数据通信网ppt课件.ppt
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1、3.1 概 述 第3章 数 据 通信网3.1.1 数据通信的概念数据通信的概念 依照通信协议，利用数据传输与交换技术，依照通信协议，利用数据传输与交换技术，在两个功能单元之间完成数据信息的有效传递与在两个功能单元之间完成数据信息的有效传递与交换。实际上，现代数据通信是计算机与数字通交换。实际上，现代数据通信是计算机与数字通信相结合的一种新型通信方式和业务。信相结合的一种新型通信方式和业务。信息分为话音、数据和图像三大类型。信息分为话音、数据和图像三大类型。3.1.2 数据通信与计算机网络数据通信与计算机网络 1数据通信系统数据通信系统图3-1 数据通信系统的基本组成数据通信系统的基本组成 第3
2、章 数 据 通信网DTE与DCEnDTE（Data Terminal Equipment，数字终端设备）：指，数字终端设备）：指一般的终端或是计算机。可能是大、中、小型计算机，也一般的终端或是计算机。可能是大、中、小型计算机，也可能是一台只接收数据的打印机。可能是一台只接收数据的打印机。nDCE（Data Circuit-terminating Equipment，数据电路，数据电路终接设备）：通常指调制解调器，多路复用器或数字设备。终接设备）：通常指调制解调器，多路复用器或数字设备。nDTE，DCE的区别：的区别：DCE一方提供时钟，一方提供时钟，DTE不提供时不提供时钟，但它依靠钟，但它依
3、靠DCE提供的时钟工作。比如提供的时钟工作。比如PC机和机和MODEM之间的连接。之间的连接。PC机就是一个机就是一个DTE，MODEM是一是一个个DCE。数据电路与数据链路数据电路与数据链路n数据电路：指的是在线路或信道上加信号变换设备之后形成数据电路：指的是在线路或信道上加信号变换设备之后形成的二进制比特流通路，它由传输信道及其两端的数据电路终的二进制比特流通路，它由传输信道及其两端的数据电路终接设备（接设备（DCE）组成。）组成。 n数据链路：数据电路加上传输控制规程。数据链路的作用与数据链路：数据电路加上传输控制规程。数据链路的作用与数据电路的作用不同，不只在两地间实现数据信息的传输，
4、数据电路的作用不同，不只在两地间实现数据信息的传输，而是按照规定的交互工作方式在两个或两个以上的而是按照规定的交互工作方式在两个或两个以上的DTE之间之间有效地交换信息。为此，通信双方必须建立一定的协议，对有效地交换信息。为此，通信双方必须建立一定的协议，对所采用的信息格式、通信顺序、差错控制以及在信息传输与所采用的信息格式、通信顺序、差错控制以及在信息传输与交换过程中出现的各种情况的监控与处理方式作出规定。这交换过程中出现的各种情况的监控与处理方式作出规定。这种协议就叫做数据链路控制规程。种协议就叫做数据链路控制规程。n数据链路就是按照一定的控制规程来进行工作的数据电路。数据链路就是按照一定
5、的控制规程来进行工作的数据电路。2数据通信网（数据通信网（Data Communication network）图3-2 远程联机系统 第3章 数 据 通信网n数据通信网是一个由数据终端设备、数据交换设备和数据传输链路所构成的网络，在通信协议的支持下完成数据终端之间的数据传输与数据交换。第3章 数据 通信网第第3章章 数数 据据 通信通信网网图图3-3 数据通信网数据通信网 通信子网通信子网基于网络的角度基于网络的角度n基于硬件的角度基于硬件的角度第第3章章 数据数据 通信通信网网 数据通信由完成数据传输、处理、交换功能的节点和数据通信由完成数据传输、处理、交换功能的节点和链路两部分组成。链路
6、两部分组成。第第3章章 数据数据 通信通信网网图图3-4 数据通信网的拓扑结构数据通信网的拓扑结构 n基于传输技术角度基于传输技术角度第第3章章 数据数据 通信通信网网分为交换网和广播网。分为交换网和广播网。交换网有线路交换、存储转发、快速分组交换和交换网有线路交换、存储转发、快速分组交换和ATM信元交换。信元交换。广播网有卫星网、分组无线电网、总线局域网和环状广播网有卫星网、分组无线电网、总线局域网和环状局域网。局域网。3计算机网计算机网n概念：计算机网络是利用通信线路将地理位置分概念：计算机网络是利用通信线路将地理位置分散的、具有独立功能的许多计算机系统连接起来，散的、具有独立功能的许多计
7、算机系统连接起来，按照某种协议进行数据通信，以实现资源共享的按照某种协议进行数据通信，以实现资源共享的信息系统。信息系统。n功能：数据通信、资源共享、分布式处理功能：数据通信、资源共享、分布式处理第第3章章 数数 据据 通信通信网网3.2 数数 据据 传传 输输 3.2.1 数据传输信道数据传输信道 （1）专用信道和公用信道）专用信道和公用信道 （2）模拟信道和数字信道）模拟信道和数字信道 （3）有线信道和无线信道）有线信道和无线信道第3章 数据 通信网网第3章 数据 通信网3.2.2 数据传输方式数据传输方式 1串行传输和并行传输串行传输和并行传输 图3-10 并行传输 图3-11 串-并变
8、换 2单工、半双工和全双工传输单工、半双工和全双工传输图图3-12 数据传输方式数据传输方式第3章 数据 通信网3同步传输与异步传输同步传输与异步传输 图3-13 同步传输的数据格式 图3-14 异步传输数据格式 第3章 数 据 通信网3.2.3 数据传输技术数据传输技术（1）数据在传输过程中的表现形式。）数据在传输过程中的表现形式。 （2）基带传输技术。）基带传输技术。（3）频带传输技术。）频带传输技术。（4）宽带传输技术。）宽带传输技术。（5）拥塞控制技术。）拥塞控制技术。（6）接口技术。）接口技术。（7）同步技术。）同步技术。第3章 数据 通信网（8）协议。）协议。（9）差错控制与流量控
9、制。）差错控制与流量控制。 （10）寻址和路由选择。）寻址和路由选择。 （11）数据恢复技术。）数据恢复技术。 （12）数据格式化。）数据格式化。 （13）编码。）编码。 第3章 数 据 通信网第第3章章 数据数据 通信通信网网3.3 数数 据据 交交 换换交换网络示意图交换网络示意图n数据交换有两种类型：电路交换和信息交换（也数据交换有两种类型：电路交换和信息交换（也称存储转发交换）。称存储转发交换）。n信息交换方式分为报文交换、分组交换、帧中继信息交换方式分为报文交换、分组交换、帧中继和和ATM交换。交换。第第3章章 数据数据 通信通信网网3.3 数数 据据 交交 换换第第3章章 数据通信
10、数据通信网网IP交换交换多多速速率率电电路路交交换换快快速速电电路路交交换换ATMATM交交换换帧帧中中继继报报文文交交换换电电路路交交换换分分组组交交换换光交换光交换CTM-Circuit Transfer ModePTM-Packet Transfer ModeATM-Asynchronous Transfer ModePTMCTM3.3.1 电路交换电路交换 1电路交换原理电路交换原理图3-17 电路交换 第3章 数 据 通信网交换节点交换节点A交换节点交换节点B交换节点交换节点C建立建立传送传送释放释放电路交换的基本过程电路交换的基本过程第3章 数 据 通信网2电路交换过程电路交换过程
11、 1）呼叫建立阶段）呼叫建立阶段2）信息传送阶段）信息传送阶段3）呼叫释放阶段）呼叫释放阶段3电路交换的特点电路交换的特点（1）由网内各段电路的直接连通而提供实时数据传输；）由网内各段电路的直接连通而提供实时数据传输；（2）用户可向通信管理部门要求建立固定连接租用线路就可）用户可向通信管理部门要求建立固定连接租用线路就可消除拨号时延；消除拨号时延；（3）由用户自己执行全部数据通信功能；）由用户自己执行全部数据通信功能；（4）可能发生阻塞时，将向发送端返回一忙信号；）可能发生阻塞时，将向发送端返回一忙信号；（5）传输是点对点的；）传输是点对点的；（6）连接一旦建立，交换机以后的负载情况将不会影响
12、正常）连接一旦建立，交换机以后的负载情况将不会影响正常的通信。的通信。第3章 数 据 通信网n基本的报文交换动作是存储报文、分析报文中的收基本的报文交换动作是存储报文、分析报文中的收 报人地址和报文转发。报人地址和报文转发。n有多个报文送往同一地点时，要排队按顺序发送。有多个报文送往同一地点时，要排队按顺序发送。n报文传送中有检错和纠错措施报文传送中有检错和纠错措施第3章 数据 通信 网3.3.2 报文交换报文交换 公用电信网的电报自动交换是报文交换的典型公用电信网的电报自动交换是报文交换的典型应用，有的专用数据网也采用报文交换方式。应用，有的专用数据网也采用报文交换方式。 采用存储转发方式的
13、分组交换与报文交换的采用存储转发方式的分组交换与报文交换的不同在于：分组交换将用户要传送的信息分割为不同在于：分组交换将用户要传送的信息分割为若干个分组（若干个分组（packet），每个分组中有一个分组），每个分组中有一个分组头，含有可供选路的信息和其他控制信息。头，含有可供选路的信息和其他控制信息。第3章 数 据 通信网3.3.3 分组交换分组交换第3章 数 据 通信网3.3.3 分组交换分组交换 报文交换的时延报文交换的时延 分组交换的时延分组交换的时延3.3.3 分组交换分组交换的工作原理 图a 分组格式 图b 网内分组的传达第3章 数 据 通信网n虚电路虚电路(VC：Virtual C
14、ircuit)方式方式n数据报数据报(DG：Datagram)方式方式第3章 数据 通信网分组交换的两种方式分组交换的两种方式虚电路虚电路 所谓虚电路方式，就是在用户数据传送前先要通过发送呼所谓虚电路方式，就是在用户数据传送前先要通过发送呼叫请求分组建立端到端之间的虚电路；一旦虚电路建立后，叫请求分组建立端到端之间的虚电路；一旦虚电路建立后，属于同一呼叫的数据分组均沿着这一虚电路传送，最后通过属于同一呼叫的数据分组均沿着这一虚电路传送，最后通过呼叫清除分组来拆除虚电路。呼叫清除分组来拆除虚电路。 它不同于电路交换中的物理连接，而是逻辑连接。它不同于电路交换中的物理连接，而是逻辑连接。 交换虚电
15、路交换虚电路(SVC：Switched Virtual Circuit) 用户通过发送呼叫请求分组来建立虚电路的方式。用户通过发送呼叫请求分组来建立虚电路的方式。 永久虚电路永久虚电路(PVC：Permanent Virtual Circuit) 应用户预约，由网络运营者为之建立固定的虚电路，而不需应用户预约，由网络运营者为之建立固定的虚电路，而不需在呼叫时临时建立虚电路，可直接进入数据传送阶段的方式。在呼叫时临时建立虚电路，可直接进入数据传送阶段的方式。第3章 数据 通信网数据报数据报 数据报不需要预先建立逻辑连接，而是按照数据报不需要预先建立逻辑连接，而是按照每个分组头中的目的地址对各个分
16、组独立进行选每个分组头中的目的地址对各个分组独立进行选路。路。第3章 数据 通信网虚电路与数据报的比较虚电路与数据报的比较分组头分组头nDG方式的每个分组头中要包含详细的目的方式的每个分组头中要包含详细的目的地址地址nVC方式由于预先已建立逻辑连接，分组头方式由于预先已建立逻辑连接，分组头中只要含有对应于所建立的中只要含有对应于所建立的VC的逻辑信道的逻辑信道标识标识第3章 数据 通信网虚电路与数据报的比较虚电路与数据报的比较选路选路nVC方式预先有建立过程，一旦虚电路建立，在端方式预先有建立过程，一旦虚电路建立，在端到端之间所选定的路由上的各个交换节点都具有到端之间所选定的路由上的各个交换节
17、点都具有映象表，存放出入逻辑信道的对应关系，每个分映象表，存放出入逻辑信道的对应关系，每个分组到来时只要查找映象表，而不需要进行复杂的组到来时只要查找映象表，而不需要进行复杂的选路。选路。nDG方式则不需要有建立过程，但对每个分组都要方式则不需要有建立过程，但对每个分组都要独立地进行选路。独立地进行选路。第3章 数据 通信网虚电路与数据报的比较虚电路与数据报的比较分组顺序分组顺序nVC方式中，属于同一呼叫的各个分组在同一条虚方式中，属于同一呼叫的各个分组在同一条虚电路上传送，分组会按原有顺序到达终点，不会电路上传送，分组会按原有顺序到达终点，不会产生失序现象。产生失序现象。nDG方式中，各个分
18、组由于是独立选路，可以从不方式中，各个分组由于是独立选路，可以从不同的路由转送，会引起失序。同的路由转送，会引起失序。第3章 数据 通信网虚电路与数据报的比较虚电路与数据报的比较故障敏感性故障敏感性nVC方式对故障较为敏感，当传输链路或交换节点方式对故障较为敏感，当传输链路或交换节点发生故障时可能引起虚电路的中断，需要重新建发生故障时可能引起虚电路的中断，需要重新建立。立。 （有些分组网具有再连接功能，出现故障时可（有些分组网具有再连接功能，出现故障时可自动建立新的虚电路，并做到不丢失用户数据）自动建立新的虚电路，并做到不丢失用户数据）nDG方式中各个分组可选择不同路由，对故障的防方式中各个分
19、组可选择不同路由，对故障的防卫能力较强，从而可靠性较高。卫能力较强，从而可靠性较高。第3章 数据 通信网虚电路与数据报的比较虚电路与数据报的比较应用应用nVC方式适用于较连续的数据流传送，其持续时间方式适用于较连续的数据流传送，其持续时间应显著地大于呼叫建立的时间，如文件传送、传应显著地大于呼叫建立的时间，如文件传送、传真业务等。真业务等。nDG方式则适用于面向事务的询向响应型数据业方式则适用于面向事务的询向响应型数据业务。务。第3章 数据 通信网分组交换协议分组交换协议 分组交换基于分组交换基于X.25协议，该协议包含了协议，该协议包含了3层，层，第一层物理层，第二层数据链路层，第三层分组层
20、第一层物理层，第二层数据链路层，第三层分组层，对应于，对应于OSI模型的下三层。模型的下三层。第3章 数据 通信网物理层X.25分组层123物理层网络层数据链路层ChinaPAC(中国公用分组交换网中国公用分组交换网)n1993年年9月建成，网络采用集中式管理，网管中月建成，网络采用集中式管理，网管中心设置北京。心设置北京。n目前覆盖到全国所有县及以上城市。目前覆盖到全国所有县及以上城市。n应用：中国外汇交易中心计算机网络、交通银行应用：中国外汇交易中心计算机网络、交通银行管理信息系统、中国人民银行证券磁卡网络。管理信息系统、中国人民银行证券磁卡网络。第3章 数据 通信网n国家骨干网：32个骨
21、干节点，8个骨干汇接点。n省级网n本地网ChinaPAC结构结构第3章 数据 通信网第3章 数据 通信网CHINAPAC银行主机ATM1ATM2POS1ATMnPOS2POSn银行提款机与银行提款机与CHINAPAC的链接的链接第3章 数据 通信网CHINAPAC本地服务器PCPC路由器本地服务器PCPC路由器使用使用CHINAPAC实现网络互连实现网络互连第3章 数据 通信网本地服务器PCPC路由器CHINAPACInternet使用使用CHINAPAC接入接入Internet第3章 数据 通信网3.3.4 帧中继（帧中继（Frame Relay，FR） 帧交换帧交换: : 是一种帧方式的承
22、载业务，在数据链路层上以简化的是一种帧方式的承载业务，在数据链路层上以简化的方式来传送和交换数据单元方式来传送和交换数据单元 帧方式帧方式：是将用户信息流以帧为单位在网络内传送；是将用户信息流以帧为单位在网络内传送； 帧帧：在第在第2 2层传送的数据单元；层传送的数据单元； 分组分组：在第在第3 3层传送的数据单元层传送的数据单元 分组交换、帧交换、帧中继协议处理的不同分组交换、帧交换、帧中继协议处理的不同 第3章 数据 通信网nChinaFRN中国公用帧中继宽带业务网 第3章 数据 通信网3.3.5 ATM3.3.5 ATM交换交换nCTM技术特点是固定分配带宽、面向物理连接、同技术特点是固
23、定分配带宽、面向物理连接、同步时分复用，适应实时话音业务，具有较好的时间步时分复用，适应实时话音业务，具有较好的时间透明性；透明性；nPTM技术特点是动态分配带宽、面向无连接或逻辑技术特点是动态分配带宽、面向无连接或逻辑连接、连接、统计时分复用统计时分复用，适应可靠性要求较高、有突，适应可靠性要求较高、有突发特性的数据通信业务，具有较好的语义透明性。发特性的数据通信业务，具有较好的语义透明性。n ATM交换技术是以分组传送模式为基础并融合了电交换技术是以分组传送模式为基础并融合了电路传送模式的优点发展而来的，兼具分组传送模式路传送模式的优点发展而来的，兼具分组传送模式和电路传送模式的优点。和电
24、路传送模式的优点。第3章 数据 通信网第3章 数 据 通信网 概念概念： 异步传输模式，用于宽带综合业务数字异步传输模式，用于宽带综合业务数字网的复用、传输和交换；网的复用、传输和交换；3.3.5 ATM3.3.5 ATM交换交换第3章 数 据 通信网 特点特点：q 固定长度的信元中继：固定长度的信元中继： 信元：信头信息域，固定长度，信元：信头信息域，固定长度，5353字节字节 采用很短的信元可以减少交换节点内部的采用很短的信元可以减少交换节点内部的 缓冲器容量以及排队时延和时延抖动；缓冲器容量以及排队时延和时延抖动； 有利于简化交换控制和缓冲器处理，有利于简化交换控制和缓冲器处理，第3章
25、数 据 通信网 特点特点：q 固定长度的信元中继：固定长度的信元中继：q 信头简化：信头简化：q 面向连接：面向连接：q 异步时分交换异步时分交换: :虚连接标识、优先级、信头的差错检验虚连接标识、优先级、信头的差错检验信头中的差错检验是针对信头本身的；信头中的差错检验是针对信头本身的；PathPathVirtual PathVirtual PathVirtual ChannelVirtual ChannelSTD:STD:按时间位置来区分连接；按时间位置来区分连接；ATD:ATD:按信元的信头来区分连接按信元的信头来区分连接需先建立虚连接，分为需先建立虚连接，分为VCCVCC和和VPCVPC
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