接入网.docx
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接入网
5.4 Internet接入技术
用户计算机和用户网络接入Internet所采用的技术和接入方式的结构，统称为Internet接入技术，其发生在连接网络与用户的最后一段路程，是网络中技术最复杂、实施最困难、影响面最广的一部分。
5.4.1 Internet骨干网
对我国Internet骨干网以及ISP的了解有助于理解后面将讲到的各种接入方式。
这部分是Internet接入的准备知识。
1. 我国Internet骨干网
骨干网是国家批准的可以直接和国外连接的城市级高速互联网，它由所有用户共享，负责传输大范围（在城市之间和国家之间）的骨干数据流。
骨干网基于光纤，通常采用高速传输网络传输数据和高速包交换设备提供网络路由。
建设、维护和运营骨干网的公司或单位就被称为Internet运营机构（也称为Internet供应商）。
不同的Internet运营机构拥有各自的骨干网，以独立于其他供应商。
国内各种用户想连到国外都得通过这些骨干网。
我国现有Internet骨干网互联情况及出口带宽如图5.20所示。
（1）中国科技网（CSTNET）。
由中国科学院计算机网络信息中心运行和管理，始建于1989年，于1994年4月首次实现了我国与国际互联网络的直接连接，为非营利、公益性的国家级网络，也是国家知识创新工程的基础设施。
主要为科技界、科技管理部门、政府部门和高新技术企业服务。
（2）中国公用计算机互联网（CHINANET）。
由中国电信部门经营管理的中国公用计算机互联网的骨干网，于1994年成立，现已基本覆盖全国所有地州市，并与中国公用分组交换数据网（CHINAPAC）、中国公用数字数据网（CHINADDN）、帧中继网、中国公用电话网（PSTN）和中国公用电子信箱系统（CHINAMAIL）互连互通。
作为中国最大的Internet接入单位，为中国用户提供Internet接入服务。
（3）中国教育和科研计算机网（CERNET）。
由国家投资建设，教育部负责管理，清华大学等高等学校承担建设和运行的全国性学术计算机互联网络，是全国最大的公益性计算机互联网络。
CERNET始建于1994年，是全国第一个IPv4主干网。
截至2003年12月，CERNET主干网传输速率达到2.5Gbps，地区网传输速率达到155Mbps，覆盖全国31个省市近200多座城市，自有光纤20000多公里，独立的国际出口带宽超过800M。
CERNET目前有10个地区中心，38个省节点，全国中心设在清华大学。
CERNET目前联网大学、教育机构、科研单位超过1300个，用户超过1500万人，是我国教育信息化的基础平台。
（4）中国联通计算机互联网（UNINET）。
由中国联通经营管理，是经国务院批准，直接进行国际联网的经营性网络，其拨号接入号码为"165"，面向全国公众提供互联网络服务。
UNINET是架构在联通宽带ATM骨干网基础上的IP承载网络，具有先进性、综合性、统一性、安全性及全国漫游的特点。
（5）中国网通公用互联网（CNCNET）。
由中国网络通信有限公司从1999年8月开始建设和运营，是在我国率先采用IP/DWDM优化光通信技术建设的的全国性高速宽带IP骨干网络，承载包括语音、数据、视频等在内的综合业务及增值服务，并实现各种业务网络的无缝连接，现有光缆总长度58万皮长公里，接入网光缆16万皮长公里，拥有180多个卫星地面站。
2002年5月16日，中国网络通信（控股）有限公司，以及原中国电信集团公司及其所属北方10省（区、市）电信公司和吉通通信有限责任公司组建成立了中国网络通信集团公司，简称“中国网通”。
（6）中国国际经济贸易互联网（CIETNET）。
由1996年成立的中国国际电子商务中心（ChinaInternationalElectronicCommerceCenter，简称CIECC）组建运营，是我国唯一的面向全国经贸系统企、事业单位的专用互联网。
CIECC是国家级全程电子商务服务机构，是国际电子商务开发与应用的先行者，是中国十大国际互联网接入单位之一。
它还建设运营国家“金关工程”骨干网——中国国际电子商务网。
（7）中国长城网（CGWNET）。
军队专用网，属公益性互联网络。
（8）中国移动互联网（CMNET）。
由中国移动自2000年1月开始组建，是全国性的、以带宽IP技术为核心的，可同时提供语音、图像、数据、多媒体等高品质信息服务的开放型电信网络，属经营性互联网络。
（9）中国卫星集团互联网（CSNET）。
由中国卫星通信集团建设，尚在建设中。
图5.20 我国现有Internet骨干网
图5.20中所有数据来自第14次中国互联网统计报告，截至2004年3月30日。
其中虚线表示通过国际专线和国外Internet骨干网相连，虚线旁标示了相应的国际出口带宽数。
图中一个较大的椭圆将所有骨干网串接在一起，表示骨干网两两之间互连互通。
由于拆分后的中国网通带宽资源还没有完全整合，因而图中中国网通分为宽带中国China169网和中国网通互联网两部分来表示。
我国自2000年3月30日国家互联网北京交换中心开通后，相继建成上海和广州中国互联网交换中心。
这三大全国范围的交换中心共同承担着国内大型互联网络的互联任务，使我国主要互联网间互联带宽由原来不到10Mbps大幅度提高到1000Mbps以上。
2. ISP
ISP（InternetServiceProvider），即Internet服务提供商，是指为用户提供Internet接入和Internet信息服务的公司和机构，是进入Internet世界的驿站。
依服务的侧重点不同，ISP可分为两种，IAP（InternetAccessProvider）和ICP（InternetContentProvider）。
其中IAP是Internet接入提供商，以接入服务为主，ICP是Internet内容提供商，提供信息服务。
用户的计算机（或计算机网络）通过某种通信线路连接到ISP，借助于与国家骨干网相连的ISP接入Internet。
因而从某种意义上讲，ISP是全世界数以亿计的用户通往Internet的必经之路。
目前，我国主要Internet骨干网运营机构在全国的大中型城市都设立了ISP，此外在全国还遍布着由骨干网延伸出来的大大小小ISP。
5.4.2 Internet接入网
讲到Internet接入技术，除了需要了解骨干网之外，更重要的是掌握接入网。
接入网负责将用户的局域网或计算机连接到骨干网。
它是用户与Internet连接的最后一步，因此又叫最后一公里技术。
1. 接入网概念和结构
接入网（AN，AccessNetwork），也称为用户环路，是指交换局到用户终端之间的所有机线设备，主要用来完成用户接入核心网（骨干网）的任务。
国际电联电信标准化部门（ITU-T）G.902标准中定义接入网由业务节点接口（SNI，ServiceNodeInterface）和用户网络接口（UNI，UserNetworkInterface）之间一系列传送实体（诸如线路设备和传输）构成，具有传输、复用、交叉连接等功能，可以被看作与业务和应用无关的传送网。
它的范围和结构如图5.21所示。
图5.21 核心网与用户接入网示意图
Internet接入网分为主干系统、配线系统和引入线三个部分。
其中主干系统是交换中心到交接箱之间的部分，一般为传统电缆和光缆，长数公里；配线系统是交接箱到分线盒之间的部分，可能是电缆或光缆，长度一般为数百米，而引入线为最后一段连接用户终端的部分，通常为数米到数十米，多采用铜线。
2. 接入网接口
接入网所包括的范围可由3个接口来标志。
在网络端，它通过节点接口SNI与业务节点（SN，ServiceNode）相连；在用户侧，经由用户网络接口UNI与用户终端相连；而管理功能则通过Q3接口与电信管理网（TMN，TelecomunicationManagementNetwork）相连。
图5.23显示了接入网这3个接口的位置。
3. 接入网分类
接入网根据使用的媒质可以分为有线接入网和无线接入网两大类，其中有线接入网又可分为铜线接入网、光纤接入网和光纤同轴电缆混合接入网等，无线接入网又可分为固定接入网和移动接入网。
4. 主要接入技术
Internet接入技术很多，除了最常见的拨号接入外，目前正广泛兴起的宽带接入相对于传统的窄带接入而言显示了其不可比拟的优势和强劲的生命力。
宽带是一个相对于窄带而言的电信术语，为动态指标，用于度量用户享用的业务带宽，目前国际还没有统一的定义，一般而论，宽带是指用户接入传输速率达到2Mbps及以上、可以提供24小时在线的网络基础设备和服务。
宽带接入技术主要包括以现有电话网铜线为基础的xDSL接入技术，以电缆电视为基础的混合光纤同轴（HFC）接入技术，以太网接入，光纤接入技术等多种有线接入技术以及无线接入技术。
表5-10显示了主要接入技术的部分典型特征。
表5-10 Internet主要接入技术一览表
Internet接入技术
客户端所需
主要设备
接入网
主要传输媒介
传输速率（bps）
窄带/
宽带
有线/
无线
特点
电话拨号接入
普通Modem
电话线
（PSTN）
33.6K~56K
窄带
有线
简单，方便，但速度慢，应用单一
上网时不能打电话，只能接一个终端
可能出现线路繁忙、中途断线等
专线接入（DDN、帧中继、数字电路等）
不同专线方式设备有所不同
电信专用线路
依线路而定
兼有
有线
专用线路独享，速度快，稳定可靠
但费用相对较高
ISDN接入
NT1、NT2，
ISDN适配器等
电话线（ISDN数字线路）
128K
窄带
有线
按需拨号，可以边上网边打电话
数字信号传输质量好，线路可靠性高
可同时使用多个终端，但应用有限
ADSL（xDSL）
ADSLModem
ADSL路由器
网卡，Hub
电话线
上行1M
下行8M
宽带
有线
安装方便，操作简单，无须拨号
利用现有电话线路，上网打电话两不误
提供各种宽带服务，费用适中，速度快
但受距离影响（3~5km），
对线路质量要求高，抵抗天气能力差
以太网接入及
高速以太网接入
以太网接口卡、交换机
五类双绞线
10M、100M、1000M、1G、10G
宽带
有线
成本适当，速度快，技术成熟
结构简单，稳定性高，可扩充性好
但不能利用现有电信线路，
要重新铺设线缆
HFC接入
CableModem
机顶盒
光纤+同轴电缆
上行320K~10M
下行27M和36M
宽带
有线
利用现有有线电视网
速度快，是相对比较经济的方式
但信道带宽由整个社区用户共享，用户数增多，带宽就会急剧下降
安全上有缺陷，易被窃听
适用于用户密集型小区
光纤FTTx接入
光分配单元ODU
交换机，网卡
光纤
铜线（引入线）
10M、100M、1000M、1G
宽带
有线
带宽大，速度快，通信质量高
网络可升级性能好，用户接入简单
提供双向实时业务的优势明显
但投资成本较高，无源光节点损耗大
电力线接入
电力线
宽带
有线
电力网覆盖面广
目前技术尚不成熟，仍处于研发中
无线接入
卫星通信
卫星天线和卫星接收Modem
卫星链路
依频段、卫星、技术而变
兼有
无线
方便，灵活
具有一定程度的终端移动性
投资少，建网周期短，提供业务快
可以提供多种多媒体宽带服务
但占用无线频谱，易受干扰和气候影响
传输质量不如光缆等有线方式
移动宽带业务接入技术尚不成熟
LMDS
基站设备BSE，
室外单元、室内单元，无线网卡
高频微波
上行1.544M
下行51.84M
~155.52M
宽带
移动无线接入
移动终端
无线介质
19.2K，144K，384K，2M
窄带
总之，各种各样的接入方式都有其自身的长短、优劣，不同需要的用户应该根据自己的实际情况做出合理选择，目前还出现了两种或多种方式综合接入的趋势，如FTTx+ADSL、FTTx+HFC、ADSL+WLAN（无线局域网）、FTTx+LAN等。
5.4.3 电话拨号接入
电话拨号接入是个人用户接入Internet最早使用的方式之一，也是目前为止我国个人用户接入Internet使用最广泛的方式之一，它将用户计算机通过电话网接入Internet。
据《第十四次中国互联网发展统计》调查结果显示，截至2004年6月30日，我国8700万上网用户中，使用拨号上网的用户数为5155万人，占59.3%，其余为使用专线、ISDN、宽带上网等。
在我国3630万台上网计算机中，通过拨号方式接入互联网的计算机有2097万台，占57.8%。
由此可见，我国上网方式中拨号接入一直占主流地位。
电话拨号接入非常简单，只需一个调制解调器（Modem）、一根电话线即可，但速度很慢，理论上只能提供33.6Kbps的上行速率和56Kbps的下行速率，主要用于个人用户，有以下两种接入方式。
（1）拨号仿真终端方式
这种方式适用于单机用户。
用户使用调制解调器，通过电话交换网连接Internet服务提供商（ISP）的主机，成为该主机的一个远程终端，其功能与ISP主机连接的那些真正终端完全一样。
这种方式简单、实用、费用较低。
缺点是用户机没有IP地址，使用前必须在ISP主机上建立一个帐号，用户收到的E-mail和FTP获取的文件均存于ISP主机中，必须联机阅读。
另外，这种方式不能使用WWW等高级图形软件。
（2）拨号IP方式
所谓拨号IP方式是采用“串行连接网间协议”（SLIP，SerialLineInternetProtocol）或“点到点协议”（PPP，PointtoPointProtocol），使用调制解调器，通过电话网与ISP主机连接，再通过ISP的路由器接入Internet。
我们常说的拨号上网就是此种方式，并多用PPP协议。
这种方式的优点是用户上网时拥有独立的IP地址，与Internet上其他主机的地位是平等的，并且可使用Navigator、InternetExplorer等高级图形界面浏览器。
另外，由于动态分配IP地址，可充分利用有限的IP地址资源，并且降低了每个用户的入网费用。
5.4.4 专线接入
对于上网计算机较多、业务量大的企业用户，可以采用租用电信专线的方式接入Internet。
我国现有的几大基础数据通信网络——中国公用数字数据网（chinaDDN）、中国公用分组交换数据网（chinaPAC）、中国公用帧中继宽带业务网（chinaFRN）、无线数据通信网（chinaWDN）均可提供线路租用业务。
因而广义上专线接入就是指通过DDN、帧中继、X.25、数字专用线路、卫星专线等数据通信线路与ISP相连，借助ISP与Internet骨干网的连接通路访问Internet的接入方式。
其中，DDN专线接入最为常见，应用较广。
它利用光纤、数字微波、卫星等数字信道和数字交叉复用节点，传输数据信号，可实现2Mbps以内的全透明数字传输以及高达155Mbps速率的语音、视频等多种业务。
DDN专线接入时，对于单用户通过市话模拟专线接入的，可采用调制解调器、数据终端单元设备和用户集中设备就近连接到电信部门提供的数字交叉连接复用设备处；对于用户网络接入就采用路由器、交换机等。
DDN专线接入特别适用于金融、证券、保险业、外资及合资企业、交通运输行业、政府机关等。
5.4.5 ISDN接入
ISDN（IntegratedServicesDigitalNetwork）综合业务数字网接入，俗称“一线通”，是普通电话（模拟Modem）拨号接入和宽带接入之间的过渡方式。
ISDN接入Internet与使用Modem普通电话拔号方式类似，也有一个拨号的过程。
不过不同的是，它不用Modem而是用另一设备ISDN适配器来拨号，另外普通电话拨号在线路上传输模拟信号，有一个Modem“调制”和“解调”的过程，而ISDN的传输是纯数字过程，通信质量较高，其数据传输比特误码率比传统电话线路至少改善十倍，此外它的连接速度快，一般只需几秒钟即可拨通。
使用ISDN最高数据传输速率可达128Kbps。
1. ISDN接入用户端设备
ISDN接入在用户端主要应用两类终端设备，一个是必不可少的统一专用终端设备NT1，即多用途用户-网络接口，ISDN所有业务都通过NT1来提供。
另一类是用户设备，种类很多，有计算机、ISDN电视会议系统、PC桌面系统（包括可视电话）、ISDN小交换机、ISDN路由器、ISDN拨号服务器、数字电话机、四类传真机、ISDN无线转换器等。
对于用户设备中的非ISDN设备（如计算机）必须配置ISDN适配器，将其转换连接到ISDN线路上。
ISDN适配器和Modem一样又分为内置和外置两类，内置的一般称为ISDN内置卡或ISDN适配卡，而外置的则称为TA。
2. ISDN接入方式
用户通过ISDN接入Internet有如下三种方式：
（1）单用户ISDN适配器直接接入
此方式为ISDN接入中最简单的一种连接方式。
将ISDN适配器安装于计算机（及其他非ISDN终端）上，通过ISDN适配器拨号接入Internet，具体端口连接方式如图5.24所示。
图5.24 ISDN接入用户端连接图
NT1提供两种端口，S/T端口和U端口。
S/T采用RJ45插头，即网线接头，一般可以同时连接两台终端设备，如果有更多终端设备需要接入时，可以采用扩展的连接端口；U端口采用RJ11插头，即普通电话接头，用来连接普通话机、ISDN入户线等。
即图5.29中所示，NT1一端通过RJ11接口与电话线相连，另一端通过S/T接口与ISDN适配器、ISDN设备相连，NT1为ISDN适配器提供了接口和接入方式。
图中虚线表示可以任选ISDN适配卡或TA。
由此可见，对用户而言，虽然用户端线路和普通模拟电话线路完全相同，但是用户设备不再直接与线路连接。
所有终端设备都是通过S/T端口或U端口接入网络的。
（2）ISDN适配器+小型局域网
对于小型局域网，利用ISDN上网时，须将装有ISDN适配器的计算机设为服务器，由它拨号接入Internet，连接方式与
（1）中相同，其上另配一块网卡，连接内部局域网Hub，其它计算机作为客户端，从而实现整个局域网连入Internet。
这种方案的最大优点是节约投资，除ISDN适配器外，无需添加任何网络设备，但速度较慢。
（3）ISDN专用交换机方式
适用于局域网中用户数较多（如中型企事业单位）的情况。
它可用于实现多个局域网、多种ISDN设备的互连及接入Internet，这种方案比租用线路更加灵活和经济。
此方式中仅用NT1已不能满足需要，必须增加一个设备——ISDN专用交换机PBX，即第2类网络端接设备NT2。
NT2一端和NT1连接，另一端和电话、传真机、计算机、集线器等各种用户设备相连，为它们提供接口。
5.4.6 xDSL接入
xDSL是DSL（DigitalSubscriberLine）的统称，意即数字用户线路，是以电话铜线（普通电话线）为传输介质，点对点传输的宽带接入技术。
它可以在一根铜线上分别传送数据和语音信号，其中数据信号并不通过电话交换设备，并且不需要拨号，不影响通话。
其最大的优势在于利用现有的电话网络架构，不需要对现有接入系统进行改造，就可方便地开通宽带业务，被认为是解决“最后一公里”问题的最佳选择之一。
DSL同样是调制解调技术家族的成员，只是采用了不同于普通Modem的标准，运用先进的调制解调技术，使得通信速率大幅度提高，最高能够提供比普通Modem快300倍的兆级传输速率。
此外，它与电话拨号方式不同的是，xDSL只利用电话网的用户环路，并非整个网络，采用xDSL技术调制的数据信号实际上是在原有话音线路上叠加传输，在电信局和用户端分别进行合成和分解，为此，需要配置相应的局端设备，而普通Modem的应用则几乎与电信网络无关。
常用的xDSL技术如表5-11所示。
表5-11 常用xDSL技术列表
xDSL
名称
下行速率（bps）
上行速率（bps）
双绞铜线对数
HDSL
高速率数字用户线
1.544M~2M
1.544M~2M
2或3
SDSL
单线路数字用户线
1M
1M
1
IDSL
基于ISDN数字用户线
128K
128K
1
ADSL
非对称数字用户线
1.544M~8.192M
512K~1M
1
VDSL
甚高速数字用户线
12.96M~55.2M
1.5M~2.3M
2
RADSL
速率自适应数字用户线
640K~12M
128K~1M
1
S-HDSL
单线路高速数字用户线
768K
768K
1
表5-11中xDSL技术可分为对称和非对称技术两种模式。
对称DSL技术指上、下行双向传输速率相同的DSL技术，方式有HDSL、SDSL、IDSL等，主要用于替代传统的T1/E1接入技术。
这种技术具有对线路质量要求低，安装调试简单的特点。
非对称DSL技术为上、下行传输速率不同，上行较慢，下行较快的DSL技术，主要有ADSL、VDSL、RADSL等，适用于对双向带宽要求不一样的应用，如Web浏览、多媒体点播、信息发布、视频点播VOD等，是Internet接入中很重要的一种方式，目前最常用的是ADSL技术。
ADSL（AsymmetricalDigitalSubscriberLine）是在无中继的用户环路上，使用由负载电话线提供高速数字接入的传输技术，是非对称DSL技术的一种，可在现有电话线上传输数据，误码率低。
ADSL技术为家庭和小型业务提供了宽带、高速接入Internet的方式。
在普通电话双绞线上，ADSL典型的上行速率为512kbps～1Mbps，下行速率为1.544～8.192Mbps，传输距离为3～5km，有关ADSL的标准，现在比较成熟的有G.DMT和G.Lite。
一个基本的ADSL系统由局端收发机和用户端收发机两部分组成，收发机实际上是一种高速调制解调器（ADSLModem），由其产生上下行的不同速率。
ADSL的接入模型主要由中央交换局端模块和远端用户模块组成，如图5.25所示。
图5.25 ADSL的接入模型
中央交换局端模块包括在中心位置的ADSLModem、局端滤波器和接入多路复用系统，其中处于中心位置的ADSLModem被称为ADSL中心传送单元（ATU-C，ADSLTransmissionUnit-CentralOffice End），而接入多路复用系统中心的Modem通常被组合成一个接入节点，也被称为ADSL接入复用器（DSLAM，Digital Subscriber Line Access Multiplexer），它为接入用户提供网络接入接口，把用户端ADSL来的数据进行集中、分解，并提供网络服务供应商访问的接口，实现与Internet或其他网络服务的连接。
远端用户模块由用户ADSLModem和滤波器组成，其中用户端ADSLModem通常被叫做ADSL远端传送单元（ATU-R，ADSLTransmissionUnit-Remoteterminal End），用户计算机、电话等通过它们连入公用交换电话网PSTN。
两个模块中的滤波器用于分离承载音频信号的4KHz以下低频带和调制用的高频带。
这样ADSL可以同时提供电话和高速数据业务，两者互不干涉。
从客户端设备和用户数量来看，可以分为以下四种接入情况：
（1）单用户ADSLModem直接连接
此方式多为家庭用户使用，连接时用电话线将滤波器一端接于电话机上，一端接于ADSLModem，再用交叉网
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