构建广域网和构建局域网不同,构建局域网必须由企业或学校完成传输网络的建设,传输网络的传输速率可以很高,如吉比特以太网。但构建广域网由于受各种条件的限制,必须借助公共传输网络。公共传输网络的内部结构和工作机制用户是不关心的,用户只需了解公共传输网络提供的接口,如何实现和公共传输网络之间的连接,并通过公共传输网络实现远程瑞点之间的报文。因此,设计广域网的前提在于掌握各种公共传输网络的特性,公共传输网络和用户网络之间的互连技术。
目前,提供公共传输网络服务的单位主要是电信部门,随着电信营运市场的开放,用户可能有较多的选择余地来选择公共传输网络的服务提供者。
公共传输网络基本可以分成两类,一类是电路网络,主要是公共交换电话网(PSTN)和综合业务数字网(ISDN);一类是分组交换网络,主要是X.25分组交换网、帧中继和交换式多兆比数据服务。
电路交换网络的特点是,远程端点之间通过呼叫建立连接,在连接建立期间,电呼叫方和被呼叫方专用。经呼叫建立的连接属于物理层链路,只提供物理层承载服务,在两个端点之间传输二进制位流。分组交换网络提供虚电路和数据报服务。对于虚电路有永久虚电路和交换虚电路两种。永久虚电路由公共传输网络提供者设置,这种虚电路经设置后,长期存在。交换虚电路需要两个远程瑞点通过呼叫控制建立,在完成当前数据传输后拆除。虚电路和电路交换的最大区别在于:虚电路只给出了两个远程瑞点之间的传输通路,并没有把通路上的带宽固定分配给通路两端的用户,其他用户的信息流可以共享传输通路上物理链路的带宽。数据报服务不需要经过虚电路建立过程就可实现报文传送,由于没有在报文的发送端和接收端之间建立传输通路,报文中必须携带源和目的端点地址,而且,公共传输网络的中间节点,必须能够根据报文的目的端点地址选择合适的路径转发报文。当然,呼叫控制在建立虚电路时,也必须根据用户设备地址来确定传输通路的两个端点。由于分组交换网络提供的不是物理层的承载服务,必须把要求传输的数据信息封装在分组交换网络要求的帧或报文格式的数据字段中才能传输。
另一种属于专用线路连接的传输网是数字数据网(DDN),DDN可以在两个端点之间建立一条永久的、专用的数字通道,通道的带宽可以是N×64kbit/s,一般0<N≤30。当N为30时,该数字通道就是完整的E1线路,DDN的特点是在租用该专用线路期间,该线路的带宽就由用户独占。
1、公共交换电话网(PSTN)
模拟拨号服务是基于标准电话线路的电路交换服务,这是一种最普遍的传输服务,往往用来作为连接远程瑞点的连接方法,比较典型的应用有:远程瑞点和本地LAN之间互连、远程用户拨号上网,用作专用线路的备份线路。
由于模拟电话线路是针对话音频率(30-4000Hz)优化设计的,使得通过模拟线路传输数据的速率被限制在33.4kbit/s以内,而且模拟电话线路的质量有好有坏,许多地方的模拟电话线路的通信质量无法得到保证,线路噪声的存在也将直接影响数据传输速率。
2、综合业务数字网(ISDN)
综合业务数字网(ISDN)为用户提供端一端数字通信线路,目前ISDN有两类接口标准:基本速率接口(BRI)和基群速率接口(PRI)。基本速率接口(BR)提供2B+D数字通道,其中2个B通道(每个B通道为64kbit/s)是承载通道,用于完成两端之间数据传输, D通道(16kbit/s)是控制通道,用于在用户和ISDN交换节点之间传输呼叫控制报文。一次群有两种速率标准,一种和E1线路的传输速率相对应,为31个B通道,另一种和T1线路的传输速率相对应,为24个B通道,其中一个B通道用作信令传输通道,相当于BRI的D通道。
ISDN用户端和ISDN交换节点之间的连接也采用普通观绞线,因此当用户要求把模拟电话线路改成综合业务数字网(ISDN)线路时,不用重新铺设用户线路。
虽然模拟拨号服务和ISDN服务都属于电路交换服务,但两者还是存在很大差别。由于ISDN直接在端一端之间提供数字通道,不但传输速率高,达到2×64kbit/s(BRI),而且可以通过数字通道传输语音、数据和图像信息。由于传输数字信号,信号整形和再生不会引入噪声,这将使ISDN线路的传输质量远远高于普通模拟电话线路。
ISDN高速、高可靠、快速呼叫连接和模拟拨号服务相同的用户线路等特点,使得ISDN线路越来越多地被用户用来连接远程瑞点。
3、X.25分组交换网
X.25是目前使用最广泛的协议标准,多年来一直作为用户网和分组交换网络之间的接口标准。分组交换网络动态地对用户传输的信息流分配带宽,有效地解决了突发性、大信息流的传输问题,分组交换网络同时可以对传输的信息进行加密和有效的差错控制。虽然各种错误检测和相互之间的确认应答浪费了一些带宽,增加了报文传输延迟,但对早期可靠性较差的物理传输线路来说,不失为一种提高报文传输可靠性的有效手段。
但随着光纤越来越普遍地作为传输媒体,传输出错的概率越来越小,在这种情况下,重复地在链路层和网络层实施差错控制,不仅显得冗余,而且浪费带宽,增加报文传输延迟。
由于X.25分组交换网络是在早期低速。高出错率的物理链路基础上发展起来的,其特性已不适应目前高速远程连接的要求,因此一般只用于要求传输费用少,而远程传输速率要求又不高的广域网使用环境。
4、点对点专用线路
N×64kbit/S带宽的专用线路目前仍然是许多单位用于实现WAN连接的手段,尤其在对速度、和控制要求甚高的WAN应用环境,更是如此。专用线路为远程瑞点之间提供点对点固定带宽的数字传输通路,其通信费用由专用线路的带宽和两端之间距离决定。
对于要求持续。稳定信息流传输速率的应用环境,专用线路不失为一种好的选择,但对于突发性信息流传输,专用线路或者处于过载状态,或者带宽利用率只达到20%-30%。而且由于专用线路只能提供点对点连接,若要实现多个端点之间互连,其费用是极其昂贵的。
在国内,用户租用专用线路的带宽一般为全部或部份E1线路带宽,因此用N×64kbit/s1≤N≤30来表示,一旦租用完整的E1线路,实际带宽可达到2Mbit/S。
对于同样128kbit/s带宽,ISDN和专用线路是各有千秋。ISDN通过呼叫控制协议,可以和多个远程端点建立连接,而专用线路只能实现固定两个端点之间连接,ISDN是根据实际连接时间支付通信费用,而专用线路一般按月支付通信费用,但如果ISDN每天建立连接的时间超过某个数值时(肯定远小于24小时),通信费用就会超过专用线路,所以目前用户和ISP互连时,一般较多采用帧中继或专用线路,而不是采用ISDN。
5、帧中继
帧中继和X.25一样,属于分组交换网络,但帧中继比X.25有更高的传输速率,这是因为帧中继网络往往采用高速的DS3线路作为主干物理链路,其交换节点的转发延迟又很小。由于帧中继具有高速分组交换网络这一特性,非常适合于突发性信息流传输,往往被用来作为LAN-LAN之间的远程互连。
帧中继的接入速率可以很高,目前能达到E1线路的传输速率,而帧中继网络的通信费用又根据实际传输的信息流量计算,不会浪费带宽。因此在各种WAN连接技术中,帧中继是最有可能被用户选中作为远程LAN之间的互连技术。随着通信技术的发展,提供帧中继服务的城市将越来越多,而且逐渐从大城市向中、小城市发展,帧中继的使用肯定也会随着帧中继服务的普及而普及。
6、交换式多兆比数据服务(SMDS)
SMDS是非连接的。信元交换的数据传输服务。SMDS可以作为主干网,将企业网的多个LAN互连在一起。
SMDS的非连接特性消除了两个端点在数据传输之前,必须先呼叫建立连接的限制。SMDS接入设备将固定53字节的数据片送给SMDS交换设备,53字节的数据片中包括了地址信息,SMDS的各个交换设备根据数据片中的地址信息来转发数据片,最终把数据片送到目的接入设备。SMDS各交换节点在转发数据片时,一般选择最不拥挤的路径进行转发。
SMDS的接入速率很高,一般采用DS3线路作为SMDS的接入线路,由于采用固定长度数据片进行转发,转发速率很快,而且SMDS的非连接特性,使得SMDS网络中增加或减少接入设备变得十分灵活、方便。
7、数字用户线(xDSL)
数字用户线包括不对称数字用户线(ADSL)、高比特率数字用户线(HDSL)、单线数字用户线(SDSL)和超高速比特率数字用户线(VDSL),xDSL技术的最大特点是使用电信部门已经铺设的双绞线作为传输线路提供高带传输速率(从64kbit/s到52Mbit/s)。
数字用户线也是点对点的专用线路,用户独占线路的带宽。HDSL和SDSL提供对称带宽传输,即双向传输带宽相同,而ADSL和VDSL提供非对称带宽传输,用户向ADSL或VDSL接入设备传输的带宽远远低于ADSL或SDSL接入设备向用户传输的带宽。
数字用户线主要用途是作为接入线路,把用户网络连接到公共交换网络,如Internet、帧中继、X.25等,目前人们可以更多的把xDSL作为家庭接入ATM网的接入线路。
xDSL的标准正在制订和完善之中,目前已经投入使用的xDSL技术主要有ADSL和HDSL。HDSL虽然是对称传输,但需要两对或三对双绞丝,而ADSL只需要一对双绞线就可完成双向输,而且在访问Internet时,用户主要从Internet信息,用户传送给Internet的信息并不多,因此不对称传输带宽并没有妨碍ADSL作为用户网和公共交换网的接入线路。
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