信息系统项目管理师自学笔记（二十）——网络接入技术

4.3 网络接入技术

常见的接入网络技术，包括电话线、HFC、FDDx+LAN、xDSL接入技术等。

1.异步传输模式

电路交换网络都是按照时分多路复用的原理将信息从一个节点送到另一个节点的。根据工作模式的不同，可以分为两种。
（1）同步传输模式：根据要求的数据速率，将一个逻辑信道分配为1个以上的时槽，在连接生存期内，时槽是固定分配的，即采用的是同步时分复用模式。
（2）异步传输模式：采用了与前面的不同方法分配时槽，它把用户数据组成为53位的信元，信元随机到达，中间可以有间隙，信元准备好就可以进入信道，即采用的是统计时分复用模式。
在ATM中，信元不仅是传输的基本单位，也是交换的信息单位，它是虚电路式分组交换的一个特例。与分组相比，由于信元是固定长度的，因此可以高速地进入处理和交换。ATM的典型数据速率为150Mbps, ATM是面向连接的，所以在高速交换时要尽量减少信元的丢失。ATM建立了4层架构。

2.帧中继

帧中继协议在数据链路层实现，没有专门定义物理层接口（可以使用X.21、V.35、G.703、G.704等接口协议），在帧中继之上，可以承载IP数据报，而且其他协议甚至远程网桥协议都可以在帧中继上透明传输。
帧中继使用的最核心协议是公共信道D进行信令传输控制协议（Link Access Procedure on the D channel, LAPD）。帧中继支持交换虚电路（Switching Virtual Circuit, SVC）和固定虚电路（Permanent Virtual Circuit, PVC）两种虚电路技术。控制交换虚电路的信息是在信令信道上传送的。这些消息采用的是LAPF（Link Access Procedure on the F channel）协议；帧中继协议在早期并没有建立交换虚电路的信令，只能够通过网络管理建立永久虚电路。PVC的管理协议控制端到端的连接，是通过带外信令的无编号信息帧传送的。
使用帧中继进行远程联网的主要优点是：透明传输、面向连接，帧长可变，速率高，能够应对突发数据传输、没有流量控制和重传、开销小。但它并不适于对延迟敏感的应用（音频和视频），无法保证可靠的提交。

3.综合业务数据网

ISDN可以分为窄带ISDN（N-ISDN）和宽带ISDN（B-ISDN）两种。其中N-ISDN是将数据、声音、视频信号集成进一根数字电话线路的技术。
B-ISDN的服务由两种信道构成：一是传送数据的运载信道（又称为B信道，每个信道64Kbps），二是用于处理管理信号及调用控制的信令信道（又称为D信道，每个信道16Kbps或64Kbps）。然后将这两类信道进行组合，形成两种不同的ISDN服务，分别是基速率接口（ISDN BRI）和主速率接口（ISDN PRI）。

1. 基速率接口：一般由2B＋D组成，常用于小型办公室与家庭，用户可以用1B做数据通信，另1B保留为语音通信，但无法使用D通道。当然，如果需要，也可以同时使用2B通道（128Kbps）做数据通信。
2. 主速率接口：PRI包括两种，一是美国标准23B＋1D（64Kbps的D信道），达到与T1相同的1.544Mbps的DS1速度；二是欧洲标准30B＋2D（64Kbps信道），达到与E1相同的2.048Mbps的速度。另外，电话公司通常可以将若干个B信道组合成不同的H信道。

N-ISDN定义了物理层、数据链路层和网络层的部分功能。在物理层建立了一个64Kbps的线路交换连接，还提供了网络终端适配器的物理接口；在数据链路层则使用了LAPD来管理所有的控制和信令功能；其网络层处理所有的线路交换及分组交换服务。
B-ISDN的关键技术是ATM，采用5类双绞线或光纤，数据速率可达155Mbps，可以传输无压缩的高清晰度电视。

4.同步光网络

同步光纤网络（Synchronous Optical Network, SONET）和同步数字体系（Synchronous Digital Hierarchy, SDH）是一组有关光纤信道上的同步数据传输的标准协议，常用于物理层构架和同步机制，两者均为传输网络物理层技术，传输速率可高达10Gbps，除了使用的复用机制上有所不同，而其余技术均相似。SDH的网络元素主要有同步光纤线路系统、终端复用器、分插复用器和同步数字交叉连接设备。典型的SDH应用是在光纤上的双环应用。SDH每秒传送8K SDH帧，SDH是提供字节同步的物理层介质。
IP over SDH是以SDH网络作为IP数据网络的物理传输网络，它使用链路适配及成帧协议对IP数据包进行封装，然后按字节同步的方式把封装后的IP数据包映射到SDH的同步净荷封装中。目前广泛使用PPP（Point to Point Protocol，点对点协议）对IP数据包进行封装，并采用HDLC（High-Level Data Link Control，高级数据链路控制）的帧格式。PPP提供多协议封装、差错控制和链路初始化控制等功能，而HDLC帧格式负责同步传输链路上的PPP封装的IP数据帧的定界。

5.Internet接入与接口层协议

Internet是世界上最大的互联网络，而一个端用户需要连接到Internet，就需要选择一个接入点，而提供接入服务的运营商被称为ISP（Internet Service Provider, Internet服务提供商），在我国主要的ISP是各大电信运营机构。
选择了接入点之后，就需要根据实际的情况来选择接入方式：终端方式或主机方式。而采用主机方式接入，根据通信线路的不同，可以分为SLIP（Serial Line Internet Protocol，串行线路网际协议）/PPP/PPPoE（PPP over Ethernet，以太网上的PPP）方式和DDN（Digital Data Network，数字数据网）专线方式。

1. 终端方式：用户使用通信软件的拨号功能，通过Modem拨通对方主机（ISP的已经连接在Internet上的主机），然后输入用户名密码，成为其一个远程终端。它并没有实现真正意义上的Internet连接，因此只能够使用有限的服务（通常包括E-mail、Telnet，但不能够使用WWW服务）。
2. 以SLIP/PPP/PPPoE方式：通过拨入ISP的远程访问服务器来实现连接。可以实现真正意义上的连接，通常是使用电话接入技术，通过电信运营商的PSTN资源。
3. 以DDN专线方式入网：就是申请一条DDN专线，连接到ISP的Internet主机上，它通常使用是的电信运营商的PDN资源。

在接入Internet时，需要对用户进行认证、分配IP地址、协商其他通信细节等，常见的接口层协议如下。

1. SLIP协议：提供了串行通信线路上封装IP数据报的简单方法，但其具有以下不足：事先需要知道对方的IP地址，不支持动态IP地址分配；只支持IP协议；没有校验字段，需上层进行差错控制。
2. PPP协议：有效的点对点通信协议，采用HDLC封装，可用于不同传输媒体，解决了SLIP的限制。远程服务器可以为本地客户机提供一个动态IP地址，支持IP、IPX（Internetwork Packet eXchange protocol，互联网分组交换协议）等多种网络协议，具有差错检测功能，提供一组网络控制协议。
3. PPPoE协议：它利用了PPP的优点、结合以太网的优势，可实现多台客户机同时接入Internet。它继承了以太网的快速和PPP拨号的简捷、用户验证、IP分配等方面的优势。PPPoE的运行包含发现和PPP会话两个阶段。发现阶段以广播方式寻找可以连接的接入集线器，并获得其MAC地址，然后选择需要连接的主机并确定所建立的PPP会话识别标记；在会话阶段，用户主机与接入集线器运用PPP会话连接参数进行PPP会话。

6.FTTx和LAN接入

光纤通信是指利用光导纤维（光纤）传输光波信号的一种通信方法。相对于以电为媒介的通信方式而言，光纤通信的主要优点包括：

• 传输频带宽，通信容量大
• 传输损耗小
• 抗电磁干扰能力强
• 线径细、重量轻
• 资源丰富等

实现高速以太网的宽带技术常用的方式是FTTx＋LAN，即光纤＋局域网。根据光纤深入用户的程度，可以分为5种：

• FTTC（Fiber To The Curb，光纤到路边）
• FTTZ（Fiber To The Zone，光纤到小区）
• FTTB（Fiber To The Building，光纤到大楼）
• FTTF（Fiber To The Floor，光纤到楼层）
• FTTH（Fiber To The Home，光纤入户）

无源光纤网络（Passive Optical Network, PON）是实现FFTB的关键性技术，在光分支点不需要节点设备，只需安装一个简单的光分支器即可，因此具有节省光缆资源、带宽资源共享、节省机房投资、设备安全性高、建网速度快、综合建网成本低等优点。目前，PON技术主要有APON（ATM-PON，基于ATM的无源光网络）和EPON（Ethernet-PON，基于以太网的无源光网络）两种。

• APON：分别选择ATM和PON作为网络协议和网络平台，其上、下行方向的信息传输都采用ATM传输方案，下行速率为622Mbps或155Mbps，上行速率为155Mbps。光节点到前端的距离可长达10～20km，或者更长。采用无源双星型拓扑，使用时分复用和时分多址技术，可以实现信元中继、局域网互联、电路仿真、普通电话业务等。
• EPON：是以太网技术发展的新趋势，其下行速率为1000Mbps或者100Mbps，上行为100Mbps。在EPON中，传送的是可变长度的数据包，最长可为65535个字节；而在APON中，传送的是53个字节的固定长度信元。它简化了网络结构、提高了网络速度。

7.电话线路接入

8.同轴和光纤接入

同轴光纤技术（Hybrid Fiber-Coaxial, HFC）是将光缆敷设到小区，然后通过光电转换结点，利用CATV的总线式同轴电缆连接到用户，提供综合电信业务的技术。这种方式可以充分利用CATV原有的网络，建网快、造价低，逐渐成为最佳的接入方式之一。HFC是由光纤干线网和同轴分配网通过光结点站结合而成，一般光纤干网采用星型拓扑，同轴电缆分配网采用树形结构。
在同轴电缆的技术方案中，用户端需要使用一个称为Cable Modem（电缆调制解调器）的设备，它不单纯是一个调制解调器，还集成了调谐器、加／解密设备、桥接器、网络接口卡、虚拟专网代理和以太网集线器的功能于一身，它无须拨号、可提供随时在线的永远连接。其上行速度已达10Mbps以上，下行速率更高。其采用的复用技术是FDM，使用的编码格式是64QAM调制。

9.无线接入

多址技术：多址技术可以分为频分多址（Frequency Division Multiple Access, FDMA）、时分多址（Time Division Multiple Access, TDMA）和码分多址（Code Division Multiple Access, CDMA）。

• FDMA是采用调频的多址技术，业务信道在不同的频段分配给不同的用户
• TDMA是采用时分的多址技术，业务信道在不同的时间分配给不同的用户
• CDMA是采用扩频的码分多址技术，所有用户在同一时间、同一频段上，根据不同的编码获得业务信道。

无线网络技术从服务范围上可以分为无线局域网、无线城域网和无线广域网技术。无线城域网技术主要是在成熟的微波传输技术的基础上发展起来的，其中LMDS（Local Multipoint Distribution Services，区域多点分配服务）和MMDS（Multichannel Microwave Distribution System，多通道微波分配系统）比较常见。无线广域网主要是卫星通信技术。