2014-2015网络通信原理_6计算机接入网1

网络通信原理（六）2014级研究生课程2020年1月1SCUTDT&PLabsCopyright6.计算机接入网2020年1月2SCUTDT&PLabsCopyright计算机接入网计算机接入网的主要类型IEEE802系列协议规范IEEE802.3协议规范与局域网IEEE802.11协议规范与无线局域网IEEE802.16协议规范与无线城域网6.计算机接入网华南理工大学2020年1月3SCUTDT&PLabsCopyright1、计算机接入网的主要类型6.计算机接入网华南理工大学2020年1月4SCUTDT&PLabsCopyright华南理工大学2020年1月5SCUTDT&PLabsCopyright6.计算机接入网计算机接入网的定义与基本概念计算机接入网定义：为用户终端接入互联网的本地网部分。接入网一般通过集线器/交换机等设备实现互连；终端间通过链路层一跳可达。接入网中通常没有路由的概念。现有的计算机接入网的协议标准主要由IEEE制定。从国际标准化组织(ISO)定义的开放系统互联(OSI)的层次模型的角度，计算机接入网一般只包含物理层和链路层的协议。华南理工大学2020年1月6SCUTDT&PLabsCopyright6.计算机接入网计算机接入网的主要类型IEEE根据网络覆盖范围的大小,将计算机(接入)网络划分为个域网(PAN)工作范围：米到十数米局域网(LAN)工作范围：十数米到200米城域网(MAN)工作范围：百米到若干十公里广域网(WAN)工作范围：全国乃至全球等不同的类型。华南理工大学2020年1月7SCUTDT&PLabsCopyright6.计算机接入网计算机接入网的整体结构华南理工大学2020年1月8SCUTDT&PLabsCopyright6.计算机接入网个域网个域网通常以无线网络的形式存在，所以也通常也称为无线个域网(WPAN：WirelessPersonalAreaNetwork)。WPAN的作用距离：几米到十数米的范围。WPAN应用：WPAN构成的系统通常用于个人身体周围设备的互联互通。WPAN发射信号功率一般只有若干毫瓦(mW),对周围的影响很小,因此使用的频带可从若干MHz到若干百MHz，传输速率可从几百kbps到几百Mbps。因为通常只有有限个设备需要实现互连，采用扩频跳频等技术，只需几个频点，就可以很好地实现无线频谱资源的共享。华南理工大学2020年1月9SCUTDT&PLabsCopyright6.计算机接入网个域网WPAN的标准主要由IEEE的802.15系列协议规范，射频主要工作在2.4G频段。802.15.1定义了俗称“蓝牙”的物理层和MAC层协议；802.15.2规范了无线局域网与WPAN的共存方式；802.15.3定义了以超宽带(UWB)方式实现WPAN的有关协议；802.15.4规范了俗称Zigbee技术一种适用于低速率、低功耗、低复杂度等环境应用的WPAN标准。WPANWPAN(a)(b)华南理工大学2020年1月10SCUTDT&PLabsCopyright6.计算机接入网局域网局域网(LAN)是计算机互连和接入互联网的主要形式。构建LAN的集线器或交换机的5类双绞线的长度为100米左右,所能支持的传输速率一般为10Mbps，100Mbps。当采用双绞线的传输距离在25米以内时,传输速率可达1Gbps。更长距离的速率1Gbps传输需要通过光纤实现；无线局域网(WLAN)是LAN的一种重要应用形式；WLAN的端口射频功率一般在几十到几百mW,在室外WLAN覆盖区域的半径可达100-200m；WLAN的峰值速率一般可达几十Mbps。若无线空中接口采用多进多出(MIMO)的模式，峰值速率则可达几百Mbps甚至更高。局域网也可以看作是城域网和广域网的接入网部分。华南理工大学2020年1月11SCUTDT&PLabsCopyright6.计算机接入网局域网局域网(LAN)的各种典型应用形式室内办公场所或家居的应用方式大型公共场所的应用方式无基础设施的网状结构应用方式华南理工大学2020年1月12SCUTDT&PLabsCopyright6.计算机接入网局域网LAN和WLAN的典型应用(1)室内办公场所或家居的应用方式：用户通过集线器或者交换机接入网络；无线局域网的接入点简称AP,每个AP可同时支持若干WLAN终端的通过无线的方式同时接入网络；(2)大型公共场所的应用方式：集中控制的(瘦)AP群中每个AP覆盖一个区域,从而可以实现更多的WLAN终端的同时接入；(3)无基础设施的应用方式：终端间通过网状结构的方式互连,采用一跳或者多跳的方式实现互联互通,也可以通过某一网关(WG)节点接入互联网。华南理工大学2020年1月13SCUTDT&PLabsCopyright6.计算机接入网局域网有关LAN各种不同的技术和IEEE标准(1)802.3协议规范了以CSMA/CD工作方式的以太网；(2)802.4协议规范了以总线方式互连，采用令牌方式工作的令牌总线网；(3)802.5协议规范了以环形网方式互连，采用令牌方式工作的令牌环网。令牌总线和令牌环结构的LAN基本上被淘汰，最终获得大量应用的是配置简单,强壮可靠的基于CSMA/CD方式工作LAN。华南理工大学2020年1月14SCUTDT&PLabsCopyright6.计算机接入网局域网有关WLAN各种技术和IEEE标准(1)WLAN的协议规范：IEEE的802.11/a/b/e/g/i/n/s…；(2)WLAN的工作频段：2.4GHz、5.8GHz两个频段；(3)WLAN传输速率等级：2Mbps、11Mbps、54Mbps和100Mbps等。(4)组网形式:基于AP的点到多点(PMP)网状(Mesh)两种模式。在IEEE定义的LAN和WLAN中，虽然物理层和媒体访问层的工作原理和机制有很大的区别，但数据链路层的上半部分子层均采用由IEEE802.2协议定义的逻辑链路控制(LLC)。华南理工大学2020年1月15SCUTDT&PLabsCopyright6.计算机接入网城域网城域网：指能够覆盖范围从几公里到几十公里半径范围的网络，在有线的场景,一般来说总是可以通过树状的方式，汇聚成一个大型的网络。更大规模的城域网则可由树状汇聚成的根节点通过网状的结构互连而成。因为由局域网的物理层和链路层协议,结合网络层的IP协议和路由器,可以构建各种包括城域网大小范围的网络，因此原有的有关有线城域网的网络协议趋于淘汰。华南理工大学2020年1月16SCUTDT&PLabsCopyright6.计算机接入网城域网无线城域网(WMAN)：由无线的链路构成的覆盖半径可达几十公里范围内的网络系统；WMAN在大区域范围工作,频率的使用一般需要得到授权；WMAN可应用在敷设光纤或电缆成本很高的空旷乡镇区域，或者在城市敷设缆线管道很困难区域；WMAN的两种网络结构：点到多点(PMP)的星形结构网状(Mesh)的结构华南理工大学2020年1月17SCUTDT&PLabsCopyright6.计算机接入网城域网WMAN的两种典型应用(1)采用PMP的结构实现计算机接入网的扩展:华南理工大学2020年1月18SCUTDT&PLabsCopyright6.计算机接入网城域网WMAN的两种典型应用(2)采用Mesh的结构的无线网络实现电信运营商移动接入网的回程网功能华南理工大学2020年1月19SCUTDT&PLabsCopyright6.计算机接入网城域网WMAN的协议标准：IEEE的802.16系列协议规范。2001年12月IEEE发布了载波频率在10-66GHz的授权频谱区域的第一个WMAN标准802.16a；2003年1月IEEE又批准了工作频谱在2-11GHz，可支持包括非视距传输的WMAN标准802.16b；2004年6月形成了比较成熟的标准802.16d；2005年10月IEEE又推出可支持终端移动和小区切换的802.16e协议；802.16协议的标准的巨大市场前景使得Intel和Nokia等一批在国际上具有较大影响力的企业，在2001年4月便发起成立了称之为WiMAX论坛,以推广该项技术的实施应用。华南理工大学2020年1月20SCUTDT&PLabsCopyright6.计算机接入网广域网的概念广域网：比城域网覆盖范围更大的网络系统就称为广域网(WAN),广域网中的两个节点之间，通常不再一跳可达。传统的公共电话网是一种广域网；沿着1G/2G/3G/4G(LTE)路径逐步发展起来的,由无线的接入网和基于光纤的骨干网混合组合组成移动通信网是广域网；由无数各种类型,如B类、C类和不分类的IP网/IP子网互连而成的国际互联网也是广域网。广域网是在不同的层面上根据不同的应用，由多个不同的标准化组织或机构的多种协议构成的异构混合系统。2、IEEE802系列协议规范6.计算机接入网华南理工大学2020年1月21SCUTDT&PLabsCopyright华南理工大学2020年1月22SCUTDT&PLabsCopyright6.计算机接入网IEEE802系列协议规范IEEE802委员会：负责综合各企业和研究机构提交的与计算机接入网有关的技术规范提案，在此基础上研究和制定相应的标准和协议。IEEE802系列协议涉及的范围：无线个域网无线局域网无线城域网(无线广域网)IEEE的标准通过802.16无线城域网的协议开始进入传统的电信网领域,成为LTE技术规范中的一个重要的分支。IEEE802系列协议仍然是互联网接入网最重要的基础协议。IEEE主要定义网络的物理层和链路层协议规范。华南理工大学2020年1月23SCUTDT&PLabsCopyright6.计算机接入网IEEE802系列协议规范802.1：IEEE802协议标准的概述，描述了如何与高层协议的交互，网络的桥接与互连，网络管理和性能测量等。802.2：定义数据链路层中的逻辑链路控制子层(LLC)的功能和协议规范。LLC是802系列的中与传输媒体无关的子层，是IEEE802系列中各种协议的公共子层。802.3：定义了以太网(Ethernet)物理层和数据链路层中媒体访问子层(MAC)的技术规范。以太网的MAC子层采用载波监听/碰撞检测(CSMA/CD)的工作方式。802.4：定义了令牌总线网(TokenBus)接入方式的物理层和MAC子层的技术规范。802.5：定义了令牌环网(TokenRing)接入方式的物理层和MAC子层的技术规范。华南理工大学2020年1月24SCUTDT&PLabsCopyright6.计算机接入网IEEE802系列协议规范802.6：定义了城域网(MAN)接入方式的物理层和MAC子层的技术规范。物理层采用一种分布式队列双总线(DQDB)的方式。MAN没有交换单元,所有用户均接入到两条不同传输方向的总线构成的网络。802.7：定义了宽带局域网(B-LAN)接入方式的物理层和MAC子层的技术规范。802.8：定义了基于光纤分布式数据接口(FDDI)技术的局域网接入方式的物理层和MAC子层的技术规范。以光纤构建的数据分组正向传输的主环和逆向传输的备用环构成，采用令牌环的工作模式。FDDI的传输速率可达100Mbps。802.9：定义了话音数据综合局域网的接入方式的物理层和MAC子层的技术规范。华南理工大学2020年1月25SCUTDT&PLabsCopyright6.计算机接入网IEEE802系列协议规范802.10：定义了可互操作的局域网安全协议，以及虚拟局域网(VLAN)的标准。802.11：定义了无线局域网(WLAN)的接入方式的物理层和MAC子层的技术规范。802.12：定义了100Mbps以太网按需优先的媒体访问协议(100VGAnyLAN)。802.13：在西方，“13”一个不吉利的数字，没有802系列协议愿意用其作为有关的标准的编号，故802.13不存在。802.14：定义了基于线缆调制解调器(CableModem)的交互式电视物理层及M