# 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)/La=(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)E=1/(2a+1)

    滑动窗口:E=W/(2a+1)E=W/(2a+1)

  2. 窗口 W 值的计算:

    选择 ARQ:W\leq2k12^{k-1}

    后退 ARQ:W\leq2k12^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=264+16=144Kb/s2B+D=2*64+16=144Kb/s
  • 30B+D=3064+64=1.984Mb/s30B+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

    • 可以实现长距离远程通信
    • 可以使用 9 针或 25 针 D 型连接器
    • 必须采用 24 根线的电缆进行连接
    • 通常用于连接并行打印机
  2. ATM 高层定义了 4 类业务,压缩视频信号的传送属于 类业务。

    • CBR
    • VBR
    • UBR
    • ABR
  3. 下列选项中,不采用虚电路通信的网络是 网。

    • X.25
    • 帧中继
    • ATM
    • IP
    • IP 是数据报通信
  4. 下面关于帧中继网络的描述错误的是

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

    • W\leq2k12^k-1
    • W\leq2k12^{k-1}
    • W=2k12k-1
    • W\leq2k12k-1
    • A 是后退,CD 都错误,无中生有
  6. 由 30B+D 组成的 ISDN 称为 ,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。

    • N-ISDN BRI
    • N-ISDN PRI
    • B-ISDN PRI
    • B-ISDN BRI