1、 接入網(wǎng)技術-原理與設備應用Chapter 1第1章 通信網(wǎng)概述1.1通信網(wǎng)的結構1.2通信網(wǎng)的發(fā)展1.3三網(wǎng)融合 目錄/Contents本章教學說明 重點介紹電信系統(tǒng)構成、通信網(wǎng)拓撲結構，建立電信網(wǎng)的整體框架 簡要介紹三網(wǎng)融合的背景及發(fā)展 概括介紹通信網(wǎng)的發(fā)展歷程及發(fā)展趨勢本章內容 通信網(wǎng)結構 通信網(wǎng)的發(fā)展 三網(wǎng)融合本章重點、難點 電信網(wǎng)的整體框架 電信系統(tǒng)構成本章目的和要求 掌握電信系統(tǒng)的組成 掌握電信網(wǎng)的拓撲結構 理解電信網(wǎng)的分類及其網(wǎng)絡的相關概念本章實做要求及教學情境 參觀運營商機房 撥打電話分析通信過程 畫出本地寬帶城域網(wǎng)的結構 體驗IPTV點播服務本章學時數(shù)：4學時1.1 通信網(wǎng)的

2、結構1.1.1 通信網(wǎng)的組成通信網(wǎng)是構成多個用戶相互通信的多個電信系統(tǒng)互連的通信體系，是人類實現(xiàn)遠距離通信的重要基礎設施，它利用電纜、無線、光纖或者其他電磁系統(tǒng)，傳送、發(fā)射和接收標識、文字、圖像、聲音或者其他信號。41簡單的通信網(wǎng)電信系統(tǒng)是各種協(xié)調工作的電信設備集合的整體，最簡單的電信系統(tǒng)是只在兩個用戶之間建立的專線系統(tǒng)，如有5部電話要實現(xiàn)互相通話，則需要專線將5部電話兩兩相連，如圖1-1所示。 圖1-1 專線相連的電話通信示意 對于較復雜的通信系統(tǒng)，為了解決隨著用戶數(shù)增加而帶來的專線連接問題，產(chǎn)生了交換式通信系統(tǒng)，即多個用戶同時接到交換機上，由交換機根據(jù)需要實時完成呼叫接續(xù)，在此基礎上形成了

3、以交換機為核心的通信系統(tǒng)，具體如圖1-2所示。 圖1-2 由交換設備連接的電話通信示意交換設備是實現(xiàn)一個呼叫終端（用戶）和它所要求的另一個或多個終端（用戶）之間的接續(xù)或非連接傳輸選路的設備和系統(tǒng)，是構成通信網(wǎng)中節(jié)點的主要設備。交換設備根據(jù)主叫用戶終端所發(fā)出的選擇信號來選擇被叫終端，使這兩個或多個終端間建立連接，然后，經(jīng)過交換設備連通的路由傳遞信號?，F(xiàn)在的交換設備包括電話交換機、數(shù)據(jù)交換機、移動電話交換機、ATM交換機、IP交換機、軟交換設備等。圖1-3所示為交換設備。（a）電話交換機 （b）軟交換機圖1-3 交換設備2具有等級結構的通信網(wǎng)我國通信網(wǎng)采用的是分層的等級結構。通信終端是通過交換設備

4、連接到一起形成網(wǎng)絡的，每一個交換設備能夠連接的終端區(qū)域是有限的。一般在本地網(wǎng)的范圍內需要多個交換設備，而這些交換設備又是通過更高一級（省級）的交換設備相互連通的。一般而言，低等級的交換局與管轄它的高等級的交換局相連，形成多級匯接輻射網(wǎng)即星狀網(wǎng)；而最高等級的交換局間則直接互連，形成網(wǎng)狀網(wǎng)。在等級網(wǎng)中，每個交換中心被賦予一定的等級，不同等級的交換中心采用不同的連接方式，低等級的交換中心一般要連接到高等級的交換中心。以電話網(wǎng)為例，現(xiàn)在的電話通信網(wǎng)就是典型的等級結構。其中：一級交換中心為省際長途交換中心，一般設在省會城市或直轄市，稱為DC1；構成長途兩級網(wǎng)的高平面網(wǎng)（省際平面）；二級交換中心為省內長途

5、交換中心，一般設在地市級城市，稱為DC2；構成長途兩級網(wǎng)的低平面網(wǎng)（省內平面），圖1-4為電話網(wǎng)的兩級長途網(wǎng)結構。三級交換中心為本地網(wǎng)交換終端局，一般設置本地網(wǎng)的各個不同區(qū)域，與具體的通信終端相連。圖1-4 電話網(wǎng)兩級長途網(wǎng)結構通信網(wǎng)由用戶終端設備、交換設備和傳輸設備組成。通信網(wǎng)使用交換設備、傳輸設備將地理上分散的用戶終端互連起來實現(xiàn)通信和信息交換。通信系統(tǒng)運行時還應輔之以信令系統(tǒng)、通信協(xié)議及相應的運行支撐系統(tǒng)。現(xiàn)在世界各國的通信體系正向數(shù)字化的電信網(wǎng)發(fā)展，已經(jīng)基本代替模擬通信的傳輸和交換，并且向智能化、綜合化的方向發(fā)展。3電信系統(tǒng)組成模型不管是簡單還是復雜的通信系統(tǒng)，要實現(xiàn)將信息從一點傳遞到

6、另外一點的功能，需要具備一些共性的設備，可以抽象和概括為統(tǒng)一的通信系統(tǒng)模型，如圖1-5所示。圖1-5 電信系統(tǒng)組成模型4通信網(wǎng)的拓撲結構以終端設備、交換設備為點，以傳輸設備為線，點、線相連就構成了一個通信網(wǎng)，即電信系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)。所謂拓撲，即網(wǎng)絡的形狀、網(wǎng)絡節(jié)點和傳輸線路的幾何排列，用來反映電信設備物理上的連接性，拓撲結構直接決定網(wǎng)絡的效能、可靠性和經(jīng)濟性。電信網(wǎng)拓撲結構是描述通信設備間、通信設備與終端間鄰接關系的連通圖。網(wǎng)絡的拓撲結構主要有網(wǎng)狀網(wǎng)、星狀網(wǎng)、復合網(wǎng)、環(huán)狀網(wǎng)、總線網(wǎng)、蜂窩網(wǎng)等形式。（1）網(wǎng)狀網(wǎng)網(wǎng)狀網(wǎng)又稱為點點相連制，網(wǎng)中任何兩個節(jié)點之間都有直達鏈路相連接，在通信建立的過程中，不需

7、任何形式的轉接。如圖1-6所示。 圖1-6 網(wǎng)狀網(wǎng) （2）星狀網(wǎng)星狀網(wǎng)又稱為輻射制，在地區(qū)中心設置一個中心通信點，地區(qū)內的其他通信點都與中心通信點有直達電路，而其他通信點之間的通信都經(jīng)中心通信點轉接，如圖1-7所示。圖1-7 星狀網(wǎng)采用星狀網(wǎng)形式建網(wǎng)時，如果通信網(wǎng)中的節(jié)點數(shù)為N，則連接網(wǎng)絡的鏈路數(shù)H為H=N1例1-1 接入網(wǎng)中的星狀結構當接入網(wǎng)中需要有一個特殊點（即樞紐點）與其余所有點直接相連，且其余各點間不能直接相連時，就構成了星狀結構，其網(wǎng)絡結構如圖1-8所示。圖1-8 星狀拓撲接入網(wǎng)結構傳統(tǒng)電信接入網(wǎng)中，各個用戶最終都要與本地交換機相連，即業(yè)務要集中在本地交換機這個特殊點上，因此星狀拓撲

8、成了一種最直接的選擇。本地交換機成為各用戶業(yè)務的樞紐點，所以星狀拓撲又稱為樞紐型拓撲。例1-2 接入網(wǎng)中的樹狀結構樹狀結構適用于單向廣播網(wǎng)絡，如傳統(tǒng)的有線電視網(wǎng)CATV網(wǎng)絡就采用了這種拓撲結構，近年來發(fā)展迅速的光接入網(wǎng)也常常采用這種結構。樹狀接入網(wǎng)的結構如圖1-9所示。 圖1-9 樹狀拓撲結構（3）復合網(wǎng)復合網(wǎng)又稱為輻射匯接網(wǎng)，是以星狀網(wǎng)為基礎，在通信量較大的地區(qū)間構成網(wǎng)狀網(wǎng)。復合網(wǎng)吸取了網(wǎng)狀網(wǎng)和星狀網(wǎng)二者的優(yōu)點，比較經(jīng)濟合理，且有一定的可靠性，是目前通信網(wǎng)的基本結構形式，如圖1-10所示。適用于規(guī)模較大的局域網(wǎng)和電信骨干網(wǎng)，現(xiàn)在電信網(wǎng)中廣泛采用分級的復合型網(wǎng)絡結構。 圖1-10 復合網(wǎng)（4）

9、總線網(wǎng)總線網(wǎng)屬于共享傳輸介質型網(wǎng)絡，網(wǎng)絡中所有的站點共享一條數(shù)據(jù)通道，通常用于計算機局域網(wǎng)、工業(yè)控制中，如圖1-11所示。（5）環(huán)狀網(wǎng) 環(huán)狀網(wǎng)中所有節(jié)點首尾相連，通過通信介質連成一個封閉的環(huán)形，如圖1-12所示。圖1-11 總線網(wǎng)圖1-12 環(huán)狀網(wǎng) （6）蜂窩網(wǎng)蜂窩網(wǎng)是移動通信網(wǎng)的網(wǎng)絡拓撲結構形式，形狀為正六邊形，連在一起，像蜂窩形狀，如圖1-13所示。圖1-13 蜂窩網(wǎng)1.1.2 通信網(wǎng)的分類1通信網(wǎng)的種類最早的通信網(wǎng)是從電話與電報通信網(wǎng)開始的，發(fā)展到現(xiàn)在，通信網(wǎng)包括的范圍及內涵不斷發(fā)生變化，從電話通信網(wǎng)、數(shù)據(jù)通信網(wǎng)、廣電網(wǎng)發(fā)展到今天的三網(wǎng)融合。交換方式也隨著網(wǎng)絡技術的發(fā)展而不斷更新。主要分

10、類包括：按電信業(yè)務的種類分為電話網(wǎng)、電報網(wǎng)、數(shù)據(jù)通信網(wǎng)，移動通信網(wǎng)、有線電視網(wǎng)等；按傳輸媒介種類分為架空明線網(wǎng)（已經(jīng)消失）、電纜通信網(wǎng)、光纜通信網(wǎng)、衛(wèi)星通信網(wǎng)、用戶光纖網(wǎng)、低軌道衛(wèi)星移動通信網(wǎng)等。2通信網(wǎng)絡結構模型電信網(wǎng)從產(chǎn)生以來就是面向公眾提供服務的，結合電信業(yè)務的特點，為了保證業(yè)務質量，人們引入網(wǎng)絡的分層結構?，F(xiàn)有的通信網(wǎng)絡結構模型可以抽象成圖1-14的形式。從網(wǎng)絡分層的觀點看，目前網(wǎng)絡可分為傳輸層、路由交換層和業(yè)務應用層，從地域上看，通信網(wǎng)可分為骨干網(wǎng)、城域網(wǎng)、接入網(wǎng)和駐地網(wǎng)。圖1-14 通信網(wǎng)絡的結構模型傳送層是支持業(yè)務網(wǎng)的傳送手段和基礎設施，由線路設施、傳輸設施等組成的為傳送信息業(yè)務

11、提供所需傳送承載能力的通道。路由交換層負責傳輸各種信息的路由交換，用戶提供的諸如電話、電報、圖像、數(shù)據(jù)等信息均是通過交換網(wǎng)絡實現(xiàn)信息的交換。具體的交換網(wǎng)絡包括電話交換網(wǎng)、移動交換網(wǎng)、智能網(wǎng)、數(shù)據(jù)通信網(wǎng)等。業(yè)務應用層是表示各種信息應用，如遠程教育、會議電視等。支撐網(wǎng)支撐電信業(yè)務網(wǎng)絡的正常運行，可以支持上述3個層面的工作，提供保證網(wǎng)絡有效正常運行的各控制和管理能力，包括信令網(wǎng)、同步網(wǎng)和電信管理網(wǎng)。傳統(tǒng)電信網(wǎng)絡按照長途網(wǎng)、本地網(wǎng)、接入網(wǎng)來劃分，目前逐步過渡到骨干網(wǎng)、城域網(wǎng)、接入網(wǎng)和駐地網(wǎng)。1.2 通信網(wǎng)的發(fā)展1.2.1 通信網(wǎng)的發(fā)展歷程通信網(wǎng)絡的建設和發(fā)展，經(jīng)歷了如下3個階段。 網(wǎng)絡適應信號的階段。

12、 在同一個網(wǎng)絡中綜合傳輸各種信號的階段。 信號適應網(wǎng)絡的階段。通信網(wǎng)絡的建設和發(fā)展，經(jīng)歷了從網(wǎng)絡適應信號到信號適應網(wǎng)絡的過程，這個過程完全是由于通信網(wǎng)絡在技術內涵、指導思想等方面不斷革新的結果。1.2.2 通信網(wǎng)的發(fā)展趨勢從水平的視點來看，下一代電信網(wǎng)絡將是以數(shù)據(jù)，特別是IP業(yè)務為中心的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡，電話網(wǎng)絡則通過電信級網(wǎng)關與網(wǎng)絡相連。整個網(wǎng)絡可以分為邊緣層和核心層。邊緣層面向用戶，負責提供各種中低速接口，匯集業(yè)務，提供服務，增加效益。 核心層面向邊緣層，為邊緣層產(chǎn)生的業(yè)務流量提供高效可用的信號復用、傳送、交換和選路，使網(wǎng)絡的結構簡單、成本降低、提高效率，但是核心層對于業(yè)務是透明的。 核心層的

13、骨干業(yè)務接點目前多采用數(shù)據(jù)交換設備和路由器組成，處于邊緣層的各類電信業(yè)務網(wǎng)通過各類接入網(wǎng)關接入到核心網(wǎng)。 IP（Internet Protocol）技術廣泛采用，目前數(shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)的協(xié)議主要是IP協(xié)議。下一代網(wǎng)演化的條件是能夠支持基于ATM/IP分組網(wǎng)和電路交換網(wǎng)間的無縫連接，保證各自用戶的應用/業(yè)務的互操作性。下一代網(wǎng)絡也不是單純的IP技術的互聯(lián)網(wǎng)，因為單一IP技術的互聯(lián)網(wǎng)在安全性、QoS保障、可運營、可管理等方面存在缺陷，因此下一代網(wǎng)應是各種技術結合型的網(wǎng)絡。 從通信網(wǎng)絡的發(fā)展來看，下一代網(wǎng)絡是更加簡單，組網(wǎng)更加靈活，網(wǎng)絡的構架更加方便，可以提供帶寬更寬、效率更高、質量更好、更加安全的網(wǎng)絡。1.

14、3 三網(wǎng)融合1.3.1 三網(wǎng)融合的概念三網(wǎng)融合是指電信網(wǎng)、廣播電視網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)在向寬帶通信網(wǎng)、數(shù)字電視網(wǎng)、下一代互聯(lián)網(wǎng)演進過程中，三大網(wǎng)絡通過技術改造，其技術功能趨于一致，業(yè)務范圍趨于相同，網(wǎng)絡互聯(lián)互通、資源共享，能為用戶提供語音、數(shù)據(jù)和廣播電視等多種服務。1.3.2 三網(wǎng)融合的背景和發(fā)展從業(yè)務政策層面看，三網(wǎng)融合是大勢所趨；從下一代通信網(wǎng)的發(fā)展趨勢來看，下一代網(wǎng)是三網(wǎng)融合的網(wǎng)絡。從業(yè)務開展的角度來看，下一代網(wǎng)絡是適宜開展多業(yè)務（包括話音、數(shù)據(jù)，特別是高速數(shù)據(jù)、視頻）的平臺，適宜網(wǎng)絡和不同行業(yè)的網(wǎng)絡（如電信網(wǎng)絡、計算機網(wǎng)絡和廣播電視網(wǎng)絡）融合，甚至是直接完成三網(wǎng)融合的網(wǎng)絡。 1.3.3 三網(wǎng)融合

15、的新業(yè)務隨著三網(wǎng)融合政策的推進，給新的業(yè)務應用的發(fā)展開辟了新的空間。三網(wǎng)融合打破了此前廣電在內容輸送、電信在寬帶運營領域各自的壟斷，明確了互相進入的準則在符合條件的情況下，廣電企業(yè)可經(jīng)營增值電信業(yè)務、比照增值電信業(yè)務管理的基礎電信業(yè)務、基于有線電視網(wǎng)絡提供的互聯(lián)網(wǎng)接入業(yè)務等；而國有電信企業(yè)在有關部門的監(jiān)管下，可從事除時政類節(jié)目之外的廣播電視節(jié)目生產(chǎn)制作、互聯(lián)網(wǎng)視聽節(jié)目信號傳輸、轉播時政類新聞視聽節(jié)目服務，IPTV傳輸服務、手機電視分發(fā)服務等。Chapter 2第2章 接入網(wǎng)概述2.1 接入網(wǎng)的結構2.2 主要接入方式 目錄/Contents本章教學說明 重點介紹接入網(wǎng)的定義、接口、功能結構和拓

16、撲結構 簡要介紹主要接入方式本章內容 接入網(wǎng)的結構 主要接入方式本章重點、難點 接入網(wǎng)的定義、接口 接入網(wǎng)的功能結構 接入網(wǎng)的拓撲結構本章目的和要求 掌握接入網(wǎng)的定義 掌握接入網(wǎng)的功能結構 掌握接入網(wǎng)的拓撲結構 了解接入技術的分類及常用接入技術的特點本章實做要求及教學情境 搜集常見的接入方式 參觀接入網(wǎng)設備及組網(wǎng) 調查多種接入網(wǎng)技術的發(fā)展現(xiàn)狀本章學時數(shù)：4學時2.1 接入網(wǎng)的結構2.1.1 接入網(wǎng)的定義1接入網(wǎng)在通信網(wǎng)中的位置根據(jù)距離用戶的遠近，通信網(wǎng)可以劃分為公用網(wǎng)和用戶駐地網(wǎng)（CPN）兩部分。其中，用戶駐地網(wǎng)靠近用戶，通常指一棟樓房內完成用戶通信和控制功能的用戶駐地布線系統(tǒng)，物權屬用戶所有

17、；公用網(wǎng)離用戶相對較遠，物權歸通信運營商或內容服務商所有，包含所有屬于運營商或服務商的、用于完成用戶間通信的機線設備。4我們通常所說的通信網(wǎng)多指公用網(wǎng)部分。公用網(wǎng)又可以劃分為核心網(wǎng)（CN）和接入網(wǎng)（AN）。核心網(wǎng)也叫骨干網(wǎng)，顧名思義就是通信網(wǎng)絡的核心，是數(shù)據(jù)交換、轉發(fā)、接續(xù)、路由的地方。用戶使用接入網(wǎng)進入網(wǎng)絡，其數(shù)據(jù)在核心網(wǎng)上被高速地傳遞和轉發(fā)。如圖2-1所示，這種網(wǎng)絡劃分方式稱為“水平方向”上的劃分。在水平方向上，接入網(wǎng)位于用戶駐地網(wǎng)和核心網(wǎng)之間，是整個公用網(wǎng)絡的邊緣部分，是公用網(wǎng)中與用戶距離最近的一部分，負責使用有線或無線連接，將廣大用戶一級一級地匯接到核心網(wǎng)中，常被形象地稱為通信網(wǎng)的“最

18、后一公里”。圖2-1 接入網(wǎng)在通信網(wǎng)中的位置從實現(xiàn)的功能上，通信網(wǎng)自上而下可分成應用層、業(yè)務層、核心層和傳送層，如圖2-2所示。應用層是利用各種業(yè)務網(wǎng)絡實現(xiàn)的信息服務網(wǎng)絡，如遠程教育、會議電視、文件傳送、遠程監(jiān)控和影視點播等。業(yè)務層是基于核心層實現(xiàn)的各種業(yè)務網(wǎng)絡，如電話網(wǎng)、非IP數(shù)據(jù)網(wǎng)、IP網(wǎng)和其他業(yè)務網(wǎng)絡等。核心層基于傳送層傳輸功能，實現(xiàn)用戶駐地網(wǎng)（或用戶終端）和業(yè)務網(wǎng)絡之間的連接，核心層主要實現(xiàn)的是交換功能。傳送層實現(xiàn)業(yè)務信息的傳輸功能，即承載網(wǎng)。圖2-2 通信網(wǎng)功能的劃分2傳統(tǒng)接入網(wǎng)的接口和定義傳統(tǒng)接入網(wǎng)的范圍如圖2-3所示。它由用戶網(wǎng)絡接口（UNI）、業(yè)務節(jié)點接口（SNI）和管理接口（

19、Q3）聯(lián)合界定。圖2-3 傳統(tǒng)接入網(wǎng)范圍示意UNI是用戶設備或用戶駐地網(wǎng)和接入網(wǎng)之間的服務控制接口。SNI是接入網(wǎng)和核心網(wǎng)中的業(yè)務節(jié)點（SN）的接口。Q3接口是電信管理網(wǎng)（TMN）與電信網(wǎng)各部分相連的標準接口。根據(jù)以上幾個接口，我們可以給出傳統(tǒng)接入網(wǎng)的定義：傳統(tǒng)接入網(wǎng)是指在用戶駐地網(wǎng)和核心網(wǎng)之間所有機線設備組成的網(wǎng)絡，它通過用戶網(wǎng)絡接口實現(xiàn)用戶語音、數(shù)據(jù)、圖像、視頻等多綜合業(yè)務的接入、向核心網(wǎng)提供一系列標準化的業(yè)務節(jié)點接口，并通過Q3接口受電信管理網(wǎng)的管理控制。3IP接入網(wǎng)的接口及定義IP接入網(wǎng)的范圍如圖2-4所示，IP接入網(wǎng)位于用戶駐地網(wǎng)和IP核心網(wǎng)之間，它與用戶駐地網(wǎng)和IP核心網(wǎng)之間的接口

20、均為通用的參考點（RP）。RP可以是兩臺設備間的接口，也可以是系統(tǒng)邏輯上的接口，邏輯接口連接的兩個部分可以位于一臺設備中。IP接入網(wǎng)是實現(xiàn)各種用戶IP終端（如計算機，IP電話等）或用戶IP終端組成的網(wǎng)絡（用戶駐地網(wǎng)）與IP核心網(wǎng)之間接入能力的系統(tǒng)。其中，IP核心網(wǎng)中實現(xiàn)IP業(yè)務的節(jié)點稱為IP業(yè)務提供者，它可以是業(yè)務提供商提供的服務器或服務器群。圖2-4 IP接入網(wǎng)范圍示意2.1.2 接入網(wǎng)的功能結構1傳統(tǒng)電信接入網(wǎng)的功能結構傳統(tǒng)電信接入網(wǎng)的功能由5部分組成：用戶端口功能、業(yè)務端口功能、核心功能、傳送功能和系統(tǒng)管理功能。各部分間的關系如圖2-5所示。圖2-5 傳統(tǒng)電信接入網(wǎng)的功能結構模型2IP接

21、入網(wǎng)的功能結構IP接入網(wǎng)的功能模型如圖2-6所示。其中，除了IP接入網(wǎng)系統(tǒng)管理功能與傳統(tǒng)電信接入網(wǎng)中的接入網(wǎng)系統(tǒng)管理功能類似、IP接入網(wǎng)傳送功能等同傳統(tǒng)接入網(wǎng)的傳送功能外，IP接入網(wǎng)功能模型中還添加了IP接入功能。圖2-6 IP接入網(wǎng)的功能結構模型3IP接入網(wǎng)與傳統(tǒng)電信接入網(wǎng)的區(qū)別IP接入網(wǎng)在IP網(wǎng)絡中的位置由參考點（RP）及與電信管理網(wǎng)（TMN）的接口Q3所界定。RP是指邏輯上的參考連接；而傳統(tǒng)電信接入網(wǎng)則是由UNI、SNI和Q3接口來界定的。電信接入網(wǎng)包含交叉連接、復用和傳輸功能，一般不含交換功能；而IP接入網(wǎng)包含交換或選路功能。另外，根據(jù)需要IP接入網(wǎng)還可以增加動態(tài)分配IP地址、地址翻譯

22、、計費和加密等功能。2.1.3 接入網(wǎng)的物理拓撲1傳統(tǒng)接入網(wǎng)的物理連接模型傳統(tǒng)接入網(wǎng)物理參考模型如圖2-7所示。靈活點（FP）和配線點（DP）大致對應于銅線接入網(wǎng)的電纜交接箱和分線盒，或是光纖接入網(wǎng)中的光纜交接箱和分纖盒，如圖2-8所示。靈活點和配線點把傳統(tǒng)接入網(wǎng)分成三部分：從業(yè)務節(jié)點到靈活點為饋線段；從靈活點到配線點為配線段；從配線點到用戶駐地網(wǎng)稱為引入線段。實際接入網(wǎng)可以有不同程度的簡化，即可以只有這三段中的一段或幾段。圖2-7 傳統(tǒng)接入網(wǎng)物理模型圖2-8 常見靈活點、配線點設備2接入網(wǎng)的拓撲結構接入網(wǎng)常見的拓撲結構有星狀拓撲、總線拓撲、環(huán)狀拓撲、樹狀拓撲和混合型拓撲等。在選擇網(wǎng)絡拓撲結構

23、時，應該考慮的主要因素有以下幾個方面。 可靠性。 建網(wǎng)成本。 靈活性。 響應時間和吞吐量。各種拓撲結構的比較如表2-1所示。 拓撲結構性能指標 總線型星狀環(huán)狀樹狀建網(wǎng)成本低很高低低維護與運行測試很困難清除故障費時較好測試困難可靠性比較好最差很好比較好用戶規(guī)模適于中等規(guī)模適于大規(guī)模適于有選擇用戶適于大規(guī)模新業(yè)務能力容易提供容易提供較困難較困難表2-1接入網(wǎng)拓撲結構性能比較2.2 主要接入方式接入網(wǎng)可以從多個角度進行分類。如從拓撲結構上，可以分成星狀接入網(wǎng)、樹狀接入網(wǎng)、總線型接入網(wǎng)、環(huán)狀接入網(wǎng)等；從業(yè)務帶寬上，可以分成窄帶接入和寬帶接入；從業(yè)務種類上，可以分成電話接入、數(shù)據(jù)業(yè)務接入、廣播電視接入、

24、綜合接入等；從傳輸介質上，總體上可以分為有線接入和無線接入兩類，有線接入又可以分成銅線接入、光纖接入、混合接入等；從接入技術上，有數(shù)字用戶線（xDSL）技術、以太網(wǎng)技術、混合光纖同軸電纜（HFC）技術、電力線接入技術、有源光網(wǎng)絡（AON）技術、無源光網(wǎng)絡（PON）技術、無線局域網(wǎng)（WLAN）技術、無線廣域網(wǎng)技術等。本節(jié)主要綜合傳輸介質和接入技術兩個角度，對各類寬帶接入方式進行簡介。2.2.1 xDSL技術數(shù)字用戶線（DSL）技術是基于普通電話線的寬帶接入技術，數(shù)據(jù)傳輸?shù)木嚯x通常為300m7km，數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾士蛇_1.552Mbit/s。xDSL技術是對多種用戶線高速接入技術的統(tǒng)稱，其傳輸速率與

25、傳輸距離成反比。xDSL包括ADSL、HDSL、VDSL、SDSL、RADSL等。它們主要的區(qū)別體現(xiàn)在信號傳輸速率和距離的不同，以及上、下行速率對稱性的不同這兩個方面。目前應用范圍最廣的xDSL技術是ADSL技術。ADSL系統(tǒng)工作原理如圖2-9所示。圖2-9 ADSL系統(tǒng)的工作原理2.2.2 以太網(wǎng)接入技術以太網(wǎng)是目前使用最廣泛的局域網(wǎng)技術。由于其簡單、成本低、可擴展性強、與IP核心網(wǎng)能夠很好地結合等特點，以太網(wǎng)技術的應用從企業(yè)、校園到小區(qū)用戶，都得到了廣泛應用。以太網(wǎng)接入是指將以太網(wǎng)技術與綜合布線相結合，作為公用電信網(wǎng)的接入網(wǎng)，直接向用戶提供基于IP的多種業(yè)務的傳送通道。以太網(wǎng)技術的實質是一

26、種二層的媒質訪問控制技術，可以在五類線上傳送，也可以與其他接入媒質相結合，形成多種寬帶接入技術。以太網(wǎng)接入技術的標準是802.3ah。以太網(wǎng)技術可以實現(xiàn)圖2-10所示的局域網(wǎng)接入。圖2-10 以太局域網(wǎng)接入結構2.2.3 HFC技術HFC（Hybrid Fiber-optic Cable）是混合光纖/同軸電纜接入網(wǎng)技術的簡稱。HFC通常由光纖干線、同軸電纜支線和用戶配線網(wǎng)絡3部分組成，從有線電視臺（前端）出來的節(jié)目信號先變成光信號在干線上傳輸，到用戶區(qū)域后把光信號轉換成電信號，經(jīng)分配器分配后通過同軸電纜送到用戶。HFC原來用于有線電視傳送單向模擬電視信號，有線電視公司為拓寬業(yè)務，將廣播電視業(yè)務

27、與數(shù)據(jù)、語音業(yè)務融合，將單向HFC改造成雙向HFC，將模擬電視改造成數(shù)字電視，使有線電視用戶不僅可以接收數(shù)字電視節(jié)目，還可以用改造后的雙向HFC網(wǎng)絡進行雙向數(shù)據(jù)通信。 典型的HFC系統(tǒng)結構圖如圖2-11所示。圖2-11 HFC系統(tǒng)結構2.2.4 PON接入技術對于用戶寬帶多媒體業(yè)務流暢地接入的需要，無源光網(wǎng)絡（PON）接入技術應運而生。PON接入技術是一種以光纖為主要傳輸介質的接入技術，主要技術包括EPON（基于以太網(wǎng)的無源光網(wǎng)絡）和GPON（吉比特無源光網(wǎng)絡）。如圖2-12所示，PON由光線路終端（OLT）、光纖網(wǎng)絡單元（ONU）和光分配網(wǎng)絡（ODN）3個部分組成。OLT放在運營商的中心機房

28、，ONU放在用戶端。ODN包括光纖和光分路器。其中分光器是無源光纖分支器。圖2-12 PON的系統(tǒng)結構OLT的作用是為光接入網(wǎng)提供網(wǎng)絡側與本地交換機之間的接口并經(jīng)一個或多個ODN與用戶側的ONU通信，OLT與ONU的關系為主從通信關系。ODN為OLT與ONU之間提供光傳輸手段，其主要功能是完成光信號功率的分配。ONU的作用是為光接入網(wǎng)提供直接的或遠端的用戶側接口，處于ODN的用戶側。按照ONU在PON中所處的具體位置不同，可以將PON劃分為3種基本的應用類型：光纖到路邊（FTTC）、光纖到樓（FTTB）和光纖到戶/到辦公室（FTTH/FTTO）。2.2.5 無線接入技術無線接入是指在交換節(jié)點到

29、用戶終端之間的傳輸線路上，部分或全部采用了無線傳輸方式。由于技術無需敷設有線傳輸媒質，具有很大的靈活性，不斷出現(xiàn)的新技術使其在接入網(wǎng)中的地位和作用正日益加強，是有線接入技術不可或缺的補充。常見的無線接入技術有衛(wèi)星通信技術、蜂窩移動通信技術、WLAN技術等。1衛(wèi)星通信技術衛(wèi)星通信是指利用人造地球衛(wèi)星作為中繼站轉發(fā)無線電信號，在兩個或多個地面站之間進行通信的一種方式。2蜂窩移動通信技術蜂窩移動通信技術是把移動電話的服務區(qū)分為一個個正六邊形的小區(qū)，每個小區(qū)設一個基站，不同的小區(qū)可以重復使用同一頻率頻率的通信技術。如圖2-13所示，它因形成了形狀酷似“蜂窩”的結構而得名。“蜂窩”的劃分大大提高了有限的

30、無線頻譜資源的利用率，通過基站間的切換，可以實現(xiàn)大范圍無線信號的覆蓋，蜂窩移動通信技術也被稱為無線廣域網(wǎng)技術。常見的蜂窩移動通信系統(tǒng)按照覆蓋范圍的不同可以分宏蜂窩、微蜂窩和微微蜂窩。圖2-13 蜂窩移動通信系統(tǒng)示意圖3WLAN技術WLAN（Wireless Local Area Networks）即無線局域網(wǎng)，是指利用無線通信技術在一定的局部范圍內建立的網(wǎng)絡，是計算機網(wǎng)絡與無線通信技術相結合的產(chǎn)物。WLAN以無線多址信道為傳輸媒介，提供傳統(tǒng)有線局域網(wǎng)（Local Area Network，LAN）的功能，使用戶擺脫線纜的桎梏，隨時隨地移動接入互聯(lián)網(wǎng)。WLAN已經(jīng)在教育、金融、酒店及零售業(yè)、制造

31、業(yè)等各領域有了廣泛的應用。如圖2-14所示，WLAN由用戶終端、AP（無線接入點）、交換機、AC（無線控制器）組成。圖2-14 WLAN組網(wǎng)示意圖Chapter 3第3章 xDSL技術3.1 xDSL的基本原理3.2 xDSL的應用 目錄/Contents本章教學說明 主要介紹xDSL的基本原理 概要介紹xDSL的應用本章內容 xDSL的基本原理 xDSL的應用本章重點、難點 ADSL的基本原理 ADSL的典型應用本章目的和要求 掌握ADSL、VDSL和HDSL的基本原理 了解xDSL系統(tǒng)的典型應用模式 了解xDSL系統(tǒng)的主要應用場景本章實做要求及教學情境 參觀運營商的xDSL機房 到營業(yè)廳了

32、解ADSL業(yè)務的開通流程 安裝ADSL設備，實現(xiàn)家庭或宿舍寬帶上網(wǎng)本章學時數(shù)：4學時3.1 xDSL的基本原理3.1.1 ADSL1基本原理ADSL是在現(xiàn)有雙絞線上傳送高速非對稱數(shù)字信號的一種新技術，只需在雙絞線兩側各裝一個ADSL收發(fā)機（一種專用的調制解調器）即可迅速提供高速數(shù)字通道。ADSL系統(tǒng)的基本原理包括以下幾點。 “不對稱”。 頻分復用（FDM）。 自適應。42網(wǎng)絡結構ADSL接入系統(tǒng)由局端設備和用戶端設備組成，局端設備包括在中心機房的ADSL Modem（即ATU-C局端收發(fā)模塊）、DSL接入多路復用器（DSLAM）和局端分離器。用戶端設備包括用戶ADSL Modem（即ATU-R

33、用戶端收發(fā)模塊）和POTS分離器。具體如圖3-1所示。圖3-1 ADSL接入系統(tǒng)網(wǎng)絡結構圖ADSL Modem包括局端ADSL Modem（即ATU-C）和用戶ADSL Modem（即ATU-R），其功能是對用戶的數(shù)據(jù)包進行調制和解調，并提供數(shù)據(jù)傳輸接口。用戶ADSL Modem的接口如圖3-2所示。圖3-2 用戶ADSL Modem接口示意圖一般來說，根據(jù)Modem的形態(tài)和安裝方式，大致可以分為以下幾類。 外置式。 內置式。 插卡式。 機架式。信號分離器是一個三端口器件，由一個雙向低通濾波器和一個雙向高通濾波器組合而成，如圖3-3所示。信號分離器在一個方向上組合兩種信號，而在另一個方向上則將

34、這兩種信號分離。圖3-3 分離器及其結構示意圖3頻段分配為了在同一雙絞線上傳輸兩個方向的信號，ADSL系統(tǒng)通常采用頻分復用（FDM）方式分隔兩個方向的信號。它把普通電話雙絞線的頻率劃分為3個頻道：話音頻段、上行頻段和下行頻段。話音頻段用來傳話音，上行頻段用來傳上行數(shù)據(jù)，下行頻段用來傳下行數(shù)據(jù)。ADSL采用頻分復用方式在雙絞線上同時傳輸普通電話和ADSL寬帶業(yè)務，雙絞線上用戶頻譜的分配如圖3-4所示。圖3-4 ADSL頻譜安排示意圖4調制方式（1）正交調幅正交調幅（QAM）是一種廣泛應用的成熟技術，基本方法是將數(shù)據(jù)分解成兩路半速率數(shù)據(jù)流，然后，再調制正交載波進行傳輸，即將兩路信號分別用積分振蕩器

35、產(chǎn)生的同頻的相位差為90的正弦載波和余弦載波進行相乘（進行抑制載波的雙邊帶調制），再合路后送到信道上傳輸。在接收端，利用正交性解調出兩路數(shù)據(jù)流再進行檢測。這種方式頻譜利用率可以做得很高，設備也不太復雜，還能與CAP碼兼容。但信號狀態(tài)很多時，對信道幅相畸變和選擇性衰落很敏感，需要采用多種信道線性化措施和均衡措施。QAM的調制原理如圖3-5所示。圖3-5 QAM的調制原理（2）無載波調幅/調相無載波調幅/調相（CAP）技術在原理上類似QAM，但不用正交載波，而是通過兩個數(shù)字橫向帶通濾波器進行調制，其輸出結合起來即形成了發(fā)送信號，在接收側用“軟判決”技術對信號進行解調，再用判決前饋均衡器對電纜芯徑變

36、化和橋接抽頭進行適配。CAP采用二維線性碼，并進一步結合格柵碼來減少近端串音。由于是帶通傳輸方式，因而沒有低頻延時畸變，也不受脈沖干擾低頻分量影響，可以用較簡單的回波消除器，在頻譜形成和安置方面也有較大的靈活性。CAP的調制原理如圖3-6所示。圖3-6 CAP的調制原理（3）DMTDMT又稱離散多載波調制，是一種正交的頻分復用方式，其基本原理是將整個通信信道在頻域上劃分為若干獨立、等寬的子信道，每個子信道根據(jù)各自頻帶的中心頻率選取不同的載波頻率，在不同的載波上分別進行QAM調制。首先根據(jù)各子信道的性能進行比特分配和編碼。發(fā)送和接收都可利用高效的反快速傅里葉變換（IFTT）和快速傅里葉變換（FT

37、T）來實現(xiàn)注：FTT和IFTT分別是離散傅里葉變換（DFT）和反離散傅里葉變換（IDFT）的快速算法，其作用是完成QAM信號與數(shù)字形式的副載頻信號之間的變換，再利用數(shù)模轉換和濾波器構成模擬信號。DMT的調制原理如圖3-7所示。圖3-7 DMT的調制原理5ADSL的國際標準 以前，ADSL有CAP和DMT兩種標準，其中DMT在和CAP的競爭中勝出，從而成為國際標準。ITU制定的ADSL標準如表3-1所示。ADSL標準名稱ITU技術標準頻譜（最高頻率）下行/上行速率分離器ADSLG.922.1G.DMT1.104MHz8Mbit/s/1Mbit/s需要ADSLG.922.2G.Lite1.104M

38、Hz1.5Mbit/s/512kbit/s無ADSL2G.922.3G.DMT.bis1.104MHz12Mbit/s/1Mbit/s需要ADSL2G.922.4G.Lite.bis1.104MHzN/A無ADSL2+G.922.5ADSL2+2.208MHz24Mbit/s/1Mbit/s需要表3-1ITU制定的ADSL標準3.1.2 VDSLVDSL（Very High Bit-rate Digital Subscriber Line，甚高比特率數(shù)字用戶線）是在ADSL基礎上發(fā)展起來的，是一種定位于短距離（1km左右）、高速率的DSL技術。采用該技術可以進一步提高xDSL系統(tǒng)的下行帶寬。V

39、DSL技術能滿足廣大用戶高速上網(wǎng)的需要。1基本原理VDSL技術與ADSL類似，仍舊在一對銅質雙絞線上實現(xiàn)信號傳輸，無須鋪設新線路或對現(xiàn)有網(wǎng)絡進行改造。用戶一側的安裝也比較簡單，只要用分離器將VDSL信號和話音信號分開，或者在電話前加裝濾波器就能夠使用。VDSL系統(tǒng)的基本原理包括以下幾點。 頻分復用。 利用VDSL技術既可以非對稱傳輸也可以對稱傳輸。 與光接入技術結合。 VDSL技術通常采用CAP、DMT調制方式和離散小波多頻調制（DWMT），其中DWMT采用了小波正交變換，那小波是什么呢？與傅里葉變換中的基是整個時域上的正弦波不同，小波是一種能量在時域非常集中的波。2網(wǎng)絡結構VDSL接入系統(tǒng)網(wǎng)

40、絡結構如圖3-8所示。圖3-8 VDSL接入系統(tǒng)網(wǎng)絡結構3國際標準2004年4月，ITU-T發(fā)布了VDSL標準G.993.1。G.993.1標準定義的VDSL使用0.13812MHz頻譜，能夠在中短距離內實現(xiàn)比ADSL更高的傳輸速率，根據(jù)不同業(yè)務要求，可提供靈活的傳輸能力，如短距離高速非對稱業(yè)務和中等距離對稱或接近對稱業(yè)務。2006年2月，ITU-T發(fā)布了VDSL2標準，即G.993.2。與VDSL相比，VDSL2有更高的傳輸速率、更遠的傳輸距離，與ADSL2+相兼容，為運營商由ADSL2+向VDSL2過渡提供了良好的解決方案。3.1.3 HDSL采用HDSL（高比特率數(shù)字用戶線）技術的用戶線

41、對傳輸速率可以大大提高，主要適合企事業(yè)單位用戶使用。1基本原理HDSL技術可以利用現(xiàn)有銅纜用戶線中的2對或3對雙絞線來提供全雙工的1.5Mbit/s或2Mbit/s的數(shù)字連接能力。HDSL系統(tǒng)的基本原理包括以下幾點。 提供一次群速率。 HDSL采用混合電路和回波消除技術來去掉混入接收信號中的發(fā)送信號，從而避免使用單獨的線對來傳送單向信號，但其回波消除器需工作在57倍的BRA速率，因而有一定的難度。2網(wǎng)絡結構HDSL系統(tǒng)配置如圖3-9所示。局端機位于局端或鄰近處，其用戶側為2對或3對雙絞線，其網(wǎng)絡側為標準G.703接口，由三階高密度雙極性碼（HDB3）物理接口提供與交換機之間的接口，然后，由定幀

42、功能塊將進來的2Mbit/s信號分解為兩路或三路數(shù)字信號，加上各種開銷比特，進行CRC16計算和擾碼處理，再進行速率適配和線路編碼后送給雙絞線傳向用戶。反向傳輸時，由用戶來的線路信號先進行回波消除處理、均衡和解碼，分解成三路串聯(lián)形式的784kbit/s信號，然后，再定幀、去掉開銷、緩存并最后形成標準G.703信號送給交換機。遠端機的功能與局端機基本相同，只是所處位置在用戶側。 3調制方式HDSL技術可選的主要調制方式有2B1Q、CAP和離散多頻音調制（DMT）。圖3-9 HDSL系統(tǒng)配置示意圖3.2 xDSL的應用3.2.1 xDSL系統(tǒng)典型應用模式1ADSL/VDSL系統(tǒng)典型應用模式（1）A

43、DSL寬帶接入網(wǎng)的網(wǎng)絡結構ADSL寬帶接入網(wǎng)的基本網(wǎng)絡結構如圖3-10所示。圖3-10 ADSL寬帶接入網(wǎng)的網(wǎng)絡結構（2）ADSL的接入方式 專線接入。 PPPoA接入。 PPPoE接入。 路由接入。圖3-11 專線接入方式示意圖圖3-12 PPPoA接入方式示意圖圖3-13 PPPoE接入方式示意圖圖3-14 路由接入方式示意圖2HDSL系統(tǒng)典型應用模式HDSL系統(tǒng)是利用2對或3對雙絞線實現(xiàn)全雙工對稱數(shù)字傳輸，提供E1或T1的雙向透明傳輸。第二代HDSL可以在一對雙絞線傳輸高達2Mbit/s的信號，因此，也被稱為SDSL（Symmetric DSL或Single-pair DSL）。我國采用

44、El標準，具有El速率的HDSL有3種實現(xiàn)方式。 3對線傳輸：每對收發(fā)器的傳輸速率為784kbit/s。 2對線傳輸：每對收發(fā)器的傳輸速率為1168kbit/s。 1對線傳輸：每對收發(fā)器的傳輸速率為2320kbit/s。HDSL接入系統(tǒng)網(wǎng)絡結構如圖3-15所示。HTU-C是HDSL系統(tǒng)的局端設備，提供系統(tǒng)網(wǎng)絡側與業(yè)務點的接口，并將來自業(yè)務節(jié)點的信息流透明傳送給位于遠端的用戶側設備HTU-R。HTU-C一般直接設置在本地交換機（LE）接口處。距離較遠時，雙絞線還要加裝再生器以補償信號衰減并消除線路上的噪聲和干擾。圖3-15 HDSL接入系統(tǒng)網(wǎng)絡結構3.2.2 xDSL系統(tǒng)的主要應用場景ADSL更

45、適合于住宅用戶，因為ADSL技術可以在一對雙絞線上同時傳輸電話信號和高速數(shù)字信號，而且高速數(shù)字信號的上、下行速率是非對稱的，其上行速率比下行速率小，非常適合大多數(shù)住宅用戶上網(wǎng)時的下載數(shù)據(jù)量遠大于上載數(shù)據(jù)量的特點。因此，ADSL利用的雙絞線就是已有的電話用戶線。目前主要用于互聯(lián)網(wǎng)接入、視頻點播（VOD）等方面，同時兼容模擬語音業(yè)務。VDSL能提供對稱和非對稱兩種業(yè)務。Chapter 4第4章 以太網(wǎng)接入技術4.1 以太網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀及標準4.2 以太網(wǎng)的基本原理 目錄/Contents4.3 VLAN的基本知識4.4 以太網(wǎng)接入典型組網(wǎng)本章教學說明 簡要介紹以太網(wǎng)的發(fā)展歷程和標準 深入講解以太網(wǎng)基

46、本原理、VLAN基本知識 結合實際介紹以太接入網(wǎng)典型組網(wǎng)本章內容 以太網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀及標準 以太網(wǎng)的基本原理 VLAN的基本知識 以太網(wǎng)接入典型組網(wǎng)本章重點、難點 沖突域、廣播域的概念 VLAN的劃分、類型及屬性 以太網(wǎng)端口的類型 以太網(wǎng)接入典型組網(wǎng)本章目的和要求 了解以太網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀及標準 理解以太網(wǎng)的基本原理 掌握VLAN的劃分、類型、屬性等基本知識 掌握以太網(wǎng)接入在典型場景下的組網(wǎng)本章實做要求及教學情境 查看計算機的MAC地址 參觀數(shù)據(jù)通信設備 參觀學校機房以太網(wǎng)接入組網(wǎng) 為宿舍樓設計以太網(wǎng)接入方案本章學時數(shù)：6學時4.1 以太網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀及標準4.1.1 以太網(wǎng)的發(fā)展歷程1973年，美國

47、施樂（Xerox）公司Palo Alto研究中心的Bob Metcalfe博士和他的助手David Boggs，為了連接實驗室的多臺計算機設備，開發(fā)出了以太網(wǎng)（Ethernet）技術，并開始進行以太網(wǎng)拓撲的研究工作。1976年，Metcalfe和Boggs等的著名論文以太網(wǎng)：局域網(wǎng)的分布式信息分組交換發(fā)表。1979年，DEC、Intel、Xerox 3家公司成立聯(lián)盟，以3家公司的首字母命名，推出DIX以太網(wǎng)規(guī)范。1980年，IEEE成立了802.3工作組。1983年，IEEE 802.3工作組發(fā)布10BASE-5“粗纜”以太網(wǎng)標準。41986年，IEEE 802.3工作組發(fā)布10BASE-2“

48、細纜”以太網(wǎng)標準；1990年，加入了給予無屏蔽雙絞線（UTP）的10BASE-T標準，由于支持10BASE-T的集線器和交換機工作十分可靠，這使得10BASE-T標準得到了迅速推廣，該標準采用CSMA/CD協(xié)議支持共享介質上的半雙工傳輸。1995年，IEEE通過了IEEE 802.3u（快速以太網(wǎng)）標準，把以太網(wǎng)的帶寬擴大到100Mbit/s，其可以支持3、4、5類雙絞線以及光纖的連接，能夠有效保障用戶在現(xiàn)有布線基礎實施上的投資，開啟了以太網(wǎng)大規(guī)模應用的新時代。1997年，全雙工以太網(wǎng)誕生。1998年，吉比特以太網(wǎng)標準IEEE 802.3z發(fā)布。作為當時最新的高速以太網(wǎng)技術，IEEE 802.

49、3z給用戶帶來了提高核心網(wǎng)絡的有效解決方案。2002年，10G以太網(wǎng)標準IEEE 802.3ae正式頒布，以太網(wǎng)向城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)進軍。2003年，以太網(wǎng)網(wǎng)線供電標準802.3af誕生，借助這一標準，數(shù)千種產(chǎn)品使用同一個連接器就可以使用功能強大的以太網(wǎng)及電源。2004年，同軸電纜萬兆標準IEEE 802.3ak發(fā)布。2006年，非屏蔽雙絞線萬兆標準IEEE 802.3an通過。2007年，背板以太網(wǎng)標準IEEE 802.3ap公布。2009年，以太網(wǎng)光纖通道標準FCoE獲批，由國際信息技術標準委員會（INCITS）下屬的T11技術委員會批準通過。2010年，40/100G標準IEEE 802.3

50、ba問世，該標準解決了在數(shù)據(jù)中心、運營商網(wǎng)絡和其他流量密集的高性能計算環(huán)境中，越來越多的應用對寬帶的需求。2011年，40Gbit/s以太網(wǎng)標準IEEE802.3bg通過，同年100G以太網(wǎng)背板/銅纜標準工作組IEEE 802.3bj開始研究。2013年，400Gbit/s以太網(wǎng)標準工作組成立，探討制定400Gbit/s帶寬的新一代以太網(wǎng)傳輸標準。4.1.2 以太網(wǎng)的標準1標準以太網(wǎng)以太網(wǎng)剛剛提出來時，只有10Mbit/s的速率，使用的是帶有沖突檢測的載波偵聽多路訪問（Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection，CSMA/CD）的訪問控制

51、方法，這種早期的10Mbit/s以太網(wǎng)被稱為標準以太網(wǎng)。2快速以太網(wǎng)在1993年10月以前，對于要求10Mbit/s以上數(shù)據(jù)流量的LAN應用，只有光纖分布式數(shù)據(jù)接口（FDDI）可供選擇，但它是一種價格非常昂貴的、基于100Mbit/s光纜的LAN。1993年10月，Grand Junction公司推出了世界上第一臺快速以太網(wǎng)集線器Fastch10/100和網(wǎng)絡接口卡FastNIC100，快速以太網(wǎng)技術正式得以應用。100Mbit/s快速以太網(wǎng)標準又分為100Base-TX、100Base-FX、100Base -T4 3個子類。3吉比特以太網(wǎng)吉比特以太網(wǎng)（Gigabit Ethernet，GE

52、）技術有兩個標準：IEEE 802.3z和IEEE 802.3ab。IEEE802.3z制定了光纖和短程銅線連接方案的標準。IEEE802.3ab制定了5類雙絞線上較長距離連接方案的標準1000BaseT，使用非屏蔽雙絞線作為傳輸介質傳輸?shù)淖铋L距離是100m。IEEE802.3z又定義了1000Base-SX、1000Base-LX和1000Base-CX這3個子類。4萬兆以太網(wǎng)（1）基于光纖的萬兆以太網(wǎng)（2）基于雙絞線（6類以上）的萬兆以太網(wǎng)（3）萬兆以太廣域網(wǎng)標準5下一代以太網(wǎng)下一代以太網(wǎng)技術是指40Gbit/s和100Gbit/s速率的以太網(wǎng)技術，技術標準包括IEEE 802.3ba、I

53、EEE 802.3bg和IEEE 802.3bj。下一代以太網(wǎng)物理層規(guī)范的命名表達式一般為40/100GBase-abc，其中字母分別表示40/100GbE的物理媒介類型（傳輸距離）、物理層編碼方案和波長復用數(shù)。下一代以太網(wǎng)背板標準有40GBase-KR4、40GBase-CR4和100GBase-CR10；基于多模光纖的下一代以太網(wǎng)標準有40GBase-SR4和100GBase-SR10；基于單模光纖的下一代以太網(wǎng)標準有40GBase-LR4、100GBase-LR4和100GBASE-ER4。4.2 以太網(wǎng)的基本原理4.2.1 MAC地址在拓撲結構上，以太網(wǎng)通常采用總線型或星狀結構。不論哪

54、一種拓撲，以太網(wǎng)在物理上都是由一些網(wǎng)絡設備（工作站）和用于連接這些站點的線纜組成的，以太網(wǎng)中的工作站可以接收到各種各樣的數(shù)據(jù)。MAC地址共有6字節(jié)（48位），如圖4-1所示。其中，前3字節(jié)（高位24位）代表該供應商代碼，后3字節(jié)（低24位）是由廠商自己分配的序列號。一個地址塊可以生成224個不同的地址。我們通常習慣把MAC地址轉換成12位的十六進制數(shù)表示。實際應用中，以太網(wǎng)的MAC地址可以分為單播地址、多播地址和廣播地址3類。單播地址。多播地址。廣播地址。圖4-1 MAC地址示意圖4.2.2 CSMA/CD按照以太網(wǎng)最初的設計目標，網(wǎng)絡中的工作站是通過一條共享的物理信道（總線）連接起來的，這樣

55、一來，在某一時刻這條物理信道只能傳送一個方向上的數(shù)據(jù)，并且需要建立一種沖突檢測或沖突避免的機制，來防止多個工作站在同一時刻搶占線路的情況，這種機制就是CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access protocol/Collision Detect，載波監(jiān)聽多路訪問和沖突檢測）。CSMA/CD的設計步驟如下。 工作站發(fā)送前首先監(jiān)聽信道，查看信道上是否有信號。 如果信道已被占用，則此工作站等待一段時間然后再爭取發(fā)送權。 若工作站在傳輸過程中，監(jiān)測到其他設備的數(shù)據(jù)，即發(fā)現(xiàn)兩設備發(fā)送的數(shù)據(jù)發(fā)生沖突導致了信號傳輸錯誤，則監(jiān)測到?jīng)_突的工作站立即停止發(fā)送自己的數(shù)據(jù)，并發(fā)出一個短

56、小的干擾信號，通知網(wǎng)內所有站點發(fā)生了沖突；發(fā)完干擾信號，等待一段隨機的時間后，工作站再次試圖傳輸，回到步驟重新開始。CSMA/CD的流程如圖4-2所示，整個過程可以形象地概括為“先聽后說；邊聽邊說；一旦沖突，立即停說；隨機推遲；然后再說”。圖4-2 CSMA/CD的流程4.2.3 沖突域和廣播域1沖突域和廣播域的概念通常我們把和一個工作站有可能產(chǎn)生沖突的所有工作站被看作是同一個物理網(wǎng)段，物理網(wǎng)段還有一個別稱，叫作沖突域。沖突域中的所有工作站直接連接在一起的，而且必須競爭以太網(wǎng)總線的節(jié)點都可以認為是處在同一個沖突域中，也就是說一次只有一設備發(fā)送信息，其他的只能等待。如果一個數(shù)據(jù)幀的目標地址是這個

57、網(wǎng)段的廣播地址或者目標計算機的MAC地址是全1地址（十六進制FFFF-FFFF-FFFF），那么這個數(shù)據(jù)幀就會被這個網(wǎng)段的所有計算機接收并響應。這樣的幀叫作廣播幀，能接收到同一個廣播幀并產(chǎn)生響應的通信范圍叫作廣播域。廣播域是一個邏輯網(wǎng)段。廣播域是一個邏輯上的計算機組，該組內的所有計算機都會收到同樣的廣播信息。2網(wǎng)絡設備對沖突域、廣播域的劃分（1）中繼器中繼器（Repeater）作為一個實際產(chǎn)品出現(xiàn)主要有如下兩個原因。 擴展網(wǎng)絡距離，將衰減信號經(jīng)過再生。 實現(xiàn)不同傳輸介質的以太網(wǎng)的互連。通過中繼器雖然可以延長信號傳輸?shù)木嚯x、實現(xiàn)兩個網(wǎng)段的互連，但并沒有增加網(wǎng)絡的可用帶寬。如圖4-3所示，網(wǎng)段1和

58、網(wǎng)段2經(jīng)過中繼器連接后構成了一個單個的沖突域和廣播域。圖4-3 中繼器的原理（2）集線器集線器（Hub）實際上相當于多端口的中繼器。集線器同樣可以延長網(wǎng)絡的通信距離，或連接物理結構不同的網(wǎng)絡，但主要還是作為一個主機站點的匯聚點，將連接在集線器上各個接口上的主機聯(lián)系起來使之可以互相通信。如圖4-4所示，所有主機都連接到中心節(jié)點的集線器上構成一個物理上的星狀連接。圖4-4 集線器的原理 （3）交換機交換機（Switch）也被稱為交換式集線器。它的出現(xiàn)是為了解決連接在集線器上的所有主機共享可用帶寬的缺陷。如圖4-5所示，交換機為主機A和主機B建立一條專用的信道，也為主機C和主機D建立一條專用的信道。

59、圖4-5 交換機的原理（4）路由器路由器（Router）工作在網(wǎng)絡層，可以識別網(wǎng)絡層的地址IP地址，有能力過濾第3層的廣播消息。實際上，除非做特殊配置，否則路由器從不轉發(fā)廣播類型的數(shù)據(jù)包。因此，路由器的每個端口所連接的網(wǎng)絡都獨自構成一個廣播域，如圖4-6所示。圖4-6 路由器的原理4.3 VLAN的基本知識4.3.1 VLAN的概念VLAN（Virtual Local Area Network）即虛擬局域網(wǎng)，是一種將網(wǎng)絡中的設備邏輯地（而不是物理地）劃分成一個個網(wǎng)段的技術。VLAN所連接的設備可以來自不同的網(wǎng)段，但是相互之間可以進行直接通信，好像處于同一網(wǎng)段的局域網(wǎng)（LAN）中一樣，由此得名虛

60、擬局域網(wǎng)。我們來了解一下交換機是如何使用VLAN分割廣播域的。首先，在一臺未設置任何VLAN的二層交換機上，任何廣播幀都會被轉發(fā)給除接收端口外的所有其他端口。如圖4-7所示，主機A發(fā)送廣播信息后，會被轉發(fā)給交換機端口2、3、4。圖4-7 未劃分VLAN交換機上廣播消息的傳播這時，如果在交換機上生成VLAN 1、VLAN 2兩個VLAN，如圖4-8所示，其中設置端口1、2屬于VLAN 1，端口3、4屬于VLAN 2。再從主機A發(fā)出廣播幀的話，交換機就只會把它轉發(fā)給同屬于一個VLAN的其他端口，也就是同屬于VLAN 1的端口2，不會再轉發(fā)給屬于VLAN 2的端口。 同樣，主機C發(fā)送廣播信息時，只會