1. 第八章 廣域網路實務

2. 前言
本章的討論重點在於組織與組織間、城市與城市間、或跨國家跨洲際的網路連接技術。首先我們先看看廣域網路的傳輸技術究竟與區域網路有什麼不同，為什麼當傳輸距離較遠、幅員較廣時，就必須改採不同的網路傳送方法？此外，我們還分別從實體層與鏈結層的角度，介紹廣域網路的常見協定與標準，並探討有關整體服務數位網路(ISDN)、以及非同步傳輸模式(ATM)等常見的廣域網路應用技術。

3. 本章學習重點 區域網路與廣域網路之比較 廣域網路的傳輸模式 廣域網路實體層的傳輸方式 廣域網路連結層的傳輸協定 整體服務數位網路(ISDN)
非同步傳輸模式(ATM)

4. 基頻傳輸與寬頻傳輸

5. 區域網路與廣域網路之不同 採用的傳輸技術不同 (基頻vs.寬頻) 使用的傳輸媒介也有所不同
區域網路中以雙絞線、銅軸電纜、光纖為主要媒介
廣域網路除使用銅軸電纜與光纖外，為了跨越地形地物的限制，有時亦採用微波、衛星等通訊設施
廣域網路由於傳輸距離較遠，因此傳輸的過程中大多混合接續各種媒介來完成

6. 常見的網路線材標準

7. 廣域網路的傳輸模式分類
電路交換
封包交換
細胞交換

8. 早期的傳輸模式-人工交換 兩端點間的資料傳輸，最簡單的方式便是在此兩端點間建立專有的連線
十九世紀初電話剛被發明時，必須兩兩拉一條實體的線路才能進行通話，便是採用專有線路的連接概念
所謂「人工交換」就是電話公司將所有的線路接到市中心的線路交換中心，然後聘請「接線生」負責將有通話需求的雙方以實體線路的方式連接起來

9. 自動交換機的原理
當發話端要與遠端的收話端通話時，必須透過層層的交換機建立起一條真正即時連接的線路
直到雙方通話結束，線路才又釋放出來

10. 電路交換的特性 傳送任何資料之前必須先建立兩端點的連線路徑 是一種非常簡便、且值得信賴的基礎通訊模式 線路在通話中會一直維繫著
直到傳輸結束後立即釋放連線

11. 封包交換
依照CCITT對封包的解釋：
一段數位訊號的集合，通常包括使用者資料及控制用資料兩部分。使用者資料為真正所要傳送的內容，而控制用的資料則包括如傳送端與接收端的位址、封包前後次序的編號、以及一些錯誤控制碼等。

12. 封包交換的傳輸過程 封包交換的基礎傳輸概念是儲存與轉送
發送端將資料往接收端傳送時，並不需要事先建立連線路徑，而是直接將資料傳送至預設的交換設備
此交換設備若處於閒置狀態，就會依照接收端位址選擇傳送路徑傳下去
若繁忙則暫時儲存於緩衝區中等候傳送

13. 封包交換的傳輸過程

14. 電路交換與分封交換的比較

15. 細胞交換的誕生 乙太網路中資料傳輸的封包大小是允許不一樣的 資料封包的大小必須介於46Byte到1500Byte之間
其實大小不固定的封包反而會造成處理設備額外的負擔
每個封包大小固定的協定因而產生

16. 封包交換與細胞交換的比較

17. 廣域網路實體層的傳輸方式 公共交換電話網路(Public Switched Telphone Networks，簡稱PSTN)
T-Carrier (Trunk Carrier)
同步光纖網路 SONET(Synchronous Optical Network)
同步數位階層(Synchronous Digital Hierarchy)

18. 公共交換電話網路(PSTN) 是指我們家庭透過實體電話線路，彼此連接所形成的大眾電信網路
目前台灣的PSTN系統主要是由中華電信所建構與管理，採用美國AT&T公司的階層式架構
依據功能屬性分別為
端局(End Office，簡稱EO)
長途電話中心局(TollCenter，簡稱TC)
主中心局(Primary Center，簡稱PC)
國際電話交換中心(International Switching Center，簡稱ISC)

20. 利用PSTN撥接上網
利用數據機撥接至ISP業者處，再透過業者的網路系統連上網際網路，目前這仍是大多數人上網所使用的模式

21. 利用xDSL寬頻上網
xDSL利用先進的數位訊號處理方式，以及多重編碼的資料演算法，將原本頻帶分割成下載(Downstream)、上傳(Upstream)及語音等三個頻帶
具有雙向頻寬相同的DSL(數位用戶迴路)、適合高速傳輸的HDSL(高速數位用戶迴路)、及雙向頻寬不等的ADSL(非對稱式數位用戶迴路)等產品類型

22. ADSL上網架構圖

23. T-Carrier (Trunk Carrier)
採用單一線路來傳輸資料
必須以多工(Multiplexing)的處理模式來完成具備24個即時語音通訊的能力
採分時多工(Time Division Multiplexing，TDM)的技術 來執行多工

24. 北美洲T-Carrier家族的傳輸規範

25. 歐洲E -Carrier家族的傳輸規範

26. SONET/SDH Bellcore為了解決各家業者不相容的問題，遂提出同步光纖網路的構想，劃分出各種光纖媒體等級的連線傳輸速率
目前同步光纖網路的標準主要分為北美標準的SONET(Synchronous Optical Network)，與國際電信聯盟(ITU-T) 的同步數位階層(Synchronous Digital Hierarchy)
此兩套標準合稱為SONET/SDH。

27. SONET的傳輸速率對照表

28. 廣域網路連結層的傳輸協定 高階資料連線控制(HDLC) 序列連線協定(SLIP) 點對點連線協定(PPP)
訊框傳送(Frame Relay)
整合式服務數位網路(ISDN)
非同步傳輸模式(ATM)

29. 資料連結層的封裝標準

30. 資料鏈結層最主要的功能 決定實體層的位元資料如何組合成框架(frame) 處理點對點的傳輸錯誤(error control)
流量的控制與調整(flow control)
框架傳送的多工處理

31. 高階資料連線控制(HDLC) HDLC為位元導向的協定 HDLC框架的內容包含 檢測每個框架起始位置的同步位元欄
記錄框架的發送端位址與目的端位址的位址欄
標明框架序號與上下層服務埠的流量及服務控制欄
檢查框架是否發生傳輸錯誤的錯誤控制欄

32. 序列連線協定(SLIP) SLIP是由Rick Adams在1984年所制定的一種使用數據機撥接線路，能讓SUN工作站連結至網際網路的協定
SLIP只支援TCP/IP，不提供身份認證
不支援DHCP動態指定IP
SLIP並不是一個驗證過的標準協定

33. 點對點連線協定(PPP) PPP採用字元連結導向而非位元連結導向 處理錯誤偵測 支援多重路由協定 允許連接過程協商與分配IP 具備身份驗證
幾乎改善所有SLIP的缺失

34. 訊框傳送(Frame Relay) 融合了電路交換與分封交換的概念，或稱之為虛擬連線(Virtual Circuit)
訊框傳送會在兩端點間的公眾電路上選擇一條「專屬」的虛擬連線路徑
建立虛擬連線之後，資料的傳送方式卻採用封包交換的運作模式來進行
可再分為永久性的虛擬線路(PVC)、和交換式的虛擬線路(SVC)

35. 訊框傳送(Frame Relay)

36. 整合式服務數位網路(ISDN) 1984年全球的電話公司在CCITT的贊助下，聯合所制定的完全數位化電話系統規範，當時即命名為ISDN
將語音、數據資料與影像等多種服務，全面性地整合到同一條數位線路上

37. ISDN的通道種類 B通道(Bearer Channel)：為64Kbps的數位通道，可用來傳送數位或語音資料
D通道(Delta Channel)：為16Kbps或64Kbps的數位通道，主要是用來傳送控制用的訊號

38. ISDN的介面種類 基本級介面(Basic Rate Interface) 主要級介面(Primary Rate Interface)
由2個B通道再加上一個16Kbps的D通道所組成，因此常寫成2B+1D來表達
主要級介面(Primary Rate Interface)
由23個B通道再加上一個64Kbps的D通道所組成，常寫成23B+1D來表達

39. ISDN的運作架構(一)

40. ISDN的運作架構(二)

41. ISDN的優點
服務內容多元化
穩定而快速的連線
支援通道頻寬合併
支援通道動態配置
絕佳備援線路

42. 非同步傳輸模式(ATM) 所有資料的傳輸改以小而且固定長度的封包來傳送 這種小而固定長度的封包就稱之為細胞
每個細胞長度為53個Byte，其中5個Byte為標頭，48個Byte為資料

43. 同步傳輸與非同步傳輸之比較

44. ATM的特質與優點 採硬體交換設計，能大幅提昇資料傳輸效率 所有服務皆採相同格式能增加彈性 細胞交換能整合多元媒體的應用
細胞傳送有利於即時影音之網路服務

45. ATM區域網路的基本架構 ATM的基層設備為ATM交換器 ATM網路主機與ATM交換機的連接介面稱為使用者網路介面(UNI)
ATM交換機與ATM交換機間的連接介面則稱之為網路與網路間介面(NNI)
NNI介面一般又稱之為P-NNI，也就是私用網路介面(Private NNI)之意

46. ATM區域網路的基本架構

47. ATM與Ethernet的連接 通常ATM系統均會透過邊際交換器(Edge Switch)來與傳統的Ethernet網路連接
邊際交換器能進行封包與細胞格式之間的轉換，並進行協定堆疊的對映處理

48. 廣域網路上ATM運作架構

49. Chapter-8 The End