网络规划设计师课程笔记（6）

1.6 广域网与接入网

1.6.1广域网的概念

将跨地区的各种局域网、计算机、终端互联在一起的计算机通信网络。特点：覆盖范围广、多种传输介质、延时大、管理维护较困难。

1.6.2虚电路与数据报实现方法

虚电路：源端呼叫分组，通过路由算法到达目的端，形成一条逻辑通路。这些通路由节点内部逻辑缓冲器来实现，每个分组携带一个逻辑信道号，每个节点有一个虚电路表记录逻辑信道号，选择下一个节点传送数据。
数据报：不必事先建立通路，通信子网接收到源节点的数据之后，将其编址、打包后，各自独立的在源目的节点之间寻径传输。通信子网不负责差错控制。传输层要负责差错检测和恢复功能，还要对报文进行排序。

1.6.3拥塞控制

是一种持续过载的网络状态。会导致吞吐量下降，甚至发生“拥塞崩溃“。
拥塞控制原理：根本原因是网络负载大于网络资源容量和处理能力。现象为，丢包、时延、上层应用性能差。原因可能是，带宽容量相对不足，队列容量相对不足（路由器在出口链路前建立了一个队列），路由器处理能力弱，网络流量分布不均衡。要注意，单纯的增加资源并不能避免拥塞，例如，缓存容量增加到一定程度后，排队时间过长，可能会导致重发，加重拥塞。拥塞本身是一个动态问题，需要协议在出现拥塞之后保护网络正常运行。拥塞控制分为开环控制（流量特征准确知道）和闭环控制，设计关键是如何生成反馈信息和如何响应反馈信息。
拥塞控制方法：基于终端（边缘设备中执行，根据反馈信息调整发送速率）的拥塞控制和基于链路（网络设备中执行，检测拥塞发生，产生反馈信息）的拥塞控制。
链路方法：假设设备对丢包、标记有响应，会调节自身吞吐量（基于TCP拥塞控制）。传统网络设备采用PQM（被动队列管理），即在队列溢出后丢包，易产生锁外lock-out、满列full-queues、全局同步global synchronization的问题。后提出AQM（主动队列管理）在队列充满前丢包。
终端方法：1）TCP拥塞控制：每个源端判断当前网络可用容量，从而知道可以传送的分组数，一旦源端有最大分组数在传送时，收到ACK消息即可以传送下一个分组。2）ECN：TCP通过丢包作为拥塞信号，即收到重复ACK或者超时重传认为发生拥塞，这种开销较大，需要等待较长时间才能发现。ECN则是通过路由器对拥塞的判断，发送拥塞标记，源端收到标记包则判断为拥塞。3）XCP和VCP：TCP为加式增加，相对缓慢，新的算法提出MIMD积式增加（带宽时延积），XCP是对ECN的改进。VCP是一个新的传输协议，继承了ECN+VCP思想，但它试图避免大幅修改传统TCP网络结构。

1.6.4公用网

公共通信网络，分为电路交换网、分组交换网和专用线路连接的通信网。
ISDM/BISDN：综合业务数字网：
ISDN特点：电话网基础上发展而来，包含分组交换能力、电路交换能力和无交换能力，使用端到端全数字式通信、用户只需要一组标准的多用途接口就能入网。第一代为窄带N-ISDN（采用电路交换技术），第二代为宽带B-ISDN（分组交换技术）。
ISDN结构：包括用户-网络接口（同一接口提供多种业务、多终端配置、终端移动性、主叫和被叫用户兼容性检查）、网络功能（只提供1-3层功能）、ISDN信令系统（用户用户信令、用户网络信令、网络之间信令）。
B-ISDN：高速传输、高速交换。主要技术是光交换技术和ATM（异步传输模式）。
DDN网络：数字数据网，点到点或点到多点的数字专线或专网。为用户提供半永久性连接电路，即永久虚电路PVC。
SDH网络：同步数字体系。特点是统一光接口、自愈环（提高网络生存性，例如路由保护、二先单向环）、SDH网同步（主从同步，局内星型拓扑，局间树型同步）。
WDM网络：
WDM技术：波分复用，即光域上的频分复用。将多个波长的光信号同时传输，大大提高光纤容量。
WDM特点：传输容量大、对各类业务信号透明，可以传输不同类型信号、网络扩容不需要铺设更多光纤、组建动态可重构的光网络。
WDM网络结构与节点设备：由接入网络（边缘节点构成，具有汇聚业务量功能）和核心网络（光交叉连接设备OXC构成，具有波长转换能力）两部分组成。
MSTP网络：多业务传输平台。
MSTP技术：同时实现TDM（时分复用，同步传输）、ATM（异步传输）、以太网等业务接入、处理和传送。
MSTP工作原理：将传统的SDN复用器、数字交叉连接器DXC、WDM终端、网络二层交换机、IP边缘路由器即成为一个网络设备，即MSTP，进行统一控制和管理。
MSTP特点：业务带宽配置灵活，通过捆绑VC满足各种用户需求、根据业务需要工作在端口组或者 VLAN方式（端口组：所有用户端口和系统端口都在一个组里，适用点对点，VLAN：不设定VLANID即工作在端口组）、全双工半双工自适应模式，可以自动学习MAC、QOS设置（即规定各端口组在共享同一带宽时的优先级和占用带宽的额度）。
移动通信网络：第二代有GSM全球移动通信系统、GPRS通用分组无线业务、CDMA。第三代WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA。
GSM网络：传统的依赖于有线传输，GMS通过无线电波传送数据。分为电路型和分组型GPRS。
CDMA：CDMA多址技术基于扩频技术，将信号用一个远大于信号带宽的高速伪随机码进行调制，使原信号带宽被扩展，再通过载波调制发送出去。特点：频率规划简单、系统容量大、频率复用系数高、抗多径能力强、通信质量好、软容量、软切换。
TD-SCDMA：采用时分双工方式、同步CDMA技术、低码片速率。
WiMAX网络：
WiMAX技术：基于802.16标准。宽带固定无线技术标准。也是空中接口规范。
802.16标准的网络结构：包括核心网络（核心网络与基站间的接口）、基站BS（用户基站与核心网之间的连接）、用户基站SS（基站与用户设备之间中继连接）、接力站RS（用于提高基站覆盖能力，连接SS）、用户终端设备TE（BB与TE接口）和网管。
WiMAX网络宽带请求原理：PMP点到多点（应用程序接入，SS向BS请求服务，BS用以服务接入，SS向BS请求带宽，BS分配时间帧，SS只有在特定时间间隙传输数据。若带宽充足，BS则轮询SS；资源缺乏时，SS竞争获取网络资源，冲突时使用二进制指数后退方式协调）模式和Mesh模式（SS直连SS，集中式调度由BS根据SS请求分配资源，但是BS不负责传输数据，分布式调度SS竞争获得资源，SS与邻居站点协商）。
WiMAX应用场景：固定接入（不支持便携式连接或切换）、游牧式（终端可从不同接入点接入，不支持基站切换）、便携式（步行速度下有限切换能力）、全移动（车速下无中断）。
Ad hoc网络：一种特殊的无线移动通信网络，一组带有无线收发装置的移动终端组成的一个多跳的临时性自治系统。
Ad hoc基本概念：可以独立工作或接入Internet和蜂窝无线网络（以末端子网方式，因为带宽和功率限制）。Ad hoc节点同时具有移动终端和路由器的功能，包括主机（移动终端功能，人机接口和数据处理）、路由器（维护网络拓扑和路由信息）、电台（无线传输功能）三部分。每个节点能力相同，所以不适用集中式控制结构。有平面结构（对等式结构）和分级结构（簇：簇头和多个簇成员构成，簇头组成更高级网络，由选举产生）两种。
Ad hoc网络特点：独立组网、无中心、自组织、多跳路由、动态拓扑、特殊的无信道特征（发送功率受限，一个节点发送可能只有一个节点可以收到）、移动终端的局限性（cpu、内存受限）、安全性差（容易受到网络攻击）。
应用背景：军事、传感器网络、紧急场合、偏远野外、临时场合、动态场合、个人通信、商业应用、其他。

1.6.5接入网

接入网是本地交换机LE和用户端设备TE之间的实时系统。
拨号接入：公告交换电话网，通过拨号建立物理链路，用户端安装调制解调器。速度低性能差。
ISDN接入：窄带。2B+D，B为业务通道一个通话一个上网，D为信令。传输数字信号，一线多能。
xDSL接入：数字用户电路。采用先进数据调制技术。常用的非对称接入ASDL（上下速率不等，）和超高比特率VSDL（传输速率缩短，码间干扰低）。
Cable Modem接入：电缆调制解调器。基于有线电视网络，利用其能同时传输多个频道原理，调制后在电缆的一个频率范围内传播。具有安全问题，其他用户了能会共享电缆访问正在传输的内容。
局域网接入：采用以太网技术组网。
无线接入：将无线介质与终端连接起来。分为低速无线本地环、宽带无线接入（LMDS高频宽带频谱广但是受气候影响大；MMDS中频中带宽性能好但是资源紧张；无线局域网WLAN便携；蓝牙成本低体积小范围小）、卫星接入。
光网络接入：光纤接入。分为有源（基于MSTP平台）和无源（PON，受干扰小，故障率低）两种。
无源光网络：PON是点到多点接入技术。由光线路终端OLT、光网络单元ONU、光分配网络ODN组成。ODN全由无源器件组成。下行采用TDM广播方式，上行采用TDMA时分多址接入方式。主要技术有APON（基于ATM，带宽不足、技术复杂，淘汰）、EPON（基于以太网）、GPON（采用ITU-T定义的通用成帧规程GFP对Ethernet、TDM、ATM等多种业务进行封装映射）。三者区别在于采用了不同的二层技术。

1.6.6广域网组网

三级网络：骨干网、分布网、接入网。