标准竞争的局面。IEEE802.15标准组仅对物理层和数据链路层进行了标准化，蓝牙规范的其他部分并没有被纳入该标准。计算机网络应用技

37、术教程（第三版）IEEE802.15工作组设有4个任务组(TG)：TG1：制定802.15.1标准，它是基于蓝牙规范的通信标准，主要考虑手机、PDA等设备的近距离通信问题TG2：制定802.15.2标准，考虑IEEE802.15.1与 IEEE802.11标准的共存问题TG3：制定IEEE802.15.3标准，主要考虑WPAN在多媒体应用方面的高速率和服务质量问题TG4：制定IEEE802.15.4标准，主要考虑低速WPAN的应用问题，追求的目标是低功耗、低速率与低成本。计算机网络应用技术教程（第三版）3.2.7 无线个人区域网与IEEE 802.15.4标准 随着手机、便携式计算机和移动设备

38、的广泛应用，提出自身附近几米范围内的个人操作空间设备联网的需求无线个人区域网络(wireless personal area network，WPAN)在这个背景下出现 IEEE 802.15工作组成立，致力于WPAN的物理层与数据链路层的协议标准化计算机网络应用技术教程（第三版）IEEE 802.15.4标准2003年，IEEE批准了低速个人无线个人区域网络(low-rate WPAN,LR-WPAN)标准-IEEE802.15.4标准与WLAN相比，LR-WPAN不需或仅需很少的基础设施。其主要特点为：（1）在不同的载波频率下，实现3种不同传输速率：20kbps、40kbps和250kbp

39、s（2）支持星形、点到点等2种网络拓扑结构（3）使用16位和64位两种地址格式，其中64位地址是全球惟一的扩展地址（4）支持冲突避免的载波多路侦听CSMA/CA 技术（5）支持确认机制，保证传输可靠性 计算机网络应用技术教程（第三版）3.3 宽带城域网技术 城域网概念的发展与演变 宽带城域网的结构与层次划分 设计与组建宽带城域网注意的问题 接入网技术的基本概念 计算机网络应用技术教程（第三版）3.3.1 城域网概念的发展与演变 根据IEEE 802委员会的最初表述，城域网是以光纤为传输介质，提供45Mbps到150Mbps传输速率，支持数据、语音与视频业务的数据传输，覆盖跨度在50到100公里

40、的城市范围，实现高速宽带传输的数据通信网络早期城域网的首选技术是光纤环网，典型产品是光纤分布式数据接口(fiber distributed data interface，FDDI)。IEEE802.5协议规定FDDI在介质访问子层上使用令牌环网控制方法计算机网络应用技术教程（第三版）一、宽带城域网的定义 从当前城域网技术与应用现状看，现代城域网一定是宽带城域网，它是网络运营商在城市范围内组建的、提供各种信息服务的网络的集合宽带城域网是以宽带光传输网为开放平台，以TCP/IP协议为基础，通过各种网络互联设备，实现语音、数据、图像、视频、IP电话、IP电视、IP接入和各种增值业务，并与计算机网络、

41、广播电视网、电话交换网互联互通的本地综合业务网络计算机网络应用技术教程（第三版）二、宽带城域网的特点（1）完善的光纤传输网是宽带城域网的基础（2）传统电信、有线电视与IP业务的融合成为宽带城域网的核心业务（3）高端路由器和多层交换机是宽带城域网设备的核心（4）扩大宽带接入是发展宽带城域网应用的关键 计算机网络应用技术教程（第三版）3.3.2 宽带城域网的结构一、宽带城域网的总体结构宽带城域网的总体结构由3个平台1个出口构成计算机网络应用技术教程（第三版）二、宽带城域网的网络结构 宽带城域网网络平台可划分为三层：1、核心交换层（核心层）核心层承担高速数据交换的功能，包括：（1）将多个汇聚层连接起

42、来，为汇聚层网络提供高速数据转发，为整个城域网提供一个高速、安全与具有Qos保障能力的主干网传输环境（2）实现与其他地区和国家主干网络的互联，提供城市的宽带IP出口（3）提供宽带城域网的用户访问Internet所需的路由服务。计算机网络应用技术教程（第三版）2、边缘汇聚层（汇聚层）汇聚层处于宽带城域网核心交换层的边缘，主要承担路由与流量汇聚的功能，包括：（1）完成用户数据的汇聚、转发与交换（2）根据接入层的用户流量，进行本地路由、过滤、流量均衡、Qos优先级管理，以及安全控制、IP地址转换、流量整形等处理（3）根据处理结果将用户数据流量转发到核心交换层或在汇聚层进行路由处理3、用户接入层（接入

43、层）连接最终用户，解决最后一公里问题。接入层通过各种接入技术为用户提供访问Internet及其他信息服务计算机网络应用技术教程（第三版）3.3.3 设计与组建宽带城域网需要注意的问题 一、根据实际需求确定网络总体结构 在实际应用中，可根据城市的实际状况来确定网络平台所使用的子层。城域网设计的一个重要出发点是：在降低网络造价的前提下，能够满足当前的数据交换量、接入的用户数与业务类型的要求，并具有可扩展能力计算机网络应用技术教程（第三版）二、宽带城域网的可运营性 保证系统提供7X24的服务及服务质量（Qos）三、宽带城域网的可管理性 提供有足够的网络管理能力，表现为：电信级的接入管理、业务管理、网

44、络安全、计费能力、IP地址分配、Qos保证等。四、宽带城域网的可盈利性 五、宽带城域网的可扩展性 计算机网络应用技术教程（第三版）六、支持宽带城域网的运营的关键技术管理和运营宽带城域网的关键技术有：带宽管理、服务质量、网络管理、用户管理、多业务接入、统计与计费、IP地址的分配与地址转换、网络安全。宽带城域网建设最大的风险是基本技术方案的选择，它决定了主要资金投向和风险。从宽带城域网选择方案的三大驱动因素考虑（成本、可扩展性、易用性），当前基于光以太的10GE技术是比较恰当的选择。计算机网络应用技术教程（第三版）3.3.4 接入网技术 接入服务的界定：Internet接入服务是指利用接入服务器和

45、相应的软硬件资源建立业务结点，并利用公用电信基础设施将业务结点与Internet骨干网相连接，以便为各类用户提供接入Internet的服务 计算机网络应用技术教程（第三版）接入技术的基本类型有：数字用户线xDSL技术光纤同轴电缆混合网HFC技术光纤接入技术无线接入技术分为无线局域网接入、无线城域网接入和无线自组网接入。局域网接入技术 计算机网络应用技术教程（第三版）一、数字用户线xDSL接入技术 大多数电话公司倾向于推动数字用户线xDSL（digital subscriber line）的应用，该技术又称数字用户环路。xDSL技术的典型应用为：非对称数字用户线ADSL。其主要技术特点为：（1）

46、在现有的用户电话线上通过传统的电话交换网，重叠和不干扰传统模拟电话业务，同时提供高速数字业务（2）与本地环路的实际参数及用户电话 线特性无关（3）提供非对称带宽特性，上行速率在64-640Kbps，下行速率在500Kbps-7Mbps计算机网络应用技术教程（第三版）住宅使用ADSL的结构示意图计算机网络应用技术教程（第三版）二、HFC接入技术在提供单向广播业务的传统有线电视网络（CATV）基础上进行双向传输改造，形成新一代有线电视网络。光纤同轴电缆混合网(hybrid fiber coax，HFC)是双向传输系统，光纤结点将光纤干线和同轴分配线互连，光纤结点通过同轴电缆下引线为500到2000

47、个用户服务 连接在一起的用户共享同一根传输介质计算机网络应用技术教程（第三版）三、光纤接入技术 光纤到路边(fiber to the curb，FTTC)光纤到小区(fiber to the zone，FTTZ)光纤到大楼(fiber to the building，FTTB)光纤到办公室(fiber to the office，FTTO)光纤到户(fiber to the home，FTTH)计算机网络应用技术教程（第三版）四、宽带无线接入与IEEE 802.16标准 无线接入技术是在终端用户和交换局之间的接入网全部或部分采用无线传输方式，为用户提供固定或移动接入服务2002年，IEEE80

48、2委员会公布了宽带无线网络IEEE802.16标准。该标准的全称是“固定带宽无线访问系统空间接口”（Air Interface for Fixed Broadband Wireless Access System），也称为无线城域网（WMAN,wireless MAN）或本地环路（wireless local loop）标准。计算机网络应用技术教程（第三版）IEEE 802.16是点对多点的视距条件下的无线接入标准。IEEE 802.16a支持非视距和对无线网格网(WMN)结构的支持。IEEE 802.16与IEEE 802.16a修订后一致命名为IEEE 802.16d，于2004年5月正式

49、公布。按IEEE802.16标准建设的无线网络需在每个建筑物上建立基站，基站之间采用全双工、宽带通信方式工作。802.16 标准有2个物理层标准。IEEE802.16d（主要针对固定节点的无线通信），IEEE802.16e（针对火车、汽车等移动物体的无线通信）。致力于IEEE802.16标准WMAN推广的组织是WiMAX，致力于IEEE802.11标准WLAN推广的组织是Wi-Fi联盟。计算机网络应用技术教程（第三版）本章总结 广域网是一种公共数据网络，研究重点是宽带核心交换技术 光以太网的优势表现在：造价低，从10Mbps、100Mbps、1Gbps到10Gbps 的技术标准化，能满足从广域

50、网、城域网到局域网的各种需求 以太网发展遵循高速、互联、交换的思路，目前100Mbps的FE、1Gbps的GE与10Gbps的10GE进入实用阶段。交换式以太网出现推动虚拟网络技术发展。无线局域网在接入网中大量应用计算机网络应用技术教程（第三版）Internet接入的需求促使城域网技术演变。宽带城域网是以宽带光传输网为平台，以TCP/IP协议为基础，通过各种网络互联设备，实现语音、数据、图像、多媒体视频、IP电话、IP电视、IP接入和各种增值业务，并与计算机网络、广播电视网、电话交换网互联互通的本地综合业务网络 宽带城域网结构包括：网络平台、业务平台、管理平台与城市宽带出口，即“三个平台与一个