数据通信基础培训教材

2目录第一部分通信基础知识第一章概述第二章传输基础知识第三章交换基础知识第四章分层通信体系结构第二部分通信网络第一章概述第二章电话网第三章ISDN综合业务数字网第四章DDN网第五章帧中继网第六章ATM第七章接口和接入网第八章信令网第九章同步网第十章管理网第三部分计算机网络第一章概述第二章局域网第三章TCP/IP协议族第四章网络连接设备及网络软件第五章交换式网络3第六章INTERNET第四部分数据固定网网络拓朴图第一节ATM网网络拓朴图第二节VOIP网网络拓朴图第三节193长途网网络拓朴图第四节广西165网网络拓朴图第五部分各县组网结构第一节各县组网结构和当前现状第二节各县组网结构示意图第三节专线故障处理流程第四节数据业务故障处理表第六部分数据专员工作职责及考核要求第七部分设备维护常识及常见故障处理第一节县、镇级基本网络组网方式第二节设备故障判断方法第八部分数据网运行维护制度第一节安全操作规程第二节机房管理和安全保密规定第三节障碍处理和障碍报告制度4第一部分通信基础知识第一章概述通信的目的是为了信息的传递。携带信息的信号可分为模拟信号（如话音）和数字信号（计算机输出的信号）。信息的传递由通信系统来完成。1.1通信系统的组成通信系统由硬件和软件组成。硬件包括终端、传输和交换三大部分。终端：包括普通电话、移动电话、计算机、数据终端、可视电话、会议电视终端等。传输系统：信息传递的通道，一般叫信道。交换系统：完成接入交换节点链路的汇集、转接和分配。通信系统软件：为能更好完成信息的传递和转接交换所必须的一整套协议、标准，包括网络结构、网内信令、协议和借口以及技术体制、接口标准等。注释1.2通信系统的分类按照系统所传输的信号来分类，则系统可分为模拟通信系统和数字通信系统。模拟通信系统：用模拟信号传递消息的系统。数字通信系统：用数字信号传递消息的系统。由于光纤通信的普及和集成工艺的发展，数字通信系统具有抗干扰能力强，数字信号可再生，可综合各种业务，便于和计算机系统连接，易于集成等优点，所以逐渐取代了模拟通信系统。1.3标准化组织标准可以被看作是将不同厂商制造的硬件和软件连接起来以便协调工作的“粘接剂”。在美国和其他许多国家，全国的标准化组织定义了多种物理特性和操作特性的规范，以便厂商生产与通信公司的线路设施及其他制造商的产品兼容的设备。在全球范围内，标准化组织颁布了一系列与通信有关的建议。这些建议虽不是强制性的，但在全球的通信设备和设施的开发过程中具有很强的影响力，并已被数百个大型企业和通信公司采纳。下面介绍几个重要的组织。1．ITUITU——InternationalTelecommunicationsUnion国际电信联盟。ITU的前身是CCITT（国际电报电话咨询委员会），1994年更名，它由联合国的一个机构主办，属政府间组织。总部设在日内瓦，直接负责制定数据通信标准，由15个工作组组成。ITU-T是其电信标准局。2．ISO区分交换和传输的概念，有助于我们对一些概念的理解。但随着通信的发展，它们之间的界限越来越不明显，很多新的标准已经把传输和交换融合到一起。5ISO——InternationalOrganizationforStandardization国际标准化组织。它是联合国经济和社会理事会下的咨询性非政府组织。3．ANSIANSI——AmericanNationalStandarsInstitute美国国家标准化组织。它是美国最主要的标准制定机构，是非营利性非政府组织。4．IEEEIEEE——InstituteofElectricalandElectronicEngineers电气和电子工程师协会。它是美国的工程师社团组织。第二章传输基础知识2.1传输基本概念传输的基本模型如图1.2.1所示。1.信道信道一般分为模拟信道和数字信道。模拟信道传输模拟信号；数字信道传输数字信号。模拟信号的传输在模拟信道上的传输一般为实线传输或频分多路复用。模拟信号数字化为数字信号便可以在数字信道上传输。数字信号的传输数字信号在这两种信道上传输，不同的传输信道采用不同的信号变换设备。对模拟信道，变换设备为MODEM，把数字信号变为模拟信号再传输。对数字信道，信号变换器即接口设备，其作用是实现信号码型与电平的转换等。注释信源变换器信道反变换器信宿噪声源图1.2.1传输模型数据传输是一种特殊的数字信号传输，它是计算机终端之间的通信。数据传输模型如图所示。DTE为数据终端设备，对数据进行处理。DCE是数据通信设备，如MODEM等。6数据传输模型如图1.2.2所示。2.数据传输方式并行传输数据的每一位在多条并行信道上同时传输，传输速率较高，但并行信道实现较为困难，不适合远距离传输。串行传输数据流以串行方式在一条信道上传输，为了在收方识别发方信息，需要保持发、收方信号同步。这种方式易于实现，经济适用。所以大部分采用串行通信。3.数据同步方式同步系统是数字通信系统的重要主成部分，同步是将通信系统的发送端和接收端的收发信息的时间统一在规定的时间节拍内，使收发系统步调一致。异步传输以字符为单位实现同步，也称位同步。该种方式需要在每个字符前后加起止位，故不要求双方时钟严格同步，但开销大，效率低。同步传输以固定的时钟节拍发送数据信号。数据发送以帧为单位。同步传输开销小，传输效率高，但实现复杂，必须有收发定时信号。4.数据传输速率与带宽数据传输速率是衡量传输系统传输能力的主要指标。主要有比特速率和码元速率。比特率：在单位时间内传送的比特数，单位是bit/s。码元速率：在单位时间内传送的码元（波形）数，单位是band（波特）。通常，我们也用传输速率表示信道的通信能力——带宽。5.数据传输差错率一般用误码率表示。误码率=接收出现的差错比特（字符、码元）数/总的发送比特（字符、码元）数×100%6.基带与频带传输基带传输没有经过调制的信号称为基带信号，这种信号在某些有线信道上可直接传输，这种传输叫做基带传输。频带传输在很多时候，基带信号必须经过调制，将信号频谱搬移到高频率处，才能在信道中传输。这种称为载波传输或频带传输。频带传输又分为调频FM、调幅AM和调相PM。2.2传输介质传输系统按传输介质的不同可分为有线传输系统和无线传输系统。有线传输的介质主要有双绞线、同轴电缆DTEDCE信道DCEDTE噪声源图1.2.2数据传输模型7和光纤等。无线传输的主要介质有长波、短波、超短波、地面微波和卫星等。1.双绞线双绞线属于平衡电缆，主要用于基带传输。电话用户线一般用一对；数字电话（ISDN电话）用1~4对；以太网10BASE-T用2对。2.同轴电缆同轴电缆属于不平衡电缆，它的两种基本形式是基带和宽带。基带用于以太网的连接，宽带用于CATV系统，正逐渐被光纤所取代。光纤和卫星传输系统我们将在后面有关章节做详细介绍。2.3复用技术复用技术一般有：频分多路复用FDM时分多路复用TDM统计时分复用STDM1.频分多路复用一般多适用于模拟通信，它把信道频带划分成若干逻辑信道，每个用户独占某些频段。2.时分多路复用在时分复用系统中，各路信号共用一个信道，轮流在不同的时刻进行传输。其特点是各路信号在时间上互不重叠，但将占据全部带宽。3.统计时分多路复用动态地分配集合信道的时隙，只给那些确实要传输信息的终端分配线路，大大提高了线路利用率。时分复用多用于数字通信中。2.4脉冲编码调制PCMPCM是实现模拟信号数字化的最常用的一种方法。将时间连续、取值连续的模拟信号转换成为时间离散、取值离散的数字信号，并按一定规律组合编码，形成PCM信号序列。它的基本过程是抽样、量化和编码。抽样：以一定频率的取样信号将信号在时间上进行离散。取样频率应大于2倍的信号带宽。量化：将信号在幅度上离散。编码：把量化后的取值用一定位数的二进制码来表示。常用传输码型：在基带传输中，主要的码型有CMI码——传号反转码AMI码——传号极性交替码HDB3码——三阶高密度双极性码以语音信号为例，声音信号从300Hz—3.3kHz，带宽为3kHz，取样频率为8kHz，每个抽样的编码为8bit。因此每秒8000个抽样将产生64kbit的数据流，即抽样后的话路速率为64kbit/s。2.5时分复用系统8帧（Frame）：一个取样周期定为一帧，用F表示。对同一信号相邻两次抽样的时间间隔为帧长。每个样值编码所占的时间宽度叫时隙TS，各路时隙之和为一帧。注释1.帧结构根据时分多路复用的原理和各种传输媒介的特点，在数字通信系统中，常将多路信源信号组合成具有不同数码率的群路信号，以适应各种传输条件和不同介质的传输。ITU-T为了便于国际通信电路的发展，推荐了两类群路数码率系列和数字复接等级。并建议24路基础群（T1）为美国和日本采用。30/32路基础群（E1）为欧洲和中国等地区采用，其码率为2048kbit/s，简称基群或一次群。帧结构如表1.2.1所示。表1.2.1基本帧结构023456789….31一共32个时隙，从TS0~TS31。每时隙8bit，传送一路信号为64Kbit/s的PCM信号。每帧8bit×32=256bit，抽样频率为8kHz，所以速率为256bit×8kHz=2048kbit/s。基本帧TS0——传送帧同步码，用于帧定位和控制。如表1.2.2所示表1.2.2基本帧TS0比特分配比特号12345678偶帧Si帧定位信号0011011奇帧Si1ASa4Sa5Sa6Sa7Sa8说明：Si规定为国际保留比特。不用时置为1。Sa为附加备用比特，一般作为国内保留的备用比特，如果本帧用于国际链路则该5个比特必须置1；如果在国内没有使用也必须置1。A为帧失步对端告警比特，A=1失步；A=0同步。TS16——数据传输中传送数据；在交换语音话路时，传送电话信令。复帧一个复帧由16个连续的基本帧组成。循环冗余校验复帧——CRC（CyclicRedundancycheck），防止假同步的附加保护措施。随路信令复帧——CAS（ChannelAssociatedSignalling），传送随路电话信令。随路信令方式的信令分配如表1.2.3所示。注意区分“帧”的概念。在OSI的数据链路层数据的传送单元也为“帧”，但它们所表示的含义是不同的。9表1.2.3随路信令方式的信令分配0帧TS161帧TS162帧TS16……15帧TS16同步码和对告信道1信道16信道2信道17……信道15信道30abcdabcdAbcdabcd……abcdabcd说明：0帧TS16格式为00001A211，前四比特为同步码，A2为信令复帧对告，A2=0，同步，A2=1，失步。abcd为电话信令比特，不使用时置1。每个时隙传送两路话音的信令。注：在公共信道信令（CCS）方式中，TS16用于传送高达64kbit/s的共路信令。同时，不同帧结构不能互通，如CAS和CCS不能互通。2.数字复接在通信系统中，为扩大传输容量和提高传输效率，通常需要将若干个低速数字信号合并成一个高速数字信号流，以便在高速信道中传输，数字复接就是解决PCM信号由低次群到高次群的合成技术。按时分复用方式将两个或两个以上的分支数字信号汇接成为单一复合数字信号的过程称为数字复接。表1.2.4所示为不同制式的复接群速率。表1.2.4复接速率速率北美、日本欧洲、中国基群1.5Mbit/s2.048Mbit/s二次群6.312Mbit/s8.448Mbit/s三次群32.064Mbit/s34.368Mbit/s2.6光纤通信系统1．光纤通信的特点用高频率的高频作为载频传输信号；用光导纤维构成的光缆作为传输线路。优点传输频带宽，通信容量大；损耗低，通信距离远。2．光纤的种类光纤按传输的总模数来分可分为单模光纤多模光纤所谓模式，实际上是电磁场的一种分配形式，模式不同，分布也不同。单模光纤传输一种模式。单模光纤传输频带较宽，传输容量大。适用于大容量、长距离的光纤通信，但是，费用较高。多模光纤是多个模式在光纤中传输。多模光纤带宽较窄