【正文】 域網(wǎng)的建設給整個世界電信業(yè)的傳輸網(wǎng)絡和服務業(yè)務都帶來了重大的影響。寬帶城域網(wǎng)的設計人員恰恰可以使用這些新技術(shù)，在廣域網(wǎng)與局域網(wǎng)之間建立起互聯(lián)的橋梁。由于低成本的 GE和 10 GE的應用，使得局域網(wǎng)的容量快速增長。 Inter應用的快速增長，要求通訊網(wǎng)絡要滿足用戶新的需求；而新的技術(shù)出現(xiàn)又促進了新的 IP 網(wǎng)絡的產(chǎn)生和發(fā)展。 現(xiàn)實意義上的城域網(wǎng)一定是能夠提供高傳輸速率和保證服務質(zhì)量（ QoS）的網(wǎng)絡系統(tǒng)，因此人們已經(jīng)非常自然的將傳統(tǒng)意義上的城域網(wǎng)擴展為寬帶城域網(wǎng)。 從現(xiàn)在的城域網(wǎng)技術(shù)與應用的現(xiàn)狀來看， 城域網(wǎng)的概念 泛指：網(wǎng)絡運營商在城市范圍內(nèi)提供各種信息服務業(yè)務的所有網(wǎng)絡 ，它是以寬帶光傳輸網(wǎng)絡為開發(fā)平臺，以 TCP/IP 協(xié)議為基礎，通過各種網(wǎng)絡互聯(lián)設備，實現(xiàn)語言、數(shù)據(jù)、多媒體視頻、 IP 電話、 IP 接入和各種增值服務業(yè)務與智能業(yè)務，并與廣域計算機網(wǎng)絡、廣播電視網(wǎng)、電話交換網(wǎng)互聯(lián)互通的本地合業(yè)務網(wǎng)絡。計算機網(wǎng)絡按覆蓋范圍來劃分，城域網(wǎng)是指能夠覆蓋一個城市范圍的計算機網(wǎng)絡，主要用于局域網(wǎng)的互聯(lián)。 FDDI 在 MAC 子層使用了 單 令牌環(huán)網(wǎng)絡介質(zhì)訪問控制 MAC 協(xié)議，在 LLC 子層使用 IEEE ，能夠適應城域網(wǎng)主干網(wǎng)的需要。設計 FDDI 的目的是實現(xiàn)高速、高可靠性和大范圍局域網(wǎng)互聯(lián)。 20 世紀 80 年代后期，人們在計算機網(wǎng)絡類型劃分中，以網(wǎng)絡覆蓋的地理范圍為依據(jù)，提出了城域網(wǎng) MAN 的概念，同時將城域網(wǎng)的業(yè)務定義在城市地區(qū)范圍內(nèi)大量的局域網(wǎng)系統(tǒng)的互聯(lián)上。 各 國信息高速公路的建設促進了電信產(chǎn)業(yè)的結(jié)構(gòu)調(diào)整，出現(xiàn)了大規(guī)模的企業(yè)重組和業(yè)務轉(zhuǎn)型。網(wǎng)絡操作系統(tǒng) NetWare、 Windows Server、 IBM LAN Server及 UNIX 操作系統(tǒng)的應用，使得以太網(wǎng)技術(shù)進入了成熟階段，并得到廣泛應用。在交換式局域網(wǎng)的基礎上，出現(xiàn)了虛擬局域網(wǎng)（ Virtual LAN， VLAN）。 3) 將共享介質(zhì)方式改為交換方式，這就導致了交換式局域網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，交換局域網(wǎng)的核心設備是局域網(wǎng)交換機，它可以在多個端口之間同時建立多個并發(fā)連接。網(wǎng)橋與路由器可以分隔網(wǎng)絡之間的廣播通信量與沖突域使每個網(wǎng)絡作為一個獨立的小型局域網(wǎng)。在局域網(wǎng)工程領域中，人們經(jīng)常將快速以太網(wǎng)（ Fast Ether）、千兆以太網(wǎng)與 10 Gbps的以太網(wǎng)簡稱為 FE、 GE 與 10GE，而把 10 Mbps 以太網(wǎng)簡稱為傳統(tǒng)以太網(wǎng)，由于 GE 與 10GE 的物理層使用兩種不同的協(xié)議，因此它既可以應用于局域網(wǎng)，又可以應用于可以為廣域網(wǎng)與城域網(wǎng)中。在使用普通雙絞線以后，以太網(wǎng)組網(wǎng)的造價降低，性能價格比大大提高，這就使得 以太網(wǎng)在與其他局域網(wǎng)競爭中占據(jù)了明顯的優(yōu)勢，同年以太網(wǎng)交換機產(chǎn)品面世，標志著交換式以太 網(wǎng)的出現(xiàn)。 1980 年左右，以太網(wǎng)（ Ether） 與令牌環(huán)（ Token Ring）網(wǎng)絡、令牌總線（ Token Bus）網(wǎng)絡三足鼎立。 局域網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展 應用是推動局域網(wǎng) 技術(shù)發(fā)展的真正動力。當局域網(wǎng)的以太網(wǎng)技術(shù)日趨成熟和廣泛應用時，他們調(diào)整了高速局域網(wǎng)的設計思路，在速率為 1 Gbps 的 GE 與 10 Gbps 的 10GE的物理層設計中，考慮利用光纖作為遠距離傳輸介質(zhì)，發(fā)展光以太網(wǎng)技術(shù)，將以太網(wǎng)技術(shù)從局域網(wǎng)擴大到城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)。為了數(shù)據(jù)業(yè)務發(fā)展的需要， SDH 的發(fā)展趨勢是支持 IP 和以太網(wǎng)的接入，并不斷融合 ATM和路由交換功 能，構(gòu)成以 SDH 為基礎的廣域網(wǎng)平臺，廣域網(wǎng)發(fā)展的一個重要趨勢是 IP over SONET/SDH。早期的 SONET/SDH 是為傳統(tǒng)電信業(yè)務服務的，它并不適合傳輸 IP分組。但是這條技術(shù)路線是不成功的，盡管目前很多廣域網(wǎng)的主干網(wǎng)使用了 ATM技術(shù)，但是它的發(fā)展空間已經(jīng)比較小。這幾種技術(shù)在早期的廣域網(wǎng)建設中發(fā)揮了一定的作用。隨著光纖開始應用，一種簡化呃 的網(wǎng)絡（即幀中繼網(wǎng) ） 得到廣泛運用。 在廣域網(wǎng)的發(fā)展過程中，可以用于構(gòu)成廣域網(wǎng)的典型網(wǎng)絡類型和技術(shù)主要包括： ? 公共電話交換網(wǎng) PSTN ? 綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng) ISDN ? 數(shù)字數(shù)據(jù)網(wǎng) DDN ? 分組交換網(wǎng) ? 幀中繼（ Frame Replay， FR）網(wǎng) ? 異步傳輸模式 （ Asynchronous Transfer Mode， ATM） 網(wǎng) ? GE（ Gigabit Ether，千兆以太網(wǎng)）與 10GE 的光以太網(wǎng)（ Optical Ether） 如何在技術(shù)成熟和已經(jīng)廣泛使用的電信 網(wǎng)絡基礎上，將傳統(tǒng)的語音傳輸業(yè)務與數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務結(jié)合，這就出現(xiàn)了 ISDN、 WDM的研究與應用。在Inter 大規(guī)模接入的初期，廣域網(wǎng)與城域網(wǎng)界限還比較模糊。廣域網(wǎng)的核心技術(shù)主要是指電信運營商負責的通信網(wǎng)絡中使用的技術(shù)，其范圍遍及全球。當然，有特殊需要的國家部門與大型企業(yè)也可以根 據(jù)需要組建自己使用和管理的專用廣域網(wǎng)。用戶可以在公共數(shù)據(jù)網(wǎng)絡 PDN 上開發(fā)各種網(wǎng)絡服務系統(tǒng)。 廣域網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展 一、 廣域網(wǎng)是一種公共數(shù)據(jù)網(wǎng)絡 局域網(wǎng)一般屬于一個單位所有，組建的成本低，易于建立、維護，一般是自建自管自用。 Inter網(wǎng)絡系統(tǒng)結(jié)構(gòu)太復雜了，并且在不斷的變化。城域網(wǎng)又通過路由器與光纖接入到作為國家級或區(qū)域主干網(wǎng)的廣域網(wǎng)。隨著微型計算機的廣泛應用，大量的微型計 算機是通過局域網(wǎng)連入城域網(wǎng)，局域網(wǎng)與城域網(wǎng)、城域網(wǎng)與廣域網(wǎng)、廣域網(wǎng)與廣域網(wǎng)的互聯(lián)都提供路由器來實現(xiàn)。計算機網(wǎng)絡采用多種通信線路，例如電話線、雙絞線、同軸電纜、光纖、無線通信信道、微波與衛(wèi)星通信信道等。 IMP 是路由器的雛形。一方面，它作為與資源子網(wǎng)的主機、終端的連接接口，將主機和終端連入網(wǎng)絡；另一方面，它作為通信子網(wǎng)中的分組存儲轉(zhuǎn)發(fā)結(jié)點，完成分組的接收、校驗、存儲、轉(zhuǎn)發(fā) 等功能，實現(xiàn)將原主機報文準確轉(zhuǎn)發(fā)至目的主機的作用。 通信子網(wǎng)由通信控制處理機、通信線路與其他通信設備組成 ， 完成網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸、轉(zhuǎn)發(fā)等通信處理業(yè)務。主機要為本地用戶訪問網(wǎng)絡其它主機設備與資源提供服務，同時要為網(wǎng)絡中遠程用戶共享本地資源提供服務。主機包括用戶終端設備（包括個人計算機、數(shù)字設備）與服務器，是資源子 網(wǎng)的主要組成單元，它們通過高速通信線路與通信子網(wǎng)的通信控制處理機相連接。資源子網(wǎng)負責全網(wǎng)的數(shù)據(jù)處理業(yè)務，負責向網(wǎng)絡用戶提供各種網(wǎng)絡資源與網(wǎng)絡服務。從計算機網(wǎng)絡組成的角度來看， 典型的計算機網(wǎng)絡從邏輯功能上可以分為兩個部分 ： 資源子網(wǎng)和通信子網(wǎng) 。 計算機網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的特點 早期的計算機網(wǎng)絡主要 是廣域網(wǎng)。廣域網(wǎng)可以覆蓋幾個國家或地區(qū)，甚至橫跨幾個洲，形成國際性的遠程計算機網(wǎng)絡。城域網(wǎng)設計目標 是滿足 幾十公里范圍內(nèi) 的大量企業(yè)、機關、公司的多個局域網(wǎng)的互連需求，以實現(xiàn)大量用戶之間的數(shù)據(jù)、語音、圖形與視頻等多種信息的傳輸。 二、 城域網(wǎng) （ Metropolitan Area Network, MAN） 城市區(qū)域網(wǎng)絡簡稱為城域網(wǎng)。 從介質(zhì)訪問方法的角度來看，局域網(wǎng)可以分為共享介質(zhì)式局域網(wǎng)與交換式局域網(wǎng)； 而 從使用的傳輸介質(zhì)類型的角度來看，局域網(wǎng)又可分為使用有線介質(zhì)的有線局域網(wǎng)與使用無線通信信道的無線局域網(wǎng)。 2) 局域網(wǎng)提供高數(shù)據(jù)傳輸效率（ 10Mbps~10Gbps） 、底誤碼率的高質(zhì)量數(shù)據(jù)傳輸環(huán)境 。局域網(wǎng)技術(shù)發(fā)展十分迅速，并且應用日益廣泛，是計算機網(wǎng)絡最為活躍的領域之一。 按覆蓋的地理范圍劃分，計算機網(wǎng)絡可以分 為局域網(wǎng)、城域網(wǎng)、廣域網(wǎng)等 3種類型。第一單元 網(wǎng)絡規(guī)劃與設計 第一章 網(wǎng)絡系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與設計的基本原理 基礎知識 計算機網(wǎng)絡的分類 計算機網(wǎng)絡的結(jié)構(gòu)特點 廣域網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展 局域網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展 城域網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展 實訓任務 實訓任務一：寬帶城域網(wǎng)的結(jié)構(gòu) 實訓任務二：寬帶城域網(wǎng)組建的基本原則 ：管理和運營寬帶城域網(wǎng)的關鍵技術(shù) ：構(gòu)建寬帶城域網(wǎng)的基本技術(shù)和方案 ：網(wǎng)絡接入技術(shù)與方法 習題 第 1 章 網(wǎng)絡系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與設計的基本原則 學習目的 掌握廣域網(wǎng)、城域網(wǎng)與局域網(wǎng)的主要技術(shù)特點 了解大型網(wǎng)絡系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點 了解大型網(wǎng)絡系統(tǒng)設計的基本知識 掌握寬帶城域網(wǎng)特點、結(jié)構(gòu)與主要技術(shù)特征 了解寬帶城域網(wǎng)主要技術(shù)方案與設備運營選型的基本知識 基礎知識 計算機網(wǎng)絡的分類 計算機網(wǎng)絡按照其覆蓋的地理范圍進行分類，可以很好的反映不同網(wǎng)絡的技術(shù)特征。由于網(wǎng)絡覆蓋的地理范圍不同， 它們所采用的傳輸技術(shù)也不同 ，因此形成不同的網(wǎng)絡技術(shù)特點與網(wǎng)絡服務功能。 一、 局域網(wǎng) （ Local Area Network, LAN） 局域網(wǎng)用于將 有限范圍內(nèi) （例如一個實驗室、大樓或校園） 的各種計算機、終端與外部設備互連成網(wǎng)。 從局域網(wǎng)應用的角度來看，局域網(wǎng)的技術(shù)特點主要表現(xiàn)在： 1) 局域網(wǎng)覆蓋有限的地理范圍，它適應于機關、校園、工廠等有限范圍內(nèi)的計算機、終端與各類信息處理設備連網(wǎng)的需求。 3) 局域網(wǎng)一般屬于一個單位所有，易于建立、維護與擴展。 局域網(wǎng)可以用于個人計算機局域網(wǎng)，大型計算設備群的后端網(wǎng)絡與存儲區(qū)域網(wǎng)絡、高速辦公室網(wǎng)絡、企業(yè)與學校的主干局域網(wǎng)。城域網(wǎng)是介于廣域網(wǎng)與局域網(wǎng)之間的一種高速網(wǎng)絡。 三、 廣域網(wǎng) （ Wide Area Network, WAN） 廣域網(wǎng)又稱為遠程網(wǎng)，所覆蓋的地理范圍從 幾十公里到幾千公里 。廣域網(wǎng)的通信子網(wǎng)可以利用公用分組交換網(wǎng)、衛(wèi)星通信網(wǎng)和無線分組交換網(wǎng)，將分布在不同地區(qū)的計算機系統(tǒng)互聯(lián)起來，以達到資源共享的目的。廣域網(wǎng)在結(jié)構(gòu)上分為兩個部分：負責數(shù)據(jù)處理的主計算機和終端；負責數(shù)據(jù)通信處理的通信控制處理設備與通信線路。 資源子網(wǎng)由主計算機系統(tǒng)、終端、終端控制器、連網(wǎng)外部設備、各種軟件資源與信息資源組成。 中期的主機（ host） 主要是大型機、中型機、小型機，目前大量使用的是個人計算機。普通用戶終端通過主機連入網(wǎng)絡。終端的用戶訪問網(wǎng)絡的界面。 通信控制處理機在網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)中被稱為網(wǎng)絡結(jié)點。在早期的 ARPANET中承擔通信控制處理機功能的設備是接口報文處理機（ Interface Message Processor, IMP） 。通信線路為通信控制處理機與主機之間提供通信信道。 隨著微型計算機與局域網(wǎng)的廣泛應用，使用大型機與中型機的主機 終端系統(tǒng)的用戶減少，當前的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)已經(jīng)發(fā)生變化。 用戶計算機可以通過局域網(wǎng)方式連入，也可以選擇電話交換網(wǎng)（ PSTN）、有線電視網(wǎng)（ CATV）、無線城域網(wǎng)（ WMAN）或無線局域網(wǎng)（ WLAN）方式接入到作為地區(qū)級主干網(wǎng)的城域網(wǎng)。多個廣域網(wǎng)互聯(lián)形成覆蓋全世界的 Inter系統(tǒng)。構(gòu)成現(xiàn)代網(wǎng)絡系統(tǒng)的基本單元是互聯(lián)的廣域網(wǎng)、城域網(wǎng)與局域網(wǎng)。而廣域網(wǎng)建設投資很大，管理困難，一般是電信運營商負責自建與維護，由電信運營商組建廣域網(wǎng)，提供接入廣域網(wǎng)的服務與技術(shù)，為用戶提供高質(zhì)量的數(shù)據(jù)傳輸服務，因此它是一種公共數(shù)據(jù)網(wǎng)絡（ Public Data Network, PDN） 。用戶要使用廣域網(wǎng)服務，必須向廣域網(wǎng)運營商購買服務。 二、廣域網(wǎng)技術(shù)研究的重點是寬帶核心交換技術(shù) 早期的廣域網(wǎng)主要用于大型計算機系統(tǒng)的互聯(lián)，人們通過終端實現(xiàn)對遠程計算機資源的訪問，因此人們提出了資源子網(wǎng)和通信子網(wǎng)的兩級結(jié)構(gòu)概念，而當時的通信子網(wǎng)就是指廣域網(wǎng)的傳輸網(wǎng)部分。傳輸技術(shù)涉及光纖傳輸、無線傳輸與衛(wèi)星傳輸。隨著接入網(wǎng)技術(shù)的成熟，將核心交換技術(shù)與接入技術(shù)分開， 由城域網(wǎng)來負責用戶 接入的任務已經(jīng)形成共識，廣域網(wǎng)技術(shù)主要研究的是遠距離、寬帶、高服務的核心交換技術(shù)。早期，人們利用電話交換網(wǎng) PSTN 的模擬信道，使用調(diào)制解調(diào)器完成計算機與計算機之間的低速數(shù)據(jù)通信， 1974年 網(wǎng)出現(xiàn)。數(shù)字數(shù)據(jù)網(wǎng) DDN 是一種基于點 點連接的窄帶公共數(shù)據(jù)網(wǎng)。 ATM 網(wǎng)絡的概念最初是從事電話交換與電信網(wǎng)工作的技術(shù)人員提出的，他們試圖將語音與數(shù)據(jù)的傳輸放在一個網(wǎng)絡中完成，并且 覆蓋從局域網(wǎng)到城域網(wǎng)的整個領域。 20 世紀 80 年代，光波分復用 WDM 技術(shù)已在網(wǎng)絡中出現(xiàn)。由于數(shù)據(jù)業(yè)務將成為未來電信業(yè)務的主體，而大多數(shù)運營商的傳輸網(wǎng)是 SONET/SDH網(wǎng)絡，出于經(jīng)濟原因，他們不會放棄大量既存的、成熟可靠的 SONET/SDH技術(shù)。 計算機網(wǎng)絡研究人員把研究的重點放在物理層接口標準 、數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議與網(wǎng)絡層 IP 協(xié)議上。目前看來，這條技術(shù)發(fā)展路線是十分成功的。局域網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展十分迅速，目前已在企業(yè)、機關、學校的信息管理和服務領域得到廣泛的應用。 1990 年 IEEE 標準中的物理層標準 10BaseT的推出，使普通雙絞線可以作為 10 Mbps以太網(wǎng)傳輸介質(zhì)。 以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展有三個方向： 1) 提高以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸速率，從 10 Mbps 提高到 100 Mbps,甚至提高到 1 Gbps 或 10 Gbps,甚至是 100 Gbps,但是它們的以太網(wǎng)幀結(jié)構(gòu)都基本不變。 2) 將一個大型的局域網(wǎng) 劃分成多個用網(wǎng)橋或路由器互聯(lián)的網(wǎng)絡，這就導致了局域網(wǎng)互聯(lián)技術(shù)的發(fā)展。通過減少每個網(wǎng)絡內(nèi)部結(jié)點數(shù)的方法，使每個網(wǎng)絡的網(wǎng)絡性能得到改善，而每個子網(wǎng)的介質(zhì)訪問控制仍采用 CSMA/CD方法。這就導致 出現(xiàn)了兩類局域網(wǎng)：共享式局域網(wǎng)（ Shared LAN） 和交換式局域網(wǎng)（ Switched LAN） 。 開放的以太網(wǎng)技術(shù)與標準