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广域网概念与分类

什么是广域网？

  • 广域网是指长距离块地区的各种局域网、计算机、终端互联在一起，组成一个资源共享的通信网络
传统广域网
公共交换电话网PSTN公共数据网X.25帧中继网FR
综合业务数据网ISDN异步传输模式ATM虚拟专用网VPN
现代广域网
数字数据网DDN同步数字传输网SDH多业务传送平台MSTP
光纤接入FTTX无源光网络PON无线网WiMAX、4G、5G

公共交换电话网PSTN

  • 公共交换电话网PSTN，利用电话线上网，早期是电话+“猫”拨号上网
  • 四大特性：
    • 机械特性
    • 电气特性
    • 功能特性
    • 过程特性

调制解调器Modem

  • 俗称“猫”，作用是把电话线里面的模拟信号和数字信号互相转换，==V.90标准==可以达到==56Kb/s==（电话猫、电视猫、电力猫、光纤猫）

数据终端设备DTE

  • 具有一定数据处理能力和数据收发能力的设备，用于提供或接收数据，如路由器、PC、终端，==DTE和DCE两端要同步==

    数据通信设备DCE

  • 在DTE和传输线路之间提供信号变换和编码功能，并负责建立、保持和释放链路的连接。如广域网交换机、MODEM

公共数据网X.25

  • X.25使用 分组交换，分为三层：物理层、链路层、分组层。对应于OSI的底三层。
  • 采用虚拟电路、面向连接

  • 才会后退N帧ARQ、滑动窗口默认2

    ggjhw

流量控制技术

停等协议

  • 协调收发端流量。假设没有传输错误的流控技术： 停等协议，发送一帧，等到应答，在发送；如果不应答，一直等，类似于银行柜台存钱

    tdxy

滑动窗口协议

  • 协调收发端流量。假设没有传输错误的流控技术： 滑动窗口协议，连续发送多个帧而无需应答，类似于银行ATM机

    hdckxy

差错控制技术

- 检查和纠正错误

  1. 肯定应答：收到肯定应答信号ACK继续发送
  2. 否定应答重发：收到否定应答信号NAK重发出错帧
  3. 超时重发：超过规定时间重发该帧。这种技术称为自动重发ARQ
    • ARQ分为三种：停等ARQ、选择重发ARQ、后退N帧ARQ

停等ARQ

  • 是停等流控和ARQ结合，类似于银行柜台存钱，手续齐全办理，叫号等时间长下一位，忘带身份证就不办理

选择重发ARQ

  • 是滑动窗口和ARQ结合，类似于银行ATM一沓一沓存钱，出现假币，选择该假币重发，其他不用重发

后退N帧ARQ

  • 是滑动窗口和ARQ结合，类似银行ATM一沓一沓数钱，一张是假币，这一张包括后面的全部重发

各种流控和差错利用率计算公式

  1. 常数a值的计算：

    $a=(d/v)/(L/R)=(RT)/L=(Rd/v)/L$
  • 其中，R=数据速率，d=线路长度，v=传播速度，L=帧长，T=传播延迟

  1. 效率E值的计算：

    停等协议：$E=1/(2a+1)$

    滑动窗口：$E=W/(2a+1)$

  2. 窗口W值的计算：

    选择ARQ：W$\leq2^k-1$

高级数据链路控制协议HDLC

  • 面向比特的，通擦使用CRC-16、CRC-32校验

  • 帧边界01111110在两端，用户数据字段INFO大小不固定

    hdlc

帧中继FR

  • 帧中继FR是X.25演变改进的
  1. 工作在OSI的最底两层
  2. 在第二层建立虚电路，承载数据业务
  3. FR只做检错，不会重传，没有流控，只有拥塞控制，检错交给高层

帧中继的优点

  1. 基于分组（帧）交换的透明传输，可提供 面向连接的服务
  2. 帧长可变，长度达1600-4096字节，可承载各种局域网的数据帧
  3. 数据速率可达2-45Mbps
  4. 既可以提供带宽，也可以应付突发的数据传输
  5. 没有流控和重传机制，开销小

综合业务数据网ISDN

  • 基于电路交换，把数据、声音和视频信号三合一传输

ISDN的两种速率

  • 基本（N-ISDN）速率BRI（2B+D）
  • 基群（B-ISDN）速率PRI（30B+D）
    • B信道为数据信道，D信道为控制信道
  • $2B+D=2*64+16=144Kb/s$
  • $30B+D=30*64+64=1.984Mb/s$，近似于E1

异步传输模式ATM

  • 最早是B-ISBN的一部分，分为四层模型
  • 各功能介绍
层次 子层 功能 与OSI的对应
高层 对用户数据的控制 高层
ATM适配层 汇聚子层 为高层提供统一接口 第四层
ATM适配层 拆装子层 分割与合并用户数据 第四层
ATM层 虚通路和虚信道的管理、信元头的组装和拆分、信元的多路复用、流量控制 第三层
物理层 传输汇聚子层 信元校验和速率控制、数据帧的组装和拆分 第二层
物理层 物理介质子层 位定时、物理网络接入 第一层
  • ATM采用53字节信元分组交换，使用统计时分TDM。采用 双绞线或光纤，典型数据速率 155M，==面向连接==，使用虚电路的虚通路VPI和虚信道VCI

练习例题

  1. 关于RS-232-C标准的描述正确的是[]{.gap} 。 {.quiz}

    • 可以实现长距离远程通信 {.options}
    • 可以使用9针或25针D型连接器 {.correct}
    • 必须采用24根线的电缆进行连接 {.options}
    • 通常用于连接并行打印机 {.options}
      {.options}

  2. ATM高层定义了4类业务，压缩视频信号的传送属于[]{.gap} 类业务。{.quiz}

    • CBR {.options}
    • VBR {.correct}
    • UBR {.options}
    • ABR {.options}
      {.options}

  3. 下列选项中，不采用虚电路通信的网络是 []{.gap}网。{.quiz}

    • X.25 {.options}
    • 帧中继 {.options}
    • ATM {.options}
    • IP {.correct}
      {.options}
      • IP 是数据报通信

  4. 下面关于帧中继网络的描述错误的是[]{.gap} 。 {.quiz}

    • 用户的数据速率可以在一定的范围内变化 {.options}
    • 既可以使用流式业务，又可以适应突发式业务 {.options}
    • 帧中继网可以提供永久虚电路和交换虚电路 {.options}
    • 帧中继虚电路建立在HDLC协议之上 {.correct}
      {.options}
      • 帧中继虚电路是建立在X.25协议之上

  5. 对于选择重发ARQ协议，如果帧编号字段为K位，则窗口大小为[]{.gap} 。 {.quiz}

    • W$\leq$$2^k-1$ {.options}
    • W$\leq$$2^{k-1}$ {.correct}
    • W=$2k-1$ {.options}
    • W$\leq$$2k-1$ {.options}
      {.options}
      • A是后退，CD都错误，无中生有

  6. 由30B+D组成的ISDN称为[]{.gap} ，通常可以将若干个B信道组成不同的H信道，而最大的H信道的带宽是1.92Mb/s。 {.quiz}

    • N-ISDN BRI {.options}
    • N-ISDN PRI {.options}
    • B-ISDN PRI {.correct}
    • B-ISDN BRI {.options}
      {.options}