网络系统结构与设计的基本原则

• 章前导读
• 考点1：计算机网络的基本结构【了解】
• 考点2：宽带城域网的结构
• 考点3：管理和运营宽带城域网的关键技术
• 考点4：构建宽带城域网的基本技术与方案
• 考点5：网络接入技术与方法

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章前导读

本章的重点内容是广域网、城域网与局域网的主要技术特点及宽带城域网的特点与技术

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考点1：计算机网络的基本结构【了解】

计算机网络从逻辑功能上分为资源子网和通信子网两个部分：

• 资源子网负责全网的数据处理业务，负责向网络用户提供各种网络资源与网络服务。
• 通信子网负责进行网络数据传输，转发等通信处理任务。由通信控制处理机、通信线路与其他通信设备组成。

局域网、城域网与广域网的概念：

• 局域网（LAN）是一种覆盖一座或几座大楼、一个校园或者一个单位等较小地理区域的计算机网络，一般是方圆几千米以内。
• 城域网是介于广域网与局域网之间的一种高速网络，覆盖一个城市的地理范围，用来将同一区域内的多个局域网互联起来，属于中等范围的计算机网络。
• 广域网是一种用来实现不同地区的局域网或城域网的互联，提供不同地区、城市和国家之间的计算机通信的远程计算机网络，所覆盖的地理范围从几十公里到几千公里。

考点2：宽带城域网的结构

宽带城域网的逻辑结构：
完整的宽带城域网主要包括网络平台，业务平台，管理平台三个平台与城市宽带一个出口。
宽带城域网的网络平台从逻辑上分为核心交换层（核心层）、边缘汇聚层（汇聚层）与用户接入层（接入层）。

宽带城域网网络平台各层的主要功能：
核心交换层的具体功能：

 - 实现与主干网络的互联，提供城市带宽IP数据接口
 - 提供宽带城域网用户访问Internet所需要的路由服务
 - 将多个汇聚层连接起来，为汇聚层的网络提供高速分组转发，为整个城域网提供一个高速、安全与具有QOS保障能力的数据传输环境

汇聚层的主要功能：

 - 根据处理结果把用户流量转发到核心交换层或在本地进行路由处理。
 - 汇接接入层的用户流量，进行数据分组传输的汇聚、转发与交换。
 - 根据接入层的用户流量，进行本地路由、过滤、流量均衡、QOS优先级管理，以及安全控制、IP地址转换、流量整形等处理。

接入层的具体功能：

接入层解决的“最后一公里”问题。通过各种接入连接，连接最终用户，为它覆盖范围内的用户提供访问Internet以及其他信息服务。

总结：

宽带城域网网络平台的核心层主要承担高速数据交换的功能，汇聚层主要承担路由与流量汇聚的功能，接入层主要承担用户接入与本地流量控制的功能。
三层结构思想：上层负责下层的数据汇聚，核心层提供出口与qos汇聚本地路由接入服务用户

考点3：管理和运营宽带城域网的关键技术

网络管理：
带内网络管理：利用传统的电信网络，如数据通信网(DCN)或公共交换电话网(PSTN)拨号，对网络设备进行数据配置。
带外网络管理：利用IP 网络及协议进行网络管理，它利用简单网络管理协议(SNMP)建立网络管理系统，实时采集网络数据，产生告警信息，显示网络拓扑，进行各类通信数据分析，供网络管理人员维护网络设备与系统运行状态。
同时使用带内和带外网络管理：是对汇聚层以下采用带内管理，而对汇聚层及其以上设备采取带外管理。
QOS：
宽带城域网中存在着多媒体业务，数据业务与普通语音业务等多种业务类型。
网络QOS表现在延时、抖动、吞吐量和包丢失率等几个方面。
目前宽带城域网保证QOS要求的技术主要有：资源预留(RSVP)、区分服务（DiffServ）与多协议标记交换（MPLS）。
用户管理：
宽带城域网的用户管理应该包括用户认证与接入管理、计费管理等，能够为用户提供带宽保证，实现流量工程。
IP地址的分配与地址转换：
为了解决IP地址不足的问题，目前的基本方案是：使用内部专用IP地址与网络地址转换技术（NAT），只为宽带城域网的关键设备与特殊用户分配固定的公用IP地址。

考点4：构建宽带城域网的基本技术与方案

基于10GE技术的宽带城域网：
光以太网是以太网与DWDM技术相结合的产物，因此它在宽带城域网的运用中具有明显的优势。可运营光以太网的设备和线路必须符合电信网络99.999%高运行可靠性并具有以下特征：

• 能够根据终端用户的实际运用需求分配带宽，保证带宽资源充分、合理的运用。
• 具有认证授权功能，用户访问网络资源必须经过认证和授权，确保用户和网络资源的安全及合法使用。支持VPN和防火墙，可以有效的保证网络安全。
• 支持MPLS（多协议标签交换），具有一定的服务质量保证，提供分等级的QOS网络服务。
• 提供计费功能，能及时获得用户的上网时间记录和流量记录，支持按上网时间、用户流量计费，或提供包月计费方式，支持实时计费。
• 能方便、快速、灵活地适应用户和业务的扩展。

基于弹性分组环技术的宽带城域网：
RPR 环结构特点：

 - 弹性分组环（RPR）是一种用于直接在光纤上高效传输IP分组的传输技术。
 - RPR 采用双环结构。
 - RPR 环中两个 RPR 节点之间的裸光纤的最大长度可达到 100km。
 - RPR 有内环和外环两个光纤环，内环沿逆时针方向传输，外环沿顺时针方向传输。
 - 内环和外环均可以实现“自愈环”的功能，并同时可以传输数据分组与控制分组，且皆可用统计复用的 方法传输 IP 分组。
 - 每个节点都可以使用两个方向的光纤与相邻节点通信

RPR 技术特点：

 - 公平性好：环中每个节点都执行 SRP 公平算法，节点之间能获得平等带宽，防止某个节点因流量过大而造成环拥塞。
 - 带宽的利用率高：RPR采用双环结构传输数据分组和控制分组，并限制数据帧只在源节点与目的节点之间的光纤段上传输，当源节点成功地发送一个数据帧之后，这个数据帧要由目的节点从环中收回。
 - 保证服务质量：RPR 环对不同的业务数据分配不同的优先级，以保证高优先级信息的可靠传输。
 - 快速保护和恢复能力强大：RPR 自愈环功能能够在 50ms 内，隔离出现故障的节点和光纤段，并在没有专用带宽的前提下提供SDH级的快速保护和恢复。

考点5：网络接入技术与方法

宽带接入技术的基本类型：
宽带接入可以分为接入技术与接入方式两种类型，其中接入方式与用户工作环境与需求相关。
从技术实现的角度，目前宽带接入技术主要有：数字用户线（xDSL）技术、光纤同轴电缆混合网技术（HFC）、光纤接入技术、局域网接入技术以及无线接入技术。其中，无线接入又可以分为无线局域网接入、无线城域网接入与无线Ad hoc接入。
各种接入技术：
xDSL 技术根据上行（用户到交换局）和下行（交换局到用户）的速率是否相同分为：速率对称型和速
率非对称型两种。

• 非对称数字用户线(Asymmetric Digital Subscriber Line,ADSL)。
• 高比特率数字用户线(High bitrate DSL,HDSL)。
• 速率自适应数字用户线(Rate adaptive DSL,RADSL)。
• 甚高比特率数字用户线(Very high bit rate DSL,VDSL)。
  ASDL允许用户在保留已有的模拟电话业务的同时，进行Internet在线访问、视频点播（VOD）等新型宽带业务。
  ASDL上行速率在 64～640kbit/s，下行速率在 500kbit/s～7Mbit/s。用户可以根据需要自行选择。
  HFC的基本结构：

 - HFC 是一个双向传输系统。
 - HFC是由电视头端、长距离干线、放大器、馈线、下引线组成。
 - HFC光纤节点通过同轴电缆下引线可以为500~2000个用户服务。
 - HFC改善了信号质量，提高了可靠性，线路可以使用的带宽甚至可以达到1GHZ。
 - HFC 通过 Cable Modem 连接了用户计算机与有线电视同轴电缆，数据速率可以达到10～36Mbit/s。
 - Cable Modem 利用频分复用的方法将双向信道分为：从计算机终端到网络方向的上行信道和从网络方向到计算机终端的下行信道。
 - 从传输方式上，Cable Modem 可以分为双向对称式传输和非对称式传输两类。对称式传输速率：2～4Mbit/s，最高能达到10Mbit/s。非对称式传输：下行速率为 30Mbit/s，上行速率为 500kbit/s～2.56Mbit/s。

光纤接入技术：
APON（带宽无源光网络）：就是把ATM和PON（无源光网络）结合在一起。APON 在 PON 的网络上，实现基于信元的 ATM 传输，它允许接入网中的多个用户共享整个带宽。
ATM是一种基于信元的传输协，能为接入网提供动态的带宽分配，从而更适合宽带数据业务的需要。
EPON（以太网无源光网络）是基于以太网的PON技术，EPON采用点到多点结构，无源光纤传输，在以太网之上提供多种业务，EPON是一种实现光纤到户的重要技术。

• 光纤到路边(Fiber to the Curb,FTTC)
• 光纤至小区(Fiber to the Zone,FTTZ)
• 光纤到大楼(Fiber to the Building,FTTB)
• 光纤到办公室(Fiber to the Office,FTTO)
• 光纤到户(Fiber to the Home,FTTH)

无源光纤网按是ITU“基于无源光纤网的高速光纤接入系统”下进行的标准化。

• OC-3,155.520Mbit/s 的对称业务。
• 上行 OC-3,155.520Mbit/s;下行 OC 12,622.080Mbit/s 的不对称业务

传输介质可以是一根或两根单模光纤，双向传输通过波分复用（一根或两根）实现。
宽带无线接入技术：
无线接入技术主要有IEEE802.11标准的无线局域网（WLAN）接入、IEEE802.16标准的无线城域网（WMAN）接入，以及正在发展的Ad hoc接入技术几种。
无线局域网（WLAN）接入：IEEE 802.11 标准；近距离。IEEE 802.11 标准重点在解决局域网范围的移动节点通信问题。

无线城域网（WMAN）：IEEE 802.16 标准；远距离；采用 WiMAX 技术，可以在 50km 范围内提供最高 70Mbit/s的传输速率。IEEE 802.16 标准的重点是解决建筑物之间的数据通信问题。
与IEEE802.16标准工作组对应的论坛组织是WiMAX，最高的传输速率为134Mbit/s 。

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标签：知识点,计算机,接入,城域网,用户,技术,宽带,三级网络,光纤
来源： https://blog.csdn.net/ZGHS_ZG/article/details/122366010