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浅谈广域网及专线技术

2023-07-10 09:43:22

广域网



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广域网(Wide Area Network,WAN)通常跨接很大的物理范围,所覆盖的范围从几十公里到几千公里,它能连接多个城市或国家,或横跨几个洲并能提供远距离通信,形成国际性的远程网络。


广域网也叫远程网(Remote Computer Network,RCN)

有时也叫作外网、公网、公用数据网(Public Data Network,PDN)


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广域网可以分为公共传输网络专用传输网络无线传输网络



公共传输网络

一般是由政府电信部门组建、管理和控制,网络内的传输和交换装置可以提供给任何部门和单位使用。

公共传输网络大体可以分为两类电路交换网络,主要包括公共交换电话网和综合业务数字网;分组交换网络,主要包括分组交换网、帧中继和交换式多兆位数据服务。



专用传输网络

是由一个组织或团体自己建立、使用、控制和维护的私有通信网络。专用网络拥有自己的通信和交换设备,它可以建立自己的线路服务,也可以向公用网络或其他专用网络进行租用。

专用传输网络主要是数字数据网,以在两个端点之间建立一条永久的、专用的数字通道。它的特点是在租用该专用线路期间,用户独占该线路的带宽。



无线传输网络

主要是移动无线网,典型的有GSM和GPRS技术等


局域网与城域网


局域网


局域网,LAN(Local Area Network)是指在某一区域内(如一个学校、工厂和机关内)由多台计算机互联成的计算机组。一般是方圆几千米以内。将各种计算机,外部设备和数据库等互相联接起来组成的计算机通信网。它可以通过数据通信网或专用数据电路,与远方的局域网、数据库或处理中心相连接,构成一个较大范围的信息处理系统。

局域网可以实现文件管理、应用软件共享、打印机共享、工作组内的日程安排、电子邮件和传真通信服务等功能。局域网严格意义上是封闭型的,可以由办公室内的两台计算机组成,也可以由一个公司内的上千台计算机组成。

特点:

  • 地理分布范较小,一般是方圆几千米以内。局域网可以实现文件管理、应用软件共享、打印机共享、工作组内的日程安排、电子邮件和传真通信服务等功能。局域网是封闭型的,可以由办公室内的两台计算机组成,也可以由一个公司内的上千台计算机组成。

  • 数据传输速率高,一般为100Mbps,目前已出现速率高达1000Mbps的局域网。可交换各类数字和非数字(如语音、图像、视频等)信息。

  • 误码率低,这是因为局域网通常采用短距离基带传输,可以使用高质量的传输媒体,从而提高了数据传输质量。

  • 以PC机为主体,包括终端及各种外设,网中一般有路由器,交换机,无线AP,服务器,电脑等设备组成。

  • 协议简单、结构灵活、建网成本低、周期短、便于管理和扩充。

  • 宽带拨号设备(也叫做“猫”):因特网的接入设备,与宽带路由器配套使用。


城域网


城域网(Metropolitan Area Network)是在一个城市范围内所建立的计算机通信网,简称MAN。属宽带局域网。由于采用具有有源交换元件的局域网技术,网中传输时延较小,它的传输媒介主要采用光缆,传输速率在100兆比特/秒以上。

城域网的典型应用即为宽带城域网,就是在城市范围内,以IP和ATM电信技术为基础,以光纤作为传输媒介,集数据、语音、视频服务于一体的高带宽、多功能、多业务接入的多媒体通信网络。

宽带城域网能满足政府机构、金融保险、大中小学校、公司企业等单位对高速率、高质量数据通信业务日益旺盛的需求,特别是快速发展起来的互联网用户群对宽带高速上网的需求。

宽带城域网的发展经历了一个漫长的时期,从传统的语音业务到图像和视频业务,从基础的视听服务到各种各样的增值业务,从64 kb/s的基础服务到2.5 Gb/s、10 Gb/s等业务。随着技术的发展和需求的不断增加,业务的种类也不断发展和变化着。



常见的广域网专线技术

广域网连接方式


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广域专线业务大多是面向企业、政府以及其他有较高数据接入/互联要求、较高服务要求的客户,专线供应一般由运营商提供,为不同客户的业务需求提共不同种类的专线类型、带宽。


广域网专线类型演变过程

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按照客户端接入方式不同分类:

  • SDH(Synchronous Digital Hierarchy)专线
  • MSTP(Multi-Service Transport  platform)专线
  • ATM(Asynchronous Transfer Mode)专线
  • 裸光纤专线

按客户地理位置不同可分为:

  • 国内专线(DPLC):同城专线、长途电路
  • 国际专线(IPLC):海底光缆、国际电路




01  SDH专线

SDH传输系统在国际上有统一的帧结构数字传输标准速率和标准的光路接口,使网管系统互通,因此有很好的横向兼容性,它能与现有的PDH完全兼容,并容纳各种新的业务信号,形成了全球统一的数字传输体制标准,提高了网络的可靠性。



SDH (Synchronous Digital Hierarchy)专线服务是指在运营商覆盖范围内的节点之间已同步、透明的数字电路方式为用户提供两地设备之间的端到端2M及以上速率专线连接。


特点:
  • 基于时分复用技术,稳定性高,提供了丰富的检查、纠错能力;
  • 可以组成各种形式的环网,具有完善的自愈保护功能;
  • 可提供2Mbps至10Gbps的电路速率;
  • 相当于一个透明的物理通道,在这个透明的通道上,只要带宽允许,用户可以开展各种业务,如语音、数据、数字视频等,而业务的质量将得到严格的保障;
  • SDH并不专属于某种传输介质,它可用于双绞线、同轴电缆,但SDH用于传输高数据率则需用光纤,既适用作干线通道,也可作支线通道。


缺点:

  • 频带利用率低;

  • 指针调整机理复杂;

  • 软件的大量使用对系统安全性的影响。


接入拓扑

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接入设备端口配置要求:

  • 两边必须配置一致的参数(成帧/非成帧、编码、链路协议、校验、收发连接正确);

  • 丢包的影响因素(线路质量问题、欧姆不匹配问题、主从时钟问题)




02   MSTP专线



MSTP(Multi-Service Transfer Platform)(基于SDH的多业务传送平台)是指,基于SDH平台同时实现TDM、ATM、以及以太网等业务的接入、处理和传送,提供统一网管的多业务节点。


特点:

  • 业务的带宽灵活配置,MSTP上配10/100/1000/Mbit/s及以上系列接口;
  • 业务需要,工作在端口组和VLAN方式,其中VLAN方式分为接入和干线模式;
  • 工作在全双工、半双工和自适应模式下,具备MAC地址自学习能力;
  • 具备用不同的业务服务质量保证等级(QoS)来保障重点业务的服务质量;
  • 针对各个客户独立运行生成树协议。


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缺点:
  • 在以太网环上,每个MSTP节点上的以太网板卡的分配带宽的不公平性,无法保证环路各个节点带宽的公平接入,即使采用端口速率限制机制,也不能成为全局性公平机制,不能适应数据业务的突发性;
  • MSTP设备的以太网处理板卡需要对每个业务进行MAC地址查询,随着环路上的节点增加,查询MAC地址表速度下降,处理性能下降;
  • 无法解决VLAN重用地址问题,WLAN地址空间受限;
  • 无法解决端到端业务的QOS问题;
  • 基于交换方式的业务管理功能不完善。


接入拓扑


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接入设备端口配置要求:

  • 针对MSTP专线接入,专线两端接口需要配置相同的速率及双工模式;
  • 由于MSTP专线的特性,需要在专线两端设备启用IP SLA或BFD功能来监控专线质量。


IP SLA技术:通过发送测试报文,对网络性能,服务质量进行分析,可用于量化当前网络的性能,健康状况;评估现有网络的服务质量;帮助用户分析,排除网络故障;和浮动静态路由,HSRP等技术结合做track功能。


BFD技术:BFD技术即双向转发检测技术,能够尽快检测到与相邻设备间的通信故障,以便能够及时采取措施,要求网络设备能够快速检测出故障并将流量切换至备份链路以加快网络收敛速度,从而保证业务继续进行,减小设备故障或链路故障对业务的影响、提高网络的可用性。



03   ATM专线



ATM异步传送模式(Asynchronous transfer mode)又称异步转移模式、异步传递模式。ATM是一种面向连接的,基于信元的,具有服务质量保证的,综合通信网的传输、复用和交换的网络技术,可满足带宽网所要求的高速、高效和综合等要求。ATM虚电路分永久虚电路(PVC)和交换虚电路(SVC)两种。通常PVC用于通讯流量固定的客户;SVC主要用于局域网ATM交换的环境。


特点:
  • ATM采用了分组交换中统计复用、动态按需分配带宽的技术;

  • ATM将信息分成固定长度的交换单元――信元。信元长度为53个字节,其中5个字节用来标识虚通道(VPI)和虚通路(VCI)、检测信元正确性、标识信元的负载类型;

  • ATM网内不处理纠错重发、流量控制等一系列复杂的协议。减少网络开销,提高网络资源利用率;

  • 在ATM网中可承载不类同型的业务,如话音、数据、图象和视频等,这在其他的网络中是不可能实现的;

  • ATM提供适配层(AAL)的功能。不通类型的业务在该层被转换成标准信元。

  • ATM是面向连接的;

  • ATM是目前唯一具有QOS(服务质量)特性的技术。



传输通道:

ATM传输通道可分割为若干个逻辑子信道,为便于应用和管理,逻辑子信道可按虚通道(VP)、虚信道(VP)来划分。

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链接建立过程:

ATM连接的建立过程,在源ATM端点与目的的ATM端点进行通讯前的连接建立过程,实际就是在这两个端点间的各段传输通道上寻找空闲VC链路和VP链路,分配VCI和VPI,建立相应VCC与VPC的过程。



缺点:

  • ATM的一个明显缺点就是信元首部的开销太大,即 5 字节的信元首部在整个 53 字节的信元中所占的比例相当大;
  • ATM 的技术复杂且价格较高;
  • ATM 能够直接支持的应用不多;
  • 10 千兆以太网的问世,进一步削弱了 ATM 在因特网高速主干网领域的竞争能力。



04   裸光纤



裸光纤是以光缆为承载体传输方式,是目前数据中心网络互联大带宽的首选传输链路,理论上裸光纤的传输带宽是无限的,它的传输速度完全取决于两端的设备,一般裸光纤的接入设备是DWDM设备,应用最为普遍是数据中心同城灾备同步传输。



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特点:
  • 传输带宽高,受制终端设备影响,目前DWDM接口传输带宽最大可以达到100G;
  • 传输距离远,根据收发器和光模块的不同,可以达到1Okm,20km甚至80km传输距离;
  • 损耗低,由于光纤介质的制造纯度高,所以光纤的损耗低,通信质量高;
  • 抗干扰能力强,光纤是非金属的介质材料,使用光纤作为传导介质,不受电磁干扰。





结语



在广域网中,广域网专线是开展数据业务的关键介质,目前金融网络异地接入主流使用的是MSTP线路,同城灾备中心数据传输主流使用的是裸光纤,两种专线都适用于速率高、信息量大、实时性强的数据传输应用。





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