三章广域网局域网与城域网技术发展趋势

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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。
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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。
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3.2.1 局域网技术发展的轨迹
•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
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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
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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。
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（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。
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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，因此B-ISDN传输 网选择了ATM技术。
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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。
（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： 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。
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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：
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。
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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155Mbps～2.4Gbps
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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：
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。
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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 digital network，ISDN)
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二、广域网技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。
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2021年3月3日星期三
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
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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
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
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3.2.2 Ethernet的基本工作原理
一、总线形局域网的拓扑结构
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总线Ethernet的主要特点是：
（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
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。
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（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
（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
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（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 Switching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
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1、光以太网的主要特征
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：
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
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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，BISDN)，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。
第一代传输网络以铜缆与无线射频为主， 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
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（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）
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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
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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）
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IEEE802委员会公布了很多标准，这些协议 可以分为以下3类：
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
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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。
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二、IEEE 802参考模型的演变
为解决局域网协议标准化的问题，IEEE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。