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第六讲 局域网及广域网 (2)教学目的：

本章将主要学习局域网技术、广域网技术等基本知识，它们是学习计算机网络、交换技术、路由技术的前提，为我们使用和管理计算机网络打下基础。

教学要求：掌握常见局域网的类型、特点及拓扑结构；掌握以太网的工作原理、特点及分类等；了解无线局域网的标准及结构；掌握广域网的基本概念、通信方式及协议；了解广域网几种常见的特性及用途。

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第三章 局域网及广域网本章结构：

局域网概述以太网技术无线局域网广域网技术

关键知识点 ：局域网的组成、特点及拓扑结构；以太网的网络介质访问控制方法及分类；无线局域网标准及结构；广域网特点及各种广域网技术。

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3.3 无线局域网技术概述3.3.1 　无线局域网分类 3.3.2 　无线局域网的基本结构3.3.3 　无线局域网硬件设备 3.3.4 　 IEEE 802.11 标准

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3.3.1 无线局域网分类 无线局域网 IEEE 802.11

1997 年 6 月， IEEE 推出了第一代无线局域网标准— IEEE802.11 。

该标准定义了物理层和介质访问控制子层（ MAC）的协议规范，允许无线局域网及无线设备制造商在一定范围内建立互操作网络设备。

任何 LAN 应用、网络操作系统或协议（包括 TCP/IP 、 NovellNetWare ）在遵守 IEEE802.11 标准的基础上都可以在 WLAN 上运行。

目前， IEEE 802.11 共有 4 个不同的版本： IEEE 802.11A, IEEE 802.11B, IEEE 802.11G 及 IEEE 802.11N 。

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无线城域网 IEEE802.6体验到无线局域网的方便以后，人们自然希望

无线网络的传输距离能更远些，在更大的范围内提供无线接入服务。于是无线城域网的概念也就应运而生了。与为无线局域网制定 802.11标准一样， IEEE 为无线城域网推出了 802.16标准，同时业界也成立了类似 Wi-Fi 联盟的 WiMAX 论坛。

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802.16 标准 20 世纪 90 年代，宽带无线接入技术得到了快速发展，

主要产品有本地多点分配系统 (LMDS) 和多信道多点分配技术 (MMDS) ，其市场定位于小型家庭办公 (SOHO) 、中小企业、城市商业中心等用户，尤其是中小企业和城市人口密集的高楼商业区应用的成本效益明显。但是这一产业没有更进一步繁荣壮大，一个很重要的原因就是没有统一的全球性宽带无线接入标准。

1999 年， IEEE 成立了 IEEE 802.16 工作组来专门研究宽带固定无线接入技术规范，目标就是要建立一个全球统一的宽带无线接入标准。 IEEE 802.16 工作组的出现大大地推动了宽带无线接入技术在全球的发展。

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一、标准制订进程 IEEE 802.16 工作组于 2002 年 4 月 8日正式发布了 IEEE 802.16-

2001 标准，为宽带无线接入 (BWA) 定义了无线城域网 (WMAN)的空中接口规范。

2003 年 4 月颁布了 IEEE 802.16a ，该标准支持的工作频段为2～ 11 GHz ，包括了需要发放牌照频段和免牌照的频段。与高频段相比，该频段能以更低的成本提供更大的用户覆盖，系统受障碍影响不大，大大降低了用户站安装的要求。

2004 年 7 月 IEEE 802.16 组织又通过了 IEEE 802.16d 。 IEEE 802.16d对 2～ 66 GHz频段的空中接口物理层和 MAC 层做了详细规定，定义了支持多种业务类型的固定宽带无线接入系统的 MAC 层和相对应的多个物理层。

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一、标准制订进程 IEEE 802.16e 是工作在 2～ 6 GHz频段支持移动性的宽带无线接

入空中接口标准。制订 IEEE 802.16e 的目的是为了实现既能提供高速数据业务又使用户具有移动性的宽带无线接入解决方案。

除了以上几个标准外，另外还有 3 个重要标准： 第一个是 2002 年正式发布的 IEEE 802.16c ，它是对 IEEE 802.1

6-2001 的增补，是使用 10～ 66 GHz频段 IEEE 802.16 系统的兼容性标准。

第二个是 IEEE 802.16f ，它定义了 IEEE 802.16 系统 MAC 层和物理层的管理信息库 (MIB) 以及相关的管理流程。

第三个是 IEEE 802.16g ，制订它的目的是为了规定标准的 IEEE 802.16 系统管理流程和接口，从而实现 IEEE 802.16 设备的互操作性和对网络资源、移动性和频谱的有效管理。

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二、 IEEE 802.16 和 WiMAX 为有助于将 IEEE 802.16 定义的广义标准变成更加具体的标准，

以满足特定服务提供商的需求， Intel 、奥维通、 Airspan Networks 、诺基亚、 Proxim 、 Redline and Aperto Networks 、 AT&T 等 100 家生产、运营商成立了一个非盈利工业贸易联盟组织—— WiMAX 论坛，全名是微波接入的全球互通，目标是对以 IEEE 802.16 系列宽带无线接入标准为基础的产品互通性进行测试和认证，以保证市场上设备的部件是标准化的。

基于 IEEE 802.16 系列标准的 WiMAX 的特点明显：实现的 50 km 无线信号的传输距离是无线局域网所不能比拟的；网络覆盖面积是 3G 发射塔的 10倍，只要建设少数基站就能实现全城覆盖，使得无线网络应用范围大大扩展；提供的接入速度达 70 Mb/s(14 MHz载波 ) ，使无线网络的接入速度有了一个很大的进步。

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三、总结 IEEE 802.16 标准为宽带无线接入网的开发和应用提供

了很好的平台，从而促进了 BWA 系统的市场发展。中国宽带无线接入技术的研究与开发始终紧随世界先进技术，目前中国通信标准化协会已经完成 IEEE 802.16 技术研究报告，并正在开展 IEEE 802.16d 标准及其一致性测试的研究和 IEEE 802.16e 标准的研究。 2004年 9 月 17日中国通信标准化协会又在北京举办 IEEE 802.16 技术报告会，势必会为 IEEE 802.16 技术及标准的研究和发展起到强劲的推动作用。随着标准的完善和市场需求的发展，相信 IEEE 802.16 在未来无线网络中必将发挥巨大的作用。

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个人局域网（ PAN ， Personal Area Network） PAN 是近年来随着各种短距离无线电技术的发展

提出的一个新概念。 PAN 的基本思想是，用无线电或红外线代替传统的有限电缆，实现个人信息终端的智能化互联，组建个人化的信息网络。

PAN 定位在家庭与小型办公室的应用场合，其主要应用范围包括话音通信网关、数据通信网关、信息电器互联与信息自动交换等。

从信息网络的角度看， PAN 是一个极小的局域网；从电信网的角度看， PAN 是一个接入网，有人将 PAN称为电信网的“最后 50米”解决方案。

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1. HomeRF HomeRF 是专门为家庭用户设计的一种 WLAN 技

术标准。 HomeRF利用跳频扩频方式，既可以通过时分复用支持语音通信，又能通过载波监听多重访问/冲突避免（ CSMA/CA ）协议提供数据通信服务。同时， HomeRF 提供了与 TCP/IP良好的集成，支持IP 的广播、多播和单播。

目前， HomeRF 标准工作在 2.4GHz 的频段上，跳频带宽为 1MHz ，最大传输速率为２Ｍ bit/s ，传输范围超过 100米。

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2．蓝牙技术 蓝牙是一个开放性的、短距离无线通信技术标准，

它可以用于在较小的范围内通过无线连接的方式实现固定设备以及移动设备之间的网络互连，可以在各种数字设备之间实现灵活、安全、低成本、小功耗的话音和数据通信。因为蓝牙技术可以方便地嵌入到单一的 CMOS芯片中，因此它特别适用于小型的移动通信设备。

蓝牙的标准是 IEEE802.15 ，工作在 2.4GHz 频带，带宽为 1Mbit/s 。蓝牙技术中也采用了跳频技术，但与其它工作在 2.4GHz频段上的系统相比，蓝牙跳频更快，数据包更短，这使蓝牙比其它系统都更稳定。蓝牙技术理想的连接范围为 10厘米— 10米，但是通过增大发射功率可以将距离延长至 100米。

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3. IrDA IrDA 是一种利用红外线进行点对点通信的技术，

其相应的软件和硬件技术都已比较成熟。它的主要优点是体积小、功率低、适合设备移动的需要，传输速率高，可达 16Mbps ，成本低、应用普遍。

IrDA 是一种视距传输技术，也就是说两个具有 IrDA端口的设备之间如果传输数据，中间就不能有阻挡物，这在两个设备之间是容易实现的，但在多个设备间就必须彼此调整位置和角度等，这是 IrDA 的致命弱点。

IrDA 设备中的核心部件—红外线 LED 不是一种十分耐用的器件，对于不经常使用的扫描仪和数码相机等设备还可以，但如果经常用装配 IrDA端口的手机上网，可能很快就不堪重负了

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4. UWB 超宽带（ Ultra-wideband ， UWB ）技术以前主要

作为军事技术在雷达等通信设备中使用。 UWB采用极短的脉冲信号来传送信息，通常每个脉冲持续的时间只有几十皮秒到几纳秒的时间。

UWB 是一种高速而又低功耗的数据通信方式，它有望在无线通信领域得到广泛的应用。

UWB 理论上传输距离可以很远，但由于 UWB 基于雷达技术，会对雷达设备产生干扰；所以出于对现存无线系统影响的考虑，目前 UWB 的发射功率被限制在 1mW/MHz 以下，作用距离十米左右，目前只作为个域网标准来研究。

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自组网络模式自组网络模式 基础结构网络模式基础结构网络模式 无线无线 InternetInternet 接入接入

3.3.2 无线局域网的基本结构

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1. 1. 基础结构网络（基础结构网络（ InfrastuctureInfrastucture ）模式）模式

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1. 基础结构网络（ Infrastucture）模式在基础结构网络中，无线中继站（如无线接入在基础结构网络中，无线中继站（如无线接入

访问点访问点 APAP 、无线、无线 HUBHUB 和无线网桥等设备）把和无线网桥等设备）把无线局域网与有线网连接起来，并允许用户有无线局域网与有线网连接起来，并允许用户有效地共享网络资源。效地共享网络资源。

中继站不仅仅提供与有线网络的通讯，也为网中继站不仅仅提供与有线网络的通讯，也为网上邻居解决了无线网络拥挤的状况。复合中继上邻居解决了无线网络拥挤的状况。复合中继站能够有效扩大无线网络的覆盖范围，实现漫站能够有效扩大无线网络的覆盖范围，实现漫游功能。游功能。

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2. 2. 自组网络（自组网络（ Ad-HocAd-Hoc）模式）模式

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2. 2. 自组网络（自组网络（ Ad-HocAd-Hoc ）模式）模式一个对等网络由一组有无线接口的计算机组成。一个对等网络由一组有无线接口的计算机组成。

这些计算机要有相同的工作组名、这些计算机要有相同的工作组名、 ESSIDESSID 和密码和密码（如果适用的话）。（如果适用的话）。

任何时间，只要两个或更多的无线接口互相都在任何时间，只要两个或更多的无线接口互相都在彼此的范围之内，它们就可以建立一个独立的网彼此的范围之内，它们就可以建立一个独立的网络，其结构如图 络，其结构如图 3-7 3-7 所示。所示。

对等网在管理和预先设置方面没有特殊的要求，对等网在管理和预先设置方面没有特殊的要求，配置也很简单，但缺点是各用户之间的通信距离配置也很简单，但缺点是各用户之间的通信距离较近，且当用户数量较多时，性能较差。较近，且当用户数量较多时，性能较差。

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目前，许多公司开始利用目前，许多公司开始利用 WLANWLAN 的方式的方式提供移动提供移动 InternetInternet 接入，在宾馆、机场候车接入，在宾馆、机场候车大厅等地区架设大厅等地区架设 WLANWLAN ，然后通过，然后通过 DSLDSL 或或 FFTTXTTX 等方式相结合，为人们提供无线上网的等方式相结合，为人们提供无线上网的条件。条件。

虽然无线网络有诸多优势，但与有线网络虽然无线网络有诸多优势，但与有线网络相比，无线局域网也存在一些不足，如网络相比，无线局域网也存在一些不足，如网络速率较慢、价格较高，数据传输的安全性有速率较慢、价格较高，数据传输的安全性有待进一步提高。待进一步提高。

3. 3. 无线无线 InternetInternet接入接入

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4.4.无线与有线的结合实例无线与有线的结合实例

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3.3.3 　无线局域网硬件设备

1. 1. 无线网卡无线网卡无线网卡在无线局域网中无线网卡在无线局域网中

的作用相当于有线网卡在有线的作用相当于有线网卡在有线局域网中的作用。按无线网卡局域网中的作用。按无线网卡的总线类型可分为适用于台式的总线类型可分为适用于台式机的机的 PCIPCI 接口的无线网卡，适接口的无线网卡，适用笔记本的用笔记本的 PCMCIAPCMCIA 接口的无接口的无线网卡线网卡 ;; 笔记本和台式机均使笔记本和台式机均使用用 USBUSB 接口的无线网卡。接口的无线网卡。

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2. 2. 无线访问无线访问接入点接入点

无线访问接入点无线访问接入点（（ APAP ）则是在无线）则是在无线局域网环境中，进局域网环境中，进行数据发送和接收行数据发送和接收的集中设备，相当的集中设备，相当于有线网络中的集于有线网络中的集线器。线器。

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3. 3. 无线网桥无线网桥无线网桥主要用于无无线网桥主要用于无

线和有线局域网之间的互线和有线局域网之间的互连。当两个局域网无法实连。当两个局域网无法实现有线连接或使用有线连现有线连接或使用有线连接存在困难时，就可使用接存在困难时，就可使用无线网桥实现点对点的连无线网桥实现点对点的连接，在这里无线网桥起到接，在这里无线网桥起到了协议转换的作用。 了协议转换的作用。

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4. 4. 无线路由器无线路由器无线路由器则集成了无线无线路由器则集成了无线 APAP 的接入功能和路由的接入功能和路由

器的第三层路径选择功能。器的第三层路径选择功能。

5. 5. 天线天线天线（天线（ AntennaAntenna ）的功能则是将信号源发送的）的功能则是将信号源发送的

信号由天线传送至远处。天线一般有所谓定向性信号由天线传送至远处。天线一般有所谓定向性 (Un(Uni-directional)i-directional) 与全向性与全向性 (Omni-directional)(Omni-directional) 之分，之分，前者较适合于长距离使用，而后者则较适合区域性之前者较适合于长距离使用，而后者则较适合区域性之应用。 应用。

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3.3.4 IEEE 的 802.11 标准系列一、 IEEE 802.11 标准

802.11 标准是 IEEE 制定的无线局域网标准，有 1Mbps 和 2Mbps两种速率，工作频率在 2.4GHz ，有效传输距离为 100米、传输业务是数据。并对网络的物理层（ PH ）和媒质访问控制层（ MAC ）进行了规定，其中对MAC 层的规定是重点。

1．抗干扰能力强。 802.11 使用直扩技术产生 11 位随机码元能将源信号在中心频点向上

下各展宽 11MHz ，使源信号独占 22MHz 的带宽，从而使信号平均能量降低。干扰噪声被解调为平均能量很低可忽略不计的背景噪声。

2．码分多址能力强。 IEEE802.11支持 2.4GHz频带下的 13 个子信道，每个信道占有高达

22MHz 的带宽，并可在 2.4GHz频带下同时拥有 3 个完全独占的子信道，因此可将相互干扰减至最小从而实现频道复用。 IEEE802.11产品可在满足办公自动化应用的需求下，支持最多 254 个用户的分址能力。

3．高速可扩展能力强。 由于独占信道且码分多址， IEEE802.11 产品的速率一般在 2Mbps 。

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二． IEEE 802.11a 802.11a 在 802.11 协议组中是第一个出台的标准，它使

用频段为 5.8GHz ，在物理层上用 OFDM 代替了原来的扩频技术。

容量： 802.11a 理论上最大传输速率是 54Mbps 。和其他无线通信标准一样， 54Mbps 也是物理层最大速率，真正的数据吞吐量最大约为 25Mbps，

兼容性： 802.11a 使用的是较高的频率，在物理层上采用不同于 802.11b 的 OFDM 技术，所以 802.11a 产品和现在已经安装的 802.11b 不能互通。

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三、 IEEE 802.11b 标准 IEEE 802.11b ，也叫Wi-Fi(Wireless Fidelity) ，是建

立在直接序列扩频（ DSSS ， Direct Sequence Spread Spectrum ）的加强版本 CCK （补充编码键控）基础上的，它是当前应用最为广泛的 WLAN 标准，采用波段是 2.4GHz。

容量： IEEE802.11b 的理论容量是 11Mbps ，并兼容 IEEE802.11 。

兼容性： 802.11b 与老式 DSSS 系统后向兼容，但与基于 FHSS 的 802.11 网络不兼容。

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四、 IEEE 802.11g 802.11g 是 IEEE 为了解决 802.11a 与 802.11b 的互通

而出台的一个标准，它是 802.11b 的延续，两者同样使用 2.4GHz 通用频段，互通性高，被看好是新一代的WLAN 标准。

容量： 802.11g 的速率上限已经由 11Mbps 提升至 54Mbps ，但由于 2.4GHz频段干扰过多，在传输速率上低于 802.11a。

兼容性： 802.11g 同时支持 802.11b 的 CCK 和 802.11a的 OFDM， 802.11g还支持 PBCC （ Packet Binary Convolutional Coding ，分组二进制卷积码）技术。

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五、 802.11n 协议 802.11n 是一种新兴的标准。具有高达 600 Mbps 的

速率，是下一代的无线网络技术，可提供支持对带宽最为敏感的应用所需的速率、范围和可靠性。

容量： 802.11n 速率从 802.11a 和 802.11g 的 54Mbps增加至 108Mbps 以上，最高速率可达 320Mbps甚至 500Mbps 。

兼容性： 802.11n采用软件无线电技术解决不同标准采用不同的工作频段、不同的调制方式，造成系统间难以互通，移动性差的问题。提供更为开放的接口，大大增加网络的灵活性。另外， 802.11n 工作模式包含 2.4GHz 和 5.8GHz两个工作频段，保障了与以往的802.11a/b/g 标准兼容，极大的保护了用户的投资。

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3.4 广域网（ WAN ）技术 3.4.1 　 WAN 概述 3.4.2 　 WAN 技术实例

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3.4.1 WAN 概述 1 概述 广域网技术主要用于地区、国家、洲际、全球之间把局域网连接起来的一种技术

，由交换系统和传输网络构成，对应于 OSI模型的下三层，采用分组交换和存储转发技术，可向上层提供面向连接的服务和无连接的服务。

WAN

局域网路由器

局域网

路由器

主机

主机

结点交换机

中继线Modem 路由器

Modem

多路复用设备

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1 、广域网的协议层次

涉及到 OSI/RM 的最低三层：物理层： PSTN 、 DDN 、 xDSL 、 SONET/SD

H数据链路层： ISDN 、 FR 、 ATM网络层： X.25

Modem, DSU/CSUDTU, NT1

PHY

DL

NETWORK

DL

PHY

路由器

PSTN, DDN,ISDN, ATM, X.25

Modem, DSU/CSUDTU, NT1

局域网

PHY

DL

NETWORK

DL

PHY

路由器

局域网

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2 、广域网传输技术

异步传输（ Asynchronous Transmission ）在早期使用电话系统进行数据传输时，一般采用异步 Mod

em 将数据以字符为单位进行调制传输。因此异步传输经常被描述为“字符帧”或者“开始 /停止”通信。因为这种方法每个字符形成一个帧，并且有专门的开始和停止位。每个字符通常有 7/8bits ，可以代表一个数字、字母或一个标点。

异步传输的实现比较容易，由于每个信息都加上了“同步”信息，因此计时的漂移不会产生大的积累，但却产生了较多的开销。 起始位（起始位（ 1bi1bi

tt））数据位（数据位（ 7/8bits7/8bits）） 校验位（校验位（ 0/0/

1bit1bit））停止位（停止位（ 11~2bits~2bits））

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同步传输（ Synchronous Transmission ）同步传输的比特分组要大得多。它不是独立地发送每个字符，每个字符都有自己的开始位和停止位，而是把它们组合起来一起发送。我们将这些组合称为数据帧，或简称为帧。

同步传输通常要比异步传输快速得多。接收方不必对每个字符进行开始和停止的操作。一旦检测到帧同步字符，它就在接下来的数据到达时接收它们。另外，同步传输的开销也比较少。

标志标志 0110111111011110

帧头帧头16bits16bits

数据数据任意长任意长

帧校验帧校验16bits16bits

标志标志0111111001111110

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3 、广域网连接类型 专用或租用线路（专线）连接：

是指 ISP 提供的具有一定带宽的物理或逻辑链路。如各种速率的 DDN （数字数据网）专线、 T1 、 T3 、 OC-12 以及目前使用最多的数字用户线（ DSL ）等技术。其特点是：在专用链路上可以透明的传输任何格式的数据信息，也就是说，对用户来说它只是一条信息通道，用户可以在其上传输任何 2 层 3 层数据。

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电路交换网络：电路交换就是计算机终端之间通信时，一方发起呼叫，独占一条物理线路。当数据交换完成后进行挂断以释放所使用的链路。在整个通信过程中双方一直占用该电路。

它的特点是实时性强，时延小，交换设备成本较低。但同时也带来线路利用率低，电路接续时间长，通信效率低，不同类型终端用户之间不能通信等缺点。

电路交换比较适用于信息量大、长报文，经常使用的固定用户之间的通信。最典型的网络就是建立在公共交换电话网（ PSTN ）或综合业务数字网（ ISDN ）之上的拨号连接。

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分组交换网络：分组交换在线路上采用动态复用技术传送按一

定长度分割为许多小段的数据——分组。每个分组标识后，在一条物理线路上采用动态复用的技术，同时传送多个数据分组。把来自用户发送端的数据暂存在交换机的存储器内，接着在网内转发。到达接收端，再去掉分组头将各数据字段按顺序重新装配成完整的报文。

在 WAN 中，有多种分组交换网络，如帧中继（ Frame Relay ）、 X.25/LAPB 、异步传输模式（ ATM ）等。

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4 、 WAN 协议 高级数据链路控制协议（ HDLC ）

高级数据链路控制，是一个在同步网上传输数据、面向位的数据链路层协议，它是由国际标准化组织（ ISO ）制订的。

HDLC 是面向位的，传输的数据以二进制数据组成，不存在任何特殊的控制代码，但帧中的信息包含了控制和响应命令。支持全双工传输，具有较高的吞吐率。

HDLC适合于点对点和多点（多路播送或一对多）连接。 HDLC 的子集被用来向 X.25 、 ISDN 和帧中继网提供信令和控制数据链路。

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PPP 协议 PPP 协议是在 SLIP 基础上开发的，解决了动态 IP 和差错检验问题。

PPP 协议包含数据链路控制协议 LCP 和网络控制协议 NCP 。

LCP 协议提供了通信双方进行参数协商的手段。

NCP 协议使 PPP 可以支持 IP 、 IPX 等多种网络层协议及 IP 地址的自动分配。

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帧中继（ Frame Relay 或 F.R ） 帧中继（ Frame Relay ）是一种网络与数据终端设备（ DTE ）接口标准。

使用光纤作为传输介质，因此误码率极低，能实现近似无差错传输，减少了进行差错校验的开销，提高了网络的吞吐量；

帧中继是一种宽带分组交换，使用复用技术时，其传输速率可高达 44.6Mbit/s 。

帧中继不适合于传输诸如话音、电视等实时信息，它仅限于传输数据。

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3.4.2 广域网技术实例

公用电话交换网 PSTN

数字数据网 DDN

公用分组交换网 X.25

帧中继 FR

ISDN 网 ATM 网 xDSL （数字用户线）

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1 PSTN （ Public Switch Telephone Network ）（ 1 ）定义

是以电路交换技术为基础的用于传输模拟话音的通信网络。 （ 2 ）组成

接入网 / 本地回路——模拟线路，从用户端到交换机侧连接，采用双绞线； 电话交换机 / 局（端局、汇接局、长途局）——数字化程控交换，提供交换连接；

传输网 (干线 / 中继线 )——数字化传输，交换机之间连接， E1/T1 。

本地环路 准长途干线 长途干线 准长途干线 本地环路

中心交换局 长途局 端局长途局端局

数字传输模拟传输 模拟传输

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因特网计算机

电话

线路

ISP用户

MODEM

MODEM池RS-232

访问服务器

（ 3 ）通过 PSTN 接入因特网

物理层主要使用 RS-232 ；数据链路层为 PPP ；网络层为 IP 。

IP

PPP

RS-232

网络层

数据链路层

物理层

端局

E1Ethernet

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没有差错控制电路交换网络，通信时独占一条通道； PCM编码技术 每路语音信号在端局转换被转换成 64kb/s 的 PCM编码数字信号；

TDM 技术 多路 PCM 信号在汇接局复合成更高速率的信号 E1/T1 ； 计算机之间可以通过Modem 连接到 PSTN 上进行通信

， 传输速率不超过 64kb/s ，主要有 33.6Kbps （ V.24 标准

）和 56Kbps(V.90 标准 ) 。

PC1 Modem1 端局 1 汇接局 1数字信号 模拟信号 数字信号

（ 4 ） PSTN 特点：

PC2 Modem2 端局 2 汇接局 2数字信号 模拟信号 数字信号

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2. DDN （ Digital Data Network)

DDN 是一种利用数字信道提供数据通信的传输网，它主要提供点到点的数字专线通信服务。

主要由通信介质、专线 Modem 、数字交叉连接设备等组成。 DDN 专线与电话专线的区别在于

DDN 专线是半固定非交换式的物理连接，采用 PVC 通信方式，可人工灵活配置， 是数字信道、带宽大、质量好、数据传输率高 (64K-45M bps) ；

电话专线是固定的物理连接，采用电路交换，是模拟信道、带宽小、质量差、数据传输率低（ 64K BPS ）。

DDN 专线与 X.25 的区别在于 X.25 是分组交换网，具有 3 层协议，保证数据包在两个 DTE之间可靠传输

。 DDN 不具有自动交换功能，只有物理层接口，提供两个相邻 DTE之间的数据快速传输，但通信的正确性由 DTE 自己提供。

路由器 2modem路由器 1LAN modem

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3. X.25 网络 （ 1 ）定义： X.25 是在 70 年代由 CCITT 制定的关于数据终端设备 DT

E 和数据电路设备 DCE之间的接口。目的是在 PSTN 的基础上提供面向连接的分组数据通信服务。

（ 2 ）组成： DTE ：数据终端设备，如计算机、路由器等； DCE ：数据电路设备，其中又分为：

数据电路终端设备： Modem ； 数据电路交换设备：如数字传输设备、分组交换机 PSE 等。

PAD ：分组封包 / 解封包器

NIC

非分组终端X.25网卡

主机

LAN

Router

DCE DCE

DCEDCE

PSE

PSE

PSE

PSE

PC机

X.25

X.25

X.25

X.25

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（ 3 ） X.25 的层次 物理层协议， X.21

DTE 和 DCE之间的物理接口 包括物理接口的机械、电气、功能和过程特性。

数据链路层协议， LAPB 实现主机 DTE 和交换机 DCE之间数据的可靠传输 包括帧格式、差错控制和流量控制等

分组层协议， PLP 采用虚电路技术，实现任意两个 DTE之间数据的可靠传输 包括分组格式、路由选择、流量控制以及拥塞控制等。

物理层

网络层

数据链路层

物理层

链路访问层分组层

物理层链路访问层

分组层

DTE DCE

X.21

LAPB

X.25 分组协议

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（ 4 ） X.25 的组网方式

X.25支持两种组网方式，向上层提供面向连接的服务：

交换虚电路（ Switch Virtual Circuit)使用时临时建立，用后拆除。

永久虚电路（ Permanent VC ）服务提供商与用户预先商量建立链路，用户发送数据时不需临时建立，用后也无需拆销。

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（ 5 ） X.25 的特点

X.25 是面向连接的，它支持交换虚电路服务 交换虚电路 SVC永久虚电路 PVC

数据传输率一般为 64K bps

X.25 提供 DTE 到 DTE之间的差错控制错包校验处理丢包、乱包、重复包处理

X.25 提供 DTE 到 DTE之间的流量控制拥塞控制死锁控制

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4. 帧中继（ Frame Relay ）

FR 是由 X.25 分组交换技术基础上演变而来的，为了提高网络的传输率， FR放弃了 X.25 的差错控制和流量控制功能，当 FR 交换机收到错帧时只是简单地丢弃之，不提供确认包，这些功能由客户端自行完成，从而简化了协议。 FR 提供的也是虚电路服务，其传输速率可达到 2M bps~ 45M bps 。

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X.25 与 FR 的比较

X.25 的背景传输线路： slow ， analog ， unreliable计算机： slow ， expensiveX.25 网络为了保证数据传输的可靠性，采用了复杂的通信协议，而端用户对传输数据的处理相对简单，减轻了用户端的处理压力。

Intelligent Network/Stupid Terminal

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FR 的背景传输线路： fast ， digital ， reliable计算机： fast ， inexpensiveFR 以简单的协议换取快速的数据传输率，但

网络不保证数据传输的可靠性，端用户对传输数据的处理相对复杂。

Stupid Network/ Intelligent Terminal

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LAPF核心功能LAPF （ Q.922 ）

T1/E1 或 V.35/I.430/I.431

LMI 、 Q.933

控制面 用户面

物理层

链路层

网络层

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FR 是轻型化的 X.25 ，与 X.25相比保留了 X.25 的物理层功能保留了 X.25部分数据链路层功能，并将多路复用功能放在第二层实现

丢弃了 X.25 第三层 (差错与流量控制 )

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X.25 与 FR 的通信过程比较

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X.25 的确认方式

帧中继的确认方式

中间节点 中间节点 目的站源站

数据

确认

中间节点 中间节点 目的站源站

数据

确认确认

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5. B-ISDN/ATM

综合业务数字网 ISDN （ Integrated Service Digital Network) 就是在一个网络系统中可以传送和处理各种类型的数据，向用户提供多种业务服务，如电话、传真、视频以及数据通信等。1 、第一代 ISDN--窄带 ISDN(N-ISDN)

由 ITU-T 于 1984 年发布。 N-ISDN 它利用 64Kbps 的信道作为基本信道，采用电路交换技术。 基本访问速率：采用 2 个 64K bps 的基本信道（ B 信道）和 1 个 16K b

ps 的 D 信道，组成 2B+D ， 2 个 B 信道（ 128K bps) 用来传数据， D

信道用来传控制信息。 基群访问速率：可由 23B+D （北美、日本）或 30B+D （欧洲）组成，

速率为 1.55M bps 和 2M bps 。仍不能满足要求，如 VOD, Hi-TV 。

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2 、第二代 ISDN-- 宽带 ISDN(B-ISDN)

为了支持更高的数据传输速率（如 155Mbps 或 6

22Mbps ） , 第二代 B-ISDN需解决两大技术问题：高速传输 --光纤通信技术，如WDM

高速交换 --异步传输模式 ATM: 信元交换

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6. 异步传输模式 ATM

ATM （ Asynchronous Tranfer Mode ）采用的 TDM 技术，把数据分成长度较小且固定长（ 53 byte ）的信元 (cell) ，信元包头 5 bytes, 数据 48 bytes, 然后采用分组交换技术进行传输。

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7. xDSL （数字用户线）

（ 1 ）定义： DSL 是利用现有的、广泛应用的普通电话线，实现数字信号的高速传输的一种接入网技术，以满足用户音频、视频、数据等多媒体信息的通信需求。

（ 2 ） DSL实现技术： ADSL 非对称数字用户线（我国使用最广泛） RADSL 速率自适应非对称数字用户线 HDSL 高比特率数字用户线 VDSL 甚高比特率数字用户线 SDSL 单线对HDSL数字用户线（ HDSL2 ）

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类型 最大速率 (b/s)

距离 对称 典型应用 PSTN并存

ADSL/

RADSL

下行 8M

上行 768k3.5～ 5.5km否

因特网访问、视频点播、 远程访问

是

HDSL/ SDSL

1.544M 或2.048M

5km 是T1/E1 专线、无线基站互连、高速 LAN 互连、因特网接入、视频应用

否

VDSL下行 52M

上行 26M0.3～ 1.5km 均可

高清晰度电视、多媒体传输、高速 LAN 互连、因特网接入

是

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2B1Q （脉冲幅度调制 PAM 的一种） 用 4电平脉冲信号表示 2 个二进制位；码间干扰大，需要使用自适应均衡器和回波抵消器； 信号频谱延伸到 4kHz 以下，无法与语音通信并存。

CAP （无载波幅度相位调制）属于正交幅度调制 QAM ，幅度调制和相位调制的结合；编码效率高，每个传输符号可携带 2～ 9 位信息； 可以与语音通信并存。

DMT （离散多音频调制）把数据调制到多个子载波上：先把数据分配到 256 个宽度为 4.312

5kHz 的信道，每个信道再采用 QAM调制； 理论上， DMT 的数据速率可达 256×32kb/s＝ 8192kb/s

可做到信息量的自适应分配，抗噪声性能非常好； 根据信道特性和噪声频谱动态调整分配给每个信道的比特数

频谱利用率高，在 1MHz 的带宽上实现了 8Mb/s 的传输速率； 规定为 ADSL 的标准调制方式（ ITU-T G.922 ）。

（ 3） DSL的调制方式

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ADSL 的频谱分配

铜质双绞线在 4km 的距离内带宽可达 1.1MHz

频率0 4kHz 26kHz 138kHz 1.1MHz

话音频带

保护频带

上行数据频带下行数据频带

上、下行频带重叠

部分

幅度

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（ 4 ） ADSL （非对称数字用户线， Asymmetric Digital Subscriber Line ）

我国使用最广泛宽带接入技术两种标准：

G.992.1 （ G.dmt ）G.992.2 （ G.lite ）

上下行非对称：用户→端局（上行）：

G.dmt ： 640kb/s ， G.lite ： 512kb/s端局→用户（下行）：

G.dmt ： 6.144Mb/s （最高 8Mb/s ）， G.lite ： 1.5Mb/s

实际的用户可用速率与线路质量、距离和电信公司的市场策略有关

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（ 5 ） ADSL 系统构成

两部分组成：用户端设备和局端设备用户端设备包括：

ATU-R (ADSL Transmission Unit)也称为 ADSL Modem 、 ADSL 路由器、宽带路由器DMT调制与解调，数据转发，路由

分离器分离语音信号和数据信号

局端设备包括：DSL 接入复用器 (DSL Access Multiplexer ， DSLAM)

ADSL 接入和复用分离器 /ATU-C 机架

局端分离器和 ADSL Modem 组合机柜

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PBX

PSTN

因特网

电话交换机

DSLAM

分离器 / ATU-C

机架

局端

DSLAM: DSL 接入复用器

ATU-C: 局端 ADSL Modem

分离器

ATU-R

电话机

计算机

用户端

～～

ATU-R: ADSL Modem

电话双绞线

本地环路

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上行速率与下行速率不相同与因特网访问特点相适应

下载数据量远大于上传数据量： FTP 、 WWW 、视频点播。

低的上行速率使近端串扰较低可以简化用户端设备的设计→成本降低。

仅使用一对铜线，可直接利用原有的电话线；语音和数据同时传输，互不干扰：

频分复用：语音： 0～ 4kHz ，数据： 30kHz～ 1.1MHz ；用户端和局端都需要安装话音 /数据分离器。

上网时不用拨号，永远在线（打电话仍需拨号）

（ 6 ） ADSL 的特点