4.3广域网

广域网(WAN,Wide Area Network)是一种覆盖地域较广的网络,它通过若干个结点交换机和连接这些结点的物理链路将分布在异地的多个局域网或主机连接起来,形成一个范围广泛的远程网络。它通常覆盖一个国家甚至全球,可以使人们最大范围地传送信息和共享资源。

4.3.1广域网的结构与特点

1.广域网的结构

广域网的结构分为通信子网与资源子网,示意图如4.13所示。

图4.13 WAN的结构示意图

广域网分为通信子网与资源子网两部分,主要是由一些结点交换机和连接这些交换机的链路组成。结点交换机执行将分组存储转发的功能。广域网的链路一般分为传输主干和末端用户线路,根据末端用户线路和广域网类型的不同,有多种接入广域网的技术,并提供各种接口标准。

2.广域网的特点

与覆盖范围较小的局域网相比,广域网的特点在于:

(1)覆盖范围广,可达数千公里甚至全球。

(2)广域网没有固定的拓扑结构。

(3)广域网通常使用高速光纤作为传输介质。

(4)局域网可以作为广域网的终端用户与广域网连接。

(5)广域网主干带宽大,但提供给单个终端用户的带宽小。

(6)数据传输距离远,往往要经过多个广域网设备转发,延时较长。

(7)广域网管理、维护困难。

4.3.2广域网参考模型

对照OSI参考模型,广域网的公用通信网主要工作在底层的3个层次,即物理层、数据链路层和网络层。它们之间的对应关系如表4-2所示。

表4-2 广域网技术规范与OSI参考模型的关系

OSI层

WAN规范

Network Layer(网络层)

X.25 PLP

DateLink Layer

(数据链路层)

LLC

LAPB

Frame Relay

HDLC

MAC

SMDS

PPP

SDLD

Physical Layer

(物理层)

X.21Bis

EIA/TIA-232

EIA/TIA-449

V.24V.35

HSSIG.73

EIA-530

从表4-2中可知,广域网的标准协议包括物理层协议、数据链路层协议和X.25的网络层协议。其中,X.25bis是分组交换数据网(X.25)的物理层协议,V.24、V.35、EIA/TIA-232等都是同步或异步接口的广域网物理层标准协议。

广域网的数据链路层协议有两种类型:面向字节和面向位。目前广域网中常用的SDLC、HDLC、LAP和LAPB等协议都是同步、面向位的协议,它们具有相同的帧格式。其中SDLC、HDLC、LAP和LAPB是同步串行传输的数据链路层标准,SLIP和PPP是串行异步传输的数据链路层协议,常用于拨号连接。PPP协议同时也支持同步串行传输。

4.3.3广域网提供的服务

广域网常用于互连相距很远的局域网,所以在许多广域网中,公用网络系统一般用来充当通信子网。广域网的最高层是网络层,网络层提供的服务可以划分如下:

1.按传输方式分

广域网中最高层是网络层,网络层为上层提供的服务分为两种,即无连接的网络服务和面向连接的网络服务。

(1)无连接的网络服务

无连接的网络服务具体实现为数据报服务。交换多兆位数据服务(SMDS)和数字数据网(DDN)采用的就是这种服务方式。无连接服务的特点如下:

① 在数据发送前通信双方不建立连接。

② 每个分组独立进行路由选择,因此具有高度的灵活性,各分组都要携带地址信息。

③ 网络无法保证数据不丢失,用户自己负责差错处理和流量控制。

④ 网络资源的利用率较高电脑u盘装系统教程。

⑤ 转发过程和端系统的处理开销相对较大,因此总体的处理效率低于面向连接的方式。

(2)面向连接的网络服务

面向连接的服务具体实现是虚电路服务,公用电话交换网(PSTN)、分组交换数据网(X.25)、帧中继和综合业务数据网(ISDN)等都属此类。面向连接服务的特点有:

① 在数据发送前要建立虚拟连接,每个虚拟连接对应一个虚拟连接标识,网络中的结点交换机根据这个标识决定将分组转发到哪个端口。

② 虚电路服务可以保证按发送的顺序收到分组,有服务质量保证。差错处理和流量控制可以选择由用户负责或由网络负责。

③ 路由固定,数据转发开销小;服务质量比较稳定,适于一次性大批量数据传输。

④ 稳定性差,某个中继系统故障会导致整个系统连接的失败。

数据报与虚电路的比较在前面2.6作了介绍,这里不再赘述。

2.按传输速率分

按照传输的速率,可将广域网提供的业务分为两类,即固定速率业务和可变速率业务。

(1)固定速率(CBR)业务

固定速率业务即在提供服务的过程中其速率固定,常见业务为64Kbit/s话音业务,固定速率非压缩的视频通信及专用数据网的租用电路等。

(2)可变速率(VBR)业务

可变速率业务即在提供服务的过程中其速率是可变的。常见业务包括压缩的分组语音通信和压缩的视频传输等。此类服务具有传递延迟,其原因在于接收器需要重新组装原来的非压缩语音和视频信息。

4.3.4广域网的种类

广域网可以分为公共传输网络、专用传输网络和无线传输网络。

(1)公共传输网络一般是由政府电信部门组建、管理和控制,网络内的传输和交换装置可以提供(或租用)给任何部门和单位使用。

公共传输网络大体可以分为两类:

① 电路交换网络。主要包括公共交换电话网(PSTN)和综合业务数字网(ISDN);

② 分组交换网络。主要包括X.25分组交换网、帧中继和交换式多兆位数据服务(SMDS)。

(2)专用传输网络是由一个组织或团体自己建立、使用、控制和维护的私有通信网络。一个专用网络起码要拥有自己的通信和交换设备,它可以建立自己的线路服务,也可以向公用网络或其他专用网络进行租用。

专用传输网络主要是数字数据网(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。它的特点是在租用该专用线路期间,用户独占该线路的带宽。

(3)无线传输网络主要是移动无线网,典型的有GSM和GPRS技术等。

帧中继技术已在2.6作了说明,这里不再赘述。综合业务数字网(ISDN)和数字数据网(DDN)将在后面作详细介绍,以下简要介绍几种典型的广域网:

1.公用交换电话网(PSTN)

在电话发明后不久PSTN就产生了,在早期的PSTN中,话音是通过模拟信号传送的,传输质量较差。到20世纪70年代,数字传输的电话系统开始出现。目前我国采用的电话网是数字传输、程控交换的数字化PSTN网络(用户环回路大部分还是模拟传输)。综合业务数字网(ISDN)也是在PSTN的基础上开展网络连接的。PSTN采用电路交换方式,传输语音信号,用户环大多是双绞线入户,理论上可向用户提供64kbps的音频通道。在PSTN传输话音时,话音信号要经过电话转换为电信号,经过PSTN的传输,与本地交换局相连。通信双方一旦接通,便独占一条线路,别的用户无法使用。

2.X.25分组交换网

X.25分组交u盘装系统bios设置换网是基于X.25标准建立的网。X.25网的标准是较早的分组交换标准,规定了3层协议(OSI的1~3层),可以提供无差错的、确认服务。它使用永久虚电路(相当于租用线路)和虚呼叫(相当于拨号线路)进行数据包的传输。X.25的网络传输基本上借用了模拟电话线路,容易受噪音的干扰,产生误码。所以为了确保无差错的传输,在每个节点X.25都要做大量的处理,这种使系统开销相当大,传输效率低。

3.交换式多兆位数据服务(SMDS)

交换式多兆位数据服务是另一种远距离高速广域网数据服务。它的设计初衷是用来连接多个局域网。与租用长距离高速专线的方式相比,以SMDS为主干网并租用短距离传输线路连接局域网的方式更为简单经济,易扩充,如图4.14所示。

(a)租用专线连接(b)用SMDS连接

图4.14 连接4个LAN的两种不同方案

SMDS提供无连接的报文传输服务。它使用很小的包头,每个数据包能有9188字节的数据,减小了包头的开销。它的速率高于X.25和帧中继。它在内部协议中采用了异步传输模式,主要针对交换服务,提供面向非连接的数据服务。

4.GSM和GPRS

(1)GSM

GSM是数字蜂窝系统,在前面2.9有过介绍。它和CDMA都是90年代后期发展起来的第二代移动电话技术,其目的在于建立一个全球的移动综合业务数字网,提供与固定电信网业务兼容、质量相当的多种话音和非话音业务。在过去的几年里,它是最成功的商用移动通信系统。

(2)GPRS

GPRS是通用分组无线业务(General Packet Radio Service)的简称,是一种新的分组数据承载业务。它是在GSM基础上发展起来的一种分组交换的数据承载和传输方式。GPRS本身不是一种业务,而是一种更好的网络承载方式。

与现有的GSM语音系统最根本的区别在于,GSM是一种电路交换系统,而GPRS是一种分组交换系统。因此,GPRS特别适用于间断的、突发性的或频繁的、少量的数据传输,也适用于偶尔的大数据量传输。这一特点正适合大多数移动互联的应用。GPRS在第二代无线通信系统GSM基础上,将GSM网络为数据流的传输增加了支持分组交换的网络系统设备。第三代无线通信系统将会在GPRS的基础上进行更进一步的技术进步与发展,为网络全面支持高速、宽带的多媒体数据传输。因此,GPRS是介于第二代和第三代之间的一种网络技术,即常说的2.5代。

与原有的GSM比较,GPRS在数据业务的承载和支持上的优势在于:

① 永远在线

② 快速登陆

③ 高速传输

④ 按量计费

⑤ 自如切换

GPRS移动数据业务能够为用户提供丰富的应用服务,如:

① 互联网接入

② 企业移动办公

③ 专业应用

④ 监控类服务