IEEE 802.11 无线 LAN

第 6 讲数据链路层之三 6c-1

IEEE 802.11 无线 LAN 无线 LANs: 不拘范围 ( 经常是移动的 ) 联网形态 IEEE 802.11 标准 :

MAC 协议无需注册的频率范围 (US): 900Mhz, 2.4Ghz

基本服务集 (BSS) 包括 : 无线主机接入点 (AP): 基站

由 BSS 再联合组成分配系统 (DS)

用门桥（ portal ）接入有线网


自组网络（ Ad Hoc Networks ）自组网络 : IEEE 802.11 站点可以不使用 AP 动态

地组成网络应用 :

在会议室、汽车中举行“膝上型” 会议与个人使用的电子设备进行互联战场上

自组网络与因特网的连接采用所谓的残桩网络 (stub network) 方式


无线局域网中的隐蔽站问题隐蔽站 : A, C 两个站点不能互相“听见”

障碍物 , 信号衰减在 B 站点发生冲突

802.11MAC 的设计目标 : 避免可能在 B 站发生的冲突

CSMA/CA: 带有冲突避免（ Collision Avoidance）策略的 CSMA


802.11 MAC层 : CSMA/CA802.11 CSMA: 发送方- 如果检测到信道闲置了 DISF 秒 .

然后传输整个帧 ( 无冲突检测 )

- 如果检测到信道忙然后进行二进制避退（ binary bakeoff ）

802.11 CSMA 接收方 :如果接收 OK 等待 SIFS 后返回 ACK


IEEE 802.11 MAC 协议

802.11 CSMA 协议 : 其他方

NAV: 网络分配向量（Network Allocation Vector ）

802.11 帧具有传输时间字段

其他站点 ( 听见有传输时 ) 必须推迟若干 NAV 时间单位再对信道进行访问


冲突避免 : RTS-CTS 交换 CSMA/CA: 进行显式的信

道预留发送方 : 发送简短的

RTS: request to send

接收方 : 使用简短的 CTS: clear to send回应

CTS 为发送方预留了信道 , 并通知了其他 ( 可能是隐蔽的 ) 站点

避免了隐蔽站点的冲突


冲突避免 : RTS-CTS 交换由于 RTS / CTS 比较短 :

发送时间短，发生冲突的可能小

最终的结果同冲突检测基本一致

IEEE 802.11 允许 : CSMA CSMA/CA: 信道预留从 AP 进行轮询


点对点的数据链路协议（ DLC ）一方发 , 一方收 , 一条链路 : 比广播信道简单的多

无需介质访问控制不必进行 MAC 寻址 e.g., 拨号链路 , ISDN 线路等

常见的点对点 DLC 协议 : SLIP (Serial Line Internet Protocol)(p89) PPP (point-to-point 协议 ) SDLC: Synchronous Data Link Control

(SNA 的面向比特的数据链路规程 ) HDLC: High level data link control (ISO

高级数据链路控制 )(p85)


PPP 设计要求 [RFC 1557] 分组成帧 : 将网络层的分组封装入数据链路层的帧

同时可以承载任意网络协议的网络层数据 ( 不仅仅是 IP)

提供向上分用的能力位流透明 : 在数据字段中，必须能携带任意组合的位

流错误检测 ( 无需校正 ) 网络层地址协商 : 端点间可以学习 / 配置对方的网络

地址


PPP 无需做的工作无错误校正 / 恢复无流量控制允许失序递交无需支持多点链路 (e.g., 轮询 )

出错恢复、流量控制、分组重新排序都被赶到更高层去解决了 !


PPP 数据帧

Flag: 定界符 ( 成帧 ) Address: 没用 ( 只有一种选择 ) Control: 没用 ; 将来可能会用作多点控制字段 Protocol: 本帧传递数据的上层协议 (eg, PPP-

LCP, IP, IPCP, etc)


PPP 数据帧

info: 所携带的上层数据 check: CRC 进行错误检测


字节填充（ Byte Stuffing ） “ 数据透明” 要求 : 数据字段必须可以包括帧的

flag 字段的固定字节 <01111110> Q: 如何判断这个 <01111110> 到底是数据还是 flag?

发送方 : 在每个 <01111110> 数据字节后加入一个额外的 <01111110>

接收方 : 在连续收到两个 01111110 时 : 丢弃第一个字节 ,继续数据接收

单个 01111110: flag 字节


字节填充

flag 字型出现在发送数据中

flag 字型加上填充字节在传输数据中


PPP 数据控制协议

在交换网络层数据之前 , 数据链路的对等双方必须

配置 PPP 链路 ( 最大帧长度 , 认证等 )

学习 / 配置网络就 IP而言 : 携带 IP

控制协议 (IPCP) 报文 (protocol field: 8021) 给出比要配置 /学习的 IP 地址


ATM 技术

1980s/1990’s standard 标准用于高速 (155Mb/s to 622 Mb/s 以上 ) Broadband Integrated Service Digital Network （ B-ISDN ）体系结构

目标 : 集成的 , 端对端的 voice, video, data 传输满足 voice, video 传输的 timing/QoS 要求 (针对 Internet best-effort 模型 )

“下一代” 电话系统 : 技术之根基植于telephone world

分组交换 ( 固定长度分组 , 称为 “ cells- 信元” ) 使用虚电路


ATM 体系结构

adaptation layer （适配层） : 仅存于 ATM 网络的边缘上数据分段 / 装配（ data segmentation/reassembly ）基本等同于 Internet transport layer

ATM 层 : “ 网络” 层信源交换 , 路由选择

物理层


ATM: 网络层或链路层 ?

理想（ Vision） : 端对端的传输 : “ATM从桌面到桌面” ATM 的确是网络技术

现实（ Reality） : 用来连接 IP主干路由器 “IP over ATM” ATM 作为交换链路 , 连接 IP 路由器


ATM 适配层 (AAL) ATM Adaptation Layer (AAL):夹在中间，用来

对其上层 (IP or ATM 本身的应用程序 ) 和其下层（ ATM 层）进行 “适配”

AAL 仅出现在端接系统 , 而交换机中是不存在的 AAL 层的数据段 ( 首部 /尾部字段 , 数据 ) 被分割后放入多个 ATM 信元类比 : TCP 的数据段可分入多个 IP 分组


ATM 适配层 (AAL) [续 ]不同版本的 AAL层 ,取决于 ATM 的服务类别 : AAL1: 用于 CBR (Constant Bit Rate ，恒定传输速率 ) 服务 ,

e.g. 线路交换模拟（ circuit emulation ） AAL2: 用于 VBR (Variable Bit Rate ，可变传输速率 ) 服务 ,

e.g., MPEG video AAL5: 用于 UBR, 数据传输 (eg, IP 分组 )

AAL PDU

ATM cell

User data


AAL5 - Simple And Efficient AL (SEAL) 简单有效的适配层 AAL5: 开销低，可用来传输 IP 分组

4 字节的 CRC PAD 用来保证数据负荷（ payload ）为 48 字节的整倍数

大个的 AAL5 数据单元被分入多个 48-byte ATM cells


ATM 层服务 : 将信元通过 ATM 网络进行传输如同 IP 网络层但其提供的服务与 IP 网络层大相径庭

NetworkArchitecture

Internet

ATM

ATM

ATM

ATM

ServiceModel

best effort

CBR

VBR

ABR

UBR

Bandwidth

none

constantrateguaranteedrateguaranteed minimumnone

Loss

no

yes

yes

no

no

Order

no

yes

yes

yes

yes

Timing

no

yes

yes

no

no

Congestionfeedback

no (inferredvia loss)nocongestionnocongestionyes

no

Guarantees ?


ATM层 : 虚电路

VC 传输 : 信元的传输是通过 VC完成的在数据传输之前需要建立连接，完后断开每个分组携带 VC 定义符 ( 而不是信宿的 ID) 为传输路径每个正在通信的连接上所有交换结点维持“状态” 链路 , 交换资源 ( 带宽 ,缓存 ) 可以被分配给 VC: 以获取线路交

换类似的性能永久型虚电路 (PVCs)

长期持续的连接典型 : 在 IP 路由器之间的“永久性”路由

交换型虚电路 (SVC): 在每次通信的基础上动态设置


ATM 虚电路 ATM VC 的优点 :

连接时 QoS 的性能承诺可以映射到 VC 上 ( 带宽 , 延迟 , 延迟抖动 -delay jitter)

ATM VC 的缺点 : 对数据报的支持效率不高（不合算）每个信源 / 信宿对间的 PVC 需要 N*2 连接 SVC 由于需要呼叫建立（ call setup ）等待 , 因此处理生存期短的连接开销较大


ATM 层 : ATM cell （信元）

5 字节 ATM 信元首部 48 字节的有效负荷（ payload ）

Why?: 较小的 payload -> 对数字化语音来说，创建信元的延迟较小些

介乎于 32和 64之间 ( 折衷 !)

Cell header

Cell format


ATM 信元首部 VCI: virtual channel ID （虚通道标志）

在通过网络的各段链路时会变化 PT: Payload type （负荷类型） (e.g. RM cell

vs. data cell) CLP: Cell Loss Priority bit( 信元丢失优先位 )

CLP = 1 意味着低优先级信元 , 如果拥塞可先丢弃

HEC: Header Error Checksum （首部错误校验） cyclic redundancy check（ CRC ）


ATM 物理层两片 ( 子层 ) 形式的物理层 : Transmission Convergence Sublayer

(TCS)- 传输汇聚子层 : 在 ATM 层和 PMD 子层间进行适配

Physical Medium Dependent （物理媒体相关子层） : 取决于使用的物理介质

传输汇聚子层（ TCS ）功能 : 首部校验和计算 : 8 位 CRC 信源圈定对于 “非结构化的” PMD 子层 , 在没有数据传输时须传输

空闲信元，进行速率适配


ATM 物理层

物理媒体相关 (PMD) 子层 SONET/SDH: 传输帧结构 ( 类似集装箱运输 );

位同步 ; 带宽分割 (TDM); 若干种速率 : OC1 = 51.84 Mb/s; OC3 = 155.52

Mb/s; OC12 = 622.08 Mb/s T1/T3 （北美标准） : 传输帧结构 ( 沿袭于传统的电话体系技术 ): 1.5 Mb/s～ 45 Mb/s

无结构的（ unstructured） : 仅用信元 ( 忙 /闲 )


IP-Over-ATM传统的 IP 3个“网络” (e.g., LAN 网段) MAC (802.3) 和 IP 地址

IP over ATM 用 ATM 网络替代传统

“网络” (e.g., LAN 网段 )

ATM 地址 , IP 地址

ATMnetwork

EthernetLANs

EthernetLANs


IP-Over-ATM

业务 : IP 分组放入 ATM

AAL5 PDU从 IP 地址映射到

ATM 地址就像 IP 地址映射到

802.3 MAC 地址 !

ATMnetwork

EthernetLANs


在 IP-over-ATM 网络中的分组旅程在信源主机 :

IP 层 ( 使用 ARP) 寻求 IP 信宿地址到 ATM 地址之间的映射

将分组送入 AAL5 AAL5 把数据段封装入信元，再传递给 ATM 层

ATM 网络 : 沿 VC 将信元送到信宿在信宿主机 :

AAL5 将信元重新装配成原始分组如果 CRC OK, 分组将传递给 IP 层


ATM 网络的 ARP （地址解析协议） ATM 网络需要信宿的 ATM 地址

就像以太网需要信宿的以太网地址 IP/ATM之间的地址转换通过 ATM ARP

(Address Resolution Protocol) 进行 ATM 网络中的 ARP 服务器对所有连接的设备广播 ATM ARP 的转换请求

主机可以在服务器上注册其 ATM 地址以免去查找之烦


X.25 和帧中继（ Frame Relay ）

类似 ATM: 广域网络技术面向虚电路根植于 telephony world 可以传输 IP 分组

从这个视角，可以把其看成 IP 协议的链路层


X.25

X.25 为每个用户在信源和信宿之间建立 VC 连接在通信路径上按步跳进行控制 ( 校验，可靠性，拥塞

控制 ) 在每个步跳之间使用 LAP-B 协议进行错误控制 (

具有重发功能 )• 采用了 HDLC 协议的变体

按步跳使用信用证（ credits ）进行流量控制• 在中间结点发生的拥塞回传回通道上的前个结点• 最后通过背压方式（ back pressure ）传回

信源


IP vs. X.25

X.25: 可以做到可靠的、按序的端对端的传递 “智能在网络中（ intelligence in the

network ）” IP: 只能完成不可靠的 , 可能失序的端对端传

递 “智能在端系统中 (intelligence in the

endpoints)” IP over X.25

X.25也可以作为 IP 的数据链路层


帧中继（ Frame Relay ）

设计于 1980s末 , 广泛应用于 1990s, 是在信道技术进步的现实基础上对 X.25 的改进

Frame relay 服务 : 无错误控制进行端对端的拥塞控制


帧中继 ( 续 ) 设计用来对公司用户的 LANs 进行互联

一般为永久性 VC’s: 把两个路由器间的数据流通过这样的“管道” 连接起来

交换 VC’s: 通过拨号连接，类似 ATM 公司用户从公共的 Frame Relay 网络租用 FR 服务

(eg, Sprint, ATT ，中国电信 )


帧中继 ( 续 )

Flag 位 , 01111110, 界定帧 address:

10 位 VC ID 字段 3 拥塞控制位

•FECN: forward explicit congestion notification ( 帧在前向通道上遭遇拥塞 )

•BECN: congestion on reverse path•DE: discard eligibility （丢弃资质）

addressflags data CRC flags


帧中继 – VC速率控制

Committed Information Rate (CIR)- 承诺信息速率定义 , “ 承诺的” 每个 VC 的速率在 VC建立的协商过程中确定用户根据 CIR付费

DE位 : Discard Eligibility bit （丢弃资质）端接的 FR 交换机为每条 VC 测量速率 ; 标记DE

位 DE = 0: 高优先 , 重要帧 ;” 不惜一切代价”的传

递 DE = 1: 低优先 , 在拥塞时首先丢弃


帧中继 - 承诺信息速率 (CIR) & 帧标记

访问速率 : R指（用户的 ) 源路由器到（服务商的） FR 端接交换机之间的数据速率 ; 64Kbps < R < 1,544Kbps

一般，许多 VC (每条通向一个信宿路由器 ) 被复用到统一个访问干线上 ; 每条 VC 有自己的 CIR

FR 端接交换机测量每个 VC 的信息流量 ; 并作标记（ marks ）

(ie DE >= 1) 超出了 CIR 的帧 ( 这些帧可能会在稍后被丢弃 )


广域网技术的应用

三类：•拨号（电路交换）

PSTN、 ISDN

•分组 ( 帧 ) 交换

ATM、 X.25、 Frame Relay

•专线（点到点）

DDN、 xDSL


互联实例 1 ：远程 PC 接入局域网

LAN

PSTN

Modem

拨号访问服务器RAS

PC PCModem


互联实例 2 ：利用帧中继实现局域网远程互联

LAN1

路由器

LAN2

路由器

LAN3

路由器

FRS FRS

FRSFRS：帧中继交换机

广域网


公共电话交换网 PSTN (POTS)

•电路交换•有拨号连接过程•即可传输模拟信息，也可传输数字信息•用户环路为模拟传输•数据通信时需要使用 MODEM

•收发双方传输速率必须相同，最高为 56kbps


PSTN 的协议结构• 物理层主要使用 RS-232(DTE和Modem之间的接口，目前也有相当部分集成主板和内置的 Modem)；• 链据层为 PPP (或 SLIP ，现已很少用 )；• PPP 支持的任何一种高层协议

IP/IPX/…

PPP/SLIP

RS-232

网络层

数据链路层

物理层


PSTN 的组成

中继网

电话交换机计算机

本地环路

电话公司的设备用户的设备

用户家庭电信公司

MODEM

MODEM

数字线路模拟线路

RS-232


综合业务数字网 ISDN（ Integrated Service Digital Network ）

•电路交换，利用现有的电话交换系统•有拨号连接过程•全数字传输网络•多服务：语音、数据、文本、图形、视频•采用带外信令（ D 信道），拨号连接速度快•载体信道（ B 信道）带宽为 64kbit/s


Q.931

LAPD(Q.921)

I.430/I.431

网络层

数据链路层

物理层

N-ISDN 的协议结构• 物理层使用 I.430(BRI)和 I.431(PRI)；• 链路层和网络层分为控制呼叫协议和用户访问协议

链路层―控制： LAPD

―用户： PPP、 FR、 LAPB(X.25) 等网络层

―控制： Q.931

―用户： IP、 X.25

PPP FR LAPB

IP/IPX X.25

用户访问控制呼叫


ISDN 的组成

PBX

广域网

ISDN 交换机ISDN 终端

ISDN 数字电话本地

回路

电信公司的设备

NT1

用户的设备

用户家庭电信公司

家庭用的 ISDN

TE1 TE1 TE1

T U


PBX

广域网

ISDN 交换机TE1

本地回路

电信公司的设备

NT1

用户的设备

用户办公室电信公司

大型商用的 ISDN

TE1

TE1

TE2TA

NT2

UT

S

S

S

R

PBX


ISDN 的设备•1 类终端设备（ TE1 ）

与 ISDN 网络兼容的设备，可直接连接 1 类网络终结设备 NT1或 2 类网络终结设备 NT2。通过 4 根（ 2对）数字线路连接到 ISDN 网络。•2 类终端设备（ TE2 ）

与 ISDN 网络不兼容的设备。连接 ISDN 网时需要使用终端适配器 TA。•终端适配器（ TA ）

把非 ISDN 设备的信号转换成符合 ISDN 标准的信号。可以是一个单独的设备，也可以安装在 TE2内。


•1 类网络终结设备（ NT1 ）

用户端网络设备，与 4 线的 ISDN 用户线或传统的2 线用户环路连接。一般由电信公司提供，是 ISDN网络的一部分。物理层设备。

NT1 的用户端接口可支持连接 8 台 ISDN 终端设备。•2 类网络终结设备（ NT2 ）

位于用户端的执行交换和集中功能的一种智能化设备（可提供 OSI/RM 的第 2 、 3 层服务）。如小型的数字程控交换机 PBX。

大型用户终端数量多，需要使用 NT2 做交换连接。


ISDN参考点

ISDN 网络中不同设备之间连接的规范。

•U 参考点：NT1 与电信公司 ISDN 交换机间的连接点•T 参考点：NT1 到用户设备之间的连接点。•S 参考点：NT2与 TE1/TA之间的连接点。•R 参考点： TE2与 TA之间的连接点。


ISDN 接口ISDN 提供了一种数字化的比特管道，使信息在用户与电信公司之间流动。

ISDN 比特管道支持由 TDM 分隔的多个信道。常用的有两种标准化信道：

D 信道—— 16kbit/s 数字信道，用于带外信令。

B 信道—— 64kbit/s 数字 PCM 信道，用于语音或数字。

ISDN 比特管道主要支持两种信道的组合：•BRI：基本速率接口。 2B+D

•PRI：主速率接口（一次群速率接口）。 30B+D


BRID

B1B2

PRI

D

B1~B30

基本速率数字管道， 144kbps

主速率数字管道， 2Mbps

数字管道示意图


数字数据网 DDN(Digital Data Network)• 是利用数字信道传输数据信号的数据传输网。• 非交换的永久 /半永久虚电路 ( 租用线路 ) 。• 为用户提供点到点的数字专用线路。• 网络对用户透明，支持任何协议。• 适合于频繁的大数据量通信，可用于计算机通信、数字化传真、数字话音、数字图像信号等。• 实际上就是在干线上为用户提供时分复用信道。• 用户接入速率一般为 2Mb/s ，干线最高 155Mb/s。网络延迟约为 450微秒。


RS-232/V.35/…

网络层

数据链路层

物理层

点对点专线和DDN 的协议结构• 物理层使用 RS-232、 V.35 等物理层协议；• 数据链路层与 ISDN类似，但没有控制呼叫协议

链路层： PPP、 FR、 LAPB(X.25)、 HDLC 等网络层： IP、 X.25 等

PPP FR LAPB

IP/IPX X.25

HDLC


DDN 节点

DDN 节点DDN 节点

DDN 节点

DSU/CSU

数字专线DSU/CSU

数字专线

DTEDTE

DSU/CSU: 数据（通信）服务单元。可以是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。

NMC: 网管中心。可以方便地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、统计和报告。

DDN 节点 : 数字交叉连接时分复用设备

NMC

DDN 的组成


DDN 的物理接口接入 DDN 的设备，物理接口应符合 ITU-T 的相关建议：• 2Mb/s 数字复用电路接口：

应符合 ITU-T G.703、 G.704、 G.732、 G.823、 G.826、 G.921 等建议；

• N×64kb/s 数字复用电路：应符合 ITU-T G.735、 G.736建议；

• TDM 接口：应符合 ITU-T G.703、 V.35、 V.24/V.28、 X.21建议复用标准符合 X.50、 X.58。

帧中继接口：应符合 ITU-T I.122、 Q.932建议。


• 传输速率高： 2Mb/s 或 N×64kb/s（ N≤30或 31 ）• 传输质量高：无连接延迟，网络时延小• 协议简单：不受任何协议的约束，是全透明网• 多种业务：可以支持数据、语音、图像的传输• 帧中继：提供帧中继服务• 灵活的连接方式：可支持 PC-LAN、 LAN-LAN 连接，为

用户提供灵活的组网环境• 可靠性高：采用路由迂回和备用方式，安全可靠

DDN 的特点


用DDN 进行 LAN 互联

DSU/CSU

64k-2M

DDN

DSU/CSU

64k-2M

LAN1

路由器

LAN2

路由器


X.25 分组交换网（ PDN ）

•工作在网络体系结构的低3 层•采用分组交换，面向连接 ( 虚电路 ) ，可靠性高•多路复用，一条物理链路支持多条虚电路 •点对点传输，不支持广播•支持多种高层协议，它们均作为普通数据被封装在 X.25 的分组中在网络中传送•工作速率≤ 64Kb/s


X.25 的体系结构X.25—— “在公用数据网上以分组方式工作的数据终端设备DTE和数据电路端接设备 DCE之间的接口”。

它对应于 OSI 层次模型的最下三层。

X.21/RS-232/V.35/…

网络层

数据链路层

物理层LAPB

X.25


X.25 网络的组成

PSE PSE

PSE

PSE

PSEDCE

DCE

X.25 X.25

PSE：分组交换设备

广域网DTE

DTE


X.25 网络由许多称之为分组交换机 (PSE)的节点组成。

为了保证通信可靠性，每个 PSE至少与另两个 PSE 相连接，使得一个 PSE故障时，能通过其他路由继续传输信息。

PSE之间交换的是分组 ( 包 ) ，所以又称X.25 网为分组交换网或包交换网。 PSE 采用存储转发的方法交换分组。


X.25 网络的设备•(DTE, Data Terminal Equipment ) ： X.25 网络的末端设备 ( 如路由器、主机、终端、 PC机等 ) ，一般位于用户端（故称为用户设备）•(DCE, Data Circuit terminating Equipment ) ：专用的通信设备， DTE 通过 DCE 接入 X.25 网络•PSE (Packet Switch Equipment)： X.25网络分组交换机，用于数据的存储转发•PAD (Packet Assembly Disassembly )：用于将非分组设备接入 X.25 网。位于 DTE与 DCE之间，实现三个功能：缓冲、打包、拆包。


PBX

缓冲区打包拆包

PAD非分组终端DCE

PAD 的工作原理

X.25 网络


• X.25 网络为用户提供的是虚电路服务。多个虚电路可复用到单条物理电路上。•一条物理电路可支持 4096 个虚电路。• DTE之间端到端的通信是通过双向虚电路来完成的（一般申请 16 个双向虚电路）。• X.25即支持永久虚电路 PVC ，也支持交换虚电路 SVC。

X.25 提供的服务


X.25 网络的接入•分组终端：直接接入•非分组终端：通过 PAD 接入•字符终端：用拨号 (PSTN) 方式间接接入 (X.28/X.32）•利用 X.25 组网：

1. 通过 X.25将 PC 接入局域网

PC端—— X.25 网卡，同步MODEM

LAN端——路由器，同步MODEM

2. 通过 X.25实现 LAN 的远程互连

双方均需路由器，同步MODEM


用 X.25 进行 LAN 互联

64k

X.25

64k

LAN1

路由器

LAN2

路由器

同步MODEM

同步MODEM


帧中继（帧中继（ Frame Relay, FRFrame Relay, FR ））• 在数据链路层实现分组交换• 帧中继使用永久虚电路（ PVC ）来建立通信连接，并通过虚电路实现多路复用• 用链路层的帧来封装各种不同的高层协议，如 IP、 IPX、 AppleTalk 等• 适用于在 WAN 上实现 LAN 的互联• 传输速率一般为 56kb/s～ 45Mb/s


LAPF(核心 )

FR 的协议层次与 OSI/RM 的对应关系FR是 CCITT和 ANSI 标准，定义了在公共数据网 (PDN)上发送数据的流程，属于链路层协议。其用户

它对应于 OSI 层次模型的最下二层。

网络层

数据链路层

物理层

高层

网络层

数据链路层

物理层

X.25

OSI

FR

LAPF(Q.922)

V.35/I.430/I.431

Q.931Q.933

控制用户


F.R 网络的组成

FRS FRS

FRSFRS

网桥

CSU/DSU

RouterRouter

广域网PSTN, X.25,

DDN

Router

帧中继在这里工作

Host

Bridge

LANLAN

LAN


帧中继网中的设备分两类：

•帧中继网接入设备 FRAD：属于用户设备。如支持帧中继的主机、桥接器、路由器等。

•帧中继网交换设备 FRS：属于网络服务提供者设备。如 T1/E1 一次群 (TDM 标准 ) 复用设备和帧交换结点机。


FR 的工作原理• 本质上仍是分组交换技术，但舍去了 X.25 的分组层，仅保留物理层和数据链路层，以帧为单位在链路层上进行发送、接收、处理。• 在链路层上完成统计复用，实现帧定界、寻址、差错检测；但省略了帧编号、重传、流控、窗口、应答、监视等功能。• 帧出错或发生阻塞时，仅仅简单地丢弃；重传、纠错和流控在端设备中由上层协议 ( 如 TCP) 完成。• FR 用数据链路连接标识符 DLCI 来标识虚电路 ( 最多 1024个 ) ，不同的 DLCI 在链路层上实现了复用。


用DLCI 路由用户数据帧

192.168.0.1

10.0.0.1

LAN 10.0.0.0

LAN 192.168.0.

0

R1 R2

A B

C

DLCI=222

DLCI=333

帧中继交换机

DA=10.0.0.1 DLCI=111

R1把 10.0.0.1映射为

DLCI=111

A 把DLCI=111 映射为

DLCI=222

B 把DLCI=222 映射为

DLCI=333


FR 中虚电路在在 FRFR 中，多条虚电路可复用一条物理线路。中，多条虚电路可复用一条物理线路。

R1R2

A B

C

102101100

103

105104

106

107

IN DLCI OUT DLCI

11 100 12 103

11 101 13 104

11 102 14 105

1112

1314

22

31 32

21

IN DLCI OUT DLCI31 104 32 107

交换机 A 的路由表

交换机 C 的路由表

IN DLCI OUT DLCI21 103 22 106

交换机 B 的路由表

R3 R4


xDSL ( 数字用户线 )

• 为满足 VOD 、多媒体等需要高带宽的应用而开发。在普通电话线路上实现了高速传输 (1.5～ 52Mbit/s)。• 主要用于广域网的用户接入。• 包括以下几种技术：

•ADSL 非对称数字用户线•RADSL 速率自适应数字用户线•HDSL 高速数字用户线•VDSL 甚高速数字用户线•SDSL 单线数字用户线

• 属于点对点专线，协议层次与 DDN 基本相同。• 我国使用最广泛的是 ADSL。


xDSL ( 数字用户线 ) HDSL：高速数字用户线（ HDSL ）能够在 3700m 的双绞线

上提供两个 DS1（ 1.5Mb/s ）。但HDSL 并不是最佳的方案，因为它不能同时提供全速率或是半速率业务和话音信号并存。　　

SDSL：对称DSL ，它可以和话音并存于信道上，提供从 160 kb/s到 2.048Mb/s的 E1速率的信号。但由于近端串话（NEXT ）它的传输距离限制在 3000m 以下。而在 3000m的距离内其他 DSL技术可以提供更高的下行速率。　

IDSL： ISDN DSL ，它提供 128kb/s 的速率，传输距离在5500m内，与 ISDN 唯一不同的是它不和 ISDN 交换机相连，而是直接通过路由器连到因特网。缺点是和模拟话音不兼容；且速率低，不能满足未来对宽带业务的需求。　　

VDSL：甚高比特率 DSL（ VDSL ）在双绞线上 300m 的距离内可提供 52Mb/s 的速率， 900m 的距离内可以提供15Mb/s 的速率。　　


xDSL ( 数字用户线 )

ADSL：在 5500m 的距离上可以传输 DS1下行速率，在 3700m 的距离上可以传输 6Mb/s 的速率， 8Mb/s的 E2速率可以在 2000m 的线路上传输。上行速率在 64～ 64kb/s 范围之内。此外，在同一根电缆线上可以传输话音信号， ADSL 是一种已经发展成熟的接入技术， ISP已经开始在 ASDL 上提供某些业务。　

RADSL：速率自适应的 DSL（ RADSL ）是一种智能化的 ADSL。 RADSL调制器能够自动的根据线路状况和要求的质量来调整接入速率。


技术速度距离应用

ADSL/RADSL

1.5-8Mb/s下行16-640kb/s 上行

3.5-5.5km

因特网访问、 VOD 、远程访问

HDSL1.544Mb/s(T1)2.048Mb/s(E1)

4.5km 中继线、帧中继接入

SDSL1.544Mb/s(T1)2.048Mb/s(E1)

3km 中继线、 LAN 互连

VDSL15-52Mb/s下行

1.5-2.3Mb/s 上行0.3-

1.2km高清晰度电视、多媒体网络访问

• 几种用户数字线的比较


ADSL 与因特网的访问

上行速率与下行速率不相同——“非对称”• 上行 16 ～ 64kbit/s• 下行 1.5 ～ 8Mbit/s

与个人 ( 家庭 ) 用户因特网访问特点相适应。仅使用一对双绞线，可直接利用用户原有的电话线。语音和数据同时传输，互不干扰；上网时不用拨号，永远在线（打电话仍需拨号）。


ADSL 工作原理铜质双绞线在 4km 的距离内带宽可达 1.1MHz ADSL把 1.1MHz 的频带分为 3 个频率段：

0 ～ 4kHz 仍然用于传输电话语音信号 10 ～ 50kHz 用作上行信息流的传输带宽 52kHz ～ 1.1MHz 用作下行信息流的传输带宽

铜质双绞线语音通道

中速双工通道高速下行通道

ADSL把整个线路的带宽划分为三个通道


• ADSL 的频谱

f4kHz 10kHz 50kHz 52kHz 1.1MHz

语音上行下行

从这个意义上看， ADLS 采用了频分复用技术。


• ADSL 的编码技术目前被广泛采用的 ADSL调制技术有 3 种：

―无载波幅度 - 相位调制 (Carrierless Amplitude-Phase modulation, CAP)

―离散多音复用 (Discrete MultiTone, DMT)

―离散小波多音复用 (Discrete Wavelet MultiTone, DWMT)

其中 DMT技术已被正式采纳为国际标准。目前还有一种称为 G.lite 的标准，下行 / 上行速率分别为

1.5Mbit/s和 384kbit/s ，用户端设备非常简单，适用于家庭用户。


• DMT―把 20kHz ～ 1.1MHz 的频带划分为 256 个带宽为

4kHz 的信道；―把要发送的数据位流分配到 256 个信道中；―每一个信道用不同频率的载波来调制分配给该信道的

数据位流；―每一信道仍采用传统的调制方式，如正交幅度调制；― 可以看出： DMT 是采用 256 不同频率的载波对数据

信号进行调制的技术。― 理论上，采用 DMT的 ADSL 数据速率可达到普通调

制解调器的 256 倍，约为 25638000≈9.5Mbit/s。


DMT 的信道划分与位流分配

……

f4kHz20kHz 1.1MHz

共 256 个

f

每信道的数据位数

分配给每信道的数据位数根据信道容量的不同而不同

信道容量随频率的不同而不同


• ADSL 的网络结构

两部分组成：用户端设备和中心节点设备―用户端设备包括：

ADSL Modem, 也称为 ATU (ADSL Transmission Unit)—— 数字信号的调制解调

POTS 分离器——分离语音信号和调制信号―中心节点设备包括：

数字用户线接入复用器 DSLAM (DSL Access Multiplexer)——ADSL 接入和复用

POTS 分离器


PBX

PSTN

因特网

POTS分离器

铜质双绞线对

ADSL Modem

程控交换机

DSLAM

POTS分离器

电话机

计算机

用户端中心端本地环路

ADSL Modem

电话机

计算机

当 POTS 分离器和ADSL Modem 做到一起

时的连接方法

铜质双绞线对


本讲小结链路层服务原理 :

错误检测 , 校正共享广播信道 : 所谓多点访问的问题链路访问中的寻址问题和解决办法 , ARP

不同的链路层技术 Ethernet hubs, bridges, switches IEEE 802.11 LANs PPP ATM X.25, Frame Relay,DDN xDSL

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