電腦詞典/廣域網 Wide Area Networks

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【名稱】:廣域網 Wide Area Networks

【解釋】:  廣域網是互聯地理位置遙遠的計算機系統的通信系統。它可以連接超過壹個機構權限(多個建築物或校園環境)之外的計算機,並且穿越由本地、國家、或國際管理組織控制的公共區域。通常,公共電話網絡形成遠程地點之間的鏈路,但是壹個機構也可以通過安裝微波、衛星和其它通信技術來建立自己的WAN鏈路。網絡的範圍介紹如下:

       局域網(LAN)局限于單壹部門、工作小組或壹個建築物的網絡。

       校園網 在校園或工業園區內不同建築物中的局域網的互聯網絡。它們的傳輸設施和穿越設施通常是專用的。

       城域網(MAN)跨越城市區域公共場地的網絡,它通常是由本地交換電信公司、電纜公司或其它向公衆提供服務的供應商建造的。這種網絡通常是采用微波系統和/或光纖纜線來建立的。

       廣域網(WAN)是壹種全球範圍的網絡。如果使用了公共設施,WAN就涉及了本地電信局(LEC)、長途電信局(IXC)和遠程電信局。

       企業網是壹種廣域網,它互聯本機構在本地或廣域的計算資源,而不論它們的操作系統、通信協議或平台如何。它通常由壹個中央權威機關來管理的。

       Private Network專用網

       不同機構可以建立專用網或公共網。專用網包括機構所有的交換和通信設備,它與租用線路或所有的專用通信線路(例如微波系統)相互聯。專用線路幫助這個機構維護安全性和控制這條線路上傳輸的通信量,並且和提供商簽訂服務等級以保證線路質量和可用性。使用租用T1(1.544Mbps)或T3(45Mbps)建造的專用網,在壹些情況下是可行的,這依賴于預算、傳輸需求和地點間的距離,如下所述:

       租用線路的費用隨著距離的增長而增加,因而它們只有在壹定的地理區域內才可行。

       在兩個地點之間每天進行4小時或更多的WAN通信就比較適合租用壹條專用線路,但是距離費用可能影響這方面的計算。

       當互聯較少的地點時,用租用線路來建立專用網是比較可行的,但是卻不適用于互聯相對來說較少通信量的多個不同地點。

       音頻呼叫和數據傳輸可以多路複用到同壹租用線路,因而如果在地點之間存在壹些音頻和數據傳輸量時,壹些機構就常常選擇這樣的線路。

       如圖W-1所示,壹個專用網連接了四個不同的地點。這些點可以在本地訪問和傳輸區域(LATA)內,其中,租用線路是由本地電信局(LEC)提供的。如果它們穿越了LATA的邊界,就包括了本地和遠程地點的LEC,以及壹個長途電信局(IXC)。

       Public Facilities公共設施

       公用數據網(PDN)是由電信局或增值網(VAC)進行操作的。交換是在這家電信局的網絡中進行的。公共網絡對于連接許多遠程地點,以及當在任何兩個地點間的通信量都不足以使用專用租用線路時的不同地點間的連接,都是最好的選擇。另外,如果顧客的地點由于很遙遠而不能使用租用線路時,選擇公共分組交換網絡也是最好的。壹個PDN,既可以提供分組交換服務,又可以提供電路交換服務,如下所述:

       Circuit-Switching Services電路交換服務

       電路-交換服務提供壹條在信息交換之前提前建立的兩點之間的固定路徑。

       電路-交換服務提供可以預知和有保證的帶寬的專用電路。

       在建立電路時需要壹定的延遲。

       這種帶寬是固定的,不適應通信量的急劇增加的情況。

       壹旦建立了這條電路之後數據傳輸就可以開始。兩個端系統都必須可用以建立壹條鏈路,就象在語音電話連接那樣。

       線路的失效將終止所有的傳輸,或需要用戶幹涉來選擇回避這個問題的路由。

       Packet-Switching Services分組交換服務

       根據分組頭中的目的地址,信息分組選擇路由通過壹個散列網絡。

       分組通過共享的端口時,會出現壹個較小的延遲,特別當分組具有可變長度時,情況更是如此。

       沒有由于要建立壹條電路而産生延遲,但是必須提前定義邏輯的、面向連接的電路。

       可變帶寬的能力支持通信量的急劇增加。

       發送源可以在任何時間進行傳輸,沒有必要提前建立會話。

       網絡自動完成回避失效線路或結點的路由選擇。在公共網絡,具有許多“可變”路由來處理來自失效路徑的通信量。

       確定使用哪種方式(是電路-交換,還是分組交換)是根據可以接受的在發送方與接收方之間的延遲大小來決定的。在壹個發送電子函件和數據文件的面向消息的系統中,數秒、數分鍾,甚至幾個小時的延遲都是可以接受的,這時分組交換系統可以提供最經濟的服務。對于實時應用,例如聯機事務處理和其它交互需求,電路-交換系統是很重要的,而且具體的電路類型決定于通信量的多少和必須進行連接的地點的數量。如果只有壹個用戶,壹條高速的撥號線路是可以接受的,但是如果多個用戶需要同時訪問壹個中央地點,並且是實時的,那麽就需要建立壹個專用網,或使用提供多個地點間的小間隔連接的電路-交換設施。

       象CompuServe信息服務公司、GE信息服務公司、Infonet服務公司和Tymenet全球網絡公司這樣的VAC,向他們的顧客提供壹攬子WAN服務和交費。VAC還可以爲它的顧客提供壹些數據處理和協議轉換。使用壹個PDN可以使妳避免爲這些線路進行協商和建立妳自己的交換設備的煩惱。PDN自己處理這個網絡的任何問題,並且確保數據通過壹個巨大交換線路的網目(mesh)進行傳遞。

       圖W-2表示壹個廣域連接的拓撲結構。壹個本地訪問和傳輸區域(LATA)通常是與壹個電話區域號碼相聯系的壹個地理區域。壹個本地電信局(LEC)是壹個地方Be11運營公司(RBOC),它在LATA區域內進行操作。其它非-Be11通信公司也可以在壹個LATA內進行操作。壹個LEC需要爲長途電信局(IXC)提供壹個訪問點(POP)設施,這些長途電信局可以是AT&T、MCI、US和Sprint等等,因而顧客可以選擇它們希望選擇的IXC。壹些長途電信局提供旁路設施,于是顧客可以直接連接到他們的長途服務,而不是通過IFC 例如MCI最近宣布了壹個計劃,它將在20個美國主要城市建立旁路LEC相應的長途訪問設施。這將對顧客提供相當的經費節省。

       圖W-3示意了WAN連接的物理設備。網橋或路由器在廣域網上濾出來自本地網絡的WAN通信量。對于模擬線路,連接到網橋和路由器的是調制解調器,對于數字線路是信道服務部件/數據服務部件(CSU/DSU)。在(A)中,在模擬電話線路上調制解調器連接兩個LAN。在(B)中,在壹條數字線路上壹個CSU/DSU連接兩個遠程線路,在(C)中,多個地點在分離的T1數字線路上進行互聯。在(D)中,壹個進入公共幀中繼網絡的單壹連接,使用電信局的交換設施和幀中繼分組服務,提供多個遠程地點的連接。注意,在(C)和(D)中,也可以使用語音/數據多路複用器在相同的線路上傳輸語音和數據。

       Carrier Services for WAN Connections WAN連接電信服務

       電信服務包括:撥號電話線路、專用線路、電路-交換或分組交換服務。撥號模擬線路傳輸率的範圍是1,200到28,800bps(在現有標准下),專用交換數字服務的範圍是56Kbps到45Mbps,異步傳輸模式等具有信元中繼的服務現在提供45Mbps的T3速率的服務。下面列出典型的應用:

       電子函件傳輸需要2,400到9,600bps的傳輸率。

       遠程控制程序需要9,600到56,000bps的傳輸率。

       基于LAN應用的遠程交互需要9,600到384,000bps的傳輸率。

       爲獲得所需吞吐率的大致情況,需要將這些傳輸率乘以同時訪問壹條鏈路的用戶的數目。

       撥號模擬服務

       撥號電路使用可以在交換線路提供高達28,000bps傳輸率的調制解調器(使用新的ITU/CCITT V.34調制解調器標准)。由于這些線路是交換的,所以只對連通時間進行收費。

       撥號服務對于偶爾連接的鏈路是很理想的。它們可以爲公司不同地點之間傳輸電子函件提供鏈路,並且使得家庭或移動用戶有能力撥號到這個公司的數據庫。在遠程-控制連接的情況下,用戶撥號到公司的網絡,並且可以控制到這個LAN計算機的連接。該連接到LAN的計算機進行所需處理,並可將屏幕輸出發送給遠程用戶,且從這個遠程用戶接收鍵盤輸入。這種技術減少了通過遠程鏈路的傳輸通信量。

       專用線路

       可以從電信局獲得各種形式的數字線路,這些線路通常都是按月收費的。其中,包括初裝費用,這壹費用是與距離有關的。如果這個線路連接了兩個不同地點的LATA,就包括了本地訪問和傳輸區域(LATA)的本地電信局(LEC),以及長途電信局。如前所述,這種情況可由長管電信局(如MCI)來改變顧客的長途鏈路,而不需要LEC來完成這些工作。

       AT&T和RBOC提供數據電話數字服務(DDS),它的數據傳輸率範圍是2,400到56,000bps。AT&T提供的服務用于創建LATA之間的專用線路,而RBOC提供的服務用于LATA內部創建專用線路。

       T1線路、部分T1線路和T3線路在兆位數量級提供數據傳輸服務。T1電路的數據傳輸率是11.544Mbps。部分T1是爲現在不使用完整的T1線路,但將來卻可能需要使用完整的T1線路的用戶准備的,它提供24個信道,每個信道64Kbps。用戶可以開始時只使用壹定數目的部分T1線路,並且根據需要增加到使用壹條完整的T1線路。電信局建立完整的T1線路,但只允許使用商定的帶寬直到需要使用更多的帶寬爲止。壹條T3線路等價于28條T1線路。

       專用數字線路通常用于傳輸音頻、視頻和數據。數字化音頻轉換需要64Kbps的帶寬,因而許多T1用戶使用數字化和多路複用技術來合並音頻和數據的信號到相同的數字線路上。按照相同的方式,壹個用戶可以租用壹條完整的T1線路,並將其中壹些信道用于公司不同地點之間的語音呼叫,其它剩余的帶寬用于數據傳輸。爲在壹條T1線路上,以壹個單壹數據流的形式傳輸音頻、視頻和數據源的信號,需要使用壹個多路複用器來對這些信號進行合並,然後,在另外壹端需要壹個“壹到多”的轉換器來對每個獨立信道進行分離。

       並不是所有的租用線路都是專用的,機構可以爲偶爾使用而臨時租用高速線路,例如月末文件運輸或壹個星期壹次的電視會議,這些服務通常都是提前與電信局預訂的。下面討論的交換服務將減少對這些類型的線路需求。

       電路-交換服務

       基本上,電路-交換服務和音頻電話呼叫沒有太多區別。爲延續呼叫,在兩個地點之間建立專用信道,在呼叫期間提供壹定的帶寬。用戶只需爲連通的時間付費,並且可以呼叫許多不同的地點,這些服務通常被稱爲按需撥號(dial-on-demand)服務。通常這些服務需要呼叫建立延遲時間。新的交換設備已經可以將這種延遲時間降低到微秒數量級。在多數情況下,較短的建立時間是不會有什麽問題的。

       下面,電路-交換線路通常做高速專用線路的後援線路。

       當租用專用線路失效時,壹條或多條電路-交換線路被連接起來以處理不同地點之間的通信,直到這條專用線路被重新連接好爲止。

       當專用線路上的通信量已經飽和時,電路-交換線路被連接起來以處理超出的通信量。這種策略爲網絡管理人員對壹些地點進行連接而不需要增加更多的專用服務數量提供了壹條經濟的途徑。

       壹種將電路-交換線路與反向多路複用器相結合的技術可以根據需求提供帶寬。在這種技術中,當帶寬增加時,就增加附加的鏈路。每個端點的反向多路複用器分解並且重組多個低速線路上的信號。

       壹種通用的服務是交換-56,它以56Kbps的傳輸率進行操作,並且在每個地點需要壹個特定的交換-56CSU/DSU。交換-56服務最初是想爲象T1這樣的高速租用線路提供壹條相應的後援路由。如果壹條租用線路失效了,壹個交換-56電路就可以很快建立壹條相應連接。交換-56現在還可以按照這種方式使用,但是它還用于處理高峰期的傳輸、傳真傳輸、後援會話、大量電子函件傳輸和LAN對LAN連接。費用通常是按照分鍾計算的。

       對于更高的數據傳輸率,象AT&T這樣的電信局提供其它壹些服務,如交換384K和交換T1。用戶需要安裝基本綜合服務數字網絡(ISDN)服務,如下所述:

       綜合業務數字網絡(ISDN)

       ISDN是壹種在局部環路上提供全-數字服務的網絡。局部環路是家庭或商務用戶和本地電信局的交換室之間運行的電纜,這種回路現在仍然支持模擬傳輸銅質雙絞線電線。ISDN在選擇的區域提供,以撥號服務方式使用,在顧客和電信局之間提供高速數字電路-交換服務,和壹系列集成語音和數據服務,在此之上可以建立許多其它服務。例如,AT&T系統的兩種服務:交換384K和交換T1,均需要在用戶和電信局之間建立ISDN接口。另外,幀中繼是壹種特殊的ISDN,它將在下面介紹。

       稱爲基本速率接口(RBI)的基本ISDN有三個信道:兩個提供64Kbps,第三個提供16Kbps的信號發送ISDN主要速率接口(primary rate intertace)爲需要它的用戶提供擴充服務,它包括23個語音或數據信道,每個信道64Kbps,另外還有壹個64Kbps的信號發送信道。信號發送信道提供建立呼叫的重要功能,它提供微秒數量級的建立速度和不同頻道信號傳輸的(out-of-band)信號發送,它可以保持數據信道只進行數據傳輸。

       分組交換服務

       分組交換網絡提供網目連接,通過這個網目連接,數據分組傳輸到達目的地。來自源系統的數據被分離,並被放進預定大小的分組。有兩種分發分組的服務:

       無連接服務,其中,每個分組都是壹個獨立實體,它們按照自己的路徑通過網絡,這些路徑是根據可用的最佳路徑或由這條路徑上的交換決定來選擇的。由于分組可能按照不同的路徑進行傳輸,所以它們就可能亂序到達目的地,因而在目的系統就需要進行重新排序。

       面向電路的服務,它建立穿越網絡的邏輯連接或路徑。路徑是預定義的,它改進了性能和分組的開銷。由于分組按照預定的路徑進行傳輸,因而它們將按序到達,不需要重新進行排序。

       X.25是壹種定義分組交換公用數據網(PSPDN)連接的協議。物理網絡連接和數據-鏈路連接在這個協議中被定義。X.25網絡以64Kbps的速度進行工作。它們在每個結點進行擴充的錯誤檢查,以保證在不可靠的電話線路上進行數據傳送。在發達國家,線路現在是非常可靠的,因而取消了結點錯誤檢查的快速服務變得越來越流行。幀中繼就是壹種這樣的服務。

       幀中繼服務

       幀中繼是從ISDN規範中演化出來的壹種先進技術。它是壹種面向電路的服務,雖然它通常在快速分組服務中進行討論。幀中繼是壹種取消了X.25的網絡層處理的分組交換技術。幀中繼通常以1.544M bps的數據傳輸率傳遞數據,現在正在實現更高速率的技術。

       X.25的開銷比幀中繼要高許多。例如,在X.25中,在分組路徑的每個結點必須完全接收壹個分組,並且在繼續傳遞它之前需要完成對這個分組的錯誤檢查。幀中繼結點只是簡單地查看分組頭中目的地信息,並且立即轉發這個分組,在壹些情況下,甚至在它完全完成接收壹個分組之前就進行轉發。幀中繼沒有X.25中爲進行管理、流控和錯誤檢查而必須的每個中間結點的狀態表。端點結點必須檢查丟失的幀和請求進行重發。

       獲得交換服務的訪問

       任何交換服務的問題就是獲得對服務電信局設施訪問的問題。公用數據網在客戶地點不提供從本地LAN用戶到遠程LAN用戶的任意點對任意點的連接。但是在電信局的交換設備中卻提供。客戶必須租用象T1或T3這樣具有足夠容量的專用線路,將多路複用的本地數據通信量傳輸到電信局的交換設施,或使用象交換-56這樣的交換線路或ISDN接口來到達這些設施。

       首先,租用專用線路來到達電信局的設施,看起來這與使用交換設施的目的相矛盾,但是請牢記,到達電信局的網絡距離通常是較短的。交換設施提供長途的任意點對任意點的連接,它的費用要遠遠小于在長途建立專用網的費用。

       現行WAN服務的問題和費用高的主要原因是,需要客戶在他們的區域內通過本地長途電信局(LELC)的設施來傳輸通信量,這些信息被長途電信局在訪問點(POP)取出。如前所述,MCI和其它長途電信局計劃通過在許多主要城市區域建立旁路設施來改善這種局面。

       其它趨勢

       現在國內和國際電話系統,都不能爲需要高帶寬的計算和多媒體提供所需的兆位數據傳輸需求。考察壹些將支持全球數據、語音和視頻網絡的技術和服務是有價值的。隨著計算系統能力和速度的改進,網絡上的數據通信量也將增長。伴隨著需求的增長,數據網絡將變得和語音網絡壹樣流行和透明。同步光纖網絡(SONET)就是壹種能夠達到這壹目標的傳輸網絡,它爲數據傳輸率在51Mbps到2,488Mbps範圍的光纜傳輸定義了壹種多路複用標准。

       異步傳輸模式(ATM)在SONET上傳輸數據。它對物理網絡(即SONET)上的不同來源的數據信元(固定體積的分組)進行多路選擇。ATM提供通過SONET的虛擬通信路徑。在兩點間的面向連接的虛擬通信路徑可以達到45Mbps到622Mbps的數據傳輸率,雖然45Mbps是現在載波的極限。在布線集線器中,ATM在LAN級別交換是很有用的。並且它作爲對國際和全球遠程通信網絡的壹種交換技術也是有用的。

       上述ATM是壹種寬帶綜合業務數字網(B-ISDN)。ATM是推進B-ISDN的動力。B-ISDN是ISDN的壹個後繼産品,ISDN定義如何向家庭和辦公室提供高于64Kbps的電路-交換通信。B-ISDN使用ATM技術SONET物理網絡和其它顧客服務壹起提供從155Mbps到622Mbps的數據傳輸率。另外提供的壹種服務是交換式多兆位數據服務(SMDS),它是由地方Bell運營公司的壹個分支研究機構Bellcore開發的。SMDS的設計是爲了在城市區域提供公共和專用數據網絡。

       相關條目:AT&T;Circuit-Switching Services 電路交換服務;Leased Line 租用線路;Local Access and Transport Area本地訪問和傳輸區域;Networks 網絡;Packet-Switching Networks 分組交換網絡;Public Data Networks 公用數據網;Public Switched Data Network 公共交換數據網絡;Regional Bell Operating Companies地方Bell運營公司;T1/T3 Services T1/T3服務;Telecommunication 遠程通信。

【序號】:793

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