计算机网络--接入互联网方式
接入網
指將端系統物理連接到其邊緣路由器的網絡。邊緣路由器是端系統到任何其他遠程端系統的路徑上的第一臺路由器。
1.家庭接入互聯網方式
一般通過DSL、電纜、FTTH、撥號和衛星接入。
數字用戶線(DSL)
住戶通常從提供本地電話接入的本地電話公司處獲得DSL因特網接入。因此,當使用DSL時,用戶的本地電話公司也是它的ISP。每個用戶的DSL調制解調器使用現有的電話線(即雙絞銅線)與位于電話公司的本地中心(CO)中的數字用戶線接入復用器(DSLAM)交換數據。家庭的DSL調制解調器得到數字數據后將其轉換為高頻音,以通過電話線傳輸給本地中心局;來自許多家庭的模擬信號在DSLAM處被轉換回數字形式。
如下圖:
家庭電話線同時承載了數據和傳統的電話信號,它們用不同的頻率進行編碼:
- 高速下行信道,位于50kHz到1 MHz頻段;
- 中速上行信道,位于4kHz到50kHz頻段;
- 普通的雙向電話信道,位于0到4kHz頻段。
這種方法使單根DSL線路看起來就像有3根單獨的線路一樣,因此一個電話呼叫和一個因特網連接能夠同時共享DSL鏈路。在用戶一 側,一個分配器把到達家庭的數據信號和電話信號分隔開,并將數據信號轉發給DSL調制 解調器。在電話公司一側,在本地中心局中,DSLAM把數據和電話信號分隔開,并將數據送往因特網。數百甚至上千個家庭與同一個DSLAM相連。
DSL標準定義了多個傳輸速率,包括12Mbps下行和1.8Mbps上行傳輸速率,以及55Mbps下行和15Mbps 上行傳輸速率。因為這些上行速率和下行速率是不同的,所以這種接入被稱為是不對稱的。實際取得的下行和上行傳輸速率也許小于上述速率,因為當DSL提供商提供分等級的服務(以不同的價格使用不同的速率)時,他們也許有意地限制了住宅速率,或者因為家庭與本地中心局之間的距離、雙絞線的規格 和電氣干擾的程度而使最大速率受限。工程師特別為家庭與本地中心局之間的短距離接入設計了 DSLS —般而言,如果住宅不是位于本地中心局的5~10英里(1英里=1609. 344米)范圍內,該住宅必須采用其他形式的因特網接入。
電纜
電纜互聯網接入利用了有線電視公司現有的有線電視基礎設施。住宅從提供有線電視的公司獲得了電纜互聯網接入。
光纜將電纜頭端連接到地區樞紐,從這里使用傳統的同軸電纜到達 各家各戶和公寓。每個地區樞紐通常支持500 -5000個家庭。因為在這個系統中應用了光纖和同軸電纜,所以它經常被稱為混合光纖同軸(HFC)系統。電纜因特網接入需要特殊的調制解調器,這種調制解調器稱為電纜調制解調器。如同DSL調制解調器,電纜調制解調器通常是一個外部設備,通過一個以太網端口連接到家庭PC。在電纜頭端,電纜調制解調器端接系統(CMTS)與DSL網絡的DSLAM具有類 似的功能,即將來自許多下行家庭中的電纜調制解調器發送的模擬信號轉換回數字形式。電纜調制解調器將HFC網絡劃分為下行和上行兩個信道。如同DSL,接入通常是不對稱的,下行信道分配的傳輸速率通常比上行信道的高。DOCSIS 2.0標準定義了高達42. 8Mbps的下行速率和高達30. 7Mbps的上行速率。如在DSL網絡中的情況那樣,由于較低的合同數據率或媒體損耗,可能不一定能達到最大可取得的速率。如下圖:
電纜因特網接入的一個重要特征是共享廣播媒體。特別是,由頭端發送的每個分組向下行經每段鏈路到每個家庭;每個家庭發送的每個分組經上行信道向頭端傳輸。因此,如果幾個用戶同時經下行信道下載一個視頻文件,每個用戶接收視頻文件的實際速率將大大低于電纜總計的下行速率。而另一方面,如果僅有很少的活躍用戶在進行Web沖浪,則 每個用戶都可以以全部的下行速率接收Web網頁,因為用戶們很少在完全相同的時刻請求網頁。因為上行信道也是共享的,需要一個分布式多路訪問協議來協調傳輸和避免碰撞。
光纖到戶(FTTH)
從本地中心局直接到家庭提供了一條光纖路徑。
從本地中心局到家庭有幾種有競爭性的光纖分布方案。
1.最簡單的光纖分布網絡稱為直接光纖,從本地中心局到每戶設置一根光纖。
2.更為一般的是,從中心局岀來的每根光纖實際上由許多家庭共享,直到相對接近這些家庭的位置,該光纖才分成每戶一根光纖。進行這種分配有兩種有競爭性的光纖分布體系結構: 主動光纖網絡(AON)和被動光纖網絡(PON)。
- AON
AON本質上就是交換因特網。 - PON
每個家庭具有一個光纖網絡端接器(ONT),它由專門的光纖連接到鄰近的分配器。該分配器把一些家庭(通常少于100個)集結到一根共享的光纖,該光纖再連接到本地電話和公司的中心局中的光纖線路端接器(OLT)。該OLT提供了光信號和電信號之間的轉換,經過本地電話公司路由器與因特網相連。在家庭中,用戶將一臺家庭路由器(通常是無線路由器)與ONT相連,并經過這臺家庭路由器接入因特網。在PON體系結構中,所有從OLT發送到分配器的分組在分配器(類似于一個電纜頭端)處復制。
使用PON分布體系結構的FTTH如下圖:
FTTH有潛力提供每秒千兆比特范圍的因特網接入速率。然而,大多數FTTH ISP提供多種不同速率選擇,較高的速率自然花費更多。
衛星
在無法提供DSL、電纜和FTTH的地方(例如在某些鄉村環境),能夠使用衛星鏈路將住宅以超過1Mbps的速率與因特網相連。
StarBand和HughesNet是兩家這樣的衛星接入提供商。使用傳統電話線的撥號接入與DSL基于相同的模式家庭的調制解調器經過電話線連接到ISP的調制解調器。 與DSL和其他寬帶接入網相比,撥號接入56kbps的慢速率是令人痛苦的。
2.企業(和家庭)接入互聯網方式
一般采用以太網和WiFi。
以太網
在公司和大學校園以及越來越多的家庭環境中,使用局域網(LAN)將端系統連接到邊緣路由器。盡管有許多不同類型的局域網技術,但是以太網到目前為止是公司、大學和家庭網絡中最為流行 的接入技術。如下圖:
如上圖所示,以太網用戶使用雙絞銅線與一臺以太網交換機相連,以太網交換機或這樣相連的交換機網絡,則再與更大的因特網相連。使用以太網接入,用戶通常以100Mbps或1Gbps速率接入以太網交換機,而服務器可能具有1Gbps甚至10Gbps的接入速率。
WiFi
越來越多的人從便攜機、智能手機、平板電腦和其他物品無線接入因特網。在無線LAN環境中,無線用戶從/到一個接入點發送/接收分組,該接入點與企業網連接(很可能使用了有線以太網),企業網再與有線因特網相連。一個無線LAN用戶通常必須位于接入點的幾十米范圍內。基于IEEE 802. 11技術的無線LAN接入,更通俗地稱為WiFi,目前幾乎無所不在,如大學、商業辦公室、咖啡廳、機場、家庭,甚至在飛機上。
3.廣域無線接入
一般采用2G,3G,4G,5G和LTE。
iPhone和安卓等設備越來越多地用來在移動中發信息、在社交網絡中分享照片、觀看視頻和放音樂。這些設備應用了與蜂窩移動電話相同的無線基礎設施,通過蜂窩網提供商運營的基站來發送和接收分組。與WiFi不同的是,一個用戶僅需要位于基站的數萬米(而不是幾十米)范圍內。
總結
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