第1章网络系统结构与设计的基本原则

女爷i 2022-12-10 03:55 86阅读 0赞

# 第1章 网络系统结构与设计的基本原则 #

选择题（1-4）

## 考点1 宽带城域网的结构 ##

### 1.宽带城域网的逻辑结构 ###

完整的宽带城域网包括网络平台、业务平台、管理平台3个平台与城市宽带一个出口。

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L20wXzQ2MjY1MjU0_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]

### 2.宽带城域网网络平台各层的主要功能 ###

①核心交换层的基本功能：

*  **核心交换层将多个汇聚层连接起来，为汇聚层的网络提供高速转发，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；**
 *  **核心交换层实现与主干网络的互联，提供城市的宽带IP数据出口；**
 *  **核心交换层提供宽带城域网的用户访问Internet所需要的路由服务。**

②汇聚层的基本功能：

*  **汇聚接入层的用户流量，进行数据分组传输的汇聚、转发与交换；**
 *  **根据汇聚接入层的用户流量，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；**
 *  **根据处理结果把用户流量转发到核心交换层或本地进行路由处理。**

③接入层的基本功能：

*  **接入层解决的是“最后一公里”问题，通过各种接入技术，连接最终用户，为它所覆盖范围内的用户体提供Internet以及其他的信息服务。**

**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2管理和运营宽带城域网的关键技术 ##

### 1.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；**

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**。

### 2.QoS ###

**在宽带城域网业务中有多媒体业务、数据处理与普通的语音服务；网络服务质量表现在延时、抖动、吞吐量和丢包率等几个方面；**

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）。**

### 3.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。**

### 4.IP地址分配与地址转换 ###

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（NAT）技术，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3 构建宽带城域网的基本技术与方案 ##

### 1.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，可运营光以太网的设备和线路必须符合电信网络99.999%的高运行可靠性，并具备以下特征：

**①能够根据终端用户的实际需求分配带宽，保证带宽资源充分、合理地应用。**

**②具有认证与授权功能，用户访问网络资源必须要经过认证和授权，确保用户和网络资源的安全及合法使用。支持VPN和防火墙，可以有效地保证网络安全。**

**③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。**

**④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。**

**⑤能够方便、快速、灵活地适应用户和业务的拓展。**

### 2.基于弹性分组环技术的宽带城域网 ###

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L20wXzQ2MjY1MjU0_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 1]

**RPR采用双环结构,有内环和外环,内环沿逆时针方向传输,外环沿顺时针方向传输,两个RPR结点之间的裸光纤最长100Km,两环均可以实现“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。**

**特点1：公平性好**

RPR环中每个结点都执行**SRP公平算法**，使得结点之间能够获得平等的带宽，防止个结点因流量过大而造成环拥塞，同时，RPR环还支持加权公平法则和入口、出口峰值速率限制，用以保证能够根据用户购买的带宽提供相应的服务。

**特点2：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结点与目的结点之间的光纤段上传输，当源结点成功地发送一个数据之后，这个数据帧要由目的结点从环中收回。如此，该数据帧将不再占用下游段的环带宽，从而提高了环带宽的利用率。

**特点3：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，从而保证了网络的服务质量。

**特点4：快速保护和恢复能力强大**

RPR有**自愈环**的功能，能够在**50ms**的时间内\*\*，隔离出现故障的结点和光纤段\*\*，并可在没有专用带宽的前提下即能够提供SDH级的快速保护和恢复。

## 考点4 网络接入技术与方法 ##

### 1.宽带接入技术的基本类型 ###

从用户接入的角度，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（HFC）技术、光纤接入技术、 局域网接入技术以及无线接入技术。**

**无线接入分为：无线局域网接入、无线城域网接入与无线Ad hoc接入。**

### 2.各种接入技术 ###

(1)数字用户线xDSL接入技术

xDSL中x的意思是表示它的不同类型，例如，可以理解x是A、H或RA等，它们对应于不同的数字用户线技术。xDSL技术根据上行（用户到交换局）和下行（交换局到用户）的速率是否相同可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)。

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>xDSL</th> 
   <th>上/下行速率(距离5.5KM)</th> 
   <th>上/下行速率(距离5.5KM)</th> 
   <th>是否对称</th> 
   <th>线对数</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td><strong>ADSL</strong></td> 
   <td>64kbit/s / 1.5Mbit/s</td> 
   <td>640kbit/s / 6Mbit/s</td> 
   <td>否</td> 
   <td>1</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td><strong>HDSL</strong></td> 
   <td>1.554Mbit/s</td> 
   <td>1.554Mbit/s</td> 
   <td>是</td> 
   <td>2</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td><strong>VDSL</strong></td> 
   <td>2.Mbit/s /51Mbit/s</td> 
   <td>2.3Mbit/s / 51Mbit/s</td> 
   <td>否</td> 
   <td>2</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td><strong>RADSL</strong></td> 
   <td>64kbit/s / 1.5Mbit/s</td> 
   <td>640kbit/s /6Mbit/s</td> 
   <td>否</td> 
   <td>1</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

ADSL的技术特点主要表现在如下几个方面。

*  能够利用现有的用户电话钢双绞线，以重叠和不干扰传统模拟电话业务的方式，即普通电话业务（POTS）的方式，提供高速数字业务。**ADSL允许用户在保留已有的模拟电话业务的同时，进行加Internet在线访问、视频点播（VOD）等新型宽带业务。**
 *  **这技术与本地环路的实际参数以及用户电话铜双绞线的特性关系都不大，所以用户不需要进行电缆的重新铺设。**
 *  **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**

（2）光纤同轴电缆混合网。  
①光纤同轴电缆混合网的基本结构。

![在这里插入图片描述][20200923210147991.png_pic_center]

**HFC是有电视头端、长距离干线、放大器、馈线与下引线组成；**

*  HFC是新一代的有线电视网络，是一个**双向传输系统**，光纤结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**
 *  **从用户接入的角度来看，光纤到HFC是经过双向改造的有线电视网络，是用户通过有线电视宽带接入Internet的一种重要的方式**
 *  **HFC是使用Cable Modem，通过有线电视宽带接入Internet的，数据传输速率可达10-36Mbit/s**

②电缆调制解调器（Cable Modem）。  
**Cable Modem把用户计算机与有线电视同轴电缆连接起来**，不仅有调制解调功能，也带有加密解密和协议适配，以及网桥、路由器与集线器的部分功能。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称为上行信道，从网络到计算机终端方向称为下行信道。**

*  从**数据传输**方向上，Cable Modem可以分为单向、双向两类。
 *  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。
 *  从**同步方式**上，Cable Modem可以分为类似于Ethernet的同步交换和类似于ATM技术的异步交换两类。
 *  从**接入的角度**，Cable Modem可以分为个人Cable Modem和宽带多用户Cable Modem。
 *  从**接口的角度**，Cable Modem可分为外置式、内置式和交互式机顶盒3种。

（3）光纤接入技术。  
APON（宽带无源光网络）是ATMPON的简称。**ATM是一种基于信元的传输协议**，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**。

*  无源光纤网（PON）是TU“基于无源光纤网的高速光纤接入系统”下进行标准化的。
    
     *  **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（一根或两根光纤）实现

（4）宽带无线接入技术。  
①无线接入技术的分类与应用。  
**无线接入技术主要有IEEE 802.11标准的无线局域网（WLAN）接入、IEEE 802.16标准的无线城域网（WMAN）接入，以及正在发展的Adhoc接入技术几种。**

**近距离使用可采用IEEE 802.11标准的无线局域网技术**，它可以满足一定地理范围内的用户无线接入需求；

**远距离使用则采用IEEE 802.16标准的WiMAX技术**，该技术可以在50km范围内提供最高70Mbit/s的传输速率。

IEEE 802.11标准与IEEE 802.16标准均针对无线环境，但由于适用对象不同，采用的技术与协议解决问题的重点也不相同。**IEEE 802.11标准的重点在解决局域网范围的移动节点通信问题，而IEEE 802.16标准的重点是解决建筑物之间的数据通信问题。**

②EEE 802.11标准与无线局域网。

*  IEEE 802.11定义了使用红外、跳频扩频与直接序列扩频技术，数据传输速率为1Mbit/s或2Mbit/s；
 *  **IEEE 802.11a将传输速率提高到54Mbit/s；**
 *  IEEE 802.11b定义了使用直序扩频技术，传输速率为1Mbit/s、2Mbit/s、5.5Mbit/s与11Mbit/s；

③IEEE 802.16标准与无线城域网。

*  按IEEE 802.16标准建立采用**全双工、宽带通信方式**工作的基站。
 *  IEEE 802.16标准规定了无线网络使用更高的、毫米波的10~66GHz波段的频率。
 *  在IEEE 802.16标准上增加了两个物理层标准IEEE 802.16d与IEEE 802.16e。
 *  **与IEEE 802.16标准工作组对应的论坛组织是WiMAX，最高的传输速率为134Mbit/s**

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>协议标准</th> 
   <th>使用频段</th> 
   <th>信道条件</th> 
   <th>固定/移动</th> 
   <th>信道带宽（MHz）</th> 
   <th>传输速度（Mbit/s）</th> 
   <th>额定小区半径（km）</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>IEEE 802.16</td> 
   <td>10~66GHz</td> 
   <td>视距</td> 
   <td>固定</td> 
   <td>25/28</td> 
   <td>32~134</td> 
   <td>&lt;5</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>IEEE 802.16a</td> 
   <td>&lt;11GHz</td> 
   <td>非视距</td> 
   <td>固定</td> 
   <td>1.25/20</td> 
   <td>75</td> 
   <td>5~10</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>IEEE 802.16d-2004</td> 
   <td>10~66GHz &lt;11GHz</td> 
   <td>视距+非视距</td> 
   <td>固定</td> 
   <td>1.25/20</td> 
   <td>75</td> 
   <td>5~15</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>IEEE 802.16e-2005</td> 
   <td>&lt;6GHz</td> 
   <td>非视距</td> 
   <td>固定 移动+漫游</td> 
   <td>1.25/20</td> 
   <td>30</td> 
   <td>若干</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L20wXzQ2MjY1MjU0_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]: /images/20221123/b9fc6762251f4a92934b2a1dd990bc11.png
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