广域网、局域网与城域网技术发展

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1、Nankai University 计算机网络技术教程 自顶向下的分析与设计方法 吴功宜 吴英 编著 1 Nankai University 第2章 广域网、局域网与 城域网技术发展 2 Nankai University 3 主要内容主要内容 Nankai University 2.1 广域网技术术特征与发发展 2.1.1 广域网的主要特征 广域网是一种公共数据网络。 广域网通常由电信运营商组建、运营与维护。 网络运营商运营的广域网为用户提供高质量的 数据传输服务，属于公共数据网络（PDN）的 性质。 用户使用广域网服务需要向广域网的运营商租 用通信线路或其他资源。 4 Nankai Uni

2、versity 广域网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系统的 互联。 互联网中广域网更多地是作为覆盖地区、 国家、洲际地理区域的核心交换平台。 广域网研究的重点是宽带核心交换技术。 5 Nankai University 2.1.2 广域网技术术的发发展趋势趋势 用于构成广域网的主要通信技术与网络类型 公共电话电话 交换换网 （PSTN） 综综合业务业务 数字网 （ISDN） 数字数据网 （DDN） X.25分组组交换换网 帧帧中继继（FR）网 异步传输传输 模式 （ATM）网 吉比特以太网 （GE）与十吉比 特以太网 （10GE） 6 Nankai Univer

3、sity 广域网技术的发展过程 7 Nankai University 从X.25网、帧帧中继继网到ATM网 X.25分组组交换换网的基本概念 8 Nankai University 帧中继技术发展的背景 传输介质由原来的电缆逐步发展到光纤， 光纤的误码率很低，数据传输速率高; 局域网的数据传输速率提高得很快，大量 局域网之间高速互连的需求越来越强烈; 用户计算机性能提高，可以承担一部分原 来是由通信子网承担的通信处理功能。 9 Nankai University 帧中继网的特点 高网络吞吐量、低传输延时 帧帧中继继是一种采用虚电电路的广域网技术术，其协协 议简单议简单 、高效，网络络吞吐量高

4、、传输传输 延时时短; 帧帧中继继网工作在物理层层与数据链链路层层，流量控 制与纠错纠错 功能由高层协议层协议 完成; 帧帧中继继网处处理一个帧帧的转发转发 延时时要比X.25网减 小一个数量级级；帧帧中继继网的吞吐量要比X.25网 提高一个数量级级以上; 帧帧中继继也称为为X.25的流水线线方式。 10 Nankai University 提供虚拟专网（VPN）服务 帧帧中继继网的设计设计 目标标主要是局域网之间间的互连连 。 帧帧中继继网的虚拟专拟专 网服务务能提供较较高的安全性 和服务质务质 量。 帧帧中继继采用面向连连接的方式，为为用户户提供虚拟拟 专专用网络络服务务。 帧帧中继继网在

5、数据链链路层层VPN技术术中占主导导地位 。 11 Nankai University 基于帧帧中继继的VPN结结构 12 Nankai University 从B-ISDN到ATM ISDN致力于实现实现 的目标标： 提供一个在世界范围围内协调协调 一致的数字 通信网络络，支持各种通信服务务，并在不 同的国家采用相同的标标准； 为为在通信网络络之间进间进 行数字传输传输 提供完 整的标标准； 提供一个标标准的用户户接口，使通信网络络 内部的变变化对终对终 端用户户透明。 13 Nankai University 宽带综宽带综 合业务业务 数据网（B-ISDN）的基本概念 B-ISDN的设计设

6、计 目标标是将语语音、数据、静 态态与动态图动态图 像的传输传输 ，以及传统传统 的服 务综务综 合在一个通信网中，覆盖从低传输传输 速率到高传输传输 速率的各种非实时实时 、实时实时 与突发发性的传输传输 要求； ATM技术术符合B-ISDN的需求，B-ISDN 的底层传输层传输 网选择选择 了ATM技术术。 14 Nankai University ATM技术术的主要特点： ATM采用的是一种面向连连接的技术术。 ATM采用的信元（cell）长长度为为53B，其中 信元头头部长长度为为5B，数据长长度为为48B； ATM以统计时统计时 分多路复用方式来动态动态 分 配带宽带宽 ，网络传输络

7、传输 延时时小，能够够适应实应实 时时通信的要求； ATM的数据传输传输 速率为为155Mbps 2.4Gbps。 15 Nankai University 光网络研究 第一代：铜缆与无线射频； 第二代：光纤； 第三代：在传输网络中引入光交换机、光路由器，直接 在光层配置光通道的传输网络。 16 Nankai University 光以太网技术 光以太网技术研究的背景 利用光纤的巨大带宽资源，以及成熟和 广泛应用的Ethernet网技术，为运营商 建造新一代的网络提供技术支持； 基于这样一个设计思想，一种可运营的 光以太网的概念应运而生，从根本上改 变电信运营商规划、建设、管理思想。 17 N

8、ankai University 光以太网的主要特征 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、合理应用； 用户访问网络资源必须经过认证和授权，确保 用户对网络资源安全的使用； 及时获得用户的上网时间记录和流量记录，实 行计费功能； 支持VPN和防火墙，有效地保证网络安全； 提供分级的QoS服务； 方便、快速、灵活地适应用户和业务的扩展。 18 Nankai University 光以太网的技术优势： 组组建同样规样规 模的广域网或城域网，光以 太网的造价是SONET的1/5，是ATM的 1/10。 IEEE已完成速率从10Mbps、100Mbps、 1Gbps到10Gbps的E

9、thernet技术标术标 准制 定，正在研发发的速率为为100Gbps的 Ethernet产产品； 能够够覆盖从广域网、城域网到局域网的 整个范围围。 19 Nankai University 2.1.3 广域网技术发术发 展与TCP/IP协议协议 的关 系 20 Nankai University 2.2 局域网技术术演变变与发发展 2.2.1 局域网技术发展过程 21 Nankai University 不同的局域网技术按照时间排列的顺序 22 Nankai University 2.2.2 高速以太网技术术的研究与发发展 局域网发展的基本思路 23 Nankai University 2

10、.2.3 无线局域网技术研究与发展 无线局域网的应用领域： 作为传统局域网的扩充； 用于建筑物之间的互连； 用于移动结点的漫游访问； 用于构建特殊的移动网络。 24 Nankai University 无线局域网的分类 无线局域网分为： 红外线局域网 扩频局域网 窄带微波局域网 红外无线局域网分为： 定向光束红外传输 全方位红外传输 漫反射红外传输 扩频扩频 无线线局域网分为为： 跳频扩频频扩频 （FHSS） 直接序列扩频扩频 （DSSS ） 25 Nankai University 蓝牙技术的研究与发展 蓝牙技术研究的背景 1994年，Ericsson公司与IBM、Intel、Nokia和T

11、oshiba 等4家公司发发起，开发发一个用于将计计算机与通信设备设备 、附加部件和外部设备设备 ，通过过短距离的、低功耗的、 低成本的无线线信道连连接的无线标线标 准。这项这项 技术术被命名 为蓝为蓝 牙（Bluetooth）技术术； 特别兴别兴 趣组组SIG由Ericsson、Intel、IBM、Nokia和 Toshiba等公司成立； SIG的主要任务务是致力于发发展蓝蓝牙规规范； 1999年7月，SIG发发布蓝蓝牙规规范1.0版，除了详细规详细规 定 通信信道与通信过过程，还规还规 定13种网络应络应 用所需的专专 门协议门协议 集。 26 Nankai University 无线线个

12、人区域网与IEEE802.15.4标标准 IEEE802.15.4标标准，主要考虑虑低速无线线 个人区域网络络（LR-WPAN）应应用问题问题 ； 2003年，IEEE批准低速无线线个人区域网 LR-WPAN标标准IEEE802.15.4，为为近 距离范围围内不同设备设备 之间间低速互连连提供 统统一标标准。 27 Nankai University IEEE802.15.4标标准的主要特点 在不同的载载波频频率下实现实现 20kbps、 40kbps和250kbps三种不同的传输传输 速率； 支持星形、点-点等2种网络络拓扑结结构； 使用16位和64位的2种地址格式，其中64 位地址是全球惟

13、一的扩扩展地址； 支持冲突避免（CA）的载载波侦侦听多路访访 问问技术术； 支持确认认机制，保证传输证传输 可靠性。 28 Nankai University ZigBee无线线网络络技术术及应应用 ZigBee的基础础是IEEE802.15.4标标准，早期的名字是 HomeRF或FireFly； ZigBee联联盟于2001年8月成立；2002年摩托罗罗拉公司、 飞飞利浦公司、三菱公司与Invensys公司宣布加ZigBee 联联盟，研究下一代无线线网络络通信标标准； ZigBee适应应于数据采集与控制的点多、数据传输传输 量不 大、覆盖面广、造价低的应应用领领域； 基于ZigBee的无线传

14、线传 感器网络络已在家庭网络络、安全监监 控、汽车车自动动化、消费电费电 器、儿童玩具、医用设备设备 控 制、工业业控制、无线线定位等领领域广泛应应用。 29 Nankai University 2.3 宽带宽带 城域网技术术演变变与发发展 2.3.1 城域网概念的发发展与演变变 早期城域网的技术定位 IEEE802最初的表述：城域网是以光纤纤 为传输为传输 介质质，能够够提供45Mbps到 150Mbps高传输传输 速率，支持数据、语语音 与视频综视频综 合业务业务 的数据传输传输 ，可以覆盖 跨度在50公里到100公里的城市范围围，实实 现现高速宽带传输宽带传输 的数据通信网络络； 典型的

15、产产品是FDDI； 30 Nankai University 宽带城域网的定义： 宽带宽带 城域网是以宽带宽带 光传输传输 网为为开放平台，以 TCP/IP协议为协议为 基础础，通过过各种网络络互联设备联设备 ，实现实现 语语音、数据、图图像、多媒体视频视频 、IP电话电话 、IP电视电视 、IP接入和各种增值业务值业务 ； 与广域计计算机网络络、广播电视电视 网、电话电话 交换换网互联联 互通的本地综综合业务业务 网络络，以满满足语语音、数据、图图像 、多媒体应应用的需求； 能够够提供高传输传输 速率和保证证QoS的网络络系统统； 人们们将传统传统 意义义上的城域网扩扩展为宽带为宽带 城域网

16、。 31 Nankai University 宽带城域网的应用和业务 大规模互联网接入的需求与交互式 应用； 远程办公、视频会议、网上教育等 新的办公与生活方式； 网络电视、视频点播、网络电话， 以及由此引起的新的服务； 家庭网络的应用。 32 Nankai University 现代化城市的宽带城域网功能 33 Nankai University 宽带城域网技术的主要特征（1） 宽带城域网是基于计算机网络技术与 IP协议，以电信网的可扩展性、可管 理性为基础，在城市范围内汇聚宽带 和窄带用户的接入，以满足政府、企 业、学校等集团用户和个人用户对互 联网和宽带多媒体服务需求为目标， 而组建的综合宽带网络。 34 Nankai University 宽带