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 第6讲 数据链路层之三

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 第6讲 数据链路层之三

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 第6讲 数据链路层之三

802.11 MAC层: CSMA/CA 802.11 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 第6讲 数据链路层之三

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 第6讲 数据链路层之三

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 第6讲 数据链路层之三

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 第6讲 数据链路层之三

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) 第6讲 数据链路层之三

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 第6讲 数据链路层之三

PPP 无需做的工作 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! 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! 第6讲 数据链路层之三

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) 第6讲 数据链路层之三

PPP 数据帧 info: 所携带的上层数据 check: CRC 进行错误检测 第6讲 数据链路层之三

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 第6讲 数据链路层之三

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 第6讲 数据链路层之三

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 第6讲 数据链路层之三

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 第6讲 数据链路层之三

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 第6讲 数据链路层之三

ATM: 网络层 或 链路层 ? 理想（Vision）: 端对端的传输: “ATM从桌面到桌面” 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 第6讲 数据链路层之三

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 第6讲 数据链路层之三

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) User data AAL PDU ATM cell 第6讲 数据链路层之三

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 第6讲 数据链路层之三

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 Guarantees ? Network Architecture Internet ATM Service Model best effort CBR VBR ABR UBR Congestion feedback no (inferred via loss) no congestion yes Bandwidth none constant rate guaranteed minimum Loss no yes Order no yes Timing no yes 第6讲 数据链路层之三

ATM层: 虚电路 VC传输: 信元的传输是通过 VC完成的 永久型虚电路(PVCs) 交换型虚电路 (SVC): 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 第6讲 数据链路层之三

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) 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 第6讲 数据链路层之三

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 第6讲 数据链路层之三

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） 第6讲 数据链路层之三

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 第6讲 数据链路层之三

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) 第6讲 数据链路层之三

IP-Over-ATM IP over ATM 用ATM网络替代传统 “网络” (e.g., LAN 网段) ATM地址, IP 地址 MAC (802.3) 和 IP 地址 ATM network Ethernet LANs Ethernet LANs 第6讲 数据链路层之三

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! ATM network Ethernet LANs 第6讲 数据链路层之三

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 第6讲 数据链路层之三

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 第6讲 数据链路层之三

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 第6讲 数据链路层之三

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 第6讲 数据链路层之三

IP vs. X.25 X.25: 可以做到可靠的、按序的端对端的传递 IP: 只能完成不可靠的, 可能失序的端对端传递 “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 第6讲 数据链路层之三

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 无错误控制 进行端对端的拥塞控制 第6讲 数据链路层之三

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) 第6讲 数据链路层之三

帧中继 (续) Flag 位, 01111110, 界定帧 address: 10 位 VC ID 字段 3 拥塞控制位 flags data CRC 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） 第6讲 数据链路层之三

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 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 第6讲 数据链路层之三

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) 第6讲 数据链路层之三

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 第6讲 数据链路层之三

互联实例1：远程PC接入局域网 LAN 拨号访问服务器 RAS PSTN Modem Modem PC PC 第6讲 数据链路层之三

互联实例2：利用帧中继实现局域网远程互联 LAN1 LAN2 LAN3 路由器 FRS：帧中继交换机 FRS FRS 广域网 FRS 路由器 第6讲 数据链路层之三

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 第6讲 数据链路层之三

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 网络层 IP/IPX/… 数据链路层 PPP/SLIP RS-232 物理层 第6讲 数据链路层之三

PSTN的组成 中继网 用户家庭 电信公司 电话交换机 用户的设备 电话公司的设备 RS-232 模拟线路 数字线路 计算机 MODEM 本地环路 用户的设备 电话公司的设备 RS-232 第6讲 数据链路层之三

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 第6讲 数据链路层之三

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 网络层 控制：LAPD 用户：PPP、FR、LAPB(X.25)等 网络层 控制：Q.931 用户：IP、X.25 控制呼叫 用户访问 Q.931 IP/IPX X.25 网络层 LAPD(Q.921) PPP FR LAPB 数据链路层 I.430/I.431 物理层 第6讲 数据链路层之三

ISDN的组成 家庭用的ISDN 广域网 用户家庭 电信公司 ISDN交换机 NT1 T U 用户的设备 电信公司的设备 ISDN数字电话 本地回路 NT1 TE1 TE1 TE1 广域网 T U 用户的设备 电信公司的设备 第6讲 数据链路层之三

大型商用的ISDN 广域网 用户办公室 电信公司 ISDN交换机 NT2 S NT1 S U T S PBX 电信公司的设备 R 用户的设备 TE1 ISDN交换机 NT2 S 本地回路 TE1 NT1 S 广域网 TE1 U T S PBX TA TE2 电信公司的设备 R 用户的设备 第6讲 数据链路层之三

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。 第6讲 数据链路层之三

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。 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。 第6讲 数据链路层之三

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。 第6讲 数据链路层之三

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 第6讲 数据链路层之三

数字管道示意图 BRI PRI 基本速率数字管道，144kbps 主速率数字管道，2Mbps D B1 B2 D B1~B30 第6讲 数据链路层之三

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。 第6讲 数据链路层之三

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 IP/IPX X.25 网络层 PPP FR HDLC LAPB 数据链路层 RS-232/V.35/… 物理层 第6讲 数据链路层之三

DDN的组成 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 DDN节点 DTE DTE 数字专线 数字专线 DDN节点 DDN节点 DDN节点 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 第6讲 数据链路层之三

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。 第6讲 数据链路层之三

DDN的特点 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 第6讲 数据链路层之三

用DDN进行LAN互联 DDN 64k-2M 64k-2M 路由器 路由器 LAN1 LAN2 第6讲 数据链路层之三

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 第6讲 数据链路层之三

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.25 网络层 LAPB 数据链路层 X.21/RS-232/V.35/… 物理层 第6讲 数据链路层之三

X.25网络的组成 PSE DTE DTE D C E D C E 广域网 X.25 X.25 PSE：分组交换设备 第6讲 数据链路层之三

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。 第6讲 数据链路层之三

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。 第6讲 数据链路层之三

PAD 非分组终端 DCE 打包拆包 缓冲区 X.25网络 PAD的工作原理 第6讲 数据链路层之三

X.25提供的服务 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。 第6讲 数据链路层之三

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） 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 第6讲 数据链路层之三

用X.25进行LAN互联 X.25 LAN1 LAN2 64k 64k 同步MODEM 同步MODEM 路由器 路由器 第6讲 数据链路层之三

帧中继（Frame 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 第6讲 数据链路层之三

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 高层 FR X.25 控制 用户 网络层 网络层 Q.931 Q.933 数据链路层 数据链路层 LAPF (Q.922) LAPF (核心) 物理层 物理层 V.35/I.430/I.431 第6讲 数据链路层之三

F.R网络的组成 广域网 PSTN, X.25, DDN FRS FRS FRS FRS Router Host Bridge LAN 网桥 CSU/DSU LAN 帧中继在这里工作 LAN 第6讲 数据链路层之三

如T1/E1一次群(TDM标准)复用设备和帧交换结点机。 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。 第6讲 数据链路层之三

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。 第6讲 数据链路层之三

用DLCI路由用户数据帧 A B C 帧中继交换机 192.168.0.1 10.0.0.1 LAN 192.168.0.0 DA=10.0.0.1 DLCI=111 A把DLCI=111 映射为DLCI=222 R1 R2 DLCI=333 R1把10.0.0.1映射为DLCI=111 B把DLCI=222 映射为DLCI=333 DLCI=222 A B C 帧中继交换机 第6讲 数据链路层之三

FR中虚电路 在FR中，多条虚电路可复用一条物理线路。 A B C 11 22 12 21 14 13 31 32 R1 102 R2 101 100 106 交换机A的路由表 IN DLCI OUT 11 100 12 103 101 13 104 102 14 105 11 22 103 12 21 交换机B的路由表 IN DLCI OUT 21 103 22 106 14 A 13 B 104 105 31 32 107 R3 C R4 交换机C的路由表 IN DLCI OUT 31 104 32 107 第6讲 数据链路层之三

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。 第6讲 数据链路层之三

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。 　　 第6讲 数据链路层之三

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。 第6讲 数据链路层之三

几种用户数字线的比较 技术 速度 距离 应用 ADSL/ RADSL HDSL SDSL VDSL 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 HDSL 1.544Mb/s(T1) 2.048Mb/s(E1) 4.5km 中继线、帧中继接入 SDSL 3km 中继线、LAN互连 VDSL 15-52Mb/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 第6讲 数据链路层之三

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）。 第6讲 数据链路层之三

ADSL工作原理 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 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 第6讲 数据链路层之三

ADSL的频谱 从这个意义上看，ADLS采用了频分复用技术。 f 4kHz 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。 第6讲 数据链路层之三

ADSL的编码技术 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。 第6讲 数据链路层之三

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25638000≈9.5Mbit/s。 第6讲 数据链路层之三

DMT的信道划分与位流分配 …… f f 4kHz 20kHz 1.1MHz 信道容量随频率的不同而不同 每信道的数据位数 共256个 信道容量随频率的不同而不同 每信道的数据位数 f 分配给每信道的数据位数根据信道容量的不同而不同 第6讲 数据链路层之三

ADSL的网络结构 用户端设备包括： 中心节点设备包括： 两部分组成：用户端设备和中心节点设备 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 第6讲 数据链路层之三

当POTS分离器和ADSL Modem做到一起时的连接方法 用户端 本地环路 中心端 DSLAM ADSL Modem 因特网 POTS 分离器 计算机 POTS 分离器 铜质双绞线对 电话机 PSTN 程控交换机 计算机 ADSL Modem 铜质双绞线对 电话机 当POTS分离器和ADSL Modem做到一起时的连接方法 第6讲 数据链路层之三

本讲小结 链路层服务原理: 不同的链路层技术 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 Ethernet hubs, bridges, switches IEEE 802.11 LANs PPP ATM X.25, Frame Relay,DDN xDSL 第6讲 数据链路层之三