任務(wù)認識接入網(wǎng)寬帶城域網(wǎng)組建1認識接入網(wǎng)

寬帶城域網(wǎng)組建2網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識

寬帶城域網(wǎng)組建3以太網(wǎng)接入的設(shè)備、協(xié)議與業(yè)務(wù)

寬帶城域網(wǎng)組建4認識光纖接入網(wǎng)

寬帶城域網(wǎng)組建5EPON和GPON技術(shù)與應(yīng)用

寬帶城域網(wǎng)組建6“三網(wǎng)融合”業(yè)務(wù)

寬帶城域網(wǎng)組建7認識無線接入網(wǎng)

寬帶城域網(wǎng)組建8無線局域網(wǎng)技術(shù)與業(yè)務(wù)

寬帶城域網(wǎng)組建9混合光纖同軸電纜接入原理與規(guī)劃

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目錄CATALOGUE1.1

城域網(wǎng)的分層結(jié)構(gòu)1.2接入網(wǎng)的定義、接口和功能模型1.3接入網(wǎng)的分類、傳輸媒質(zhì)和特點1.4接入網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu)1.5接入網(wǎng)的發(fā)展趨勢1.6實訓(xùn)：規(guī)劃寬帶城域網(wǎng)典型拓撲圖1.1城域網(wǎng)的分層結(jié)構(gòu)1.1城域網(wǎng)的分層結(jié)構(gòu)1.1.1什么是電信網(wǎng)1電信網(wǎng)的定義電信網(wǎng)(TelecommunctionNetwork)是構(gòu)成多個用戶相互通信的多個電信系統(tǒng)互聯(lián)的通信體系，是人類實現(xiàn)遠距離通信的重要基礎(chǔ)設(shè)施，可利用電纜、無線、光纖或者其他電磁系統(tǒng)，傳送、發(fā)射和接收標(biāo)識、文字、圖像、聲音或其他信號。電信網(wǎng)的主要功能是按用戶的需要傳遞和交流信息。電信網(wǎng)是由一定數(shù)量的電信節(jié)點(包括終端設(shè)備和交換設(shè)備)和連接節(jié)點的傳輸鏈路相互有機地組合在一起，以實現(xiàn)兩個或多個電信端點之間信息傳輸?shù)耐ㄐ朋w系。2電信網(wǎng)的組成

一個完整的電信網(wǎng)包括硬件和軟件兩大部分。電信網(wǎng)的硬件一般包括交換設(shè)備、傳輸設(shè)備、終端設(shè)備及通信線路，是構(gòu)成通信網(wǎng)的物理實體。電信網(wǎng)硬件組成如圖1-1所示。圖1-1電信網(wǎng)的硬件組成1.1城域網(wǎng)的分層結(jié)構(gòu)1.1.1什么是電信網(wǎng)（1）終端設(shè)備終端設(shè)備一般裝在用戶處，是用于提供由用戶實現(xiàn)接人協(xié)議所必需的功能的設(shè)(電信端點)。它的作用是將話音、文字、數(shù)據(jù)、視頻和圖像(靜止的或活動的)信息轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柣螂姶判盘柊l(fā)出去，并將接收到的電信號或電磁信號復(fù)原為原來的話音、文字、數(shù)據(jù)、視頻和圖像信息。典型的終端設(shè)備有電話機、移動電話機、計算機、傳真機、電視機和物聯(lián)網(wǎng)終端等。有的終端本身也可以是一個局部的或小型的電信系統(tǒng)，對公用電信網(wǎng)來說，它們就作為終端設(shè)備接入，如用戶專用交換機、局域網(wǎng)和辦公室自動化系統(tǒng)等。（2）傳輸設(shè)備傳輸設(shè)備是用于將電信號或光信號從一個地點傳送到另一個地點的一種設(shè)備。它構(gòu)成電信網(wǎng)中的傳輸鏈路，包括無線和有線傳輸設(shè)備。無線傳輸設(shè)備有短波、超短波、微波收發(fā)信機以及衛(wèi)星通信系統(tǒng)(包括衛(wèi)星和地球站設(shè)備)等。有線傳輸設(shè)備有架空明線、地下光/電纜、海底光纜等傳輸系統(tǒng)，以及裝在上述系統(tǒng)中的各種傳輸設(shè)備。中繼附屬設(shè)備、監(jiān)控設(shè)備等也屬于傳輸設(shè)備。1.1城域網(wǎng)的分層結(jié)構(gòu)1.1.1什么是電信網(wǎng)（3）交換設(shè)備

交換設(shè)備是用于實現(xiàn)一個終端和其所要求的另一個或多個終端之間的連接或無連接傳輸選路的設(shè)備和系統(tǒng)，是構(gòu)成電信網(wǎng)中節(jié)點的主要設(shè)備。交換設(shè)備包括移動通信交換機和以太網(wǎng)交換機等。

電信網(wǎng)的軟件是為了保證很好地完成信息傳送和交換所必需的一整套協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)，一般包括電信網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、信令、協(xié)議和接口、技術(shù)體制及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等，是電信網(wǎng)實現(xiàn)電信服務(wù)和運行支撐的重要組成部分。1.1城域網(wǎng)的分層結(jié)構(gòu)1.1.1什么是電信網(wǎng)3電信網(wǎng)的分類電信網(wǎng)的分類方式有多種。按照傳輸?shù)男畔㈩愋?，電信網(wǎng)可以分為電話網(wǎng)和數(shù)據(jù)通信網(wǎng)。按照網(wǎng)絡(luò)的作用，電信網(wǎng)可以分為業(yè)務(wù)網(wǎng)、傳送網(wǎng)和支撐網(wǎng)。按照網(wǎng)絡(luò)的功能，電信網(wǎng)可以分為交換網(wǎng)、傳輸網(wǎng)和接入網(wǎng)。按照網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模，電信網(wǎng)可以分為廣域網(wǎng)和城域網(wǎng)。1.1城域網(wǎng)的分層結(jié)構(gòu)1.1.2城域網(wǎng)分層結(jié)構(gòu)城域網(wǎng)可以分為接入層、匯聚層與核心層，如圖1-2所示。圖1-2城域網(wǎng)分層結(jié)構(gòu)1核心層核心層是網(wǎng)絡(luò)的高速交換主干，對整個網(wǎng)絡(luò)的連通起到至關(guān)重要的作用。核心網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸容量大，傳輸距離長，傳輸速度快，對傳輸?shù)陌踩砸灿泻芨叩囊?。因此核心網(wǎng)應(yīng)該具有可靠性、高效性、冗余性、容錯性、可管理性、適應(yīng)性和低延時性等特性。核心層的功能主要是實現(xiàn)骨干網(wǎng)絡(luò)之間的優(yōu)化傳輸，骨干層設(shè)計任務(wù)的重點通常是冗余能力、可靠性和高速的傳輸。核心層是所有流量的最終承受者和匯聚者，所以對核心層的設(shè)計以及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的要求十分嚴格，設(shè)計時需要充分考慮冗余設(shè)計。1.1城域網(wǎng)的分層結(jié)構(gòu)1.1.2城域網(wǎng)分層結(jié)構(gòu)2匯聚層

匯聚層是網(wǎng)絡(luò)接入層和核心層的“中介”，為接入層提供數(shù)據(jù)的匯聚、傳輸、管理和分發(fā)處理等。匯聚層要求能夠處理來自接入層設(shè)備的所有通信量，并提供到核心層的上行鏈路。因此匯聚層交換機與接入層交換機相比，需要較少的接口、更高的交換速率和更好的性能、。

匯聚層連接接入層和核心層，為接入層提供基于策略的連接，如地址合并、協(xié)議過濾、路由服務(wù)和認證管理等。通過網(wǎng)段劃分（如VLAN）與網(wǎng)絡(luò)隔離可以防止某些網(wǎng)段的問題蔓延和影響到核心層。

匯聚層可以提供接入層虛擬網(wǎng)之間的互聯(lián)，控制和限制接入層對核心層的訪問，保證核心層的安全和穩(wěn)定。匯聚層設(shè)備一般采用可管理的三層交換機或路由器，以達到帶寬和傳輸性能的要求。其設(shè)備性能較好，但價格高于接入層設(shè)備，而且對環(huán)境的要求也較高，對電磁輻射、溫度、濕度和空氣潔凈度等都有一定的要求。匯聚層設(shè)備之間以及匯聚層設(shè)備與核心層設(shè)備之間多采用光纖互聯(lián)，以提高系統(tǒng)的傳輸性能和吞吐量。1.1城域網(wǎng)的分層結(jié)構(gòu)1.1.2城域網(wǎng)分層結(jié)構(gòu)3接入層接入層是網(wǎng)絡(luò)中直接面向用戶的部分。接入層的任務(wù)是采用適當(dāng)?shù)募夹g(shù)將用戶數(shù)據(jù)傳輸至匯聚層。接入層傳輸數(shù)據(jù)量較小，傳輸距離較近。接入技術(shù)多種多樣，用戶應(yīng)根據(jù)具體情況進行接入技術(shù)的選擇。接入層設(shè)備直接面向用戶，類型多樣、數(shù)量龐大。接入層設(shè)備具有低成本和高端口密度的特性。接入層設(shè)備的安裝和使用地點多種多樣。與核心層和匯聚層設(shè)備相比，對環(huán)境要求較低。1.2接入網(wǎng)的定義、接口和功能模型1.2接入網(wǎng)的定義、接口和功能模型1.2.1接入網(wǎng)的定義接入網(wǎng)在電信網(wǎng)中的位置如圖1-3所示，圖1-3中交換網(wǎng)和傳輸網(wǎng)合起來稱為核心網(wǎng)。圖1-3電信網(wǎng)的組成

接入網(wǎng)（AccessNetwork，AN）解決“最后1公里”的接入問題。這里的“最后1公里”為形象的說法。

1.2接入網(wǎng)的定義、接口和功能模型1.2.1接入網(wǎng)的定義

國際電信聯(lián)盟(ITU-T)于1995年7月通過了關(guān)于接入網(wǎng)框架結(jié)構(gòu)方面的新建議G.902，其中對接入網(wǎng)的定義是：接入網(wǎng)由業(yè)務(wù)節(jié)點接口(SNI)和用戶網(wǎng)絡(luò)接口(UNI)之間的一系列傳送實體(如線路設(shè)施和傳輸設(shè)施)組成，為供給電信業(yè)務(wù)而提供所需傳送承載能力的實施系統(tǒng)。接入網(wǎng)在網(wǎng)絡(luò)中的位置如圖1-4所示。圖1-4接入網(wǎng)的定義和接口

業(yè)務(wù)節(jié)點（ServiceNode，SN）可以是電信交換機，也可以是路由器或特定配置情況下的點播電視、廣播電視業(yè)務(wù)節(jié)點、軟交換設(shè)備及其他業(yè)務(wù)服務(wù)器等。1.2接入網(wǎng)的定義、接口和功能模型1.2.1接入網(wǎng)的定義

電信管理網(wǎng)（TelecommunicationsManagementNetwork，TMN）：用于管理電信網(wǎng)絡(luò)，包括電信設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)的計劃（Planning）、指配（Provisioning）、安裝（Installation）、維護(Maintenance)、運行（Operation)和管理（Administration）功能。TMN在概念上是一個獨立的網(wǎng)絡(luò)，它在幾個不同的點上與電信網(wǎng)絡(luò)相連，以發(fā)送/接收信息并控制其操作。

用戶駐地網(wǎng)（CustomerPremisesNetwork，CPN）：一般是指用戶終端至用戶網(wǎng)絡(luò)接口所包含的一系列設(shè)備和線路。CPN提供用戶業(yè)務(wù)接入，位于用戶側(cè)。

接入網(wǎng)中與用戶關(guān)系最密切的是用戶終端。這些用戶終端數(shù)量大、種類多，使用多種多樣的接入技術(shù)。常見的用戶終端有固定電話、智能終端（手機和平板電腦等）、家庭網(wǎng)關(guān)、光網(wǎng)絡(luò)終端（俗稱光貓）及物聯(lián)網(wǎng)終端等。1.2接入網(wǎng)的定義、接口和功能模型1.2.2接入網(wǎng)的三種接口從圖1-4可以看出，接入網(wǎng)有三種接口。圖1-4中用戶網(wǎng)絡(luò)接口（User-NetworkInterface，UNI）位于用戶終端和接入網(wǎng)之間，業(yè)務(wù)節(jié)點接口（ServiceNodeInterface，SNI）位于接入網(wǎng)和業(yè)務(wù)節(jié)點之間，維護管理接口（Q3）位于接入網(wǎng)和電信管理網(wǎng)之間。SNI（業(yè)務(wù)節(jié)點接口）獨立于業(yè)務(wù)節(jié)點和交換設(shè)備。不同業(yè)務(wù)的SN可通過不同的SNI與接入網(wǎng)相連，以向用戶提供多種不同的業(yè)務(wù)服務(wù)。SNI可以分為支持單一接入的SNI和支持綜合接入的SNI。UNI應(yīng)該支持目前網(wǎng)絡(luò)所能提供的各種接入類型和業(yè)務(wù)。接入網(wǎng)的發(fā)展不應(yīng)限制現(xiàn)有的業(yè)務(wù)和接入類型，還應(yīng)保留一定的擴展性。一般，對不同的業(yè)務(wù)，應(yīng)對應(yīng)不同的接口類型。UNI分為獨立式和共享式兩種：獨立式UNI就是一個UNI支持一個業(yè)務(wù)節(jié)點的接入，共享式UNI就是一個UNI支持多個業(yè)務(wù)節(jié)點的接入。

Q3是接入網(wǎng)接入電信管理網(wǎng)的接口。接入網(wǎng)的管理不但要完成接入網(wǎng)各功能塊的管理，還要完成用戶線的測試和故障定位。1631.2接入網(wǎng)的定義、接口和功能模型1.2.2接入網(wǎng)的三種接口根據(jù)接入網(wǎng)框架和體制要求，可將接入網(wǎng)的重要特征歸納為以下四點。（1）接入網(wǎng)對于所接入的業(yè)務(wù)提供承載能力，實現(xiàn)業(yè)務(wù)的透明傳輸。（2）接入網(wǎng)對于用戶信令是透明的，除了一些用戶信令格式轉(zhuǎn)換外，信令和業(yè)務(wù)處理的功能依然在業(yè)務(wù)節(jié)點中。（3）接入網(wǎng)的引入不應(yīng)限制現(xiàn)有的各種接入類型和業(yè)務(wù)，接入網(wǎng)應(yīng)通過有限的標(biāo)準(zhǔn)化接口與業(yè)務(wù)節(jié)點相連。（4）接入網(wǎng)有獨立于業(yè)務(wù)節(jié)點的電信管理網(wǎng)，該系統(tǒng)通過標(biāo)準(zhǔn)化的接口連接電信管理網(wǎng)，電信管理網(wǎng)對接入網(wǎng)進行操作、維護和管理。1.2接入網(wǎng)的定義、接口和功能模型1.2.3接入網(wǎng)功能模型接入網(wǎng)有5個基本功能，包括用戶接口功能(UPF)、業(yè)務(wù)接口功能(SPF)、核心功能(CF)、傳送功能(TF)和接入網(wǎng)系統(tǒng)管理功能(AN-SMF)。各種功能模塊之間的關(guān)系如圖1-5所示。圖1-5接入網(wǎng)功能模型1.2接入網(wǎng)的定義、接口和功能模型1.2.3接入網(wǎng)功能模型

用戶接口功能（UPF）的主要作用是將特定的UNI要求與核心功能和管理功能相適配，具體功能有：①終結(jié)UNI功能；②A/D變換和信令轉(zhuǎn)換功能；③UNI的激活與去激活功能；④UNI承載通路/承載能力處理功能；⑤UNI的測試和用戶接口的維護、管理和控制功能。

業(yè)務(wù)接口功能(SPF)的主要作用是將特定SNI規(guī)定的要求與公用承載通路相適配以便核心功能處理，也負責(zé)選擇有關(guān)的信息以便在接入網(wǎng)系統(tǒng)管理功能中進行處理。具體功能有：①終結(jié)SNI功能；②把承載通路要求、時限管理和運行要求及時映射進核心功能（CF）；③特定SNI所需的協(xié)議映射功能；④SNI的測試和SPF的維護、管理和控制功能。1.2接入網(wǎng)的定義、接口和功能模型1.2.3接入網(wǎng)功能模型

核心功能（CF）處于UPF和SPF之間，其主要作用是負責(zé)將個別用戶承載通路或業(yè)務(wù)口承載通路的要求與公用傳送承載通路相適配。其主要功能還包括了對接入網(wǎng)傳送所需要的協(xié)議適配和復(fù)用所進行的對協(xié)議承載通路的處理。具體功能有：①接入承載通路處理功能；②承載通路的集中功能；③信令和分組信息的復(fù)用功能；④ATM傳送承載通路的電路模擬功能；⑤管理和控制功能。1.2接入網(wǎng)的定義、接口和功能模型1.2.3接入網(wǎng)功能模型

傳送功能（TF）是為接入網(wǎng)中不同地點之間公用承載通路的傳送提供通道，也為所用傳輸媒介提供媒介適配功能。具體功能有：①復(fù)用功能；②交叉連接功能；③物理媒質(zhì)功能；④管理功能。1.2接入網(wǎng)的定義、接口和功能模型1.2.3接入網(wǎng)功能模型

接入網(wǎng)系統(tǒng)管理功能(AN-SMF)的主要作用是協(xié)調(diào)接入網(wǎng)內(nèi)UPF，SPF，CF和TF的指配、操作和維護，也負責(zé)協(xié)調(diào)用戶終端(經(jīng)UNI)和業(yè)務(wù)節(jié)點(經(jīng)SNI)的操作功能。具體功能有：①配置和控制功能；②業(yè)務(wù)提供的協(xié)調(diào)功能；③用戶信息和性能數(shù)據(jù)收集功能；④協(xié)調(diào)UPF和SN的時限管理功能；⑤資源管理功能；⑥故障檢測和指示功能；⑦安全控制功能。1.3接入網(wǎng)的分類、傳輸媒質(zhì)和特點1.3接入網(wǎng)的分類、傳輸媒質(zhì)和特點1.3.1接入網(wǎng)的分類1按照傳輸媒質(zhì)分類

如圖1-6所示，按照傳輸媒質(zhì)類型，接入網(wǎng)可以分為有線接入網(wǎng)和無線接入網(wǎng)。有線接入網(wǎng)使用的傳輸媒質(zhì)為雙絞線（電話線和五類線）、同軸電纜和光纖。無線接入網(wǎng)使用的傳輸媒質(zhì)為無線電電磁波。圖1-6有線接入與無線接入有線接入網(wǎng)的接入技術(shù)包括IP接入、xDSL接入和光纖接入技術(shù)。無線接入網(wǎng)的接入技術(shù)可以進一步分為固定無線接入和移動無線接入兩類。1.3接入網(wǎng)的分類、傳輸媒質(zhì)和特點1.3.1接入網(wǎng)的分類（1）IP接入IP接入技術(shù)是基于五類線（即網(wǎng)線）傳輸?shù)慕尤刖W(wǎng)技術(shù)。IP接入網(wǎng)中的主要交換設(shè)備有交換機和路由器等。根據(jù)Y.1231的建議，IP接入網(wǎng)是指由網(wǎng)絡(luò)實體組成的提供所需接入能力的一個實施系統(tǒng)，用于在一個“IP用戶”和一個“IP服務(wù)者”之間提供IP業(yè)務(wù)所需的承載能力。IP接入網(wǎng)統(tǒng)一由參考點(RP)定界。IP接入網(wǎng)結(jié)構(gòu)如圖1-7所示。圖1-7IP接入網(wǎng)結(jié)構(gòu)1.3接入網(wǎng)的分類、傳輸媒質(zhì)和特點1.3.1接入網(wǎng)的分類（2）xDSL接入xDSL是各種類型DSL（DigitalSubscriberLine，數(shù)字用戶線路）的總稱。ADSL和VDSL技術(shù)是其中應(yīng)用較為廣泛的兩種DSL技術(shù)。通過xDSL技術(shù)，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和語音業(yè)務(wù)共享一條電話線，并且相互不干擾。以ADSL為例，ADSL接入網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1-8所示。圖1-8ADSL接入網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)1.3接入網(wǎng)的分類、傳輸媒質(zhì)和特點1.3.1接入網(wǎng)的分類

（3）光纖接入網(wǎng)

光纖接入技術(shù)采用光纖作為傳輸媒質(zhì)，通過光網(wǎng)絡(luò)單元（ONU）提供用戶側(cè)接口。與銅線接入技術(shù)相比，光纖接入網(wǎng)技術(shù)具有帶寬大和傳輸距離長的優(yōu)勢。光纖接入網(wǎng)結(jié)構(gòu)如圖1-9所示，圖1-9中光纖接入網(wǎng)分為無源光網(wǎng)絡(luò)（PON）和有源光網(wǎng)絡(luò)（AON）兩類。圖1-9光纖接入網(wǎng)結(jié)構(gòu)1.3接入網(wǎng)的分類、傳輸媒質(zhì)和特點1.3.1接入網(wǎng)的分類（4）混合光纖同軸電纜網(wǎng)（HFC）

混合光纖同軸網(wǎng)電纜（HFC）網(wǎng)用光纖和同軸電纜作為傳輸媒質(zhì)，主要用于有線電視網(wǎng)（CATV）。HFC網(wǎng)的用戶接入部分采用同軸電纜，主干傳輸部分采用光纖。混合光纖同軸網(wǎng)結(jié)構(gòu)如圖1-10所示。圖1-10混合光纖同軸網(wǎng)結(jié)構(gòu)1.3接入網(wǎng)的分類、傳輸媒質(zhì)和特點1.3.1接入網(wǎng)的分類

（5）無線接入

無線接入技術(shù)采用無線電電磁波做傳輸媒質(zhì)。無線接入網(wǎng)可全部或部分替代有線接入網(wǎng)。無線接入技術(shù)具有組網(wǎng)靈活、使用方便和成本較低等優(yōu)勢。無線接入技術(shù)的拓撲有無中心拓撲和有中心拓撲兩種，如圖1-11所示。有中心拓撲中的中心點就是無線基站或接入點（AP）。（a）無中心拓撲

（b）有中心拓撲圖1-11無線接入網(wǎng)拓撲類型

無線接入可以分為固定無線接入和移動無線接入兩類。固定無線接入網(wǎng)主要為固定位置的用戶或僅在小范圍內(nèi)慢速移動的用戶提供服務(wù)。無線局域網(wǎng)（WLAN）屬于固定無線接入。移動無線接入為較大范圍內(nèi)、較高速度移動的用戶提供各種電信業(yè)務(wù)。蜂窩移動通信系統(tǒng)（含3G/4G/5G）和衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)屬于移動無線接入。1.3接入網(wǎng)的分類、傳輸媒質(zhì)和特點1.3.1接入網(wǎng)的分類2按照接入帶寬分類按照接入帶寬大小，接入技術(shù)可以分為窄帶接入技術(shù)和和寬帶接入技術(shù)兩類。窄帶接入技術(shù)的傳輸帶寬一般小于2Mbps。目前，絕大部分接入技術(shù)屬于寬帶接入。1.3接入網(wǎng)的分類、傳輸媒質(zhì)和特點1.3.2常用的傳輸媒質(zhì)

接入網(wǎng)使用的傳輸媒質(zhì)有雙絞線（電話線和網(wǎng)線）、同軸電纜、光纖和無線電電磁波。以下分別介紹這些傳輸媒質(zhì)。1雙絞線

雙絞線實物如圖1-12所示。雙絞線由兩根具有絕緣保護層的銅導(dǎo)線互相絞合而成。每一根銅導(dǎo)線在傳輸中輻射出來的電磁波會被另一根同導(dǎo)線發(fā)出的電磁波抵消，能有效降低信號干擾程度。雙絞線的線路損耗較大、傳輸速率較低，優(yōu)勢在于價格便宜、安裝容易，常用于對通信速率要求不高的場合。

雙絞線可分為屏蔽雙絞線（ShieldedTwistedPair，STP）和非屏蔽雙絞線（UnshieldedTwistedPair，UTP）兩大類。STP比起UTP多了層金屬箔作為屏蔽層，以減少芯線間的干擾和串音。（a）屏蔽雙絞線（STP）

（b）非屏蔽雙絞線（UTP）圖1-12雙絞線結(jié)構(gòu)1.3接入網(wǎng)的分類、傳輸媒質(zhì)和特點1.3.2常用的傳輸媒質(zhì)雙絞線最早在電話交換網(wǎng)中傳輸模擬信號，后來用于數(shù)據(jù)信號傳輸，相應(yīng)的材質(zhì)和標(biāo)準(zhǔn)都不一樣。雙絞線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)由美國通信工業(yè)協(xié)議（TIA）的EIA/TIA-568A或EIA/TIA-568B定義，具體標(biāo)準(zhǔn)見表1-1。類別數(shù)字越大，版本越新、帶寬越大、性能越好。線纜類別標(biāo)準(zhǔn)名稱帶寬傳輸速率用途1類線568A--電話語音通信2類線568A/ISO2類A級1MHz4Mbps令牌總線網(wǎng)3類線568A/ISO3類B級16MHz10Mbps10Base-T以太網(wǎng)，非屏蔽線4類線568A/ISO4類C級20MHz16Mbps令牌環(huán)網(wǎng)，非屏蔽線5類線568A/ISO5類D級100MHz100Mpbs快速以太網(wǎng)、FDDI超5類線568B.1/ISO5類D級100MHz100Mpbs快速以太網(wǎng)6類線568B.2/ISO6類E級200~250MHz1000Mbps千兆以太網(wǎng)7類線ISO7類F級500MHz10Gbps萬兆以太網(wǎng)，屏蔽雙絞線表1-1EIA/TIA-568標(biāo)準(zhǔn)1.3接入網(wǎng)的分類、傳輸媒質(zhì)和特點1.3.2常用的傳輸媒質(zhì)568A的線序排列從左到右依次為：白綠、綠、白橙、藍、白藍、橙、白棕、棕；568B則為：白橙、橙、白綠、藍、白藍、綠、白棕、棕。我們利用568A和568B制作兩類雙絞線，分別是直通線和交叉線。交叉線是指一端是568A標(biāo)準(zhǔn)，另一端是568B標(biāo)準(zhǔn)的雙絞線。直連線則指兩端都是568A或都是568B標(biāo)準(zhǔn)的雙絞線。RJ-45接頭實物如圖1-13所示。圖1-13RJ-45接頭

常見的雙絞線有電話線和網(wǎng)線兩類。電話線里含兩根絞合在一起的銅導(dǎo)線，傳輸距離一般不超過5公里，傳輸帶寬不高于100Mbps，一般用于低速、短距離接入。網(wǎng)線里含8根銅導(dǎo)線（每兩個銅導(dǎo)線絞合在一起），傳輸距離一般不超過100米，傳輸帶寬不高于1000Mbps，可用于中低速率、中短距離接入。1.3接入網(wǎng)的分類、傳輸媒質(zhì)和特點1.3.2常用的傳輸媒質(zhì)2、同軸電纜同軸電纜（CoaxialCable）由一對同軸導(dǎo)線組成，實物如圖1-14所示。同軸電纜頻帶寬，損耗小，具有比雙絞線更強的抗干擾能力和更好的傳輸性能。按照特征阻抗值不同，同軸電纜可分為基帶（用于傳輸單路信號，50Ω）和寬帶（用于同時傳輸多路信號，75Ω）兩種。

以太網(wǎng)的細同軸電纜符合10BASE-2介質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，直接連到網(wǎng)卡的T形頭接頭（BNC接頭），如圖1-15所示。同軸電纜主要用于混合光纖同軸網(wǎng)中的用戶接入部分。

圖1-14同軸電纜

圖1-15BNC接頭1.3接入網(wǎng)的分類、傳輸媒質(zhì)和特點1.3.2常用的傳輸媒質(zhì)3光纖及其主要附件（1）光纖和光纜光導(dǎo)纖維（OpticalFiber）俗稱光纖，光纖由纖芯、包層和涂覆層組成。纖芯和包層的主要材料是石英，區(qū)別在于摻雜不同，折射率不同。光纖、加強件和護層等材料經(jīng)過一定的工藝和程序可以做成光纜。光纖的分類標(biāo)準(zhǔn)可以有傳輸模式、工作波長、折射率分布、原材料和制造方法等。下面介紹常見的分類標(biāo)準(zhǔn)。1）按傳輸模式來分。光傳輸模式就是光信號照射到光纖的纖芯以及包層上反射的角度，一個角度就是一種模式。根據(jù)傳輸模式可以分為單模光纖和多模光纖兩類。單模光纖纖芯直徑一般很小(8~10um)，只用來傳輸一種模式光，波長通常為1.33um或1.55um。單模光纖損耗很小、色散很小，適合于長距離的光纖通信。多模光纖可以同時傳輸幾種模式的光信號，纖芯直徑較粗(50pm或62.5pm)。多模光纖損耗較大、色散較大，主要適合于短距離傳輸，作為千兆以太網(wǎng)中的傳輸介質(zhì)最高可支持550米的傳輸距離。1.3接入網(wǎng)的分類、傳輸媒質(zhì)和特點1.3.2常用的傳輸媒質(zhì)2）按纖芯直徑來分，可以分為緩變型多模光纖[50/125pm(內(nèi)徑/外徑)]、緩變增強型多模光纖(62.5/125um)和緩變型單模光纖(8.3/125um)。3）按光纖芯折射率分，可分為階躍型光纖、漸變型光纖、單模環(huán)型光纖、單模W型光纖、單模三角型光纖和單模橢圓型光纖。4）按光纖的套塑層分，可以分為緊套光纖和松套光纖兩類。5）按光纖中含光芯數(shù)量分，可分為多芯和單芯兩種。光纜(OpticalCable)是指含有光纖并符合現(xiàn)場實際使用要求的光、機械和環(huán)境規(guī)范的線纜。按照用途一般可分為室內(nèi)光纜和室外光纜兩種，無論哪一種，都是由光纖、加強件和外護層構(gòu)成，實物外觀如圖1-16(a)。圖1-16(b)、(c)所示即為單芯光纜和多芯光纜剖面結(jié)構(gòu)。1.3接入網(wǎng)的分類、傳輸媒質(zhì)和特點1.3.2常用的傳輸媒質(zhì)（a）光纜實物

（b）單芯光纜（c）多芯光纜圖1-16光纜示例

單芯光纜主要應(yīng)用于光纖活動連接跳線或尾線，以及室內(nèi)豎井級和強制通風(fēng)級布線，單端最長距離在2km左右。

多芯光纜適合管道、架空方式鋪設(shè)。光纖光纜與電纜線的一個很大的區(qū)別就是一旦損壞，很難修復(fù)，只能報廢。所以在運輸和安裝過程中，要特別注意拉伸力、彎曲半徑、變形和連接頭保護等問題。1.3接入網(wǎng)的分類、傳輸媒質(zhì)和特點1.3.2常用的傳輸媒質(zhì)（2）光纖模塊

在光發(fā)射端使用LED(LightEmittingDiode)發(fā)光二極管或激光器(Laser)來發(fā)射光脈沖（完成電-光轉(zhuǎn)換），在光接收端使用光電檢測器進行光-電轉(zhuǎn)換。在光纖通信中，承擔(dān)光電相互轉(zhuǎn)換作用的器件就是“光纖模塊”。

常見的兩種光纖模塊是GBIC(GigaBitrateInterfaceConverter，千兆位接口轉(zhuǎn)換器)和SFP(SmallForm-factorPluggable，小型可拔插件)，如圖1-17(a)、(b)所示。兩者功能基本相同，都是將千兆位電信號轉(zhuǎn)換為光信號的接口器件?？梢圆迦氲角д孜灰蕴W(wǎng)端口/插槽內(nèi)，負責(zé)將端口與光纖網(wǎng)絡(luò)連接在一起，支持熱插拔。目前更多的是采用SFP模塊，因為它體積小，擴擴展更多端口數(shù)。

（a）GBIC（b）SFP圖1-17光纖模塊1.3接入網(wǎng)的分類、傳輸媒質(zhì)和特點1.3.2常用的傳輸媒質(zhì)

目前更多的光模塊使用單端口進行接收和發(fā)送，原因就是采用了波分復(fù)用技術(shù)（發(fā)送和接收使用不同的波長，這些波長在同一根光纖傳輸）進行全雙工傳輸。另外，對于現(xiàn)在的萬兆（10G）以太網(wǎng)來說，有了芯的光纖模塊XFP（X代表“十”），一般也利用波分復(fù)用實現(xiàn)全雙工。（3）光纖連接器

光纖連接器就是接入光模塊的光纖接頭，有很多種類型且不可互用。SFP模塊連接LC連接器，GBIC模塊連接SC連接器。除以上兩種連接器外，常用的還有ST和FC連接器，如圖1-18所示。圖1-18光纖連接器

其中，SC連接器價格低廉，插拔操作方便，插入損耗波動小，抗壓強度高，安裝密度高，多用于路由器和交換機等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。1.3接入網(wǎng)的分類、傳輸媒質(zhì)和特點1.3.2常用的傳輸媒質(zhì)4、無線電電磁波

無線電電磁波用于無線通信。無線通信不使用武力導(dǎo)體來傳輸電磁波，而是將信號以電磁波形式通過空間傳輸。按通信設(shè)備的工作頻率不同可分為長波通信、中波通信、短波通信、微波通信和光通信等。表1-2列出了通信使用的頻段及其用途。名稱頻率范圍波長主要用途甚低頻(VLF)3kHz～30kHz104m～105m音頻、電話、數(shù)據(jù)終端、長距離導(dǎo)航低頻(LF)30kHz～300kHz103m～104m導(dǎo)航、信標(biāo)中頻(MF)300kHz～3MHz102m～103m調(diào)幅廣播、海事通信、業(yè)余無線電高頻(HF)3MHz～30MHz10m～102m移動無線電話、短波廣播、軍事通信、業(yè)余無線電甚高頻(VHF)30MH～300MHz1m～10m電視、調(diào)頻廣播、空中管制、車輛通信、導(dǎo)航特高頻(UHF)300MHz～3GHz10cm～100cm微波接力、衛(wèi)星和空間通信、雷達超高頻(SHF)3GHz～30GHz1cm～10cm微波接力、衛(wèi)星和空間通信、雷達極高頻(EHF)30GHz～300GHz1mm～10mm微波接力、雷達、射電天文學(xué)表1-2通信頻段及其主要用途1.3接入網(wǎng)的分類、傳輸媒質(zhì)和特點1.3.2常用的傳輸媒質(zhì)

地表傳播。在地表傳播方式中，無線電波的傳播通過大氣的最底層進行，緊靠地球表面。信號由天線發(fā)出后，沿著地球表面?zhèn)鞑?，信號能量主要由地表吸收。對流層傳播。對流層傳播有兩種方式：第一種方式，信號以直線方式由發(fā)送天線傳到接收天線。這種方式要求發(fā)送和接收天線在視距范圍內(nèi)，由于受地球表面曲度和天線高度的影響，傳輸距離較近；第二種方式，通過對流層反射，使信號由發(fā)送天線傳輸?shù)浇邮仗炀€，這種方式傳輸距離較遠，可達幾百公里。電離層反射傳播。在高頻波段，電離層可以對無線電波產(chǎn)生反射，從而實現(xiàn)電離層反射傳播。這種傳播方式可以以較低的能量傳輸更遠的距離。視距傳播。微波具有直線傳播的特性，視距傳播要求發(fā)送天線和接收天在視距范圍之內(nèi)。微波視距傳播具有大容量和好的傳播特性。如果發(fā)送天線和接收天線超出視距范圍，接收信號質(zhì)量會急劇下降?？臻g傳播?？臻g傳播是利用衛(wèi)星作為中繼站的視距傳播，由于衛(wèi)星是一個非常高的轉(zhuǎn)發(fā)平臺，因此極大地拓展了信號的傳播范圍。1.3接入網(wǎng)的分類、傳輸媒質(zhì)和特點1.3.2常用的傳輸媒質(zhì)下面主要介紹其中常見的幾種無線通信方式。（1）無線短波通信

短波無線傳輸?shù)膶崿F(xiàn)主要靠電離層的反射。短波的信號頻率低于100MHz，但電離層不穩(wěn)定所產(chǎn)生的衰落現(xiàn)象和電離層反射所產(chǎn)生的多徑效應(yīng)，使得短波信道的通信質(zhì)量較差。無線短波通信廣泛應(yīng)用于無線電話、無線局域網(wǎng)等場合。圖1-19地面微波接力通信（2）地面微波接力通信

微波頻段的頻率范圍一般在幾百MHz至幾十GHz，地面微波通信的頻率在300MHr~300GHz，其傳輸特點是在自由空間沿視距傳輸。由于受地形和天線高度的限制，地面微波接力一般在距離50km~100km的地面站之間進行。當(dāng)進行長距離通信時，需要在中間建立多個中繼站，如圖1-19所示。地面微波接力通信用于傳輸電話、圖像、數(shù)據(jù)等信息，對雨和霧等環(huán)境影響敏感度較低1.3接入網(wǎng)的分類、傳輸媒質(zhì)和特點1.3.2常用的傳輸媒質(zhì)（3）衛(wèi)星通信

衛(wèi)星通信利用地球衛(wèi)星作為中繼站來轉(zhuǎn)發(fā)微波信號。三顆同步衛(wèi)星就可以覆蓋全球的通信，能夠克服地面微波的限制。衛(wèi)星信道采用C波段（4~6GHz）和Ku波段（12~14GHz）。衛(wèi)星通信具有通信容量大、傳輸質(zhì)量穩(wěn)定、傳輸距離遠、覆蓋區(qū)域廣等優(yōu)點。另外，由于衛(wèi)星軌道離地面較遠，信號衰減大，電波往返所需要的時間較長。對于靜止衛(wèi)星，由地球站至通信衛(wèi)星，再回到地球站的一次往返需要0.26s左右，傳輸語音信號時會感到明顯的延遲。目前，衛(wèi)星中繼信道主要用來傳輸電話、電視和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。1.3接入網(wǎng)的分類、傳輸媒質(zhì)和特點1.3.3接入網(wǎng)的特點1成本敏感。接入網(wǎng)直接面向用戶，接入設(shè)備數(shù)量多，接入網(wǎng)規(guī)模龐大，其建設(shè)和維護成本與所選技術(shù)由很大的相關(guān)性。2業(yè)務(wù)類型多樣化和數(shù)據(jù)化。寬帶接入網(wǎng)可以承載語音、數(shù)據(jù)和各類多媒體業(yè)務(wù)。所傳輸?shù)男盘栆詳?shù)字化信號為主。3業(yè)務(wù)特性體現(xiàn)的不對稱性和突發(fā)性。寬帶接入網(wǎng)中，大量業(yè)務(wù)是數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和多媒體業(yè)務(wù)，這些業(yè)務(wù)是不對稱的，并且突發(fā)性很大，上行和下行需要采用不一樣的帶寬。因此，如何動態(tài)分配帶寬是接入網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。4接入手段多樣化。接入技術(shù)種類繁多，大體可分為有線接入技術(shù)和無線接入技術(shù)。按照傳輸帶寬可以分為窄帶接入和寬帶接入兩類。1.4接入網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu)1.4接入網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu)1.4.1有線接入網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu)有線接入網(wǎng)常用的拓撲結(jié)構(gòu)有如下幾種。1總線型拓撲結(jié)構(gòu)

將涉及通信的所有點串聯(lián)起來并使首末兩個點開放時就形成了鏈形拓撲結(jié)構(gòu)，當(dāng)中間各個點可以有上下業(yè)務(wù)時又稱為總線型拓撲結(jié)構(gòu)，也稱為T形拓撲結(jié)構(gòu)，如圖1-20所示。這種拓撲結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是共享主干鏈路，節(jié)約線路投資，增刪節(jié)點容易，彼此干擾較小；缺點是損耗積累，用戶對主干鏈路的依賴性強。圖1-20總線型拓撲1.4接入網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu)1.4.1有線接入網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu)2環(huán)形拓撲結(jié)構(gòu)

將涉及通信的所有節(jié)點串聯(lián)起來，并首尾相連，且沒有任何點開放時就形成了環(huán)形拓撲結(jié)構(gòu)，如圖1-21所示。這種拓撲結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是可實現(xiàn)自愈，即無須外界干預(yù)，網(wǎng)絡(luò)可在較短的時間內(nèi)自動從失效故障中恢復(fù)所傳業(yè)務(wù)，可靠性高；缺點是多環(huán)互通較為復(fù)雜，不適合CATV等分配型業(yè)務(wù)。圖1-21環(huán)形拓撲1.4接入網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu)1.4.1有線接入網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu)3星型拓撲結(jié)構(gòu)

星形拓撲結(jié)構(gòu)實際上是點到點的方式，涉及通信的所有節(jié)點中有一個特殊點(即樞紐點)與其他所有節(jié)點直接相連，而其余節(jié)點之間不能直接相連，如圖1-22所示。這種撲結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，使用維護方便，易于升級和擴容，各用戶之間相對獨立，保密性好，業(yè)務(wù)適應(yīng)性強；缺點是所需鏈路代價較高，組網(wǎng)靈活性較差，對中心節(jié)點的靠性要求極高。圖1-22星型拓撲1.4接入網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu)1.4.1有線接入網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu)4樹形拓撲結(jié)構(gòu)

樹形拓撲結(jié)構(gòu)形狀類似于樹枝，呈分級結(jié)構(gòu)，在交接箱和分線盒處采用多個分路器，將信號逐級向下分配，最高級的端局具有很強的控制協(xié)調(diào)能力，如圖1-23所示。這種拓撲結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是適用于廣播業(yè)務(wù)；缺點是功率損耗較大，雙向通信難度較大。圖1-23樹形拓撲1.4接入網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu)1.4.1有線接入網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu)5網(wǎng)狀網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)

網(wǎng)狀網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)主要指各節(jié)點通過傳輸線互相連接起來，并且每一個節(jié)點至少與其他兩個節(jié)點相連，如圖1-24所示。網(wǎng)狀網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)具有較高的可靠性，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，實現(xiàn)起來費用較高，不易管理和維護，常用于核心網(wǎng)。圖1-24網(wǎng)狀網(wǎng)拓撲1.4接入網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu)1.4.1有線接入網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu)6復(fù)合型拓撲結(jié)構(gòu)

復(fù)合型拓撲結(jié)構(gòu)由以上幾種拓撲結(jié)構(gòu)組成而成，根據(jù)用戶的需求，因地制宜進行拓撲連接。圖1-25所示為環(huán)形拓撲結(jié)構(gòu)和星型拓撲結(jié)構(gòu)組成的復(fù)合型拓撲結(jié)構(gòu)。圖1-25復(fù)合型拓撲1.4接入網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu)1.4.1有線接入網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu)

拓撲項目網(wǎng)狀網(wǎng)星型網(wǎng)復(fù)合型網(wǎng)環(huán)形網(wǎng)總線型網(wǎng)樹形網(wǎng)經(jīng)濟性差好較好好較好較好可靠性好差較好較好較差較差擴展性較好好較好差很好較好對節(jié)點要求高高較好較高低較高L與N關(guān)系L=N(N-1)/LL=N-1

L=NL=N+1

不同拓撲結(jié)構(gòu)的性能對比見表1-3。表1-3不同拓撲結(jié)構(gòu)性能對比L表示鏈路數(shù)N表示節(jié)點數(shù)1.4接入網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu)1.4.2無線接入網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu)無線接入網(wǎng)常用的拓撲結(jié)構(gòu)有無中心拓撲結(jié)構(gòu)和有中心拓撲結(jié)構(gòu)兩類。1無中心拓撲結(jié)構(gòu)

在無中心拓撲結(jié)構(gòu)中，所有站點都使用公共的無線廣播信道，并采用相同的協(xié)議爭用無線信道，任意兩個站點間可以直接通信，如圖1-26所示。這種拓撲結(jié)構(gòu)的特點是組網(wǎng)簡單、成本費用低，網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性好；缺點是當(dāng)站點增加時，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量會下降，網(wǎng)絡(luò)布局受限制。無中心拓撲結(jié)構(gòu)適用于用戶數(shù)較少的情況。圖1-26無中心拓撲1.4接入網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu)1.4.2無線接入網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu)2有中心拓撲結(jié)構(gòu)

在有中心拓撲結(jié)構(gòu)中需要設(shè)立中心站點，所有站點對網(wǎng)絡(luò)的訪問均由其控制，如圖1-27所示。這種拓撲結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是當(dāng)站點增加時，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量不會急劇下降，網(wǎng)絡(luò)的布局受限制小，擴容方便；缺點是網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性差，一旦中心站點出現(xiàn)故障，網(wǎng)絡(luò)就陷入癱瘓，并且中心站點的引入增加了網(wǎng)絡(luò)成本。圖1-27有中心拓撲1.5接入網(wǎng)的發(fā)展趨勢1.5接入網(wǎng)的發(fā)展趨勢1.5.1接入網(wǎng)發(fā)展趨勢電信網(wǎng)面臨國內(nèi)外的激烈競爭和挑戰(zhàn)。在電信網(wǎng)中，作為離用戶最近的接入網(wǎng)，同樣面臨升級換代的需求。近年來，接入網(wǎng)的發(fā)展趨勢可以總結(jié)為以下四點。1寬帶化從業(yè)務(wù)發(fā)展現(xiàn)狀來看，高帶寬的消耗業(yè)務(wù)逐步涌現(xiàn)，帶寬提速成為迫切需求，隨著高帶寬業(yè)務(wù)不斷涌現(xiàn)，帶寬需求還將不斷提升。按照帶寬增大的順序，有線接入依次為銅線接入技術(shù)、同軸電纜接入技術(shù)和光纖接入技術(shù)。無線接入技術(shù)也在向?qū)拵Щl(fā)展，藍牙和無線局域網(wǎng)（WLAN）等已廣泛應(yīng)用；移動通信技術(shù)從3G、4G向5G邁進，未來還將出現(xiàn)6G，帶寬隨之越來越大。2業(yè)務(wù)綜合化各種傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)逐步走向融合，向多業(yè)務(wù)承載的方向發(fā)展。這不僅要求接入網(wǎng)能實現(xiàn)各種接入技術(shù)，更需要一個平臺能承載和管理各類業(yè)務(wù)，保證業(yè)務(wù)質(zhì)量。目前寬帶接入網(wǎng)已經(jīng)能實現(xiàn)電視、電話和互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)統(tǒng)一承載。今后還將繼續(xù)與其他通信技術(shù)和計算機技術(shù)融合，成為統(tǒng)一的ICT業(yè)務(wù)接入平臺。1.5接入網(wǎng)的發(fā)展趨勢1.5.1接入網(wǎng)發(fā)展趨勢3光纖化

最初，光纖用于長途傳輸網(wǎng)。隨著光電子技術(shù)逐步成熟，價格隨著下降，加上接入帶寬需求越來越高，光纖逐步滲透到城域網(wǎng)和接入網(wǎng)。光纖已經(jīng)在接入網(wǎng)的配線段和引入線部分大量應(yīng)用，目前光纖入戶已成為主流。圖1-28三網(wǎng)融合示意圖4無線化、移動化

為了滿足用戶在移動狀態(tài)下使用通信業(yè)務(wù)的需求，移動通信技術(shù)、無線局域網(wǎng)和藍牙等無線接入技術(shù)應(yīng)運而生。無線接入技術(shù)具有組網(wǎng)靈活、成本較低和管理維護方便等優(yōu)勢，能滿足用戶移動狀態(tài)下接入網(wǎng)絡(luò)的需求。目前，無線傳輸已經(jīng)部分替代有線傳輸。

進入21世紀(jì)以來，用戶需求、技術(shù)和法規(guī)等因素共同推動傳統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)——語音、電視和互聯(lián)網(wǎng)逐步融合為一個統(tǒng)一的、提供高帶寬接入的網(wǎng)絡(luò)——寬帶接入網(wǎng)。寬帶接入技術(shù)出現(xiàn)推動了語音、視頻和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的融合，即“三網(wǎng)融合”。

三網(wǎng)融合示意圖如圖1-28所示。1.5接入網(wǎng)的發(fā)展趨勢1.5.2接入網(wǎng)與新技術(shù)融合

新的信息通信技術(shù)不斷涌現(xiàn)，如5G、物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)等。新技術(shù)的發(fā)展為接入網(wǎng)帶來新的機遇和挑戰(zhàn)。15G技術(shù)5G時代，網(wǎng)速可達數(shù)千兆級，延遲縮短至毫秒級，將實現(xiàn)萬物之間的連接。5G技術(shù)可以承載人機之間的無線通信、4K/8K高清視頻、無人駕駛和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等應(yīng)用。5G將使人類的生活更加智能與美好。5G采用多項關(guān)鍵技術(shù)，如3D-MIMO（3DMultiInputMultiOutput，三維多輸入多輸出）天線、NOMA（Non-OrthogonalMultipleAccess，非正交多址接入）技術(shù)和毫米波技術(shù)等，并且采用了更加扁平化的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。5G將為生產(chǎn)和生活帶來顛覆性變革。萬物互聯(lián)與經(jīng)濟社會各領(lǐng)域深度融合，引發(fā)生產(chǎn)生活方式的深刻變革。以5G技術(shù)為核心，將會形成一個龐大的產(chǎn)業(yè)鏈，拉動上萬億美元的投資。由5G技術(shù)驅(qū)動的行業(yè)應(yīng)用將更加龐大，創(chuàng)造更多的社會財富。1.5接入網(wǎng)的發(fā)展趨勢1.5.2接入網(wǎng)與新技術(shù)融合2物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)（IoT，TheInternetofthings）是新一代信息技術(shù)的重要組成部分。顧名思義，“物聯(lián)網(wǎng)就是物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”。物聯(lián)網(wǎng)的定義是通過射頻識別（RFID）、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進行信息交換和通信，以實現(xiàn)對物品的智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)的定義包含兩層意思：第一，物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎(chǔ)仍然是互聯(lián)網(wǎng)，是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的延伸和擴展的網(wǎng)絡(luò)；第二，其用戶端延伸和擴展到了任何物品與物品之間，進行信息交換和通信。

1.5接入網(wǎng)的發(fā)展趨勢1.5.2接入網(wǎng)與新技術(shù)融合

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展將為我們帶來很多便利，改變生產(chǎn)和生活方式。物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用包括智慧城市、智慧水電、車聯(lián)網(wǎng)和無人駕駛等。物聯(lián)網(wǎng)包括了傳感器、接入與傳輸網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和應(yīng)用服務(wù)器等硬件設(shè)施；還包括應(yīng)用層軟件、嵌入式軟件和維護管理平臺等軟件。物聯(lián)網(wǎng)是一個龐大的產(chǎn)業(yè)鏈，將會顯著拉動ICT產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

隨著光纖的大規(guī)模普及、5G網(wǎng)絡(luò)完善和物聯(lián)網(wǎng)的廣泛應(yīng)用，接入網(wǎng)從為客戶提供業(yè)務(wù)接入轉(zhuǎn)向為傳感器等硬件提供接入。也就是說，接入網(wǎng)的服務(wù)對象不限于人類客戶，還有各式各樣的終端，如車輛、水表、燃氣表、電表和各類傳感器等。接入網(wǎng)將會與新技術(shù)不斷融合發(fā)展，步入萬物互聯(lián)時代，為各類用戶提供更好的通信服務(wù)。1.6實訓(xùn)：規(guī)劃寬帶城域網(wǎng)典型拓撲圖1.6實訓(xùn)：規(guī)劃寬帶城域網(wǎng)典型拓撲圖【實訓(xùn)目的】

掌握寬帶城域網(wǎng)拓撲組成?！緦嵱?xùn)要求】

利用IUV-TPS仿真實訓(xùn)平臺規(guī)劃語音業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和IPTV業(yè)務(wù)的拓撲圖。【實訓(xùn)內(nèi)容】1、應(yīng)包括IP接入、無源光網(wǎng)絡(luò)接入（PON）和WLAN接入三種方式。2、包含語音、數(shù)據(jù)和IPTV（網(wǎng)絡(luò)電視）三種業(yè)務(wù)。3、在接入層、匯聚層和核心層布放必要的設(shè)備、器件和終端。4、至少使用三個街區(qū)，并使用街區(qū)對應(yīng)的接入機房和匯聚機房。5、規(guī)劃為一張完整的拓撲圖。實訓(xùn)詳細步驟請查閱教材謝謝！任務(wù)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識目錄CATALOGUE2.1TCP/IP協(xié)議2.2IP地址和子網(wǎng)劃分2.3以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)2.4VLAN原理2.5路由與路由協(xié)議2.6實訓(xùn)：靜態(tài)路由配置與OSPF路由配置2.1TCP/IP協(xié)議2.1TCP/IP協(xié)議2.1.1網(wǎng)絡(luò)協(xié)議模型1OSI參考模型計算機之間要交換信息，實現(xiàn)通信，需要彼此遵守共同的約定和規(guī)則，即網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。國家標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO提出了OSI-RM（OpenSystemInterconnectionReferenceModel，開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型），OSI模型很快成為計算機網(wǎng)絡(luò)通信的基礎(chǔ)模型。2.1TCP/IP協(xié)議2.1.1網(wǎng)絡(luò)協(xié)議模型圖2-1OSI參考模型OSI參考模型定義了開放系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)、層次之間的關(guān)系和各層包含的服務(wù)內(nèi)容。OSI參考模型如圖2-1所示。它采用分層結(jié)構(gòu)化技術(shù)，將整個網(wǎng)絡(luò)的通信功能分為7層。由低層至高層分別是：物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、運輸層、會話層、表示層、應(yīng)用層。每一層都有特定的功能，并且上一層利用下一層的功能所提供的服務(wù)。OSI參考模型的分層原則為根據(jù)不同層次的抽象的分層，每層都可以實現(xiàn)一個明確的功能，每層功能的制定都有利于明確網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的國際標(biāo)準(zhǔn)，層次明確避免各層的功能混亂。分層的好處是利用層次結(jié)構(gòu)可以把開放系統(tǒng)的信息交換問題分解到各層中，而各層可以根據(jù)需要獨立進行修改或擴充功能；同時，有利于不同制造廠家的設(shè)備互連，也有利于學(xué)習(xí)、理解和使用計算機網(wǎng)絡(luò)。2.1TCP/IP協(xié)議2.1.1網(wǎng)絡(luò)協(xié)議模型

在OSI參考模型中，各層的數(shù)據(jù)并不是從一端的第N層直接送到另一端的，第N層的數(shù)據(jù)在垂直的層次中自上而下地逐層傳遞直至物理層，在物理層的兩個端點進行物理通信，我們把這種通信稱為實通信。而對等層由于通信并不是直接進行，因而稱為虛擬通信。層間通信如圖2-2所示。圖2-2OSI參考模型層間通信2.1TCP/IP協(xié)議2.1.1網(wǎng)絡(luò)協(xié)議模型OSI參考模型的每一層都與對端的對等層之間有相應(yīng)的協(xié)議，對等層之間交換信息需要用到下一層提供的服務(wù)，即應(yīng)用層用到表示層提供的服務(wù)，表示層用到會話層提供的服務(wù)，以此類推，數(shù)據(jù)鏈路層用到物理層提供的服務(wù)。OSI參考模型不同層協(xié)議之間是相互獨立的。在傳送端，每個層次接收到上層傳遞過來的數(shù)據(jù)后都要將本層次的控制信息加入數(shù)據(jù)單元的頭部，一些層次還要將校驗和等信息附加到數(shù)據(jù)單元的尾部，這個過程叫做封裝。當(dāng)數(shù)據(jù)到達接收端時，每一層讀取相應(yīng)的控制信息根據(jù)控制信息中的內(nèi)容向上層傳遞數(shù)據(jù)單元，在向上層傳遞之前去掉本層的控制頭部信息和尾部信息（如果有的話）。此過程叫做解封裝。2.1TCP/IP協(xié)議2.1.1網(wǎng)絡(luò)協(xié)議模型2TCP/IP協(xié)議棧TCP/IP協(xié)議棧分為四層，模型如圖2-3所示。與OSI參考模型一樣，TCP（TransferControlProtocol）/IP（InternetProtocol）協(xié)議（傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)際協(xié)議）也分為不同的層次，每一層負責(zé)不同的通信功能。TCP/IP協(xié)議棧簡化了層次設(shè)計，將原來的七層模型合并為四層協(xié)議的體系結(jié)構(gòu)，自上向下分別是應(yīng)用層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層和網(wǎng)絡(luò)接口層。從圖2-3中可以看出，TCP/IP協(xié)議棧與OSI參考模型有清晰的對應(yīng)關(guān)系，TCP/IP協(xié)議棧的應(yīng)用層對應(yīng)OSI參考模型的會話層、表示層和應(yīng)用層，TCP/IP協(xié)議棧的傳輸層和網(wǎng)絡(luò)層分別對應(yīng)OSI參考模型的傳輸層和網(wǎng)絡(luò)層，TCP/IP協(xié)議棧的網(wǎng)絡(luò)接口層對應(yīng)OSI參考模型的數(shù)據(jù)鏈路層和物理層。圖2-3TCP/IP協(xié)議模型2.1TCP/IP協(xié)議2.1.1網(wǎng)絡(luò)協(xié)議模型同OSI參考模型數(shù)據(jù)封裝過程一樣，TCP/IP協(xié)議在報文轉(zhuǎn)發(fā)過程中，封裝和去封裝也發(fā)生在各層之間。在發(fā)送端，加封裝的操作是逐層進行的。各個應(yīng)用程序?qū)⒁l(fā)送的數(shù)據(jù)送給傳輸層。傳輸層（TCP/UDP）對數(shù)據(jù)分段為大小一定的數(shù)據(jù)段，加上本層的報文頭，發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)層。在傳輸層報文頭中，包含接收它所攜帶的數(shù)據(jù)的上層協(xié)議或應(yīng)用程序的端口號，例如，Telnet的端口號是23。傳輸層協(xié)議利用端口號來調(diào)用和區(qū)別應(yīng)用層各種應(yīng)用程序。網(wǎng)絡(luò)層對來自傳輸層的數(shù)據(jù)段進行一定的處理（利用協(xié)議號區(qū)分傳輸層協(xié)議、尋找下一跳地址、解析數(shù)據(jù)鏈路層物理地址等），加上本層的IP報文頭后，轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)包，再發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)接口層；網(wǎng)絡(luò)接口層依據(jù)不同的數(shù)據(jù)鏈路層議加上本層的幀頭，以比特流的形式將報文發(fā)送出去。在接收端，解封裝的操作也是逐層進行，與封裝過程相反。2.1TCP/IP協(xié)議2.1.2常用網(wǎng)絡(luò)協(xié)議圖2-4TCP/IP協(xié)議棧中常用網(wǎng)絡(luò)協(xié)議TCP/IP協(xié)議棧中各層常用網(wǎng)絡(luò)協(xié)議如圖2-4所示1常用應(yīng)用層協(xié)議應(yīng)用層定義了應(yīng)用程序使用的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議，相關(guān)的進程/應(yīng)用協(xié)議充當(dāng)用戶接口，在主機間傳輸數(shù)據(jù)。應(yīng)用層常用協(xié)議如下。FTP（文件傳輸協(xié)議）：用戶使用該協(xié)議可以在本地主機和遠程主機間傳輸文本文件（例如ASCII、二進制等等）和面向字節(jié)流的文件。Telnet（遠程登陸）：為遠程用戶提供登陸到服務(wù)器主機的服務(wù)。POP（郵局協(xié)議）：定義用戶郵件客戶機軟件和電子郵件服務(wù)器之間的簡單接口，用于將郵件從服務(wù)器下載到客戶機，并允許用戶管理郵箱。HTTP（超文本傳輸協(xié)議）：用于在客戶端和服務(wù)器之間傳輸數(shù)據(jù)。DNS（域名系統(tǒng)）：定義網(wǎng)站名稱，以及將網(wǎng)站名稱與IP地址綁定。DHCP（動態(tài)主機配置協(xié)議）：將IP地址、網(wǎng)關(guān)地址和其他相關(guān)信息動態(tài)分配給主機的協(xié)議。2.1TCP/IP協(xié)議2.1.2常用網(wǎng)絡(luò)協(xié)議圖2-4TCP/IP協(xié)議棧中常用網(wǎng)絡(luò)協(xié)議2傳輸層協(xié)議傳輸層位于應(yīng)用層和網(wǎng)絡(luò)層之間，為終端主機提供端到端連接，以及流量控制、可靠性等功能，支持全雙工傳輸?shù)?。傳輸層協(xié)議有兩種：TCP和UDP。TCP協(xié)議和UDP協(xié)議使用16比特端口號來表示和區(qū)別網(wǎng)絡(luò)中的不同應(yīng)用程序TCP（傳輸控制協(xié)議）：為應(yīng)用程序提供可靠的面向連接的通信服務(wù)，適用于要求得到響應(yīng)的應(yīng)用程序。UDP（用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議）：提供了無連接通信，且不對傳送數(shù)據(jù)包進行可靠性保證，可靠性則由應(yīng)用層程序來負責(zé)。2.1TCP/IP協(xié)議2.1.2常用網(wǎng)絡(luò)協(xié)議圖2-4TCP/IP協(xié)議棧中常用網(wǎng)絡(luò)協(xié)議3網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議

網(wǎng)絡(luò)層位網(wǎng)絡(luò)接口層和傳輸層中間，網(wǎng)絡(luò)層接收傳輸層的數(shù)據(jù)報文，分段為合適的大小，用IP報文頭部封裝，交給網(wǎng)絡(luò)接口層。網(wǎng)絡(luò)層為了保證數(shù)據(jù)包的成功轉(zhuǎn)發(fā)，主要定義了以下協(xié)議。IP（InternetProtocol）協(xié)議：主要負責(zé)主機和網(wǎng)絡(luò)之間數(shù)據(jù)包的尋址和路由。IP協(xié)議是網(wǎng)絡(luò)層最核心的協(xié)議。IP協(xié)議是盡力而為型協(xié)議，提供無連接的、不可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。IP協(xié)議不關(guān)心數(shù)據(jù)報文的內(nèi)容，不保證數(shù)據(jù)包是否成功到達目的地，也不保證數(shù)據(jù)包到達目的地的順序。ARP協(xié)議（AddressResolutionProtocol，地址解析協(xié)議）：把已知的IP地址解析為MAC地址。RARP（ReverseAddressResolutionProtocol，反向地址解析協(xié)議）：將MAC地址解析為IP地址；2.1TCP/IP協(xié)議2.1.2常用網(wǎng)絡(luò)協(xié)議圖2-4TCP/IP協(xié)議棧中常用網(wǎng)絡(luò)協(xié)議ICMP（InternetControlMessageProtocol，網(wǎng)絡(luò)控制消息協(xié)議）：主要用于與其他主機或路由器交換錯誤報文和其他重要信息。ICMP協(xié)議有兩個診斷工具：ping和tracert。RIP（路由信息協(xié)議）：定期向其他路由器發(fā)送完整路由表的距離向量路由發(fā)現(xiàn)協(xié)議。OSPF（開放最短路徑優(yōu)先協(xié)議）：屬于鏈路狀態(tài)型路由發(fā)現(xiàn)協(xié)議。在該協(xié)議中。各個路由器定期向其他路由器發(fā)送鏈路狀態(tài)信息，每臺路由器根據(jù)鏈路狀態(tài)庫生成路由表。4網(wǎng)絡(luò)接口層

網(wǎng)絡(luò)接口層定義了將IP數(shù)據(jù)包封裝成幀并以比特流形式在物理媒質(zhì)上傳輸?shù)膮f(xié)議。常用的數(shù)據(jù)鏈路層技術(shù)和物理媒質(zhì)都能用網(wǎng)絡(luò)接口層。2.2IP地址和子網(wǎng)劃分2.2IP地址和子網(wǎng)劃分2.2.1IP地址

連接到互聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備必須有全球唯一的IP地址。IP地址與鏈路類型、設(shè)備硬件無關(guān)，因此也稱為邏輯地址。每臺主機可以安裝多個網(wǎng)絡(luò)接口卡，也可以同時配置多個IP地址。路由器可以看作一種多端口的特殊主機，每個接口必須處于不同的IP網(wǎng)絡(luò)。1IP地址的格式IP地址用二進制表示，共32比特。由于二進制表示法不方便記憶，因此一個IP地址可以用0-255之內(nèi)的4個十進制數(shù)表示，數(shù)之間用逗點“.”分開。這些十進制數(shù)中的每一個都代表32位地址的其中8位，即所謂的八位位組，稱為點分十進制表示法。IP地址采用結(jié)構(gòu)化方案，將IP地址分為網(wǎng)絡(luò)部分和主機部分，區(qū)分網(wǎng)絡(luò)部分和主機部分要借助于網(wǎng)絡(luò)掩碼（mask）。IP地址的網(wǎng)絡(luò)部分對應(yīng)掩碼前面的連續(xù)二進制“1”，主機部分對應(yīng)掩碼后面的連續(xù)二進制“0”。網(wǎng)絡(luò)部分代表一個網(wǎng)段，主機部分代表網(wǎng)絡(luò)里的一臺設(shè)備。兩級IP地址結(jié)構(gòu)如圖2-5所示。2.2IP地址和子網(wǎng)劃分2.2.1IP地址圖2-5兩級IP地址結(jié)構(gòu)

網(wǎng)絡(luò)地址又稱為網(wǎng)絡(luò)號，用于區(qū)分不同的IP網(wǎng)絡(luò)，即該IP所屬的網(wǎng)段。一個網(wǎng)絡(luò)中所有設(shè)備的IP地址有相同的網(wǎng)絡(luò)號。

主機地址又稱為主機號，用于標(biāo)識該網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的一個主機或路由器的接口。在一個網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部，主機號唯一。2.2IP地址和子網(wǎng)劃分2.2.1IP地址2IP地址的分類根據(jù)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模大小，將IP地址分為A、B、C、D和E五類，如圖2-6所示。圖2-6IP地址分類2.2IP地址和子網(wǎng)劃分2.2.1IP地址A類地址的網(wǎng)絡(luò)地址為第一個8位數(shù)組，第一個字節(jié)以0開始，因此，A類網(wǎng)絡(luò)地址的有效位數(shù)為（8-1）位＝7位，A類地址的第一個字節(jié)在1-126之間（127留作他用）。A類地址的主機地址為后面的三個字節(jié)，24位。A類地址的范圍為-55，每一個A類網(wǎng)絡(luò)共有224個A類地址。B類地址的網(wǎng)絡(luò)地址為前兩個8位數(shù)組，第一個字節(jié)以10開始，因此，B類網(wǎng)絡(luò)地址的有效位數(shù)為（16-2）位＝14位，B類地址的第一個字節(jié)在128-191之間。B類地址的主機地址為后面的兩個字節(jié)，共16位。B類地址的范圍為-55，每一個B類網(wǎng)絡(luò)共有216個B類地址。C類地址的網(wǎng)絡(luò)地址為前三個8位數(shù)組，第一個字節(jié)以110開始，因此，C類網(wǎng)絡(luò)地址的有效位數(shù)為（24-3）位＝21位，C類地址的第一個字節(jié)在192-223之間。C類地址的主機地址為后面的一個字節(jié)，共8位。C類地址的范圍為-55，每一個C類網(wǎng)絡(luò)共有28個C類地址。2.2IP地址和子網(wǎng)劃分2.2.1IP地址D類地址的第一個8位數(shù)組以1110開頭，因此，D類地址的第一個字節(jié)在224-239之間。D類地址通常作為組播地址。E類地址的第一個字節(jié)在240-255之間，保留用于科學(xué)研究。

以上五類IP地址中，經(jīng)常用到的是A、B、C三類地址。IP地址用于唯一地標(biāo)識一臺網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，但并不是每一個IP地址都是可用的，一些特殊的IP地址被用于其他的用途，不能用于標(biāo)識網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，見表2-1。3保留的IP地址部分IP地址不能用于標(biāo)識網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，保留做其他用途，特殊用途的IP地址如表2-1所示。2.2IP地址和子網(wǎng)劃分2.2.1IP地址網(wǎng)絡(luò)部分主機部分地址類型用途任意全0網(wǎng)絡(luò)地址代表一個網(wǎng)段任意全1廣播地址特定網(wǎng)段的所有節(jié)點127任意環(huán)回地址環(huán)回測試全0所有網(wǎng)絡(luò)用于指定默認路由全1廣播網(wǎng)絡(luò)本網(wǎng)段所有節(jié)點表2-1特殊用途的IP地址

主機部分全0的IP地址代表一個網(wǎng)段本身。

主機部分全1的IP地址，稱為網(wǎng)段廣播地址，用于標(biāo)識一個網(wǎng)絡(luò)的所有主機，如55、55等。路由器可以在

或者

等網(wǎng)段轉(zhuǎn)發(fā)廣播包。廣播地址用于向本網(wǎng)段的所有節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)包。廣播地址可作為目的IP地址向本網(wǎng)段的所有節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)包。

網(wǎng)絡(luò)部分為127的IP地址，如，往往用于環(huán)路測試目的。

全0的IP地址代表所有的主機，地址用于指定默認路由。

全1的IP地址55也是廣播地址，但55代表所有主機，用于向網(wǎng)絡(luò)的所有節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)包，這樣的廣播不能被路由器轉(zhuǎn)發(fā)。2.2IP地址和子網(wǎng)劃分2.2.1IP地址4公有IP地址和私有IP地址

公有IP地址（publicaddress）由InterNIC負責(zé)。該類IP屬于廣域網(wǎng)范疇，訪問互聯(lián)網(wǎng)需要配置公有IP地址。

私有IP地址（privateaddress）專門為組織機構(gòu)內(nèi)部使用，該類IP地址屬于局域網(wǎng)范疇，離開所在的局域網(wǎng)則無法訪問互聯(lián)網(wǎng)。

保留的私有地址目前主要有以下三類。A類：-55。B類：-55。C類：-55。2.2IP地址和子網(wǎng)劃分2.2.1IP地址5固定IP地址和動態(tài)IP地址固定IP地址，也可稱為靜態(tài)IP地址，是長期固定分配給一臺計算機使用的IP地址，一般只有特殊的服務(wù)器才擁有固定IP地址。由于IP地址資源非常短缺，普通寬帶接入用戶一般不具備固定IP地址，而是通過DHCP(DynamicHostConfigureProtocol，動態(tài)主機配置協(xié)議）動態(tài)分配一個臨時IP地址，這類IP稱為動態(tài)IP地址。6可用IP地址的計算對于一個網(wǎng)段，假設(shè)其主機部分的位數(shù)為n，則可用的主機地址個數(shù)為2n-2個。例如，B類網(wǎng)段有16個主機位，因此有216個主機IP地址，去掉一個網(wǎng)絡(luò)地址：和一個廣播地址55不能用作標(biāo)識主機，共有216-2個可用主機IP地2.2IP地址和子網(wǎng)劃分2.2.2子網(wǎng)劃分和子網(wǎng)掩碼1子網(wǎng)劃分

早期IP地址是簡單的兩級結(jié)構(gòu)，即分為網(wǎng)絡(luò)地址和主機地址兩部分。為接入互聯(lián)網(wǎng)的機構(gòu)分配一個A、B或C類IP地址，能滿足當(dāng)時的需求。例如172.16.X.X是B類地址，分給某個接入互聯(lián)網(wǎng)的機構(gòu)使用，這個網(wǎng)段是一個整體，可用主機IP有216-2個。

這種分配方法存在以下問題：

第1，IP地址浪費嚴重；

第2，IP網(wǎng)絡(luò)數(shù)量不夠分配；

第3，業(yè)務(wù)擴展缺乏靈活性。

因此兩級劃分IP地址的方案無法滿足眾多機構(gòu)接入互聯(lián)網(wǎng)的需求。解決辦法是進行子網(wǎng)劃分，就是把某個A、B和C類IP地址根據(jù)業(yè)務(wù)需求分解為多個子網(wǎng)。2.2IP地址和子網(wǎng)劃分2.2.2子網(wǎng)掩碼和子網(wǎng)劃分

如圖2-7所示，劃分子網(wǎng)的方法是從IP地址的主機號部分借用若干位作為子網(wǎng)號，剩余的位作為主機位。于是，兩級劃分的IP地址變?yōu)槿墑澐值腎P地址。子網(wǎng)劃分是組織機構(gòu)的內(nèi)部事務(wù)，外部網(wǎng)絡(luò)不需要了解機構(gòu)內(nèi)有多少個子網(wǎng)。從外部網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給本結(jié)構(gòu)某個主機的數(shù)據(jù)，可以仍然根據(jù)原來的選路規(guī)則發(fā)送到本結(jié)構(gòu)連接外部網(wǎng)絡(luò)的路由器上。此路由器收到IP數(shù)據(jù)包后，再按網(wǎng)絡(luò)號和子網(wǎng)號找到目的子網(wǎng)，將IP數(shù)據(jù)包交付給目的主機。

子網(wǎng)劃分便于地址的有效利用、分配和管理。圖2-7三級劃分的IP地址2.2IP地址和子網(wǎng)劃分2.2.2子網(wǎng)掩碼和子網(wǎng)劃分2子網(wǎng)掩碼

子網(wǎng)掩碼（subnetmask，也稱為網(wǎng)絡(luò)掩碼）的作用是把主機號和網(wǎng)絡(luò)號、子網(wǎng)號區(qū)分開。子網(wǎng)掩碼和IP地址一樣都是32位長度，由一串連續(xù)的二進制“1”和一串連續(xù)的二進制“0”組成，1和0不能交叉出現(xiàn)。子網(wǎng)掩碼可以用點分十進制表示。子網(wǎng)掩碼中的“1”對應(yīng)于IP地址中的網(wǎng)絡(luò)號和子網(wǎng)號，子網(wǎng)掩碼中的“0”對應(yīng)于IP地址中的主機號。將子網(wǎng)掩碼和IP地址進行逐位邏輯與運算，就能得出該IP地址的子網(wǎng)地址。

所有網(wǎng)絡(luò)都必須有一個掩碼（addressmask)。如果一個網(wǎng)絡(luò)沒有劃分子網(wǎng)，那么該網(wǎng)絡(luò)使用默認掩碼。A類地址的默認掩碼為，B類地址的默認掩碼為，C類地址的默認掩碼為。需要說明的是，IP子網(wǎng)劃分并不改變IP地址分類地址的規(guī)定。例如，一個IP地址為，其子網(wǎng)掩碼為，這仍然是一個A類地址，而并非C類地址。2.2IP地址和子網(wǎng)劃分2.2.2子網(wǎng)掩碼和子網(wǎng)劃分

子網(wǎng)掩碼有以下兩種方式來表示。

點分十進制表示法：將二進制的子網(wǎng)掩碼用點分十進制標(biāo)識。例如，C類地址默認掩碼11111111111111111111111100000000可以表示為。

位數(shù)表示法：也稱為斜線表示法，即在IP地址后面加上一個斜線“/”，然后寫上子網(wǎng)掩碼中二進制1的位數(shù)。例如，C類地址默認掩碼11111111111111111111111100000000可以表示為“/24”。

下面舉例說明如何根據(jù)IP地址和子網(wǎng)掩碼計算網(wǎng)絡(luò)號和主機號。

2.2IP地址和子網(wǎng)劃分2.2.2子網(wǎng)掩碼和子網(wǎng)劃分3地址計算示例如圖2-8所示，B類IP地址60，子網(wǎng)掩碼92，要求計算該IP地址所處的子網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)地址、子網(wǎng)的廣播地址及可用IP地址范圍。圖2-8地址計算示例2.2IP地址和子網(wǎng)劃分2.2.2子網(wǎng)掩碼和子網(wǎng)劃分計算過程如下。①首先將IP地址轉(zhuǎn)換為二進制表示；②然后將子網(wǎng)掩碼也轉(zhuǎn)換成二進制表示；③在子網(wǎng)掩碼的1與0之間劃一條豎線，豎線左邊即為網(wǎng)絡(luò)位和子網(wǎng)位，豎線右邊為主機位。④將主機位全部置0，網(wǎng)絡(luò)位和子網(wǎng)位照寫就是子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)地址；⑤將主機位全部置1，網(wǎng)絡(luò)位和子網(wǎng)位照寫就是子網(wǎng)的廣播地址；⑥、⑦介于子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)地址與子網(wǎng)的廣播地址之間的即為子網(wǎng)內(nèi)可用IP地址范圍；⑧然后將網(wǎng)絡(luò)位和主機位地址寫全；⑨最后轉(zhuǎn)換成十進制表示形式。2.3以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)2.3以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)2.3.1以太網(wǎng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和幀結(jié)構(gòu)1局域網(wǎng)參考模型局域網(wǎng)只包括OSI參考模型的最低兩層，即物理層和數(shù)據(jù)鏈路層，其中數(shù)據(jù)鏈路層進一步分為邏輯鏈路控制子層（LLC）和媒體接入控制子層（MAC），如圖2-9所示。圖2-9局域網(wǎng)參考模型

媒體接入控制子層（MAC）—數(shù)據(jù)鏈路層中與媒體接入有關(guān)的功能集中在MAC子層，MAC子層主要負責(zé)媒體訪問控制，其具體功能為：數(shù)據(jù)封裝成幀或解封裝、比特差錯控制和尋址等。

邏輯鏈路控制子層（LLC）—數(shù)據(jù)鏈路層中與媒體接入無關(guān)的功能集中在LLC子層，LLC子層主要功能有：建立和釋放LLC子層的邏輯連接、提供與高層的接口、差錯控制以及給幀加序號等。2.3以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)2.3.1以太網(wǎng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和幀結(jié)構(gòu)2以太網(wǎng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)是在70年代由美國施樂公司推出的局域網(wǎng)技術(shù)。IEEE（電器和電子工程師協(xié)會）下屬的802協(xié)議委員會制定了一系列局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，其中以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)為IEEE802.3系列協(xié)議。早期以太網(wǎng)采用同軸電纜作為傳輸媒質(zhì)，后期主要采用網(wǎng)線和光纖作為傳輸媒質(zhì)。常用的以太網(wǎng)協(xié)議如下。IEEE802.3—以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)；IEEE802.2—LLC（邏輯鏈路控制）標(biāo)準(zhǔn)；IEEE802.3u—100M以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)；IEEE802.3z/ab—1000M以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)；IEEE802.3ae—10GE以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。隨著以太網(wǎng)技術(shù)的不斷進步與帶寬的提升，還有其他的以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。目前在很多情況下以太網(wǎng)成為了局域網(wǎng)的代名詞。2.3以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)2.3.1以太網(wǎng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和幀結(jié)構(gòu)3MAC地址MAC地址是MAC層的地址，也叫硬件地址或物理地址，含48比特。它可以轉(zhuǎn)換成12位十六進制數(shù)，這個十六進制數(shù)分成三組，每組有4個十六進制數(shù)字，中間以逗點分開。MAC地址一般燒入NIC（網(wǎng)絡(luò)接口控制器）中，不可更改。MAC地址由兩部分組成，分別是供應(yīng)商代碼和序列號。供應(yīng)商代碼代表NIC制造商的名稱，占用MAC地址的前6位十六進制數(shù)字，即24位二進制數(shù)字。序列號由NIC制造商命名，它占用剩余的6位十六進制數(shù)字，即最后的24位二進制數(shù)字。2.3以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)2.3.1以太網(wǎng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和幀結(jié)構(gòu)4以太網(wǎng)的幀結(jié)構(gòu)以太網(wǎng)幀結(jié)構(gòu)如圖2-10所示。前導(dǎo)符：前7字節(jié)交替由0和1組成用作同步。后1字節(jié)為幀定界符開始(StartofFrameDelimiter)：特殊模式10101011表示幀的開始。目的MAC地址：表示目的節(jié)點的48比特MAC地址。源MAC地址：表示源節(jié)點的48比特MAC地址。長度/類型字段：說明數(shù)據(jù)區(qū)的長度或類型。校驗碼：使用32位循環(huán)冗余校驗碼（CRC）作為誤碼檢測。圖2-10以太網(wǎng)幀結(jié)構(gòu)2.3以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)2.3.2以太網(wǎng)交換機原理

在交換式以太網(wǎng)技術(shù)出現(xiàn)以前是傳統(tǒng)共享式以太網(wǎng)技術(shù)，共享式以太網(wǎng)采用CSMA/CD（CarrierSenseMultipleAccesswithCollisionDetection，帶沖突監(jiān)測的載波偵聽多址訪問）協(xié)議。采用共享式以太網(wǎng)技術(shù)的設(shè)備是集線器，集線器連接的所有站點都屬于同一個沖突域