广域网传输方法

1、2 广域网数据传输方法2.1 分组交换网2.2 数字数据网(DDN)2.3 帧中继网2.4 光纤通信网12.1 分组交换网1、定义：在分组交换中，将欲需要发送的整块数据称为一个报文，在发送报文之前，先将较长的报文划分成为较小的数据段，这些数据段就称为“分组”(或称为”包”)。在传输过程中，在每个分组段前加有一个3-10个字节的分组头，在分组头中包含有分组的地址和控制信息，以控制分组信息的传输和交换。在网络传输中这些“分组”以”存储-转发”的方式进行发送，即到达一个交换机时，分组先被暂存在交换机中，然后交换机再根据每个分组头的地址信息，选择合适的路由传送，直至目的地。到达目的地，目的交换机将一个

2、个“分组”按顺序装好，还原成原报文发送给终端用户，这整个过程就称为分组交换。进行分组交换的通信网称为分组交换网。22.1 分组交换网2、”分组”的形成示意图：32.1 分组交换网3、分组交换网的特点：(1)信息传输质量高 每个分组在交换机间传输时都要进行误码控制检验，一旦发现错误，则要求发送端重新发送，这大大降低了数据传输的误比特率。(2)网络可靠性高 由于分组交换机至少与另外两个交换机相连接，因此当网内某一交换机发生故障时，分组能自动避开故障交换机，选择另一条迂回路由传输，不会造成通信中断。42.1 分组交换网(3)可以提供不同种类终端之间的相互通信 这是因为分组交换采用“存储转发”的交换方

3、式，并以X.25协议向用户提供统一接口，从而可以实现不同速率、不同代码、不同同步方式终端间的相互通信。(4)信息传输时延小 由于“分组”比”报文”要小得多，而且采用流水方式传输。(5)线路利用率高 在分组交换中，由于采用了”虚电路”技术，使得在一条物理线路上可同时提供多条信息通路，实现了线路的统计时分复用。52.1 分组交换网(6)经济性好 在网内传输的分组是被规范了的，因而交换机处理简单，可以降低网内设备的费用。同时，分组交换中继采用统计时分复用方式，充分利用了带宽资源，降低了通信费用。(7)分组交换也有缺点 由于采用“存储-转发”方式，会产生传输时延；每个分组都有分组头，有一定开销，长报文

4、通信时效率较低。故分组交换不适宜在实时性要求高、信息量大的场合下使用。62.1 分组交换网4、统计时分复用：72.1 分组交换网我们来看看具体的工作过程。来自终端的各分组按到达的顺序在复用器内进行排队，形成队列。复用器按照FIFO的原则，从队列中逐个取出，并向线路上发送。当存储器空时，线路资源也暂时空闲，当队列中又有了新的分组时，进行发送。图7.1中，起初A用户有a分组要传送，B用户有1、2分组要传送，C用户有x分组要传送，它们按到达顺序进行排队：a、x、1、2，因此在线路上的传送顺序为：a、x、1、2，然后终端均暂时无数据传送，则线路空闲。后来，终端C有y分组要送，终端A有b分组要送，则线路

5、上又顺序传送y分组和b分组。这样，在高速传输线上，形成了各用户分组的交织传输。这些用户数据的区分不是像同步时分复用那样靠位置来区分，而是靠各个用户数据分组的“标记”来区分的。82.1 分组交换网5、虚电路：(1)所谓虚电路方式，就是指两终端用户在相互传送数据之前要通过网络建立一条端到端的逻辑上的虚连接，称为虚电路。一旦这种虚电路建立以后，属于同一呼叫的数据均沿着这一虚电路传送，当用户不再发送和接收数据时，清除该虚电路。在这种方式中，用户的通信需要经历连接建立、数据传输、连接拆除三个阶段，也就是说，它是面向连接的方式。面向连接与面向无连接的区别？92.1 分组交换网(2)虚电路示意图：102.1

6、 分组交换网如上图所示，网中已建立起两条虚电路，VC1：A123B，VC2：C1245D。所有AB的分组均沿着VC1从A到达B，所有CD的分组均沿着VC2从C到达D，在12之间的物理链路上，VC1、VC2共享资源。若VC1暂时无数据可送时，则网络将所有的传送能力和交换机的处理能力交给VC2，此时VC1并不占用带宽资源。112.1.1 分组交换网技术1)分组交换与其它交换的比较： 数据交换经历了电路交换、报文交换、分组交换和综合业务数字交换等几个发展过程。(1)电路交换：以电路联接为目的的交换方式是电路交换方式。电话网中就是采用电路交换方式。我们可以打一次电话来体验这种交换方式。打电话时，首先是

7、摘下话机拨号。拨号完毕，交换机就知道了要和谁通话，并为双方建立连接，等一方挂机后，交换机就把双方的线路断开，为双方各自开始一次新的通话做好准备。因此，可以体会到，电路交换的动作，就是在通信时建立电路，通信完毕时拆除电路。其优点、缺点和适用范围参考教材P15122.1.1 分组交换网技术(2)报文交换：这种方式不要求在两个通信结点之间建立专用通路。结点把要发送的信息组织成一个数据包，即报文，该报文中含有目标结点的地址，完整的报文在网络中一站一站地向前传送。每一个结点接收整个报文，检查目标结点地址，然后根据网络中的交通情况在适当的时候转发到下一个结点。经过多次的存储-转发，最后到达目标。其中的交换

8、结点要有足够大的存储空间（一般是磁盘），用以缓冲收到的长报文。其优点、缺点和适用范围参考教材P15。132.1.1 分组交换网技术(3)分组交换：分组交换仍采用存储转发传输方式，但将一个长报文先分割为若干个较短的分组，然后把这些分组（携带源、目的地址和编号信息）逐个地发送出去，因此分组交换除了具有报文的优点外，与报文交换相比有以下优缺点： 优点：加速了数据在网络中的传输。因为分组是逐个传输，可以使后一个分组的存储操作与前一个分组的转发操作并行，这种流水线式传输方式减少了报文的传输时间。此外，传输一个分组所需的缓冲区比传输一份报文所需的缓冲区小得多，这样因缓冲区不足而等待发送的机率及等待的时间也

9、必然少得多。142.1.1 分组交换网技术简化了存储管理。因为分组的长度固定，相应的缓冲区的大小也固定，在交换结点中存储器的管理通常被简化为对缓冲区的管理，相对比较容易。 减少了出错机率和重发数据量。因为分组较短，其出错机率必然减少，每次重发的数据量也就大大减少，这样不仅提高了可靠性，也减少了传输时延。152.1.1 分组交换网技术缺点： 尽管分组交换比报文交换的传输时延少，但仍存在存储转发时延，而且其结点交换机必须具有更强的处理能力。 分组交换与报文交换一样，每个分组都要加上源、目的地址和分组编号等信息，使传送的信息量大约增大5%10%，一定程度上降低了通信效率，增加了处理的时间，使控制复杂

10、，时延增加。 当分组交换采用数据报服务时，可能出现失序、丢失或重复分组，分组到达目的结点时，要对分组按编号进行排序等工作，增加了麻烦。162.1.1 分组交换网技术172.1.1 分组交换网技术2)分组交换的网络结构:182.1.1 分组交换网技术分组交换网的基本组成如上图所示，它由分组交换机PS、分组集中器PCE、网络管理中心NMC、终端和数据传输设备及相关协议组成。(1)分组交换机(PS：Packet Switching)： 提供的功能：为网络的基本业务(即交换虚电路、永久虚电路)及可选补充业务等提供支持，在完成对用户服务的同时，收集呼叫业务量、分组业务量、资源利用率等数据；进行路由选择，

11、以便在两个终端之间选择一条合适的路由，并生成转发表；进行流量控制和差错控制，以保证分组的可靠传送；转发控制，在数据传输时，按交换机中的转发表进行分组的转发；实现X.25、X.75等多种协议；完成局部的维护运行管理、故障报告与诊断、计费与一些网络的统计等功能。192.1.1 分组交换网技术(2)网络管理中心(NMC：Network Management Center)： 提供的功能：网络故障管理：提供对网络设备故障的快速响应和预防性维护能力，包括跟踪和诊断故障、测试网络设备和部件、故障原因提示和对故障的查询及修复；网络配置管理：生成用户端口，定义和管理网络拓扑结构，网络软件硬件配置和网络业务类型

12、，并对它们进行动态控制；网络性能管理：收集和分析网络中数据流的流量、速率、流向和路径的信息；网络计费管理：收集有关网络资源使用的信息，用于网络的规划、预算，并提供用户记账处理系统所需的计费数据；网络安全管理：建立、保持和加强网络访问时所需的网络安全级别和准则。202.1.1 分组交换网技术(3)分组终端(PT)/非分组终端(NPT)： PT是具有X.25协议接口的分组终端，即具有分组处理能力，可以直接接入分组交换网。例如带X.25规程的计算机、专用终端、规程转换器等设备都是分组终端；NPT不具有X.25协议接口，即不具有分组处理能力，不能直接进入分组交换网，必须经过分组装拆设备PAD转换才能接

13、入分组交换网。非分组终端的种类很多，如带有异步通信接口的计算机、电传机、可视图文终端等。212.1.1 分组交换网技术(4)分组集中器(PCE：Packet Concentrate Equipment)： 分组集中器又称用户集中器，大多是既有交换功能又有集中功能的设备。它是将多个低速的用户终端进行集中，用1条或2条高速的中继线路与节点机相连，这样可以大大节省线路投资，提高线路利用率。分组集中器适用于用户终端较少的城市或地区，也可用于用户比较集中而线路比较紧缺的大楼或小区。分组集中器是公用分组网上的末端设备之一。分组终端和非分组终端都可以接入PCE，分组终端通过PCE的X.25端口接入，而对于非

14、分组终端，要通过PCE内的分组装拆设备(PAD：Packet Assembler and Disassembler)来接入。 222.1.1 分组交换网技术(5)分组装拆设备(PAD：Packet Assembler and Disassembler)： PAD的功能是将NPT所使用的用户协议与X.25协议进行转换。发送时，将NPT发出的字符通过PAD组装成X.25的分组形式，送入交换机；在接收时，将来自交换机的X.25的分组进行拆卸，以用户终端所要求的字符形式送给终端。ITU-T专门对PAD制定了一组建议，称为X.3/X.28/X.29，即3X建议。其中，X.3描述PAD功能及其控制参数；X

15、.28描述PAD到本地字符终端的协议；X.29描述PAD到远端PT或PAD之间的协议。232.1.1 分组交换网技术(6)传输线路： 传输线路是构成分组交换网的主要组成部分之一。交换机之间的中继传输线路主要有两种形式：一种是PCM数字信道，速率为64 kb/s、128 kb/s、2 Mb/s等；另一种是模拟信道利用调制解调器转换为数字信道，速率为9.6 kb/s、48 kb/s、64 kb/s等。用户线路也有两种形式，一种是数字数据电路，另一种是模拟电话用户线加装调制解调器。242.1.1 分组交换网技术(7)相关协议： 有关分组交换网的协议包括X.25、X.75等协议。其中X.25协议是数据

16、终端设备DTE与数据电路终接设备DCE之间的接口协议。所谓DCE，是指传输线路上的终接设备。在物理上，如果是模拟传输线路，则DCE就是Modem；若是数字传输线路，则DCE就是多路复用器或者数字信道接口设备。DCE从功能上来讲，属于网络设备。因此可以说，X.25是DTE和分组交换网之间的接口规程；X.75是分组交换网之间互连时的网间接口协议。对于分组交换网的内部协议，没有统一的国际标准，而是由各个厂家自行规定的。252.1.1 分组交换网技术3)分组交换网业务功能：(1)基本业务 交换虚电路(SVC)：指每次通信前，要先拨号建立虚电路，通信结束后再释放虚电路，这类似于电话通信的拨号、挂机。SV

17、C费用低，适用于随机性强、数据传输量小的场合。 永久虚电路(PVC)：用户和网络运营商事先约定好的，由网络运营商建立，省去了呼叫及释放虚电路的过程。PVC永久占用网管资源，费用较高，适用于通信对象固定、数据传输量大的场合。262.1.1 分组交换网技术(2)可选业务 网络用户识别(NUI) 虚拟专用网(VPN) 分组多址广播 反向计费及接收(3)新增业务 电子信箱(E-mail) 传真存储转发 电子数据互换(EDI) 可视图文(Videotext)272.1.2 分组交换网应用1)在商业中的应用2)组建本系统的管理信息网3)进行数据库查询，开展信息服务4)接入公共分组交换数据网CHINANET

18、5)虚拟专用网(VPN)：通过私有的隧道技术在公共数据网络上仿真一条点到点的专线技术。 虚拟：是指任意两个节点之间的连接并没有传统专网所需的端到端的物理链路，而是利用公网的资源动态组成的。即用户并没有真正独立拥有一个物理网。 专用：用户可以为自己制定一个最符合自己需求的网络，只有属于网内的用户才可使用，公网上其它用户不能使用。282.1.2 分组交换网应用6)分组交换网接入方式： (1)拨号入网：在电话机上接调制解调器(modem）拨号入网，用户需申请一个入网身份识别码。可分为X.28异步拨号入网或X.32同步拨号入网或X.32同步拨号入网，拨号入网的速率为1200-9600bps向下自适应。

19、 (2)专线入网：租用一对市话线路连接到局端分组交换设备，其通信速率为600bps64kbps。可分X.28异步专线进网或X.25/SDLC同步专线进网，进网专线又可分为模拟专线和DDN数字专线。模拟专线时，速率可达1200-19200bps。DDN数字专线时，速率可达1.2-256Kbps。292.2 数字数据网(DDN)DDN是用来提供专线数据传输服务的。它适用于广域网组建中跨地域的数据传输，一般由电信公司提供DDN专线连接服务。数字数据网的基础是数字传输网，它必须采用以光缆、数字微波、数字卫星电路为基础，才能建立起数字传输网。而过去传统的明线、电缆、同轴电缆、模拟微波、短波等很难建立起数

20、字传输网。302.2.1 DDN概述和技术原理1)DDN的概念： DDN是利用数字信道为用户提供话音、数据、图像信号的半永久连接电路的传输网路。半永久性连接是指DDN所提供的信道是非交换性的，用户之间的通信通常是固定的。一旦用户提出改变的申请，由网络管理人员，或在网络允许的情况下由用户自己对传输速率、传输数据的目地以及与传输路由进行修改，但这种修改不是经常性的，所以称为半永久性交叉连接或半固定交叉连接。它克服了数据通信专用链路永久连接的不灵活性，以及以X.25建议为核心的分组交换网络的处理速度慢、传输时延大等缺点。312.2.1 DDN概述和技术原理2)DDN的特点： (1)DDN是同步数据传

21、输网，不具备交换功能。但可根据与用户所订协议，定时接通所需路由。 (2)传输速率高，网络时延小。由于DDN采用了同步转移模式的数字时分复用技术，用户数据信息根据事先约定的协议，在固定的时隙以预先设定的通道带宽和速率，顺序传输，这样只需按时隙识别通道就可以准确地将数据信息送到目的终端。由于信息是顺序到达目的终端，免去了目的终端对信息的重组，因此，减小了时延。目前DDN可达到的最高传输速率为155Mbit/s，平均时延450us。322.2.1 DDN概述和技术原理2)DDN的特点： (3)DDN为全透明网。DDN是任何规程都可以支持，不受约束的全透明网，可支持网络层以及其上的任何协议，从而可满足

22、数据、图像、声音等多种业务的需要。 (4)灵活的连接方式。DDN可以支持数据、语音、图象传输等多种业务，它不仅可以和客户终端设备进行连接，而且可以和用户网络进行连接，为用户提供互连提供灵活的组网环境。 (5)与用户的数据终端设备相连接时不需要MODEM。 (6)建网的投资较大。332.2.1 DDN概述和技术原理3)DDN的应用：DDN作为一种基本的数据通信设备，应用范围十分广泛，根据DDN所提供的业务，可应用于以下几个方面：(1)公用DDN网络 DDN可向用户提供速率在一定范围内可选的异步或同步传输、半永久连接的端到端数字信道。异步传输速率为50bit/s至19.2Kbit/s，同步传输速率

23、为600bit/s至64Kbit/s。(2)数据传输信道 DDN可为公用数据交换网、各种专用网、无线寻呼系统、可视图文系统、高速数据传真、会议电视、ISDN(2B+D信道或30BD信道)以及邮政储蓄计算机网络等提供中继信道或用户的数据通信信道。342.2.1 DDN概述和技术原理(3)网间连接 DDN可为帧中继、虚拟专用网、LAN以及不同类型的网络互连提供网内连接。(4)其它方面的应用 利用DDN单点对多点的广播业务功能进行市内电话升位时通信指挥。 利用DDN实现集团用户(如银行)电脑局域网的联网。在未建立DDN之前，这些用户使用调制解调器通过话音频带传送计算机数字信号，这种方式不但速度慢，而

24、且误码率高，加上用户电缆线路经常出现故障，通信得不到保证。采用数据终端接单元(DTU)进入DDN，不仅可提高传输速率，达到与计算机I/O接口相对应的速率352.2.1 DDN概述和技术原理（9.6Kbit/s以上），而且在大多数情况下误码率小于10-10（由于DDN网大部分采用光纤作为传输介质），质量及可靠性均有保证。 利用DDN建立集中操作维护中心。由于DDN独立于公用电话交换网（PSTN），所以可使用DDN为集中操作维护中心提供传输通路。不论交换机处于何种状态，它均能有效地将信息送到集中操作维护中心。362.2.1 DDN概述和技术原理4)DDN的组成 DDN由用户环路、DDN节点、数字信

25、道和网络控制管理中心组成，其网络组成结构框图如下。372.2.1 DDN概述和技术原理用户环路 用户环路又称用户接入系统，通常包括用户设备、用户线和用户接入单元。用户设备通常是数据终端设备(DTE)（如电话机、传真机、个人计算机以及用户自选的其它用户终端设备）。目前用户线一般采用市话电缆的双绞线。用户接入单元可由多种设备组成，对目前的数据通信而言，通常是基带型或频带型单路或多路复用传输设备。DDN节点 从组网功能区分，DDN节点可分为用户节点，接入节点和E1节点。从网络结构区分，DDN节点可分为一级干线网节点，二级干线网节点及本地网节点。382.2.1 DDN概述和技术原理数字信道 各节点间数

26、字信道的建立要考虑其网络拓扑，网络中各节点间的数据业务量的流量、流向以及网络的安全。网络的安全要考虑到若在网络中任一节点一旦遇到与它相邻的节点相连接的一条数字信道发生故障时，该节点会自动转到迂回路由以保持通信正常进行。网络控制管理中心 网络控制管理一般应具有以下功能： 用户接入管理（包括安全管理）；网络结构和业务的配置；网络资源与路由管理；实时监视网络运行；维护、告警、测量和故障区段定位；网络运行数据的收集与统计；计费信息的收集与报告。392.2.1 DDN概述和技术原理5)DDN的网络结构 DDN网按组建、运营和管理维护的责任区域来划分网络的等级，可分为本地网和干线网，干线网又分为一级干线网

27、、二级干线网。因此，分为三级的网络结构，如下图所示。40412.2.1 DDN概述和技术原理(1)一级干线网 一级干线网由设置在各省、市、自治区的节点组成，它提供省间长途DDN业务，一级干线网可在省会和省内发达城市中设置节点，此外，由电信主管部门根据国际电路的组织和业务要求设置国际出入口节点。一级干线网的核心层节点互连应遵照下列要求：枢纽节点之间采用全网状连接；非枢纽节点应至少与两个枢纽节点相连；国际出入口节点之间、出入口节点与所有枢纽节点相连；根据业务需要和电路情况，可在任意两节点之间连接。422.2.1 DDN概述和技术原理(2)二级干线网 二级干线网由设置在省内的节点组成，它提供本省内长

28、途和出入省的DDN业务。二级干线在设置核心层网络时，应设置枢纽节点，省内发达地、县级城市可组建本地网。没有组建本地网的地、县级城市所设置的中、小容量接入节点或用户接入节点，可直接连接到一级干线网节点上或经二级干线网其它节点连接到一级干线网节点。432.2.1 DDN概述和技术原理(3)本地网 本地网是指城市范围内的网络，在省内发达城市可组建本地网，为用户提供本地和长途DDN网络业务。本地网可由多层次的网络组成，其小容量节点可直接设置在用户室内。442.2.2 DDN网络业务类别(1)专线电路业务：提供点对点规定速率的专用电路，可提供1200bps-1984kbps速率全透明的专用电路。一般银行

29、、证券、海关等大多数用户都采用了此种业务。DDN专线可分为数据专线、语音专线和混合专线。混合专线就是在一条专线上同时可开通电话、传真和数据通信业务，这对一些单位的部门之间用专用网联系是非常重要的。(2)帧中继（FR）业务：可向用户提供高吞吐量和快速响应的传输服务，能满足局域网互连，图像处理和文件传输的要求。通过帧中继，一个用户可同时与多个用户建立PVC连接。该业务能够为要求通信流量452.2.2 DDN网络业务类别大、时延小的用户提供端到端差错校验方式的宽带快速分组交换传输，用户入网及局间中继均可达2Mbps的速率。帧中继可为LAN用户提供一种比公用分组网(X.25)价格/性能比更好的通信服务

30、。(3)虚拟专网业务：用户利用公网资源可组建自己的专用网，通过网络管理工作站，用户可以自己监控管理部分电路参数，建立网络拓朴图，查看端口状态，显示网络运行情况。可以参与对这部分网络的调度及管理，就象用户自己组建了一个专用网一样。(4)语音/传真业务：DDN网可为用户提供带信令模拟接口，用户可以直接通话或者接到自己内部的小交换机进行电话通信，也可以于传真。462.2.3 DDN的用户接入方式根据我国DDN技术体制的要求，用户入网的基本方式如下图，在这些基本方式上还可以采用不同的组合方式。47482.2.3 DDN的用户接入方式模拟传输方式：支持模拟用户入网连接，在交换方式下，同时需要直流环路、PBX中继线E&M信令传输。二线（或四线）话带MODEM传输方式：支持的用户速率由线路长度、调制解调器(MODEM)的型号而定。二线(或四线)基带传输方式：这种传输方式采用回波抵消技术和差分二相编码技术。其二线基带设备可进行19.2kbit/s全双工传输。该基带传输设备还可具有TDM复用功能，为多个用户入网提供连接。复用时需留出部分容量为网络管理用。另外还可用二线或四线，速率达到16、32或64kbit/s的基带传输设备。492.2.3 DDN的用户接入方式基带传输加TDM复用传输方式：这路传输方式实际上是在二线（或四线）基