现代通信技术第2版第四章数据通信

1、第四章第四章 数据通信数据通信本章内容：本章内容：数据通信概述数据通信概述数据传输数据传输数据交换数据交换数据通信网数据通信网本章重点：本章重点：数据系统组成数据系统组成并行及串行传输方式并行及串行传输方式电路交换及分组交换电路交换及分组交换数据通信网数据通信网 本章学习目的和要求本章学习目的和要求 掌握数据通信的特点及系统组成掌握数据通信的特点及系统组成 理解数据传输的过程及方法理解数据传输的过程及方法 领会数据交换的思想领会数据交换的思想 了解数据通信网的应用与发展了解数据通信网的应用与发展4.1 数据通信概述数据通信概述 数据通信和语音通信有什么不同？数据通信和语音通信有什么不同？传输语

2、音信号的电话网，能否传输数据信息？传输语音信号的电话网，能否传输数据信息？如果可以，应该添加什么设备？如果可以，应该添加什么设备？数据通信本身有什么特点？数据通信本身有什么特点？4.1.1数据、信号与信息数据、信号与信息1.数据：是信息的实体，是把事件的某些属性规数据：是信息的实体，是把事件的某些属性规范化后的表现形式，它能被识别，也可以被描述。范化后的表现形式，它能被识别，也可以被描述。 模拟数据：反映的是连续的值（如声音、视频、温度、模拟数据：反映的是连续的值（如声音、视频、温度、压力等）压力等） 数字数据：反映的是离散的值（如整数、数字数据：反映的是离散的值（如整数、ASCII文本文本等

3、）。等）。2.信号：是数据的电磁编码。信号：是数据的电磁编码。 模拟信号：连续变化的电信号模拟信号：连续变化的电信号 数字信号：离散变化的电信号数字信号：离散变化的电信号3.信息：是数据的具体含义。信息：是数据的具体含义。数据寄寓于信息之中数据寄寓于信息之中信息以信号作为载体信息以信号作为载体4.1.2系统组成系统组成1数据通信系统模型数据通信系统模型 数据通信系统用来产生和接收数据，对数据进行数据通信系统用来产生和接收数据，对数据进行编码、转换，以便满足数据传输系统的传送要求。编码、转换，以便满足数据传输系统的传送要求。2.数据通信系统的组成数据通信系统的组成 一般认为数据通信系统由数据终端

4、设备一般认为数据通信系统由数据终端设备DTEDTE、数据电、数据电路终结设备路终结设备DCEDCE以及传输信道三部分组成，如下图所示：以及传输信道三部分组成，如下图所示： 在计算机网络中，数据通信系统的任务是：在计算机网络中，数据通信系统的任务是：把数据源计算机所产生的数据迅速、可靠、把数据源计算机所产生的数据迅速、可靠、准确地传输到数据宿（目的）计算机或专准确地传输到数据宿（目的）计算机或专用外设。用外设。从计算机网络技术的组成部分来看，一个从计算机网络技术的组成部分来看，一个完整的数据通信系统一般由中央计算机系完整的数据通信系统一般由中央计算机系统、数据终端设备和数据电路统、数据终端设备和

5、数据电路3部分构成。部分构成。（1）数据终端设备（）数据终端设备（Data Terminating Equipment，DTE） 数据终端设备即数据的生成者和使用者，它根据协议控制数据终端设备即数据的生成者和使用者，它根据协议控制通信的功能。由数据输入、输出设备和传输控制器组成。通信的功能。由数据输入、输出设备和传输控制器组成。 数据输入、输出设备是操作人员与终端之间的界面。它把人可数据输入、输出设备是操作人员与终端之间的界面。它把人可以识别的信息变换成计算机可以处理的信息或者相反的过程。以识别的信息变换成计算机可以处理的信息或者相反的过程。 常见的输入设备是键盘、鼠标和扫描仪；输出设备可以是

6、常见的输入设备是键盘、鼠标和扫描仪；输出设备可以是CRT显示器、显示器、打印机等。打印机等。 传输控制器执行与通信网络之间的通信过程控制，由软件实现，传输控制器执行与通信网络之间的通信过程控制，由软件实现，包括差错控制、流量控制、接续和传输等通信协议的实现。包括差错控制、流量控制、接续和传输等通信协议的实现。 最常用的数据终端设备就是网络中的微机。此外，数据终最常用的数据终端设备就是网络中的微机。此外，数据终端设备还可以是网络中的专用数据输出设备，如打印机等。端设备还可以是网络中的专用数据输出设备，如打印机等。（2）中央计算机系统）中央计算机系统 中央计算机系统处理从数据终端设备输入的数据信息

7、，并中央计算机系统处理从数据终端设备输入的数据信息，并将处理结果向相应数据终端设备输出。由主机、通信控制将处理结果向相应数据终端设备输出。由主机、通信控制器（又称前置处理机）及外围设备组成。器（又称前置处理机）及外围设备组成。 主机又称中央处理机，由中央处理单元（主机又称中央处理机，由中央处理单元（CPU）、主存储器、）、主存储器、输入输入/输出设备及其他外围设备组成。功能是进行数据处理。输出设备及其他外围设备组成。功能是进行数据处理。 通信控制器是数据电路和计算机系统的接口。功能是进行通信通信控制器是数据电路和计算机系统的接口。功能是进行通信状态的连接、监控和拆除等操作，还可接收来自多个数据

8、终端设状态的连接、监控和拆除等操作，还可接收来自多个数据终端设备的信息，并转换信息格式。备的信息，并转换信息格式。 网卡就是通信控制器。网卡就是通信控制器。 一般在双向通信系统里中央计算机系统和前面的数据终端一般在双向通信系统里中央计算机系统和前面的数据终端设备集成在一起，就是通常所说的数据终端设备。设备集成在一起，就是通常所说的数据终端设备。（3）数据电路）数据电路 数据电路是传输信道加上两端的数据电路是传输信道加上两端的DCE设备，实现数设备，实现数据传输功能。据传输功能。 传输信道是信息在信号变换器之间传输的通道。传输信道是信息在信号变换器之间传输的通道。 信号变换器的功能是把通信控制器

9、提供的数据转换成信号变换器的功能是把通信控制器提供的数据转换成适合通信信道要求的信号形式，或把信道中传来的信号适合通信信道要求的信号形式，或把信道中传来的信号转换成可供数据终端设备使用的数据，最大限度地保证转换成可供数据终端设备使用的数据，最大限度地保证传输质量。传输质量。 最常用的信号变换器是调制解调器和光纤通信网中的光电转换最常用的信号变换器是调制解调器和光纤通信网中的光电转换器。器。两个两个DTE通过通过DCE进行通信实例进行通信实例 （4）数据链路）数据链路 数据链路是数据电路按照网络协议（包括传数据链路是数据电路按照网络协议（包括传输控制器和通信控制器）实现可靠的数据传输控制器和通信

10、控制器）实现可靠的数据传输功能。输功能。3.数据通信特点数据通信特点实现的计算机之间或计算机与人之间的通信，需要实现的计算机之间或计算机与人之间的通信，需要定义严格的通信协议或标准。定义严格的通信协议或标准。数据传输的准确性和可靠性高。数据传输的准确性和可靠性高。误码率要求小于误码率要求小于10-9，而语音和电视系统只有，而语音和电视系统只有10-2。传输速率高。传输速率高。通信持续时间差异较大。通信持续时间差异较大。数据通信具有灵活的接口功能，以满足各式各样的数据通信具有灵活的接口功能，以满足各式各样的计算机和终端间的相互通信。计算机和终端间的相互通信。4.1.3数据通信网络互连数据通信网络

11、互连按覆盖范围分，数据通信网可分为：广按覆盖范围分，数据通信网可分为：广域网（域网（WAN)、局域网（、局域网（LAN）、城域网）、城域网（MAN)。1.局域网局域网局域网（局域网（LAN：Local Area Network）通常为某一单位私有网络，覆盖范围小于通常为某一单位私有网络，覆盖范围小于20公里。公里。常用的常用的LAN拓扑结构有：总线型、星型和环型。拓扑结构有：总线型、星型和环型。通信介质：双绞线、同轴电缆、光纤。通信介质：双绞线、同轴电缆、光纤。2城域网城域网城域网（城域网（MAN：Metropolitan Area Network）城域网覆盖整个城市，覆盖范围在几公里几百公城

12、域网覆盖整个城市，覆盖范围在几公里几百公里之间。一般为公有网络，也有由大企业组成的私里之间。一般为公有网络，也有由大企业组成的私有网络。有网络。功能：向各分散的功能：向各分散的LAN提供服务，使用户能有效地提供服务，使用户能有效地利用网上资源。利用网上资源。传输媒介：光纤。传输媒介：光纤。3.广域网广域网广域网（广域网（WAN ：Wide Area Network）是覆盖范围较广的数据通信网络。是覆盖范围较广的数据通信网络。常利用公共网络系统提供的便利条件进行传输，常利用公共网络系统提供的便利条件进行传输，可以分布在一个城市、一个国家乃至全球范围。可以分布在一个城市、一个国家乃至全球范围。覆盖

13、范围在几公里覆盖范围在几公里几千公里。几千公里。广域网一般为公有网，但一些跨国的大公司建立广域网一般为公有网，但一些跨国的大公司建立的企业网拥有自己的广域网，如的企业网拥有自己的广域网，如Lucent, Nortel等。等。拓扑结构拓扑结构 骨干网络采用分布或网状结构；骨干网络采用分布或网状结构； 基层网与本地网采用树型或星型连接。基层网与本地网采用树型或星型连接。4.网络互连网络互连常见的互连设备有：集线器常见的互连设备有：集线器(HUB) 、路由、路由器器(Router) 、网关、网关(Gateway) 、交换机等。、交换机等。 天津地区R1R2R3北京大学校园网校园网1校园网2河北地区华

14、北地区主干网WANWAN512KbpsDDN清华大学校园网北京邮电大学校园网256KbpsDDNWANWANWANWAN2Mbps微波WAN64KbpsDDNWANLAN100MbpsLANR4R5R6R7LANR8LANR9LAN155MbpsLAN128KbpsFRWAN河北院校校园网4.1.4通信协议通信协议计算机之间的数据通信需要遵循通信协议。计算机之间的数据通信需要遵循通信协议。交流什么、怎样交流及何时交流，都必须遵交流什么、怎样交流及何时交流，都必须遵循某种互相都能接受的规则。循某种互相都能接受的规则。 1. 通信协议通信协议双方实体完成通信或服务所必须遵循的规则和约定。双方实体完

15、成通信或服务所必须遵循的规则和约定。协议定义了数据单元使用的格式，信息单元应该包含协议定义了数据单元使用的格式，信息单元应该包含的信息与含义、连接方式、信息发送和接收的时序，的信息与含义、连接方式、信息发送和接收的时序，从而确保网络中数据顺利的传送到确定的地方。从而确保网络中数据顺利的传送到确定的地方。网络协议包括语法、语义和时序三要素：网络协议包括语法、语义和时序三要素： 语法：确定数据与控制信息的结构或格式，解决语法：确定数据与控制信息的结构或格式，解决“怎么讲怎么讲”的问题。例如：浏览石家庄邮电职业技术学院网站；连接前的问题。例如：浏览石家庄邮电职业技术学院网站；连接前先启动先启动IE浏

16、览器，在地址栏中按浏览器，在地址栏中按“网站地址网站地址”格式书写地址：格式书写地址：http:/ 语义：指控制信息的含义，需要做出的动作及响应，解决语义：指控制信息的含义，需要做出的动作及响应，解决“讲什么讲什么”的问题。例如：上述网站的的问题。例如：上述网站的IP地址为地址为8。 时序：规定了操作的执行顺序，解决时序：规定了操作的执行顺序，解决“什么时候什么时候”做以及做做以及做的的“先后顺序先后顺序”问题。问题。2. 网络层次模块结构网络层次模块结构网络之间的通信通常采用网络之间的通信通常采用“分而治之分而治之”方法，把网络通信分解为多层通信结构。方法，把网络通

17、信分解为多层通信结构。每一层有相应的协议，各层之间规定有每一层有相应的协议，各层之间规定有相应的接口标准。相应的接口标准。 一：中方经理口述报文内容一：中方经理口述报文内容二：秘书翻译为英文二：秘书翻译为英文三：电信局用国际通用电文三：电信局用国际通用电文码发报至美国码发报至美国四：美国电信局将报文码译四：美国电信局将报文码译成英文内容成英文内容五：秘书将英文内容译为韩五：秘书将英文内容译为韩文文六：美方韩国经理得知电报六：美方韩国经理得知电报内容内容3. 开放系统互连（开放系统互连（OSI）模型）模型国际标准化组织国际标准化组织(ISO)于于1980年年12月发表了第月发表了第一个草拟的开放

18、系统互连参考模型一个草拟的开放系统互连参考模型OSI/RM(Open System Interconnection/Reference Model)的建议书。的建议书。1984年该参考模型成为正式国际标准年该参考模型成为正式国际标准ISO7498。OSI的数据流向是在发送方层层打包，接受方的数据流向是在发送方层层打包，接受方层层拆包层层拆包 。 4TCP/IP协议协议 网络上的世界语。网络上的世界语。 TCP/IP（Transmission control protocol/ Internet protocol，传输控制协议，传输控制协议/网际协议）网际协议）是一种网际互联通信协议。是一种网际

19、互联通信协议。全球最大的互联网或网际网因特网采用全球最大的互联网或网际网因特网采用的即为的即为TCP/IP协议。协议。TCP/IP协议是协议是Internet上的核心协议。上的核心协议。 IP协议负责数据的传输，协议负责数据的传输，TCP协议负责数据协议负责数据传输的可靠性。传输的可靠性。在在Ipv4中，中，IP地址由四个八位域（叫作地址由四个八位域（叫作octets）组成。）组成。 Octets被点号分开代表在被点号分开代表在0到到255范围内的十进制数字。如：范围内的十进制数字。如：55。IPV4发展到现在，地址空间即将耗尽，发展到现在，地址空间即将耗尽，IPV6

20、将将32位位IP地址升级为地址升级为128位位 IPv6地址示例：地址示例： 0.0.255.255（点分十进制写法）（点分十进制写法） 68E6:8c84:FFFF:FFFF:0:1180:96A:FFFF（冒号（冒号16进制的写法）进制的写法）4.2数据传输数据传输4.2.1传输方式传输方式4.2.2数字数据编码数字数据编码4.2.3数据通信系统的主要数据通信系统的主要质量指标质量指标 并行传输与串行传输并行传输与串行传输串行传输：数据在一条串行传输：数据在一条信道上按位依次传输的信道

21、上按位依次传输的方式称为串行传输。方式称为串行传输。并行传输：数据在多条并行传输：数据在多条信道上同时传输的方式信道上同时传输的方式称为并行传输称为并行传输 。 串行通信的方向性结构串行通信的方向性结构 按照信号传送方向与时间的关系，信道可以按照信号传送方向与时间的关系，信道可以分为三种：单工（例如无线广播和电视广分为三种：单工（例如无线广播和电视广播播 ）、半双工（例如警察的对讲机）和全）、半双工（例如警察的对讲机）和全双工（例如电话通信）双工（例如电话通信） 。 同步传输和异步传输同步传输和异步传输为了保证数据正常接收，要求发送端与为了保证数据正常接收，要求发送端与接收端以同

22、一种速率在相同的起止时间接收端以同一种速率在相同的起止时间内接收数据，否则可能造成收发之间的内接收数据，否则可能造成收发之间的失衡，使传输的数据出错。失衡，使传输的数据出错。这种统一发送端和接收端动作同步的技这种统一发送端和接收端动作同步的技术称为同步技术。术称为同步技术。常用的同步技术有两种：异步传输方式常用的同步技术有两种：异步传输方式和同步传输方式。和同步传输方式。1.异步传输异步传输异步传输又称起止同步法，是一种字符同步，异步传输又称起止同步法，是一种字符同步，即每传送一个字符都要求在字符码前面加一个即每传送一个字符都要求在字符码前面加一个起始位，以表示字符代码的开始，在字符代码起始位

23、，以表示字符代码的开始，在字符代码和校验码后面加一个停止位，表示字符结束。和校验码后面加一个停止位，表示字符结束。这种方式适用于低速终端设备。这种方式适用于低速终端设备。 起始位数据位0数据位1数据位2数据位3数据位4数据位5数据位6校验位停止位停止位字符2字符1字符3字符4任意间隔任意间隔任意间隔2同步传输同步传输同步传输就是使接收端每一位数据都要同步传输就是使接收端每一位数据都要和发送端保持同步。和发送端保持同步。为了保持通信过程中收发双方的时钟频为了保持通信过程中收发双方的时钟频率一致，接收方根据发送端发送数据的率一致，接收方根据发送端发送数据的起止时间和时钟频率，来校正自己的时起止时间

24、和时钟频率，来校正自己的时间基准与时钟频率。这个过程就是位同间基准与时钟频率。这个过程就是位同步。步。位同步识别每一位的开始和结束。位同步识别每一位的开始和结束。位同步的方法可分为外同步法和自同步法。位同步的方法可分为外同步法和自同步法。 外同步是接收端的同步信号由发送端送来外同步是接收端的同步信号由发送端送来 自同步法是指从数据信号波形中提取时钟信号，自同步法是指从数据信号波形中提取时钟信号，如曼彻斯特编码如曼彻斯特编码基带传输基带传输与频带传输与频带传输在数据通信系统中，数据在信道中的传在数据通信系统中，数据在信道中的传输形式有输形式有 1. 基带传输基带传输 2. 频带传输

25、频带传输1. 基带传输基带传输所谓基带，就是指电信号所固有的基本频所谓基带，就是指电信号所固有的基本频带，简称基带。带，简称基带。未经调制的电脉冲信号呈现方波形式，所未经调制的电脉冲信号呈现方波形式，所占据的频带通常从直流和低频开始，因而占据的频带通常从直流和低频开始，因而称为基带信号。称为基带信号。基带传输多用在距离比较短的数据传输中。基带传输多用在距离比较短的数据传输中。2. 频带传输频带传输所谓频带传输，就是把二进制信号（数字信号）所谓频带传输，就是把二进制信号（数字信号）进行调制成为能在公用电话网中传输的音频信进行调制成为能在公用电话网中传输的音频信号（模拟信号），将音频信号在传输介质

26、中传号（模拟信号），将音频信号在传输介质中传送到接收端后，再由调制解调器将该音频信号送到接收端后，再由调制解调器将该音频信号解调变换成原来的二进制电信号。解调变换成原来的二进制电信号。频带传输在发送端和接收端都要设置调制解调频带传输在发送端和接收端都要设置调制解调器，将基带信号变换为通带信号再传输。器，将基带信号变换为通带信号再传输。 4.2.2数字数据编码数字数据编码为什么要进行信源编码与为什么要进行信源编码与信道编码？信道编码？编码的目的何在呢？编码的目的何在呢？探探 讨讨1信源编码的目的信源编码的目的（1）媒体数据数字化。）媒体数据数字化。（2）提高信源的效率，去除冗余度。）提高信源的效

27、率，去除冗余度。2信道编码的目的信道编码的目的（1）将信号变换为适合信道传输的信号。）将信号变换为适合信道传输的信号。（2）增加纠错能力，减少差错。）增加纠错能力，减少差错。3数字数据信号形式变换数字数据信号形式变换（1）数字数据信号变换成模拟信号（调）数字数据信号变换成模拟信号（调制过程）制过程） 实现数字信号与模拟信号互换的设备称作调实现数字信号与模拟信号互换的设备称作调制解调器（制解调器（Modem） 数字调制的三种基本形式：移幅键控法数字调制的三种基本形式：移幅键控法ASK、移频键控法、移频键控法FSK和移相键控法和移相键控法PSK。 （2） 数字数据信号的码型变换（数字编数字数据信号

28、的码型变换（数字编码）码） （1）单极性不归零码）单极性不归零码 （2）双极性不归零码）双极性不归零码（3）单极性归零码）单极性归零码 （4）双极性归零码）双极性归零码4.2.3数据通信系统的主要质量指标数据通信系统的主要质量指标数据通信系统的主要质量指标包括：数据通信系统的主要质量指标包括： 传输速率传输速率 误码率误码率 信道容量信道容量 带宽带宽4.3数据交换数据交换在当前的数据通信网中，有电路交换在当前的数据通信网中，有电路交换 、报文交换和分组交换等交换方式。报文交换和分组交换等交换方式。一个通信网的有效性、可靠性和经济性一个通信网的有效性、可靠性和经济性直接受网中所采用的交换方式的

29、影响。直接受网中所采用的交换方式的影响。4.3.1电路交换电路交换电路交换原理是直接利用可切换的物理电路交换原理是直接利用可切换的物理通信线路，连接通信双方通信线路，连接通信双方 。呼叫时建立的物理连接1. 电路交换的工作原理电路交换的工作原理电路交换基本过程包括呼叫建立、信息电路交换基本过程包括呼叫建立、信息传递、电路拆除三个阶段。传递、电路拆除三个阶段。网络节点网络站2.电路交换举例电路交换举例A 和和 B 通话经过四个交换机通话经过四个交换机通话在通话在 A 到到 B 的连接上进行的连接上进行(交换机交换机交换机交换机用户线用户线中继线中继线BDCAC 和和 D 通话只经过一个本地交换机

30、通话只经过一个本地交换机通话在通话在 C 到到 D 的连接上进行的连接上进行(交换机交换机交换机交换机用户线用户线中继线中继线BDCA3.电路交换技术的特点电路交换技术的特点（1）优点）优点 数据传输可靠、迅速，数据不会丢失且保持数据传输可靠、迅速，数据不会丢失且保持原来的序列。原来的序列。（2）缺点）缺点 在某些情况下，电路空闲时的信道容易被浪在某些情况下，电路空闲时的信道容易被浪费：在短时间数据传输时电路建立和拆除所费：在短时间数据传输时电路建立和拆除所用的时间得不偿失。因此，它适用于系统间用的时间得不偿失。因此，它适用于系统间要求高质量的大量数据传输的情况。要求高质量的大量数据传输的情况

31、。4.3.2报文交换报文交换1. 报文交换原理报文交换原理 报文交换方式的数据传输单位是报文，报文就是报文交换方式的数据传输单位是报文，报文就是站点一次性要发送的数据块，其长度不限且可变。站点一次性要发送的数据块，其长度不限且可变。当一个站要发送报文时，它将一个目的地址附加当一个站要发送报文时，它将一个目的地址附加到报文上，网络节点根据报文上的目的地址信息，到报文上，网络节点根据报文上的目的地址信息，把报文发送到下一个节点，一直逐个节点地转送把报文发送到下一个节点，一直逐个节点地转送到目的节点。到目的节点。 2. 报文交换的特点报文交换的特点（1） 报文交换的优点报文交换的优点 电路利用率高。

32、电路利用率高。 通信量大时仍然可以接收报文，不过传送延迟会增加。通信量大时仍然可以接收报文，不过传送延迟会增加。 报文交换系统可以把一个报文发送到多个目的地。报文交换系统可以把一个报文发送到多个目的地。 报文交换网络可以进行速度及代码的转换。报文交换网络可以进行速度及代码的转换。（2）报文交换的缺点）报文交换的缺点 不能满足实时或交互式的通信要求，报文经过网络的不能满足实时或交互式的通信要求，报文经过网络的延迟时间长且不定。延迟时间长且不定。 有时节点收到过多的数据而无空间存储或不能及时转有时节点收到过多的数据而无空间存储或不能及时转发时，就不得不丢弃报文，而且发出的报文不按顺序到发时，就不得

33、不丢弃报文，而且发出的报文不按顺序到达目的地。达目的地。4.3.3分组交换分组交换将数据信息分割成若干个数据段，加上将数据信息分割成若干个数据段，加上分组头，以分组头，以“存储存储-转发转发”的方式传送，的方式传送，到达收信端，再把数据段组合还原成原到达收信端，再把数据段组合还原成原数据信息。数据信息。1. 分组交换的原理分组交换的原理分组交换又称包交换。分组交换又称包交换。在分组交换系统中，在每个分组前都加上分在分组交换系统中，在每个分组前都加上分组头。分组头中含有地址、分组号和控制信组头。分组头中含有地址、分组号和控制信息等。息等。这些分组可以在网络内沿不同的路径并行进这些分组可以在网络内

34、沿不同的路径并行进行传输，如图行传输，如图4-32所示。所示。 2. 分组交换的特点分组交换的特点每个分组头包括目的地址，独立进行路由选择；每个分组头包括目的地址，独立进行路由选择；网络节点设备中不预先分配资源；网络节点设备中不预先分配资源；用统计复用技术，动态分配带宽，线路利用率高；用统计复用技术，动态分配带宽，线路利用率高；存储器利用率高；存储器利用率高；易于重传，可靠性高；易于重传，可靠性高；易于开始新的传输，让紧急信息优先通过；易于开始新的传输，让紧急信息优先通过；适用于交互式短报文、数据传输速率在适用于交互式短报文、数据传输速率在64kbit/s以以下，能够容忍网络平均时延大约在下，

35、能够容忍网络平均时延大约在1秒以内的应用场秒以内的应用场合；合；额外信息增加。额外信息增加。 3.分组交换采用的路由方式分组交换采用的路由方式 （1）数据报）数据报 采用数据报方式，每个分组被独立地传输。也就是说，采用数据报方式，每个分组被独立地传输。也就是说，网络协议将每一个分组当作单独的一个报文，对它进行网络协议将每一个分组当作单独的一个报文，对它进行路由选择。如果某条路径发生阻塞，它可以变更路由。路由选择。如果某条路径发生阻塞，它可以变更路由。（2）虚电路）虚电路 虚电路方式：在数据传输前，通过发送呼叫请求分组建虚电路方式：在数据传输前，通过发送呼叫请求分组建立端到端的虚电路；一旦建立，

36、同一呼叫的数据分组沿立端到端的虚电路；一旦建立，同一呼叫的数据分组沿这一虚电路传送；呼叫终止，清除分组拆除虚电路。虚这一虚电路传送；呼叫终止，清除分组拆除虚电路。虚电路方式的连接为逻辑连接，并不独占线路。电路方式的连接为逻辑连接，并不独占线路。 可分为交换虚电路（可分为交换虚电路（SVC）和永久虚电路（）和永久虚电路（PVC）两种方）两种方式。式。 交换虚电路需要呼叫建立时间；永久虚电路不需要呼叫建立时交换虚电路需要呼叫建立时间；永久虚电路不需要呼叫建立时间。间。4.电路交换、报文交换和分组交换的比较电路交换、报文交换和分组交换的比较4.3.4帧中继技术帧中继技术是在是在OSI第二层上用简化的

37、方法，以帧为第二层上用简化的方法，以帧为单位，传送和交换数据单元的一种技术。单位，传送和交换数据单元的一种技术。1. 帧中继的基本原理帧中继的基本原理采用帧中继方式的网络中各中间节点没采用帧中继方式的网络中各中间节点没有网络层，并且数据链路层也只有一般有网络层，并且数据链路层也只有一般网络的一部分（但增加了路由功能），网络的一部分（但增加了路由功能），中间节点只进行差错检测，检出的错误中间节点只进行差错检测，检出的错误帧直接丢弃，无需回送确认帧。帧直接丢弃，无需回送确认帧。 2 14 A B C 源端 (a) 分组交换 图 4-34 端-点-端数据链路应答过程 目的端 3 4 13 6 11

38、5 12 10 8 9 7 1 1516 8 A B C 源端 (b) 帧中继 目的端 2 7 6 3 5 4 1 2. 帧中继的特点帧中继的特点用户接入速率为用户接入速率为64kbit/s2Mbit/s，可以提供，可以提供PVC和和SVC业务；业务；采用统计复用技术，动态分配带宽，充分利用网络资源；采用统计复用技术，动态分配带宽，充分利用网络资源；适用突发性业务，允许用户有效利用预先约定的带宽传送适用突发性业务，允许用户有效利用预先约定的带宽传送数据，同时允许用户在网络资源空闲时超过预定值，占用数据，同时允许用户在网络资源空闲时超过预定值，占用更多的带宽，而只需付预定带宽的费用；更多的带宽，

39、而只需付预定带宽的费用；简化简化X.25建议，纠错、流量控制等处理改由终端完成，提高建议，纠错、流量控制等处理改由终端完成，提高了网络处理效率和吞吐量，降低了端到端传输时延；了网络处理效率和吞吐量，降低了端到端传输时延； 帧长度可变，网络延迟和往返延时难以预测，对多媒体业帧长度可变，网络延迟和往返延时难以预测，对多媒体业务传输不利。务传输不利。 4.3.5ATM技术技术能否把对带宽、实时性、传能否把对带宽、实时性、传输质量要求各不相同的网络输质量要求各不相同的网络服务由一个统一的多媒体网服务由一个统一的多媒体网络来实现，做到真正的一线络来实现，做到真正的一线通？通？探探 讨讨异步传送模式（异步

40、传送模式（Asynchronous Transfer Mode，ATM）是一种快速分组交换技术。）是一种快速分组交换技术。ATM技术是以信元为信息传输、复接和交技术是以信元为信息传输、复接和交换的基本单位的传送方式。换的基本单位的传送方式。1.ATM信元信元ATM传送信息的基本载体是信元，每个信传送信息的基本载体是信元，每个信元由元由53个字节组成，其中包括个字节组成，其中包括5个字节的个字节的信头和信头和48个字节的净荷。个字节的净荷。2. ATM的虚电路的虚电路虚通道（虚通道（Virtual Channel，VC）：是指一条单）：是指一条单向向ATM信元传输信道，有惟一的标志符；信元传输信

41、道，有惟一的标志符；虚路径（虚路径（Virtual Path，VP）：也是指一条单）：也是指一条单向向ATM信元传输信道，含多条通路，有相同信元传输信道，含多条通路，有相同的标志符。的标志符。ATM物理连接物理连接虚通路连接虚通路连接(VCC)虚通道虚通道(VP)包括多条包括多条VC虚通路连接虚通路连接(VCC)包括多条包括多条VP虚通路虚通路(VC)ATM端节点之间的端节点之间的逻辑通路逻辑通路虚通路虚通路 (VC)虚通路虚通路 (VC)E3OC-3OC-12虚通道虚通道 (VP)虚通道虚通道(VP)连接标识连接标识 = 通信过程为建立虚路径、虚通道和拆除通信过程为建立虚路径、虚通道和拆除虚

42、路径、虚通道。虚路径、虚通道。3. ATM的特点的特点ATM兼具电路转送方式和分组转送方式的基本特点。兼具电路转送方式和分组转送方式的基本特点。适应高带宽应用的需求。适应高带宽应用的需求。采用统计复用方式、充分利用网络资源。采用统计复用方式、充分利用网络资源。能同时传输多种数据信息。能同时传输多种数据信息。改进分组通信协议，交换节点可不再进行差错控制，改进分组通信协议，交换节点可不再进行差错控制，减少延迟，提高了通信能力。减少延迟，提高了通信能力。支持不同类型宽带业务，如图像、高速数据等多媒支持不同类型宽带业务，如图像、高速数据等多媒体信息。体信息。具有良好的可扩展性。具有良好的可扩展性。 A

43、TM和分组交换方式的主要不同之处和分组交换方式的主要不同之处 ATM中使用了固定长度的分组中使用了固定长度的分组ATM信元，信元，并使用了空闲信元来填充信道；并使用了空闲信元来填充信道；可以由用户在申请信道时提出业务质量可以由用户在申请信道时提出业务质量要求；要求；不使用反馈重发方法，必要时可在用户不使用反馈重发方法，必要时可在用户之间进行端端的差错纠正措施。之间进行端端的差错纠正措施。4.4 数据通信网数据通信网数据通信网是计算机和通信相结合的产物。数据通信网是计算机和通信相结合的产物。随着计算机技术的广泛普及与计算机远程随着计算机技术的广泛普及与计算机远程信息处理应用的发展，数据通信应运而

44、生，信息处理应用的发展，数据通信应运而生，它实现了计算机与计算机之间，计算机与它实现了计算机与计算机之间，计算机与终端之间的传递。终端之间的传递。4.4.1通信网的发展历史通信网的发展历史4.4.2中国公用分组交换数据网中国公用分组交换数据网（CHINAPAC）1989年我国建成了第一个公用分组实验网年我国建成了第一个公用分组实验网CNPAC，1993年建成了具有层次结构的中国公用分组交换年建成了具有层次结构的中国公用分组交换数据网（数据网（CHINAPAC）。）。CHINAPAC骨干网于骨干网于1993年年9月正式开通业务，它月正式开通业务，它是我国建立的第一个公用数据通信网络。是我国建立的

45、第一个公用数据通信网络。骨干网建网初期端口容量有骨干网建网初期端口容量有5800个，网络覆盖个，网络覆盖31个省会城市和直辖市。个省会城市和直辖市。CHINAPAC与与23个国家和地区的多个数据网相连，个国家和地区的多个数据网相连，它曾在我国数据通信网中起着举足轻重的作用。它曾在我国数据通信网中起着举足轻重的作用。CHINAPAC提供两种基本业务功能有：提供两种基本业务功能有： （1）交换型虚电路（）交换型虚电路（SVC） 客户通信时，通过呼叫建立虚电路，通信结束后释放虚客户通信时，通过呼叫建立虚电路，通信结束后释放虚电路。电路。 （2）永久型虚电路（）永久型虚电路（PVC） 永久型虚电路类似

46、于固定专线，在客户申请时提出，电永久型虚电路类似于固定专线，在客户申请时提出，电信部门将线路固定接好，客户一开机不需通过呼叫即建信部门将线路固定接好，客户一开机不需通过呼叫即建立起电路，通信费采用包月方式。立起电路，通信费采用包月方式。各种增值业务，如电子信箱，电子数据交换，各种增值业务，如电子信箱，电子数据交换，可视图文，传真存储转发，数据库检索等。可视图文，传真存储转发，数据库检索等。 4.4.3中国公用数字数据网中国公用数字数据网（CHINADDN）DDN数字数据网是一种半永久性连接电数字数据网是一种半永久性连接电路的公共数据网，用户数据在传输率、路的公共数据网，用户数据在传输率、到达地

47、点等方面根据事先的约定进行传到达地点等方面根据事先的约定进行传输而不能自行改变，它是面向所有专线输而不能自行改变，它是面向所有专线或专网用户的基础电信网。或专网用户的基础电信网。 中国公用数字数据网（中国公用数字数据网（CHINADDN）即数字数）即数字数据网，它是利用数字传输通道（光纤，数字微据网，它是利用数字传输通道（光纤，数字微波，卫星）和数字交叉复用节点组成的数字数波，卫星）和数字交叉复用节点组成的数字数据传输网，可以为用户提供各种速率的高质量据传输网，可以为用户提供各种速率的高质量数字专用电路和其他新业务。数字专用电路和其他新业务。CHINADDN骨干网于骨干网于1994年年9月开通业务，网络月开通业务，网络覆盖到当时光缆通达到的覆盖到当时光缆通达到的21个省会城市个省会城市,1995年年骨干网进行了二期扩容。各省、市纷纷建立本骨干网进行了二期扩容。各省、市纷纷建立本地网。地网。DDN与与X.25的比较的比较DDNX.25 不具备交换功能。不具备交换功能。 分组交换网。分组交换网。 是一个全透明的数据网络是一个全透明的数据网络 本身有三层协议，只对系统本身有三层协议，只对系统高层协议透明。高层协议透明。 提供点对点的非交换型的为