第7章 广域网

广域网的特点：



主要提供面向通信的服务，支持用户使用计算 机进行远距离的信息交换。 覆盖范围广，通信距离远，需要考虑的因素增 多，如介质的成本、线路的冗余、介质带宽的 利用和差错处理等。 由电信部门或公司负责组建、管理和维护，并 向全社会提供面向通信的有偿服务、流量统计 和计费问题。
7.1.2 WAN技术概述
模拟电路交换 租用模拟线路 数字数据业务（DDS） 部分 T1 T1 T3 SONET
链路的数据传输速率和费用比较

表7-2 分组交换选项表
方式 链路速率
300b/s～56Kb/s 56Kb/s～1.544Mb/s 128Kb/s～1.544Mb/s 155Mb/s～2.48Mb/s 接口卡 CSU/DSU 调制解调器/路由器 接口卡 CSU/DSU
DSO
DSO DS1 ZM M3 Y1 DS3 SONET SONET SONET SONET
56
64 1．544 2．048 34．064 2．048 44．736 51．84 155．54 466．56 622．08
OC-18
OC-24 OC-36 OC-48
SONET
SONET SONET SONET
7.2.2 多路复用
多路复用（multiplexing）是一种共享进程，其中多 个数据信道在源位置被合并为一个数据或物理信道。 1．多路复用的目的 充分利用昂贵的通信线路，尽可能地容纳较多的用户和 传输较多的信息。 2．多路复用的基本原理 当物理信道的可用带宽超过单个原始信号所需的带宽时， 可将该物理信道的总带宽分割成若干个固定带宽的子 信道，并利用每个子信道传输一路信号，从而达到多 路信号共用一个信道，或者将多路信号组合在一条物 理信道上传输的目的，充分利用信道容量。
所需设备
X.25 帧中继 ISDN ATM
Leabharlann Baidu
7.1.4 WAN服务提供商

电话和数据服务是常用的WAN服务。电 话和数据服务将建筑物的出现点（Point of Presence，POP），即电话公司提供 的通信设施与建筑物的主要分发设施之 间的连接点，与WAN提供商的中心局 （Central Office，CO）连接在一起 。
3．多路复用主要采用的技术 时分多路复用（Time Division Multiplexing， TDM）。 频分多路复用（Frequency Division Multiplexing，FDM）。 波分多路复用（Wavelength Division Multiplexing，WDM）。 统计时分多路复用（Statistical Division Multiplexing，SDM）。
第7章 广域网
本章学习目标
广域网的基本概念 广域网的常用连接技术 帧中继以及虚电路的基本原理 ATM和信元交换的应用 常用的拨号接入技术
7.1 广域网概述



广域网（Wide Area Network，WAN）在 OSI参考模型的物理层、数据链路层以及 网络层上操作。 WAN将局域网和局域网相互连接起来， 这些局域网通常由于地理分布较广而比 较分散。 WAN为路由器/网桥与其支持的局域网交 换数据提供了条件。
7.2.3 电路交换和分组交换
在当前的数据通信网中，传输交换技术有：线路 方式、分组方式、帧方式、信元方式和IP方式等。一个 数据通信网的有效性、可靠性和经济性由所采用的传输、 交换方式决定。
7.1.9 WAN和数据链路层
数据链路层协议通过专用点对点、多点和多路访 问交换服务。与同步串行线路有关常用数据链路 层封装包括： Cisco高级数据链路控制（High Level Data Link Control，HDLC）：这一Cisco标准与行业 标准HDLC协议不兼容，Cisco的HDLC中包含协议 字段，用来标识Cisco的HDLC帧承载网络层协议。 点对点协议（Point to Point，PPP）：RFC 1661对该协议进行了描述。PPP包含协议字段， 用来标识PPP帧传输的网络层协议。
3．包交换 包交换又称为分组交换，用户共享电信公司资 源，成本较低。在这样的网络中，网络连接电 信公司网络，许多客户共享电信公司网络。 4．信元交换 信元交换与分组交换很相似。它们之间真正的 区别在于分组的长度是可变的，信元的长度是 固定的。
链路的数据传输速率和费用比较

表7-1 点到点链路选项表
下面是在WAN中常用到的一些技术： （1）帧中继（frame relay）。指一种包交换的 技术，高性能，运行在OSI的最下二层，即物 理层和数据链路层。 （2）ISDN。ISDN是一种在已有的电话线路上传 输语音和数据等的数字服务。 （3）平衡链路访问过程（Link Access Procedure Balanced，LAPB）：工作在OSI参考模型的数 据链路层，是一种面向连接的协议，一般和 X.25技术一起进行数据传输。
7.1.3 WAN连接类型

常用的WAN连接类型
1．租用线路（又称专用线路） 租用线路有时候也叫专线或点对点连接，是预 先布置好的通信路径，该路径从客户端通过电 信公司的网络连接到远程网络。 2．电路交换 这种方式的连接只在有数据需要传输的时候才 进行连接，通信完成后终止连接。
7.1.3 WAN连接类型
933．12
1244．16 1866．24 2488．32
7.1.8 WAN和物理层



广域网使用OSI参考模型分层封装的方法，就像局域网 的方法一样，但广域网主要关心物理层和数据链路层。 典型的广域网标准描述了物理层传送方法和数据链路 层的要求，包括寻址、流量控制和封装。 广域网的物理层协议描述了如何为广域网服务，进行 电气、机械、运行和功能等方面的连接。大多数广域 网连接需要通信服务提供商，或者一个可替代的通信 公司（如因特网服务供应商），或者由邮政、电话、 电报（PTT）机构来提供。 广域网物理层还描述了DTE和DCE之间的接口。一般说 来，DCE是服务提供商，DTE是连接的设备，。

（4）高级数据链路控制（High Level Data Link Control，HDLC）：这个是由IBM创建的同步数 据链路控制（Synchronous Data Link Control， SDLC）衍生而来的。 （5）点对点协议（Point-to-Point Protocol， PPP）：一种工业标准协议。 （6）异步传输模式（Asynchronous Transfer Mode，ATM）：国际电信联盟电信标准委员会 （ITU-T）制定的信元（cell）中继标准。
7.1.7 WAN信令标准和容量


广域网供应商提供各种速率的广域网链路，单 位是比特每秒（bit/s），它决定了广域网链路 上数据传输的速度。 信令是指通过物理介质发送信号，以便进行通 信的过程。
表7-3 广域网链路类型和带宽
类型 信令标准 比特流速率
56
64 T1 E1 E3 J1 T3 OC-1 OC-3 OC-9 OC-12
7.1.5 WAN设备
广域网使用的设备类型包括以下几种：




路由器。提供多种服务，包括网络互联和广域 网连接端口。 广域网交换机。它连接到广域网上，进行语音、 数据、图像的通信。 调制解调器。提供语音级的服务接口。调制解 调器包括CSU/DSU和为ISDN服务提供接口的 TA/NT1设备。 通信服务器。集中拨入和拨出的用户通信。




同步数据链路控制协议（Synchronous Data Link Control Protocol，串行线路接口协议（Serial Line Interface Protocol，SLIP）：该协议一度是非常流行的、 仅用于传输IP分组的WAN数据链路协议。 平衡式链路接入过程（Link Access Procedure Balanced， LAPB）：该数据链路协议由X.25使用，有广泛的错误校验 能力。 D信道链路接入过程（Link Access Procedure on the D Channel，LAPD）：该WAN数据链路协议用于ISDN D信道上 的信令和呼叫建立。 帧模式载体服务链路接入过程（Link Access Procedures to Frame mode bearer services，LAPF）：该协议适用 于帧中继模式的载体服务。
7.2.1 WAN连接方式
采用的WAN连接技术有很多，在这里简单地介绍常见的 一些技术。 1．拨号 采用拨号时，只有使用线路时才需要付费。这意味着 线路只在用户拨号时才被激活。拨号线路经常是小型 办公室、办事处、远程办公以及移动工作人员的理想 选择。拨号连接的缺点是连接速度慢（低于56Kb/s）。 2．ISDN ISDN通过现有的电话线系统进行连接，可以有效地替 代拨号连接。 3．专线 服务提供商还提供专线——点对点连接。使用专线时， 公司需要为两个远程站点之间的持续连接付费。
WAN提供商提供3种主要类型的服务


呼叫建立。 时分多路复用（Time-Division Multiplexing， TMD）。 帧中继（Frame-relay）。
具体介绍这3种WAN提供商提供的服务



1．呼叫建立 呼叫建立服务功能建立和拆除电话用户之间的 呼叫。呼叫建立也叫信令（signaling），使用 未被其他通信使用的独立信道。 2．时分多路复用 时分多路复用是为来自单一介质上多个源的信 息分配带宽的方法。这种方法将信号合并，通 过一条通信线路进行传输，并将每个信号分解 成多个持续时间较短的段。 3．帧中继 在帧中继服务中，包含在帧中的信息与其他 WAN帧中继用户共享带宽。
4．帧中继
帧中继提供面向连接的数据链路层通信。这种服务使 用虚电路实现。虚电路（virtual circuit）是一种逻辑电 路，通过它可以在两台远程网络设备之间进行通信。 5．ATM ATM由物理层和数据链路层的规范构成。与帧中继相 同，这项服务也使用虚电路来实现。 6．其他WAN连接方式 其他WAN连接方式还包括使用DSL、电缆、无线以及 X.25 WAN技术，通常在OSI参考模型的最低两层（物 理层和数据链路层）操作。可以购买和租用各种速度 或带宽的WAN连接。
7.1.1 全球性因特网


广域网是指覆盖范围广阔（通常可以覆 盖一个城市、一个省、一个国家）的一 类通信子网，有时也称为远程网。 广域网包含运行用户程序的机器和子网 两部分

主机通过通信子网（communication subnet）进行连结。如图7-2所示。


子网的主要功能是把消息从一台主机传 送到另一台主机上，通过将通信部分 （子网）和应用部分（主机）分开，使 得网络的设计得到简化。 子网通常由传输线和交换单元组成。
方式 链路速率 300b/s～56b/s 300b/s～56Kb/s 2.4Kb/s～56Kb/s 64 Kb/s～1.544Mb/s 1.544Mb/s 44.736Mb/s 51Mb/s～13.21Gb/s 所需设备 调制解调器 调制解调器 DSU和CSU DSU和CSU 多路复用器 多路复用器 多路复用器
7.1.6 WAN服务提供商和WAN服务术语

当要选择一个合适的广域网解决方案时， 需要考虑服务提供商带给你的花费和效 益。
图7-8 ISDN终端适配器的使用
最常用的术语与主要的广域网设备





用户端设备（customer premises equipment，CPE）。 物理位置在用户室内接入端的设备，包括属于用户的 设备和服务提供商租用给用户的设备。 分界点：在CPE的末端，是开始提供服务的本地环路部 分。通常指在建筑物的电信连接点（POP）处。 本地环路（local loop 或“last-mile”）。从分界点到 WAN服务提供商中心局的电缆（一般是铜线）。 中心局交换机（CO Switch）。离电信连接点（POP） 最近的广域网服务商的交换设备。 长途网络。指广域网提供商网络中心交换机和设备的 集合（称为骨干）。 数据终端设备/数据通信设备（DTE/DCE）：用户端有 一个重要的接口，它位于数据终端设备（DTE）和数 据电路终端设备（DCE）之间。