第二部分底层物理网络

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1、1第四章第四章 广域网广域网 Networking Networking techno;ogytechno;ogy第二部分第二部分 底层物理网络底层物理网络 广域网广域网l公用电话交换网PSTNl公用分组交换网X.25l帧中继FRl数字数据网DDNl交换式多兆位数据服务SMDSlATM网 局域网局域网l以太网l快速以太网l千兆位以太网l令牌环网lFDDI网2第四章第四章 广域网广域网 Networking Networking techno;ogytechno;ogy第四章第四章 广域网广域网 4.1 广域网结构广域网结构l虚电路和数据报u虚电路：面向连接，类似电话系统u数据报：无连接，类似电

2、报系统l两者比较 4.2 广域网实例广域网实例3第四章第四章 广域网广域网 Networking Networking techno;ogytechno;ogy广域网的结构广域网的结构q广域网的构成：m由由结点交换机结点交换机以及连以及连接这些交换机的接这些交换机的链路链路组成。组成。m结点之间采用结点之间采用点到点点到点的接入技术。的接入技术。m广域网使用的协议在广域网使用的协议在网络层。网络层。m分组交换网有两种实分组交换网有两种实现方式：现方式：数据报方式数据报方式和虚电路方式。和虚电路方式。networkdata linkphysicalnetworkdata linkphysical

3、networkdata linkphysicalnetworkdata linkphysicalnetworkdata linkphysicalnetworkdata linkphysicalnetworkdata linkphysicalnetworkdata linkphysicalapplicationtransportnetworkdata linkphysicalapplicationtransportnetworkdata linkphysical4第四章第四章 广域网广域网 Networking Networking techno;ogytechno;ogy数据报服务数据报服务q

4、数据报服务：即无连接的网络服务m每个分组独立地选择路由，没有建立连接过程；每个分组独立地选择路由，没有建立连接过程；m每个报文必须包含目的地址；每个报文必须包含目的地址；m尽最大努力交付，而没有任何承诺，可能丢失，可能失序尽最大努力交付，而没有任何承诺，可能丢失，可能失序1. Send data2. Receive data1. Send data2. Receive data5第四章第四章 广域网广域网 Networking Networking techno;ogytechno;ogy虚电路服务虚电路服务q虚电路服务：虚电路服务：即面向连接的网络服务即面向连接的网络服务m源站申请连接，目的

5、同意连接，建立连接。源站申请连接，目的同意连接，建立连接。m采用存贮转发技术，断续地占用一段一段的链路采用存贮转发技术，断续地占用一段一段的链路m服务质量（服务质量（QoS）有较好的保证）有较好的保证1. Initiate call2. incoming call3. Accept call4. Call connected5. Data flow begins6. Receive data6第四章第四章 广域网广域网 Networking Networking techno;ogytechno;ogy虚电路方式虚电路方式 特点特点l存在虚电路建立过程l数据转发沿着同一条路径l报文的投递可靠l

6、报文中不需要目的地址，只需要虚电路号l虚电路必须进行释放 原理原理l建立虚电路 填表l数据转发 查表l释放虚电路删表7第四章第四章 广域网广域网 Networking Networking techno;ogytechno;ogy两种服务方式的比较两种服务方式的比较q两种服务的比较m虚电路服务的思路来源于虚电路服务的思路来源于电信网电信网，电信网负责可靠的通信，电信网负责可靠的通信，结点交换机很复杂；数据报服务力求网络的顽存性好，结点交换机很复杂；数据报服务力求网络的顽存性好，对网络的控制功能分散，网络提供最大努力的服务，可靠对网络的控制功能分散，网络提供最大努力的服务，可靠性由用户端软件（性

7、由用户端软件（TCP）完成，简化了网络层的结构。）完成，简化了网络层的结构。m数据报适合发送计算机的数据（突发性强，数据包短）；数据报适合发送计算机的数据（突发性强，数据包短）；额外开销小。额外开销小。m历史上曾存在历史上曾存在“虚电路派虚电路派”和和“数据报派数据报派”争论争论“端到端端到端”控制还是控制还是“跳到跳跳到跳“控制。控制。8第四章第四章 广域网广域网 Networking Networking techno;ogytechno;ogy比较表比较表对比的方面对比的方面虚电路服务虚电路服务数据服服务数据服服务思路思路可靠通信由网络来保证可靠通信由网络来保证可靠通信由用户主机为保证可

8、靠通信由用户主机为保证连接的建立连接的建立必须有必须有不要不要目的站地址目的站地址仅在连接建立阶段使用，每仅在连接建立阶段使用，每个分组使用短的虚电路号个分组使用短的虚电路号每个分组都有目的站的全地每个分组都有目的站的全地址址路由的选择路由的选择在虚电路建立时进行，所有在虚电路建立时进行，所有分组按同一路由分组按同一路由每个分组独立选择路由每个分组独立选择路由当路由器出故障当路由器出故障时时所有通过出故障的路由器的所有通过出故障的路由器的虚电路均不能工作虚电路均不能工作出故障的路由器可能会丢失出故障的路由器可能会丢失分组，一些路由可能会变化分组，一些路由可能会变化分组的顺序分组的顺序总是按发送

9、顺序到达目的站总是按发送顺序到达目的站 到达目的站时可能失序到达目的站时可能失序9第四章第四章 广域网广域网 Networking Networking techno;ogytechno;ogy4.2广域网实例广域网实例 公用电话交换网公用电话交换网PSTN 公用分组交换网公用分组交换网X.25 数字数据网数字数据网DDN 帧中继帧中继FR 交换式多兆位数据服务交换式多兆位数据服务SMDS ATM网网10第四章第四章 广域网广域网 Networking Networking techno;ogytechno;ogy4.2.1 PSTN 公共电话交换网公共电话交换网PSTN(Public Swi

10、tched Telephone Network)是以是以电路交换电路交换技术为基础的用于传输模技术为基础的用于传输模拟话音的网络。拟话音的网络。 电话网概括起来主要由三个部分组成：电话网概括起来主要由三个部分组成：本地回路本地回路干线和交换机干线和交换机。其中干线和交换机一般采用数字。其中干线和交换机一般采用数字传输和交换技术，但本地回路传输和交换技术，但本地回路(也称用户环路也称用户环路)基基本上采用模拟线路。本上采用模拟线路。 当两台计算机想通过当两台计算机想通过PSTN传输数据时，中间必须传输数据时，中间必须经双方经双方Modem实现计算机数字信号与模拟信号的实现计算机数字信号与模拟信号

11、的相互转换。相互转换。 11第四章第四章 广域网广域网 Networking Networking techno;ogytechno;ogy电话通信网示意图电话通信网示意图12第四章第四章 广域网广域网 Networking Networking techno;ogytechno;ogy4.2.2 X.25公用分组交换网公用分组交换网X.25协议是在协议是在70年代由年代由CCITT制定的关于数据终端设备制定的关于数据终端设备DTE和数据电路设备和数据电路设备DCE之间的接口。它规定了用户设之间的接口。它规定了用户设备访问公用分组交换网络所遵从的协议，备访问公用分组交换网络所遵从的协议，独立于

12、通信网络独立于通信网络的内部结构，但影响网络的内部设计。的内部结构，但影响网络的内部设计。 X.25网络由许多称之为网络由许多称之为分组交换机分组交换机(PSE)的节点组成。的节点组成。为了保证通信可靠性，每个为了保证通信可靠性，每个PSE至少与另两个至少与另两个PSE相连接相连接，使得一个，使得一个PSE故障时，能通过其他路由继续传输信息故障时，能通过其他路由继续传输信息PSE之间交换的是分组之间交换的是分组(包包)，所以又称，所以又称X.25网为网为分组交换网分组交换网或包交换网或包交换网。PSE采用存储转发的方法交换分组。采用存储转发的方法交换分组。 13第四章第四章 广域网广域网 Ne

13、tworking Networking techno;ogytechno;ogyX.25网络组成网络组成PSEPSEPSEPSEPSEDCEDCEDTEDTEX.25X.25PSE：分组交换设备：分组交换设备广域网广域网14第四章第四章 广域网广域网 Networking Networking techno;ogytechno;ogyX.25网络结构网络结构15第四章第四章 广域网广域网 Networking Networking techno;ogytechno;ogyX.25层次层次16第四章第四章 广域网广域网 Networking Networking techno;ogytechno

14、;ogyX.25协议的层次结构协议的层次结构17第四章第四章 广域网广域网 Networking Networking techno;ogytechno;ogy物理层协议物理层协议 X.25的物理层协议是X.21或X.21bis，用于定义主机与交换机之间机械、电气、功能和过程特性。 X.21协议18第四章第四章 广域网广域网 Networking Networking techno;ogytechno;ogy链路层协议链路层协议 X.25的数据链路层协议描述用户主机与DCE之间数据的可靠传输，包括帧格式定义、差错控制、流量控制等；X.25数据链路层一般采用平衡式链路访问协议LAPB (Link

15、 Access Procedure Balanced ）。 19第四章第四章 广域网广域网 Networking Networking techno;ogytechno;ogy网络层协议网络层协议PLP 网络层协议处理诸如分组定义、寻址、流量控制、拥塞控制、网络层协议处理诸如分组定义、寻址、流量控制、拥塞控制、 创建虚创建虚电路、传输数据以及协商电路、传输数据以及协商DTE之间的网络服务等等。之间的网络服务等等。LCNGFIPTI 用户数据、控制信息或没有用户数据、控制信息或没有头部 4位 12位 8或16位GFI: 通用格式标识符通用格式标识符LCN: 逻辑信道号逻辑信道号PTI: 包类型标

16、识符（控制包、数据包）包类型标识符（控制包、数据包）20第四章第四章 广域网广域网 Networking Networking techno;ogytechno;ogyX.25虚电路虚电路21第四章第四章 广域网广域网 Networking Networking techno;ogytechno;ogy分组级协议分组级协议22第四章第四章 广域网广域网 Networking Networking techno;ogytechno;ogy分组交织的统计型多路复用分组交织的统计型多路复用23第四章第四章 广域网广域网 Networking Networking techno;ogytechno;o

17、gy通信过程通信过程24第四章第四章 广域网广域网 Networking Networking techno;ogytechno;ogyX.25网络的设备网络的设备数据终端设备数据终端设备(DTE)：X.25网络的末端设备网络的末端设备(如路由器如路由器、主机、终端、主机、终端、PC机等机等)，一般位于用户端（故称为，一般位于用户端（故称为用户设备）用户设备）数据数据电路端接设备电路端接设备 (DCE)：专用的通信设备，：专用的通信设备，DTE通通过过DCE接入接入X.25网络网络PSE：X.25网络分组交换机，用于数据的存储转发网络分组交换机，用于数据的存储转发PAD设备设备：用于将非分组设

18、备接入：用于将非分组设备接入X.25网。位于网。位于DTE与与DCE之间，实现三个功能：缓冲、打包、拆包。之间，实现三个功能：缓冲、打包、拆包。（见下页图）见下页图） 分组交换机功能： 实现交换虚电路和永久虚电路业务 路由选择、流量控制和拥塞控制 实现X.25、X.75等多种接口协议 完成局部维护、诊断、计费等功能25第四章第四章 广域网广域网 Networking Networking techno;ogytechno;ogyPAD工作原理工作原理缓冲区缓冲区打包拆包打包拆包PAD非分组终端非分组终端DCEX.25网络网络X.28X.3X.25网络网络X.7526第四章第四章 广域网广域网

19、Networking Networking techno;ogytechno;ogy中国公用分组交换网骨干结构示意图中国公用分组交换网骨干结构示意图当分组大小为128个字节时：全网总的不可检误码率为4106；国内总呼叫请求延迟373ms；国际则为270ms27第四章第四章 广域网广域网 Networking Networking techno;ogytechno;ogyX.25的特点的特点 X.25网络为用户提供的是网络为用户提供的是虚电路虚电路服务，是面向连接的。多服务，是面向连接的。多个虚电路可复用到单条物理电路上。个虚电路可复用到单条物理电路上。 它支持交换虚电路它支持交换虚电路SVC和

20、永久虚电路和永久虚电路PVC。数据传输率一。数据传输率一般为般为64Kbps。 交换虚电路交换虚电路SVC是在发送方发送请求建立连接报文呼叫远是在发送方发送请求建立连接报文呼叫远程机器时建立的。程机器时建立的。 永久虚电路永久虚电路PVC的用法与的用法与SVC相同，但它是由用户和长途相同，但它是由用户和长途电信公司商讨预先建立的，因而它时刻存在，用户不需要电信公司商讨预先建立的，因而它时刻存在，用户不需要建立链路而直接使用。建立链路而直接使用。PVC类似于租用的专用线路。类似于租用的专用线路。 X.25同时提供流量控制、差错校验和重传机制，以防止快同时提供流量控制、差错校验和重传机制，以防止快

21、速的发送方淹没慢速的接收方。速的发送方淹没慢速的接收方。28第四章第四章 广域网广域网 Networking Networking techno;ogytechno;ogy4.2.4 帧中继帧中继 X.25的背景的背景l传输线路：slow，analog，unreliablel计算机：slow，expensivelX.25：协议复杂，X.25网络的可靠性得到保证，端用户对传输数据的处理相对简单。 FR的背景的背景(ANSI 1988)l传输线路（光缆或数字微波）：fast，digital，reliablel计算机：fast，inexpensivelFR：协议比较简单，帧中继网络的可靠性不保证，端

22、用户对传输数据的处理相对复杂。29第四章第四章 广域网广域网 Networking Networking techno;ogytechno;ogyX.25和帧中继比较和帧中继比较30第四章第四章 广域网广域网 Networking Networking techno;ogytechno;ogyX.25与帧中继网络的比较与帧中继网络的比较31第四章第四章 广域网广域网 Networking Networking techno;ogytechno;ogyFRSFRSFRSFRS网桥网桥CSU/DSURouterRouterRouter帧中继在帧中继在这里工作这里工作HostBridgeF.R网络的

23、组成网络的组成32第四章第四章 广域网广域网 Networking Networking techno;ogytechno;ogy帧中继拓扑结构帧中继拓扑结构NNI和和UNI，正如它们的名字的含义那样，正如它们的名字的含义那样，都是都是接口规范接口规范，帧中继网络提供者可以，帧中继网络提供者可以在网络内部自由地实现任何类型的协议、在网络内部自由地实现任何类型的协议、结构或其它参数。结构或其它参数。 33第四章第四章 广域网广域网 Networking Networking techno;ogytechno;ogy帧中继特点帧中继特点提供提供面向连接面向连接的分组交换的分组交换(SVC或或PVC

24、)业务；业务； 速度快（用户接入速率速度快（用户接入速率54/64Kbps到到1.544/2.048Mbps局局间中继速率间中继速率34/44.376Mbps，最高可达，最高可达155Mbps） 允许突发性数据，用户不必遵守允许突发性数据，用户不必遵守X.25或或T线路规定的恒线路规定的恒定速率。定速率。 工作在工作在OSI/RM的物理层和数据链路层。的物理层和数据链路层。 帧长可变，提供帧定界、差错检测，顺序传送。但不进帧长可变，提供帧定界、差错检测，顺序传送。但不进行差错恢复，恢复工作由用户完成；行差错恢复，恢复工作由用户完成； 不提供不提供Acknowledge，Flow Control

25、功能。功能。 物理层没有定义一个具体的协议，允许实现者使用自己物理层没有定义一个具体的协议，允许实现者使用自己认为是方便的协议（认为是方便的协议（ANSI标准）。标准）。 遵从遵从ISDN保持用户数据和信令分离的原则。保持用户数据和信令分离的原则。34第四章第四章 广域网广域网 Networking Networking techno;ogytechno;ogy帧中继主要性能帧中继主要性能35第四章第四章 广域网广域网 Networking Networking techno;ogytechno;ogyF.R与与OSI/RM的对应关系的对应关系网络层网络层数据链路层数据链路层物理层物理层高层高

26、层网络层网络层数据链路层数据链路层物理层物理层X.25OSIF.R帧中继帧中继物理层物理层F.R是是CCITT和和ANSI标准，定义了在公共数据网标准，定义了在公共数据网(PDN)上上发送数据的流程，属于高性能的链路层协议发送数据的流程，属于高性能的链路层协议。它对应于它对应于OSI层次模型的最下二层。层次模型的最下二层。 36第四章第四章 广域网广域网 Networking Networking techno;ogytechno;ogy帧中继网络基本系统结构图帧中继网络基本系统结构图37第四章第四章 广域网广域网 Networking Networking techno;ogytechno;

27、ogy帧格式帧格式终端可以同时支持许多到达不同目的地的虚呼叫终端可以同时支持许多到达不同目的地的虚呼叫38第四章第四章 广域网广域网 Networking Networking techno;ogytechno;ogy简单的拥塞控制简单的拥塞控制39第四章第四章 广域网广域网 Networking Networking techno;ogytechno;ogy帧中继协议平面帧中继协议平面控制面控制面负责建立和终止逻辑连接，负责建立和终止逻辑连接，用户面用户面负责在用户之间的用户数负责在用户之间的用户数据传送。据传送。40第四章第四章 广域网广域网 Networking Networking t

28、echno;ogytechno;ogy帧中继协议结构帧中继协议结构41第四章第四章 广域网广域网 Networking Networking techno;ogytechno;ogy帧中继的路由选择帧中继的路由选择42第四章第四章 广域网广域网 Networking Networking techno;ogytechno;ogy帧中继的设备帧中继的设备帧中继网中的设备分两类：帧中继网中的设备分两类：帧中继网接入设备帧中继网接入设备FRAD： 属于用户设备。属于用户设备。 如支持帧中继的主机、桥接器、路由器等。如支持帧中继的主机、桥接器、路由器等。帧中继网交换设备帧中继网交换设备FRS： 属于网

29、络服务提供者设备。属于网络服务提供者设备。 如如T1/E1一次群复用设备和帧交换结点机。一次群复用设备和帧交换结点机。43第四章第四章 广域网广域网 Networking Networking techno;ogytechno;ogy帧中继的接入帧中继的接入FRAD路由器计算机FRAD帧中继终端用户帧中继节点公用帧中继网络节点UNILAN44第四章第四章 广域网广域网 Networking Networking techno;ogytechno;ogy帧中继应用帧中继应用45第四章第四章 广域网广域网 Networking Networking techno;ogytechno;ogy帧中继的

30、应用帧中继的应用LAN1路由器路由器LAN2路由器路由器LAN3路由器路由器FRSFRSFRSFRS：帧中继交换机：帧中继交换机广域网广域网46第四章第四章 广域网广域网 Networking Networking techno;ogytechno;ogy帧中继小结帧中继小结本质上仍是分组交换技术，但舍去了本质上仍是分组交换技术，但舍去了X.25的分组层，仅的分组层，仅保留物理层和数据链路层，以帧为单位在链路层上进行保留物理层和数据链路层，以帧为单位在链路层上进行发送、接收、处理发送、接收、处理在链路层上完成统计复用，实现帧定界、寻址、差错在链路层上完成统计复用，实现帧定界、寻址、差错检测；但

31、省略了帧编号、重传、流控、窗口、应答、监检测；但省略了帧编号、重传、流控、窗口、应答、监视等功能视等功能帧出错或发生阻塞时，仅仅简单地丢弃；重传、纠错帧出错或发生阻塞时，仅仅简单地丢弃；重传、纠错和流控和流控在端设备中由上层协议在端设备中由上层协议( (如如TCP)TCP)完成完成（这是因为（这是因为F.R是基于光纤线路的，而是基于光纤线路的，而光纤线路误码率很低，无需点光纤线路误码率很低，无需点到点纠错）到点纠错）F.R用数据链路连接标识符用数据链路连接标识符DLCI来标识虚电路来标识虚电路(最多最多1024个个)，不同的，不同的DLCI在链路层上实现了复用在链路层上实现了复用47第四章第四

32、章 广域网广域网 Networking Networking techno;ogytechno;ogy4.2.3 数字数据网数字数据网DDN 数字数据网DDN是一种利用数字信道提供数据通信的传输网，它主要提供点到点及点到多点的半永久性数字专线或专网（交叉连接） ，以解决分组交换存在的一些制约。 数字信道NNNNN 网络管理控制中心用户线局间中继用户接入单元DTEDTEDDN节点48第四章第四章 广域网广域网 Networking Networking techno;ogytechno;ogyDDN网络特点网络特点l提供非交换的永久虚电路服务，实际上就是在干线上为用户提供时分多路复用信道。l仅有

33、物理层协议，是透明的传输网，可支持任何传输规程（物理层以上）。l传输速率高，网络延迟小。可直接向计算机用户提供高速点到点连接的数字线路（E1速率）。l非常适合数据信息流量大，传输质量高的数据通信情况（例如为帧中继，LAN等不同类型的网络提供互联），带宽 可按（N*64Kbps）随意设定。l是同步(有主时钟）数据传输网，不具备分组交换功能。l网络运行管理简便（纠检错等功能都由用户终端处理）。49第四章第四章 广域网广域网 Networking Networking techno;ogytechno;ogyDDN特点特点l可靠性高，具有自动迂回故障和重构的能力。l与PSTN相似，也有信道利用率不高

34、的缺点。公众数据库检索 电视会议EDI 可视图文 电子信箱 （增值网） 虚拟网 银行网络 X.25 PSPDNISDN电传高质量专用线图象传真话音帧中继 DDN（作为基干传输网）增值服务应用服务50第四章第四章 广域网广域网 Networking Networking techno;ogytechno;ogyDDN基本系统结构基本系统结构51第四章第四章 广域网广域网 Networking Networking techno;ogytechno;ogyDDN节点上复用和交叉连接示意图节点上复用和交叉连接示意图64kbps 支路复用复用64kbps 支路二级复用一级复用合路复用复用交叉连接矩阵合

35、路合路支路52第四章第四章 广域网广域网 Networking Networking techno;ogytechno;ogy电话网、分组交换网、帧中继和电话网、分组交换网、帧中继和DDN比较比较 DDN专线与电话专线的区别：电话专线是固定的物理连接，专线与电话专线的区别：电话专线是固定的物理连接，而且电话专线是模拟信道、带宽窄、质量差、数据传输率低；而且电话专线是模拟信道、带宽窄、质量差、数据传输率低；DDN专线是半固定连接，其数据传输率、路由可随时根据需要专线是半固定连接，其数据传输率、路由可随时根据需要申请改变。申请改变。 DDN专线与专线与X.25的区别的区别：X.25具有三层协议，具

36、有交换功能具有三层协议，具有交换功能提供提供SVC和和PVC服务。而服务。而DDN不具备交换功能，在用户申请专不具备交换功能，在用户申请专线后，连接就完成。线后，连接就完成。X.25按通信量收费，而按通信量收费，而DDN按固定月租收按固定月租收费。另外，费。另外，DDN具有实时性，突发性、高速和通信量大的通信具有实时性，突发性、高速和通信量大的通信特点。特点。 DDN专线与帧中继的区别专线与帧中继的区别：帧中继比：帧中继比DDN便宜，但是其传输便宜，但是其传输实时性、可靠性和延迟时间都不如实时性、可靠性和延迟时间都不如DDN。帧中继有两层协议，。帧中继有两层协议，而而DDN只有物理层，无传输规

37、程，适合大业务量的专业用户。只有物理层，无传输规程，适合大业务量的专业用户。53第四章第四章 广域网广域网 Networking Networking techno;ogytechno;ogy用电话专线联网用电话专线联网专用于数据通信，例如早期的ARPA网54第四章第四章 广域网广域网 Networking Networking techno;ogytechno;ogy4.2.5 SMDS 交换式多兆位数据服务交换式多兆位数据服务SMDS，有如下特点：，有如下特点：l为传送数据业务量而制定的协议类型。l是一种快速分组交换技术，信元长度固定（53字节）。l是由局域网互联驱动的技术。 lSMDS标

38、准速率是45Mbps，低于45Mbps的速率也是可行的（最低1.17Mbps）。 lSMDS提供无连接的报文传输服务。 55第四章第四章 广域网广域网 Networking Networking techno;ogytechno;ogy连接连接4个个LAN的两种不同方案的两种不同方案 SMDS LAN 1 LAN 1 LAN 1 LAN 1 LAN 2 LAN 3 LAN 4 租用 专线 LAN 1 LAN 1 LAN 2 LAN 3 LAN 4 (a) 用租用线路连接 4 个 LAN (b) 用 SMDS 连接 4 个 LAN 56第四章第四章 广域网广域网 Networking Netwo

39、rking techno;ogytechno;ogySMDS参考体系结构参考体系结构57第四章第四章 广域网广域网 Networking Networking techno;ogytechno;ogySIP协议层协议层 9188 9188 字节字节53 53 字节字节53 53 字节字节58第四章第四章 广域网广域网 Networking Networking techno;ogytechno;ogyISSI协议层内工作概貌协议层内工作概貌传输子层常采用T3线路或SONET/SDH 326553559第四章第四章 广域网广域网 Networking Networking techno;ogyt

40、echno;ogy4.2.6 ISDN/ATM 所谓综合业务数字网所谓综合业务数字网ISDN就是在一个统一的网络就是在一个统一的网络系统内传送和处理各种类型数据，向用户提供多系统内传送和处理各种类型数据，向用户提供多种业务服务，如种业务服务，如电话、传真、视频以及数据通信电话、传真、视频以及数据通信业务等。业务等。 ISDN的标准最早于的标准最早于1984年由年由CCITT发布。发布。第一代第一代ISDN称为窄带称为窄带ISDN(N-ISDN)，它利用，它利用64Kbps的的信道作为基本交换单位，采用电路交换技术。信道作为基本交换单位，采用电路交换技术。第第二代二代ISDN称为宽带称为宽带IS

41、DN(B-ISDN)。它支持更高。它支持更高的数据传输速率，发展趋势是采用快速分组交换的数据传输速率，发展趋势是采用快速分组交换技术或信元交换技术。技术或信元交换技术。60第四章第四章 广域网广域网 Networking Networking techno;ogytechno;ogyISDN服务服务61第四章第四章 广域网广域网 Networking Networking techno;ogytechno;ogyISDN的发展的发展电话网络(模拟)62第四章第四章 广域网广域网 Networking Networking techno;ogytechno;ogyISDN的发展的发展电话网络(模

42、拟)63第四章第四章 广域网广域网 Networking Networking techno;ogytechno;ogyISDN的发展的发展电话网络(模拟和数字)64第四章第四章 广域网广域网 Networking Networking techno;ogytechno;ogyISDN的发展的发展65第四章第四章 广域网广域网 Networking Networking techno;ogytechno;ogyISDN的发展的发展包包 交交 换换电路交换电路交换可将现有的专用线路或公用通信网络互联，并连接各种类型的服务设施，如计算中心，数据库等作为ISDN内部的网络设施，向用户提供综合业务。6

43、6第四章第四章 广域网广域网 Networking Networking techno;ogytechno;ogyNISDN基本结构模型基本结构模型公共信道信令系统可达64Kbps67第四章第四章 广域网广域网 Networking Networking techno;ogytechno;ogyN-ISDN的的B信道和信道和D信道的层信道的层 用户选择 X.25和其他 LAPB 和其他 端到端用 户信令 呼叫控制 Q.931 LAPD BRI(I.430)和PRI(I.431)B信道(用户平面）D信道(控制平面）物理层数据链路层 网络层 47层68第四章第四章 广域网广域网 Networkin

44、g Networking techno;ogytechno;ogyISDN与其他业务的连接示意图与其他业务的连接示意图69第四章第四章 广域网广域网 Networking Networking techno;ogytechno;ogyN-ISDN NISDN是在原有的数字电话网的基础上发展起来的，NISDN交换机是在现有数字程控交换机上开发的，具有64Kbps电路交换功能。原有的64Kbps电路交换传输网络仍可继续使用，只需将局间信令系统的功能扩展为No.7信令系统。 其他实现工作将集中在用户进网部分；增加交换机的ISDN软件功能，将模拟用户电路板改为数字用户电路板；实现用户线传输的数字化；在

45、用户处设立网络终端，开发和推广使用ISDN终端等。70第四章第四章 广域网广域网 Networking Networking techno;ogytechno;ogy家庭家庭ISDN接入接入广域网广域网ISDN交换机交换机ISDN终端终端ISDN数字电话数字电话本地本地回路回路电信公司的设备电信公司的设备NT1用户的设备用户的设备用户家庭用户家庭电信公司电信公司TE1TE1TE1TU71第四章第四章 广域网广域网 Networking Networking techno;ogytechno;ogy连接方式连接方式一线通一线通72第四章第四章 广域网广域网 Networking Networki

46、ng techno;ogytechno;ogy连接方式连接方式73第四章第四章 广域网广域网 Networking Networking techno;ogytechno;ogy连接方式连接方式74第四章第四章 广域网广域网 Networking Networking techno;ogytechno;ogy大型商用大型商用ISDN接入接入广域网广域网ISDN交换机交换机TE1本地本地回路回路电信公司的设备电信公司的设备NT1用户的设备用户的设备用户办公室用户办公室电信公司电信公司TE1TE1TE2TANT2UTSSSRPBX75第四章第四章 广域网广域网 Networking Network

47、ing techno;ogytechno;ogyISDN的设备的设备1类终端设备（类终端设备（TE1） 与与ISDN网络兼容的设备，可直接连接网络兼容的设备，可直接连接1类网络终结设备类网络终结设备NT1或或2类网络终结设备类网络终结设备NT2。通过。通过4根（根（2对）数字线路连对）数字线路连接到接到ISDN网络。网络。2类终端设备（类终端设备（TE2） 与与ISDN网络不兼容的设备。连接网络不兼容的设备。连接ISDN网时需要使用终端网时需要使用终端适配器适配器TA。终端适配器（终端适配器（TA） 把非把非ISDN设备的信号转换成符合设备的信号转换成符合ISDN标准的信号。可以标准的信号。可

48、以是一个单独的设备，也可以安装在是一个单独的设备，也可以安装在TE2内。内。76第四章第四章 广域网广域网 Networking Networking techno;ogytechno;ogyISDN设备设备1类网络终结设备（类网络终结设备（NT1） 用户端网络设备，与用户端网络设备，与4线的线的ISDN用户线或传统的用户线或传统的2线用户环路连线用户环路连接。一般由电信公司提供，是接。一般由电信公司提供，是ISDN网络的一部分。物理层设备网络的一部分。物理层设备。能将数字流组织成可以通过数字管道发送的帧，具有交错复。能将数字流组织成可以通过数字管道发送的帧，具有交错复用功能。或反之。用功能。

49、或反之。 NT1的用户端接口可支持连接的用户端接口可支持连接8台台ISDN终端设备。终端设备。2类网络终结设备（类网络终结设备（NT2） 位于用户端的执行交换和集中功能的一种智能化设备（可提位于用户端的执行交换和集中功能的一种智能化设备（可提供供OSI/RM的第的第2、3层服务）。如小型的数字程控交换机层服务）。如小型的数字程控交换机PBX。 大型用户终端数量多，需要使用大型用户终端数量多，需要使用NT2做交换连接。做交换连接。77第四章第四章 广域网广域网 Networking Networking techno;ogytechno;ogyISDN参考点参考点ISDN网络中不同设备之间连接的

50、规范。网络中不同设备之间连接的规范。U参考点：参考点：NT1与电信公司与电信公司ISDN交换机间的连接点交换机间的连接点T参考点：参考点：NT1到用户设备之间的连接点。到用户设备之间的连接点。S参考点：参考点：NT2与与TE1/TA之间的连接点。之间的连接点。R参考点：参考点：TE2与与TA之间的连接点。之间的连接点。78第四章第四章 广域网广域网 Networking Networking techno;ogytechno;ogyCCITT建议的建议的N-ISDN网络网络/用户接口用户接口 提供数字化的比特管道，支持按提供数字化的比特管道，支持按TDM分割的多个信道分割的多个信道 基本访问速

51、率基本访问速率(basic access rate)l由2个64Kbps的B信道和1个16Kbps的D信道组成(2B1D)。B信道用于传送用户数据；D信道用于传送控制信息，所以基本访问速率为144Kbps。l基本访问速率可利用现有用户电话线支持，提供电话、传真以及数据传输等常规业务。 基群访问速率基群访问速率(primary access rate)l北美：23B+D（64K），可提供T1速率；l欧洲：31B+D（64K），可提供E1速率。l可为大型商业用户服务。79第四章第四章 广域网广域网 Networking Networking techno;ogytechno;ogy数字管道示意图数

52、字管道示意图BRIDB1B2PRIDB1B31基本速率数字管道，基本速率数字管道，144kbps主速率数字管道，主速率数字管道，2Mbps80第四章第四章 广域网广域网 Networking Networking techno;ogytechno;ogyB-ISND/ATM 随着用户信息传送量和传送速率的不断提高，随着用户信息传送量和传送速率的不断提高，N-ISDN已无法满足用户要求。在此情况下，人们提已无法满足用户要求。在此情况下，人们提出了宽带出了宽带ISDN，即，即B-ISDN。所谓宽带是指要求。所谓宽带是指要求传送信道能够支持大于基群速率的服务。传送信道能够支持大于基群速率的服务。 B

53、-ISDN面临两大技术挑战：一是高速传输面临两大技术挑战：一是高速传输(用户用户/网络接口提供网络接口提供150Mbps以上以上)；二是高速交换。；二是高速交换。 光纤通信技术已经给前者提供了良好的支持，如光纤通信技术已经给前者提供了良好的支持，如同步光纤网同步光纤网SONET(SDH)； 异步传输模式异步传输模式ATM为实现高速交换展示了诱人的为实现高速交换展示了诱人的前景，使得前景，使得B-ISDN网络的实现成为可能。网络的实现成为可能。 81第四章第四章 广域网广域网 Networking Networking techno;ogytechno;ogyB-ISDN的访问方法的访问方法15

54、5.520Mbps155.520Mbps622.080Mbps622.080Mbps82第四章第四章 广域网广域网 Networking Networking techno;ogytechno;ogyB-ISDN参考配置参考配置83第四章第四章 广域网广域网 Networking Networking techno;ogytechno;ogy宽带宽带ISDN的功能和协议结构的功能和协议结构84第四章第四章 广域网广域网 Networking Networking techno;ogytechno;ogyATM网络网络85第四章第四章 广域网广域网 Networking Networking t

55、echno;ogytechno;ogyATM广域网广域网86第四章第四章 广域网广域网 Networking Networking techno;ogytechno;ogyEthernet & ATM Switch87第四章第四章 广域网广域网 Networking Networking techno;ogytechno;ogyATM网卡网卡Caption: An ATM interface card for use with twisted pair cabling. The silver box on the right edge of the card is an RJ-45 conne

56、ctor. 88第四章第四章 广域网广域网 Networking Networking techno;ogytechno;ogy信元交换技术信元交换技术 工作原理工作原理l信元交换技术是以固定长度数据单元Cell为交换单位的一种快速分组交换技术。 特点特点l便于用硬件实现，加快交换速度。l信元交换有较大的适应性，能方便地处理恒定比特率CBR(Constant Bit Rate)业务（如话音、视频），也能处理可变比特速率VBR(Variable Bit Rate)业务（如计算机突发数据）。l交换机可以并行方式工作，使队列更好控制，并获得更高的数据传输率（Gbps量级），提供实时性业务。89第四章

57、第四章 广域网广域网 Networking Networking techno;ogytechno;ogyATM的异步的异步TDM90第四章第四章 广域网广域网 Networking Networking techno;ogytechno;ogy长度固定和不固定的报文复用长度固定和不固定的报文复用91第四章第四章 广域网广域网 Networking Networking techno;ogytechno;ogy基于基于ATM 的的B-ISDN参考模型参考模型 物理层 ATM 层 ATM 适配层(AAL) 高层 高层 控制平面用户平面 管理平面 字节 5 48 信元头 用户数据 提供用户信息的提

58、供用户信息的传送，采用分层传送，采用分层结构。结构。提供呼叫和连接提供呼叫和连接控制功能，采用控制功能，采用分层结构。分层结构。用于实现与整个系统有关的管用于实现与整个系统有关的管理功能及控制面和用户面之间理功能及控制面和用户面之间的信息交换，不分层。的信息交换，不分层。92第四章第四章 广域网广域网 Networking Networking techno;ogytechno;ogyATM承载业务图承载业务图93第四章第四章 广域网广域网 Networking Networking techno;ogytechno;ogy宽带宽带ISDN的功能和协议结构的功能和协议结构ATM适配层的目标是向

59、应用程序提供有用的服务，并且遮蔽在源端把数据分割为信元、在目的地又把信元重组为数据的机制。 94第四章第四章 广域网广域网 Networking Networking techno;ogytechno;ogyATM中的分段和重组中的分段和重组 AAL ATM AAL ATM95第四章第四章 广域网广域网 Networking Networking techno;ogytechno;ogyAAL层层PDU格式格式96第四章第四章 广域网广域网 Networking Networking techno;ogytechno;ogyATM信元信元97第四章第四章 广域网广域网 Networking N

60、etworking techno;ogytechno;ogyATM信元的标记交换信元的标记交换98第四章第四章 广域网广域网 Networking Networking techno;ogytechno;ogy交换机配置和路由选择表交换机配置和路由选择表VCI99第四章第四章 广域网广域网 Networking Networking techno;ogytechno;ogy（压缩技术压缩技术）、突发业务突发业务ATM服务类服务类100第四章第四章 广域网广域网 Networking Networking techno;ogytechno;ogy不同服务类与网络总容量的关系不同服务类与网络总容量

61、的关系101第四章第四章 广域网广域网 Networking Networking techno;ogytechno;ogyATM的电路和分组方式的电路和分组方式102第四章第四章 广域网广域网 Networking Networking techno;ogytechno;ogyATM特点特点 提供点到点的面向连接的服务。 极端灵活和可变的带宽，ATM标准被设计成与传送的技术无关，支持速率155Mbps24Gbps，不同的介质使用不同的传送技术，比较典型的是SONET/SDH技术。 简单的链路出错控制和流量控制。 网络直径可大可小，适用于广域网、局域网，并可在两种网络之间提供单一的网络技术，实

62、现完美的网络集成。 具有较强的Qos功能。 设备昂贵，标准还在完善之中，由于是全新的技术，在网络升级时几乎要换掉现行网络中的所有设备。 面对千兆位以太网等新技术的竞争，ATM能否扩展它的应用领域还有待于观察。103第四章第四章 广域网广域网 Networking Networking techno;ogytechno;ogy4.3 各种广域网的比较各种广域网的比较特点PSTNX.25DDNFRSMDSATM AAL面向连接？YesYesNoYesNoYes采用交换技术？NoYesNoNoYesYes分组长度固定？NoNoNoNoNoNo是否支持 PVC？NoYesNoYesNoYes是否支持组

63、播？NoNoNoNoYesYes数据域的长度(字节)12816009188可变数据传输率(Mbps)56Kbps64Kbps2Mbps2Mbps45Mbps155Mbps104第四章第四章 广域网广域网 Networking Networking techno;ogytechno;ogy小结小结 PSTN是采用电路交换技术的模拟电话网；是采用电路交换技术的模拟电话网； X.25分组交换网是最早用于数据传输的广域网；分组交换网是最早用于数据传输的广域网； DDN是一种采用数字交叉连接的全透明传输网，是一种采用数字交叉连接的全透明传输网，它不具备交换功能；它不具备交换功能； 帧中继网是从帧中继网是从X.25网络上改进而来，它简化的网络上改进而来，它简化的X.25协议，提高了数据传输率；协议，提高了数据传输率； SMDS提供无连接的报文传输服务，它的设计目提供无连接的报文传输服务，它的设计目标是用于标是用于LAN与与LAN之间的高速通信；之间的高速通信； ATM网络的主要目标是在同一个网络上提供数据网络的主要目标是在同一个网络上提供数据、话音、图象和视频等综合业务的能力。、话音、图象和视频等综合业务的能力。