第1章 网络系统结构与设计的基本原则 jamfen 版_图文

第一单元 网络规划和设计
第一章 网络系统结构与设计的基本原则

四级网络工程师考试题型
? 1、选择题(每小题1分,共40分) ? 2、综合题(每空2分,共40分) ? 3、应用题(共20分)

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各章节分值分布提示
章节 分值分布提示

第1章 网络系统结构与设计的 4道选择题,占试卷比例4% 基本原则 第2章 中小型网络系统总体规 3道选择题,占试卷比例3% 划与设计方法 第3章 IP地址规划和设计方法 4道选择题(4分),1道综合 题(10分),在应用题还有1 小题(6~10分),占试卷比 例20~24% 第4章 路由设计基础 3道选择题(3分),3%
第5章 局域网技术 2道选择题,2%
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各章节分值分布提示
章节 第6章 交换机及其配置 分值分布提示 4道选择题,4%,在综合部 分,交换机和路由器考查其 一,分值10分,10% 4道选择题,4%,在综合部 分,交换机和路由器考查其 一,分值10分,10%,同时 在应用题部分也可能涉及到 路由器的配置问题。

第7章 路由器及其配置

第8章 无线局域网技术

3道选择题,3%

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各章节分值分布提示
章节 分值分布提示 第9章 计算机网络信息服务系 5道选择题,5%,1道综合题 统的安装与配置 (10分),共15% 第10章 网络安全技术 4道选择题,4%,在应用题 中一般会考查到防火墙和入 侵检测技术(5~6分左右), 这样共约6~10%

第11章 网络管理技术

4~5道选择题,4~5%,1道综 合题(10分),共约14~15%
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第1章 网络系统结构与设计的基本原则
年份 2010.9 2010.3 2009.9 2009.3 2008.9 2008.4 试题 分布 1~4 1~4 1~4 1~4 1~4 1~4 题型 选择题 选择题 选择题 选择题 选择题 选择题 分值 4 4 4 4 4 4 考核要点 RPR技术、 无线接入技术、 OC-3的传输、 HFC接 入技术 OC-3的传输、无线接入技术802.11a、宽带城域网 QoS、宽带城域网技术 宽带城域网技术、接入技术、RPR技术、OC-12的 传输 HFC接入技术、无线接入技术、网络服务质量、 RPR技术 汇聚层基本功能、光以太网技术、RPR技术、HFC 接入技术 宽带城域网的逻辑结构、核心交换层的特点、ADSL 接入技术、无线网络接入技术
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1.1 基础知识
?1.1.1 计算机网络的分类 ?1.1.2 计算机网络结构的特点 ?1.1.3 广域网技术的发展 ?1.1.4 局域网技术的发展 ?1.1.5 城域网技术的发展
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1.1.1 计算机网络的分类
? 考点一:计算机网络的概念及分类 ? 考点二:局域网、城域网和广域网

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考点一:计算机网络的概念及分类
? 概念:计算机网络是利用通信设备和线路将地理位 置不同的、功能独立的多个计算机系统互连起来, 通过功能完善的网络软件(即网络通信协议、信息 交换方式、网络操作系统等)实现网络中资源共享 和信息传递的计算机应用系统。 ? 计算机网络首先是一个通信网络,早期的计算机网络 主要是广域网,它的结构是由负责数据处理的主计算 机与终端以及负责数据通信处理的通信控制处理设备 与通信线路所这两部分所组成。从资源构成的角度讲, 计算机网络是由硬件和软件组成的。并从功能上将计 算机网络逻辑划分为资源子网和通信子网。
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资源子网与通信子网的二级子网结构

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计算机网络的功能
F1、数据通讯/传输
泉州用户

mobile
北京用户

Hub/SW

网络接入设备

通信网络
用户
Hub/SW Hub/SW

local Area router Network server1

router

server2 F3、提高数据可靠性 F4、分布计算

local ISP
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计算机网络的功能
1. 数据通信 (data communication)
– 文件传输、IP电话、email、视频会议、信息发布、交互式 娱乐?

2. 资源共享(resource sharing)
– – 试图解除“地理上的束缚“,共享软件、硬件、数据/信息

3. 提高可靠性 (high reliability )
依靠可替代的资源,提供连续的高可靠服务: ? 硬件双机备份

?


软件和数据库备份

4. 提高系统处理能力 ( Distribute compute)
多计算机并行处理;
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计算机网络的分类
? 分类:按其覆盖的地理范围分:
– 局域网 LAN (Local Area Network) – 城域网 MAN (Metropolitan Area Network) – 广域网 WAN (Wide Area Network)

? 按网络的拓扑结构分类: 星形、总线型、环形、树形、网形、混合型 ? 按网络的传输媒体分类: 双绞线、同轴电缆、光纤、无线、卫星 ? 按照网络交换功能分类: 电路交换网、报文交换网、分组交换网、帧中继网、 ATM网 13/98

考点二:局域网、城域网和广域网
? LAN特点 – 覆盖的物理范围:小于1km – 拓扑结构:共享信道 – 所使用的传输技术:新 – 数据传输率:高— (10mbps/100mbps/1Gbps/10Gbps) – 延迟: 低,0.5 ns – 误码率:低,10-8~10-12bit/每秒 ? 两种典型的LAN – Ethernet:以太网(10M/100M/1000M?) – Token-Ring:令牌环网

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常见的局域网的拓扑结构
总线型
环型:令牌环网

星型

树型

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WAN
? WAN组成
– 主机(hosts):具有独立处理能力的计算机; ? 单独的主机; ? 从属某一个LAN中的主机。 – 通信子网(communication subnet):在主机之间 进行数据传递。 ? 传输系统 (通信介质、传输设备) ? 交换系统 (交换机、路由器)

广域网的物理结构

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考点三:计算机网络结构
由于计算机网络功能越来越强,结构越来越复杂, 给设计者带来很大的难度,必须规范之。

? 网络体系结构 (network architecture) 计算机网络的体系结构(architecture)是计算机 网络的各层及其协议的集合。是用于指导网络 的设计与实现;关键是分层模型和协议。 ? 分层模型 (layering model)
– 简化网络系统设计的复杂性; – 可以更加方便地适应网络技术和应用需求变化; – 提供一种更为模块化的设计。
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两种国际标准
? ISO制定的国际标准 OSI 并没有得到 市场的认可。 ? 非国际标准 TCP/IP 现在获得了最广泛 的应用。
– TCP/IP 常被称为事实上的国际标准。

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分层次的网络体系结构
? OSI 的七层网络体系结构已经过时 ? TCP/IP 的四层网络体系结构已成主流 ? 使用五层原理体系结构来阐明网络的工 作原理较为合适

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具有五层协议的体系结构
? TCP/IP 是四层的体系结构:应用层、 运输层、网际层和网络接口层。 ? 但最下面的网络接口层并没有具体内 容。 ? 因此往往采取折中的办法,即综合 OSI 和 TCP/IP 的优点,采用一种只有 五层协议的体系结构 。
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TCP/IP 与 OSI 参考模型
TCP/IP参考模型 OSI 参考模型
应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 第七层 第六层 第五层 第四层 第三层 第二层 第一层
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应用层 (Telnet/ftp/ smtp/www?) 传输层(TCP层) 互联网层(IP层) 网络接口层

物理层

5 4

应用层 运输层

Application layer
Transport layer Internet layer Data link layer Physical layer

3

网际层

2 数据链路层 1 物理层

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计算机 1
AP1 5

计算机 2 首部 TCP报文段 UDP报文段
H5 应用程序数据 数 据 部 分 数 据 部 分 数 数 据 比 据 部 特 部 分 分 流 5 AP2

4
3 2

H4

4
3 2 1

IP数据报 IP分组 帧 比特

H3

尾部
T2

H2

1

10100110100101 …

… 11 010111010

物 理 传 输 媒 体
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主机 1 向主机 2 发送数据
主机 1
AP1 5

主机 2

应用进程数据先传送到应用层

AP2 5 4 3 2 1

加上应用层首部,成为应用层 PDU

4
3 2

1

24/98

主机 1 向主机 2 发送数据
主机 1
AP1 5

主机 2
AP2

应用层 PDU 再传送到运输层 加上运输层首部,成为运输层报文

5 4 3 2 1

4
3 2

1

25/98

主机 1 向主机 2 发送数据
主机 1
AP1 5

主机 2
AP2 5

4
3 2

运输层报文再传送到网络层 加上网络层首部,成为 IP 数据报(或分组)

4 3 2 1

1

26/98

主机 1 向主机 2 发送数据
主机 1
AP1 5

主机 2
AP2 5 4

4
3 2

IP 数据报再传送到数据链路层

3 2 1

加上链路层首部和尾部,成为数据链路层帧

1

27/98

主机 1 向主机 2 发送数据
主机 1
AP1 5

主机 2
AP2 5 4 3

4
3 2

数据链路层帧再传送到物理层 最下面的物理层把比特流传送到物理媒体

2 1

1

28/98

主机 1 向主机 2 发送数据
主机 1
AP1 5

主机 2
AP2 5 4 3

4
3 2

1

电信号(或光信号)在物理媒体中传播 从发送端物理层传送到接收端物理层

2 1

? 应用层(application layer) 物理传输媒体
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主机 1 向主机 2 发送数据
主机 1
AP1 5

主机 2
AP2 5 4 3 2

4
3 2

1

物理层接收到比特流,上交给数据链路层 1
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主机 1 向主机 2 发送数据
主机 1 AP1 5

主机 2
AP2 5 4 3

4
3 2

数据链路层剥去帧首部和帧尾部 2 取出数据部分,上交给网络层
1

1

31/98

主机 1 向主机 2 发送数据
主机 1
AP1 5

主机 2
AP2 5 4

4
3 2

网络层剥去首部,取出数据部分 3 上交给运输层
2 1

1

32/98

主机 1 向主机 2 发送数据
主机 1
AP1 5

主机 2
AP2 5

4
3 2

运输层剥去首部,取出数据部分 4 上交给应用层
3 2 1

1

33/98

主机 1 向主机 2 发送数据
主机 1
AP1 5

主机 2
AP2

应用层剥去首部,取出应用程序数据 5 上交给应用进程
4 3 2 1

4
3 2

1

34/98

主机 1 向主机 2 发送数据
主机 1 AP1 5

我收到了 AP1 发来的 应用程序数据!

主机 2
AP2 5 4 3 2 1

4
3 2

1

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主机 1 向主机 2 发送数据
主机 1
AP1 5

注意观察加入或剥去首部(尾部)的层次
应用层首部 运输层首部 网络层首部
H4 H4 H4 H5 H5 H5 H5

主机 2
AP2 5

应用程序数据 应用程序数据 应用程序数据 应用程序数据 应用程序数据

4
3 2

链路层 首部
H2

H3 H3

链路层 尾部
T2

4 3 2 1

1

10100110100101 比 特 流 110101110101

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主机 1 向主机 2 发送数据
主机 1
AP1 5

主机 2
AP2 5 4

4
3 2
H2

计算机 2 的物理层收到比特流后 交给数据链路层
H3 H4 H5

3
T2

应用程序数据

2 1

1

10100110100101 比 特 流 110101110101

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主机 1 向主机 2 发送数据
主机 1
AP1 5

主机 2
AP2 5

4
3 2

数据链路层剥去帧首部和帧尾部后 把帧的数据部分交给网络层
H3 H2 H3 H4 H4 H5 H5

4 3

应用程序数据 应用程序数据
T2

2 1

1

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主机 1 向主机 2 发送数据
主机 1
AP1 5

主机 2

网络层剥去分组首部后 把分组的数据部分交给运输层
H4
H3 H4

AP2 5 4 3 2 1

4
3 2

H5
H5

应用程序数据
应用程序数据

1

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主机 1 向主机 2 发送数据
主机 1
AP1 5

运输层剥去报文首部后 把报文的数据部分交给应用层
H5

主机 2
AP2 5 4 3 2 1

应用程序数据

4
3 2

H4

H5

应用程序数据

1

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主机 1 向主机 2 发送数据
主机 1
AP1 5
H5

主机 2
应用程序数据 应用程序数据 AP2 5 4 3 2 1

4
3 2

应用层剥去应用层 PDU 首部后 把应用程序数据交给应用进程

1

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主机 1 向主机 2 发送数据
主机 1
AP1 5

我收到了 AP1 发来的 应用程序数据!

主机 2
AP2 5 4 3 2 1

4
3 2

1

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TCP/IP的体系结构
主机A 4 3 2 应用层 运输层 路由器 网际层 网络 接口层 网络 1 网络 2 主机B 应用层 运输层

网际层
网络 接口层

网际层
网络 接口层

1

路由器在转发分组时最高只用到网络层 而没有使用运输层和应用层。

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沙漏计时器形状的 IP over Everything Everything over IP IP 可为各式各样的应用程序提供服务 IP可应用到各式各样的网络上 TCP/IP协议族
应用层 HTTP … SMTP DNS … RTP

运输层

TCP

UDP

网际层

IP

网络接口层

网络接口 1

网络接口 2



网络接口 3
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考点四:网络互连
一、网络互连的基本概念
? (1)互连(Interconnection):是指网络在物理上的连 接,两个网络之间至少有一条在物理上连接的线路, 它为两个网络的数据交换提供了物资基础和可能性, 但并不能保证两个网络一定能够进行数据交换,这要 取决于两个网络的通信协议是不是相互兼容。 ? (2)互联(internetworking):是指网络在物理和逻辑 上,尤其是逻辑上的连接。 ? (3)互通(intercommunication):是指两个网络之间 可以交换数据。 ? (4)互操作(interoperability):是指网络中不同计 算机系统之间具有透明地访问对方资源的能力。
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考点四:网络互连
? 二、目的:
? ? 将不同的网络或相同的网络用互连设备连接 在一起形成一个范围更大的网络 为增加网络性能以及安全和管理方面的考虑 将原来一个很大的网络划分为几个网段或逻辑 上的子网 实现异种网之间的服务和资源共享
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?

考点四:网络互连
三、网络互连的层次
? (1)物理层 用于不同地理范围内的网段的互连。 工作在物理层的网络设备是中继器、集线器。 ? (2)数据链路层 用于互连两个或多个同一类的局域网,传输帧。 工作在数据链路层的网间设备是桥接器(或网桥)、交 换机。 ? (3)网络层 主要用于广域网的互连中, 工作在网络层的网间设备是路由器、第三层交换机。 ? (4)高层 用于在高层之间进行不同协议的转换 工作在第三层之上的网间设备称为网关 47/98

考点四:网络互连
四、网络互连的类型
? LAN-LAN

? 同种LAN
? 异种LAN

? LAN-WAN
? WAN-WAN
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考点四:网络互连
五、网络互连设备
? 网桥,交换机,路由器、网关等。

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考点五:广域网发展
? 广域网基本概念:广域网是一种跨地区的数据 通讯网络,通常包含一个国家或地区。广域网 通常由多个局域网组成。一般认为它是一种公 共数据网络(Public Data Network,PDN)。 ? 组成:由结点交换机和连接这些交换机的链路 组成。 ? 结点交换机:执行分组转发的功能。 ? 结点之间是点到点的连接
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局域网与广域网的区别
局域网使用的协议主要在数据 链路层。 广域网使用的协议主要在网络 层。

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考点五:广域网发展
? 广域网的特点:
? 1、适应大容量与突发性通信的要求;

? 2、适应综合业务服务的要求;
? 3、开放的设备接口与规范化的协议; ? 4、完善的通信服务与网络管理。

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考点五:广域网发展
? 广域网提供的服务:
数据报服务:无连接的网络服务 虚电路服务:面向连接的网络服务

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考点五:广域网发展
? 广域网技术研究的重点是宽带核心交换 技术:远距离、宽带、高服务质量的核 心交换技术。 ? 广域网中的一个突出核心技术是路由选 择。

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广域网中的路由选择
广域网的技术核心是路由选 择。路由选择解决分组在各交换 机中应如何进行转发,即通过哪 条通路将数据从源主机发送到通 信的目的主机。
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考点五:广域网发展
? ? ? ? ? ? ? ? 广域网中采用的技术主要有7种: PSTN公共电话交换网 ISDN综合业务数字网 DDN数字数据网 X.25分组交换网 FR帧中继网 ATM异步传输模式网 GE与10GE的光以太网
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考点六:局域网技术的发展
以太网技术发展的三个方向: ? 1、提高数据传输速度:从10Mbps到 10Gbps,甚至是100Gbps。 ? 2、局域网互联技术 ? 3、共享方式改为交换方式,导致了“交 换式局域网”技术的发展

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考点七:城域网技术及发展
? 城域网(Metropolitan Area Network)是在一个城市范围内 所建立的计算机通信网,简称MAN。它的传输媒介主要采 用光缆,传输速率在l00兆比特/秒以上。MAN的一个重要 用途是用作骨干网,通过它将位于同一城市内不同地点的 主机、数据库,以及LAN等互相联接起来,这与WAN的作 用有相似之处,但两者在实现方法与性能上有很大差别。 MAN不仅用于计算机通信,同时可用于传输话音、图像等 信息,成为一种综合利用的通信网,但属于计算机通信网 的范畴,不同于综合业务通信网(ISDN)。 ? 释义: 城域网(Metropolitan Area Network),简称MAN,基 本上是一种大型的LAN,通常使用与LAN相似的技术。之 所以将MAN单独的列出的一个主要原因是已经有了一个标 准:分布式队列双总线DQDB(Distributed Queue Dual Bus),即IEEE802.6。DQDB是由双总线构成,所有的计 算机都连结在上面。
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考点七:城域网技术及发展
? 发展趋势:宽带化、全业务、IP化、分 布式管理、三网融合

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考点七:城域网技术及发展
? 所谓宽带城域网,就是在城市范围内,以IP和 ATM电信技术为基础,以光纤作为传输媒介, 集数据、语音、视频服务于一体的高带宽、多 功能、多业务接入的的多媒体通信网络。 它能够满足政府机构、金融保险、大中小学 校、公司企业等单位对高速率、高质量数据通 信业务日益旺盛的需求,特别是快速发展起来 的互联网用户群对宽带高速上网的需求。 教材P8 二、宽带城域网建设对传输网络和服 务业的影响
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考点七:城域网技术及发展
下一代城域网(MAN)必须具有以下的特点: ●可扩展性 速率可扩至数十G b/s,节点数目可远远超过传统 SDH/SONET的16节点的极限; ●费用低 包括每G b/s的费用、初期投资、运维费等; ●业务多 支持下一代的各种业务,支持各种物理接口,支持以 大量的、基于软件的QoS控制为基础的新业务生成,支持以 强大的SLA(Service Level Agreement,服务等级协议)监 视能力为基础的计费和监视,支持基于IP协议的业务; ●支持话音业务 传统话音业务仍然是重要的业务收入来源,因 此下一代MAN还必须予以支持; ●网管强大:网管必须提供全方面的控制和监视工具,而且易 于安装和操作,提供误设置保护; ●安全性:正常工作时间不少于99.999%,有备份软件,支持 环形拓扑和光纤保护或恢复。
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考点七:城域网技术及发展
? 主要业务: 1、高速上网 2、网络互联 3、电子政务和电子商务 4、智能社区 5、网上教育与远程医疗 6、宽带与管道出租
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实训一:宽带城域网结构
逻辑结构:“三个平台与一个出口” ? 三个平台:网络、业务、管理 ? 城市宽带出口 宽带城域网的总体结构如下图所示:

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实训一:宽带城域网结构
? 网络平台的层次结构: 核心层、汇聚层、接入层

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实训一:宽带城域网结构
1. 核心层(核心交换层) ? 该层主要承担高速数据交换的任务,宽带城域 网的核心交换层的主要功能如下: ? 连接多个汇聚层,为汇聚层的网络提供高速分 组转发,为整个城域网提供高速、安全与具有 QoS保障能力的数据传输环境。 ? 实现与主干网络的互联,提供城市的宽带IP数 据出口。 ? 提供宽带城域网的用户访问Internet所需要的 路由服务。
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实训一:宽带城域网结构
2. 汇聚层(边缘汇聚层) ? 该层主要承担路由与流量汇聚的任务。汇聚层 处于宽带城域网核心交换层的边缘,其基本功 能如下: ? 汇接接入层的用户流量,进行数据分组传输的 汇聚、转发与交换。 ? 根据接入层的用户流量,进行本地路由、过滤、 流量均衡、QoS优先级管理,以及安全控制、 IP地址转换、流量整形等处理。 ? 根据处理结果把用户流量转发到核心交换层或 在本地进行路由处理。
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实训一:宽带城域网结构
3. 接入层(用户接入层) ? 该层主要承担用户接入与本地流量控制 的功能。接入层解决的是"最后一公里"问 题,它是通过各种接入技术,连接最终 用户,为它所覆盖范围内的用户提供访 问Internet以及其他的信息服务。

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实训一:宽带城域网结构
? 1.核心层:目前有两种技术选择:ATM 和高速路由交换技术。 ? ATM具有优越的多业务(话音、数据、 图像)支持能力,能保证QoS(服务质 量),并且已占有市场先机。但ATM技 术协议复杂,信头开销过高等因素影响 其网络利用率、可扩展性和成本。
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实训一:宽带城域网结构
? 高速路由交换技术具有组网简洁、成本相对低 廉和特别适合以太网联网的特点,对应的千兆 以太网(GE)已进入普及阶段,因此用于纯 IP业务组网具有特别的优势。目前,在光网上 直接架构GE网正成为城域骨干网建设的一种 趋势,但GE网较大的问题在于单链路的最高 传输带宽为1Gbps,只相当于POS(Packet over SDH)等技术的一半带宽。而CWDM (粗波分复用)技术和万兆以太网等技术,是 在城域解决这个问题以及提高GE网带宽扩展 能力的有效办法。
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实训一:宽带城域网结构
? 2.汇聚/传输层: 城域汇聚层网络可分为两部分: (1)用于连接主交换节点,作局间中继的部分: 从技术上可以采用SDH或DWDN/CWDM光传 输设备构成网状或环状网络拓扑结构; (2)面向接入层的部分:可用SDH/CWDM光 传输构成环状网,而从环网延伸到用户区则可 用点对点、星型、环型等光缆传输方式。在中 小城市中,汇聚层往往与接入层合并在一起, 统称城域接入网。
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实训一:宽带城域网结构
? 3.接入层: 技术分有线接入和无线接入两大类:其 中有线接入包括xDSL、HFC、光接入网 (OAN)、以太网接入网等;无线接入 则有本地多点分配系统(LMDS)、固定 无线接入(FWA)、卫星接入等。

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实训二:宽带城域网组建原则
? 四个基本原则: 1、可运营性:保证7×24的服务 2、可管理性:接入、业务、网络安全、计 费能力、IP地址分配、QoS保证 3、可盈利性:P12 三个要点 4、可扩展性:P12 四个要点

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实训三:管理和运营宽带城域网 的关键技术
? 管理和运营宽带城域网的关键技术主要有: 带宽管理、服务质量(QoS)、网络管理、 用户管理、多业务接入、统计与计算、IP 地址的分配转换、网络安全等。 ? 管理宽带城域网有3种基本方案:利用传 统的电信网络进行的带内网络管理,利用 IP网络及协议进行的带外网络管理,同时 使用带内和带外网络管理。
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实训四:构建宽带城域网的基本 技术与方案
? 用于构建宽带城域网的基本技术与方案 主要有三类: ? 1、基于SDH的城域网方案、 ? 2、基于10GE标准的城域网方案 ? 3、基于弹性分组环(RPR)的城域网方 案。 ? 不同城市、不同基础、不同运营商应选 用不同的技术方案。
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实训四:构建宽带城域网的基本 技术与方案
1.基于SDH的城域网
SDH(Synchronous Digital Hierarchy,同步数 字体系)是一种将复接、线路传输及交换功能融为一 体、并由统一网管系统操作的综合信息传送网络。 SDH的核心就是应用了波分多路复用技术,就是一条 光纤信道上传输多条信号,SDH网络是ATM,DDN 等中继网络服务的承载网。

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2.基于10GE的城域网
1999 底成立了IEEE802.3ae 工作组进行万兆以太网 技术(10Gb/s)的研究,2002 年正式发布802.3ae 10GE 标准。21世纪初,提出了光以太网的概念,它的技术核心 是:利用光纤的巨大带宽资源和以太网的成熟与易用为运 营商建造新一代的宽带城域接入网。光以太网技术用于建 设宽带城域网,必须满足对城域网的几个基本要求: (1)高可靠性:必须符合电信网络的99.999% (2)可提供服务等级协议(SLA) (3)高可扩展性 (4)用户管理
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成长中的万兆以太网

3.基于RPR的城域网
弹性分组环技术是一种在环形结构上优化数据业务传送 的新型MAC层协议,能够适应多种物理层(如SDH、以太 网、DWDM等),可有效地传送数据、话音、图像等多种业 务类型。
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基于RPR的城域网应用实例 RPR技术的主要特点可归纳如下: (1)带宽的利用率高:实现灵活的环路带宽管理 (2)公平性好:支持环路带宽的公平分配 (3)快速保护和恢复能力强:支持50ms的快速保护 (4)保证服务质量
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实训五:网络接入技术与方法
一、网络接入服务 ? Internet接入服务是指利用服务器和相应的软 硬件资源建立业务结点,并利用公共电信基础 设施将业务结点与Internet骨干网相连接,以 便为各类用户提供接入Internet的服务。接入 服务对象包含Internet信息服务业务经营者和 普通上网用户。 ? 目前,可以作为用户接入网的主要有三类:即 计算机网络、电信通信网与广播电视网。 ? 从技术的角度看,接入网的接入方式主要有五 类:地面有线通信系统、无线通信与移动通信 网、卫星通信网、有线通信网和地面广播网。
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接入网技术概况
? 接入网技术的发展与接入服务的界定
接入网(Access Network,AN)是指交换局到 用户终端之间的所有机线设备,它的主干系统为传统 的电缆和光缆,一般长数千米;配线系统也可能是电 缆和光缆,其长度一般几百米,而引入线通常长几米 到几十米。它是泛指用户网络接口(UNI)与业务节 点接口(SNI)间实现传送承载功能的实体网络。其 目标是建立一种标准化的接口方式,以一个可监控的 接入网络,使用户能够获得话音、租用线业务、数据 多媒体、有线电视等综合业务。
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接入网的主要功能和特点
1.接入网的主要功能 :
(1)用户口功能(UPF) (2)业务口功能(SPF) (3)核心功能(CF) (4)传送功能(TF) (5)AN系统管理功能(SMF)

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2.接入网的特点
(1)主要完成复用、交叉连接和传输功能,不具 备交换功能。 (2)提供开放的V5标准接口 (3)光纤化程度高 (4)能提供各种综合业务,接入网除接入交换业 务外,还可接入数据业务、视像业务以及租用线业务 等。 (5)对环境的适应能力强 (6)组网能力强 (7)可采用HDSL、ADSL、有源或无源光网络、 HFC和无线网等多种接入技术。 (8)接入网可独立于交换机进行升级 (9)接入网提供了功能较为全面的网管系统 82/98

实训五:网络接入技术与方法
二、常见网络接入技术的特点
? 从实现技术的角度,目前宽带接入技术主要有: 数字用户线路(xDSL)技术、光纤同轴电缆 混合网(HFC)技术、光纤接入技术、无线接 入技术与局域网接入技术。无线接入技术又分 为无线局域网接入、无线城域网接入与无线 Ad Hoc接入。 1、数字用户线路(xDSL)接入技术 2、光纤同轴电缆混合网(HFC) 3、光纤接入技术 4、无线接入技术 83/98

实训五:网络接入技术与方法
? 较早的 HDSL、主要针对住宅用户的ADSL、 适合企业用户的SDSL(距离为3KM)、IDSL (距离可达7-10KM)以及HDSL2(以一对铜 线在4KM内传输2.3Mb/s的业务,适于离交 换局较远的中小型企业和SOHO用户)和速率 可达55Mb/s的VDSL等等。 HFC技术则利 用有线电视HFC网的资源,采用Cable Modem传送高达10Mb/s的数据信号,但这 个带宽是一个光节点下多家用户共用的。
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? 接入网技术的分类
接入网技术从接入技术分,可分为有线接入与无 线接入两类;按接入方式分,它涉及用户的环境与需 求,可以分成家庭接入、校网接入、机关接入与企业 接入。

接入网技术按接入技术分类图
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为接入网技术按接入方式分类图

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1. 数字用户线xDSL接入技术
? DSL是数字用户线路(Digital Subscriber Line)的简称, xDSL中的x表示A、H、S、C、I、V、RA等,表1-2列出 了其中的技术指标。 ? 表1-2 技术指标

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实训五:网络接入技术与方法
? xDSL同样基于公共电话网或有线电视网,xDSL能够 到几兆。xDSL技术按上行(用户到交换局)和下行 (交换局到用户)的速率是否相同可分为速率对称型 和速率非对称型两种。 ? 主要的数字用户线xDSL技术可以分成以下几类: ? 非对称数字用户线(Asymmetrical DSL,ADSL)。 ? 高比特率数字用户线(High bit rate DSL,HDSL)。 ? 速率自适应数字用户线(Rate Adaptive DSL, RADSL)。 ? 甚高速数字用户线(Very high bit rate DSL, VDSL)。
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2. 光纤同轴电缆混合网HFC技术 ? HFC(Hybrid Fiber Coax,即光纤到同轴电缆混合网)从 接入用户的角度来看是经过双向改造的有线电视网络,但 从总体上来看它是以同轴电缆网络为最终接入部分的宽带 网络系统。 ? 电话拨号上网的上网速率一般是33.6Kbps /56.6Kbps ; ISDN专线上网服务的连接速率是128Kbps;ADSL数据专 线上网的接速率是1.8 Mbps。通过有线电视宽频上网,使 用电缆调制解调器的数据传输速率可以达到 10Mbps~36Mbps。 ? HFC网络的传输结构是:光纤由有线电视中心头端出发, 连接至用户区域的光纤节点 (Fiber Node),再由节点以 750MHz 同轴电缆线连出,经由电缆线连到用户家中。
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? HFC接入

HFC的结构示意图

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按不同的分类方式可以把Cabel Modem分 成为同的类型,主要的分类方式有以下几种: (1)按接入角度分:可分为个人的Cabel Modem和宽带多用户的Cabel Modem。 (2)按接口角度分:可分为内置式、外置 式和交互式机顶盒三种 (3)按传输方式分:可分为双向对称式传 输和非对称式传输。 (4)按数据传输方向分:可分为单向传输 和双向传输。 (5)按同步方式分:可分为同步交换和异 步交换。
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? 3. 光纤接入技术 ? 光纤通信具有通信容量大、质量高、性能稳定、防电磁干 扰、保密性强等优点。它在干线通信方面已有广泛体现。 在接入网中,光纤接入也将成为发展的重点。 ? 光纤接入是指局端与用户之间完全以光纤作为传输媒体。 光纤接入可以分为有源光接入和无源光接入。 除了HFC外,光纤接入的方法还有以下几种: (1)DLC(光纤数字环路载波系统) (2)基于ATM的无源光网络 (3)SDV(交换式数字视像技术 ? 光纤接入网络(Optical Access Network,OAN)是指在 接入网中用光纤作为主要传输媒介来实现信息传输的网络 形式,它不是传统意义上的光纤传输系统,而是针对接入 网环境所设计的特殊的光纤传输网络。
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实训五:网络接入技术与方法
? 目前,光纤在接入网使用中有向终端用 户延伸的趋势,所以光纤接入网有了新 概念,主要有光纤到路边(Fiber To The Curb,FTTC)、光纤铺设到用户小区 (Fiber To The Zone,FTTZ)、光纤到 楼(Fiber To The Building,FTTB)、 光纤到户(Fiber To The Home,FTTH) 或光纤到办公室(Fiber To The Office, FTTO)等。
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实训五:网络接入技术与方法
? FTTC 结构:ONU设置在路边的入孔或电线杆上的分 线盒处,即DP点,有时也可放置在交换箱处,即FP 点。此时从ONU到各个用户之间的部分仍为双绞线对, 从而可以充分利用现有的铜线设施。 ? FTTB 结构:是 FTTC 的一种变形,不同之处仅在于 将 ONU 直接放到了大楼内,并由多对双绞线将业务 分送给各个用户。 ? FTTH 结构:将 FTTC 中设置在路边的 ONU 换成无 源光分路器,然后将ONU移到用户家中,就形成了 FTTH。FTTH 也将是接入网的最终解决方案,即从 本地交换机到用户家中全部采用光纤线路,从而为用 户提供宽带交互式服务。
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实训五:网络接入技术与方法
? 4. 无线接入技术与局域网接入技术 ? 无线接入网是指部分或全部采用无线电波连接业务接 入节点(交换机)和用户终端。有线网和无线网的本 质区别是:有线网的用户接入点是不变的,而无线网 的用户接入点不仅是变的,而且可能在通信过程中都 会发生变化。 ? 无线接入网的主要特点:建设周期短、维护费用少、 抗自然灾害能力强、能同时向用户提供固定接入和移 动接入、支持个人通信。 ? 无线接入技术主要有以下三种: ? 802.11标准的无线局域网(WLAN)接入。 ? 802.16标准的无线城域网(WMAN)接入。 ? Ad Hoc接入技术。
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IEEE 802系列标准对比
IEEE 802.11 标准类型 覆盖范围 WLAN 150m(802.11b) 100m(802.11a) 2.4GHz(802.11b) 2.5GHz(802.11a) 无 个人用户,游牧 式数据接入 不具备 高系列标准中的大多 数已制定完成,只有 少数部分尚在制定中 IEEE 802.16d WMAN 1-15km IEEE 802.1e WMAN 几公里 IEEE 802.20 WMAN 2-5km

工作频率 移动性 业务定位 QoS支持

1~11GHz许可或免 许可频段 11~60Hz许可频段


<60GHz许可频段 本地 个人用户的宽带移 动数据业务为主 不具备

<3.5GHz许可频段 250km/h 高速移动数据业务 不具备 处于早期需求分析 阶段

中小企业用户的数 据接入 无线传输
不具备 2004年6月份获得 IEEE批准

标准化程度

2005年上半年通过

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本章总结
大纲要求 ? 一、计算机网络基础知识。计算机网络的分类、三种网络的概念、 技术及其结构特点。 ? 二、大型网络系统的基本知识。大型网络系统的特点、大型网络 系统设计的基本知识。 ? 三、宽带城域网的基本知识。宽带城域网的结构、组建原则及其 关键技术。 命题方向 ? 一、总的情况 ? 1.本章作为学习网络系统的基础部分以了解为主。 ? 2.宽带城域网深入大众生活,它的广泛运用推动信息产业的迅速 全面发展,所以关于宽带城域网的结构、组建原则等要重点掌握。

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本章总结
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 二、关键考点 广域网、局域网、城域网的概念及其结构特点 宽带城域网的主要业务 宽带城域网的逻辑结构 宽带城域网的层次结构 宽带城域网的组建原则 管理运营宽带城域网的关键技术 三类构建宽带城域网的技术与方案 三类用户接入网 四种宽带接入技术
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