现代通信网概论(1-8)完整4

第四章数据通信网4.1数据通信网概述4.2分组交换网4.3数字数据网4.4计算机通信网4.5帧中继网4.6ATM通信网4.7IP通信网4.1数据通信网概述4.1.1数据通信网的基本概念一般地，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，并随着通信业务变化及网络的不断进化和变更，进一步发展成为能够处理各种通信业务的综合通信网。与电话通信相比，数据通信有如下特点：（1）数据通信是人-机或机-机通信，计算机直接参与通信。这是数据通信的重要特征。（2）数据传输的准确性和可靠性要求高。（3）传输速率高，要求接续和传输响应时间快。（4）通信持续时间差异大。4.1.2数据通信网的分类数据通信网大致分为以下几个业务网：数字数据网（DDN）、分组交换网（X.25网）、帧中继网、ATM网等。DDN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。分组交换网（X.25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，是一种数据传输可靠性较高的数据通信方式。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、用户终端日益智能化的基础上发展起来的。异步传送模式（ATM）是一种用于宽带网内传输、复用、交换信元的技术，可以支持高质量的语声、图像和高速数据业务。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：符号速率（信号速率）和信息传输速率等。1．符号速率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，简称传信率，通常记为R。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。二、频带利用率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。三、可靠性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自从1993年我国建立了第一个公用数据通信网——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种类达到10余种。二、扩大网络建设能力，提高网络覆盖面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。1．多媒体宽带网中国电信将以ATM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。2．IP网络IP业务是市场竞争的焦点，IP网建设对数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任务。4.2分组交换网4.2.1分组交换网基本结构分组交换网主要由节点交换机、数据终端、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个部分组成，其基本结构如图4.1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、节点交换机节点交换机又称分组交换机，是分组网的枢纽设备。分组交换机的主要功能：（1）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。（2）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。（3）实现X.25、X.75等多种协议。（4）执行维护、运行管理、故障报告与诊断、计费统计等功能。二、数据终端数据终端也就是用户使用的通信终端，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。三、分组装拆设备分组终端（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等。对于较简单的字符终端，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。PAD主要有两个功能。（1）非分组终端字符的组装或分组：非分组终端的字符通过PAD组装或分组，发至交换机，同时从交换机来的分组通过PAD拆卸成字符送至非分组终端。（2）PAD的数据集中：在PAD中，把各终端的字符数据流组成分组后，在PAD至交换机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。四、远程集中器远程集中器（PCV）可理解为PAD的扩充。五、网络管理中心网络管理中心负责全网运行的管理、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。1．技术管理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，修改软件版本，进行路由更新、监视、控制等方面的管理。2．计费管理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，并打印出详细的计费表格。3．维护管理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，输出统计结果、运行记录等方面的管理。4．网络状态显示通过网络状态显示，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工作状态。六、传输线路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，或网间中继线。七、调制解调器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，送给数据终端。4.2.2分组交换网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之间的分组信息传输与处理。一、分组交换网等级结构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。二、CNPAC网（中国分组接入通信网）1989年我国组建的CNPAC网（见图4.4）采用的是法国SESA公司的DPSⅡ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4.4CNPAC网络构成示意图CNPAC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。但它还存在以下几个问题：（1）技术比较陈旧，网络性能差（无X.32规程及SDLC规程），同步端口数量少且全网仅有580端口。（2）网络覆盖面过小，不利于“集团”用户的发展，更无法满足没有设置分组交换设备用户数据通信的需求。（3）全网速率较低，忙时出现阻塞或呼叫等待时间较长。（4）全网仅北京地区配有TELEX用户接口，这不利于全国范围内的TELEX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必要与迫切。三、中国公用分组交换数据网（CHINAPAC）网络规模：CHINAPAC网由32个节点机组成，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、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络时延小的特点。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。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（SVC）、永久性虚电路（PVC）；选择业务：根据用户需求可选择业务（符合原CCITT建议X.25要求），如网络用户识别（NUI）、全球助记符服务（GMS）、广播服务和呼叫转移（CR）等。网络速率：CHINAPAC的通信速率可提高到64kbit/s，同时具有IBMSNA/SDLC规程，能与电话网双向互连，可供同步中、高速数据用户使用。网络吞吐能力：每秒可处理250次呼叫，每个节点的吞吐量达3000～6000分组/秒。编号计划：采用原CCITT建议，用15位号码，即P+DNIC+NTN其中：P为国际呼叫前缀（选用O）；DNIC为国际数据网识别代号（前三位为国家号码，第四位为网络号码）；NTN为国内终端码（全网采用8位编号X1～X8，另外的X9X10为用户的子地址号码）。网络互连：CHINAPAC的网号为4603，国际出口采用X.75规程连接到20几个国家和地区，并与CNPAC（网号代码4602）采用X.75连接，可与电话网、用户电报网和DDN等网络互连。四、省内分组交换网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。省内网的规模有大有小，有的覆盖到县城，有的覆盖到地区级城市。4.3数字数据网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主要技术特点如下：（1）DDN是透明的传输网，本身不受任何规程的约束，可以支持数据、语音、图像等多种业务。（2）DDN是同步数据传输网，不具备交换功能。（3）传输速率高，网络时延小。4.3.2数字数据网的构成一、数字通道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，而DDN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PCM方式，必须经过抽样、量化、编码3个过程。二、网络设备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DDN体制中，把DDN节点分为2兆节点、接入节点和用户节点三种类型。1．2兆节点2兆节点是DDN的骨干节点，负责执行网络业务的转换功能。2．接入节点接入节点主要为DDN各类业务提供接入功能。3．用户节点用户节点主要为DDN用户入网提供接口，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用户处。三、网络管理系统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性能的必要条件，尤其是网的规模不断扩大时，其重要性就更为突出。四、本地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DDN本地节点之间的传输子系统。4.3.3网间连接一、数字数据网与分组交换网的连接DDN与分组交换网是两种完全不同性质的网。二、数字数据网与用户电报网的连接DDN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。这时终端之间采用的是用户电报的用户信号方式而不是X.25协议。三、省级数字数据网与市级数字数据网的连接省级DDN与市级DDN的连接可通过一至两个汇接DDN节点以2Mbit/s中继实现连接，接口采用G.703标准，复用方式符合G.732和X.50建议，由省级DDN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.703G.732X.50图4.6省、市数字数据网连接示意图4.3.4我国DDN规划我国的DDN引入了加拿大3600带宽管理系统和美国DACSⅡ-2000交叉连接设备，在全国多个省会市设置数字交叉连接节点机。一、规划期限的选择由于DDN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短，在制定规划时所必须的用户基础数据较少。二、网络的现状分析及规划对于像DDN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。三、业务量预测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DDN规划的基础。四、设备配置为保证网络可靠、有效地运行，通常设备的配置可遵循下列原则：（1）满足网络发展的需要。（2）提高设备的利用率。（3）便于安装、维护、管理和应用。（4）因地制宜。4.4计算机通信网4.4.1计算机通信网发展过程从计算机及