IEEE802标准已被 ANSI采用为美国国家标准,
并且被 ISO作为国际标准,称之为 ISO 8802。
这些标准分成几个部分。 802.1标准对这组标准做了介绍并且定义了接口原语; 802.2标准描述了数据链路层的上部,它使用了逻辑链路控制
LLC(logical link control)协议。 802.3到 802.5分别描述了 3个局域网标准,分别是 CSMA/CD、令牌总线和令牌环标准,每一标准均包括物理层和
MAC子层协议。
IEEE802.3
◇ 以太网是应用最为广泛的网络技术,它基于
CSMA/CD ( 冲突检测媒体访问 /载波侦听 ) 机制,
采用共享介质的方式实现计算机之间的通讯,带宽为 10Mbps。
◇ CSMA/CD 技术采用总线控制技术及退避算法。当一个站点要发送时,首先需监听总线以决定介质上是否存在其它站的发送信号。如果介质是空闲的,则可以发送,如果介质是繁忙的,则隔一次间隔后重发,即采用某种退避算法。
以太网( Ethernet)
早期的以太网由于它介质共享的特性,当网络中站点增加时,网络的性能会迅速下降,另外缺乏对多种服务和 QoS 的支持。随着网络技术的发展,现在的以太网技术已经从共享技术发展到交换技术,交换以太网的出现使传统的共享式以太网技术得到极大改进。共享式局域网上的所有节点(如主机、工作站)共同分享同一带宽,当网上两个任意节点交换数据时,其他节点只能等待。
交换以太网则利用网络交换机在不同网段之间建立多个独享连接 (就象电话交换机可同时为众多的用户建立对话通道一样 ),采用按目的地址的定向传输,为每个单独的网段提供专用的频带(即带宽独享),增大了网络的传输吞吐量,提高了传输速率,其主干网上无碰撞问题。虚拟网技术与交换技术相结合,有效地解决了广播问题,使网络设计更加灵活,网络的管理和维护更加方便。交换式以太网克服了共享式以太网的缺点,并借助于 IP 技术的新发展,如 IP
Multicast,IP QoS 等技术的推出使得交换以太网可以支持多媒体技术等多种业务服务。
快速以太网技术仍然是以太网,也是总线或星型结构的网络,快速以太网仍支持共享模式,在共享模式下仍采用的是广播模式( CSMA/CD 竞争方式访问,IEEE802.3u ),
所以在共享模式下的快速以太网继承了传统共享以太网的所有特点,但是带宽增大了 10 倍。快速以太网的应用主要是基于它的交换模式。在交换模式下,快速以太网完全没有 CSMA/CD 这种机制的缺陷,除了上面谈到的交换以太网的优点以外,交换模式下的快速以太网可以工作在全双工的状态下,使得网络带宽可以达到 200Mbps 。因此快速以太网是一种在局域网技术中性能价格比非常好的网络技术,在支持多媒体技术的应用上可以提供很好的网络质量和服务。
自七十年代早期 Xerox公司出现以来,以太网已经成为主要的网络协议。截至目前,在所有网络协议中,以太网拥有最多的安装端口,并提供相对于令牌环网、光纤分布式数据接口 (FDDI)和 ATM桌面连接的最大成本性能。快速以太网将以太网的速度从每秒 10MB增加到 100MB(Mbps),为主干网和服务器连接提供了一个简单、成本有效的选项。
高速以太网技术
1992年 IEEE重新召集了 802.3委员会,指示他们制订一个快速的 LAN。 802.3委员会决定保持
802.3原状,只是提高其速率,IEEE在 1995年 6月正式采纳了其成果 802.3u。从技术角度上讲,
802.3u并不是一种新的标准,只是对现存 802.3标准的追加,习惯上称为快速以太网。
其基本思想很简单:保留所有的旧的分组格式,
接口以及程序规则,只是将位时从 100ns减少到
10ns,并且所有的快速以太网系统均使用集线器,
不再使用带有刺入式分接头或 BNC连接头的多点电缆。
高速以太网技术
100BASE-T快速以太网
100BASE-T快速以太网是由 10BASE-T以太网标准发展而来的,保留了以太网的观念,网络速度提高了十倍。
100BASE-T标准为 IEEE 802.3u。这就严格限制了网络的传输范围在 210米以内。
备注:它仍然采用 IEEE 802.3 CSMA/CD的媒体访问协议层,并且同样采用星型拓扑结构,不需对工作站的以太网卡上执行的软件和上层协议做任何修改,就可使局域网上的 10BASE-T和 100BASE-T站点间互相通信,不需要任何协议转换。对于原来用 5类双绞线连接的网络,只要更换网卡和集线器,就可平滑地由 10BASE-T升级到 100BASE-T。
但 100BASE-T网络不支持同轴电缆。
100BASE-T标准在最大程度上保持了 IEEE802.3标准的完整性,而且保留了核心以太网的细节规范。
虽然 100BASE-T仍采用常规 10Mbps以太网的
CSMA/CD媒体访问控制方法,但其性能是 10BADE-T的
10倍,而价格仅为其一半。
100BASE-T的 MAC与 10BASE-T的 MAC相比,除了帧际间隙缩短到原来的 1/10外,两者的帧格式及参数完全相同。 100BASE-T的 MAC出可以运行于不同的速率,
并能与不同的物理层接口。这样,原先 10Mbps以太网上运行的软件不加任何修改即可在快速以太网上运行,
原先的协议分析和管理工具也可轻易地被继承。
1,100BASE-T媒体访问控制方法为了能成功地进行冲突检测,100BASE-T也必须满足,最短帧长冲突检测时间 *数据传输速率,的关系。其中的冲突检测时间等于网络中最大传播时延的 2位。 100BASE-T与 10BASE-T的
MAC帧相同,两者的最短帧长均为 64字节( 512
比特),但由于 100BASE-T的数据速率提高了 10
位,故相应的冲突检测时间缩短为 10BASE-T的
1/10,由此整个网络的直径(任何两站点间的最大踯)也减小到 10BASE-T的 1/10。
100BASE-T和 10BASE-T的区别在物理层标准和网络设计方面。 100BASE-T的物理层包含四种媒体选项,100BASE-TX,100BASE-FX、
100BASE-VG和 100BADE-T4。
100BASE-T的物理层
1,100BASE-TX
100BASE-TX的通信介质是 5类 UTP或 5类
STP双绞线。采用 5类 UTP线时,RJ-45接口与
10BASE-T中的连接方法一样,占用其中的 2对绞线(即 1-2,3-6两对),RJ-45的插头和插座必须也是 5类的,否则达不到传输要求。
100BADE-TX采用两对链路,其中一对用于发送,另一对用于接收,每对链路实现单方向的
100MBPS数据速率。
2,100BASE-T4
100BASE-T4。 100BASE-T4是为在低质量要求的 3
类非屏蔽双绞线上实现 100MBPS数据速率而设计的,该规范也可使用 4类或 5类非屏蔽双绞线。
100BASE-T4的通信介质采用 3类,4类,5类 UTP线路上四对线路进行 100Mbps的数据传输。其中三对双绞线用于数据传输,一对用于冲突检测。
100BASE-T也使用 RJ-45接口,连接方法与 10BASE-
T相同,即 1-2,3-6,4-5,7-8四对线一一对应连接。对于原来用 3类线布线的系统,可以通过采用
100BASE-T4把网络从 10Mbps升级到 100Mbps,无需重新线。它的带宽不超过 30MHz。
但在 10BASE-T系统中仅用了其中 1-2,3-6两对,一般在布线时四对线都会安装连接。
要想直接用一对 3类非屏蔽双绞线获取 100MBPS的数据速率几乎是不可能的。因此,100BASE-T4采用一种称为 8B/6T的编码方案。该方案将原始数据流分为 3
股子数据流,经 4对子信道 D1--D4传输,每个子信道的数据速率为 33.3MBPS。其中 D1,D3,D4用于发送,
D2,D3,D4用于接收。因此,D3\D4被配置为双向传输。
另外,D2既用于接收,有用于冲突检测。每个子信道中,将每 8为数据为单位影谢成一个 6位的信号码组,
这样,子信道的信号传输速率便为 33.3×
( 6/8)=25Mbaud。
2,100BASE-T4
提速措施,
1,减小传输距离;
2,增加结点间的连线;
3,采用 4B/5B编码。
10Base-T升级到 100Base-T:
1,换 hub; 2,换网卡; 3,换传输媒体。
优点,1,与 10Base-T网络连接时,不需帧转换; 2,不改变 10~ 100交换器; 3,价格便宜。
缺点,传输距离有限
3.100BASE-FX
100BASE-FX的通信介质采用两芯 62.5/125微米的光纤。接口与 FDDI网络中设定的一样,即 MIC、
ST或 SC光纤接口。传输距离远远大于 UTP线路,
用于连接主干和跨楼宇间的连接。 100BASE-TX和
100BASE-FX都使用高效 4B/5B NRXI编码。 NRZI为差分不归零制编码,这种编码与常规的不归零制
( NRZ)编码的区别在于每个,1”码开始处都有跳变、每个,0”码开始处没有跳变。在 NRZI编码中的,信号通过相邻码元极性的跳变来解码,而不是简单地绝对电平为准,由此可获得更高的抗干扰能力。
100VG- AnyLAN是基于 100BASE- VG的技术,
这里 VG代表声音级( Voice Grade),表示采用音频非屏蔽双绞线作为物理媒体。美国联邦通信委员会规定非屏蔽双绞线上的信号频率必须低于 30MHz,
为了利用现有音频非屏蔽双绞线传输 100Mbps的数据流,100VG- AnyLAN采用了四重信号技术。这种技术在每个节点和集线器间连接有 4对非屏蔽双绞线,信息分四路在 4对双绞线上同时传输,进行半双工通信。由于目前采用 4对非屏蔽双绞线的较多,所以 100VG- AnyLAN又被称为 4- UTP 100VG
- AnyLAN。
100BASE- VG
100VG- AnyLAN的网络拓扑结构与 100BASE
- T相同,都为星形结构。
在信道上,100VG- AnyLAN采用了 5B/6B、不归零制和扰码技术,这组技术不但编码效率高,并且增强了数据抗噪声和抗错码的能力,简化了定时恢复电路的实现。
100BASE- VG
100VG- AnyLAN的 MAC层和以太网采用的 CSMA/CD
完全不同,它是采用 需求优先权访问方法,而且能保证用户等待时间最大不超过其余各用户各发送一帧信息所需时间之和,确保了网络在重负荷时的时延性能。另外,
为了满足不同业务不同的服务要求,100VG- AnyLAN还采用了 优先级机制,因此,它适合于实时业务传输和多媒体信息传输。
100VG- AnyLAN的不足之处是其 MAC层与以太网不兼容,另外,该技术虽然在初期得到 IBM,AT&T和 HP等公司的推动和支持,但目前还只有 HP等少数公司提供有关产品。
100BASE- VG
交换式局域网传统的共享 LAN都是局限于许多站点共享一个公共通信介质的访问。
缺点:分到的带宽少。
解决途径:网络区段化,每个网段上只有两个站点时,不存在碰撞和竞争。
全双工交换式局域网在广域网上的连接通常是全双工的,但以前局域网一直工作在半双工方式下。
原因:在总线方式下采用 CSMA/CD协议,
如果两台工作站同时发送就会产生碰撞,所以只能是半双工方式。
所谓全双工 FDX( Full-Duplex)是在一个连接上同时进行数据的接收和发送。
在 10Base-T的局域网中,虽然使用两对双绞线与集线器相连,一对用于发送,另一对用于接收,但根据 10Base-T
规定,在发送时必须在接收电缆上,监听,碰撞信号,而不能接收数据,所以也作为半双工方式工作。
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RJ45 RJ45
RJ45RJ45
( a) 交换机全双工工作方式 ( b) 共享 HUB半双工工作方式,
只有采用交换器连接网络时才能使用全双工通信,
交换器的每个端口只连接一个站点,不会产生碰撞,
也就不用在发送时用接收电缆监听碰撞信号。
随着多媒体技术,网络分布计算,桌面视频会议等应用的不断发展,用户对局域网的带宽提出了更高的要求 ;同时,100M快速以太网也要求主干网,
服务器一级有更高的带宽,另外,由于以太网的简单,
易用,廉价及应用的广泛性,人们有迫切要求高网速技术与现有的以太网保持最大的兼容性,千兆以太网技术就是在这种需求背景下开始酝酿的,1996年 3
月成立的 IEEE802.3Z工作组,专门负责千兆以太网的研究,并制定相应标准。
千兆位( Gigabit)以太网千兆位( Gigabit)以太网千兆以太网使用原有以太网的帧结构、
帧长及 CSMA/CD协议,只是在低层将数据速率提高到了 1Gbps。因此,它与标准以太网( 10Mbps)及快速以太网
( 100Mbps)兼容。用户能在保留原有操作系统、协议结构、应用程序及网络管理平台与工具的同时、通过简单的修改,使现有的网络工作站廉价地升级到千兆位速率。
Gigabit Ethernet(千兆位以太网或吉比特以太网 )
构筑于以太网协议之上。该协议在 1998年 6月实现标准化,有可能成为高速局域网主干和服务器连接领域的一种主要协议。由于千兆位以太网明显借助于以太网,因此客户能够利用他们现有的知识基础来管理和维护千兆位网络千兆位( Gigabit)以太网千兆位( Gigabit)以太网该技术采用 IEEE 802.3帧格式,CSMA/CD访问控制技术,通信介质采用 100M STP屏蔽双绞线
( 1000BASE CX),传输距离 25m; 5类 UTP
( 1000BASE-T)距离 100m; 5类 UTP
( 1000BASE SX)距离 500m;多模光纤
( 1000BASE LX)可达 3km。单模光纤以适应日益增多的用户业务对带宽的需求,在局域网组网技术上形成与 ATM竞争的格局。
提速措施,
1.将比特发送时间从 100ns减到 1ns;
ns毫微秒 (时间单位等于 1秒的 10亿分之一 )
2,传输媒体采用光纤或短距离双绞线;
3,改变编码技术。
千兆以太网的链路层协议、最大和最小的帧长度和帧格式与传统的以太网相类似。千兆以太网还利用 CSMA/CD。
在协议上增加一些新的特性,以解决在高速环境里与标准的以太网帧结构相一致的物理特性问题,
实现千兆以太网最通用的办法是采用三层设计。最下面的一层由 10Mbps以太网交换机加 100Mbps上行链路组成,第二层由 100Mbps以太网交换机加千兆以太网上行链路组成,最高层由千兆交换机或 ATM
交换机组成,
一方面为了保持从标准以太网、快速以太网到千兆以太网的平滑过渡,另一方面又要兼顾新的应用核心的数据类型,在千兆以太网的研究过程中注意以下特点:
⑴,简易性:千兆以太网保持了经典以太网的技术原理、安装实施和管理维护的简易性,这是千兆以太网成功的基础之一。
⑵,技术过渡的平滑性:千兆以太网保持了经典以太网的主要技术特征,采用 CSMA/CD媒体管理协议,采用相同的帧格式及帧的大小,支持全双工、半双工工作方式,以确保平滑过渡。
千兆以太网的特点
⑶,网络可靠性,采用中央集线器和交换机的星形结构和结构化布线方法,以确保千兆以太网的可靠性。
⑷,可管理性和可维护性:采用简易网络管理协议
(SNMP),即经典以太网的故障查找和排除工具,以确保千兆以太网的可管理性和可维护性。
⑸,网络成本包括设备成本、通信成本、管理成本、
维护成本及故障排除成本。由于继承了经典以太网的技术,使千兆以太网的整体成本下降。
⑹,支持新应用与新数据类型千兆以太网的特点千兆以太网最初的应用将是在路由器、交换机、集线器、中继器和服务器之间需要高带宽的校园或建筑物。下面举出几种升级方式的例子。
升级到千兆以太网升级到千兆以太网( 1)
(1)升级交换机到交换机的连接这是很直接的升级方案,将快速以太网交换机或中继器之间的 100Mbps连接升级或 100/1000交换机之间的 1000Mbps连接,从而可支持更多的交换和共享快速以太网段。
升级到千兆以太网( 2)
(2)升级交换机到服务器的连接最简单的升级方案,将快速以太网交换机升级成千兆以太网交换机,与安装了千兆以太网卡的高性能服务器组与 1000Mbps的高速率相连,提供对应用和文件服务的高速访问能力。
图 a为升级前,图 b为升级后。
升级到千兆以太网( 3)
(3)升级交换式快速以太网主干多个 10/100交换机构成的快速以太网主干可以升级为支持多个 100/1000交换机及其它含有千兆以太网接口和上连模块的路由器和集线器的千兆以太网交换机。若需要也可安装千兆集线器和
/或缓存式分配器。
图 a为升级前,图 b为升级后。
图 A
图 B
光纤分布式数据接口 FDDI网络概述光纤分布式数据接口 FDDI
---- Fiber Distributed Data Interface,
传输速率高达 100Mbps,标准是 ANSI X3T9.5。
采用了类似令牌环网的协议,用光纤作为传输介质,环路长度可扩展到 200公里,
连接的站点数可以达到 1000个。 沿用 IEEE
802系列局域网的设计规范,IEEE 802.5 Token
Ring令牌环网络技术加以改进。
FDDI网络在过去的 10年中有了迅速的发展,
主要的网络产品制造商有 DEC,AT&T等,正如下图所示,绝大部分的 FDDI都是用于 LAN
的骨干网 。
图示 FDDI环作为连接 LAN的骨干网
1,使用 802.2LLC协议,与 802局域网兼容;
2,使用基于 IEEE802.5的 MAC协议;
3,使用双环拓扑结构;
4,使用多模,单模光纤或双绞线作为传输媒体;
5,数据率为 100Mbps,光信号码元传输率为 125Mbaud
6,连接站数小于等于 1000个,若都是 双连接站,为 500站
7,最大站距离为 2000m,环路长 100km,光纤总长 200km
8,具有动态分配 带宽 的能力,能同时支持 同步 和 异步 数据服务;
9,最大分组长度 4500字节 。
主要特性
1,高速局域网 ( 数据中心环境,办公室,建筑物环境 ) ;
2,城域网 ( 较小网络的互联 ) ;
3,主干网(校园网环境、多校园网环境)。
适用范围
FDDI与 802.5令牌环网的主要差别
FDDI是在 OSI参考模型出现后发展起来的一种高速网络技术 。 它所遵循的标准完全处于 OSI框架下,是一种物理层和数据链路层标准,只有两个层次 。 由图可以看出,FDDI将 OSI模型的物理层和数据链路层分别分成了两个子层 。 物理层分割成的两个子层是:
1,物理媒体相关层( PMD),定义了连接在媒体上的所有硬件和设备的规范,包括光纤的物理特性、光纤连接器、光纤收发器和光旁路开关。
2,物理层协议层( PHY),规定了传输编码、解码、时钟同步和组成传输的帧;
3,媒体访问控制层( MAC),对发送数据封装成帧、对收到的帧解封,负责媒体访问、编址、各种帧格式、差错检测和令牌管理。
4,LLC:不属于 FDDI协议,为 LLC用户提供了交换数据的手段。
5,站管理( SMT),定义如何对物理媒体相关层、物理层协议层和媒体访问控制部分进行控制和管理。 包括连接管理、节点配置、故障恢复等。
FDDI网络的组成,FDDI的站点连接
FDDI的一大特点是其设备可以采用多种方法连接。 FDDI定义了单连接站点
( SAS)、双连接站点( DAS)和集线器三种类型的设备。
FDDI采用双环体系结构,两环上的信息反方向流动。双环中的一环称为主环,另一环称为次环。在正常情况下,主环传输数据,次环处于空闲状态。
双环设计的目的是提供高可靠性和稳定性。其结构如下图所示:
图示 FDDI环结构示意图
FDDI网络的结构光纤构成的 FDDI,其基本结构为两个封闭的逆向双环,一个环为主环( Primary Ring),另一个环为备用环( Secondary Ring)。
( a) FDDI结构图 ( b) FDDI环自愈
FDDI网络的结构
FDDI网络的结构
FDDI 网络的组成,
构成 FDDI的构件至少应具有下述部分:
1、光纤电缆。
2,FDDI适配器。
3,FDDI适配器与光纤相连的连接器
FDDI-Ethernet网桥,FDDI集中器、光旁路器
FDDI使用光纤作为最主要的传输介质,
不过 也可以在铜质线缆上实现 。 使用铜质线缆的 FDDI被称为 CDDI。 与铜质介质相比,
光纤具有一些明显的优势。因为光纤不会向外界辐射电子信号,所以使用光纤介质的网络无论是在 安全性,可靠性还是网络性能 方面都有了很大的提高。
1、光纤电缆
FDDI定义了两种不同类型的光纤,分别是单模光纤和多模光纤。
所谓模就是指以一定的角度进入光纤的一束光线。多模光纤使用发光二极管( LED)作为发光设备,而单模光纤使用的则是激光二极管( LD)。
多模光纤 允许多束光线穿过光纤。因为不同光线进入光纤的角度不同,所以到达光纤末端的时间也不同。这就是我们通常所说的模色散。色散从一定程度上限制了多模光纤所能实现的带宽和传输距离。
正是基于这种原因,多模光纤 一般被用于同一办公楼或距离相对较近的区域内的网络连接。
单模光纤 只允许一束光线穿过光纤。因为只有一种模态,所以不会发生色散。使用单模光纤传递数据的质量更高,传输距离更长。单模光纤 通常被 用来连接办公楼之间或地理分散更广的网络。
以下是单模光纤和多模光纤的简单示意图:
FDDI标准对如何与光纤的连接规定了一些规则,旨在防止构成错误的拓扑结构。
⑴ 端口类型 A,用于连接 FDDI双环的主环入和备环出。
⑵ 端口类型 B,用于连接 FDDI双环中主环出和备环入。
⑶ 端口类型 M,用于连接单连接站( SAS)、双连接站( DAS)或另外的集中器。
⑷ 端口类型 S,用于连接到集中器上。
2,FDDI端口类型同时具备这四种端口类型的 FDDI设备是集中器,如图所示。端口 A用于连接 FDDI的主环入和备环出; 端口 B用于连接 FDDI双环中主环出和备环入;端口M用于连接单连接站( SAS)、双连接站( DAS)或另外的集中器;
FDDI网络节点与光纤相连需要连接器,连接器有两种:
( 1),MIC媒体接口连接器。
MIC连接器如图所示。 MIC的结构可确保光纤与节点中的发送/接收光学器件对准。该连接器由带锁的插头和带销的插座组成。锁的作用是保证插头安装不会出错,
因为安装不正确将使 FDDI构成的环失效。
( 2),ST型连接器。
ST型连接器也可用于连接光纤和 FDDI节点,但这种连接器的插座未提供带锁机构,如不小心,有可能反接。
显而易见,这种连接器具有较低的费用。 ST型连接器如图所示。
3,光纤媒体连接器
DAS,dual attachment station(双连接站)。 所谓
DAS是具有两个 FDDI端口,因而能直接与双环相连的工作站,正常情况下,只有一个方向的环路(主环)工作另一个环(次环)不工作,当环路的链路出现故障市,FDDI
自动重新配置,启动次环,让网络继续工作。其拓扑结构为 逆向双环。
用双连接站组成 FDDI网络
SAS single attachment station (单连接站 ),
SAS只有一个 FDDI端口,要与 FDDI环相连必须经过集中器(集中器:又被称为双连接集中器,是 FDDI
网络的重要组成部分,可以直接与主环路和备用环路连接,并确保任何单连接节点出现的故障都不会扩散到整个环路。 )
按照 FDDI的标准,可使用多种拓扑结构,其中下述四种极为重要:
1、独立集中器型。
2、逆向双环。
3、集中器树。
4、树型双环。
用集中器组成 FDDI网络由一个集中器和连接站组成,如图所示,连接站可以是 SAS也可以是 DAS,看上去像 Ethernet中 Hub所构成的结构。独立集中器型通常用来连接高性能的设备,或用来连接多个 LAN。
独立集中器型逆向双环当很多用户设备需要连接在一起时,可使用这种结构。集中器按分层星形方式相连,其中一个集中器用作树的根,也就是起 Hub作用。这种结构的特点是,
增加或去掉 FDDI集中器,SAS或 DAS,或改变其地理位置,都不破坏 FDDI的工作。
集中器树树型双环树型双环结构中,集中器级连在一起,双环则处于企业或校园最重要的骨干位置,这种结构具有高度的容错特性,而且是最为灵活的拓扑形式。支干增加只需通过增加集中器便可实现,并可保证提供备份数据通路。然而,这种结构造价是最高的一种。
FDDI建立在小令牌帧的基础上,当所有站都空闲时,小令牌帧沿环运行。当某一站有数据要发送这时,
必须等待有令牌通过时才可能。一旦识别出有用的令牌,该站便将其吸收,随后便可发送一帧或多帧。这时环上没有令牌 上 环后,便在环上插入一新的令牌,
不必像 802.5令牌环那样,只有收到自己发送的帧后才能释放令牌。因此,任一时刻环上可能会有来自多个站的帧运行。
FDDI的令牌访问协议
FDDI的操作原理
FDDI网络的工作建立在短令牌帧的基础上。当所有站都空闲时,短令牌帧沿环运行。
FDDI 网络的优点
1,较长的传输距离
2,具有较大的带宽
3,可靠性高
4,安全性好
5,互操作性强
FDDI,100BASE-T与交换式局域网技术的比较为了使得 FDDI能够更加有用,在此基础上又制定了铜缆分布式数据接口 CDDI标准。 铜线分布式数据接口 (CDDI)是 FDDI 的一种变型,
可以在不昂贵的铜线电缆上运行而使用相同的协议。
铜缆分布式数据接口是 FDDI协议在铜轴双绞线上的实现。与 FDDI一样,它的速率为
100Mbps,也采用了双环体系结构提供冗余特性。
CDDI支持的工作站与集线器间的最大距离为
100米。
铜缆分布式数据接口 CDDI
面向家庭、小型商务或小规模应用的主要接入技术有:
( 1)普通电话公用网的接入,也称为 POTS(普通老电话服务)。比如:一台 PC通过 Modem拨号经公用电话网上网。采用的传输媒体是双绞线(电话铜线),最大的传输速率为 14.4Kbps,33..6Kbps以及 56Kbps,接人质量较差。
( 2) ISDN接人,即窄带的综合业务数字网服务。其目标是希望使一个用户终端至另一个用户终端之间的传输全部数字化,以数字形式统一处理各类业务。目前主要通过 ISDN Modem或其他相应设备,利用拨号方式通过电话网工作。传输媒体是双绞线,最大传输速率为
64Kbps与 128Kbps。一条线有可能连多台终端并提供多种业务(如话音,FAX、数据)。
综合业务数字网 ISDN概述
( 3) ADSL接入。 ADSL即是异步数字用户环路的缩写,通过两种线路编码调制技术(无载波调幅调相和离散多音),能在传统的电话线(双绞铜线)提供下行(至用户方向) 8Mbps的传输速率。
ADSL SDSL
综合业务数字网 ISDN概述原来各种业务(电话、数据交换和传真等)
都有各自的专用网。客户每增加一种业务就要增加设备,这对用户和电信部门都是负担。
于是就有人提出 ISDN的概念。
1)用一个用户网接口( UNI,User
Network Interface)提供各种业务。
2)终端接口实行国际标准化,确保终端的可携带性(可带到世界如何地方)。
综合业务数字网 ISDN概述
ISDN( Integrated Services Digital Network)
综合业务数字网是利用现存的电话网而实现数字传输的方法。 电信局称 ISDN(综合业务数字网)为“一线通”。,一线通”可提供话音和非话音业务。
定义:是在现有电话网上开发的一种集语音、
数据和图象通信于一体,把各种电信业务(如电话、电报、传真、数据、图象等)综合在同一个网内处理并传输,用户的访问是通过少量多用途用户网络接口标准实现的。
综合业务数字网 ISDN概述向用户提供基本速率和一次群速率两种接口。基本速率接口包括两个能独立工作的 B信道
( 64Kbit/s)和一个 D控制 信道( 16Kbit/s)和
1个的基本接口( 192 kbit/s)。 其中 B信道一般用来传输话音、数据和图像,D信道用来进行传输控制。
目前国内的 ISDN业务大多为 2B+D( N-ISDN)
综合业务数字网 ISDN概述提供这种接口的 ISDN具有多个 64
kbit/s 的速率,为了于后述的提供 150
Mbit/s 和 600 Mbit/s速率的 B- ISDN
( Broadband aspects of ISDN:宽带
ISDN)区别,它被称为 N- ISDN
( Narrowband aspects of ISDN)。
综合业务数字网 ISDN概述电话的语音需要 4 kHz (确切地说是 0.3~3.4
kHz)的带宽。把语音以数字信号送出时,
需要的采样周期就是 8 kHz。再把语音电平
(音量)按 8 位进行编码,所以每秒钟的传送速率为,
8X8 kbit/s = 64 kbit/s
这就是为什么 N- ISDN 以 64 kbit/s 为基本,
一个 B信道的原因。
一,ISDN的基本概念和特点
ISDN的基本特点,
1.端到端的数字连接
2.业务综合化
3.标准的入网接口
4.开放式网络结构
1984年,CCITT对 ISDN定义了交换设备和用户设备之间的两种数字管道接口,基本速率接口( BRI)和一次群速率接口
( PRI)。两种接口都能同时提供声音和数据服务,能在同一个传输管道上进行线路交换和分组交换,接口也能以不同速率和专用网互连。
二,N-ISDN的两种用户网络接口
基本速率接口 2B+D
( BRI,Basic Rate Interference)
基本速度接口,其中 B为 64Kbit/s
的数字信息信道,D为 16 Kbit/s的数字信令信道。 2B+D的速率为 144Kbit/s 。
BRI用于小容量系统,如声音/数据工作站等。
基群速率接口
( PRI,Primary Rate Interference )
PRI包括 23个 B通道和一个 64Kbps的 D
通道,或 30个 B通道和一个 64Kbps的 D通道,
管道传输速率达 1.554Mbps或 2.048Mbps,
它用于大容量系统。
其中 B为和 D均为 64 Kbit/s的数字信道。
B信道用于传递用户信息,D信道主要用于传送信令信息,无信令信息时传送分组数据信息。
图 用于家庭或小企业单位的配置
在 ISDN中 CCITT定义了四个参考点,称为 R,S,T和 U:
U参考点连接 ISDN交换系统和 NT1,采用两线的铜的双绞线或光纤;
T参考点是 NT1上提供给用户的连接器;
S参考点是 ISDN的 NT2和 ISDN终端的接口;
R参考点连接终端适配器和非 ISDN终端,它使用很多不同的接口。
如何接入 "一线通 "
非 ISDN标准终端,普通电话可以通过适配器( TA)、一类网络终端( NT1)接入
ISDN网络;或者将普通电话直接通过智能网络终端( NT1+)接入 IDSN网络。
标准 ISDN终端:数字话机或 G4传真机等其它标准 ISDN客户终端设备通过一类网络终端( NT1)或通过智能网络终端( NT1+)
接入 ISDN 网络。
ISDN是在数据网技术的基础上发展起来的,数字网的基本技术包括数字传输、数字交换、网同步和公共信令。
ISDN的技术基础
ISDN的技术基础
(1)数字传输,数字传输技术可以采用脉码调制
(PCM),差分脉码调制 (DPCM),自适应差分脉调制
(ADPCM),增量调制 (M)等多种方式,
(2)数字交换,数字交换系统由硬件和软件共同组成,硬件包括控制系统,话路系统,输入 /输出系统等处理机系统 ;软件包括操作系统 ;应用程序,用户数据及控制数据,
(3)公共信令,公共信令利用一个公共信道传输多个其它信息的信令,
(4)同步网技术,同步网向网内所有数字交换设备提供时钟同步控制信号,使它们的时钟频率保持相同的速度,
早在 1985年 1月,CCITT第 18研究组就成立了专门小组着手研究宽带 ISDN,并提出了关于 B-ISDN的建设性框架。此后,就采用同步时分方式 STM( Synchromous Transfer
Mode)还是异步传输模式 ATM( Asynchronous
Transfer Mode)进行了多年讨论,到 1989年,
由于解决了 ATM存在的许多问题,才一致同意采用 ATM方式,并要求 CCITT加速制定 ATM标准,
以促进 B-ISDN的发展。由此在 1990年 11月召开的第 18研究组全体会议上通过了关于 B-
ISDN的 I-系列建议草案。
由窄带 ISDN向宽带 ISDN的发展,可分为三个阶段第一阶段是进一步实现话音、数据和图象等业务的综合。 它由三个独立的网构成初步综合的 B-ISDN。由
ATM构成的宽带交换网实现话音、高速数据和活动图象的综合传输。
第二阶段的主要特征是 B-ISDN和用户 --网络接口已经标准化,光纤已进入家庭,光交换技术已广泛应用,
因此它能提供包括具有多频道的高清晰度电视 HDTV
( High Definition Televition)在内的宽带业务。
第三阶段的主要特征是在宽带 ISDN中引入了智能管理网,由智能网控制中心来管理三个基本网。 智能网也可称做智能宽带 ISDN,其中可能引入智能电话、智能交换机及用于工程设计或故障检测与诊断的各种智能专家系统。
目前 B-ISDN采用的传输模式主要有高速分组交换、高速电路交换、异步传输模式 ATM和光交换方式四种。
高速分组交换是利用分组交换的基本技术,
简化了 X.25协议,采用面向连接的服务,在链路上无流量控制、无差错控制,集中了分组交换和同步时分交换的优点,已有多个试验网已投入运行。
高速电路交换主要采用 多速时分交换方式
( TDSM),这种方式允许信道按时间分配,其带宽可为基本速率的整数倍。由于这是快速电路交换,其信道的管理和控制十分复杂,尚有许多问题需要继续研究。
光交换技术的主要设备是光交换机,它将光技术引入传输回路,实现数字信号的高速传输和交换。
关于异步传输模式 ATM,将在下面做较详细介绍。
ATM高速网络技术
B-ISDN—— 宽带综合业务数字网
1990年,CCITT建议将 ATM
( Asynchronous Transfer Mode)异步传输模式作为实现 B- ISDN的一项技术基础。
欧洲重在图象通信把相应的技术称为异步时分复用
( ATD),美国重在高速数据通信把相应的技术称为快速分组交换( FPS),国际电联经过协调研究,于1
988年正式命名为 Asynchronous Transfer
Mode(ATM) 技术,推荐其为宽带综合业务数据网 B-
ISDN的信息传输模式。
随着 Internet的飞速发展,现有的 Internet主干网在带宽和速率上已越来越不适应发展的需要,必须加以改进。,只有 ATM能够最好地满足这种需要。 因为光纤分布式数据接口和分布式队列双总线的服务范围有限主要 应用于校园网和城域网;快速以太网则仍属于局域网的范畴,不能提供远程访问业 务;帧中继则难以支持实时业务,如话音、图象等。 只有 ATM,作为 ITU-T建的
BISDN 的最终传输模式,以它所具有的灵活性和支持多媒体业务的能力而成为最有前 途的远程互连局域网技术。
ATM的基本概念
ATM 按 ITU-T的定义,它是指“以信元为信息传输、复接和交换的基本单位的转送方式”。也就是说,使用信元是
ATM的基本特征。
ATM是一种基于信元的交换和复用技术,
它采用固定长度的信元( cell),每个信元长度为 53个字节,其中 48个为信息字节,5个字节为信头,载有信元的地址信息和控制信息。
ATM网络是一种异步传输方式
是在时分复用( TDM)和同步传输( STM)的基础上发展起来的。
TDM是在一条通信线路上按一定的周期(如
125μs)将时间按帧分成时间块,每一帧中又分成若干时隙,每个时隙携带相应的用户信息。
STM 其交换是在固定时隙之间进行的,这种对应关系在通信中是固定不变的,直至相应的通信结束。
由于在 ATM中具有动态分配带宽的特点,时隙不再固定地分配给某一信源,而是按需分配,只要时隙空闲,任何允许传送的信源都能占用,可以充分地利用带宽资源。
ATM的信元格式
ATM的基本单位是信元( cell),信元 实际上就是分组,只是为了区别于 X.25的分组,
才将 ATM的信息单元叫作 信元 。 ATM的信元具有固定的长度,其格式如图所示,每个信元长度为 53个字节,前 5个字节为信头( header),载有地址信息和控制信息,后 48个字节为信息字节,也称为净荷( payload)。
从交换的实现来看,采用固定长的信元便于采用硬件来实现。从帧转换成信元称为分片
( segmentation),从信元变回帧称为重组
( Reassemble)。
信头中包括的内容有:
(1)一般流量控制字段 GFC(Generic Flow Control),又称接入控制字段。当多个信元等待传输时,用以确定发送顺序的优先级。
(2)虚通路标识字段 VPI(Virtual Path Identifier)和虚通道标识字段 VCI(Virtual Channel Identifier)用做路由选择。
(3)负荷类型字段 PT(Payload Type)用以标识信元数据字段所携带的数据的类型。
(4)信元丢失优先级字段 CLP(Cell Loss Priority)用于阻塞控制,若网络出现阻塞时,首先丢弃 CLP位置的信元。
(5)信头差错控制字段 HEC(Head Error Control)用以检测信头中的差错,并可纠其中的 1比特错。 HEC的功能在物理层实现。
ATM参考模型在 ITU-T的 I.321建议中定义了 B-ISDN协议参考模型,它包括三个面:用户面、控制面和管理面,而在每个面中又是分层的,分为物理层,ATM层,AAL层和高层。
协议参考模型中的三个面分别完成不同的功能:
用户平面,采用分层结构,提供用户信息流的传送,同时也具有一定的控制功能,如流量控制、差错控制等;
控制平面,采用分层结构,完成呼叫控制和连接控制功能,利用信令进行呼叫和连接的建立、监视和释放;
管理平面,包括层管理和面管理。其中层管理采用分层结构,完成与各协议层实体的资源和参数相关的管理功能。同时层管理还处理与各层相关的信息流;面管理不分层,它完成与整个系统相关的管理功能,并对所有平面起协调作用。
ATM参考模型
DSL(数字用户线路,Digital Subscriber
Line)是以铜质电话线为传输介质的传输技术组合,它包括 HDSL,SDSL,VDSL,ADSL和 RADSL等
,一般称之为 xDSL。它们主要的区别就是体现在信号传输速度和距离的不同以及上行速率和下行速率对称性的不同这两个方面。
HDSL与 SDSL支持对称的 T1/E1( 1.544Mbps/2.048Mbps)
传输。其中 HDSL的有效传输距离为 3- 4公里,且需要两至四对铜质双绞电话线; SDSL最大有效传输距离为 3公里,只需一对铜线。
比较而言,对称 DSL更适用于企业点对点连接应用,如文件传输、
视频会议等收发数据量大致相应的工作。同非对称 DSL相比,对称
DSL的市场要少得多。
ADSL技术
VDSL,ADSL属于非对称式传输。其中
VDSL技术是 xDSL技术中最快的一种,在一对铜质双绞电话线上,上行数据的速率为 13到
52Mbps,下行数据的速率为 1.5到 2.3 Mbps,但是 VDSL的传输距离只在几百米以内。
ADSL 在一对铜线上支持上行速率 640Kbps
到 1Mbps,下行速率 1Mbps到 8Mbps,有效传输距离在 3- 5公里范围以内;
在 Internet中,浏览 Web等客户 /服务器业务的下行数据量要大得多,因此适于采用下行高速化的 ADSL Modem。
VDSL,HDSL,IDSL,SDSL等 DSL技术
ADSL技术
不对称数字用户线 ADSL作为一种传输层的技术,充分利用现有的铜线资源,在一对双绞线上提供上行 640kbps下行 8Mbps的带宽,
从而克服了传统用户的“瓶颈”,实现了真正意义上的宽带接入。
ADSL下行带宽中的一部分可以用于语音,因此,不需要另外的线路就可以打电话。与有线电视线路上提供的类似服务不同,在使用
ADSL时,不必与邻居争夺带宽。在许多情况下,凭借现有的电话线路就可以应用 ADSL。
ADSL接入服务能做到较高的性价比,与 ADSL接入技术较其它接入技术具有其独特的技术优势是分不开的。 ADSL与其它接入服务的比较,ADSL
与普通拨号 Modem及 N-ISDN的比较:
A) 比起普通拨号 Modem的最高 56K速率,以及 N-ISDN 128K的速率,ADSL的速率优势是不言而喻的。
B) 与普通拨号 Modem 或 ISDN相比,ADSL更为吸引人的地方是:它在同一铜线上分别传送数据和语音信号,数据信号并不通过电话交换机设备,减轻了电话交换机的负载。这意味着使用
ADSL上网并不需要缴付另外的电话费。
ADSL接入类型:
专线入网方式:
用户拥有固定的静态 IP地址,24小时在线。
虚拟拨号入网方式:
并非是真正的电话拨号,而是用户输入帐号、
密码,通过身份验证,获得一个动态的 IP地址,可以掌握上网的主动性。
几种 ADSL MODEM接入示意图
1.以太网接口外置式 ADSL MODEM 接入示意图
2.USB接口外置式 ADSL MODEM接入示意图
3.PCI接口内置式 ADSL MODEM接入示意图
ADSL设备的安装
ADSL安装包括局端线路调整和用户端设备安装。在局端方面,由服务商将用户原有的电话线中串接入 ADSL局端设备;用户端的 ADSL安装也非常简易方便,只要将电话线连上滤波器,滤波器与 ADSL MODEM之间用一条两芯电话线连上,ADSL MODEM与计算机的网卡之间用一条交叉网线连通即可完成硬件安装,再将 TCP/IP
协议中的 IP,DNS和网关参数项设置好,便完成了安装工作。
局域网用户的 ADSL安装与单机用户没有很大区别,只需再加多一个集线器,用直连网线将集线器与 ADSL MODEM 连起来就可以了。
中央交换局端模块包括在中心位置的 ADSL
Modem和接入多路复合系统,处于 中心位置的 ADSL Modem被称为 ATU- C( ADSL
Transmission Unit- Central)。接入多路复合系统中心 Modem通常被组合成一个被称作接入节点,也被称作,DSLAM”( DSL
Access Multiplexer)。
远端模块由用户 ADSL Modem 和滤波器组成,用户端 ADSL Modem通常被称为 ATU
- R( ADSL Transmission Unit-
Remote)。
ADSL的应用及前景由于 ADSL在开发初期,是专为视像节目点播而设计的,具有不对称性和高速的下行通道,随着 Internet的急速发展,ADSL作为一种高速接入 Internet的技术更具有生命力,它使在现有 Internet网上提供多媒体服务成为可能。
随着 ADSL技术的进一步推广应用,ADSL接入还将可以提供点对点的远程医疗,远程教学,远地可视会议等服务。
许多专家预测,以 ADSL为主的 xDSL技术终将成为铜双绞线上的赢家,目前采用普通拨号 Modem及 N-
ISDN技术接入的用户将逐步过渡到 ADSL等宽带接入方式,并最终实现光纤接入。
比较项目 ADSL 56K Modem ISDN Cable Modem
传输介质 普通电话 线 普通电 话线 普通电话线 有线电视同轴电缆最大上传速度 1M 56K 1B=64K,2B=128K 10M
最大下载速度 8M 56K 1B=64K,2B=128K 10M
用户终端设备
ADSL
MODEM和滤波分离器
56K
MODE
M
NT1和 TA或含 NT1的 TA Cable Modem
电话拨号 无 有 有 无驱动支持软件 专线方式虚拟拨号
Modem
专用驱动
ISDN专用驱动程序 专用驱动程序与计算机接口 标准局域 网
RS232
串行接口
RS232串行接口或内置卡专用接口内置卡专用接口或标准局域网占线遇忙 不会 会 会 不会网络使用费 有 有 有 有电话通信费 无 有 有 无打电话的同时上网有 无 可,速度降为 64K
无备注,最高速度为理论值,实际在 ISP支持及线路最佳状态下参看下表最大上传速度
1M 53K左右
1B=64K,2B
=128K
技术本身是总线型网络,
用户之间分享带宽,当一条线路上用户激增时,其速度将会减慢。大部分情况下,还必需兼顾有线电视节目,占用带宽,所以理论传输速率只能达到一小半。国外公司实验表明,
其速率减为 1M-2Mbps,
更常见的是 400K-500Kbps。
最大下载速度
8M 53K左右
1B=64K,2B
=128K
比较项目 ADSL 56K
Modem
ISDN Cable Modem
并且被 ISO作为国际标准,称之为 ISO 8802。
这些标准分成几个部分。 802.1标准对这组标准做了介绍并且定义了接口原语; 802.2标准描述了数据链路层的上部,它使用了逻辑链路控制
LLC(logical link control)协议。 802.3到 802.5分别描述了 3个局域网标准,分别是 CSMA/CD、令牌总线和令牌环标准,每一标准均包括物理层和
MAC子层协议。
IEEE802.3
◇ 以太网是应用最为广泛的网络技术,它基于
CSMA/CD ( 冲突检测媒体访问 /载波侦听 ) 机制,
采用共享介质的方式实现计算机之间的通讯,带宽为 10Mbps。
◇ CSMA/CD 技术采用总线控制技术及退避算法。当一个站点要发送时,首先需监听总线以决定介质上是否存在其它站的发送信号。如果介质是空闲的,则可以发送,如果介质是繁忙的,则隔一次间隔后重发,即采用某种退避算法。
以太网( Ethernet)
早期的以太网由于它介质共享的特性,当网络中站点增加时,网络的性能会迅速下降,另外缺乏对多种服务和 QoS 的支持。随着网络技术的发展,现在的以太网技术已经从共享技术发展到交换技术,交换以太网的出现使传统的共享式以太网技术得到极大改进。共享式局域网上的所有节点(如主机、工作站)共同分享同一带宽,当网上两个任意节点交换数据时,其他节点只能等待。
交换以太网则利用网络交换机在不同网段之间建立多个独享连接 (就象电话交换机可同时为众多的用户建立对话通道一样 ),采用按目的地址的定向传输,为每个单独的网段提供专用的频带(即带宽独享),增大了网络的传输吞吐量,提高了传输速率,其主干网上无碰撞问题。虚拟网技术与交换技术相结合,有效地解决了广播问题,使网络设计更加灵活,网络的管理和维护更加方便。交换式以太网克服了共享式以太网的缺点,并借助于 IP 技术的新发展,如 IP
Multicast,IP QoS 等技术的推出使得交换以太网可以支持多媒体技术等多种业务服务。
快速以太网技术仍然是以太网,也是总线或星型结构的网络,快速以太网仍支持共享模式,在共享模式下仍采用的是广播模式( CSMA/CD 竞争方式访问,IEEE802.3u ),
所以在共享模式下的快速以太网继承了传统共享以太网的所有特点,但是带宽增大了 10 倍。快速以太网的应用主要是基于它的交换模式。在交换模式下,快速以太网完全没有 CSMA/CD 这种机制的缺陷,除了上面谈到的交换以太网的优点以外,交换模式下的快速以太网可以工作在全双工的状态下,使得网络带宽可以达到 200Mbps 。因此快速以太网是一种在局域网技术中性能价格比非常好的网络技术,在支持多媒体技术的应用上可以提供很好的网络质量和服务。
自七十年代早期 Xerox公司出现以来,以太网已经成为主要的网络协议。截至目前,在所有网络协议中,以太网拥有最多的安装端口,并提供相对于令牌环网、光纤分布式数据接口 (FDDI)和 ATM桌面连接的最大成本性能。快速以太网将以太网的速度从每秒 10MB增加到 100MB(Mbps),为主干网和服务器连接提供了一个简单、成本有效的选项。
高速以太网技术
1992年 IEEE重新召集了 802.3委员会,指示他们制订一个快速的 LAN。 802.3委员会决定保持
802.3原状,只是提高其速率,IEEE在 1995年 6月正式采纳了其成果 802.3u。从技术角度上讲,
802.3u并不是一种新的标准,只是对现存 802.3标准的追加,习惯上称为快速以太网。
其基本思想很简单:保留所有的旧的分组格式,
接口以及程序规则,只是将位时从 100ns减少到
10ns,并且所有的快速以太网系统均使用集线器,
不再使用带有刺入式分接头或 BNC连接头的多点电缆。
高速以太网技术
100BASE-T快速以太网
100BASE-T快速以太网是由 10BASE-T以太网标准发展而来的,保留了以太网的观念,网络速度提高了十倍。
100BASE-T标准为 IEEE 802.3u。这就严格限制了网络的传输范围在 210米以内。
备注:它仍然采用 IEEE 802.3 CSMA/CD的媒体访问协议层,并且同样采用星型拓扑结构,不需对工作站的以太网卡上执行的软件和上层协议做任何修改,就可使局域网上的 10BASE-T和 100BASE-T站点间互相通信,不需要任何协议转换。对于原来用 5类双绞线连接的网络,只要更换网卡和集线器,就可平滑地由 10BASE-T升级到 100BASE-T。
但 100BASE-T网络不支持同轴电缆。
100BASE-T标准在最大程度上保持了 IEEE802.3标准的完整性,而且保留了核心以太网的细节规范。
虽然 100BASE-T仍采用常规 10Mbps以太网的
CSMA/CD媒体访问控制方法,但其性能是 10BADE-T的
10倍,而价格仅为其一半。
100BASE-T的 MAC与 10BASE-T的 MAC相比,除了帧际间隙缩短到原来的 1/10外,两者的帧格式及参数完全相同。 100BASE-T的 MAC出可以运行于不同的速率,
并能与不同的物理层接口。这样,原先 10Mbps以太网上运行的软件不加任何修改即可在快速以太网上运行,
原先的协议分析和管理工具也可轻易地被继承。
1,100BASE-T媒体访问控制方法为了能成功地进行冲突检测,100BASE-T也必须满足,最短帧长冲突检测时间 *数据传输速率,的关系。其中的冲突检测时间等于网络中最大传播时延的 2位。 100BASE-T与 10BASE-T的
MAC帧相同,两者的最短帧长均为 64字节( 512
比特),但由于 100BASE-T的数据速率提高了 10
位,故相应的冲突检测时间缩短为 10BASE-T的
1/10,由此整个网络的直径(任何两站点间的最大踯)也减小到 10BASE-T的 1/10。
100BASE-T和 10BASE-T的区别在物理层标准和网络设计方面。 100BASE-T的物理层包含四种媒体选项,100BASE-TX,100BASE-FX、
100BASE-VG和 100BADE-T4。
100BASE-T的物理层
1,100BASE-TX
100BASE-TX的通信介质是 5类 UTP或 5类
STP双绞线。采用 5类 UTP线时,RJ-45接口与
10BASE-T中的连接方法一样,占用其中的 2对绞线(即 1-2,3-6两对),RJ-45的插头和插座必须也是 5类的,否则达不到传输要求。
100BADE-TX采用两对链路,其中一对用于发送,另一对用于接收,每对链路实现单方向的
100MBPS数据速率。
2,100BASE-T4
100BASE-T4。 100BASE-T4是为在低质量要求的 3
类非屏蔽双绞线上实现 100MBPS数据速率而设计的,该规范也可使用 4类或 5类非屏蔽双绞线。
100BASE-T4的通信介质采用 3类,4类,5类 UTP线路上四对线路进行 100Mbps的数据传输。其中三对双绞线用于数据传输,一对用于冲突检测。
100BASE-T也使用 RJ-45接口,连接方法与 10BASE-
T相同,即 1-2,3-6,4-5,7-8四对线一一对应连接。对于原来用 3类线布线的系统,可以通过采用
100BASE-T4把网络从 10Mbps升级到 100Mbps,无需重新线。它的带宽不超过 30MHz。
但在 10BASE-T系统中仅用了其中 1-2,3-6两对,一般在布线时四对线都会安装连接。
要想直接用一对 3类非屏蔽双绞线获取 100MBPS的数据速率几乎是不可能的。因此,100BASE-T4采用一种称为 8B/6T的编码方案。该方案将原始数据流分为 3
股子数据流,经 4对子信道 D1--D4传输,每个子信道的数据速率为 33.3MBPS。其中 D1,D3,D4用于发送,
D2,D3,D4用于接收。因此,D3\D4被配置为双向传输。
另外,D2既用于接收,有用于冲突检测。每个子信道中,将每 8为数据为单位影谢成一个 6位的信号码组,
这样,子信道的信号传输速率便为 33.3×
( 6/8)=25Mbaud。
2,100BASE-T4
提速措施,
1,减小传输距离;
2,增加结点间的连线;
3,采用 4B/5B编码。
10Base-T升级到 100Base-T:
1,换 hub; 2,换网卡; 3,换传输媒体。
优点,1,与 10Base-T网络连接时,不需帧转换; 2,不改变 10~ 100交换器; 3,价格便宜。
缺点,传输距离有限
3.100BASE-FX
100BASE-FX的通信介质采用两芯 62.5/125微米的光纤。接口与 FDDI网络中设定的一样,即 MIC、
ST或 SC光纤接口。传输距离远远大于 UTP线路,
用于连接主干和跨楼宇间的连接。 100BASE-TX和
100BASE-FX都使用高效 4B/5B NRXI编码。 NRZI为差分不归零制编码,这种编码与常规的不归零制
( NRZ)编码的区别在于每个,1”码开始处都有跳变、每个,0”码开始处没有跳变。在 NRZI编码中的,信号通过相邻码元极性的跳变来解码,而不是简单地绝对电平为准,由此可获得更高的抗干扰能力。
100VG- AnyLAN是基于 100BASE- VG的技术,
这里 VG代表声音级( Voice Grade),表示采用音频非屏蔽双绞线作为物理媒体。美国联邦通信委员会规定非屏蔽双绞线上的信号频率必须低于 30MHz,
为了利用现有音频非屏蔽双绞线传输 100Mbps的数据流,100VG- AnyLAN采用了四重信号技术。这种技术在每个节点和集线器间连接有 4对非屏蔽双绞线,信息分四路在 4对双绞线上同时传输,进行半双工通信。由于目前采用 4对非屏蔽双绞线的较多,所以 100VG- AnyLAN又被称为 4- UTP 100VG
- AnyLAN。
100BASE- VG
100VG- AnyLAN的网络拓扑结构与 100BASE
- T相同,都为星形结构。
在信道上,100VG- AnyLAN采用了 5B/6B、不归零制和扰码技术,这组技术不但编码效率高,并且增强了数据抗噪声和抗错码的能力,简化了定时恢复电路的实现。
100BASE- VG
100VG- AnyLAN的 MAC层和以太网采用的 CSMA/CD
完全不同,它是采用 需求优先权访问方法,而且能保证用户等待时间最大不超过其余各用户各发送一帧信息所需时间之和,确保了网络在重负荷时的时延性能。另外,
为了满足不同业务不同的服务要求,100VG- AnyLAN还采用了 优先级机制,因此,它适合于实时业务传输和多媒体信息传输。
100VG- AnyLAN的不足之处是其 MAC层与以太网不兼容,另外,该技术虽然在初期得到 IBM,AT&T和 HP等公司的推动和支持,但目前还只有 HP等少数公司提供有关产品。
100BASE- VG
交换式局域网传统的共享 LAN都是局限于许多站点共享一个公共通信介质的访问。
缺点:分到的带宽少。
解决途径:网络区段化,每个网段上只有两个站点时,不存在碰撞和竞争。
全双工交换式局域网在广域网上的连接通常是全双工的,但以前局域网一直工作在半双工方式下。
原因:在总线方式下采用 CSMA/CD协议,
如果两台工作站同时发送就会产生碰撞,所以只能是半双工方式。
所谓全双工 FDX( Full-Duplex)是在一个连接上同时进行数据的接收和发送。
在 10Base-T的局域网中,虽然使用两对双绞线与集线器相连,一对用于发送,另一对用于接收,但根据 10Base-T
规定,在发送时必须在接收电缆上,监听,碰撞信号,而不能接收数据,所以也作为半双工方式工作。
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RJ45 RJ45
RJ45RJ45
( a) 交换机全双工工作方式 ( b) 共享 HUB半双工工作方式,
只有采用交换器连接网络时才能使用全双工通信,
交换器的每个端口只连接一个站点,不会产生碰撞,
也就不用在发送时用接收电缆监听碰撞信号。
随着多媒体技术,网络分布计算,桌面视频会议等应用的不断发展,用户对局域网的带宽提出了更高的要求 ;同时,100M快速以太网也要求主干网,
服务器一级有更高的带宽,另外,由于以太网的简单,
易用,廉价及应用的广泛性,人们有迫切要求高网速技术与现有的以太网保持最大的兼容性,千兆以太网技术就是在这种需求背景下开始酝酿的,1996年 3
月成立的 IEEE802.3Z工作组,专门负责千兆以太网的研究,并制定相应标准。
千兆位( Gigabit)以太网千兆位( Gigabit)以太网千兆以太网使用原有以太网的帧结构、
帧长及 CSMA/CD协议,只是在低层将数据速率提高到了 1Gbps。因此,它与标准以太网( 10Mbps)及快速以太网
( 100Mbps)兼容。用户能在保留原有操作系统、协议结构、应用程序及网络管理平台与工具的同时、通过简单的修改,使现有的网络工作站廉价地升级到千兆位速率。
Gigabit Ethernet(千兆位以太网或吉比特以太网 )
构筑于以太网协议之上。该协议在 1998年 6月实现标准化,有可能成为高速局域网主干和服务器连接领域的一种主要协议。由于千兆位以太网明显借助于以太网,因此客户能够利用他们现有的知识基础来管理和维护千兆位网络千兆位( Gigabit)以太网千兆位( Gigabit)以太网该技术采用 IEEE 802.3帧格式,CSMA/CD访问控制技术,通信介质采用 100M STP屏蔽双绞线
( 1000BASE CX),传输距离 25m; 5类 UTP
( 1000BASE-T)距离 100m; 5类 UTP
( 1000BASE SX)距离 500m;多模光纤
( 1000BASE LX)可达 3km。单模光纤以适应日益增多的用户业务对带宽的需求,在局域网组网技术上形成与 ATM竞争的格局。
提速措施,
1.将比特发送时间从 100ns减到 1ns;
ns毫微秒 (时间单位等于 1秒的 10亿分之一 )
2,传输媒体采用光纤或短距离双绞线;
3,改变编码技术。
千兆以太网的链路层协议、最大和最小的帧长度和帧格式与传统的以太网相类似。千兆以太网还利用 CSMA/CD。
在协议上增加一些新的特性,以解决在高速环境里与标准的以太网帧结构相一致的物理特性问题,
实现千兆以太网最通用的办法是采用三层设计。最下面的一层由 10Mbps以太网交换机加 100Mbps上行链路组成,第二层由 100Mbps以太网交换机加千兆以太网上行链路组成,最高层由千兆交换机或 ATM
交换机组成,
一方面为了保持从标准以太网、快速以太网到千兆以太网的平滑过渡,另一方面又要兼顾新的应用核心的数据类型,在千兆以太网的研究过程中注意以下特点:
⑴,简易性:千兆以太网保持了经典以太网的技术原理、安装实施和管理维护的简易性,这是千兆以太网成功的基础之一。
⑵,技术过渡的平滑性:千兆以太网保持了经典以太网的主要技术特征,采用 CSMA/CD媒体管理协议,采用相同的帧格式及帧的大小,支持全双工、半双工工作方式,以确保平滑过渡。
千兆以太网的特点
⑶,网络可靠性,采用中央集线器和交换机的星形结构和结构化布线方法,以确保千兆以太网的可靠性。
⑷,可管理性和可维护性:采用简易网络管理协议
(SNMP),即经典以太网的故障查找和排除工具,以确保千兆以太网的可管理性和可维护性。
⑸,网络成本包括设备成本、通信成本、管理成本、
维护成本及故障排除成本。由于继承了经典以太网的技术,使千兆以太网的整体成本下降。
⑹,支持新应用与新数据类型千兆以太网的特点千兆以太网最初的应用将是在路由器、交换机、集线器、中继器和服务器之间需要高带宽的校园或建筑物。下面举出几种升级方式的例子。
升级到千兆以太网升级到千兆以太网( 1)
(1)升级交换机到交换机的连接这是很直接的升级方案,将快速以太网交换机或中继器之间的 100Mbps连接升级或 100/1000交换机之间的 1000Mbps连接,从而可支持更多的交换和共享快速以太网段。
升级到千兆以太网( 2)
(2)升级交换机到服务器的连接最简单的升级方案,将快速以太网交换机升级成千兆以太网交换机,与安装了千兆以太网卡的高性能服务器组与 1000Mbps的高速率相连,提供对应用和文件服务的高速访问能力。
图 a为升级前,图 b为升级后。
升级到千兆以太网( 3)
(3)升级交换式快速以太网主干多个 10/100交换机构成的快速以太网主干可以升级为支持多个 100/1000交换机及其它含有千兆以太网接口和上连模块的路由器和集线器的千兆以太网交换机。若需要也可安装千兆集线器和
/或缓存式分配器。
图 a为升级前,图 b为升级后。
图 A
图 B
光纤分布式数据接口 FDDI网络概述光纤分布式数据接口 FDDI
---- Fiber Distributed Data Interface,
传输速率高达 100Mbps,标准是 ANSI X3T9.5。
采用了类似令牌环网的协议,用光纤作为传输介质,环路长度可扩展到 200公里,
连接的站点数可以达到 1000个。 沿用 IEEE
802系列局域网的设计规范,IEEE 802.5 Token
Ring令牌环网络技术加以改进。
FDDI网络在过去的 10年中有了迅速的发展,
主要的网络产品制造商有 DEC,AT&T等,正如下图所示,绝大部分的 FDDI都是用于 LAN
的骨干网 。
图示 FDDI环作为连接 LAN的骨干网
1,使用 802.2LLC协议,与 802局域网兼容;
2,使用基于 IEEE802.5的 MAC协议;
3,使用双环拓扑结构;
4,使用多模,单模光纤或双绞线作为传输媒体;
5,数据率为 100Mbps,光信号码元传输率为 125Mbaud
6,连接站数小于等于 1000个,若都是 双连接站,为 500站
7,最大站距离为 2000m,环路长 100km,光纤总长 200km
8,具有动态分配 带宽 的能力,能同时支持 同步 和 异步 数据服务;
9,最大分组长度 4500字节 。
主要特性
1,高速局域网 ( 数据中心环境,办公室,建筑物环境 ) ;
2,城域网 ( 较小网络的互联 ) ;
3,主干网(校园网环境、多校园网环境)。
适用范围
FDDI与 802.5令牌环网的主要差别
FDDI是在 OSI参考模型出现后发展起来的一种高速网络技术 。 它所遵循的标准完全处于 OSI框架下,是一种物理层和数据链路层标准,只有两个层次 。 由图可以看出,FDDI将 OSI模型的物理层和数据链路层分别分成了两个子层 。 物理层分割成的两个子层是:
1,物理媒体相关层( PMD),定义了连接在媒体上的所有硬件和设备的规范,包括光纤的物理特性、光纤连接器、光纤收发器和光旁路开关。
2,物理层协议层( PHY),规定了传输编码、解码、时钟同步和组成传输的帧;
3,媒体访问控制层( MAC),对发送数据封装成帧、对收到的帧解封,负责媒体访问、编址、各种帧格式、差错检测和令牌管理。
4,LLC:不属于 FDDI协议,为 LLC用户提供了交换数据的手段。
5,站管理( SMT),定义如何对物理媒体相关层、物理层协议层和媒体访问控制部分进行控制和管理。 包括连接管理、节点配置、故障恢复等。
FDDI网络的组成,FDDI的站点连接
FDDI的一大特点是其设备可以采用多种方法连接。 FDDI定义了单连接站点
( SAS)、双连接站点( DAS)和集线器三种类型的设备。
FDDI采用双环体系结构,两环上的信息反方向流动。双环中的一环称为主环,另一环称为次环。在正常情况下,主环传输数据,次环处于空闲状态。
双环设计的目的是提供高可靠性和稳定性。其结构如下图所示:
图示 FDDI环结构示意图
FDDI网络的结构光纤构成的 FDDI,其基本结构为两个封闭的逆向双环,一个环为主环( Primary Ring),另一个环为备用环( Secondary Ring)。
( a) FDDI结构图 ( b) FDDI环自愈
FDDI网络的结构
FDDI网络的结构
FDDI 网络的组成,
构成 FDDI的构件至少应具有下述部分:
1、光纤电缆。
2,FDDI适配器。
3,FDDI适配器与光纤相连的连接器
FDDI-Ethernet网桥,FDDI集中器、光旁路器
FDDI使用光纤作为最主要的传输介质,
不过 也可以在铜质线缆上实现 。 使用铜质线缆的 FDDI被称为 CDDI。 与铜质介质相比,
光纤具有一些明显的优势。因为光纤不会向外界辐射电子信号,所以使用光纤介质的网络无论是在 安全性,可靠性还是网络性能 方面都有了很大的提高。
1、光纤电缆
FDDI定义了两种不同类型的光纤,分别是单模光纤和多模光纤。
所谓模就是指以一定的角度进入光纤的一束光线。多模光纤使用发光二极管( LED)作为发光设备,而单模光纤使用的则是激光二极管( LD)。
多模光纤 允许多束光线穿过光纤。因为不同光线进入光纤的角度不同,所以到达光纤末端的时间也不同。这就是我们通常所说的模色散。色散从一定程度上限制了多模光纤所能实现的带宽和传输距离。
正是基于这种原因,多模光纤 一般被用于同一办公楼或距离相对较近的区域内的网络连接。
单模光纤 只允许一束光线穿过光纤。因为只有一种模态,所以不会发生色散。使用单模光纤传递数据的质量更高,传输距离更长。单模光纤 通常被 用来连接办公楼之间或地理分散更广的网络。
以下是单模光纤和多模光纤的简单示意图:
FDDI标准对如何与光纤的连接规定了一些规则,旨在防止构成错误的拓扑结构。
⑴ 端口类型 A,用于连接 FDDI双环的主环入和备环出。
⑵ 端口类型 B,用于连接 FDDI双环中主环出和备环入。
⑶ 端口类型 M,用于连接单连接站( SAS)、双连接站( DAS)或另外的集中器。
⑷ 端口类型 S,用于连接到集中器上。
2,FDDI端口类型同时具备这四种端口类型的 FDDI设备是集中器,如图所示。端口 A用于连接 FDDI的主环入和备环出; 端口 B用于连接 FDDI双环中主环出和备环入;端口M用于连接单连接站( SAS)、双连接站( DAS)或另外的集中器;
FDDI网络节点与光纤相连需要连接器,连接器有两种:
( 1),MIC媒体接口连接器。
MIC连接器如图所示。 MIC的结构可确保光纤与节点中的发送/接收光学器件对准。该连接器由带锁的插头和带销的插座组成。锁的作用是保证插头安装不会出错,
因为安装不正确将使 FDDI构成的环失效。
( 2),ST型连接器。
ST型连接器也可用于连接光纤和 FDDI节点,但这种连接器的插座未提供带锁机构,如不小心,有可能反接。
显而易见,这种连接器具有较低的费用。 ST型连接器如图所示。
3,光纤媒体连接器
DAS,dual attachment station(双连接站)。 所谓
DAS是具有两个 FDDI端口,因而能直接与双环相连的工作站,正常情况下,只有一个方向的环路(主环)工作另一个环(次环)不工作,当环路的链路出现故障市,FDDI
自动重新配置,启动次环,让网络继续工作。其拓扑结构为 逆向双环。
用双连接站组成 FDDI网络
SAS single attachment station (单连接站 ),
SAS只有一个 FDDI端口,要与 FDDI环相连必须经过集中器(集中器:又被称为双连接集中器,是 FDDI
网络的重要组成部分,可以直接与主环路和备用环路连接,并确保任何单连接节点出现的故障都不会扩散到整个环路。 )
按照 FDDI的标准,可使用多种拓扑结构,其中下述四种极为重要:
1、独立集中器型。
2、逆向双环。
3、集中器树。
4、树型双环。
用集中器组成 FDDI网络由一个集中器和连接站组成,如图所示,连接站可以是 SAS也可以是 DAS,看上去像 Ethernet中 Hub所构成的结构。独立集中器型通常用来连接高性能的设备,或用来连接多个 LAN。
独立集中器型逆向双环当很多用户设备需要连接在一起时,可使用这种结构。集中器按分层星形方式相连,其中一个集中器用作树的根,也就是起 Hub作用。这种结构的特点是,
增加或去掉 FDDI集中器,SAS或 DAS,或改变其地理位置,都不破坏 FDDI的工作。
集中器树树型双环树型双环结构中,集中器级连在一起,双环则处于企业或校园最重要的骨干位置,这种结构具有高度的容错特性,而且是最为灵活的拓扑形式。支干增加只需通过增加集中器便可实现,并可保证提供备份数据通路。然而,这种结构造价是最高的一种。
FDDI建立在小令牌帧的基础上,当所有站都空闲时,小令牌帧沿环运行。当某一站有数据要发送这时,
必须等待有令牌通过时才可能。一旦识别出有用的令牌,该站便将其吸收,随后便可发送一帧或多帧。这时环上没有令牌 上 环后,便在环上插入一新的令牌,
不必像 802.5令牌环那样,只有收到自己发送的帧后才能释放令牌。因此,任一时刻环上可能会有来自多个站的帧运行。
FDDI的令牌访问协议
FDDI的操作原理
FDDI网络的工作建立在短令牌帧的基础上。当所有站都空闲时,短令牌帧沿环运行。
FDDI 网络的优点
1,较长的传输距离
2,具有较大的带宽
3,可靠性高
4,安全性好
5,互操作性强
FDDI,100BASE-T与交换式局域网技术的比较为了使得 FDDI能够更加有用,在此基础上又制定了铜缆分布式数据接口 CDDI标准。 铜线分布式数据接口 (CDDI)是 FDDI 的一种变型,
可以在不昂贵的铜线电缆上运行而使用相同的协议。
铜缆分布式数据接口是 FDDI协议在铜轴双绞线上的实现。与 FDDI一样,它的速率为
100Mbps,也采用了双环体系结构提供冗余特性。
CDDI支持的工作站与集线器间的最大距离为
100米。
铜缆分布式数据接口 CDDI
面向家庭、小型商务或小规模应用的主要接入技术有:
( 1)普通电话公用网的接入,也称为 POTS(普通老电话服务)。比如:一台 PC通过 Modem拨号经公用电话网上网。采用的传输媒体是双绞线(电话铜线),最大的传输速率为 14.4Kbps,33..6Kbps以及 56Kbps,接人质量较差。
( 2) ISDN接人,即窄带的综合业务数字网服务。其目标是希望使一个用户终端至另一个用户终端之间的传输全部数字化,以数字形式统一处理各类业务。目前主要通过 ISDN Modem或其他相应设备,利用拨号方式通过电话网工作。传输媒体是双绞线,最大传输速率为
64Kbps与 128Kbps。一条线有可能连多台终端并提供多种业务(如话音,FAX、数据)。
综合业务数字网 ISDN概述
( 3) ADSL接入。 ADSL即是异步数字用户环路的缩写,通过两种线路编码调制技术(无载波调幅调相和离散多音),能在传统的电话线(双绞铜线)提供下行(至用户方向) 8Mbps的传输速率。
ADSL SDSL
综合业务数字网 ISDN概述原来各种业务(电话、数据交换和传真等)
都有各自的专用网。客户每增加一种业务就要增加设备,这对用户和电信部门都是负担。
于是就有人提出 ISDN的概念。
1)用一个用户网接口( UNI,User
Network Interface)提供各种业务。
2)终端接口实行国际标准化,确保终端的可携带性(可带到世界如何地方)。
综合业务数字网 ISDN概述
ISDN( Integrated Services Digital Network)
综合业务数字网是利用现存的电话网而实现数字传输的方法。 电信局称 ISDN(综合业务数字网)为“一线通”。,一线通”可提供话音和非话音业务。
定义:是在现有电话网上开发的一种集语音、
数据和图象通信于一体,把各种电信业务(如电话、电报、传真、数据、图象等)综合在同一个网内处理并传输,用户的访问是通过少量多用途用户网络接口标准实现的。
综合业务数字网 ISDN概述向用户提供基本速率和一次群速率两种接口。基本速率接口包括两个能独立工作的 B信道
( 64Kbit/s)和一个 D控制 信道( 16Kbit/s)和
1个的基本接口( 192 kbit/s)。 其中 B信道一般用来传输话音、数据和图像,D信道用来进行传输控制。
目前国内的 ISDN业务大多为 2B+D( N-ISDN)
综合业务数字网 ISDN概述提供这种接口的 ISDN具有多个 64
kbit/s 的速率,为了于后述的提供 150
Mbit/s 和 600 Mbit/s速率的 B- ISDN
( Broadband aspects of ISDN:宽带
ISDN)区别,它被称为 N- ISDN
( Narrowband aspects of ISDN)。
综合业务数字网 ISDN概述电话的语音需要 4 kHz (确切地说是 0.3~3.4
kHz)的带宽。把语音以数字信号送出时,
需要的采样周期就是 8 kHz。再把语音电平
(音量)按 8 位进行编码,所以每秒钟的传送速率为,
8X8 kbit/s = 64 kbit/s
这就是为什么 N- ISDN 以 64 kbit/s 为基本,
一个 B信道的原因。
一,ISDN的基本概念和特点
ISDN的基本特点,
1.端到端的数字连接
2.业务综合化
3.标准的入网接口
4.开放式网络结构
1984年,CCITT对 ISDN定义了交换设备和用户设备之间的两种数字管道接口,基本速率接口( BRI)和一次群速率接口
( PRI)。两种接口都能同时提供声音和数据服务,能在同一个传输管道上进行线路交换和分组交换,接口也能以不同速率和专用网互连。
二,N-ISDN的两种用户网络接口
基本速率接口 2B+D
( BRI,Basic Rate Interference)
基本速度接口,其中 B为 64Kbit/s
的数字信息信道,D为 16 Kbit/s的数字信令信道。 2B+D的速率为 144Kbit/s 。
BRI用于小容量系统,如声音/数据工作站等。
基群速率接口
( PRI,Primary Rate Interference )
PRI包括 23个 B通道和一个 64Kbps的 D
通道,或 30个 B通道和一个 64Kbps的 D通道,
管道传输速率达 1.554Mbps或 2.048Mbps,
它用于大容量系统。
其中 B为和 D均为 64 Kbit/s的数字信道。
B信道用于传递用户信息,D信道主要用于传送信令信息,无信令信息时传送分组数据信息。
图 用于家庭或小企业单位的配置
在 ISDN中 CCITT定义了四个参考点,称为 R,S,T和 U:
U参考点连接 ISDN交换系统和 NT1,采用两线的铜的双绞线或光纤;
T参考点是 NT1上提供给用户的连接器;
S参考点是 ISDN的 NT2和 ISDN终端的接口;
R参考点连接终端适配器和非 ISDN终端,它使用很多不同的接口。
如何接入 "一线通 "
非 ISDN标准终端,普通电话可以通过适配器( TA)、一类网络终端( NT1)接入
ISDN网络;或者将普通电话直接通过智能网络终端( NT1+)接入 IDSN网络。
标准 ISDN终端:数字话机或 G4传真机等其它标准 ISDN客户终端设备通过一类网络终端( NT1)或通过智能网络终端( NT1+)
接入 ISDN 网络。
ISDN是在数据网技术的基础上发展起来的,数字网的基本技术包括数字传输、数字交换、网同步和公共信令。
ISDN的技术基础
ISDN的技术基础
(1)数字传输,数字传输技术可以采用脉码调制
(PCM),差分脉码调制 (DPCM),自适应差分脉调制
(ADPCM),增量调制 (M)等多种方式,
(2)数字交换,数字交换系统由硬件和软件共同组成,硬件包括控制系统,话路系统,输入 /输出系统等处理机系统 ;软件包括操作系统 ;应用程序,用户数据及控制数据,
(3)公共信令,公共信令利用一个公共信道传输多个其它信息的信令,
(4)同步网技术,同步网向网内所有数字交换设备提供时钟同步控制信号,使它们的时钟频率保持相同的速度,
早在 1985年 1月,CCITT第 18研究组就成立了专门小组着手研究宽带 ISDN,并提出了关于 B-ISDN的建设性框架。此后,就采用同步时分方式 STM( Synchromous Transfer
Mode)还是异步传输模式 ATM( Asynchronous
Transfer Mode)进行了多年讨论,到 1989年,
由于解决了 ATM存在的许多问题,才一致同意采用 ATM方式,并要求 CCITT加速制定 ATM标准,
以促进 B-ISDN的发展。由此在 1990年 11月召开的第 18研究组全体会议上通过了关于 B-
ISDN的 I-系列建议草案。
由窄带 ISDN向宽带 ISDN的发展,可分为三个阶段第一阶段是进一步实现话音、数据和图象等业务的综合。 它由三个独立的网构成初步综合的 B-ISDN。由
ATM构成的宽带交换网实现话音、高速数据和活动图象的综合传输。
第二阶段的主要特征是 B-ISDN和用户 --网络接口已经标准化,光纤已进入家庭,光交换技术已广泛应用,
因此它能提供包括具有多频道的高清晰度电视 HDTV
( High Definition Televition)在内的宽带业务。
第三阶段的主要特征是在宽带 ISDN中引入了智能管理网,由智能网控制中心来管理三个基本网。 智能网也可称做智能宽带 ISDN,其中可能引入智能电话、智能交换机及用于工程设计或故障检测与诊断的各种智能专家系统。
目前 B-ISDN采用的传输模式主要有高速分组交换、高速电路交换、异步传输模式 ATM和光交换方式四种。
高速分组交换是利用分组交换的基本技术,
简化了 X.25协议,采用面向连接的服务,在链路上无流量控制、无差错控制,集中了分组交换和同步时分交换的优点,已有多个试验网已投入运行。
高速电路交换主要采用 多速时分交换方式
( TDSM),这种方式允许信道按时间分配,其带宽可为基本速率的整数倍。由于这是快速电路交换,其信道的管理和控制十分复杂,尚有许多问题需要继续研究。
光交换技术的主要设备是光交换机,它将光技术引入传输回路,实现数字信号的高速传输和交换。
关于异步传输模式 ATM,将在下面做较详细介绍。
ATM高速网络技术
B-ISDN—— 宽带综合业务数字网
1990年,CCITT建议将 ATM
( Asynchronous Transfer Mode)异步传输模式作为实现 B- ISDN的一项技术基础。
欧洲重在图象通信把相应的技术称为异步时分复用
( ATD),美国重在高速数据通信把相应的技术称为快速分组交换( FPS),国际电联经过协调研究,于1
988年正式命名为 Asynchronous Transfer
Mode(ATM) 技术,推荐其为宽带综合业务数据网 B-
ISDN的信息传输模式。
随着 Internet的飞速发展,现有的 Internet主干网在带宽和速率上已越来越不适应发展的需要,必须加以改进。,只有 ATM能够最好地满足这种需要。 因为光纤分布式数据接口和分布式队列双总线的服务范围有限主要 应用于校园网和城域网;快速以太网则仍属于局域网的范畴,不能提供远程访问业 务;帧中继则难以支持实时业务,如话音、图象等。 只有 ATM,作为 ITU-T建的
BISDN 的最终传输模式,以它所具有的灵活性和支持多媒体业务的能力而成为最有前 途的远程互连局域网技术。
ATM的基本概念
ATM 按 ITU-T的定义,它是指“以信元为信息传输、复接和交换的基本单位的转送方式”。也就是说,使用信元是
ATM的基本特征。
ATM是一种基于信元的交换和复用技术,
它采用固定长度的信元( cell),每个信元长度为 53个字节,其中 48个为信息字节,5个字节为信头,载有信元的地址信息和控制信息。
ATM网络是一种异步传输方式
是在时分复用( TDM)和同步传输( STM)的基础上发展起来的。
TDM是在一条通信线路上按一定的周期(如
125μs)将时间按帧分成时间块,每一帧中又分成若干时隙,每个时隙携带相应的用户信息。
STM 其交换是在固定时隙之间进行的,这种对应关系在通信中是固定不变的,直至相应的通信结束。
由于在 ATM中具有动态分配带宽的特点,时隙不再固定地分配给某一信源,而是按需分配,只要时隙空闲,任何允许传送的信源都能占用,可以充分地利用带宽资源。
ATM的信元格式
ATM的基本单位是信元( cell),信元 实际上就是分组,只是为了区别于 X.25的分组,
才将 ATM的信息单元叫作 信元 。 ATM的信元具有固定的长度,其格式如图所示,每个信元长度为 53个字节,前 5个字节为信头( header),载有地址信息和控制信息,后 48个字节为信息字节,也称为净荷( payload)。
从交换的实现来看,采用固定长的信元便于采用硬件来实现。从帧转换成信元称为分片
( segmentation),从信元变回帧称为重组
( Reassemble)。
信头中包括的内容有:
(1)一般流量控制字段 GFC(Generic Flow Control),又称接入控制字段。当多个信元等待传输时,用以确定发送顺序的优先级。
(2)虚通路标识字段 VPI(Virtual Path Identifier)和虚通道标识字段 VCI(Virtual Channel Identifier)用做路由选择。
(3)负荷类型字段 PT(Payload Type)用以标识信元数据字段所携带的数据的类型。
(4)信元丢失优先级字段 CLP(Cell Loss Priority)用于阻塞控制,若网络出现阻塞时,首先丢弃 CLP位置的信元。
(5)信头差错控制字段 HEC(Head Error Control)用以检测信头中的差错,并可纠其中的 1比特错。 HEC的功能在物理层实现。
ATM参考模型在 ITU-T的 I.321建议中定义了 B-ISDN协议参考模型,它包括三个面:用户面、控制面和管理面,而在每个面中又是分层的,分为物理层,ATM层,AAL层和高层。
协议参考模型中的三个面分别完成不同的功能:
用户平面,采用分层结构,提供用户信息流的传送,同时也具有一定的控制功能,如流量控制、差错控制等;
控制平面,采用分层结构,完成呼叫控制和连接控制功能,利用信令进行呼叫和连接的建立、监视和释放;
管理平面,包括层管理和面管理。其中层管理采用分层结构,完成与各协议层实体的资源和参数相关的管理功能。同时层管理还处理与各层相关的信息流;面管理不分层,它完成与整个系统相关的管理功能,并对所有平面起协调作用。
ATM参考模型
DSL(数字用户线路,Digital Subscriber
Line)是以铜质电话线为传输介质的传输技术组合,它包括 HDSL,SDSL,VDSL,ADSL和 RADSL等
,一般称之为 xDSL。它们主要的区别就是体现在信号传输速度和距离的不同以及上行速率和下行速率对称性的不同这两个方面。
HDSL与 SDSL支持对称的 T1/E1( 1.544Mbps/2.048Mbps)
传输。其中 HDSL的有效传输距离为 3- 4公里,且需要两至四对铜质双绞电话线; SDSL最大有效传输距离为 3公里,只需一对铜线。
比较而言,对称 DSL更适用于企业点对点连接应用,如文件传输、
视频会议等收发数据量大致相应的工作。同非对称 DSL相比,对称
DSL的市场要少得多。
ADSL技术
VDSL,ADSL属于非对称式传输。其中
VDSL技术是 xDSL技术中最快的一种,在一对铜质双绞电话线上,上行数据的速率为 13到
52Mbps,下行数据的速率为 1.5到 2.3 Mbps,但是 VDSL的传输距离只在几百米以内。
ADSL 在一对铜线上支持上行速率 640Kbps
到 1Mbps,下行速率 1Mbps到 8Mbps,有效传输距离在 3- 5公里范围以内;
在 Internet中,浏览 Web等客户 /服务器业务的下行数据量要大得多,因此适于采用下行高速化的 ADSL Modem。
VDSL,HDSL,IDSL,SDSL等 DSL技术
ADSL技术
不对称数字用户线 ADSL作为一种传输层的技术,充分利用现有的铜线资源,在一对双绞线上提供上行 640kbps下行 8Mbps的带宽,
从而克服了传统用户的“瓶颈”,实现了真正意义上的宽带接入。
ADSL下行带宽中的一部分可以用于语音,因此,不需要另外的线路就可以打电话。与有线电视线路上提供的类似服务不同,在使用
ADSL时,不必与邻居争夺带宽。在许多情况下,凭借现有的电话线路就可以应用 ADSL。
ADSL接入服务能做到较高的性价比,与 ADSL接入技术较其它接入技术具有其独特的技术优势是分不开的。 ADSL与其它接入服务的比较,ADSL
与普通拨号 Modem及 N-ISDN的比较:
A) 比起普通拨号 Modem的最高 56K速率,以及 N-ISDN 128K的速率,ADSL的速率优势是不言而喻的。
B) 与普通拨号 Modem 或 ISDN相比,ADSL更为吸引人的地方是:它在同一铜线上分别传送数据和语音信号,数据信号并不通过电话交换机设备,减轻了电话交换机的负载。这意味着使用
ADSL上网并不需要缴付另外的电话费。
ADSL接入类型:
专线入网方式:
用户拥有固定的静态 IP地址,24小时在线。
虚拟拨号入网方式:
并非是真正的电话拨号,而是用户输入帐号、
密码,通过身份验证,获得一个动态的 IP地址,可以掌握上网的主动性。
几种 ADSL MODEM接入示意图
1.以太网接口外置式 ADSL MODEM 接入示意图
2.USB接口外置式 ADSL MODEM接入示意图
3.PCI接口内置式 ADSL MODEM接入示意图
ADSL设备的安装
ADSL安装包括局端线路调整和用户端设备安装。在局端方面,由服务商将用户原有的电话线中串接入 ADSL局端设备;用户端的 ADSL安装也非常简易方便,只要将电话线连上滤波器,滤波器与 ADSL MODEM之间用一条两芯电话线连上,ADSL MODEM与计算机的网卡之间用一条交叉网线连通即可完成硬件安装,再将 TCP/IP
协议中的 IP,DNS和网关参数项设置好,便完成了安装工作。
局域网用户的 ADSL安装与单机用户没有很大区别,只需再加多一个集线器,用直连网线将集线器与 ADSL MODEM 连起来就可以了。
中央交换局端模块包括在中心位置的 ADSL
Modem和接入多路复合系统,处于 中心位置的 ADSL Modem被称为 ATU- C( ADSL
Transmission Unit- Central)。接入多路复合系统中心 Modem通常被组合成一个被称作接入节点,也被称作,DSLAM”( DSL
Access Multiplexer)。
远端模块由用户 ADSL Modem 和滤波器组成,用户端 ADSL Modem通常被称为 ATU
- R( ADSL Transmission Unit-
Remote)。
ADSL的应用及前景由于 ADSL在开发初期,是专为视像节目点播而设计的,具有不对称性和高速的下行通道,随着 Internet的急速发展,ADSL作为一种高速接入 Internet的技术更具有生命力,它使在现有 Internet网上提供多媒体服务成为可能。
随着 ADSL技术的进一步推广应用,ADSL接入还将可以提供点对点的远程医疗,远程教学,远地可视会议等服务。
许多专家预测,以 ADSL为主的 xDSL技术终将成为铜双绞线上的赢家,目前采用普通拨号 Modem及 N-
ISDN技术接入的用户将逐步过渡到 ADSL等宽带接入方式,并最终实现光纤接入。
比较项目 ADSL 56K Modem ISDN Cable Modem
传输介质 普通电话 线 普通电 话线 普通电话线 有线电视同轴电缆最大上传速度 1M 56K 1B=64K,2B=128K 10M
最大下载速度 8M 56K 1B=64K,2B=128K 10M
用户终端设备
ADSL
MODEM和滤波分离器
56K
MODE
M
NT1和 TA或含 NT1的 TA Cable Modem
电话拨号 无 有 有 无驱动支持软件 专线方式虚拟拨号
Modem
专用驱动
ISDN专用驱动程序 专用驱动程序与计算机接口 标准局域 网
RS232
串行接口
RS232串行接口或内置卡专用接口内置卡专用接口或标准局域网占线遇忙 不会 会 会 不会网络使用费 有 有 有 有电话通信费 无 有 有 无打电话的同时上网有 无 可,速度降为 64K
无备注,最高速度为理论值,实际在 ISP支持及线路最佳状态下参看下表最大上传速度
1M 53K左右
1B=64K,2B
=128K
技术本身是总线型网络,
用户之间分享带宽,当一条线路上用户激增时,其速度将会减慢。大部分情况下,还必需兼顾有线电视节目,占用带宽,所以理论传输速率只能达到一小半。国外公司实验表明,
其速率减为 1M-2Mbps,
更常见的是 400K-500Kbps。
最大下载速度
8M 53K左右
1B=64K,2B
=128K
比较项目 ADSL 56K
Modem
ISDN Cable Modem