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1、第9章 高速广域网,广域网是作用的地理范围从数十公里到数千公里，可以连接若干个城市、地区甚至跨越国界、遍及全球的一种通信网络。高速广域网是速度高、延迟小的一种广域网，包括帧中继网、异步传输模式ATM网以及同步光纤网SONET等。,本章学习要点：,1、帧中继协议结构、帧中继网与X.25网的比较。2、ATM协议参考模型。3、ATM信元结构。4、ATM服务类型5、同步光纤网SONET标准的要点。6、SONET标准层次模型。,9.1 帧中继网,9.1.1 帧中继网产生背景 帧中继是一种只是简单地提供面向连接的、将数据从甲地传递至乙地的、廉价的、中速的公共网。,帧中继网和租用专线网(T线)比较,9.1.
2、2 帧中继网和X.25网比较,DCN18.4,帧中继网配置,9.1.2 帧中继网与X.25网比较(1)载送呼叫控制信令的逻辑连接和用户数据是分开的。(2)逻辑连接的复用和交换发生在第二层，从而减少了处理的层次。(3)结点到结点之间毋需流控和差错控制，由高层负责端到端的流控和差错控制。,图 9.1 分组交换和帧中继比较,9.1.3 帧中继协议结构帧中继协议结构包括用户与网络之间的控制平台协议和端-端之间的用户平台协议。帧模式传输服务的控制平台类似于分组交换服务中用于公共通道信号的控制平台。用于用户之间传输信息的用户平台协议是LAP F(Link Access Procedure for Fram
3、e Mode Bearer Service)，由Q.922定义。,图 9.2 帧中继协议结构,图 9.3 X.25和帧中继协议栈比较,图 9.4 X.25和帧中继处理过程,9.1.4 帧中继呼叫控制 帧中继访问模式交换方式集成访问,图 9.5 帧中继访问模式,帧中继连接 每个连接都有一个惟一的数据链路连接标识DLCI,DCN18.7,DCN18.8,DCN18.9,DCN18.10,图 9.6 帧模式控制信令,访问连接,9.1.5 用户数据传输,图 9.7 LAP F核心协议格式,图 9.8 在帧中继子层复用,图 9.9 帧处理器操作,9.1.6 帧中继网络功能,9.2 ATM网,9.2.1
4、ATM网产生背景 ATM网概念 异步传送模式（ATM）是以分组交换为基础并结合电路交换的高速特性而形成的一种高速传送与交换技术。ATM是一种面向连接的技术，采用固定长度的信元。,DCN19.1,DCN19.2,DCN19.3,DCN19.4,ATM的主要特性：面向连接技术固定长度信元每个信元有标识符作为标志实时通信确保频带地址基于虚拟通道(virtual channel)和虚拟通路(virtual path),图 9.10 ATM传输网络,9.2.2 ATM交换和控制,有关术语：(1)传输通路(2)虚拟通道(VC)(3)虚拟通路(VP)(4)虚拟通道链路(5)虚拟通路链路(6)虚拟通道连接(V
5、CC)(7)虚拟通路连接(VPC),DCN19.6,DCN19.7,图 9.11 虚拟通路交换,图 9.12 虚拟通道与虚拟通路交换,ATM性能参数(ATM层)：(1)信元丢失率(2)信元错误率(3)信元插入率(4)信元传输延时(5)平均信元传输延时(6)信元延时变化,通信控制管理：(1)连接管理控制(2)使用参数控制(3)优先权控制(4)拥挤控制,图 9.13 ATM协议参考模型,9.2.3 ATM协议参考模型,用户面：提供用户信息的传输；控制面：负责呼叫控制和连接控制功能；管理面：负责网络维护和完成运行功能；面管理：执行与整个系统有关的管理功能；层管理：处理各层的运行和维护功能；ATM层：
6、主要完成交换、路由及多 路复用；ATM适配层（ALL）：主要负责与较高层信息的匹配,DCN19.21,9.2.4 ATM层 ATM层的基本功能：负责生成信元不考虑载体内容与服务无关,图 9.14 ATM信元结构,图 9.15 ATM信元头结构,GFC：总流控；VPI/VCI：虚拟通路标识符/虚拟通道标识符（路由域）；PT：有效载荷类型；CLP：信元丢失优先权；HEC：信元头差错控制。,DCN19.8,DCN19.9,DCN19.10,DCN19.11,DCN19.12,DCN19.13,DCN19.14,ATM层原语ATMDATAREQUESTATMDATAINDICATION,9.2.5 A
7、TM物理层 传输汇聚子层(1)信元头保护机制(2)信元定界机制(3)混杂(Scrambling)(4)信元率去耦(Cell rate decoupling)(5)与传输系统的匹配,图 9.16 信元定界机制,物理介质子层提供位传输能力传输功能与所用的介质有关这些功能包括线路编码、再生、均衡、电光转换等。建议的两种接口分别是155.520Mbps和622.020Mbps。,物理层原语PHDATAREQUEST PHDATAINDICATION,9.2.6 ATM服务类别（1）实时服务恒定比特率（CBR）实时可变比特率（rt-VBR）（2）非实时服务 非实时可变比特率（nrt-VBR）可用比特率（
8、ABR）不指明比特率（UBR）,恒定比特率（CBR）在整个连接持续期间具有连续可用的恒定数据率，并对传输时延有相对严格的上限要求。CBR通常用于未压缩声音和视像信息。应用例子：视频会议（videoconferencing）交互的声音（如电话）声音/视像分发（如电视、远程学习、收费电视）声音/视像读取（如点播视像、声音图像）,实时可变比特率（rt-VBR）对于时延和时延抖动有严格的要求传输速率会随时间变化rt-VBR信源具有突发性特性,非实时可变比特率（nrt-VBR）用于具有严格时间响应要求的数据传输端系统指明了峰值信元速率、持续信元速率或平均信元速率,不指明比特率（UBR）适合于能够容忍可变
9、时延和一些信元丢失的应用信元以先进先出（FIFO）的原则被发送提供尽最大努力服务,可用比特率（ABR）指明所使用的峰值信元速率PCR(peak cell rate，PCR)以及所需要的最小信元速率MCR（minimun cell rate，MCR）资源分配确保MCR公平共享剩余容量,9.2.7 ATM适配层（AAL）,图 9.17 ALL服务分类,AAL子层汇聚子层(CS)分段和重组子层(SAR),AAL类型AAL1 提供A级服务(CBR服务)AAL2 还没有一致定义AAL 34 提供D级服务（无连接服务）AAL 5 没有规定明确的服务级别,DCN19.31,9.3 同步光纤网,9.3.1 同
10、步光纤网产生背景 同步光纤网概念同步光纤网是一种基于光纤作为传输介质的同步传输网络。同步光纤网SONET同步数字系列SDH,9.3.2 同步传输信号,图 9.18 SONET系统配置,9.3.3 SONET物理配置,图 9.19 SONET网络实例,图 9.20 SONET功能层,9.3.4 SONET层结构,图 9.21 SONET中设备的层关系,图 9.22 在SONET中的数据封装,9.3.5 SONET帧,图 9.23 STS-1帧,图 9.24 STS-1帧开销,图 9.25 虚拟支路,图 9.26 VT类型,VT1.5适合于美国DS-1服务（1.544Mbps）；VT2适合于欧洲C
11、EPT-1 服务2.048Mbps）；VT3适合于DS-1服务（3.125 Mbps）；VT6适合于 DS-2服务（6.312Mbps）。,图 9.27 STS-n的格式,9.3.6 多路复用STS帧,图 9.28 ATM装入STS-3,9.4 本章小结,高速网络和现有网络的区别在于不仅要求宽频，而且要求低的延迟。驱动高速网络发展的最基本动力是应用，因此，要研究什么样的应用需要几百兆位到几千兆位的速率，研究哪些用户通信负载的形式会推动高速网络需求的发展。现代数据通信设施具有高质量、高可靠的传输链路，很多场合采用光纤，提供了高可靠的传输技术，采用X.25不仅其开销是不必要的，而且会大大影响高速数
12、据链路的利用率。帧中继的设计，消除了很多X.25对最终用户系统和分组交换网所需的开销。在I.321中定义了ATM协议参考模型，这是一个类似OSI模型的逻辑层次结构，含义如下：用户面：提供用户信息的传输。控制面：负责呼叫控制和连接控制功能。管理面：负责网络维护和完成运行功能。面管理：执行与整个系统有关的管理功能。层管理：处理各层的运行和维护功能。物理层：主要是传输信息。ATM层：主要完成交换、路由及多路复用。ATM适配层(AAL)：主要负责与较高层信息的匹配。,ATM的信元结构包含5个字节的信元头和48个字节的信元信息域，合计为53字节的固定字长。字节是按递增顺序发送，从第一个字节开始，字节中的
13、位是按递减顺序发送，从第8位开始。ATM网络被设计成能够同时传送很多不同类型的通信量，包括实时的流量，例如话音、图像以及突发的TCP流量。虽然每一种通信量是以一串53字节的信元形式通过虚通路的，但每一种数据流量在网络内被处理的方法，则依赖于通信流量的特性和应用的需求。SONET和SDH标准中有三个要点：SONET/SDH是一个同步网，用单一的时钟来处理全网的传输和设备的定时和同步。SONET/SDH推荐了一个系列的光纤传输系统标准，各个生产厂家可遵循此标准生产。SONET/SDH物理规范和帧设计包含了允许运载来自不兼容支线系统信号的机制，使SONET/SDH具有全球连接的灵活性。,SONET标准包括4个功能层：光子层、段层、线层以及通路层。这4层分别对应于OSI参考模型的物理层和数据链路层。光子层和OSI参考模型物理层对应。段层负责信号在一个物理段移动。线层负责信号在一条物理线移动。通路层负责信号从光源到光目的地的移动。,
