常见广域网接入技术-计算机网络基础

1.公用电话交换网（PSTN）

（1）公用电话交换网的概念。公共交换电话网是一种应用于全球语音通信的电路交换网络，自1876年贝尔发明电话开始，公共交换电话网分别经历了磁石交换、空分交换、程控交换、数字交换等阶段。随着信息技术的不断提高，数字化技术逐步取代原有的交换技术，现在的公共电话交换网绝大多数是数字化的网络。在众多的广域网互联技术中，通过公用电话交换网进行互联的成本最低，但其数据传输质量及传输速度相对较差，而且公用电话交换网的网络资源利用率也比较低。

（2）公用电话交换网的结构。在公共交换电话网的系统结构中，主要包含交换系统和传输系统两个部分。交换系统的主要交换设备为电话交换机，根据电子技术在不同时期的发展，电话交换机也由早期的磁石式、步进制、纵横制交换机，衍变为现在广泛应用的程控交换机。传输系统主要分为传输方式和传输设备，当前的主要传输方式已经发展为同步数字体系（SDH），而传输线缆方面主要以光纤取代铜线来改进传输性能。当两个主机或路由器设备需要通过公用电话交换网进行连接时，公用电话交换网为前者提供一个虚拟的专用通道，这个通道由若干个电话交换机和传输电缆连接组成。

（3）公用电话交换网的应用。以PSTN 连接两个局域网的网络（见图6.17）为例，可以看到通过各局域网的Modem 与PSTN 相连，能实现两个局域网的互联。但局域网的互联只是PSTN 应用的一个部分，PSTN 还可以运用于拨号上Internet/Intranet/LAN、进行两个或多个LAN 之间的网络互联、进行广域网之间的互联等。虽然PSTN 在数据传输时有其不足，但从目前xDSL 技术的发展情况来看，短期内PSTN 不会被淘汰或替代，如果提高通信速度，PSTN技术还将拥有更为广阔的发展空间。

图6.17　PSTN 连接两个局域网

2.数字数据网

（1）数字数据网的概念。数字数据网（DDN）是利用数字信道传输数据信号的数据传输网，应用于计算机之间的通信，传送数字化传真、数字化语音，数字化图像或其他数字化信号。该网是一个传输速率较高、网络延时较小、全透明、高流量的数据传输网络。DDN 可提供永久性和半永久性连接的数据传输通道。永久性连接的数据传输信道是指通过建立固定连接，形成传输速率固定的专用带宽；半永久性连接的数据传输信道则由网络管理员根据申请调整其传输速率、传输数据的目的地和传输路由。

（2）数字数据网的结构。数字数据网由数字传输电路和数字交叉复用设备构成。利用光缆传输电路满足数字传输需要，利用数字交叉连接复用设备对数字电路进行半固定交叉连接和子速率的复用。

如图6.18所示，典型的数字数据网功能由以下部分实现：

图6.18　DDN 网络结构示意图

① 数据终端设备（DTE），即接入DDN 网的终端设备可以是局域网，通过路由器连至对端，也可以是一般的异步终端或图像设备，以及传真机、电传机、电话机等。DTE 和DTE之间是全透明传输。

② 数据业务单元（DSU），即调制解调器或基带传输设备，以及时分复用、语音/数字复用等设备。通过DTE 和DSU 的组合能完成相关设备的接入和接出。

③ 网管中心（NMC），能够进行网络结构和业务的配置，实时地监视网络运行情况，进行网络信息、网络节点告警、线路利用情况等收集及统计报告。

（3）数字数据网的应用。数字数据网能提供传送速率范围在200 b/s～2 Mb/s 的中高速数据通信支持。也可以提供点对点及一对多的技术支持，适用于各种机构组建相关的专用网。还可以为语音、G3 传真、图像、智能用户电报等通信需求提供支持。如图6.19所示，通过DDN 技术对企业总部与各办事处及公司分部的局域网进行互联，从而实现公司内部数据传送、企业邮件服务、话音服务等功能。随着信息技术的发展，DDN 的应用范围从提供端到端的数据通信扩大到提供多种通信技术支持，正在成为多功能而又多应用的传输网络。

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图6.19　企业系统的互联

3.数字用户线路

（1）数字用户线路的概念。数字用户线路（DSL）是以铜制电话双绞线作为传输载体的传输技术，可以允许语音信号和数据信号同时在一条电话线上进行传输。可在PSTN 的终端环路上支持对称与非对称两种传输模式。数字用户线路可用于电话交换站与终端之间的连接，不能用于交换站之间的连接。xDSL 是各种类型DSL 的总称，xDSL 技术包括高数据速率DSL（HDSL）、单线路DSL（SDSL）、极高数据速率DSL（VDSL）、不对称DSL（ADSL）和速率自适应DSL（RADSL）等。针对具体使用情况，各传输技术在信号传输速度和距离，上行速率和下行速率的对称性上，存在着差异。

（2）数字用户线路的原理及应用。在xDSL 技术未出现之前，电话系统设计的功能为传送话音信息，传送频率范围在300 Hz～3.4 kHz。但电话网到最终用户的铜缆有能力提供更高的带宽，根据电路质量和设备的复杂度不同，可以提供频率为200～800 kHz。通过利用xDSL技术，增加电话线路的附加频段，可在电话系统上传送大量的数据。xDSL 通常将0.3～4 kHz的频段范围用于提供话音传输功能，其他范围的频率用于传送数据。数字用户线路包含了多种传输技术，不同的系统构成标志着其不同的设计原理。

① ADSL 技术。ADSL 又称为非对称数字用户环路，非对称主要体现在上行速率（最高640 kb/s）和下行速率（最高8 Mb/s）的非对称性上。

② RADSL 技术。RADSL 又称为速率自适应数字用户线路，是ADSL 技术的一种变形，应用前用调制解调器测试线路，将速率调整为线路能够承载的最高速率以适应实际需要。RADSL 利用一对双绞线进行传输，支持同步和非同步传输方式，速率自适应，根据双绞线质量和传输距离动态地提交640 kb/s～22 Mb/s 的下行速率，以及272 kb/s～1.088 Mb/s 的上行速率。

③ HDSL 技术。HDSL 又称为高速数字用户环路，是一种对称的xDSL 技术，利用已有电话线铜缆中的两对或三对双绞线来提供全双工的1.544 Mb/s（T1）或2.048 Mb/s（E1）数字连接能力，传输距离在5 km 之内。

④ SDSL 技术。SDSL 又称为单用户高速数字用户环路，也是一种对称的xDSL 技术。与HDSL 技术的区别仅在于SDSL 仅使用一对铜双绞线，且传输速率可调。SDSL 技术的优点在于可以同时使用Internet 功能和电视电话功能。

⑤ VDSL 技术。VDSL 又称为甚高速数字用户环路，通过引入VDSL 技术，成功解决了ADSL 技术在提供图像业务方面的带宽十分有限而且成本偏高的难题。VDSL 是传输速率最快的一种xDSL 技术，采用DMT 线路码。

总的来说，xDSL 技术能够完成多种格式的数据、话音及视频信号从局端到远端的传输任务，不但能加快Internet 接入的效率，还能减轻交换网的负荷，但只能在短距离内提供高速数据传输是xDSL 技术的不足。

4.公用分组交换网

（1）公用分组交换网的概念。公共分组交换网（X.25）诞生于20世纪70年代，分别经历了电路交换、报文交换、分组交换和综合业务数字交换的发展过程。它是一个以数据通信为目标的公共数据网。通过定义终端设备和网络设备之间的接口标准，能接入不同类型的终端设备。在传输过程中能实现多路复用，流量控制和拥塞控制等功能。

（2）公用分组交换网的原理。公用分组交换网一般由分组交换机、网络管理中心、远程集中器、分组装拆设备、分组终端/非分组终端和传输线路等基本设备组成。

在传输信息的过程中先将数据信息按照一定的规则分割成若干定长的分组数据报，采用“存储/转发”的方式在交换网上传输，到达目的地后，再组装还原成原先完整的数据信息传送给用户。

（3）公用分组交换网的应用。分组交换技术比较适用于终端到主机的交互式通信及交易处理，以及有协议转换需求的场合，在跨国通信、保密要求度高和传输基础设施不完善的地区有着广泛的应用。