4.1 广域网技术概述 4.2 网络接入技术概述 4.3 局域网共享上网 4.4 网络地址转换

1. 第4章 网络接入技术 4.1 广域网技术概述 4.2 网络接入技术概述 4.3 局域网共享上网 4.4 网络地址转换

2. 4.1广域网技术概述 广域网由一些结点交换机以及连接这些交换机的链路组成。通常一个结点交换机往往与多个结点交换机相连。在广域网中的一个重要问题就是分组的转发机制。

3. 4.1.1电话交换网 电话交换网采用了电路交换方式。电路交换方式采用时隙复用，交换机为每个连接分配一个时隙，通过时隙交换实现电路的交换。目前我国的电话交换网已全部实现了数字交换，交换机内一个时隙对应64kbit/s的速率，也就是说，目前电话交换网内只能实现64kbit/s的交换，更高速率的业务只能通过多条64kbit/s连接进行交换。

4. 4.1.2 X.25分组交换网 CCITT于1947年定义了X.25协议，它实际上是一个接口标准,主要定义了数据是如何从计算机等数据终端设备(DTE)发送到包交换机或访问设备等数据电路端接设备(DCE)的。它包含物理层、数据链路层和网络层协议，适用于低中速线路（如9600bps、64Kbps或T1 1.544Mpbs线路）。X.25并不是严格定义下的网络层协议，它所定义的功能被划分到下面三级中（可分别映射到OSI的低三层）。

5. 与远程DTE之间的协议 高层 虚电路1 分组层 虚电路2 分组层 虚电路3 数据链路层 数据链路层 数据链路层 X.25 物理层 物理层 物理连接 DTE DCE X.25分层协议各层的关系

7. 4.1.3 帧中继网 帧中继是80年代中期在X.25的基础上发展起来的，它是用于在光纤介质或高质量同轴电缆线路上传送可变长度的数据包时，减少在中间节点上的纠错措施。速率可达到T3（44.7Mbps），每个通信端口可达到2Mbps，又称为快包技术。目前在欧美、日本等发达国家，帧中继是公共广域网络上传输数据信息的主要技术。

8. 仅当帧中继网络本身的误比特率非常低时，帧中继技术才是可行的。仅当帧中继网络本身的误比特率非常低时，帧中继技术才是可行的。

10. 4.1.4 DDN概念 DDN（Digital Data Network)是随着数据通信业务的发展而发展起来的一种新兴网络，它利用数字信道提供永久性电路，以传输数据信号为主，为用户提供专用的数字数据传输通道，为用户建立自己的专用数据网提供条件。其基本系统结构如下图所示：

13. 4.1.5 综合业务数字网 用一个单一的网络来提供各种不同类型的业务，实现完全的开放系统互连和通信，各种终端不论其传输特性多么不同，也不论它们是模拟设备还是数字设备，只要所处理的信息是兼容的，就可以通过这个单一的网络进行通信，而传输特性的差异是由一些终端适配器来协调和转换的。这个单一的网络就称为综合业务数字网。

14. 电话 综合业务数字网 （ISDN） 电话 ISDN终端 传真 终端 终端 终端 X.21终端 终端 终端 X.25终端 ISDN提供的开放系统通信

15. Small office Digital PBX Providernetwork Telecommuter Home office Central site

16. ISDN定义了两种网络用户接口UNI： 1．基本接口（BRl）：即将现有电话网的普通用户线作为ISDN用户线而规定的接口，简称2B+D。2条64Kbit/s的信道可独立地传输用户信道，而D信道可用来传输信令信息或低速数据。 2．基群速率接口（PRl）：我国的基群速率为2048Kbit/s，即30条64Kbit/s的B信道和1条64Kbit/s的D信道，或是由5条384Kbit/s的H信道和1条64Kbit/s的D信道组成。

17. BRI NT1 Serviceprovider network D 2B PRI CSU/DSU D 23 or 30B 1）B信道一信令信道传输速率为64Kbit/s。 2）H信道—信令信道分为384K Kbit/s和1920Kbit/s两种。多个B信道可组成H信道。 3）D信道即信令信道，速率有16Kbit/s和64Kbit/s两种。在某些情况下，D信道也用于传送分组数据。

18. 4.2 网络接入技术概述 接入技术要解决的问题是如何将用户连接到各种网络上。作为网络中与用户相连的最后一段线路上所采用的技术，接入技术已成为目前网络技术的一大热点，为了提供端到端的宽带连接，宽带接入是必须要解决的一个问题。目前主要的接入技术有以下几种：

19. 1．光纤接入 光纤是目前传输速率最高的传输介质，在主干网中已大量的采用了光纤。如果将光纤应用到用户环路中，就能满足用户将来各种宽带业务的要求。可以说，光纤接入是宽带接入网的最终形式，但目前要完全抛弃现有的用户网络而全部重新铺设光纤，对于大多数国家和地区来说还是不经济、不现实的。

20. 2．同轴接入 同轴电缆也是传输带宽比较大的一种传输介质，目前的CATV网就是一种混合光纤铜轴网络，主干部分采用光纤，用同轴电缆经分支器介入各家各户。混合光纤/铜轴（HFC）接入技术的一大优点是可以利用现有的CATV网，从而降低网络接入成本。

21. 3．铜线接入 铜线接入是指以现有的电话线为传输介质，利用各种先进的调制技术和编码技术、数字信号处理技术来提高铜线的传输速率和传输距离。但是铜线的传输带宽毕竟有限，铜线接入方式的传输速率和传输距离一直是一对难以调和的矛盾，从长远的观点来看，铜线接入方式很难适应将来宽带业务发展的需要。

22. 4．无线接入 无线用户环路是指利用无线技术为固定用户或移动用户提供电信业务，因此无线接入可分为固定无线接入和移动无线接入，采用的无线技术有微波、卫星等。无线接入的优点有：初期投入小，能迅速提供业务，不需要铺设线路，因而可以省去铺线的大量费用和时间；比较灵活，可以随时按照需要进行变更、扩容，抗灾难性比较强。

23. 4.2.1 光纤接入技术 光纤具有宽带、远距离传输能力强、保密性好、抗干扰能力强等优点，是未来接入网的主要实现技术。FTTH方式指光纤直接到用户，一般仅需要一至二条用户线，这种方式短期内经济性欠佳，但却是长远的发展方向和最终的接入网解决方案。

24. 1 2 ┇ n ONU OLT ODN 1 2 ┇ n ONU OLT 点对点 光纤接入网的一般结构 一、光纤接入网概述 光纤接入网又称光纤用户环路，在交换局中设有光线路终端（OLT），在用户侧有光网络单元（ONU）。OLT和ONU之间用光纤连接，OLT和ONU之间可以有光纤分配网ODN。

25. 1 2 ┇ n ONU 点对多点 1 2 ┇ n 光分 支器 OLT ONU 1 2 ┇ n ONU 光纤接入网的一般结构

26. 根据ONU到用户的距离，光纤接入有多种方式： FTTH ——光纤到家 FTTO ——光纤到办公室 FTTB ——光纤到大楼 FTTC ——光纤到路边 FTTZ ——光纤到小区

27. 1 2 ┇ n ONU 1 2 ┇ n 有源 节点 OLT ONU 1 2 ┇ n ONU 二、光纤接入网络结构 1．有源光纤网络 有源双星结构FTTC采用有源光分支器。采用有源节点可以降低对光器件的要求，例如可采用带宽窄、性能低的光器件，但这种结构初期投资较大，并且存在着供电、维护等问题。

28. 1 2 ┇ n ONU 1 2 ┇ n 无源 节点 OLT ONU 1 2 ┇ n ONU 2．无源光纤网络PON 采用无源分支器初期投资较小，大量的费用将在所有宽带业务发展以后支出，但必须采用性能较好、带宽较宽的光设备，传输距离也较短。因为一个1：2的光分支器约产生3～4dB的损耗，分路数越大，损耗也越大，所以无源光纤网络中光分支器的分支数目受到了一定的限制，一般不大于16个分支。

29. 三、光纤接入系统中的复用技术 复用技术是光纤接入系统中的一个关键技术，复用的目的有两种：一是利用一根光纤传送上、下行的双向信号；二是多个ONU的信号在一根光纤上传送。

30. 1．时分多址(TDMA) 时分复用是一种最常用、最简单的复用方式，它将上行传输时间分为若干时隙，在每个时隙内只安排一个ONU以分组方式向OLT发送分组信息，各ONU按OLT规定的顺序依次向上行方向发送信息。TDMA方式要求OLT与ONU之间有严格的定时关系，一般由OLT向ONU发送定时信号，同时各ONU的时隙之间还留有一定的保护时隙。

31. ONU A B N 下行 OLT ONU 上行 B A N ┇ ┅ ONU 保护时隙 TDMA方式的PON系统

32. A ONU B ONU OLT A ┇ B N N ┅ ONU 时延A 时延B 时延N 传输距离和衰减对距离的影响

33. TDMA的原理虽然简单，但由于各ONU到OLT的距离是不一样的，这就需要解决下列三个问题. 1) 采用时分复用方式对各ONU之间的同步有严格要求，如果各ONU采用同样的定时信息，那么由于它们到光分支器的距离不等，其发送的分组包到达无源光分支器的时延也不等，若不采取任何措施，这些分组包就可能在无源光分支器上发生碰撞。为此，要由OLT测定各ONU与OLT之间的信号传输时延，然后对各OUN实施严格的发送定时。

34. 2) 由于各个ONU到OLT的距离不同，它们所发送信号的衰减也不同，到达OLT时各分组信号的幅度必然不同，因此在OLT端就不能简单地采用恒定判决门限的常规光接收机，只能采用突发模式的光接收机。光接收机根据每一分组信号开始几个比特的幅度大小为这个分组建立合理的判决门限，以正确接收该分组信号。

35. 3) 还有一个比特同步问题，OLT测定了各个ONU到OLT的时延后，为各ONU在下行方向发送定时信号，各ONU根据获得的定时信息在OLT规定的时隙内发送上行分组包，这样，到达OLT的各上行分组包在频率上是同步的，但由于传输距离的不同，它们在相位上有相位差，这就给比特定时带来了困难。解决的方法是在OLT端采用快速比特同步电路，在每一分组信号开始几个比特的时间范围内迅速为整个分组包建立同步。

36. 2．波分复用多址WDMA 这种方式也是目前正在研究的复用方法，与前几种方式不同，WDMA中不同ONU的激光器采用不同波长，在OLT侧接收时就可以用分波器（WDM）分别取出属于各ONU的不同波长的光信号，再经光电控测器（PD）就可检测出各ONU发送的电信号。

37. ONU PD PD WDM PD PD ┇ ┇ PD PD λA λN λN λB λA λB 波分复用多址方式

38. 四、LAN接入 LAN接入是利用以太网技术，采用光缆+双绞线的方式对社区进行综合布线。具体实施方案是：从社区机房敷设光缆至住户单元楼，楼内布线采用五类双绞线敷设至用户家里，双绞线总长度一般不超过100米，用户家里的计算机通过超五类跳线接入墙上的超五类模块就可以实现上网。社区机房的出口是通过光缆或其他介质接入城域网。LAN方式接入示意图见图所示。

39. LAN接入示意图

40. 采用LAN方式接入可以充分利用园区网局域网的资源优势，为居民提供10M以上的共享带宽，这比现在拨号上网速度快180多倍，并可根据用户的需求升级到100M以上。采用LAN方式接入可以充分利用园区网局域网的资源优势，为居民提供10M以上的共享带宽，这比现在拨号上网速度快180多倍，并可根据用户的需求升级到100M以上。 以太网技术成熟、成本低、结构简单、稳定性、可扩充性好，便于网络升级，同时可实现实时监控、智能化物业管理、小区/大楼/家庭保安、家庭自动化（如远程遥控家电、可视门铃等）、远程抄表等，可提供智能化、信息化的办公与家居环境，满足不同层次的人们对信息化的需求。根据统计，目前社区主要采用以太网方式接入，主要是因为客户端除网卡外，不需要其他任何设备，局端以太网交换机相对其他交换机价格也低廉并且管理简单。

41. 由于双绞线存在100米的距离限制，而光纤布线成本又太高，无法很好地解决长距离多单元建筑物用户之间的互连，Cisco公司推出的一项创新技术—长距离以太网（LRE）可以利用单线对布线将以太网的传输距离增加到1524米，这使它成为一种经济有效、快速部署的解决方案，能够为多单元建筑物提供所需的带宽。思科的LRE产品可以利用现有的电话级线路，实现3种速率模式：5Mbit/s（最远1500米）、10Mbit/s（最远1200米）、15Mbit/s（最远900米）。由于双绞线存在100米的距离限制，而光纤布线成本又太高，无法很好地解决长距离多单元建筑物用户之间的互连，Cisco公司推出的一项创新技术—长距离以太网（LRE）可以利用单线对布线将以太网的传输距离增加到1524米，这使它成为一种经济有效、快速部署的解决方案，能够为多单元建筑物提供所需的带宽。思科的LRE产品可以利用现有的电话级线路，实现3种速率模式：5Mbit/s（最远1500米）、10Mbit/s（最远1200米）、15Mbit/s（最远900米）。

42. 4.2.2 铜线接入技术 一、数字用户环路DSL技术的发展 最早的数字传输技术采用V.22、V.32、V.34调制解调器，这也是现在应用最广的一种技术，目前较好的电话线上可达28.8kbit/s或33.6kbit/s的速率，并且出现了56kbit/s的调制解调器，但很难想象调制解调器的速率还会提高。

43. 直到NISDN出现以后，用户线的数字化技术才有了真正的发展，NISDN采用数字传输和数字交换技术，在铜线上传输2B+D的数字信号，采用的技术有乒乓技术、先进的回波抵消技术、2B1Q等线路码型。若采用2B1Q的线路码，线路速率可达到192kbit/s，使用0.4mm线路，传输距离可以达到5km，这对于绝大多数地区的窄带业务来说已经足够了。直到NISDN出现以后，用户线的数字化技术才有了真正的发展，NISDN采用数字传输和数字交换技术，在铜线上传输2B+D的数字信号，采用的技术有乒乓技术、先进的回波抵消技术、2B1Q等线路码型。若采用2B1Q的线路码，线路速率可达到192kbit/s，使用0.4mm线路，传输距离可以达到5km，这对于绝大多数地区的窄带业务来说已经足够了。 2B+D的速率对于宽带业务是远远不够的，因此人们坚持寻找更高速的数字用户环路技术，这就出现了各种各样的数字用户环路技术（xDSL）。

44. 名称 含义 典型速率 V.22 话带Modem 双向14.4kbit/s V.32 话带Modem 28.8kbit/s V.34 话带Modem 33.6kbit/s HDSL 双向160kbit/s(2B+D) T1=1.544Mbit/s E1=2.048Mbit/s; ADSL 下行1.5Mbit/s~8Mbit/s 低速控制16kbit/s~640kbit/s VDSL 下行通路13Mbit/s~52Mbit/s 低速控制1.5kbit/s~2.3kbit/s 数字用户环路技术概况

45. 交换局 用户 用户 xDSL调制解调器 xDSL xDSL xDSL调制解调器 二、HDSL、ADSL和 VDSL 这三种高速数字用户环路技术都能提供2Mbit/s以上的速率，其接入网络的结构都是一样的，都为点到点的拓扑结构。在用户一侧有HDSL、ADSL和VDSL的调制解调器；在网络一侧也有相应的调制解调器，相当于现有交换机的模拟用户板。 HDSL、ADSL、VDSL的网络结构

46. 1.HDSL HDSL即高速数字用户环路,用于在两对或三对铜线上传输双向的T1/E1信号。现在也有在一对双绞线上传送T1/E1信号的HDSL产品，有人将这种技术称为单线数字用户环路SDSL。 HDSL最早由Bellcore于1988年提出的，ANSI根据T1速率提出用两对线传输T1信号，每对线速率为784kbit/s。欧洲采用E1速率，它的两对线HDSL版本中每对线速率为1.168Mbit/s，另外为了利用美国的技术和产品，定义了三对线的HDSL标准，每对线速率为784kbit/s。

47. 2．ADSL ADSL指非对称数字用户环路，这是一种上行速率和下行速率不相等的数字用户线技术，它利用了各种高速多媒体业务的特点，即下行速率较高而上行数据量极小，在一对用户线上可达到上行640Kbps、下行速率6Mbps，甚至更高得传输速率，其有效的传输距离在3～5公里范围以内。 ADSL可以在一对电话线上同时传输一路高速下行单向数据、一路双向较低速率的数据及一路模拟电话，因此在进行数据传送时不影响普通电话通信，各信道之间采用频分复用的方式占用不同的频带。

48. 16Kbps~1Mbps 1.5Mbps~9Mbps 电话 双向低速通路 下行数据通路 kHz 10 50 ADSL的频分复用

49. ADSL是目前众多DSL技术中较为成熟的一种，其带宽较大，连接简单，投资较小，因此发展很快，目前国内大中城市的电信部门已先后推出了ADSL宽带接入服务。ADSL方案的最大特点是不需要改造信号传输线路，完全可以利用普通铜质电话线作为传输介质，配上专用的Modem即可实现数据高速传输。

50. ADSL接入技术示意图如图所示。在ADSL接入方案中，每个用户都有单独的一条线路与ADSL局端相连，它的结构可以看作是星形结构，数据传输带宽是由每一个用户独享的。