網(wǎng)絡工程第3章 城域網(wǎng)-V3

第3章城域網(wǎng)1.城域網(wǎng)概念城域網(wǎng)（MetropolitanAreaNetwork），簡稱MAN，基本上是一種大型的LAN，通常使用與LAN相似的技術。之所以將MAN單獨的列出的一個主要原因是:城域網(wǎng)是局域網(wǎng)規(guī)模越來越大,最后發(fā)展到廣域網(wǎng)的一個歷史演變過程,現(xiàn)在大多數(shù)網(wǎng)絡用戶都是通過城域網(wǎng)接入廣域網(wǎng)/互聯(lián)網(wǎng)的。第3章城域網(wǎng)城域網(wǎng)的標準是分布式隊列雙總線DQDB（DistributedQueueDualBus），即IEEE802.6。DQDB是由雙總線構成，所有的計算機都連結在上面。所謂寬帶城域網(wǎng)，就是在城市范圍內(nèi)，以IP和ATM電信技術為基礎，以光纖作為傳輸媒介，集數(shù)據(jù)、語音、視頻服務于一體的高帶寬、多功能、多業(yè)務接入的的多媒體通信網(wǎng)絡。3.1城域網(wǎng)基本概念2.業(yè)務特點

（1）傳輸速率高

—

寬帶城域網(wǎng)采用大容量的PacketOverSDH傳輸技術，為高速路由和交換提供傳輸保障。千兆以太網(wǎng)技術在寬帶城域網(wǎng)中的廣泛應用，使骨干路由器的端口能高速有效地擴展到分布層交換機上。光纖、網(wǎng)線到用戶桌面，使數(shù)據(jù)傳輸速度達到100M、1000M。3.1城域網(wǎng)基本概念（2）用戶投入少，接入簡單用戶只需將光纖、網(wǎng)線進行適當連接，并簡單配置用戶網(wǎng)卡或路由器的相關參數(shù)即可接入寬帶城域網(wǎng)。（3）技術先進、安全技術上為用戶提供了高度安全的服務保障。寬帶城域網(wǎng)在網(wǎng)絡中提供了第二層的VLAN隔離，使安全性得到保障。3.1城域網(wǎng)基本概念3.主要用途及適用范圍(1)高速上網(wǎng)(2)互動游戲(3)VOD視頻點播(4)網(wǎng)絡電視（NETTV）(5)遠程醫(yī)療(6)遠程會議(7)遠程教育(8)遠程監(jiān)控（WEBCAM）(9)家庭證券交易系統(tǒng)還可為廣大用戶提供Internet信息瀏覽、信息查詢、收發(fā)電子郵件、網(wǎng)上游戲、多媒體網(wǎng)上教育、視音頻點播等多項服務。3.1城域網(wǎng)基本概念4.城域網(wǎng)與局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)的區(qū)別（1）局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)通常是為了一個單位或系統(tǒng)服務的，而城域網(wǎng)則是為整個城市而不是為某個特定的部門服務的。（2）建設局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)包括資源子網(wǎng)和通信子網(wǎng)兩個方面，而城域網(wǎng)的建設主要集中在通信子網(wǎng)上，其中也包含兩個方面：一是城市骨干網(wǎng)，它與全國的骨干網(wǎng)相連：二是城市接入網(wǎng)，它把本地所有的聯(lián)網(wǎng)用戶與城市骨干網(wǎng)相連。3.2多路復用傳輸技術（DWDM）1.概述城域網(wǎng)主要使用多路復用技術進行數(shù)據(jù)傳輸。多路復用技術是把多個低信道組合成一個高速信道的技術,它可以有效的提高數(shù)據(jù)鏈路的利用率,從而使得一條高速的主干鏈路同時為多條低速的接入鏈路提供服務,也就是使得網(wǎng)絡干線可以同時運載大量的語音和數(shù)據(jù)傳輸。3.2多路復用傳輸技術（DWDM）采用多路復用技術的原因是：通信工程中用于通信線路架設的費用相當高，需要充分利用通信線路的容量；而是網(wǎng)絡中傳輸介質(zhì)的傳輸容量都會超過單一信道傳輸?shù)耐ㄐ帕?，為了充分利用傳輸介質(zhì)的帶寬，需要在一條物理線路上建立多條通信信道。我們平時上網(wǎng)最常用的電話線就采取了多路復用技術，所以你在上網(wǎng)的時候，家人也可以打電話。3.2多路復用傳輸技術（DWDM）多路復用最常用的兩個設備是：（1）多路復用器，在發(fā)送端根據(jù)約定規(guī)則把多個低帶寬信號復合成一個高帶寬信號；（2）多路分配器，根據(jù)約定規(guī)則再把高帶寬信號分解為多個低帶寬信號。這兩種設備統(tǒng)稱為多路器（MUX）。3.2多路復用傳輸技術（DWDM）2．多路復用技術（1）頻分多路復用（FDM）頻分多路復用的基本原理是在一條通信線路上設置多個信道，每路信道的信號以不同的載波頻率進行調(diào)制，各路信道的載波頻率互不重疊，這樣一條通信線路就可以同時傳輸多路信號。用戶在分配到一定的頻帶后，在通信過程中自始至終都占用這個頻帶。3.2多路復用傳輸技術（DWDM）頻分復用的所有用戶在同樣的時間占用不同的帶寬資源（請注意，這里的“帶寬”是頻率帶寬而不是數(shù)據(jù)的發(fā)送速率）。3.2多路復用傳輸技術（DWDM）（2）時分多路復用（TDM）時分多路復用是以信道傳輸時間作為分割對象，通過多個信道分配互不重疊的時間片的方法來實現(xiàn)，因此時分多路復用更適用于數(shù)字信號的傳輸。使用時分多路復用時,信道不再細分，而是作為一整條通道來使用。頻分多路復用技術通常用以傳輸連續(xù)信號，時分多路復用技術通常用以傳輸離散信號。3.2多路復用傳輸技術（DWDM）每一個用戶預先分配一個等寬的時間片，任一個用戶是在固定的時間片中進行信息的傳輸。頻率時間BCDBCDBCDBCDAAAATDM幀TDM幀TDM幀TDM幀…TDM幀3.2多路復用傳輸技術（DWDM）（3）波分多路復用（WDM）波分多路復用是光的頻分多路復用，它是在光學系統(tǒng)中利用衍射光柵來實現(xiàn)多路不同頻率光波信號的合成與分解。8

2.5Gb/s1310nm20Gb/s復用器分用器EDFA120km光調(diào)制器光解調(diào)器3.2多路復用傳輸技術（DWDM）（4）碼分多路復用（CDMA）碼分多路復用也是一種共享信道的方法,每個用戶可在同一時間使用同樣的頻帶進行通信,但使用的是基于碼型的分割信道的方法,即每個用戶分配一個地址碼,各個碼型互不重又疊,通信各方之間不會相互干擾,且抗干攏能力強。主要用于無線通信系統(tǒng),特別是移動通信系統(tǒng)。它可以提高通信的話音質(zhì)量和數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?而且增大了通信系統(tǒng)的容量。3.2多路復用傳輸技術（DWDM）3.DWDM密集型光波復用DWDM密集型光波復用（DWDM：DenseWavelengthDivisionMultiplexing）是能組合一組光波長用一根光纖進行傳送。這是一項用來在現(xiàn)有的光纖骨干網(wǎng)上提高帶寬的激光技術。更確切地說，該技術是在一根指定的光纖中，多路復用單個光纖載波的緊密光譜間距，以便利用可以達到的傳輸性能3.2多路復用傳輸技術（DWDM）DWDM能夠在同一根光纖中，把不同的波長同時進行組合和傳輸。為了保證有效，一根光纖將轉換為多個虛擬光纖。所以，如果你打算復用8個光纖載波（OC），即一根光纖中傳輸48路信號，傳輸容量就將從2.5Gb/s提高到20Gb/s。目前，由于采用了DWDM技術，單根光纖可以傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流量最大達到400Gb/s。3.2多路復用傳輸技術（DWDM）DWDM的一個關鍵優(yōu)點是它的協(xié)議和傳輸速度是不相關的?；贒WDM的網(wǎng)絡可以采用IP協(xié)議、ATM、SONET/SDH、以太網(wǎng)協(xié)議來傳輸數(shù)據(jù)，處理的數(shù)據(jù)流量在100Mb/s和2.5Gb/s之間。這樣，基于DWDM的網(wǎng)絡可以在一個激光信道上以不同的速度傳輸不同類型的數(shù)據(jù)流量。3.3接入網(wǎng)技術城域網(wǎng)的接入主要依靠目前存在的電信網(wǎng)絡。全國的電信網(wǎng)是由長途網(wǎng)和本地網(wǎng)兩大部分組成。本地網(wǎng)又是由連接著各個電信局之間的中繼網(wǎng)和各個局交換設備連接到每個用戶的用戶接入網(wǎng)所組成。從電信局至用戶的用戶線路主要包括三大部分：主干線路、配線線路、引入線。一般主干線較長，約2公里左右，配線較短，約幾百米，引入線一般不超過幾十米。3.3接入網(wǎng)技術根據(jù)各種用戶性質(zhì)，所需要的業(yè)務類型，可以考慮以下一些方式：(1)利用現(xiàn)有銅纜方式可以采用HDSL(高速率數(shù)字用戶環(huán)路)方式，它是利用兩對銅線開通2Mb/S，以滿足用戶線距離內(nèi)的用戶需要?；虿捎肁DSL(不對稱數(shù)字用戶環(huán)路)方式，它是利用一對銅線，除了可以傳送原有電話業(yè)務外，還可以單向傳送大約6Mb/S速率的業(yè)務。3.3接入網(wǎng)技術(2)光纖和同軸電纜混合方式當用戶接入的業(yè)務量較大，和需要接入有線電視等業(yè)務時，可以采用一段光纖，連接一段銅纜的混合方式。比如在發(fā)送端把模擬信號和有線電視信號調(diào)制成光信號后，送入光纖。在接收端通過光電變換后，用同軸電纜把有線電視信號送至各用戶電視接收機，其它信號用對絞銅線分別接入家庭中。3.3接入網(wǎng)技術(3)光纖到路邊和光纖到家根據(jù)發(fā)展需要，可以用光纖光纜代替原主干電纜，或代替原主干電纜和配線電纜，其它段落仍用銅纜或銅線。這種連接方式，可以根據(jù)光纖到達地點分別稱為FTTC(光纖到路邊)，或FTTB(光纖到大樓)等。也可以考慮直接把光纖引入家庭，稱作FTTH(光纖到家)。3.3接入網(wǎng)技術(4)還可利用無線構成的用戶接入網(wǎng)。對于距離局交換設備較遠、用戶密度較稀的一些郊區(qū)、農(nóng)村、山區(qū)等用戶，由于用戶線太長，分布很分散，投資較大。采用無線接入方式往往顯得比較方便，節(jié)省投資。尤其對于可能出現(xiàn)自然災害(如水災、地震等)地區(qū)，為了提高通信的可靠性，應考慮采用無線接入方式。3.4無線城域網(wǎng)（WMAN）在無線局域網(wǎng)(WLAN)勢頭正勁之際，最近又出現(xiàn)了無線城域網(wǎng)(WMAN)技術。在1999年，IEEE設立了IEEE802.16工作組，其主要工作是建立和推進全球統(tǒng)一的無線城域網(wǎng)技術標準。在IEEE802.16工作組的努力下，近些年陸續(xù)推出了IEEE802.16、IEEE802.16a、IEEE802.16b、IEEE802.16d等一系列標準。3.4無線城域網(wǎng)（WMAN）1.WiMAX基本概念為了使IEEE802.16系列技術得到推廣，在2001年成立了WiMAX論壇組織，因而相關無線城域網(wǎng)技術在市場上又被稱為“WiMAX技術”。WiMAX全稱為WorldInteroperabilityforMicrowaveAccess，即全球微波接入互操作系統(tǒng)，其技術標準為IEEE802.16。WiMAX可以在5.86Hz、3.56Hz和2.56Hz這三個頻段上運行。3.4無線城域網(wǎng)（WMAN）WiMAX利用無線發(fā)射塔或天線，能提供面向互聯(lián)網(wǎng)的高速連接。其接人速率最高達75Mb／s，勝過有線DSL技術，最大距離可達50km，它可以替代現(xiàn)有的有線和DSL連接方式，來提供最后lkm的無線寬帶接人。因而，WiMAX可應用于固定、簡單移動、便攜、游牧和自由移動這五類應用場景。3.4無線城域網(wǎng)（WMAN）WiMAX相對于Wi-Fi的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在Wi-Fi解決的是無線局域網(wǎng)的接入問題，而WiMAX解決的是無線城域網(wǎng)的問題。Wi-Fi只能把互聯(lián)網(wǎng)的連接信號傳送到約100米遠的地方，WiMAX則能把信號傳送50公里之遠。Wi-Fi網(wǎng)絡連接速度為每秒54兆，而WiMAX為每秒70兆。3.4無線城域網(wǎng)（WMAN）2.WiMAX的技術優(yōu)勢①傳輸距離遠、接人速度高、應用范圍廣。可以應用于廣域接入、企業(yè)寬帶接入、移動寬帶接入，以及數(shù)據(jù)回傳等幾乎所有的寬帶接人市場。②不存在“最后1km”的瓶頸限制，系統(tǒng)容量大?？蔀?0km區(qū)域內(nèi)的用戶提供服務，用戶只要與基站建立寬帶連接即可享受服務，因而其系統(tǒng)容量大。3.4無線城域網(wǎng)（WMAN）③提供廣泛的多媒體通信服務?？梢蕴峁┟嫦蜻B接的、具有完善QoS保障的、電信級的多媒體通信服務④安全性高。WiMAX空中接口專門在MAC層上增加了私密子層，不僅可以避免非法用戶接入，保證合法用戶順利接入，而且還提供了加密功能（比如EAPSIM認證），保護用戶隱私。3.4無線城域網(wǎng)（WMAN）總之，從技術層面講，WiMAX更適合用于城域網(wǎng)建設的“最后1km”無線接人部分。WiMAX技術具各傳輸距離遠、數(shù)據(jù)速率高的特點，配合其他設備（比如VoIP、