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第 8章 网络互联与广域网技术
本章重点
● 网络互联概念
● 广域网技术
PSTN,ISDN,DDN,X.25、
帧中继 FR、数字用户线 xDSL
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8.1 概述
？
网络互联的动力：更大范围的资源共享
网络互联,HOST-LAN,LAN－ LAN/WAN
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1,网络互联层次
从网络体系结构的层次观点来考察网络互联，
可分为四个层次：
?物理层 —— 广义的意义上
?数据链路层
?网络层
?网络层以上
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?物理层：
在 电缆段 之间复制 比特流
?没有地址概念，因此从本质上并非是网络互连
网络层
数据链路层
物理层
传输层
应用层
网络层
数据链路层
物理层
传输层
应用层
物理层
中继器、集线器
电缆段 2电缆段 1
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物理层
?数据链路层：
在 网段 之间转发 数据帧（根据物理地址）
网络层
数据链路层
物理层
传输层
应用层
网络层
数据链路层
物理层
传输层
应用层
物理层
网桥、交换机
数据链路层
网段 1 网段 2
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链路层
物理层
?网络层：
在 网络 之间转发 报文分组（根据逻辑地址）
网络层
数据链路层
物理层
传输层
应用层
网络层
数据链路层
物理层
传输层
应用层
物理层
路由器
链路层
网络层
网络 2网络 1
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?更高层：
连接不同体系结构的网络
网络层
数据链路层
物理层
传输层
应用层
网络层
数据链路层
物理层
传输层
应用层
物理层
网关
链路层
网络层
网络 1
传输层
应用层
物理层
链路层
网络层
网络 2
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2,LAN的互联
?本地互联
特点：范围有限、主干（ Backbone）采用局域网
技术，如 FDDI,Ethernet
互联层次：链路层（网络层）
互联设备：网桥、交换机（有时可采用路由器）
?远程互联
特点：范围大、主干采用广域网技术，如 ISDN、
X.25,DDN,ATM,FR,ADSL等
互联层次：网络层或更高层（链路层）
互联设备：路由器、网关（有时可采用远程网桥）
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LAN1 LAN2
中继器
或 HUB
LAN1 LAN2
网桥或
交换机
LAN1 LAN2
路由器
LAN1
路由器
LAN2
路由器
WAN
本地 远程
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3,远程访问
? 移动用户、远程用户远程访问局域网
特点：远程结点，可以没有 IP地址（动态分配）
如 PSTN,ISDN,X.25,ADSL等
层次：网络层（链路层）
设备：路由器、访问服务器（ RAS）
LAN
路由器
或 RAS
WAN
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8.2 广域网技术
三类：
?拨号（电路交换）
PSTN,ISDN
?分组 (帧 )交换
ATM,X.25,Frame Relay
?专线（点到点）
DDN,xDSL
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互联实例 1：远程 PC接入局域网
LAN
PSTN
Modem
拨号访问服务器
RAS
PC PCModem
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互联实例 2：利用帧中继实现局域网远程互联
LAN1
路由器
LAN2
路由器
LAN3
路由器
FRS FRS
FRSFRS：帧中继交换机
广域网
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8.3 公共电话交换网 PSTN (POTS)
?电路交换
?有拨号连接过程
?即可传输模拟信息，也可传输数字信息
?用户环路为模拟传输
?数据通信时需要使用 MODEM
?收发双方传输速率必须相同，最高为 56kbps
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PSTN的协议结构
? 物理层主要使用 RS-232(DTE和 Modem之间的接口 )；
? 链据层为 PPP (或 SLIP，现已很少用 )；
? PPP支持的任何一种高层协议
IP/IPX/…
PPP/SLIP
RS-232
网络层
数据链路层
物理层
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PSTN的组成
中继网
电话交换机计算机
本地环路
电话公司的设备用户的设备
用户家庭 电信公司
MODEM MODEM
数字线路模拟线路
RS-232
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8.4 综合业务数字网 ISDN
（ Integrated Service Digital Network）
?电路交换，利用现有的电话交换系统
?有拨号连接过程
?全数字传输网络
?多服务：语音、数据、文本、图形、视频
?采用带外信令（ D信道），拨号连接速度快
?载体信道（ B信道）带宽为 64kbit/s
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Q.931
LAPD(Q.921)
I.430/I.431
网络层
数据链路层
物理层
ISDN的协议结构
? 物理层使用 I.430(BRI)和 I.431(PRI)；
? 链路层和网络层分为控制呼叫协议和用户访问协议
?链路层
― 控制,LAPD
― 用户,PPP,FR,LAPB(X.25)等
?网络层
― 控制,Q.931
― 用户,IP,X.25
PPP FR LAPB
IP/IPX X.25
用户访问控制呼叫
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ISDN的组成
广域网
ISDN交换机ISDN终端ISDN数字电话
本地
回路
电信公司的设备
NT1
用户的设备
用户家庭 电信公司
?家庭用的 ISDN
TE1 TE1 TE1
T U
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广域网
ISDN交换机TE1
本地
回路
电信公司的设备
NT1
用户的设备
用户办公室 电信公司
?大型商用的 ISDN
TE1
TE1
TE2
TA
NT2
UT
S
S
S
R
PBX
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ISDN的设备
?1类终端设备（ TE1）
与 ISDN网络兼容的设备，可直接连接 1类网络终结设
备 NT1或 2类网络终结设备 NT2。通过 4根（ 2对）数字
线路连接到 ISDN网络。
?2类终端设备（ TE2）
与 ISDN网络不兼容的设备。连接 ISDN网时需要使用
终端适配器 TA。
?终端适配器（ TA）
把非 ISDN设备的信号转换成符合 ISDN标准的信号。
可以是一个单独的设备，也可以安装在 TE2内。
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?1类网络终结设备（ NT1）
用户端网络设备，与 4线的 ISDN用户线或传统的 2
线用户环路连接。一般由电信公司提供，是 ISDN网
络的一部分。物理层设备。
NT1的用户端接口可支持连接 8台 ISDN终端设备。
?2类网络终结设备（ NT2）
位于用户端的执行交换和集中功能的一种智能化设
备（可提供 OSI/RM的第 2,3层服务）。如小型的
数字程控交换机 PBX。
大型用户终端数量多，需要使用 NT2做交换连接。
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ISDN参考点
ISDN网络中不同设备之间连接的规范。
?U参考点,NT1与电信公司 ISDN交换机间的连接点
?T参考点,NT1到用户设备之间的连接点。
?S参考点,NT2与 TE1/TA之间的连接点。
?R参考点,TE2与 TA之间的连接点。
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ISDN接口
ISDN提供了一种数字化的 比特管道,使信息在用户与电
信公司之间流动。
ISDN比特管道支持由 TDM分隔的多个信道。常用的有
两种标准化信道：
D信道 ——16kbit/s数字信道，用于带外信令。
B信道 ——64kbit/s数字 PCM信道，用于语音或数字。
ISDN比特管道主要支持两种信道的组合：
?BRI：基本速率接口。 2B+D
?PRI：主速率接口（一次群速率接口）。 30B+D
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BRI
D
B1
B2
PRI
D
B1~B30
基本速率数字管道,144kbps
主速率数字管道,2Mbps
数字管道示意图
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8.5 数字数据网 DDN(Digital Data Network)
? 是利用数字信道传输数据信号的数据传输网。
? 非交换的永久 /半永久虚电路。
? 为用户提供点到点的数字专用线路。
? 网络对用户透明，支持任何协议。
? 适合于频繁的大数据量通信，可用于计算机之间的通
信，或用于传送数字化传真，数字话音，数字图像信号
等。
? 实际上就是在干线上为用户提供时分复用信道。
? 用户接入速率一般为 2Mbit/s，干线最高 155bit/s。
网络延迟约为 450微妙。
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RS-232/V.35/…
网络层
数据链路层
物理层
点对点专线和 DDN的协议结构
? 物理层使用 RS-232,V.35等物理层协议；
? 数据链路层与 ISDN类似，但没有控制呼叫协议
?链路层,PPP,FR,LAPB(X.25),HDLC等
?网络层,IP,X.25等
PPP FR LAPB
IP/IPX X.25
HDLC
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DDN节点
DDN节点DDN节点
DDN节点
DSU/CSU
数字专线
DSU/CSU
数字专线
DTE DTE
DSU/CSU,数据服务单元。可以是调制解调器或基带传输设备，以及时分复用、语
音 /数字复用等设备。
NMC,网管中心。可以方便地进行网络结构和业务的配置，实时地监视网络运
行情况，进行网络信息、网络节点告警、线路利用情况等收集、统计
和报告。
DDN节点, 数字交叉连接时分复用设备
NMC
DDN的组成
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DDN的物理接口
接入 DDN的设备，物理接口应符合 ITU-T的相关建议：
? 2Mbit/s数字复用电路接口：
?应符合 ITU-T G.703,G.704,G.732,G.823,G.826、
G.921等建议；
? N× 64kbit/s数字复用电路：
?应符合 ITU-T G.735,G.736建议；
? TDM接口：
?应符合 ITU-T G.703,V.35,V.24/V.28,X.21建议
?复用标准符合 X.50,X.58。
? 64kbit/s数字复用电路：
?应符合 ITU-T G.735,G.737建议；
? 帧中继接口：
?应符合 ITU-T I.122,Q.932建议。
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? 传输速率高,2Mbit/s 或 N× 64kbit/s（ N≤30或 31）
? 传输质量高：无连接延迟，网络时延小。
? 协议简单：不受任何协议的约束，是全透明网。
? 多种业务：可以支持数据、语音、图像的传输。
? 帧中继：提供帧中继服务。
? 灵活的连接方式：可支持 PC-LAN,LAN-LAN连接，为
用户提供灵活的组网环境。
? 可靠性高：采用路由迂回和备用方式，安全可靠。
DDN的特点
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用 DDN进行 LAN互联
DSU/CSU
64k-2M
DDN
DSU/CSU
64k-2M
LAN1
路由器
LAN2
路由器
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8.6 X.25分组交换网（ PDN）
?工作在网络体系结构的低 3层
?采用分组交换，面向连接 (虚电路 )，可靠性高
?多路复用，一条物理链路支持多条虚电路
?点对点传输，不支持广播
?支持多种高层协议，它们均作为普通数据被封
装在 X.25的分组中在网络中传送
?工作速率 ≤64Kbps
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X.25的体系结构
X.25——,在公用数据网上以分组方式工作的数据终端设
备 DTE和数据电路端接设备 DCE之间的接口,
。
它对应于 OSI层次模型的最下三层。
X.21/RS-232/V.35/…
网络层
数据链路层
物理层
LAPB
X.25
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X.25网络的组成
PSE PSE
PSE
PSE
PSE
D
C
E
D
C
E
X.25 X.25
PSE：分组交换设备
广域网
DTE
DTE
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X.25网络由许多称之为 分组交换机 (PSE)的
节点组成 。
为了保证通信可靠性, 每个 PSE至少与另两个
PSE相连接, 使得一个 PSE故障时, 能通过其他
路由继续传输信息 。
PSE之间交换的是分组 (包 )，所以又称 X.25网
为 分组交换网或包交换网 。 PSE采用存储转发
的方法交换分组。
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X.25网络的设备
?数据终端设备 (DTE),X.25网络的末端设备 (如路由
器、主机、终端,PC机等 )，一般位于用户端（故称
为用户设备）
?数据 电路端接设备 (DCE)：专用的通信设备,DTE
通过 DCE接入 X.25网络
?PSE,X.25网络分组交换机，用于数据的存储转发
?PAD设备,用于将非分组设备接入 X.25网。位于
DTE与 DCE之间，实现三个功能：缓冲、打包、拆
包。 （见下页图）
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缓冲区打包拆包
PAD非分组终端 DCE
PAD的工作原理
X.25网络
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? X.25网络为用户提供的是虚电路服务 。 多个虚
电路可复用到单条物理电路上 。
?一条物理电路可支持 4096个虚电路 。
? DTE之间端到端的通信是通过双向虚电路来完
成的 （ 一般申请 16个双向虚电路 ） 。
? X.25即支持永久虚电路 PVC，也支持交换虚
电路 SVC。
X.25提供的服务
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X.25网络的接入
?分组终端：直接接入
?非分组终端：通过 PAD接入
?字符终端：用拨号 (PSTN)方式间接接入 (X.28/X.32）
?利用 X.25组网：
1.通过 X.25将 PC接入局域网
PC端 ——X.25网卡，同步 MODEM
LAN端 ——路由器，同步 MODEM
2.通过 X.25实现 LAN的远程互连
双方均需路由器，同步 MODEM
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用 X.25进行 LAN互联
64k
X.25
64k
LAN1
路由器
LAN2
路由器
同步
MODEM 同步MODEM
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8.7 帧中继（ Frame Relay,FR）
? 在数据链路层实现分组交换
? 帧中继使用 永久虚电路（ PVC） 来建立通信连
接，并通过虚电路实现多路复用
? 用链路层的帧来封装各种不同的高层协议，如
IP,IPX,AppleTalk等
? 适用于在 WAN上实现 LAN的互联
? 传输速率一般为 56kbit/s～ 45Mbit/s
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LAPF
(核心 )
FR的协议层次与 OSI/RM的对应关系
FR是 CCITT和 ANSI标准，定义了在公共数据网 (PDN)上
发送数据的流程，属于链路层协议 。其用户
它对应于 OSI层次模型的最下二层。
网络层
数据链路层
物理层
高层
网络层
数据链路层
物理层
X.25
OSI
FR
LAPF
(Q.922)
V.35/I.430/I.431
Q.931
Q.933
控制 用户
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F.R网络的组成
FRS FRS
FRSFRS
网桥
CSU/DSU
Router
Router
广域网
PSTN,X.25,DDN
Router
帧中继在
这里工作
Host
Bridge
LAN
LAN
L
A
N
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帧中继网中的设备分两类：
?帧中继网接入设备 FRAD：
属于用户设备 。
如支持帧中继的主机, 桥接器, 路由器等 。
?帧中继网交换设备 FRS：
属于网络服务提供者设备 。
如 T1/E1一次群复用设备和帧交换结点机 。
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FR的工作原理
? 本质上仍是分组交换技术，但舍去了 X.25的分组层，
仅保留物理层和数据链路层，以帧为单位在链路层上进
行发送、接收、处理。
? 在链路层上完成统计复用，实现帧定界、寻址、差错
检测；但省略了帧编号、重传、流控、窗口、应答、监
视等功能。
? 帧出错或发生阻塞时，仅仅简单地丢弃；重传、纠错
和流控 在端设备中由上层协议 (如 TCP)完成 。
（ 这是因为 F.R是基于光纤线路的，而 光纤线路误码率很低，无需
点到点纠错）
? FR用数据链路连接标识符 DLCI来标识虚电路 (最多
1024个 )，不同的 DLCI在链路层上实现了复用。
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用 DLCI路由用户数据帧
192.168.0.1 10.0.0.1
LAN
10.0.0.0
LAN
192.168.0.0
R1 R2
A B
C
DLCI=222
DLCI=333
帧中继交换机
DA=10.0.0.1 DLCI=111
R1把 10.0.0.1映射
为 DLCI=111
A把 DLCI=111 映
射为 DLCI=222
B把 DLCI=222 映
射为 DLCI=333
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FR中虚电路
在 FR中，多条虚电路可复用一条物理线路。
R1
R2
A B
C
103
IN DLCI OUT DLCI
11 100 12 103
11 101 13 104
11 102 14 105
11
12
1314
22
31 32
21
IN DLCI OUT DLCI
31 104 32 107
交换机 A的路由表
交换机 C的路由表
IN DLCI OUT DLCI
21 103 22 106
交换机 B的路由表
R3 R4
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标志 DLCI,FECN、BECN,DE等 数据 FCS 标志
1 2 2 1可变
标志：帧的开始和结束
DLCI：数据链路连接标识符，标识一个虚电路
FECN：前向显式阻塞通知 (Front Explicit Congestion Notification)
BECN：后向显式阻塞通知
DE：允许丢弃指示
FR的帧结构 (LAPF核心功能 )
FR用于承载用户数据的协议是 LAPF的核心功能。
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8.8 xDSL (数字用户线 )
? 为满足 VOD、多媒体等需要高带宽的应用而开发。 在普
通电话线路上实现了高速传输 (1.5～ 52Mbit/s)。
? 主要用于广域网的用户接入。
? 包括以下几种技术：
?ADSL 非对称数字用户线
?RADSL 速率自适应数字用户线
?HDSL 高速数字用户线
?VDSL 甚高速数字用户线
?SDSL 单线数字用户线
? 属于点对点专线，协议层次与 DDN基本相同。
? 我国使用最广泛的是 ADSL。
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技术 速度 距离 应用
ADSL/
RADSL
1.5-8Mbit/s下行
16-640kbit/s上行 3.5-5.5km 因特网访问,VOD、远程访问
HDSL 1.544Mbit/s(T1)2.048Mbit/s(E1) 4.5km 中继线、帧中继接入
SDSL 1.544Mbit/s(T1)2.048Mbit/s(E1) 3km 中继线,LAN互连
VDSL 15-52Mbit/s下行1.5-2.3Mbit/s上行 0.3-1.2km 高清晰度电视、多媒体网络访问
? 几种用户数字线的比较
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ADSL的特点
? 上行速率与下行速率不相同 ——“非对称,
? 上行 16 ～ 64kbit/s
? 下行 1.5 ～ 8Mbit/s
与因特网访问特点相适应 (要求的下传速率高 )。
? 仅使用一对双绞线，可直接利用用户原有的电话线。
? 语音和数据同时传输，互不干扰；
? 上网时不用拨号，永远在线（打电话仍需拨号）。
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ADSL工作原理
? 铜质双绞线在 4km的距离内带宽可达 1.1MHz
? ADSL把 1.1MHz的频带分为 3个频率段：
? 0 ～ 4kHz 仍然用于传输电话语音信号
? 10 ～ 50kHz 用作上行信息流的传输带宽
? 52kHz ～ 1.1MHz 用作下行信息流的传输带宽
铜质双绞线
语音通道
中速双工通道
高速下行通道
ADSL把整个线路的带宽划分为三个通道
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? ADSL的频谱
f
4kHz 10kHz 50kHz 52kHz 1.1MHz
语音 上行 下行
从这个意义上看,ADLS采用了频分复用技术。
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? ADSL的编码技术
? 目前被广泛采用的 ADSL调制技术有 3种：
― 无载波幅度 -相位调制 (Carrierless Amplitude-Phase
modulation,CAP)
― 离散多音复用 (Discrete MultiTone,DMT)
― 离散小波多音复用 (Discrete Wavelet MultiTone,
DWMT)
? 其中 DMT技术已被正式采纳为国际标准。
? 目前还有一种称为 G.lite的标准，下行 /上行速
率分别为 1.5Mbit/s和 384kbit/s，用户端设备非
常简单，适用于家庭用户。
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? DMT
― 把 20kHz ～ 1.1MHz的频带划分为 256个带宽为 4kHz的
信道；
― 把要发送的数据位流分配到 256个信道中；
― 每一个信道用不同频率的载波来调制分配给该信道的
数据位流；
― 每一信道仍采用传统的调制方式，如正交幅度调制
QAM；
― 可以看出,DMT是采用 256不同频率的载波对数据信
号进行调制的技术。
― 理论上，采用 DMT的 ADSL数据速率可达到普通调制
解调器的 256倍，约为 256?38000≈ 9.5Mbit/s。
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? DMT的信道划分与位流分配
……
f
4kHz20kHz 1.1MHz
共 256个
f
每信道的
数据位数
分配给每信道的数据位数根据信道容量的不同而不同
信道容量随
频率的不同
而不同
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? ADSL的网络结构
? 两部分组成：用户端设备和中心节点设备
― 用户端设备包括：
? ADSL Modem,也称为 ATU (ADSL Transmission
Unit)—— 数字信号的调制解调
? POTS分离器 —— 分离语音信号和调制信号
― 中心节点设备包括：
? 数字用户线接入复用器 DSLAM(DSL Access
Multiplexer)—— ADSL接入和复用
? POTS分离器
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PBX
PSTN
因特网
POTS
分离器
铜质双绞线对
ADSL
Modem
程控交换机
DSLAM
POTS
分离器
电话机
计算机
用户端 中心端本地环路
ADSL
Modem
电话机
计算机
当 POTS分离器和 ADSL
Modem做到一起时的连
接方法
铜质双绞线对
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小结
? 网络互联可在四个层次上实现；
? PSTN属于电路交换，常用于拨号上网；
? ISDN属于电路交换，可支持数据、图像、声音；
? DDN属于专线连接，可支持任何类型的业务；
? X.25属于分组交换，各种协议均可封装在 X.25的
分组中进行传输；
? FR在链路层上实现分组交换，提高了效率；
? ADSL属于专线连接，可提供高速的因特网接入。
第 8章 网络互联与广域网技术
本章重点
● 网络互联概念
● 广域网技术
PSTN,ISDN,DDN,X.25、
帧中继 FR、数字用户线 xDSL
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8.1 概述
？
网络互联的动力：更大范围的资源共享
网络互联,HOST-LAN,LAN－ LAN/WAN
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1,网络互联层次
从网络体系结构的层次观点来考察网络互联，
可分为四个层次：
?物理层 —— 广义的意义上
?数据链路层
?网络层
?网络层以上
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?物理层：
在 电缆段 之间复制 比特流
?没有地址概念，因此从本质上并非是网络互连
网络层
数据链路层
物理层
传输层
应用层
网络层
数据链路层
物理层
传输层
应用层
物理层
中继器、集线器
电缆段 2电缆段 1
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物理层
?数据链路层：
在 网段 之间转发 数据帧（根据物理地址）
网络层
数据链路层
物理层
传输层
应用层
网络层
数据链路层
物理层
传输层
应用层
物理层
网桥、交换机
数据链路层
网段 1 网段 2
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链路层
物理层
?网络层：
在 网络 之间转发 报文分组（根据逻辑地址）
网络层
数据链路层
物理层
传输层
应用层
网络层
数据链路层
物理层
传输层
应用层
物理层
路由器
链路层
网络层
网络 2网络 1
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?更高层：
连接不同体系结构的网络
网络层
数据链路层
物理层
传输层
应用层
网络层
数据链路层
物理层
传输层
应用层
物理层
网关
链路层
网络层
网络 1
传输层
应用层
物理层
链路层
网络层
网络 2
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2,LAN的互联
?本地互联
特点：范围有限、主干（ Backbone）采用局域网
技术，如 FDDI,Ethernet
互联层次：链路层（网络层）
互联设备：网桥、交换机（有时可采用路由器）
?远程互联
特点：范围大、主干采用广域网技术，如 ISDN、
X.25,DDN,ATM,FR,ADSL等
互联层次：网络层或更高层（链路层）
互联设备：路由器、网关（有时可采用远程网桥）
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LAN1 LAN2
中继器
或 HUB
LAN1 LAN2
网桥或
交换机
LAN1 LAN2
路由器
LAN1
路由器
LAN2
路由器
WAN
本地 远程
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3,远程访问
? 移动用户、远程用户远程访问局域网
特点：远程结点，可以没有 IP地址（动态分配）
如 PSTN,ISDN,X.25,ADSL等
层次：网络层（链路层）
设备：路由器、访问服务器（ RAS）
LAN
路由器
或 RAS
WAN
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8.2 广域网技术
三类：
?拨号（电路交换）
PSTN,ISDN
?分组 (帧 )交换
ATM,X.25,Frame Relay
?专线（点到点）
DDN,xDSL
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互联实例 1：远程 PC接入局域网
LAN
PSTN
Modem
拨号访问服务器
RAS
PC PCModem
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互联实例 2：利用帧中继实现局域网远程互联
LAN1
路由器
LAN2
路由器
LAN3
路由器
FRS FRS
FRSFRS：帧中继交换机
广域网
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8.3 公共电话交换网 PSTN (POTS)
?电路交换
?有拨号连接过程
?即可传输模拟信息，也可传输数字信息
?用户环路为模拟传输
?数据通信时需要使用 MODEM
?收发双方传输速率必须相同，最高为 56kbps
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PSTN的协议结构
? 物理层主要使用 RS-232(DTE和 Modem之间的接口 )；
? 链据层为 PPP (或 SLIP，现已很少用 )；
? PPP支持的任何一种高层协议
IP/IPX/…
PPP/SLIP
RS-232
网络层
数据链路层
物理层
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PSTN的组成
中继网
电话交换机计算机
本地环路
电话公司的设备用户的设备
用户家庭 电信公司
MODEM MODEM
数字线路模拟线路
RS-232
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8.4 综合业务数字网 ISDN
（ Integrated Service Digital Network）
?电路交换，利用现有的电话交换系统
?有拨号连接过程
?全数字传输网络
?多服务：语音、数据、文本、图形、视频
?采用带外信令（ D信道），拨号连接速度快
?载体信道（ B信道）带宽为 64kbit/s
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Q.931
LAPD(Q.921)
I.430/I.431
网络层
数据链路层
物理层
ISDN的协议结构
? 物理层使用 I.430(BRI)和 I.431(PRI)；
? 链路层和网络层分为控制呼叫协议和用户访问协议
?链路层
― 控制,LAPD
― 用户,PPP,FR,LAPB(X.25)等
?网络层
― 控制,Q.931
― 用户,IP,X.25
PPP FR LAPB
IP/IPX X.25
用户访问控制呼叫
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ISDN的组成
广域网
ISDN交换机ISDN终端ISDN数字电话
本地
回路
电信公司的设备
NT1
用户的设备
用户家庭 电信公司
?家庭用的 ISDN
TE1 TE1 TE1
T U
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广域网
ISDN交换机TE1
本地
回路
电信公司的设备
NT1
用户的设备
用户办公室 电信公司
?大型商用的 ISDN
TE1
TE1
TE2
TA
NT2
UT
S
S
S
R
PBX
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ISDN的设备
?1类终端设备（ TE1）
与 ISDN网络兼容的设备，可直接连接 1类网络终结设
备 NT1或 2类网络终结设备 NT2。通过 4根（ 2对）数字
线路连接到 ISDN网络。
?2类终端设备（ TE2）
与 ISDN网络不兼容的设备。连接 ISDN网时需要使用
终端适配器 TA。
?终端适配器（ TA）
把非 ISDN设备的信号转换成符合 ISDN标准的信号。
可以是一个单独的设备，也可以安装在 TE2内。
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?1类网络终结设备（ NT1）
用户端网络设备，与 4线的 ISDN用户线或传统的 2
线用户环路连接。一般由电信公司提供，是 ISDN网
络的一部分。物理层设备。
NT1的用户端接口可支持连接 8台 ISDN终端设备。
?2类网络终结设备（ NT2）
位于用户端的执行交换和集中功能的一种智能化设
备（可提供 OSI/RM的第 2,3层服务）。如小型的
数字程控交换机 PBX。
大型用户终端数量多，需要使用 NT2做交换连接。
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ISDN参考点
ISDN网络中不同设备之间连接的规范。
?U参考点,NT1与电信公司 ISDN交换机间的连接点
?T参考点,NT1到用户设备之间的连接点。
?S参考点,NT2与 TE1/TA之间的连接点。
?R参考点,TE2与 TA之间的连接点。
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ISDN接口
ISDN提供了一种数字化的 比特管道,使信息在用户与电
信公司之间流动。
ISDN比特管道支持由 TDM分隔的多个信道。常用的有
两种标准化信道：
D信道 ——16kbit/s数字信道，用于带外信令。
B信道 ——64kbit/s数字 PCM信道，用于语音或数字。
ISDN比特管道主要支持两种信道的组合：
?BRI：基本速率接口。 2B+D
?PRI：主速率接口（一次群速率接口）。 30B+D
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BRI
D
B1
B2
PRI
D
B1~B30
基本速率数字管道,144kbps
主速率数字管道,2Mbps
数字管道示意图
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8.5 数字数据网 DDN(Digital Data Network)
? 是利用数字信道传输数据信号的数据传输网。
? 非交换的永久 /半永久虚电路。
? 为用户提供点到点的数字专用线路。
? 网络对用户透明，支持任何协议。
? 适合于频繁的大数据量通信，可用于计算机之间的通
信，或用于传送数字化传真，数字话音，数字图像信号
等。
? 实际上就是在干线上为用户提供时分复用信道。
? 用户接入速率一般为 2Mbit/s，干线最高 155bit/s。
网络延迟约为 450微妙。
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RS-232/V.35/…
网络层
数据链路层
物理层
点对点专线和 DDN的协议结构
? 物理层使用 RS-232,V.35等物理层协议；
? 数据链路层与 ISDN类似，但没有控制呼叫协议
?链路层,PPP,FR,LAPB(X.25),HDLC等
?网络层,IP,X.25等
PPP FR LAPB
IP/IPX X.25
HDLC
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DDN节点
DDN节点DDN节点
DDN节点
DSU/CSU
数字专线
DSU/CSU
数字专线
DTE DTE
DSU/CSU,数据服务单元。可以是调制解调器或基带传输设备，以及时分复用、语
音 /数字复用等设备。
NMC,网管中心。可以方便地进行网络结构和业务的配置，实时地监视网络运
行情况，进行网络信息、网络节点告警、线路利用情况等收集、统计
和报告。
DDN节点, 数字交叉连接时分复用设备
NMC
DDN的组成
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DDN的物理接口
接入 DDN的设备，物理接口应符合 ITU-T的相关建议：
? 2Mbit/s数字复用电路接口：
?应符合 ITU-T G.703,G.704,G.732,G.823,G.826、
G.921等建议；
? N× 64kbit/s数字复用电路：
?应符合 ITU-T G.735,G.736建议；
? TDM接口：
?应符合 ITU-T G.703,V.35,V.24/V.28,X.21建议
?复用标准符合 X.50,X.58。
? 64kbit/s数字复用电路：
?应符合 ITU-T G.735,G.737建议；
? 帧中继接口：
?应符合 ITU-T I.122,Q.932建议。
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? 传输速率高,2Mbit/s 或 N× 64kbit/s（ N≤30或 31）
? 传输质量高：无连接延迟，网络时延小。
? 协议简单：不受任何协议的约束，是全透明网。
? 多种业务：可以支持数据、语音、图像的传输。
? 帧中继：提供帧中继服务。
? 灵活的连接方式：可支持 PC-LAN,LAN-LAN连接，为
用户提供灵活的组网环境。
? 可靠性高：采用路由迂回和备用方式，安全可靠。
DDN的特点
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用 DDN进行 LAN互联
DSU/CSU
64k-2M
DDN
DSU/CSU
64k-2M
LAN1
路由器
LAN2
路由器
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8.6 X.25分组交换网（ PDN）
?工作在网络体系结构的低 3层
?采用分组交换，面向连接 (虚电路 )，可靠性高
?多路复用，一条物理链路支持多条虚电路
?点对点传输，不支持广播
?支持多种高层协议，它们均作为普通数据被封
装在 X.25的分组中在网络中传送
?工作速率 ≤64Kbps
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X.25的体系结构
X.25——,在公用数据网上以分组方式工作的数据终端设
备 DTE和数据电路端接设备 DCE之间的接口,
。
它对应于 OSI层次模型的最下三层。
X.21/RS-232/V.35/…
网络层
数据链路层
物理层
LAPB
X.25
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X.25网络的组成
PSE PSE
PSE
PSE
PSE
D
C
E
D
C
E
X.25 X.25
PSE：分组交换设备
广域网
DTE
DTE
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X.25网络由许多称之为 分组交换机 (PSE)的
节点组成 。
为了保证通信可靠性, 每个 PSE至少与另两个
PSE相连接, 使得一个 PSE故障时, 能通过其他
路由继续传输信息 。
PSE之间交换的是分组 (包 )，所以又称 X.25网
为 分组交换网或包交换网 。 PSE采用存储转发
的方法交换分组。
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X.25网络的设备
?数据终端设备 (DTE),X.25网络的末端设备 (如路由
器、主机、终端,PC机等 )，一般位于用户端（故称
为用户设备）
?数据 电路端接设备 (DCE)：专用的通信设备,DTE
通过 DCE接入 X.25网络
?PSE,X.25网络分组交换机，用于数据的存储转发
?PAD设备,用于将非分组设备接入 X.25网。位于
DTE与 DCE之间，实现三个功能：缓冲、打包、拆
包。 （见下页图）
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缓冲区打包拆包
PAD非分组终端 DCE
PAD的工作原理
X.25网络
Page 382010/5/16
? X.25网络为用户提供的是虚电路服务 。 多个虚
电路可复用到单条物理电路上 。
?一条物理电路可支持 4096个虚电路 。
? DTE之间端到端的通信是通过双向虚电路来完
成的 （ 一般申请 16个双向虚电路 ） 。
? X.25即支持永久虚电路 PVC，也支持交换虚
电路 SVC。
X.25提供的服务
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X.25网络的接入
?分组终端：直接接入
?非分组终端：通过 PAD接入
?字符终端：用拨号 (PSTN)方式间接接入 (X.28/X.32）
?利用 X.25组网：
1.通过 X.25将 PC接入局域网
PC端 ——X.25网卡，同步 MODEM
LAN端 ——路由器，同步 MODEM
2.通过 X.25实现 LAN的远程互连
双方均需路由器，同步 MODEM
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用 X.25进行 LAN互联
64k
X.25
64k
LAN1
路由器
LAN2
路由器
同步
MODEM 同步MODEM
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8.7 帧中继（ Frame Relay,FR）
? 在数据链路层实现分组交换
? 帧中继使用 永久虚电路（ PVC） 来建立通信连
接，并通过虚电路实现多路复用
? 用链路层的帧来封装各种不同的高层协议，如
IP,IPX,AppleTalk等
? 适用于在 WAN上实现 LAN的互联
? 传输速率一般为 56kbit/s～ 45Mbit/s
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LAPF
(核心 )
FR的协议层次与 OSI/RM的对应关系
FR是 CCITT和 ANSI标准，定义了在公共数据网 (PDN)上
发送数据的流程，属于链路层协议 。其用户
它对应于 OSI层次模型的最下二层。
网络层
数据链路层
物理层
高层
网络层
数据链路层
物理层
X.25
OSI
FR
LAPF
(Q.922)
V.35/I.430/I.431
Q.931
Q.933
控制 用户
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F.R网络的组成
FRS FRS
FRSFRS
网桥
CSU/DSU
Router
Router
广域网
PSTN,X.25,DDN
Router
帧中继在
这里工作
Host
Bridge
LAN
LAN
L
A
N
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帧中继网中的设备分两类：
?帧中继网接入设备 FRAD：
属于用户设备 。
如支持帧中继的主机, 桥接器, 路由器等 。
?帧中继网交换设备 FRS：
属于网络服务提供者设备 。
如 T1/E1一次群复用设备和帧交换结点机 。
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FR的工作原理
? 本质上仍是分组交换技术，但舍去了 X.25的分组层，
仅保留物理层和数据链路层，以帧为单位在链路层上进
行发送、接收、处理。
? 在链路层上完成统计复用，实现帧定界、寻址、差错
检测；但省略了帧编号、重传、流控、窗口、应答、监
视等功能。
? 帧出错或发生阻塞时，仅仅简单地丢弃；重传、纠错
和流控 在端设备中由上层协议 (如 TCP)完成 。
（ 这是因为 F.R是基于光纤线路的，而 光纤线路误码率很低，无需
点到点纠错）
? FR用数据链路连接标识符 DLCI来标识虚电路 (最多
1024个 )，不同的 DLCI在链路层上实现了复用。
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用 DLCI路由用户数据帧
192.168.0.1 10.0.0.1
LAN
10.0.0.0
LAN
192.168.0.0
R1 R2
A B
C
DLCI=222
DLCI=333
帧中继交换机
DA=10.0.0.1 DLCI=111
R1把 10.0.0.1映射
为 DLCI=111
A把 DLCI=111 映
射为 DLCI=222
B把 DLCI=222 映
射为 DLCI=333
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FR中虚电路
在 FR中，多条虚电路可复用一条物理线路。
R1
R2
A B
C
103
IN DLCI OUT DLCI
11 100 12 103
11 101 13 104
11 102 14 105
11
12
1314
22
31 32
21
IN DLCI OUT DLCI
31 104 32 107
交换机 A的路由表
交换机 C的路由表
IN DLCI OUT DLCI
21 103 22 106
交换机 B的路由表
R3 R4
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标志 DLCI,FECN、BECN,DE等 数据 FCS 标志
1 2 2 1可变
标志：帧的开始和结束
DLCI：数据链路连接标识符，标识一个虚电路
FECN：前向显式阻塞通知 (Front Explicit Congestion Notification)
BECN：后向显式阻塞通知
DE：允许丢弃指示
FR的帧结构 (LAPF核心功能 )
FR用于承载用户数据的协议是 LAPF的核心功能。
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8.8 xDSL (数字用户线 )
? 为满足 VOD、多媒体等需要高带宽的应用而开发。 在普
通电话线路上实现了高速传输 (1.5～ 52Mbit/s)。
? 主要用于广域网的用户接入。
? 包括以下几种技术：
?ADSL 非对称数字用户线
?RADSL 速率自适应数字用户线
?HDSL 高速数字用户线
?VDSL 甚高速数字用户线
?SDSL 单线数字用户线
? 属于点对点专线，协议层次与 DDN基本相同。
? 我国使用最广泛的是 ADSL。
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技术 速度 距离 应用
ADSL/
RADSL
1.5-8Mbit/s下行
16-640kbit/s上行 3.5-5.5km 因特网访问,VOD、远程访问
HDSL 1.544Mbit/s(T1)2.048Mbit/s(E1) 4.5km 中继线、帧中继接入
SDSL 1.544Mbit/s(T1)2.048Mbit/s(E1) 3km 中继线,LAN互连
VDSL 15-52Mbit/s下行1.5-2.3Mbit/s上行 0.3-1.2km 高清晰度电视、多媒体网络访问
? 几种用户数字线的比较
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ADSL的特点
? 上行速率与下行速率不相同 ——“非对称,
? 上行 16 ～ 64kbit/s
? 下行 1.5 ～ 8Mbit/s
与因特网访问特点相适应 (要求的下传速率高 )。
? 仅使用一对双绞线，可直接利用用户原有的电话线。
? 语音和数据同时传输，互不干扰；
? 上网时不用拨号，永远在线（打电话仍需拨号）。
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ADSL工作原理
? 铜质双绞线在 4km的距离内带宽可达 1.1MHz
? ADSL把 1.1MHz的频带分为 3个频率段：
? 0 ～ 4kHz 仍然用于传输电话语音信号
? 10 ～ 50kHz 用作上行信息流的传输带宽
? 52kHz ～ 1.1MHz 用作下行信息流的传输带宽
铜质双绞线
语音通道
中速双工通道
高速下行通道
ADSL把整个线路的带宽划分为三个通道
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? ADSL的频谱
f
4kHz 10kHz 50kHz 52kHz 1.1MHz
语音 上行 下行
从这个意义上看,ADLS采用了频分复用技术。
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? ADSL的编码技术
? 目前被广泛采用的 ADSL调制技术有 3种：
― 无载波幅度 -相位调制 (Carrierless Amplitude-Phase
modulation,CAP)
― 离散多音复用 (Discrete MultiTone,DMT)
― 离散小波多音复用 (Discrete Wavelet MultiTone,
DWMT)
? 其中 DMT技术已被正式采纳为国际标准。
? 目前还有一种称为 G.lite的标准，下行 /上行速
率分别为 1.5Mbit/s和 384kbit/s，用户端设备非
常简单，适用于家庭用户。
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? DMT
― 把 20kHz ～ 1.1MHz的频带划分为 256个带宽为 4kHz的
信道；
― 把要发送的数据位流分配到 256个信道中；
― 每一个信道用不同频率的载波来调制分配给该信道的
数据位流；
― 每一信道仍采用传统的调制方式，如正交幅度调制
QAM；
― 可以看出,DMT是采用 256不同频率的载波对数据信
号进行调制的技术。
― 理论上，采用 DMT的 ADSL数据速率可达到普通调制
解调器的 256倍，约为 256?38000≈ 9.5Mbit/s。
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? DMT的信道划分与位流分配
……
f
4kHz20kHz 1.1MHz
共 256个
f
每信道的
数据位数
分配给每信道的数据位数根据信道容量的不同而不同
信道容量随
频率的不同
而不同
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? ADSL的网络结构
? 两部分组成：用户端设备和中心节点设备
― 用户端设备包括：
? ADSL Modem,也称为 ATU (ADSL Transmission
Unit)—— 数字信号的调制解调
? POTS分离器 —— 分离语音信号和调制信号
― 中心节点设备包括：
? 数字用户线接入复用器 DSLAM(DSL Access
Multiplexer)—— ADSL接入和复用
? POTS分离器
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PBX
PSTN
因特网
POTS
分离器
铜质双绞线对
ADSL
Modem
程控交换机
DSLAM
POTS
分离器
电话机
计算机
用户端 中心端本地环路
ADSL
Modem
电话机
计算机
当 POTS分离器和 ADSL
Modem做到一起时的连
接方法
铜质双绞线对
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小结
? 网络互联可在四个层次上实现；
? PSTN属于电路交换，常用于拨号上网；
? ISDN属于电路交换，可支持数据、图像、声音；
? DDN属于专线连接，可支持任何类型的业务；
? X.25属于分组交换，各种协议均可封装在 X.25的
分组中进行传输；
? FR在链路层上实现分组交换，提高了效率；
? ADSL属于专线连接，可提供高速的因特网接入。
