现代通信网概论上课课件第四章

1、第四章 数据通信网4.1 数据通信网概述数据通信网概述 4.1.1 数据通信网的基本概念n 一般地，数据通信网被划分为两个部分：一般地，数据通信网被划分为两个部分：通信子网和本地网。通信子网和本地网。n 通信子网具备传输和交换功能，它是在原通信子网具备传输和交换功能，它是在原有通信网传输链路上加装了专用于数据交换或有通信网传输链路上加装了专用于数据交换或连接的节点交换机，从而构成了专门处理数据连接的节点交换机，从而构成了专门处理数据信息的数据通信网。信息的数据通信网。n 本地网是由一些数据通信专用设备如集线本地网是由一些数据通信专用设备如集线器、复用器等以及一些专用接口组成，一般本器、复用器等

2、以及一些专用接口组成，一般本地网的数据通信业务经由主机送往各节点交换地网的数据通信业务经由主机送往各节点交换机。机。 按照现代通信的定义，凡是在终端以编码方式表示信息，并用脉冲形式在信道上传送信息的通信都叫做数据通信。 现代数据通信就是为计算机之间以及计算机和各种终端之间提供传输、交换信息的手段。丛广义而言，数据通信也就是计算机通信。n与电话通信相比，数据通信有如下特点：与电话通信相比，数据通信有如下特点：n（1）数据通信是人）数据通信是人-机或机机或机-机通信，计算机通信，计算机直接参与通信。这是数据通信的重要特征。机直接参与通信。这是数据通信的重要特征。n（2）数据传输的准确性和可靠性要求

3、高。）数据传输的准确性和可靠性要求高。n（3）传输速率高，要求接续和传输响应时）传输速率高，要求接续和传输响应时间快。间快。n（4）通信持续时间差异大。）通信持续时间差异大。 4.1.2 数据通信网的分类n数据通信网大致分为以下几个业务网：数数据通信网大致分为以下几个业务网：数字数据网（字数据网（DDN）、）、分组交换网（分组交换网（X.25网）、网）、帧中继网、帧中继网、ATM网等。网等。nDDN网是利用数字信道提供半永久性连接网是利用数字信道提供半永久性连接电路传输数据信号的数字传输网。它向用户提电路传输数据信号的数字传输网。它向用户提供专用的数字数据传输信道，为用户建立专用供专用的数字数

4、据传输信道，为用户建立专用数据网提供条件。数据网提供条件。n分组交换网（分组交换网（X.25网）吸收了电路交换低网）吸收了电路交换低时延及电报交换的路由选择自由的优点，是一时延及电报交换的路由选择自由的优点，是一种数据传输可靠性较高的数据通信方式。它能种数据传输可靠性较高的数据通信方式。它能够向用户提供不同速率、代码及通信规程的接够向用户提供不同速率、代码及通信规程的接入，接口规程采用入，接口规程采用X.25协议。协议。n帧中继网采用的是快速分组交换技术，它帧中继网采用的是快速分组交换技术，它是在数字光纤线路代替模拟线路、用户终端日是在数字光纤线路代替模拟线路、用户终端日益智能化的基础上发展起

5、来的。帧中继网只完益智能化的基础上发展起来的。帧中继网只完成成OSI物理层和数据链路层核心层的功能，不物理层和数据链路层核心层的功能，不负责数据的纠错、重发、流量控制等，因此网负责数据的纠错、重发、流量控制等，因此网络吞吐量高、传输时延低，是非常经济的用户络吞吐量高、传输时延低，是非常经济的用户宽带业务接入网，常作为帧中继网的中继网使宽带业务接入网，常作为帧中继网的中继网使用。用。n异步传送模式（异步传送模式（ATM）是一种用于宽带网是一种用于宽带网内传输、复用、交换信元的技术，可以支持高内传输、复用、交换信元的技术，可以支持高质量的语声、图像和高速数据业务。它是一种质量的语声、图像和高速数据

6、业务。它是一种简化的面向连接的高速分组交换，是未来宽带简化的面向连接的高速分组交换，是未来宽带综合业务数字网的基础和核心。综合业务数字网的基础和核心。 4.1.3 数据通信网主要质量指标 一、工作速率n工作速率反映数据通信网的工作速度的快工作速率反映数据通信网的工作速度的快慢。衡量工作速率的技术指标主要包括：符号慢。衡量工作速率的技术指标主要包括：符号速率（信号速率）和信息传输速率等。速率（信号速率）和信息传输速率等。 1符号速率符号速率n符号速率又叫信号速率，记为符号速率又叫信号速率，记为N。 2信息传输速率信息传输速率n信息传输速率，简称传信率，通常记为信息传输速率，简称传信率，通常记为R

7、。它表示单位时间内系统传输（或信源发出）的它表示单位时间内系统传输（或信源发出）的信息量，即二进制码元数。信息量，即二进制码元数。 二、频带利用率n在比较不同通信网的效率时，单看它们的在比较不同通信网的效率时，单看它们的信息速率是不够的。或者说，即使两个网的信信息速率是不够的。或者说，即使两个网的信息速率相同，它们的效率也可能不同，所以还息速率相同，它们的效率也可能不同，所以还要看传输这样的信息所占的频带宽度。通信网要看传输这样的信息所占的频带宽度。通信网占用的频带越宽，传输信息的能力应该越大。占用的频带越宽，传输信息的能力应该越大。一般，用单位频带内的符号速率描述系统的传一般，用单位频带内的

8、符号速率描述系统的传输效率。输效率。 三、可靠性n可靠性可用差错率来表示。常用的差错率可靠性可用差错率来表示。常用的差错率指标有平均误码率、平均误字率、平均误码组指标有平均误码率、平均误字率、平均误码组率等。率等。 4.1.4 数据通信网建设与发展 一、数据通信网发展现状n自从自从1993年我国建立了第一个公用数据通年我国建立了第一个公用数据通信网信网公用分组数据交换网以来，近十年来，公用分组数据交换网以来，近十年来，各级通信部门将数据多媒体通信网的建设列入各级通信部门将数据多媒体通信网的建设列入投资重点建设项目，推动了网络建设的发展，投资重点建设项目，推动了网络建设的发展，使我国数据通信网的

9、种类达到使我国数据通信网的种类达到10余种。余种。 二、扩大网络建设能力，提高网络覆盖面n分组网在网络能力和网络覆盖范围方面，已分组网在网络能力和网络覆盖范围方面，已基本上能够满足中低速用户的业务需求，原则上基本上能够满足中低速用户的业务需求，原则上不再发展，今后将会充分利用现有的网络资源发不再发展，今后将会充分利用现有的网络资源发展相关的数据通信业务。展相关的数据通信业务。 1多媒体宽带网多媒体宽带网n中国电信将以中国电信将以ATM宽带网为基础，形成安全宽带网为基础，形成安全高效统一的多业务平台，实现中继带宽的综合利高效统一的多业务平台，实现中继带宽的综合利用，解决目前各种网络相互重叠、网络

10、结构复杂、用，解决目前各种网络相互重叠、网络结构复杂、路由组织困难等问题。路由组织困难等问题。 2IP网络网络nIP业务是市场竞争的焦点，业务是市场竞争的焦点，IP网建设对数网建设对数据多媒体业务将来的发展至关重要。据多媒体业务将来的发展至关重要。 3提高网络综合能力，完善网络功能提高网络综合能力，完善网络功能n数据与多媒体通信网已初具规模，完善网数据与多媒体通信网已初具规模，完善网络功能、提高网络综合能力是网络建设的首要络功能、提高网络综合能力是网络建设的首要任务。任务。4.2 分组交换网分组交换网 4.2.1 分组交换网基本结构n分组交换网主要由节点交换机、数据分组交换网主要由节点交换机、

11、数据终端、分组拆装设备、远程集中器、网终端、分组拆装设备、远程集中器、网络管理中心、传输线路和调制解调器七络管理中心、传输线路和调制解调器七个部分组成，其基本结构如图个部分组成，其基本结构如图4.1所示。所示。PADPTPTPADPAD转发交换机局部交换机分组终端PADPT高速线路高速或中速线路低速字符终端转发交换机图4.1 分组交换网基本结构示意图 一、节点交换机n节点交换机又称分组交换机，是分组网的节点交换机又称分组交换机，是分组网的枢纽设备。根据分组交换机在网中所处的地位枢纽设备。根据分组交换机在网中所处的地位不同分为转发交换机及局部交换。不同分为转发交换机及局部交换。n转发交换及通信容

12、量大，线路端口数多。转发交换及通信容量大，线路端口数多。这些端口大多是用于交换机之间的互连，需要这些端口大多是用于交换机之间的互连，需要有路由选择等功能。有路由选择等功能。n 局部交换机通信容量小，它可直接接至数局部交换机通信容量小，它可直接接至数据终端，也可接至转发交换机，但只允许接一据终端，也可接至转发交换机，但只允许接一个转发交换机。它具有局部交换功能，但无路个转发交换机。它具有局部交换功能，但无路由选择功能，若与其它数据终端互通则必须经由选择功能，若与其它数据终端互通则必须经转发交换机转接。转发交换机转接。n 有时会用到二级交换机的节点机。有时会用到二级交换机的节点机。分组交换机的主要

13、功能：分组交换机的主要功能：n（1）为网络的基本业务即虚呼叫、永久虚）为网络的基本业务即虚呼叫、永久虚电路及其它网内各种业务提供支持。电路及其它网内各种业务提供支持。n（2）在各节点机之间进行路由选择，并进）在各节点机之间进行路由选择，并进行流量控制，防止网络拥塞，完成交换任务。行流量控制，防止网络拥塞，完成交换任务。n （3）实现）实现X.25、X.75等多种协议。等多种协议。n （4）执行维护、运行管理、故障报告与诊）执行维护、运行管理、故障报告与诊断、计费统计等功能。断、计费统计等功能。 二、数据终端n 数据终端也就是用户使用的通信终数据终端也就是用户使用的通信终端，包括计算机、打印机、

14、电传机、传端，包括计算机、打印机、电传机、传真机、可视图文终端和显示终端等。真机、可视图文终端和显示终端等。n 分组交换网中的终端可分为分组终分组交换网中的终端可分为分组终端与非分组终端。非分组终端发出的是端与非分组终端。非分组终端发出的是非分组信息，需经变换才能进行分组交非分组信息，需经变换才能进行分组交换网。换网。 三、分组装拆设备n分组终端（计算机与智能终端等）与分组分组终端（计算机与智能终端等）与分组交换网之间的接口按规定的协议实施通信与连交换网之间的接口按规定的协议实施通信与连接，即把发送的数据划分为一个或多个分组，接，即把发送的数据划分为一个或多个分组，并加上必要的分组字头及校验码

15、等。对于较简并加上必要的分组字头及校验码等。对于较简单的字符终端，可通过分组拆装设备（单的字符终端，可通过分组拆装设备（PAD）接入分组交换网内。因此，分组拆装设备是对接入分组交换网内。因此，分组拆装设备是对待发、待收的信息进行整合，使之满足分组交待发、待收的信息进行整合，使之满足分组交换网传输及处理需要的设备。换网传输及处理需要的设备。nPAD主要有两个功能。主要有两个功能。n（1）非分组终端字符的组装或分组：非分）非分组终端字符的组装或分组：非分组终端的字符通过组终端的字符通过PAD组装或分组，发至交换组装或分组，发至交换机，同时从交换机来的分组通过机，同时从交换机来的分组通过PAD拆卸成

16、字拆卸成字符送至非分组终端。符送至非分组终端。n（2）PAD的数据集中：在的数据集中：在PAD中，把各终中，把各终端的字符数据流组成分组后，在端的字符数据流组成分组后，在PAD至交换机至交换机的中速线路上交织复用，以利于有效利用线路，的中速线路上交织复用，以利于有效利用线路，并且扩充非分组终端接入的端口。并且扩充非分组终端接入的端口。 四、远程集中器n远程集中器（远程集中器（PCV）可理解为可理解为PAD的扩充。的扩充。它不仅允许非分组终端接入，也允许分组终端它不仅允许非分组终端接入，也允许分组终端接入。接入。 五、网络管理中心n网络管理中心负责全网运行的管理、维护网络管理中心负责全网运行的管

17、理、维护和监测，主要包括技术管理、计费管理、维护和监测，主要包括技术管理、计费管理、维护管理和网络状态显示等。管理和网络状态显示等。 1技术管理技术管理n网络的技术管理主要用于用户信息参数的网络的技术管理主要用于用户信息参数的增加、修改、删除，改变网络各模块的状态，增加、修改、删除，改变网络各模块的状态，修改软件版本，进行路由更新、监视、控制等修改软件版本，进行路由更新、监视、控制等方面的管理。方面的管理。 2计费管理计费管理n计费管理主要用于收集网络的计费信息，计费管理主要用于收集网络的计费信息，根据主叫与被叫的各项参数进行计费，并打印根据主叫与被叫的各项参数进行计费，并打印出详细的计费表格

18、。出详细的计费表格。 3维护管理维护管理n维护管理主要用于监视网络的运行状态，维护管理主要用于监视网络的运行状态，进行线路的测试，收集各项测试数据，输出统进行线路的测试，收集各项测试数据，输出统计结果、运行记录等方面的管理。计结果、运行记录等方面的管理。 4网络状态显示网络状态显示n通过网络状态显示，可在彩色显示器上显通过网络状态显示，可在彩色显示器上显示出网络的运行状态、网络各模块及各线路的示出网络的运行状态、网络各模块及各线路的工作状态。工作状态。 六、传输线路n传输线路包括从用户终端至分组交换机或传输线路包括从用户终端至分组交换机或PAD的用户线及分组交换机间的中继线，或网的用户线及分组

19、交换机间的中继线，或网间中继线。间中继线。 七、调制解调器n当用户终端至分组交换机的线路采用模拟当用户终端至分组交换机的线路采用模拟线路时，需要用调制解调器将数据终端送出的线路时，需要用调制解调器将数据终端送出的数字信号变成模拟信号，在模拟线路上传送；数字信号变成模拟信号，在模拟线路上传送；或将模拟线路上接收的模拟信号变成数字信号，或将模拟线路上接收的模拟信号变成数字信号，送给数据终端。送给数据终端。网络的外部服务和内部操作n 分组交换网的一个重要特点是它使用分组交换网的一个重要特点是它使用的是数据报还是虚电路。事实上，在网的是数据报还是虚电路。事实上，在网络内部和接口处可以采用不同的方式。络

20、内部和接口处可以采用不同的方式。n 这样就有四种组合：这样就有四种组合：n（1）外部虚电路，内部虚电路：当用户）外部虚电路，内部虚电路：当用户请求一条虚电路时，就会构成一条经过请求一条虚电路时，就会构成一条经过网络的专用路由，所有分组沿该路由前网络的专用路由，所有分组沿该路由前进；进；n（2）外部虚电路，内部数据报：网络分）外部虚电路，内部数据报：网络分别处理每个分组。因此，同一条外部虚别处理每个分组。因此，同一条外部虚电路上的不同分组可能会选择不同的路电路上的不同分组可能会选择不同的路由。不过，如果需要，网络会在目的节由。不过，如果需要，网络会在目的节点处将这些分组缓存起来，这样它们就点处将

21、这些分组缓存起来，这样它们就可以按照正确的顺序交付到目的终端。可以按照正确的顺序交付到目的终端。n（3）外部数据报，内部数据报：从用户）外部数据报，内部数据报：从用户和网络这两角度来看，每个分组都是被和网络这两角度来看，每个分组都是被独立处理的。独立处理的。n（4）外部数据报，内部虚电路：外部用）外部数据报，内部虚电路：外部用户看不到任何连接的迹象，因为网络只户看不到任何连接的迹象，因为网络只是简单地每次发送一个分组。然而网络是简单地每次发送一个分组。然而网络在源节点与终节点之间建立一条逻辑连在源节点与终节点之间建立一条逻辑连接，用来传递分组，并且还可能长期保接，用来传递分组，并且还可能长期保

22、留此类连接，以满足未来需求。留此类连接，以满足未来需求。n 对于使用对于使用X.25协议的公用分组交换网协议的公用分组交换网而言，给用户提供的是面向连接的外部而言，给用户提供的是面向连接的外部虚电路服务。但在网络内部，可能采用虚电路服务。但在网络内部，可能采用两种不同的方式。两种不同的方式。 4.2.2 分组交换网n分组交换网是由分组交换设备及其连接等级结构分组交换网是由分组交换设备及其连接等级结构构成的，通过相关的设备和一定的等级机构完成用户构成的，通过相关的设备和一定的等级机构完成用户之间的分组信息传输与处理。之间的分组信息传输与处理。 一、分组交换网等级结构n分组交换网的等级结构反映了分

23、组交换网中用户分组交换网的等级结构反映了分组交换网中用户及其端局间连接关系。及其端局间连接关系。n 全网实行两级交换，三级管理制度。全网实行两级交换，三级管理制度。n1）国家骨干网：由设置在各省、自治区和直辖市的）国家骨干网：由设置在各省、自治区和直辖市的32个骨干网节点组成，另外设北京、上海为国际出入口个骨干网节点组成，另外设北京、上海为国际出入口局，广州为港澳出入口局。局，广州为港澳出入口局。n2）省级网：由设置在各省、自治区和直辖市内的省内）省级网：由设置在各省、自治区和直辖市内的省内节点组成。节点组成。n3）本地网：在省内的一些发达的城市和地区可以组建）本地网：在省内的一些发达的城市和

24、地区可以组建本地网，由本地节点组成，负责所在区域的数据用户本地网，由本地节点组成，负责所在区域的数据用户的业务接入，完成本地交换功能。的业务接入，完成本地交换功能。 二、CNPAC网（中国分组接入通信网）n1989年我国组建的年我国组建的CNPAC网网（见图（见图4.4）采用的是法国）采用的是法国SESA公公司的司的DPS型设备。型设备。沈阳北京 2西安成都广州深圳武汉上海天津南京北京 1国际出口节点机集中器图4.4 CNPAC网络构成示意图nCNPAC网应用几年来，满足了部分用户的网应用几年来，满足了部分用户的急需，收到了一定的经济效益。但它还存在以急需，收到了一定的经济效益。但它还存在以下

25、几个问题：下几个问题：n（1）技术比较陈旧，网络性能差（无）技术比较陈旧，网络性能差（无X.32规程及规程及SDLC规程），同步端口数量少且全网规程），同步端口数量少且全网仅有仅有580端口。端口。n（2）网络覆盖面过小，不利于）网络覆盖面过小，不利于“集团集团”用用户的发展，更无法满足没有设置分组交换设备户的发展，更无法满足没有设置分组交换设备用户数据通信的需求。用户数据通信的需求。n（3）全网速率较低，忙时出现阻塞或呼叫）全网速率较低，忙时出现阻塞或呼叫等待时间较长。等待时间较长。n（4）全网仅北京地区配有）全网仅北京地区配有TELEX用户接口，用户接口，这不利于全国范围内的这不利于全国范

26、围内的TELEX在分组交换网上在分组交换网上互连。因此，重建我国分组交换网就显得十分互连。因此，重建我国分组交换网就显得十分必要与迫切。必要与迫切。 三、中国公用分组交换数据网（CHINAPAC）n网络规模：网络规模：CHINAPAC网由网由32个节点机组个节点机组成，分别安装在全国各省会及直辖市，其中北成，分别安装在全国各省会及直辖市，其中北京、上海、沈阳、武汉、成都、西安、广州、京、上海、沈阳、武汉、成都、西安、广州、南京八个城市为汇接中心，它们之间采用完全南京八个城市为汇接中心，它们之间采用完全网状汇接，其余各点采用不完全的网状结构。网状汇接，其余各点采用不完全的网状结构。n网络功能及特

27、点：除分组交换功能外，该网络功能及特点：除分组交换功能外，该网还具有帧中继及动态分配帧中继功能以及网网还具有帧中继及动态分配帧中继功能以及网络时延小的特点。络时延小的特点。n网络管理：分全国、区域和本地三级管理，网络管理：分全国、区域和本地三级管理，可动态地监察全网的运行状况。可动态地监察全网的运行状况。n开放业务：可分基本业务和选择业务。基开放业务：可分基本业务和选择业务。基本业务：分交换虚电路（本业务：分交换虚电路（SVC）、）、永久性虚电永久性虚电路（路（PVC）；）；n选择业务：根据用户需求可选择业务（符选择业务：根据用户需求可选择业务（符合原合原CCITT建议建议X.25要求），如网

28、络用户识别要求），如网络用户识别（NUI）、）、全球助记符服务（全球助记符服务（GMS）、）、广播服广播服务和呼叫转移（务和呼叫转移（CR）、出、出/入呼叫禁止、闭合入呼叫禁止、闭合用户群、反向计费认可等。用户群、反向计费认可等。n网络速率：网络速率：CHINAPAC的通信速率可提高的通信速率可提高到到64kbit/s，同时具有同时具有IBMSNA/SDLC规程，规程，能与电话网双向互连，可供同步中、高速数据能与电话网双向互连，可供同步中、高速数据用户使用。用户使用。n网络吞吐能力：每秒可处理网络吞吐能力：每秒可处理250次呼叫，每次呼叫，每个节点的吞吐量达个节点的吞吐量达30006000分组

29、分组/秒。秒。n编号计划：采用原编号计划：采用原CCITT建议，用建议，用15位号位号码，即码，即nP+DNIC+NTNn其中：其中：P为国际呼叫前缀（选用为国际呼叫前缀（选用O）；）；nDNIC为国际数据网识别代号。前三位为国为国际数据网识别代号。前三位为国家号码，我国为家号码，我国为460；第四位为网络号码，又；第四位为网络号码，又称网号，如称网号，如3则表示则表示CHINAPAC 网；网；nNTN为国内终端码。全网采用为国内终端码。全网采用8位编号位编号X1X8，无论本地呼叫或国内长途呼叫，用户号码无论本地呼叫或国内长途呼叫，用户号码均由均由8位十进制数字组成，前两位表示公用分位十进制数

30、字组成，前两位表示公用分组网的编号区；第组网的编号区；第3、4位表示同一编号区所属位表示同一编号区所属的节点交换机号；后四位表示每个节点交换机的节点交换机号；后四位表示每个节点交换机的端口号。另外的的端口号。另外的X9X10为用户的子地址号码，为用户的子地址号码，作为作为DTE内部的进一步寻址使用。内部的进一步寻址使用。n网络互连：网络互连：CHINAPAC的网号为的网号为4603，国，国际出口采用际出口采用X.75规程连接到规程连接到20几个国家和地区，几个国家和地区，并与并与CNPAC（网号代码网号代码4602）采用）采用X.75连接，连接，可与电话网、用户电报网和可与电话网、用户电报网和

31、DDN等网络互连。等网络互连。CHINAPAC 网与网与PSTN的互连的互连n 众所周知，电话网是目前世界上普及众所周知，电话网是目前世界上普及率最高的网络，因此，出于经济和安装率最高的网络，因此，出于经济和安装方面的考虑，多数数据终端经电话网接方面的考虑，多数数据终端经电话网接入分组网，电话网把分组网特定的一些入分组网，电话网把分组网特定的一些端口作为它的用户，并分配给它们电话端口作为它的用户，并分配给它们电话号码。用户要利用调制解调器通过电话号码。用户要利用调制解调器通过电话网接入分组网。网接入分组网。n 由于两种网络中编号不同，控制信令由于两种网络中编号不同，控制信令也不一样，故两网互连

32、时需要进行地址也不一样，故两网互连时需要进行地址和信令转换，验证和信令转换，验证DTE身份号码和完成身份号码和完成计费功能。计费功能。n1）非分组型终端接入）非分组型终端接入 采用采用X.28协议，连接电话网的数据用户呼协议，连接电话网的数据用户呼叫分组网的用户时，需要进行两次呼叫。叫分组网的用户时，需要进行两次呼叫。 首先，主叫首先，主叫DTE经电话网呼叫分组网时，经电话网呼叫分组网时，先呼叫分组网连接在电话网指定端口的电话网先呼叫分组网连接在电话网指定端口的电话网号码，若接通了，分组网会自动向用户的数据号码，若接通了，分组网会自动向用户的数据终端发送网络接通提示；若未接通，电话网送终端发送

33、网络接通提示；若未接通，电话网送出忙音。出忙音。 在得到接通响应后，再呼叫被叫用户，并在得到接通响应后，再呼叫被叫用户，并向网络（即向网络（即PAD）提供网络用户识别符）提供网络用户识别符NUI，这是用户向网络申请服务时分配给用户终端的这是用户向网络申请服务时分配给用户终端的口令。网络验证口令。网络验证NUI为合法后送出呼叫请求分为合法后送出呼叫请求分组，建立虚电路，并在接通时开始计费。组，建立虚电路，并在接通时开始计费。n2）分组终端接入）分组终端接入 按照按照ITU-T X.32建议标准进行操作。建议标准进行操作。 分组终端经电话网呼叫分组网的用户分组终端经电话网呼叫分组网的用户时，接入过

34、程与非分组终端类似，但不时，接入过程与非分组终端类似，但不再需要再需要PAD，而是直接由交换机进行操，而是直接由交换机进行操作（包括对被叫的呼叫和主叫的身份验作（包括对被叫的呼叫和主叫的身份验证）。一旦完成了终端到分组网的连接，证）。一旦完成了终端到分组网的连接，终端和网络之间就按照终端和网络之间就按照X.25协议工作，协议工作，建立虚电路，并进行数据的传输。建立虚电路，并进行数据的传输。 四、省内分组交换网n省内分组交换网是国家骨干网的延伸，是省内分组交换网是国家骨干网的延伸，是我国分组交换网的重要组成部分。目前已有绝我国分组交换网的重要组成部分。目前已有绝大多数的省、市开通了省内分组交换网

35、，其它大多数的省、市开通了省内分组交换网，其它省、市、自治区也正在规划建设中。省内网的省、市、自治区也正在规划建设中。省内网的规模有大有小，有的覆盖到县城，有的覆盖到规模有大有小，有的覆盖到县城，有的覆盖到地区级城市。地区级城市。X.25协议n X.25协议是数据终端设备（DTE）和数据电路终接设备（DCE）之间的接口规程。1974年，CCITT颁布了X.25的第一稿，它的最初文件取材于美国的Telenet、Tymnet和加拿大的Datapac分组交换网的经验和建议。它在1976、1978、1980和1984年又进行了多次修改，增添了许多可选业务功能和设施。目前，它是广域分组交换网范畴中最流行

36、的终端用户和网络之间的接口标准。 X.25协议作用n X.25使得两台数据终端设备DTE可以通过现有的电话网络进行通信。为了进行一次通信，通信的一端必须首先呼叫另一端，请求在它们之间建立一个会话连接；被呼叫的一端可以根据自己的情况接收或拒绝这个连接请求。一旦这个连接建立，两端的设备可以全双工地进行信息传输，并且任何一端在任何时候均有权拆除这个连接。 X.25协议模型n X.25协议按照OSI参考模型的结构，定义了从物理层到分组层一共三层的内容。X.25第三层（分组层）规程描述了分组层所使用分组的格式和两个三层实体之间进行分组交换的规程；X.25第二层（链路层）规程也叫做平衡型链路访路规程（LA

37、PB，Link Access Procedure，Balanced），LAPB定义了DTE与DCE之间交互的帧的格式和规程； X.25第一层（物理层）则定义了DTE与DCE之间进行连接时的一些物理电气特性。 课前提问1.什么是数据通信，及数据通信网的划分。2.与电话通信相比，数据通信有何特点。3.数据通信中都包括哪些典型的网络。4.分组交换网的基本组成及各部分的功能。5.分组交换网的外部服务和内部操作。6.X.25协议。4.3 数字数据网n数字数据网是数据通信网的重要组成部分之一，在数据传输与数据处理方面得到广泛应用。 4.3.1 数字数据网概念及特点DDN的定义的定义是是Digital Da

38、ta Network的缩写的缩写 利用利用传输传输的的，它的，它的传输媒介有传输媒介有、以及用户端可以及用户端可用的用的和和。 DDN向用户提供的是向用户提供的是的数字连接，信号的数字连接，信号传输过程中传输过程中 DDN采用采用，可根据用户需要，在，可根据用户需要，在内接通所需带宽的线路内接通所需带宽的线路 利用数字信道传输数据信号利用数字信道传输数据信号与传统的模拟信道相比，与传统的模拟信道相比，具有传输质量高、速度快、带宽利用率高等优点具有传输质量高、速度快、带宽利用率高等优点 同步同步数据传输，网络数据传输，网络时延较短时延较短； DDN提供点到点连接，通信提供点到点连接，通信保密性好

39、保密性好 信道固定（半固定）分配，通信信道固定（半固定）分配，通信可靠性好可靠性好 DDNDDN为为全透明网全透明网，支持网络层以及其上的任何协议，支持网络层以及其上的任何协议，使用户可以开通种类繁多的信息业务，传输任何合适的使用户可以开通种类繁多的信息业务，传输任何合适的信息。信息。 网络运行管理简便。将检错、纠错等功能放到智能化网络运行管理简便。将检错、纠错等功能放到智能化程度较高的终端来完成，简化了运行管理和监控的内容。程度较高的终端来完成，简化了运行管理和监控的内容。DDN的的基本功能基本功能nDDN的主要功能是为用户提供端到端的高速率、低时延、高质量的数据传输通道。其基本功能包括：n

40、1提供高质量的数字数据电路。n2对数据信道提供较灵活的带宽管理功能。n3DDN对要求可靠性较高的电路具有自动倒换功能，而且DDN的骨干网可提供国际专线电路的国内延伸段。DDN的的业务业务 DDN主要适用于业务量大且持续稳定或实时性强的中、高速点对点或点对多点的通信。n1专用电路业务 为公用电信网内提供中高速率、高质量点到点和点到多点的数字专用电路和租用电路业务。专用电路可以是永久性的，也可以是定时开放的。具有备用电路。n2帧中继业务 将不同长度的用户数据封装在一个较大的帧内，加上寻址和效验信息，其传输速率可达2.048Mb/s。n3话音/G3传真业务 是通过在用户入网处设置话音服务模块来提供业

41、务服务的。n4虚拟专用网业务 数据用户可以租用公用DDN网的部分网络资源构成自己的专用网，即虚拟专用网。用户能够使自己的网管设备对租用的网络资源进行调度和管理。 4.3.2 数字数据网的构成 数字数据网由数字通道、网络设备、网络管理系统、本地传输系统和网同步系统组成 一、数字通道n现代通信网中通信系统根据传输信号现代通信网中通信系统根据传输信号的不同分为模拟通信和数字通信两种，的不同分为模拟通信和数字通信两种，而而DDN传输的是数字信号，因此首先要传输的是数字信号，因此首先要将模拟信号数字化，一般采用的就是将模拟信号数字化，一般采用的就是PCM方式，必须经过抽样、量化、编码方式，必须经过抽样、

42、量化、编码3个过程。个过程。 二、网络设备n网络设备是指具有数字交叉连接功能的系网络设备是指具有数字交叉连接功能的系统，也称为节点。在我国的统，也称为节点。在我国的DDN体制中，把体制中，把DDN节点分为节点分为2兆节点、接入节点和用户节点兆节点、接入节点和用户节点三种类型。三种类型。 12兆节点兆节点n2兆节点是兆节点是DDN的骨干节点，负责执行网的骨干节点，负责执行网络业务的转换功能。络业务的转换功能。 2接入节点接入节点n接入节点主要为接入节点主要为DDN各类业务提供接各类业务提供接入功能。入功能。 3用户节点用户节点n用户节点主要为用户节点主要为DDN用户入网提供接用户入网提供接口，并

43、进行必要的协议转换，包括小容量口，并进行必要的协议转换，包括小容量的时分复用设备等。用户节点可以设置在的时分复用设备等。用户节点可以设置在用户处。用户处。 三、网络管理系统n网络管理系统一般是由网管工作站及相应网络管理系统一般是由网管工作站及相应的网管软件组成。它是网络正常运转和发挥其的网管软件组成。它是网络正常运转和发挥其性能的必要条件。性能的必要条件。 DDN网络管理应包括：用户接入管理；网络资源网络管理应包括：用户接入管理；网络资源调度；路由选择；网络状态的监控；网络故障的诊调度；路由选择；网络状态的监控；网络故障的诊断；网络运行数据的收集与统计；计费信息的收集断；网络运行数据的收集与统

44、计；计费信息的收集与报告等。与报告等。 总的来说，上级网管能逐级观察下级网络的运总的来说，上级网管能逐级观察下级网络的运行状态，告警、故障信息能及时反映到上级网管中行状态，告警、故障信息能及时反映到上级网管中心，实现统一网管心，实现统一网管. . 四、本地传输系统n本地传输系统，即通常所称的用户环路传输系统，本地传输系统，即通常所称的用户环路传输系统，是指终端用户至是指终端用户至DDN本地节点之间的传输子系统。本地节点之间的传输子系统。网同步系统：网同步系统：提供全网设备工作的同步时钟。提供全网设备工作的同步时钟。DDNDDN网络同步有三种：网络同步有三种：准同步准同步、主从同步主从同步和和相

45、互同步相互同步 准同步准同步按按ITU-T G.811ITU-T G.811建议，常推荐为国际间使用建议，常推荐为国际间使用主从同步：主从同步：把把从时钟相位从时钟相位锁定在锁定在主时钟的参考定时主时钟的参考定时上达上达到同步，又分为到同步，又分为树状结构主从式同步树状结构主从式同步和和外接参考方式外接参考方式主从式同步主从式同步，前者以，前者以PCMPCM高次群作为主，低次群为从；高次群作为主，低次群为从；后者有一个主时钟负责所有交换机的频率分配，此时，后者有一个主时钟负责所有交换机的频率分配，此时，时钟脉冲及信息比特流以不同通路进行传输时钟脉冲及信息比特流以不同通路进行传输 。相互同步：相

46、互同步：没有唯一参考时钟的同步方式，此时，每个没有唯一参考时钟的同步方式，此时，每个交换机时钟都是锁定在交换机时钟都是锁定在所有来信时钟的平均值所有来信时钟的平均值上。上。五、网同步系统 DDN DDN是同步网络，是同步网络，保证全网各节点的定时信号保证全网各节点的定时信号一致性，才能提供高质量的专用电路一致性，才能提供高质量的专用电路采用准同步方式，在采用准同步方式，在DDNDDN国际间互联的数国际间互联的数字电路上符合字电路上符合ITU-T G.811ITU-T G.811规定的定时要求；规定的定时要求；采用符合我国对数字网的等级采用符合我国对数字网的等级主从同步方式的规定，主从同步方式的

47、规定，DDNDDN节点的等级应与所放置节点的等级应与所放置的长途局或市话局的等级一致。的长途局或市话局的等级一致。首选网络提供的定时，与网络保持首选网络提供的定时，与网络保持一致的速率。一致的速率。 4.3.3 网间连接 一、数字数据网与分组交换网的连接nDDN与分组交换网是两种完全不同性质的与分组交换网是两种完全不同性质的网。因此分组交换网与网。因此分组交换网与DDN的连接并不是中继的连接并不是中继级的连接，只是在用户信道及的连接。从某种级的连接，只是在用户信道及的连接。从某种意义上说，意义上说，DDN只是延伸了用户接入分组交换只是延伸了用户接入分组交换网的用户线长度。网的用户线长度。 二、

48、数字数据网与用户电报网的连接nDDN与用户电报网的连接同样是用户信道与用户电报网的连接同样是用户信道级在物理及电气特性上的连接。这时终端之间级在物理及电气特性上的连接。这时终端之间采用的是用户电报的用户信号方式而不是采用的是用户电报的用户信号方式而不是X.25协议。协议。 三、省级数字数据网与市级数字数据网的连接n省级省级DDN与市级与市级DDN的连接可通过的连接可通过一至两个汇接一至两个汇接DDN节点以节点以2Mbit/s中继中继实现连接，接口采用实现连接，接口采用G.703标准，复用标准，复用方式符合方式符合G.732和和X.50建议，由省级建议，由省级DDN节点通过随路方式提供时钟（见图

49、节点通过随路方式提供时钟（见图4.6）。）。本地 DDN(市、县级)省级 DDNG.703 G.732X.50图4.6 省、市数字数据网连接示意图DDN的复用技术n1.子速率复用 在DDN中，速率小于64kb/s时，称为子速率，将子速率复用到64kb/s数字信道上，称为子速率的复用，就是将低速数据流合并成高速数据流，称为DDN的时分复用，一般包括比特交织和字符交织两种方法。n 子速率复用有多种标准，其中以X.50最为常用，它是同步数据网间国际接口64kb/s的复用方案，它的特点是采用8bit数据分组为单位的交织复用方法（即字符交织）。n 8bit数据分组的结构为第一个分组中，第一位F用于帧同步

50、，第2-7位为用户数据信息，第8位S为传输联络信号的状态位，由此可见X.50集和速率是64kb/s。多个分组又构成了帧，在X.50中有两种帧结构：20个分组为一帧和80个分组为一帧。n2.PCM帧复用 就是将64kb/s的零次群复用成一次群2.048Mb/s。按ITU-T建议，一个帧有32个信道，其中第0信道为同步信道，第16信道为信令信道，其余30个信道均可为数字数据信道、数字话音信道及任何比例组合的数字数据和话音信道。DDN的网络结构n1.国家骨干网（一级干线网） 是省间网，由大中容量的节点和连接它们的数字电路组成，节点设在各个省，每个省可设置多个骨干网节点。数字电路有一、二、三次群。n2

51、.省内干线网（二级干线网） 由设置在省内的节点组成，它提供本省内长途和出入省的DDN业务。n3.本地网（用户网） 是指城市范围内的网络，在省会和地区级城市可组建本地网，为用户提供本地和长途DDN网络业务。DDN的应用实例nDDN可为用户提供高速、优质的数据传输通道，它的应用范围为；1）公用DDN电路2）为公用数据交换网、各种专用网、无线寻呼系统、可视图文系统、高速数据传真、ISDN等提供中继或数据信道3）为帧中继、虚拟专用网、LAN，以及不同类型的网络互连提供网间连接4）利用DDN实现大用户（如银行）局域网连接5）提供租用线6）由于DDN独立与电话网，可使用DDN作为集中维护的传输手段。n1.

52、用DDN进行局域网的互连 局域网可通过网桥或路由器接入DDN，网桥的作用是把局域网在链路层上进行协议的转换而使之连接起来，路由器具有互联网路由选择功能，通过路由选择转发不同子网的分组。n2.利用DDN信道组建计算机通信网 海关、金融、证券等行业可利用DDN信道组建自己的广域计算机网络。n用户接入DDN网有以下几种方式：n1）通过调制解调器接入DDN 这种方式就是采用频带传输系统或者说利用模拟线路将用户终端接入DDN。n2）通过复用设备接入DDNn（1）通过零次群复用设备，是指子速率的复用；n（2）通过DDN提供的小型复用器。n3）通过2048kb/s数字电路接入DDN 在DDN中，网络设备都配

53、置了标准的符合ITU-T建议的2048kb/s数字接口，如果用户设备能提供同样的接口，可就近接入DDN。n4）通过ISDN的2B+D接口接入DDN 4.3.4 我国DDN规划n我国的我国的DDN引入了加拿大引入了加拿大3600带宽管带宽管理系统和美国理系统和美国DACS-2000交叉连接设备，交叉连接设备，在全国多个省会市设置数字交叉连接节点在全国多个省会市设置数字交叉连接节点机。机。 一、规划期限的选择n由于由于DDN业务发展很快，且新技术层业务发展很快，且新技术层出不穷，加上由于它在我国的应用时间较出不穷，加上由于它在我国的应用时间较短，在制定规划时所必须的用户基础数据短，在制定规划时所必

54、须的用户基础数据较少。较少。 二、网络的现状分析及规划n对于像对于像DDN这样国内已有的通信网进行规这样国内已有的通信网进行规划，必须要熟知现有网基本状况。划，必须要熟知现有网基本状况。 三、业务量预测n对规划时期内规划区域的各节点及全网的对规划时期内规划区域的各节点及全网的业务量进行预测，是业务量进行预测，是DDN规划的基础。规划的基础。 四、设备配置n为保证网络可靠、有效地运行，通常设备为保证网络可靠、有效地运行，通常设备的配置可遵循下列原则：的配置可遵循下列原则：n（1）满足网络发展的需要。）满足网络发展的需要。n（2）提高设备的利用率。）提高设备的利用率。n（3）便于安装、维护、管理和

55、应用。）便于安装、维护、管理和应用。n（4）因地制宜。）因地制宜。4.4 计算机通信网计算机通信网 计算机网络：就是利用通信设备和线路将地理计算机网络：就是利用通信设备和线路将地理位置不同的、功能独立的多个计算机系统互连起位置不同的、功能独立的多个计算机系统互连起来，以功能完善的网络软件（即网络通信协议、来，以功能完善的网络软件（即网络通信协议、信息交换方式、网络操作系统等）实现网络中资信息交换方式、网络操作系统等）实现网络中资源共享和信息传递的系统。源共享和信息传递的系统。 4.4.1 计算机通信网发展过程n从计算机及其网络的形成与发展历史从计算机及其网络的形成与发展历史来看，计算机从单机工

56、作到形成具有通信来看，计算机从单机工作到形成具有通信能力的计算机通信网，其发展过程大致可能力的计算机通信网，其发展过程大致可划分为如下几个阶段。划分为如下几个阶段。 一、计算机面向终端阶段n计算机面向终端主要以端机为核心处计算机面向终端主要以端机为核心处理各种数据业务。理各种数据业务。 二、分组交换网阶段n在在20世纪世纪60年代，美国的分组交换网年代，美国的分组交换网（ARPANET）作为计算机通信网技术发展的作为计算机通信网技术发展的典型为人们所接受，成为计算机通信网技术发典型为人们所接受，成为计算机通信网技术发展中的一个里程碑。展中的一个里程碑。ARPANET的研究及实用的研究及实用成果

57、对促进计算机及其组网技术的发展起到了成果对促进计算机及其组网技术的发展起到了积极的作用，为后来蓬勃发展的积极的作用，为后来蓬勃发展的Internet奠定奠定了物质基础。了物质基础。 三、计算机网及体系结构形成阶段n在在20世纪世纪70年代的中期，随着科学技术的年代的中期，随着科学技术的不断发展与进步，国际上各种以计算机为核心不断发展与进步，国际上各种以计算机为核心的广域网、局域网与公用分组交换网发展十分的广域网、局域网与公用分组交换网发展十分的迅速，为此，各个计算机生产商纷纷发展自的迅速，为此，各个计算机生产商纷纷发展自己的计算机网络系统与设备，这种计算机网络己的计算机网络系统与设备，这种计算

58、机网络的无序发展状况给网络的互连与互通带来了很的无序发展状况给网络的互连与互通带来了很大的麻烦。大的麻烦。 四、高速网络技术阶段n从从20世纪世纪80年代开始，计算机通信网开始年代开始，计算机通信网开始进入其发展的第四阶段。进入其发展的第四阶段。计算机网络实例简介 n1.因特网因特网(Internet)1969年-ARPANET，ARM模型，早于OSI模型，低三层接近OSI，采用TCP/IP协议。1988年-NSFNET ，OSI模型，采用标准的TCP/IP协议，成为Internet的主干网。两种服务公司：进入因特网产品服务公司ISP，因特网信息服务公司ICP。 n2.公用数据网公用数据网PD

59、N(Public Data Network)计算机网络中负责完成节点间通信任务的通信子计算机网络中负责完成节点间通信任务的通信子网称为公用数据网。如英国的网称为公用数据网。如英国的PSS、法国的、法国的TRANSPAC、加拿大的、加拿大的DATAPAC、美国的、美国的TELENET、欧共体的欧共体的EURONET、日本的、日本的DDX-P等都是公用数据等都是公用数据网。我国的公用数据网网。我国的公用数据网CHINAPAC(CNPAC)于于1989年年开通服务。开通服务。这些公用数据网对于外部用户提供的界面大都采这些公用数据网对于外部用户提供的界面大都采用了国际标准，即国际电报电话咨询委员会用了

60、国际标准，即国际电报电话咨询委员会CCITT制制定的定的X.25建议。规定了用分组方式工作和公用数据网建议。规定了用分组方式工作和公用数据网连接的数据终端设备连接的数据终端设备DTE和数据电路终接设备和数据电路终接设备DCE之之间的接口。在计算机接入公用数据网的场合下，间的接口。在计算机接入公用数据网的场合下，DTE就是指计算机，而公用数据网中的分组交换节点就是就是指计算机，而公用数据网中的分组交换节点就是DCE。X.25是为同一个网络上用户进行相互通信而设计是为同一个网络上用户进行相互通信而设计的。而现在的的。而现在的X.75是为各种网络上用户进行相互通信是为各种网络上用户进行相互通信而设计