第一章：网络系统结构与设计的基本原则（选择）

————考点分析

1. 宽带城域网的结构（层次结构的三层功能）

2. 管理运营宽带城域网的关键技术

3. 弹性分组环RPR技术

4. 宽带接入技术（xDSL，HFC，光纤接入技术，无线接入技术）

基础知识

（1） 计算机网络的分类A：局域网（Local Area Network ，LAN）

————特点

1. 局域网覆盖有限的地理范围，它适应于机关，校园有限范围内的计算机，终端与各类信息处理设备连网的需求

2. 局域网提供高数据传输效率（10Mbps~10Gbps），低误码率的高质量数据传输环境

3. 局域网一般属于一个单位所有，易于建立，维护和扩展

4. 局域网可以用于个人计算机局域网，大型计算机设备群的后端网络与存储区域网络，高速办公室网络，企业与学校的主干局域网。

————局域网的分类

1. 从介质访问方法角度，局域网可以分为共享介质式局域网与交换式局域网

2. 从使用的传输介质类型，局域网可以分为有线介质的有限局域网与使用无线通信信道的无线局域网

B：城域网（Metropolitan Area Network，MAN）

城市区域网络简称城域网。是介于广域网和局域网之间的一种高速网络。城域网设计目标是满足几十公里范围内的大量企业，机关公司的多个局域网的互联需求，以实现大量用户之间的数据，语音，图形等多种信息的传输

C：广域网

广域网又称为远程网，所覆盖的范围从几十公里的几千公里，可以形成国际性的远程计算机网络。广域网的通信子网可以利用公用分组交换网，卫星通信网和无线分组交换网，将分布在不同地区的计算机系统互联起来，以达到资源共享的目的。

特别注意英特网只是广域网中最大的一种，不是说广域网就是英特网

（2） 计算机网络结构的特点（了解）A：早期的广域网

结构上分为两部分：负责数据处理的计算机终端和负责数据通信处理的通信控制处理设备与通信线路

逻辑功能上分为两部分：资源子网（主计算机系统，终端，终端控制器，连网外部设 备，各类软件资源与信息资源组成；主要负责全网的数据处理业务，负责向网络用户提供各种网络资源与网络服务）和通信子网

B：用户计算机接入

用户计算机可以通过局域网接入，也可以选择电话交换网 （PSTN），有线电视网

（CATV），无线城域网（WMAN）或无线局域网（WLAN）方式接入到作为地区级主干 网的城域网。城域网又通过路由器与光纤接入到作为国家级或区域主干网的广域网。多个广域网互联形成覆盖全世界internet系统

（3） 广域网技术的发展（了解）A：构建广域网的核心交换技术

公共电话交换网PSTN 综合业务数字网ISDN

数字数据网DDN X.25分组交换网帧中继（FR）网异步传输模式 GE

（4） 局域网技术的发展（了解）A：三个方向

1. 提高以太网的数据传输速率

2. 将一个大型局域网划分成多个网桥或路由器互联的网络

3. 将共享介质方式改为交换方式：在交换式局域网的基础上，出现了虚拟局域网

（Virtual LAN，VLAN）

（5） 城域网技术的发展（了解）A：宽带城域网的建设对传输网络和服务业务的影响

1. 局域网，城域网或广域网在技术上的界限变得愈加模糊

2. 电信传输网技术与计算机网络技术的界限愈加模糊

3. 电信服务业务与Internet应用界限愈加模糊

4. 电信传输网，计算机网络与广播电视网的界限愈加模糊

B：城域网发展的主要业务

1. 大规模Internet接入的需求与交互式应用

2. 远程办公，视频会议，网上教育等新的办公与生活方式

3. 数字电视，视频电报以及由此引起的新的服务

4. 家庭网络的应用

实训任务

（1） 实训任务一：宽带城域网结构A：宽带城域网的逻辑结构

设计一个宽带城域网将设计“三个平台一个出口”即网络出口，业务平台，管理平台和城市宽带出口等问题

B：网络平台的层次结构

从逻辑上来说，宽带城域网的网络平台层次结构可以分为：核心交换层也成为核心层

（主要承担高速数据交换的功能）；边缘汇聚层也汇聚层（主要承担路由和流量汇聚的功能）；用户接入层也称为接入层（主要承担用户接入和本地流量控制的功能）。

采用层次结构的优点，各层功能实体之间定位清楚，接口开放，标准规范，便于组建和管理

C：核心层，汇聚层和接入层的主要功能

——核心层的基本功能

1. 核心层将多个汇聚层连接起来，为汇聚层的网络提供高速分组转发，为整个城市提供一个高速，安全与具有QoS保证能力的数据传输环境

2. 核心层实现与主干网络的互联，提供城市的宽带IP出口

3. 核心层提供宽带局域网的用户访问Internet所需要的路由访问

——汇聚层的基本功能

1. 汇聚接入层的用户流量，进行分组传输的汇聚，转发和交换

2. 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地主转换，流量整形的处理

3. 根据处理结果把用户流量转发到核心交换层或本地进行路由处理

——接入层的基本功能

接入层负责解决“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以及其它的信息服务

——三层结构思想

上层负责下层的数据汇总，核心层提供出口与QoS，汇聚本地路由，接入服务用户。

（2） 实训任务二：宽带城域网组建的基本原则（了解）

1. 可运营性，可管理性，可盈利性，可扩展性

2. 宽带的城域网设备必须支持对用的身份认证，使用权限认证和计费功能。业务管理要支持对多ISP，基于IP的虚拟专网VPN等多种增值业务

3. 宽带城域网必须具备IP地址分配能力，能够支持动态和静态地址分配，支持网络地址转换NAT功能

4. 宽带城域网必须能够为用户提供带宽保证，实现流量工程，提供个性化用户策略的Qos保证

（3） 实训任务三：管理和运营宽带城域网的关键技术

带宽管理，服务质量Qos，网络管理，用户管理，多业务接入，统计与计费IP地址的分配与地址转换，网络安全等。

A：Qos实现的技术

资源预留（RSVP），区分服务（DiffServ）与多协议标记交换（MPLS）

B：宽带城域网网络管理

1. 带内网络管理是指利用数据通信网（ DCN）或公共交换电话网（PSTN）拨

号

2. 带外网络管理是指利用网络管理协议（SNMP）建立网络管理系统

（4） 实训任务四：构建宽带城域网的基本技术与方案A：基于SDH的城域网方案

早期的SONET/SDH是为传统电信业务服务的，它并不适合于传输IP分组。

B：基于10GE的城域网方案

10GE（G表示单位,E是以太网的缩写）。用于宽带城域网的光以太网可以有多种实现形式。其中最为重要的有两种：基于10GE的技术和弹性分组环技术。

——10GE优势如下

1. 以太网于DMDW技术都十分船夫，并广泛使用，经过估算，组件一个同样规模的宽度城域网，光以太网的造价是SONET的1/5，是ATM的1/10。

2. IEEE将不同速率的以太网技术标准化。以太网技术在宽带城域网中提供端-端的多种方案中具有潜在技术

3. 如果一个宽带城域网的各个层次能够使用同一种技术，那么这种技术在设计， 组建，运营，管理和人员培训中将会更加有效。

——光以太网要具备的特征

1. 能够根据终端用户的实际应用需求分配带宽，保证资源合理使用

2. 具有认证和授权功能

3. 提供计费功能

4. 支持VPN和防火墙，保证网络安全

5. 支持MPLS，具有一定服务质量保证，提供分等级的QoS网络服务

6. 方便业务扩展

C：基于弹性分组环RPR技术的城域网

——关于RPR技术

弹性分组环（RPR）是一种直接在光纤上高效传输IP分组的传输技术；他的工作基础是Cisco公司提出的动态分组传送（DPT）；采用双环结构，与FDDI结构相似。

RPR将沿顺时针传输的光纤叫做外环，将沿逆时针传输的光纤叫做内环。RPR的内环和外环都可以用统计复用的方法传输IP分组，同时可以实现“自愈环”的功能。

RPR的内环和外环都可以传输数据分组与控制分组。每一个结点都可以使用两个方向的光纤与相邻结点通信，这样做除了可以高效地利用光纤宽度之外，还有一个目的就是加速控制分组传输，提高环地可靠性，实行“环自愈”功能，保证城域网的系统可靠性与服务质量

——RPR技术特点

1. 带宽利用率高。 传统SDH网络，有一半的环是冗余的，RPR采用双环结构传输数据分组和控制分组。传统的FDDI环网中，当源结点项目的结点成功发送一个数据帧之后，这个数据帧要由源结点从环中收回。而 RPR环限制数据帧只在源结点与目的结点之间的光纤段上传输，并且当源结点成功地发送一个数据帧之后，这个数据帧要由目的结点从环中收回。

2. 公平性好。 当两个数据帧拥有相同地优先级时，RPR环可以向他们提供相同地通道地访问能力，RPR环中每个结点都执行SRP公平算法。

3. 快速保护和恢复能力强。RPR采用自愈环的设计思想，能够在50ms之内，隔离故障点。

4. 保证服务质量

（5） 实训任务五：网络接入与方法A：三网融合

目前，从技术的角度来看，接入网的接入方式主要有五类：地面有线通信网络，无线通信和移动网络，卫星通信网，有线电视网和地面广播电视网。其中计算机局域网被归为地面有限通信网络。三网融合是指计算机网络，电信通信网与电视通信网。

B：宽带接入技术的基本类型

1. 接入技术可以分为有线接入和无线接入两类；接入方式涉及用户的环境及需求，它大致可以分为家庭接入，校园接入，机关与企业接入

2. 从实现技术的角度，主要有：数字用户线xDSL，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。无线接入又可以分为无线局域网接入，无线城域网接入与无线Ad hoc接入

C：各种接入技术的特点

——数字用户线xDSL接入技术

数字用户线xDSL又叫做数字用户环路。数字用户线是从用户到本地电话交换中心的一对铜双绞线，本地电话中心又叫做中心局

xDSL技术按上行（用户到交换局）和下行（交换局到用户）的速率是否相同分为速率对称型和速率非对称型两种。

根据信号传输的速率与距离，以及上行与下行速率的不同，xDSL可以分为非对称数字用户线（ADSL），高比特率数字用户线（HDSL），速率自适应数字用户线（RADSL）， 甚高比特率数字用户线（VDSL）

1. 它可以在现有的电话同双绞线，以重叠和不干扰传统模拟电话业务，即普通电话业务POTS的方式，提供高速数字业务。因此，ADSL允许用户保留它们已经申请的模拟电话业务，可以同时支持用户在电话同双绞线上的新型宽带业务。

2. 该技术几乎和本地环路的实际参数没什么关系，与使用的用户电话铜双绞线特性也无关，因此用户无需专门为获得ASDL服务而重新铺设电缆

3. ASDL提供的非对称宽带特性，上行速率在64kbps~640kbps，下行速率在500kbps~7Mbps。用户可以自行选择。

——光纤同轴电缆混合网HFC的基本概念

20世纪60-70年代的有线电视网络CATV技术能够提供的是单向的广播业务。光纤同轴混合网HFC是新一代有线电视网络，是一个双向传输系统，光纤结点将光纤干线和同轴分配线相互连接。光纤结点通过同轴电缆下引线可以为500~2000个用户服务。这些被连接在仪器的用户共享同一根传输介质。HFC改善了信号质量，提高了可靠性，线路可以使用的带宽甚至高达1GHz。是经过双向改造的有线电视网络，是用户通过有线电视宽带接入Internet 的一种重要方式

HFC使用的是电缆调制解调器Cable Modem，它把用户计算机与有线电视同轴电缆连接起来，Cable Modem利用频分复用的方法将双向信道分为从计算机终端到网络方向称为

上行信道，从网络到计算机中高端方向称为下行信道，上行信道带宽一般在200kbps~10Mbps。从传输方式Cable Modem可以分为双向对称式传输和非对称式传

输。从传输方向可以分为单向和双向，从同步方式可以分为同步和异步，从接入的角度可以分为个人和宽度多用户，从接口角度可以分为外置式和内置式机顶盒三种。

——光纤接入技术

无源光纤网PON是ITU的SG15研究组在G.983建议，基于无源光纤网的高速光纤接入系统进行标准化的。该建议分为两部分OC-3，155.520Mbps的对称业务和上行OC- 3,155.520Mbos，下行OC-12,622.080Mbps的不对称业务。APON系统是PON和ATM（异步传输模式）相结合的产物。

——无线接入技术

1. 无线接入技术主要有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，以及正在发展的Adhoc接入技术。在无线宽带接入网的结构中，远距离采用802.16标准的WiMAX技术，可以在50m范围内提供70Mbps的传输速率，近距离采用802.11标准的WLAN，可以满足一定地理范围内的用户无线接入需求

2. IEEE 802.16标准体系的主要目标制定工作在2~66MHz频段的无线接入系统的物理层与介质访问控制MAC子层规范。为保证无线网络对接入用户的服务质量， 需要更多的带宽，因此使用无线频段为10-66GHz。在802.16标准增加了两个物理层802.16d与802.16e。802.16d主要针对固定的无线网络部署，802.16e则针对火车， 汽车等移动物体的无通信标准问题。在IEEE 802.16标准工作组对应的论坛组织为WiMAX，最高传输速率为134Mbps。

3. 802.11定义了使用红外，调频扩频与直接序列扩频技术，数据传输速率为1Mbps或2Mbps的无线局域网标准。802.11b定义了使用直序扩频技术，传输速率为1Mbps，2Mbps，5.5Mbps与11Mbps的无线局域网标准。802.11a将传输速率提高到54Mbps。