04 第4章 数据通信网和综合业务数字网.pptx

第1页：四数据通信网和综合业务数字网

四数据通信网和综合业务数字网

第2页：学习目标：理解：通信协议的概念和协议分

学习目标 理解：通信协议的概念和协议分层的好处 了解：常见的几个标准化组织 掌握：OSI/RM1～7层各层的定义和代表协议 理解：数据业务的概念和性能指标 了解：分组交换网X.25、综合业务数字网的概念 理解：接口标准、N-ISDN 和帧中继、B－ISDN 和ATM

第3页：本章知识结构

本章知识结构

第4页：导入案例：电信资产浪费惊人

导入案例 电信资产浪费惊人 2006年，全国政协委员赵金城在记者采访中说：“目前我国电信行业内部恶性竞争日益激烈，重复投资、资产闲置造成的国有资产的浪费十分惊人。仅以 ISDN(综合业务数字网，俗称窄带、一线通)资源为例，前几年固网运营企业在全国总投入大约2000万线，但由于 ADSL 等宽带的使用，目前这2000万线的使用率只有20%。” 赵委员何出此言？ISDN 为何物？电信资产浪费为何如此惊人？本章将介绍早期的数据通信方式，掀开 ISDN 的神秘面纱。

第5页：通信网的体系结构

4.1通信网的体系结构 4.1.1通信协议的概念网络协议(PROTOCOL)：通信双方的约定或对话规则，用来描述进程间信息交换过程的术语，是网络和分布系统中互相通信的同等层实体间，交换信息时必须遵守的规则的集合。

第6页：协议的“三要素”如下

协议的“三要素”如下。语法语义同步

第7页：通信网的体系结构要点

4.1.3标准化组织 1．国际电工委员会IEC2．国际标准化组织ISO3．国际电信联盟ITU4．美国电气和电子工程师协会 IEEE5．因特网工程任务组 IETF

第8页：协议分层的好处

协议分层的好处

• 4.1.3协议分层的好处
• (1)独立
• (2)灵活
• (3)等级分明
• (4)方便
• (5)开放

第9页：习题：计算机网络层次结构模型和各层

习题：计算机网络层次结构模型和各层

习题 1．计算机网络层次结构模型和各层协议的集合称之为( )

• A．计算机网络协议
• B．计算机网络体系结构
• C．计算机网络拓扑结构
• D．开放系统互联参考模型

第10页：OSI/RM典型协议

4.2OSI/RM10典型协议(打个比喻)定义单位名称 HTTP、DNS、SMTP、WWW用户要传什么？网络服务与使用者应用程序间的接口报文应用层7ASCII、JPEG、MIDI、MPEG 什么模样？如何表示？格式转换、加密、压缩报文表示层 Presentation6SQL、NFS、XWindows 什么速率？建立、管理和终止会话报文会话层 Session5TCP、UDP挑哪个网络？确保端到端的透明传输报文 Segment 运输层 Transport4IP、X.25在这个网络中，挑哪条路线？基于网络层地址(如IP地址)和网络拓扑，进行路径选择分组 Packet 网络层 Network3PPP是否堵车或出错？封装成数据帧，差错校验，物理地址的寻址。建立、撤销、标识逻辑链接和链路复用。帧 Frame 数据链路层 Data Link2RS232、X.21乘汽车？还是乘火车走？定义DTE和DCE间的线路功能，建立、维护和取消物理连接。比特bit物理层 Physical

第11页：典型试题：A．n

典型试题：A．n

典型试题

• A．n
• B．n+3
• C．n+1
• D．n-1111.在分层结构中，( )层是( )层的用户，又是( )的服务提供者

第12页：物理层

4.2.1物理层 1．定义 实现了连接系统和传输介质，构成物理的传输通路，透明地传送比特流。并为上一层(数据链路层)提供一个二进制流的传输。12数据终端设备DTE数据电路连接设备DCE

第13页：物理接口标准

物理接口标准

• 物理接口标准，包括以下4个特性
• (1)机械特性
• (2)电气特性
• (3)功能特性
• (4)规程特性

第14页：典型协议列举

典型协议列举

2．典型协议列举 以RS-232C为例，这是PC上最常见的通信接口之一。RS是英文“推荐标准”的缩写，232为标识号，C表示修改次数。它是由电子工业协会EIA(Electronic Industries Association)制定的一种标准串行异步传输的标准物理接口。 此外，EIA RS-449、RS-422

• A、RS-423
• A、ITU-T X.21、X.21bis等也是常见的物理层接口协议

第15页：OSI/RM参考模型要点

4.2.2数据链路层 数据链路

的逻辑链路，即在链路上加上实现控制数据传输规程的软硬件。与数据链路对应的是物理链路，指一条中间没有任何交换节点的点到点的物理线段。

第16页：数据链路层包括以下几个功能：(1)链

数据链路层包括以下几个功能：(1)链

• 数据链路层包括以下几个功能
• (1)链路管理 link management
• (2)帧同步 frame synchronous
• (3)差错控制 error control
• (4)流量控制 flow control
• (5)透明传输 transparent transmission；
• (6)数据和控制信息的识别；
• (7)帧装配和分解

第17页：典型协议列举（续2）

典型协议列举（续2）

• 2．典型协议列举 数据链路层的协议分为面向字符和面向比特两种
• (1)面向字符的协议 所传输的数据全都是一个个的字符，如 ASCII 字符。在增加新功能时，需定义新的控制字符，它的兼容性差，实现起来复杂。 SLIP(SerialLineInternetProtocol，串行线路网际协议) PPP(Point to Point Protocol，点对点协议)

第18页：OSI/RM参考模型要点（续2）

(2)面向比特 以位置来定界，先将数据分块，在每块上加启始和终止标志构成帧。数据帧和控制帧均采用统一的格式。 高级数据链路控制协议 HDLC(high－level datalink control)，后又为其新版本更名为 LAPB(LinkAccess Procedure Balanced for x.25平衡型链路接入规程)

第19页：OSI/RM参考模型要点（续3）

该协议规定了帧的固定格式(见图 4.1)，

第20页：网络层

4.2.3网络层 1．定义 网络层 Network Layer，常常被缩写成NT。它的功能是：路由选择，差错纠正，流量控制等。它是模型中最为复杂的一层。

第21页：典型协议列举（续3）

2．典型协议列举 网络层的典型协议有X.25，IP(InternetProtocl 网络互联协议)等，本书将在 4.4和 5.6小节加以介绍。

第22页：传输层

4.2.4传输层 输层 Transport Layer，缩写成TL，可以翻译为运输层。主要是针对两主机间的通信子网(端到端)，需目的地址。 传输层是高、低层之间衔接的接口。弥补各不同通信子网间的不同，它只存于通信子网以外的主机中，在通信子网中没有传输层。

第23页：典型协议列举TCP

2．典型协议列举TCP(TransportControlProtocol 传输控制协议)UDP(UserDatagramProtocol 用户数据报协议)

第24页：常见应用和常见应用层协议在TCP和UDP

图 4.2 常见应用和常见应用层协议在TCP和UDP之间的选择

本页为图示，具体结构请对照原课件图片查看。

第25页：2.高层第五层，会话层SessionL

4.2.5高层 第五层，会话层 Session Layer，允许不同机器上的用户之间建立会话关系。负责确定如何对文件进行分段，如何插入同步点以便断点续传，选择通信方式、建立、拆除用户间的对话。

第26页：第六层，表示层

第六层，表示层 PresntationLayer，负责信息编码格式转换、语法转换、数据加密和压缩，屏蔽不同的数据表达方式。其典型协议有 ASCII、MPEG、EBCDIC 等。

第27页：第七层，应用层

第七层，应用层 Application Layer，是最高的一层，直接面对用户。但应用层针对的并不是用户的各种具体应用，而是为这些应用进程提供通信服务。应用层需要的标准最多：Telnet、FTP、SMTP、POP、DNS、HTTP、SIP、WWW等，本书将在第5章节进行介绍。

第28页：习题：在计算机通信中

习题：在计算机通信中

习题 1．在计算机通信中，HDLC 是( )

• A．面向字符的物理层规程
• B．面向字符的数据链路层规程
• C．面向比特的物理层规程
• D．面向比特的数据链路层规程 2．通信子网不包括( )
• A．物理层
• B．数据链路层
• C．网络层
• D．传输层

第29页：习题：下面哪—项正确描述了OSI参

习题：下面哪—项正确描述了OSI参

习题 3．下面哪—项正确描述了OSI参考模型的数据链路层？( )

• A．把数据传输到其他的网络层
• B．为应用进程提供服务
• C．提取弱信号，过滤信号，放大信号，然后以原样的方式在网络中发送这些信号
• D．为物理链路提供可靠的数据传输 4．UDP段使用何种协议提供可靠性？( )
• A．网络层协议
• B．应用层协议
• C．网际协议
• D．传输控制协议

第30页：数据通信网DCN是用于计算机或数据终

数据通信网DCN(DATACOMMUNICATIONSNETWORK)是用于计算机或数据终端(传真、电报等)之间进行通信的网络，它是按一定规约或协议传输数据信息的通信方式。4.3数据业务的概念和性能指标

第31页：电话业务比

电话业务比

• 与电话业务比，数据业务有以下4个特点
• (1)计算机直接参与
• (2)准确性、可靠性较高；
• (3)速率高，接续、响应时间快；
• (4)时间差异大，突发性强

第32页：衡量数据通信的性能指标中

衡量数据通信的性能指标中，常用的有速率利用率和差错率。1．波特率：又名符号速率， 比特率 2．比特率：比特率 3．频带利用率 4．可靠性/差错率

第33页：典型试题：已知某进制数字通信系统的信

典型试题：已知某进制数字通信系统的信

典型试题33已知某8进制数字通信系统的信息速率为3000BIT/S，在收端10分钟内共测得出现18个错误的码元，试求该系统的误码率

第34页：习题：按照现代通信的定义

习题：按照现代通信的定义

习题 1．按照现代通信的定义，凡是在终端以编码方式表示信息，用脉冲形式在信道上传送的通信都叫做( )

• A．话音通信
• B．数据通信
• C．数字通信
• D．模拟通信

第35页：分组交换网与数字数据网要点

1．分组交换网 PSPDN 分组交换网遵循OSI/ISO，采用X.25协议，速率小于64KB/S，优点是线路利用率高，只按信息量，或按使用时间来收费，与距离无关。不同速率、不同类型的终端也可互通。4.4分组交换网X.25和数字数据网DDN

第36页：分组交换网基本结构

图 4.3 分组交换网基本结构

本页为图示，具体结构请对照原课件图片查看。

第37页：分组交换网的应

分组交换网的应用： 1993年，我国建成投产了中国公用分组交换数据网 ChinaPAC(China Public Packet Switched DataNetwork)，这是中国信息产业部经营管理的公用分组交换网，以X.25协议为基础，可满足不同速率、不同型号终端之间，终端与计算机之间，计算机之间以及局域网之间的通信。资费比DDN专线便宜，适用于速率低于64K的低速应用场合。例如，金卡工程中的POS机(用于商场刷卡消费)，由于其业务量小，但实时性要求高，就可采用X.25分组网方案。

第38页：数字数据网DDN

2．数字数据网DDN 1)DDN介绍 DDN(Digital Data Network)是一种租用线上网的方式，采用数字信道来传输数据信息。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、半固定连接的、端到端的数字信道。

第39页：金融证券外贸水利电力采油采矿环保气象

金融证券外贸水利电力采油采矿环保气象交通税务医疗烟草海关公安教育银行邮政2)DDN的应用 许多专网，都往往会出于对业务量和稳定性的需求，而选择DDN。

第40页：配电监控电力抄表路灯监控环保监控水利

配电监控电力抄表路灯监控环保监控水利监控气象信息采集交通监控信用卡实时认证远程阅读煤气电表3)移动DDN 移动信息化方案中也可以利用DDN的原理来组建无线DDN。 移动DDN支持各种行业应用： 银联无线POS机，

第41页：无线DDN终端设备之一：无线POS机

41图 4.4无线DDN终端设备之一：无线POS机(左)和基于 CDMA 的DTU(右)

第42页：习题1．X.网络中，通常用户计算机与网

习题1．X.网络中，通常用户计算机与网

习题 1．X.25网络中，通常用户计算机与网络的( )相连接，能为用户提供的最高速率为( )Kbps。( )

• A．交换机……56
• B．PAD……64
• C．路由器……128
• D．计算机……384 2．数据通信中，X.25包含( )
• A．分组层
• B．数据链路层
• C．物理层
• D．传送层 3．( )和交叉连接是DDN节点的基本功能
• A．复用
• B．放大
• C．整形
• D．速率调整

第43页：在IDN的基础上

在IDN的基础上，加上用户线也数字化，演变成为 ISDN(综合业务数字网 INTEGRATEDSERVICESDIGITALNETWORK)。4.5综合业务数字网的概念和接口标准

第44页：ISDN功能模型

1．ISDN 的概念 ISDN 不是单一的技术，而是由多种技术支持的运行宽带业务的平台。 功能群(Functional Grouping)44图 4.5 ISDN 功能模型

第45页：ISDN综合业务数字网要点

2．ISDN 的地址结构 国家号码(CC，Country Code) 国内终点号码(NDC，NationalDestination) ISDN 用户号码(SN，SubscriberNumber) ISDN 子地址(Subaddress)

第46页：ISDN的地址设置

图 4.7 ISDN 的地址设置

第47页：ISDN

ISDN

• 3．ISDN 定义的标准接口 ISDN 常用的信道有以下3种。47
• (1)B信道(BearerChannel，承载信道)
• (2)D信道(DemandChannel，指令/信令信道)
• (3)H信道（高速信道）

第48页：ISDN（续2）

ISDN（续2）

• ISDN 的各通路的比特率是预先设置的，如下
• (1)基本速率接口BRA(Basic RateAccess) 记为(2B+D):64×2+16=144kb/s
• (2)基群速率接口PRA(Primary RateAccess) T1系统记为(23B+D) E1系统记为(30B+D)

第49页：ISDN（续3）

4．ISDN 的应用情况 1997年中国电信正式开放“一线通”业务，至2001年，仅北京一地的N-ISDN 用户总数就达到 21.22万用户，几年下来，固网运营企业在全国总投入 ISDN 约2000万线。但是，到了2008年，由于 ADSL 等宽带的使用，这2000万线的使用率只有20%，其浪费程度触目惊心。

第50页：上海贝尔NT

50图 4.6上海贝尔NT1+AL ISDN MODEM(左)和德国 DeTeWe 公司生产的USB接口的TA设备(右)

第51页：习题（续2）

习题（续2）

习题 1．N-ISDN 是在( )基础上建立起来的网络，能够提供的最高速率是( )

• A．有线电视网……基本速率
• B．电话网……一次群速率
• C．公用数据网……光纤能达到的速率
• D．接入网……任意速率 2.网络提供基本接口速率时，传输声音需要使用( )，一路话音占用的数据传输率是( )
• A．A通路……64KHz
• B．B通路……64Kbps
• C．通路……128Kbps
• D．D通路……2048 Kbps

第52页：N-ISDN

1．N-ISDN 窄带综合业务数字网N-ISDN(NARROWISDN)N-ISDN 是以电话网和程控交换机为基础发展起来的，其用户环路采用双绞线(铜线)。4.6N-ISDN 和帧中继

第53页：帧中继的产生背景

2．帧中继的产生背景 帧中继(FR：FrameRelay 又名第二代X.25， 或快速X.25、X.25流水线方式。

第54页：它的产生有两大背景原因

它的产生有两大背景原因

• 它的产生有两大背景原因
• (1)由于光纤等大大降低了传输差错
• (2)智能化终端又可以差错检验

第55页：在这两大因素下

在这两大因素下，帧中继在第2层省略了差错纠正功能，、流量控制功能，因此减轻了网络的负担。进而把原本由第3层负责的路由功能，放到第2层，把原X.25的3层模型简化为只有2层，减少了节点处理时间。

第56页：

第57页：帧中继的拥塞控制

帧中继的拥塞控制

• 帧中继的拥塞控制
• (1)在轻度拥塞时，实行拥塞避免。将 FECN 或 BECN 的比特置“l”
• (2)在严重拥塞时，实行拥塞恢复，启动丢弃帧的机制。先丢弃不重要的帧(丢弃指示位DE=0)，接着每隔N帧丢弃一帧

第58页：帧中继的帧结构

2．帧中继的帧节构 帧中继的帧，是长度可变的58图 4.6帧中继的帧结构

第59页：帧中继的工作原理

3．帧中继的工作原理 帧中继的帧直接通过交换机，交换机在帧的尾部还未收到之前，就可以把帧的头部发送给下一个交换机。 一旦出错，网络不负责纠错、立即丢弃，由高层协议发出重传请求，然后由智能化用户端(如计算机)负责重传。

第60页：帧中继的带宽计算方式

帧中继的带宽计算方式

• 4．帧中继的带宽计算方式 帧中继特点和优点之一是“约定信息速率(CIR)”机制。 例如：某用户预定了CIR、Bc(承诺突发量)和Be(超过的突发量)。网络会监测用户的入网业务流量
• (1)在时间段T内，输入的比特数之小于Bc，那么该帧就不用标记保证传输
• (2)在时间段T内，输入的比特数之和大于Bc，但小于Bc+Be时，网络就对帧中的DE(丢弃标志位)字段打上标记(DE置“l”)，被标记的帧再送给网络，如果此帧得不到资源的话，就可能丢弃
• (3)在时间段T内，输入的比特数之和大于Bc+Be时，网络会限制发端用户的速率，或丢弃数据

第61页：高效性(2)经济性(3)可靠性

高效性(2)经济性(3)可靠性

• (1)高效性
• (2)经济性
• (3)可靠性
• (4)灵活性
• (5)长远性 4．帧中继的优势优点

第62页：帧中继要点

5．帧中继的应用 1991年美国第一个帧中继网——Wilpac 网投入运行，覆盖了全美91个城市。20世纪90年代初，芬兰、丹麦、瑞典、挪威等国，联合建立了北欧帧中继网。1993年以后以平均每年300%的速度增长，北美、欧洲及亚太地区都各有十多个帧中继运营网络。 在我国，杭州电信于1995年借助帧中继技术，使浙江建设银行首次实现了通存通兑。1997年 CHINAFRN(中国国家帧中继骨干网，又名中国公用帧中继网)初步建成。许多银行都采用了帧中继方案。

第63页：帧中继测试仪

图 4.10 帧中继测试仪

本页为图示，具体结构请对照原课件图片查看。

第64页：习题：帧中继网的虚电路建立

习题：帧中继网的虚电路建立

习题 1．帧中继网的虚电路建立在( )层上，其接收方可通过( )层的协议要求发送方降低数据速率

第65页：B-ISDN

1．B-ISDN 和ATM的概念ATM采用的是信元(CELL))中继方式。ATM信元长度固定为53字节 4.7 B－ISDN 和ATM

第66页：同步转移模式和异步转移模式的区别

图 4.11同步转移模式和异步转移模式的区别

第67页：B-ISDN与ATM要点

其分层模型，也就是B-ISDN 的层次结构如图 4.12所示。

第68页：ATM的信头

2．ATM的信头 ATM层负责5字节的信头。

第69页：ATM采取的方式是通过VPI和VCI

3．VP交换和VC交换(见图 4.14) ATM采取的方式是通过VPI和VCI中存储的信道标志来描述了单向路由的寻址过程。需要改变路径时，只需由ATM层负责修改信头中的VPI和VCI数值即可。物理实现较简单，可由硬件直接完成。

第70页：

第71页：ATM适配层(AAL)

4．ATM适配层(AAL) AAL主要负责ATM层与高层之间的信元转发过程，它把高层信元分割成ATM信元来传输，收到后再重组。 AAL支持不同的流量或服务类，把业务分为 ABCD4类，如表 4.3所示。

第72页：AAL的业务类型与对应协议

AAL的几种业务和对应的协议（表4.3）：下表列出相关数据。

原页为图片表格，按原文行列关系整理，速率类型缩写CBR/VBR/ABR/UBR为原表标注。

第73页：ATM的优缺点73

ATM的优缺点73

• 5．ATM的优缺点73
• (1)高效
• (2)利用率高
• (3)速率灵活
• (4)实时性
• (5)路由能力差
• (6)性能不突出
• (7)QoS保证

第74页：ATM与IP技术的融合

ATM与IP技术的融合

• 6．ATM与IP技术的融合 为了适应IP带来的挑战，ATM有以下一些过渡的模式
• (1)重叠/覆盖模式
• ①局域网仿真(LANE：LAN Emulation)
• ②经典的传统ATM上传送IP(IPoA：IP over ATM)
• ③多协议 MPOA(MultiProtocolOver ATM)
• (2)集成/综合模式
• ①IP交换
• ②多协议标记交换 MPLS(Multiprotocol LabelSwitching)

第75页：B-ISDN与ATM要点（续2）

7．ATM的应用 2000年前后，江苏省、山东省，以及各县级的电力系统主干通信网，纷纷采用ATM技术作为组网方案。2002年，上海贝尔凭借ATM解决方案，赢得了上海莘庄至闵行轻轨交通线传输子系统项目。2004年，中国民航以ATM技术为核心，以高速数字电路和数据卫星网络为传输干线，对原有数据网进行改造。2005年，无线ATM(WATM)接入技术被应用在军事通信网中。同时，在3G移动通信网络传输上，ATM多有应用。

第76页：习题：ATM技术主要是解决

习题：ATM技术主要是解决

习题 1．ATM技术主要是解决( )

• A．带宽传输问题
• B．带宽交换问题
• C．带宽接入问题
• D．网络成本问题 2．ATM信元的交换方式为( )
• A．与电路交换和分组交换方式毫无关系
• B．电路交换
• C．电路交换和分组交换的组合
• D．分组交换

第77页：习题：A．采用的是异步串行通信技术

习题：A．采用的是异步串行通信技术

习题

• A．采用的是异步串行通信技术
• B．网络接口采用的是异步控制方式
• C．周期性插入ATM信元
• D．可随时插入ATM信元773．ATM(异步传输模式)技术中“异步”的含义是( )

第78页：本章小结

本章小结 本章介绍了数据网络早期的几种形式。首先介绍了通信协议的概念和OSI分层模型；然后介绍了数据业务了特点，以及早期的数据网络X.25、DDN和 ISDN；接着讨论了快速交换方式(帧中继和ATM)以及ATM的过渡方案。内容虽多，但在IP的大趋势下，本章对其他的数据网的技术实现未做太多累述，而是侧重于这些技术在当年的应用情况，以及对现在的影响。同学们在学习的过程中，也应关注技术的更新交替，保持一定的前瞻性。