第5章数据通信网及其业务

1、重庆邮电大学重庆邮电大学 经济管理学院经济管理学院主要内容主要内容2 数据通信数据通信 当你的双手不停的在计算机键盘上敲打时，你知道你所使用的信当你的双手不停的在计算机键盘上敲打时，你知道你所使用的信息媒介或信息载体是什么吗？息媒介或信息载体是什么吗？ 传送话音信号的电话通信网能不能保证传送数据信号的要求呢？传送话音信号的电话通信网能不能保证传送数据信号的要求呢？数据通信网概述数据通信网概述3v 通信的三个要素：通信的三个要素：信源信源、信宿信宿和和信道。信道。噪声噪声信源信源发送器发送器信道信道接收器接收器信宿信宿源系统源系统目的系统目的系统数据通信网概述数据通信网概述信息通过数据通信系统的

2、传输过程信息通过数据通信系统的传输过程信息信息数据数据信号信号在信道上传输在信道上传输信号信号数据数据信息信息数据编码数据编码调制调制解调解调数据解码数据解码01000001A01000001A信道信道4数据通信的概念数据通信的概念是是20世纪世纪60年代随着计算机的发展和广泛应用而发展起来的年代随着计算机的发展和广泛应用而发展起来的通信技术。通信技术。v 无论是文字、语声还是图像，只要它们能用编码的方法形成各种代码无论是文字、语声还是图像，只要它们能用编码的方法形成各种代码组合，既可存储在计算机内，又可用计算机进行加工、处理，那么都组合，既可存储在计算机内，又可用计算机进行加工、处理，那么都

3、可统称之为可统称之为。v 现代数据通信就是为计算机之间，以及各计算机和各种终端之间提供现代数据通信就是为计算机之间，以及各计算机和各种终端之间提供传输、交换信息的手段。传输、交换信息的手段。即通过计算机或其他数据装置与通即通过计算机或其他数据装置与通信线路，完成数据编码信道的传输、转接、存储和处理的通信技术。信线路，完成数据编码信道的传输、转接、存储和处理的通信技术。数据通信网概述数据通信网概述5 数据通信系统的构成数据通信系统的构成数据数据I/O设备设备传输控制器传输控制器DCE信道信道DCE通信控制器通信控制器主机主机DTE（数据终端）（数据终端）DL（数据链路）（数据链路）DCE(数据电

4、路终端设备数据电路终端设备)中央计算机系统中央计算机系统数据通信网概述数据通信网概述v 数据传输系统数据传输系统DCE 传输线路：有线介质、无线介质传输线路：有线介质、无线介质 传输设备：调制解调器、中继器、多路复用器、交换机等传输设备：调制解调器、中继器、多路复用器、交换机等v 数据处理系统数据处理系统DTE 计算机、终端等计算机、终端等6常见数字基带信号波形常见数字基带信号波形 1 1 0 1 0 0 0 0 1 A 0 A 0 A 0 A A 0 A A 0 A A 0 A A 0 A a b c d e f g Ts 7v 5个阶段个阶段v 包含两项内容包含两项内容：数据传输数据传输和

5、通信控制和通信控制 过程过程 与打电话比较与打电话比较 建立物理连接建立物理连接 拨号，拨通对方拨号，拨通对方 建立逻辑连接建立逻辑连接 互相确认身份互相确认身份 数据传输数据传输 互相通话互相通话 断开逻辑连接断开逻辑连接 互相确认要结束通话互相确认要结束通话 断开物理连接断开物理连接 双方挂机双方挂机*注意，并不是所有的数据通信都需要全部注意，并不是所有的数据通信都需要全部5个阶段。个阶段。数据通信的基本过程数据通信的基本过程数据通信网概述数据通信网概述8SYN-SENTESTAB-LISHEDSYN-RCVDLISTENESTAB-LISHEDSYN = 1, seq = xACK =

6、1, seq = x + 1, ack = y 1CLOSEDCLOSED数据传送数据传送主动打开主动打开被动打开被动打开AB客户客户服务器服务器SYN = 1, ACK = 1, seq = y, ack= x 1数据通信网概述数据通信网概述TCP连接建立过程连接建立过程9CLOSEDACK = 1, seq = u + 1, ack = w 1FIN = 1, seq = uACK = 1, seq = v, ack= u 1FIN = 1, ACK = 1, seq = w, ack= u 1FIN-WAIT-1CLOSE-WAITFIN-WAIT-2LAST-ACK等待等待 2MSLT

7、IME-WAIT主动关闭主动关闭被动关闭被动关闭数据传送数据传送通知通知应用应用进程进程ESTAB-LISHEDESTAB-LISHEDAB客户客户服务器服务器数据传送数据传送CLOSED数据通信网概述数据通信网概述TCP连接释放过程连接释放过程10由数据通信系统来由数据通信系统来实现的，广义的概念认为数据实现的，广义的概念认为数据通信是有计算机参与的，是指通信是有计算机参与的，是指按照一定的规程或协议完成数按照一定的规程或协议完成数据的传输、交换、储存和处理据的传输、交换、储存和处理的整个通信过程。的整个通信过程。：利用电信号或光信利用电信号或光信号的形式把数据从一端传送到号的形式把数据从一

8、端传送到另外一端的过程。另外一端的过程。数据通信网概述数据通信网概述数据通信与数据传输的区别数据通信与数据传输的区别数据通信的特点数据通信的特点v 抗干扰能力强抗干扰能力强 v 高质量的远距离通信高质量的远距离通信 v 易于实现综台业务数字网易于实现综台业务数字网（ISDN） v 便于数字加密便于数字加密 v 便于集成化、智能化便于集成化、智能化 11 数据通信的主要技术数据通信的主要技术 信源编码及解码信源编码及解码 加密和解密加密和解密 信道的编码与解码信道的编码与解码 多路和多址多路和多址 同步和复接同步和复接数据通信网概述数据通信网概述12 数据通信网的分类数据通信网的分类 按网络拓扑

9、结构分类按网络拓扑结构分类 按传输技术及网络业务分类按传输技术及网络业务分类 按传输距离和覆盖范围的不同分类按传输距离和覆盖范围的不同分类数据通信网概述数据通信网概述13 数据通信网的交换方式数据通信网的交换方式v 什么是交换？什么是交换？ 按某种方式动态地分配传输线路资源。按某种方式动态地分配传输线路资源。v 为什么要采用交换技术？为什么要采用交换技术？ 节省线路投资，提高线路利用率。节省线路投资，提高线路利用率。v 实现交换的方法实现交换的方法 电路交换电路交换 报文交换报文交换 分组交换分组交换数据通信网概述数据通信网概述14p特点：特点：面向连接的面向连接的p优缺点：优缺点： 建立连接

10、的时间长；建立连接的时间长； 一旦建立连接就独占线路，线路利用率低；一旦建立连接就独占线路，线路利用率低； 无纠错机制；无纠错机制； 建立连接后，传输延迟小。建立连接后，传输延迟小。数据通信网概述数据通信网概述15p特定：无连接特定：无连接p优缺点：优缺点： 没有建立和拆除连接所需的等待时间；没有建立和拆除连接所需的等待时间； 线路利用率高；线路利用率高； 传输可靠性较高；传输可靠性较高； 报文大小不一，造成存储管理复杂；报文大小不一，造成存储管理复杂； 大报文造成存储转发的延时过长，且对存储容量要求较高；大报文造成存储转发的延时过长，且对存储容量要求较高； 出错后整个报文全部重发。出错后整个

11、报文全部重发。数据通信网概述数据通信网概述16p数据报方式和虚电路方式数据报方式和虚电路方式p优缺点：优缺点： 对转发结点的存储要求较低，可以用内存来缓冲分组对转发结点的存储要求较低，可以用内存来缓冲分组速度速度快；快； 转发延时小转发延时小适用于交互式通信；适用于交互式通信； 某个分组出错可以仅重发出错的分组某个分组出错可以仅重发出错的分组效率高；效率高； 各分组可通过不同路径传输，容错性好。各分组可通过不同路径传输，容错性好。 需要分割报文和重组报文，增加了端站点的负担。需要分割报文和重组报文，增加了端站点的负担。 有强大的纠错机制、流量控制、拥塞控制和路由选择功能有强大的纠错机制、流量控

12、制、拥塞控制和路由选择功能数据通信网概述数据通信网概述171819主要内容主要内容20v 分组交换由分组交换由Donald Davies和和保罗保罗巴兰巴兰在在1960年代早期发明。年代早期发明。 中国于中国于1993年建立的分组交换网年建立的分组交换网 CHINAPAC。 v X.25分组交换网在数据链路层实现可靠无差错的传输。分组交换网在数据链路层实现可靠无差错的传输。v 分组交换网以分组交换网以为基础，一般由为基础，一般由构成，其中构成，其中。v 分组交换网通过分组交换网通过来提供面向来提供面向连接的数据传输，传输质量高，可靠性高，可使不同终端之间进行通信，连接的数据传输，传输质量高，可

13、靠性高，可使不同终端之间进行通信，可实现一点对多点同时通信，线路利用率高，经济性好，但协议复杂，可实现一点对多点同时通信，线路利用率高，经济性好，但协议复杂，传输速率较低，数据业务量增大时，时延增大、传输效率低。传输速率较低，数据业务量增大时，时延增大、传输效率低。数据通信网概述数据通信网概述21中转交中转交换机换机中转交中转交换机换机中转交中转交换机换机中转交中转交换机换机PTPTNPT其他其他分组网分组网RCUNPTPT本地交换机本地交换机NMC数据通信网概述数据通信网概述22分组交换网的用户入网方式分组交换网的用户入网方式f 拨号入网：拨号入网：在电话机上并接调制解调器在电话机上并接调制

14、解调器(modem）拨号入网，）拨号入网，用户需申请一个入网身份识别码，通信速率为用户需申请一个入网身份识别码，通信速率为300bps9600bps. f 专线入网：专线入网：可分模拟专线和可分模拟专线和DDN数字专线。模拟专线时，速数字专线。模拟专线时，速率率1.2192kbit/s，DDN数字专线时，速率数字专线时，速率1.2256kbit/s。 0数据通信网概述数据通信网概述23（DDN）是利用光是利用光纤、数字微波或卫星等数字通纤、数字微波或卫星等数字通道提供永久或半永久性连接电道提供永久或半永久性连接电路，以传输数据信号为主的数路，以传输数据信号为主的数字传输网络，它既可以用于计字传

15、输网络，它既可以用于计算机之间的通信，也可用于传算机之间的通信，也可用于传送数字化传真、数字话音、数送数字化传真、数字话音、数字图像信号或其他数字化信号。字图像信号或其他数字化信号。v DDN一般由一般由九大部分组成。九大部分组成。数据通信网概述数据通信网概述 可提供可提供2Mbit/s或或N64kbit/s（ N=131 ）速率的数字传输信道。）速率的数字传输信道。 采用全透明传输，可自动迂回，可采用全透明传输，可自动迂回，可靠性高靠性高 传输质量高，时延小。传输质量高，时延小。 协议简单，采用交叉连接技术和时协议简单，采用交叉连接技术和时分复用技术，由智能化程度较高的分复用技术，由智能化程

16、度较高的用户端设备来完成协议的转换，本用户端设备来完成协议的转换，本身不受任何规程的约束身不受任何规程的约束(支持任何支持任何通信协议通信协议)，可面向各类数据用户。，可面向各类数据用户。 组网欠灵活，线路利用率组网欠灵活，线路利用率低。低。24DDN的组成的组成 帧中继网简化了帧中继网简化了X.25协议，可在分组交换网、协议，可在分组交换网、DDN上增加软硬件设备上增加软硬件设备来形成帧中继网，也可用专门的帧中继交换机和高速中继线组建专门来形成帧中继网，也可用专门的帧中继交换机和高速中继线组建专门的帧中继网络。的帧中继网络。 帧中继网采用面向连接的技术，可提供帧中继网采用面向连接的技术，可提

17、供PVC和和SVC，传输效率高、经，传输效率高、经济性好、可靠性高、组网灵活，并可与济性好、可靠性高、组网灵活，并可与ATM实现很好的互连。实现很好的互连。数据通信网概述数据通信网概述26主要内容主要内容27v 数据通信业务包括两类：数据通信业务包括两类：是最简单的数据传送业务，其性能是最简单的数据传送业务，其性能特点取决于业务所依托的数据通信网。数据通信基本业务主要特点取决于业务所依托的数据通信网。数据通信基本业务主要有有分组交换业务、分组交换业务、DDN业务、帧中继业务、业务、帧中继业务、 Internet业务、业务、ATM业务。业务。包括包括电子信箱业务、电子数据交换电子信箱业务、电子数

18、据交换业务（业务（EDI）、传真存储转发业务、可视图文业务及宽带业务。）、传真存储转发业务、可视图文业务及宽带业务。数据通信网概述数据通信网概述28v 分组交换网业务分组交换网业务p 基本业务功能：透明的传输基本业务功能：透明的传输p 用户任选功能：闭合用户群、呼叫封阻、网络用户识别、呼叫转用户任选功能：闭合用户群、呼叫封阻、网络用户识别、呼叫转移、虚拟专用网、广播功能等移、虚拟专用网、广播功能等 p 增值业务功能：如电子信箱、电了数据互换（增值业务功能：如电子信箱、电了数据互换（EDI）、可视图文、）、可视图文、传真存储转发、数据库检索等传真存储转发、数据库检索等 v 分组交换的应用分组交换

19、的应用p 分组交换在商业中的应用较广泛，如银行系统在线式信用卡分组交换在商业中的应用较广泛，如银行系统在线式信用卡（POS机）的验证机）的验证 数据通信网概述数据通信网概述29v DDN的应用的应用DDN作为计算机数据通信联网作为计算机数据通信联网传输的基础，提供点对点、一点对多点的大容量信息传送通道。传输的基础，提供点对点、一点对多点的大容量信息传送通道。如利用全国如利用全国DDN网组成的海关、外贸系统网络。网组成的海关、外贸系统网络。 如通过如通过DDN网将银行的自动提款机网将银行的自动提款机（ATM）连接到银行系统大型计算机主机；通过）连接到银行系统大型计算机主机；通过DDN网发布证网发

20、布证券行情等。券行情等。 数据通信网概述数据通信网概述30v 帧中继业务帧中继业务p 帧中继业务是在用户帧中继业务是在用户-网络接口（网络接口（WIN）之间提供用户信息流的）之间提供用户信息流的双向传送，并保持原顺序不变的一种承载业务。双向传送，并保持原顺序不变的一种承载业务。v 帧中继业务的应用帧中继业务的应用。利用。利用CHINAFRN进行局域网互联是帧中继业务最典进行局域网互联是帧中继业务最典型的一种应用。型的一种应用。 。帧中继可以为医疗、金融机构提供图像、图表的传送。帧中继可以为医疗、金融机构提供图像、图表的传送业务。业务。数据通信网概述数据通信网概述31速率范围速率范围主要应用主要应用分组交换业务分组交换业务1.2kbit/s64kbit/s组建内部信息网；组建内部信息网；数据库查询；数据库查询；金融客户端业务。金融客户端业务。 DDN业务业务2.4kbit/s2048kbit/s信息量大，低时延需