第 4 章 现代通信网络

永久性虚电路（Permanent Virtual Connection，PVC）是一种永久 性建立的虚电路，只具有数据传输一种模式。PVC可以应用于数据传 送频繁的网络环境，这是因为PVC不需要为创建或终止电路而使用额 外的带宽，所以对带宽的利用率更高。不过PVC的成本较高。
第 1 章 数据通信与网络基础
第 1 章 数据通信与网络基础
1. 网络互连的基本要求
网络互连是为网络之间的通信提供路径选择和数据交换功能，力求 不修改互连在一起的各网络原有的结构和协议，利用网间互连设备 协调和适配各个网络的差异。在网络互连时，应尽量避免由于互连 而降低网内的通信性能，使用相同的网间互连协议。 网络互连的基本要求是在要求互连的网络之间至少有一条物理链路， 使在互连的网络之间能够互连、互通、互操作。 互连（Interconnection）是指在两个物理网络之间至少有一条在物 理上连接的线路，但不能保证两个网络一定能进行数据交换，这取 决于两个网络的通信协议是否相互兼容； 互通 （Intercommunication）是指两个网络之间可以交换数据； 互操作（Interoperability）是指网络中不同计算机系统之间具有 透明访问对方资源的能力； 互连是网络互连的基础，互通是网络互连的手段，互操作是网络互 连的目的。
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2. 广域网接入技术
接入网（Access Network,AN）指的是本地交换机与用户之间的连接 部分，与网络业务和应用无关。通常包括用户线传输系统、复用设 备、数字交叉连接设备和用户/网络接口。ITU-T.902接入网定义为： 接入网由业务节点接口（SN1）和用户网络接口（UN1）之间的一系 列传送实体（如线路设施和传输设施）组成，是为电信业务提供承 载能力的实施系统，接入网可通过管理接口进行配置和管理。
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（3）光纤同轴混合网（HFC，Hybird Fiber/Coaxial Cable）的概 念是At&T在1994年提出的。采用光缆将信号从有线电视的前端传送 到服务小区，用光接收机将光信号转换称电信号后，再用同轴电缆 将其传送到用户家中。我国的有线电视网基本采用HFC结构，由于我 国已经建成世界最大的有线电视网络，所以这项宽带技术最有可能 在我国得到广泛应用。其主要优点是速度快、收费低廉、永久连接。 （4）无线接入技术。作为有线接入的补充，在不便于有线接入的地 区，用无线通信设备把用户接入市话交换网，统称为无线接入系统。 CDMA（码分多址）及其衍生的无线本地环路技术有着其他无线接入 技术不可比拟的优点，代表无线接入技术的发展方向。
第 1 章 数据通信与网络基础
1. 广域网技术与OSI参考模型的对应关系
广域网技术主位于OSI参考模型底层的3个层次，分别是物理层、数 据链路层和网络层。因此，网络互连的层次可以分为：数据链路层 互连、网络层互连和高层互连。数据链路层互连的设备是网桥 （Bridge）；网络层互连的设备是路由器（Router）；传输层及以 上各层协议不同的网络之间的互连属于高层互连，高层互连的设备 是网关（Gateway）。 图4.2列出了一些经常使用的广域网技术同OSI参考模型之间的对应 关系。
第 1 章 数据通信与网络基础
4.1 广域网及网络互连的概念
4.1.1 网络互连的基本概念 4.1.2 广域网概述 4.1.3 广域网传输方法 4.1.4 广域网的协议 4.1.5 广域网设备
第 1 章 数据通信与网络基础
4.1.1 网络互连的基本概念
网络互连（Internetworking）是指将分布在不同地理位置的网络、 设备相连接，以构成更大规模的互连网络系统，并实现互连网络资 源的共享；互连的网络和设备可以是同种类型的网络、不同类型的 网络，以及运行不同网络协议的设备与系统。 不同网络之间的差异主要表现在：编址方案、最大分组尺寸、网络 访问机制、超时机制、差错恢复、状态报告、路由选择、用户访问 控制的方式以及是有连接服务或无连接服务。
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1. 广域网的载波
广域网可利用的传输资源，或者说广域网的载波方式主要有：
（1）公共电话交换网PSTN采用电路交换方式，使用专用的点对点连 接的两个节点间传输数据。可以用调制解调器（Modem）通过PSTN建 立拨号连接或专线连接来访问远程服务器。
（2）综合业务数字网ISDN使用电话载波线路进行拨号连接。但ISDN 和PSTN不同，它独特的数字链路可以同时传输数据和语音。ISDN线 路可以同时传输两路话音和一路数据。由于具备同时传输话音和数 据的能力，ISDN线路解决了在同一个地方要用不同的线路分别支持 传真、调制解调器和话音呼叫的问题。但ISDN用户必须使用正确的 设备才能容纳全部三个链接。
第4章 现代通信网络
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第 1 章 数据通信与网络基础
第4章 现代通信网络
本章介绍了广域网及网络互联的概念，网络互连的类型与层次，典 型网络互连设备的工作原理，局域网与广域网的关系及局域网与广 域网的比较等知识。介绍了电话拨号网、X.25网、DDN网、ISDN网 等网络的基本结构、基本特点和基本应用，并对帧中继网、ATM网、 B-ISDN网等网络作了初步的介绍。
第 1 章 数据通信与网络基础
3. 网络互连的形式
从互连的网络类型进行分类，网络互连的形式主要有： （1）局域网到局域网互连（LAN-LAN）。 （2）局域网到广域网互连（LAN-WAN）。在实际应用中，广域网可 与局域网（LAN）互连，即局域网可以是广域网的一个终端系统。 （3）广域网到广域网的互连（WAN-WAN）。 （4）局域网通过广域网互连（LAN-WAN-LAN）。
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（4）虚电路技术
虚电路是一种逻辑电路，可以在两台网络设备之间实现可靠通信。 虚电路有两种不同形式:
交换虚电路（Switched Virtual Connection，SVC）是一种按照需 求动态建立的虚电路，当数据传送结束时，电路将会被自动终止。 SVC上的通信过程包括3个阶段，即电路创建，数据传输和电路终止。 电路创建阶段主要是在通信双方设备之间建立虚电路；数据传输阶 段通过虚电路在设备之间传送数据；电路终止阶段则是撤消在通讯 设备之间已经建立起来的虚电路。SVC主要适用于非经常性的数据传 送网络,这是因为在电路创建和终止阶段SVC需要占用更多的网络带 宽。相对于永久性虚电路来说，SVC的成本较低。
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种连接形式中都需要一个 中间连接设备，以便当信息包从一个网络传送到另一个网络时，作必要的 转换。通常把中间连接设备称为网间互连设备。
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4.1.2 广域网概述
广域网（Wide Area Network，WAN）是一种跨地区的数据通讯网络， 使用电信运营商提供的设备作为信息传输平台。广域网必须按照一 定的网络体系结构和相应的协议进行组织,以实现不同系统的互连和 相互协同工作。
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（1）点对点链路
典型的广域网链接可被描述为点对点（point-to-point）连接。点 对点链路提供的是一条预先建立的从客户端经过运营商网络到达远 端目标网络的广域网通信路径。点对点链路可以提供两种数据传送 方式。一种是数据报传送方式，该方式主要是将数据分割成一个个 小的数据帧进行传送，其中每一个数据帧都带有自己的地址信息， 都需要进行地址校验。另外一种是数据流传送方式，该方式与数据 报传送方式不同，用数据流取代一个个的数据帧作为数据发送单位， 整个流数据具有一个地址信息，只需要进行一次地址验证即可。因 为一个节点通常只连接一个其他的节点。但同时利用几个广域网链 接，一个地点可以同一个以上的地点连接。
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图4.2 常见的广域网技术与OSI参考模型的对应关 系
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2. 广域网技术的特点
尽管广域网与局域网都是基于同样的原理，包括所依的OSI模型，局 域网和广域网两者都能采用相同的协议，两者都主要传输数字信号。 广域网和局域网一样，客户机与主机不用直接连接就可以通信（非 线路交换方式）。但对传输距离的要求使广域网改变了整个底层结 构。结果，广域网几乎所有的特征都与局域网的不同。广域网使用 的是不同的传输系统和拓扑结构。典型的局域网使用内部布线，如 同轴电缆或双绞线。而广域网传送数据通常使用的却是公共通信链 路，如由本地或长途电话公司提供的电话主干网。广域网常利用公 共载波提供的条件进行传输，一个广域网可能要连接多个地理位置。 这些单个的地理位置就是所谓的广域网节点。一个广域网链接就是 两个节点（或点）之间的一个连接。
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（2）电路交换技术
电路交换是广域网所使用的一种交换方式。电路交换在电信运营商 的网络中被广泛使用，其操作过程与普通的电话拨叫过程非常相似。 可通过运行商网络为每一次会话过程建立、维持和终止一条专用的 物理电路。电路交换也可以提供数据报和数据流两种传送方式。公 共电话交换网PSTN（Public Switched Telephone Network）综合业 务数字网（（Integrated Services Digital Network，ISDN）就是 采用电路交换的广域网技术。
4.1.3 广域网传输方法
本节所讨论的广域网传输方法是从速度、可靠性、价格、传输距离 和安全性方面考虑的。对于每一种业务需要，可能只有很少几种 （或可能只有一种）合适的广域网传输方法。同一网络也可能需要 同时采用几种广域网技术。要注意每种技术的特征并要考虑可能会 应用它的场合。必须熟悉各种不同的广域网传输方法，并能识别最 适合应用每一种方法的环境。
（3）T介质 专用线路是一种通过公用电信介质建立起的永久性专用连接，并且 向用户收取基本月租费的线路。网络术语“专用线路”指的通常都 是T1、部分T1或T3线路，统称为T介质。
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（4）同步光纤网络（Synchronous Optical Network, SONET）利用 光纤的复用技术。其速率能够提供从64Kbps~2.48Gbps的数据传输速 率，它使用与T介质所采用的同样的TDM技术。在国际上，SONET就是 著名的同步数据层（Synchronous Digital Hierarchy，SDH）。（5） 无线载波技术。无线载波技术包括卫星通信和网络微波专线等。卫 星通信网络方便、灵活、见效快，但时延长。如金桥网。微波专线 以接近光速的速度传输信号，是金属导线的1.2-1.6倍，是偏远山区 的理想选择。在传送的两点之间不能被遮挡，易受大气、大雨的干 扰。 （6）光纤专线。可使用光纤专线组建专用的通信网络。FDDI（分布 式数据光纤接口）是最初由ANSI在20世纪80年代定义的一种网络标 准。后来，ISO又对它进行了提炼。FDDI使用双重光纤环传输数据， 其数据传输速率可达1000Mbps~10000Mbps。尽管FDDI并不是严格意 义上的广域网技术，但大多数时候它都用在广域网上。
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（3）包交换技术
包交换也称为分组交换或帧交换，也是一种广域网上经常使用的交 换技术，通过包交换，网络设备可以通过运营商网络共享一条点对 点链路，在设备之间进行数据包的传递。包交换主要采用统计复用 技术在多台设备之间实现电路共享。ATM、帧中继、SMDS以及X.25等 都是采用包交换技术的广域网技术。
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（1）数字数据网 数字数据网 （Digital Data Network，DDN）是一种利用数字信道 提供数据信号传输的数据传输网，也是面向所有专线或专网用户的 基础电信网。常用的DDN接入方式有：二线（四线）频带调制解调器 传输方式、2B+D数据终端单元 （Data Terminal Unit，DTU）传输 方式等等。PSTN专线和DDN专线的区别是：前者是模拟线路，而后者 是数字线路。 （2）数字用户线路（Digital Subscriber Lines，DSL）是一种相 对比较新的传输技术，它采用了先进的数据调制技术，通过普通的 电话线就可以达到非常高的吞吐量。所谓的数据调制，就是用一个 信号去改变另一个信号的频率、相位或幅度。
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2. 网络互连的功能
网络互连的功能包括基本功能和扩展功能。 基本功能是指网络互连所必需的功能，包括不同网络之间传送数据 时的寻址与路由功能选择等功能； 扩展功能是指当互连的网络提供不同的服务类型时所需的功能，包 括协议转换、分组长度变换、分组重新排序及差错检测等功能。