1、数据通信专业讲义数据通信专业注意：粉色为填空题，红色为判断题，绿色为多选题，紫色为简答题，蓝色为单选题第一部分：分组交换数据网第一节 分组交换数据网的构成：一、 组交换数据网的基本结构：通常采用分级结构，一级交换中心、二级以下交换中心。二、 分组交换数据网的主要设备：分组交换机、网络管理中心、远程集中器与分组装拆设备、传输信道1、 分组交换机：分组交换机是分组数据网的枢纽，根据交换机在网中所处地位的不同，可分为中转交换机和本地交换机。分组交换机的主要功能：(1)其支持网路的基本业务(虚呼叫、永久虚电路)及补充业务，如闭合电路群、快速选择、网路用户识别等；(2)其可进行路由选择，以便在两个DTE
2、之间选择一条较合适的路由；进行流量控制，以使不同速率的、终端也能进行互相通信；(3)其可实现X.25、X.75等多种协议；(4)其可完成局部的维护、运行管理、报告与诊断、计费及一些网路的统计等功能。2、网管中心：分组交换数据网网络管理有两种方式，即集中管理和集中与分散相结合管理。分组交换数据网中网路管理中心的主要功能有哪些： (1)网路配置管理与用户管理； (2)日常运行数据的收集与统计； (3)路由选择管理； (4)NMC通过网络对各交换机软件加载及修改； (5)网络监测、故障告警与网络状态显示； (6)计费管理。 3、远程集中器与分组装拆设备：数据通信中，计算机和智能终端与分组网之间的接口
3、是按ITU-TX25建议实施的，它们都称为分组终端。数据通信中，对于较简单的异步字符终端(无X.25接口的终端)，可通过分组装拆设备(PAD)接人分组网内。分组装拆设备：分组装拆设备可以安装在分组交换机内，也可设在远离分组交换机的地方，采用X25协议接至分组交换机。分组交换机中分组拆装设备的功能： (1)规程转换功能。PAD可把非分组终端的简单接口规程与X.25协议进行相互转换。完成字符的组装和分组的拆卸。 (2)数据集中功能。PAD可把各终端的字符数据流组成的分组，按照X.25协议在PAD至分组交换机的中、高速线路上交织复用。远程集中器：远程集中器(RCU)的功能介于分组交换机与PAD之间，
4、也可将其理解为PAD的功能与容量的扩充。分组交换机中远程集中器的主要功能有数据集中功能、规程转换功能和本地交换功能。4、分组终端：具有X.25协议接口的分组终端可以是一个独立的设备也可以在个人计算机(PC)的插槽内插人一块通信接口板并配有X25软件所构成。分组终端具有X25接口的设备总称。分组终端是分组交换机的主要设备之一，一般分组终端都有基本的键盘会话、文件传送、支持多用户操作、支持多窗口和友好的人机界面等功能。5、传输信道：交换机之间的传输信道主要有两种形式，即PCM数字信道和模拟信道加调制解调器构成的信道。 用户线路有两种形式，即数字信道和市话线路加装调制解调器构成的信道。数据通信中X.
5、25网的特点：(1)X.25网主要用于传递数据业务，将数据信息以分组的形式进行传送。(2)X.25网采用面向连接的交换技术，提供交换虚电路(SVC)和永久虚电路(PVC)等基本业务。(3)X.25网还提供广播传送、VPN、E-MAIL、电子数据交换(EDI)、传真存储转发 (FAX S&F)、可视图文(Videotext)等可选业务和增值业务。 (4)X.25网具有较为完善的物理层、链路层和网络层功能，与帧中继网等相比，X. 25网本身提供错误检测和重传机制、流量控制、应答和监视机制，大大降低了对传输线路和用户终端的要求。 (5)X.25网采用X.21建议的地址编号方案，X.121地址又称国际
6、数据号码(IDN)。因为PVC没有呼叫建立阶段即不需要寻址，所以X.121地址只在SVC中使用。 (6)与各种新兴的数据通信网相比，X.25网在传送速率、网络吞吐量、通信时延等方面明显处于劣势，发展空间有限。第二节 X.25建议：什么是X25建议? ITUT的X25建议即“用专用电路连接到公用数据网上的分组式数据终端设备(DTE)与数据电路终接设备(DCE)之间的接口”，是分组数据交换网中最重要的协议之一，因此习惯上将分组数据交换网简称为X25网。一、X25层次结构：数据通信中，X. 25包含分组层、数据链路层、物理层。二、X25的物理层：ITU-T的X21建议规定了采用同步传送方式的DTE与
7、DCE之间的通用接口，它是以数字传输链路作为基础而制定的。X. 25网中DTE-DCE之间的主要接口信号有6个。DTE与DCE之间的数据通信分为三个时间阶段，即空闲阶段、控制阶段和数据传送阶段。在数据传送阶段，X. 25接口可提供比特序列的数字传送。在采用调制解调器的模拟传输线路或使用V系列接口DTE的情况下，可采用X21bis建议，这时DTE与DCE的接口通常采用V. 24协议三、X25的数据链路层：IAPB的帧可分为三大类，即信息帧、监控帧和无编号帧。信息帧由帧头、信息、帧尾组成，用于传输分组的信息，网络层传给链路层的信息都装配成信息帧的格式。监控帧和无编号帧由帧头和帧尾两部分组成，用于完
8、成DTE和DCE接口的链路控制，不用于传输网络层来的信息。一条链路最多可存在4096条逻辑信道。四、X25的分组层：分组通过链路层传输时都封装在LAPB信息帧的信息字段中，信息字段包括分组头和用户数据。X. 25网中逻辑信道是在DTE-DCE接口或网内中继线上可以分配的一种编号资源。网中网络层使用逻辑信道可以在DTE和DCE之间支持多个虚呼叫和永久虚电路，用逻辑信道作为呼叫的唯一识别。X. 25网中在呼叫建立阶段DCE或DTE为每一次虚呼叫分配一个逻辑信道号，在呼叫清除阶段收回。一条永久虚电路一旦建立就永久占用一个逻辑信道号，直到被拆除。逻辑信道号可取1- 4095。逻辑信道的主要状态有准备好
9、状态、呼叫建立状态、数据传输状态、呼叫清除状态。X. 25网中永久虚电路总是处于数据传输状态。数据通信中X. 25网中虚电路和逻辑信道的区别： (1)虚电路是主叫DTE到被叫DTE之间的虚连接，而逻辑信道是在DTEDCE接口或网内中继线上可分配的代表子信道的一种编号资源，一条虚电路由多个逻辑信道链接而成。 (2)一条虚电路具有呼叫建立、数据传输和呼叫清除过程，永久虚电路可以在预约时由网络建立。也可以通过预约清除，而逻辑信道号是客观存在的，他有占用和空闲的区别，但不会消失。第三节 分组交换机的主要性能指标：分组交换机的主要性能指标有哪些：(1)端口数； (2)吞吐量； 吞吐量是分组交换机的主要性
10、能之一，它表示分组交换机每秒处理的分组数，在给出该指标时，必须指出分组长度，通常为128字节分组 (3)每秒能处理的呼叫次数； (4)路由数；(5)平均分组处理迟延；(6)提供用户可选的补充业务的能力；(7)支持X25等协议的版本(版本的执行日期)；(8)提供非标准接口的能力(如SDLC、BSC等)。第四节 我国的公用分组交换网：我国的公用分组交换网提供的新业务有哪些? 可提供的新业务有虚拟专用网、广播业务、帧中继、SNA网络环境、令牌环形局域网的智能桥功能、异步轮询接口功能及中继线带宽的动态分配等功能。另外，CHIAPAC上还可以开放电子邮件系统和存储转发传真系统等增值业务。第二部分：帧中继
11、技术第一节 帧中继技术的基本概念一、帧中继的含义：帧中继仅完成OSI物理层和链路层核心层的功能，将流量控制、纠错等留给智能终端去完成。帧中继具有吞吐量高、时延低，适合突发性业务等特点。帧中继技术主要应用在广域网(WAN)中，其支持多种数据型业务，如局域网互连、远程计算机辅助设计和辅助制造的文件传送、图像查询、图像监视、会议电视等。二、帧中继技术的特点：阐述帧中继技术的特点是什么?帧中继技术作为一种快速的分组交换技术，它具有以下特点：(1)帧中继技术主要用于传递数据业务，将数据信息以帧的形式进行传送。(2)帧中继传送数据使用的传输链路是逻辑连接，而不是物理连接，在一个物理连接上可以复用多个逻辑连
12、接，可以实现带宽的复用和动态分配。(3)帧中继协议简化了X. 25的第三层功能，使网络节点的处理大大简化，提高了网络对信息的处理效率。采用物理层和链路层的两级结构，在链路层也只保留了核心子集部分。(4)在链路层完成统计复用、帧透明传输和错误检测，但不提供发现错误后的重传操作。省去了帧编号、流量控制、应答和监视等机制，大大节省了帧中继交换机的开销，提高了网络吞吐量、降低了通信时延。(5)交换单元一帧的信息长度比分组长度要长，预约的最大帧长度至少要达到1600字节帧，适合封装局域网的数据单元。(6)提供一套合理的带宽管理和防止拥塞的机制，使用户有效地利用预约的带宽，即承诺的信息传送速率(CIR)，
13、还允许用户的突发数据占用未预定的带宽，以提高网络资源的利用率。(7)与分组交换一样，帧中继采用面向连接的交换技术。可以提供SVC(交换虚电路)和PVC(永久虚电路)业务，但目前已应用的帧中继网络中，只采用PVC业务。三、帧中继的帧结构：帧中继的帧结构与ISDN链路层上采用的帧结构一致，即Q922 LAPD(D信道上的链路访问规程)的帧结构。1、F（帧标志）：用于帧定位，值为011111102、帧中继头：（1）数据链路连接标识（DLCI）：数据链路连接标识是帧中继的地址字段。在帧中继连接中，两个端口的用户网络接口(UNl)具有不同的DLCI值。（2）命令响应比特：（3）地址段扩展比特（EA）：目
14、前帧中继地址字段仅使用两个8比特组，第一个8比特组的EA置为“0”，第二个8比特组的EA置为“1”。（4）扩展的DLCI：（5）前向拥塞告知比特（FECN）和后向拥塞告知比特（BECN）：帧中继网络拥塞时，网路的任务是识别拥塞的状态及设置前向拥塞告知比特FECN，当接收端帧中继接人设备发现FECN比特被置位后，必须在向发端发送的帧中将BECN置位。（6）丢弃指示（DE）：丢弃指示比特用于指示在网路拥塞情况下丢弃信息帧的适用性。3、用户数据：帧中继用户数据包括控制字段和信息字段，其长度是可变的。信息字段的内容应由整数个8比特组构成4、FSC帧校验序列：FSC为帧序列校验序列用于保证在传输过程中帧
15、的正确性。在帧中继接人设备的发端及收端都要进行CRC校验的计算；如果结果不一致，则丢弃该帧；如果需要重新发送，则由高层协议来处理。第二节 帧中继的基本原理1、帧中继的协议结构：智能化的终端设备把数据发送到链路层，并封装在LAP-DLD信道链路接人协议中，由于用X.25的LAPB派生出来的这种可靠的链路层协议的帧结构中，实施以帧为单位的信息传送，帧不需要在第三层处理，能在每个交换机中直接通过，即帧的尾部还未收到前，交换机就可以把帧的头部发送给下一个交换机，一些属于第三层的处理，如流量控制，留给了智能终端去处理。这样帧中继把通过节点间的分组重发并把流量控制、纠错和拥塞的处理程序从网内移到网外或终端
16、设备，从而简化了交换过程，使得吞吐量大时延小。帧中继采用统计复用，即按需分配带宽，适用于各种具有突发性数据业务的用户。2、寻址方式：帧中继采用统计复用技术，它以虚电路为每一帧提供地址信息。帧中继的虚电路是由多段DLCI的逻辑连接而构成的端到端的逻辑信道。3、带宽管理：4、拥塞管理：当输入的业务量超过网络负荷时，网络会发生拥塞，帧中继通过预防和缓解措施对所发生的拥塞进行控制和管理。帧中继采用拥塞告知比特采实现拥塞控制。根据将要发生和已经发生的网络拥塞情况，帧中继网络将采取哪些措施?根据将要发生或已经发生的拥塞的不同程度，网络将采取下列措施： (1)将BECN比特置“1”，通知到各帧中继用户； (
17、2)将置“1”的DE比特丢弃； (3)每N帧丢掉一帧，当N=1表示缓冲器已满时，所有的帧将被丢弃。同时，用户在收到发自网络的拥塞通知后将作出相应动作，以减轻网络负荷，避免数据丢失5、PVC管理：PVC管理协议描述用户网络间接口(1JNl)以及网络网络接口(NNl)如何相互交换有关接口和PVC的状态，其主要内容包括接口的有效性、各PVC当前的状态、PVC的增加、PVC的删除等。第三节 我过的帧中继网提供的业务：基本业务和多项用户的选用业务。第四节 帧中继的发展前景目前，帧中继可以提供的速率是1.52Mbits。帧中继最主要的四个特点是传输速率高、网络时延低、在星形和网状网上可靠性高和带宽的利用率
18、高。第三部分：数字数据网第一节 DDN的概念和特点1、DDN的概念：数字数据网(DDN)是采用数字信道来传输数据信息的数据传输网。DDN一般用于向用户提供专用的数字数据传输信道，或提供将用户接人公用数据交换网的接人信道，也可以为公用数据交换网提供交换节点间用的数据传输信道。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。2、DDN的特点：阐述DDN的特点：DDN向用户提供端到端的数字型传输信道，它与在模拟信道上采用调制解调器(MODEM)来实现的数据传输相比，有下列特点：(1)传输差错率(误比特率)低。一般数字信道的正常误码率在10-6以下，而模拟信道较难达到。(
19、2)信道利用率高。一条PCM数字话路的典型传输速率为64Kbits。通过复用可以传输多路重19.2Kbits或9.6Kbits或更低速率的数据信号。(3)不需要MODEM。与用户的数据终端设备相连接的数据电路终接设备(DCE)一般只是一种功能较简单的通常称做数据服务单元(DSU)或数据终接单元(DTU)的基带传输装置，或者直接就是一个复用器及相应的接口单元。 (4)要求全网的时钟系统保持同步。DDN要求全网的时钟系统必须保持同步，否则，在实现电路的转接、复接和分接时就会遇到较大的困难。 (5)建网的投资较大。第二节 DDN的组成及网络结构一、DDN的组成：DDN由用户环路、DDN节点、数字信道
20、、网络控制管理中心组成。1、用户环路：DDN用户环路又称用户接人系统，通常包括用户设备、用户线和用户接人单元。2、DDN节点：从组网功能区分，DDN节点可分为用户节点、接人节点和E1节点。（1）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，这包括小容量时分复用设备以及LAN通过帧中继互连的桥接器路由器等。（2）接人节点：DDN接人节点的功能：接人节点主要为DDN各类业务提供接人功能，主要包括有：(1) Nx64Kbits(N=1-31)，2048Kbits数字信道的接口；(2) Nx64Kbits的复用；(3) 小于64Kbits的子速率复用和交叉连接；(4) 帧中继业务
21、用户的接人和本地帧中继功能；(5) 压缩话音G3传真用户的接人功能。（3）E1节点：E1节点用于网上的骨干节点，执行网络业务的转接功能，主要有：(1)2048Kbits数字信道的接口；(2)2048Kbits数字信道的交叉连接；(3)Nx64Kbits(N=131)复用和交叉连接；(4)帧中继业务的转接功能。（4）枢纽节点：枢纽节点用于DDN的一级干线网和各二级干线网。3、数字信道：DDN各节点间数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。4、网络控制管理中心：网络控制管理是保证全网正常运行，发挥其最佳性能效益的重要手段。网络控制管理一般应具有以下功能
22、：(1) 用户接人管理(包括安全管理)； (2) 网络结构和业务的配置；(3) 网络资源与路由管理； (4) 实时监视网络运行；(5) 维护、告警、测量和故障区段定位；(6) 网络运行数据的收集与统计； (7) 计费信息的收集与报告口。 二、DDN的网络结构：不同等级的网络主要用2048Kbits数字信道互连，也可用N x 64Kbits数字信道互连1、一级干线网：DDN一级干线网的核心层节点互连应遵照的要求：(1) 枢纽节点之间采用全网状连接；(2) 非枢纽节点应至少与两个枢纽节点相连；(3) 国际出入口节点之间、出人口节点与所有枢纽节点相连；(4) 根据业务需要和电路情况，可在任意两节点之
23、间连接。2、二级干线网：二级干线网由设置在省内的节点组成，它提供本省内长途和出入省的DDN业务。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。4、节点和用户连接：DDN两用户之间连接，中间最多经过10个DDN节点。在进行DDN规划设计时，省内任一用户到达一级干线网节点所经过的节点数应限制在3个或3个以下。第三节 用户接入DDN网的方式用户接人DDN网的方式：用户接人DDN网的设备可以是用户的网络接人单元(NAU)，或者通过节点机的接口直接与终端相连接。基本连接方式如下：(1)二线模拟传输方式。该方式支持普通音频话机、C3传真机和用户交换
24、机。(2)二线(或四线)频带型MODEM传输方式。由其所支持的传输速率、线路长度以及MODEM型号和工作方式来确定采用二线或四线，通常四线比二线的传输距离长，因为它的全双工是由不同线对来实现，而二线的全双工则必须通过频率分割、回波抵消法来实现，因而限制了最高传输速率和距离。不同型号的MODEM在传输速率上差距很大，这是因为采用不同的调制、编码、压缩、扩展技术所致。(3)二线(或四线)基带型的传输方式。基带型传输方式是使基带信号在线路上传输的一种方式，它的二线全双工的工作方式通常采用回波抵消技术或乒乓技术。(4)话音和数据复用传输方式。其工作原理是采用频分复用型话上数据(DOV)，也可以是时分复
25、用基带型的数字话上数据。(5)频分或时分复用以及PCM数字线路传输方式。频分复用(FDM)适用于多路低速数据传输。符合ITUT(原CCITT)的R.101、R.102建议的46路、92路或23路时分复用设备，每路传输速率为50bits 至 150bits。(6)2B+D速率线路终端(LT)传输方式。以ISDN的2B+D方式，此时B信道为64Kbits，而D信道为16Kbits，B信道传输信息，D信道传输信令和监控信息，在二线上传输的速率为2B+D=64x2+16=144Kbits。第四节 DDN的应用和发展一、数字数据网的应用：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
26、同步传输、半固定连接的端到端数字信道。DDN异步传输速率为50bits 至19.2Kbits，DDN同步传输速率为600bits 至64Kbits。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。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、其他方面的应用：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。二、我国DDN的发展状况第四部分：异步传输模式网络第一节 A
27、TM网络概述一、 ATM技术的产生：B-ISDN服务要求有高速通道来传输数字化的声音、数据、视象和多媒体信息。ATM是支持B-ISDN服务的一种交换技术，也是新一代的交换和复用技术，可以说ATM实际是电路交换和分组交换发展的产物。二、ATM技术特点：ATM技术的特点：ATM技术是新一代的网络，综合了电路交换和分组交换的优势，可以支持高速和低速的实时业务，具有高效的网络运营效率。ATM具有如下基本特点：(1) 采用时隙划分的方法进行复用；ATM时隙中存放的实际就是分组交换中的分组。(2)ATM网络采用面向连接并预约传输资源的方式；ATM方式中采用分组交换中的虚电路形式，同时在呼叫过程向网络提出传
28、输所希望使用的资源，网络根据当前的状态决定是否接收这个呼叫。(3)在ATM网络内部取消逐段链路的差错控制和流量控制，只在网络的边缘进行控制；(4)ATM信元的头部功能降低。ATM方式既具有电路交换的“处理简单”的特点，支持实时业务和数据透明传输；同时也具有分组交换支持变比特率业务的特点，并且能对链路上传输的业务进行统计复用。第二节 ATM的分层结构一、B-ISDN协议参考模型1、BISDN协议参考模型平面的功能：协议参考模型分成三个平面：分别表示用户信息、控制和管理三方面的功能。其中：(1)用户面提供用户信息的传送，采用分层控制结构。(2)控制面提供呼叫和连接的主要功能，主要是信令功能，采用分
29、层结构。控制面和用户面只是高层和AAL层不同，而ATM层和物理层并不区分用户和控制面，对这两个平面的处理是完全相同的。(3)管理面提供两种管理功能，分别是：1 面管理：实现与整个系统有关的管理功能，并实现所有面之间的协调，面管理不分层。层管理：实现网络资源和协议参数的管理，处理运行维护管理(OAM)信息流，采用分层结构。2、B-ISDN协议参考模型的分层功能：协议参考模型包括四层功能，其中：(1)物理层：完成传输信息(比特信元)功能； (2)ATM层：负责交换、路由选择和信元复用；(3)ATM适配层(AAL)；完成将各种业务的信息适配成ATM信元流；(4)高层：根据不同的业务特点完成高层功能。
30、二、物理层物理层主要是提供ATM信元的传输通道，将ATM层传来的信元加上其传输开销后形成连续的比特流，同时在接收到物理媒介上传来的连续比特流后，取出有效的信元传给ATM层。1、物理媒介PM子层：ATM网络物理层中的比特定位是指采用适合于物理媒介传输的波形，根据需要插入和取出定时信息并进行线路编码。2、传输汇聚子层：BISDN协议参考模型中的TC子层的主要功能：(1)传输帧产生恢复：根据传输媒介的具体类型确定传输帧的格式。在发送端产生标准的传输帧；在接收端从传输系统中将传输帧提取出来，为进一步提取信元作准备。(2)传输帧的适配：在发送端将传输的信元适配到相应传输帧的负载区，在接收端从传输帧的负载
31、区提取相应的信元。目前适配的传输系统有SDHSONET、PDH和直接信元传输三种方式。 (3)信元定界：按照某种算法从连续的比特流中分割出信头。ITUT建议采用HEC(HeaderErrorContr01)方式，即将每32比特进行CRC计算，若结果与其后的8比特相等，则认为找到了一个信头。(4)HEC序列产生和信头检验：在发送端计算HEC序列并将其插入信头中；在接收方向上，检验信头差错。确定信头中出现无法改正的差错后，信元将被丢弃。(5)信元速率解耦：为了使有效ATM信元和传输系统的有效负载容量适配，信元速率去耦包括空闲信元的插入和消除。三、ATM层ATM层功能可以分为信元复用解复用、信元的产生和提取、信元VPIVCI的翻译、一般流量控制等功能1、信元复用解复用：ATM层信元复用解复用在ATM层和物理层的TC子层接口处完成。2、信元VPIVCI的翻译：ATM层信元VPIVCI翻译在用户终端信头操作是指填写VPIVCI和PT，在网络节点中是指VPIVCI的变换。3、信元的产生和提取：ATM层信元头的产生和提取
