通信原理数据网技术教学PPT.ppt

1,66,第六章 数据网技术,2,课程内容,6.2,6.1,atm技术,6.6,数据网概述,x.25分组交换网,课程回顾：数据网概述,数据：数据是指预先约定的具有某种含义的数字、符号和字母的组合。 信号：数据在传输过程中的电磁波的表示。,数据网：以传输数据为主的网络。 数据网可以进行数据交换和远程信息的处理，其交换方式普遍采用存储转发方式的分组交换。,课程回顾：数据网概述,任何一个数据通信系统都是由终端、数据电路和计算机系统3种类型的设备组成的。,【数据通信系统构成】,课程回顾：数据网概述,【数据网的构成】,课程回顾：数据网概述,【数据通信的工作方式】,单工工作方式 半双工工作方式 全双工工作方式,课程回顾：分组交换原理,【分组交换原理】,分组交换也成包交换，它是把用户要传送的信息分成若干个小的数据块，即分组（packet),分组长度较短，并具有统一的格式。 再每一个分组的前面加一个分组头，包含用于控制和选路的有关信息，分组以“存储-转发”的形式在网内传输。,课程回顾：分组交换原理,【分组交换网示意图】,【统计时分复用示意图】,动态地分配信道时隙和资源，线路利用率较高。 附加时延。多个用户同时传送数据时，需要竞争排队，引起排队时延。 数据丢失。若缓冲器溢出，则导致数据丢失。,课程回顾：分组交换概念,【逻辑信道】,在统计时分复用方式中，用户数据信息所加的标志可以把 各个终端的数据在线路上严格地区分开，就好像把线路分 成了许多子信道一样，这种子信道称为逻辑信道，用逻辑 信道号lcn(logical channel number）标识。,课程回顾：分组交换概念,6.2.1 分组传输模式,【虚电路方式】,虚电路方式中，在用户数据发送之前首先要通过发送呼叫请求分组建立端到端的虚连接。一旦虚连接建立以后，属于同一呼叫的数据均沿着这一虚电路发送。当用户不再发送和接收数据时，消除该虚电路。,虚电路与电路的区别： 电路是物理连接，虚电路是逻辑连接 建立实连接（电路）时，不但确定了所走的路径，同时还预留带宽资源；建立虚连接时，只是确定了走的端到端的路径，但并不一定要求预留带宽资源。,【虚电路工作示意图】,节点1,节点2,节点3,节点5,节点4,终端a,终端c,终端d,终端b,课程回顾：分组传输方式,【虚电路与逻辑信道】,节点1,节点2,节点3,节点5,节点4,终端a,终端c,终端d,终端b,lcn=99,lcn=10,lcn=50,lcn=30,lcn=15,lcn=60,lcn=75,lcn=100,lcn=30,课程回顾：分组传输方式,14,课程内容,6.2,6.1,atm技术,6.6,数据网概述,x.25分组交换网,6.2.1 分组交换的概念,【数据报方式】,数据报方式中，网络将每一个分组数据当做一份独立的报文一样看到，每一个数据分组都包含终点的地址信息，分组交换机为每一个分组独立地寻找路径。该方式是无连接的方式。,节点1,节点2,节点3,节点4,终端a,终端b,6.2.1 分组交换的概念,【虚电路与数据报比较】,6.2.2 x.25分组交换网技术,1.路由选择,【路由选择概述】,在分组网中，路由选择就是在呼叫建立过程中，在多条路由中选择一条较好的路由。获得较好路由的方法称为路由算法。 所谓较好的路由，就是应该使报文通过网络的平均时延较短，并具有平衡网内业务量的作用。路由选择问题不只是考虑最短的路由，还要考虑通信资源的综合利用，以及网络结构变化的适应能力，从而使全网的业务通过量最大。,4.1节,路由器,a,b,6.2.2 x.25分组交换网技术,【路由选择概述】,6.2.2 x.25分组交换网技术,【路由选择概述】,路由选择准则：即以什么参数作为路由选择的基本依据,以路由所经过的跳数为准则 以链路状态为准则：距离、费用、带宽、时延,路由选择协议：依据路由选择的准则，在相关节点之间进行路由信息的收集和发布的规程和方法,静态vs.动态 集中vs.集中,路由选择算法：即如何获得一个准则参数最小的路由,6.2.2 x.25分组交换网技术,【路由选择算法】,6.2.2 x.25分组交换网技术,常见的路由选择算法 固定型算法 洪泛法 随即路由选择 自适应路由选择 最短路径算法,【路由选择算法-洪泛法】,6.2.2 x.25分组交换网技术,基本思想：当节点收到一个分组后，只要该分组的目的节点不是本节点，就将该分组转发到全部（或部分）邻接节点。 优点：具有很高的可靠性 缺点：网中无效负荷剧增，引起网络拥塞,【路由选择算法-随机路由选择】,6.2.2 x.25分组交换网技术,【路由选择算法-固定路由选择】,6.2.2 x.25分组交换网技术,【路由选择算法-最短路径】,6.2.2 x.25分组交换网技术,6.2.2 x.25分组交换网技术,2.流量控制与拥塞控制,分组交换网中各节点交换机的处理能力和线路的传输容量有限，但用户终端发送分组的时间和数量是随机的。 为了确保网络正常运行，避免阻塞发生，必须限制过多的信息到达节点。 流量控制指控制发送端数据的数量和速度不超过接收端所能承受的能力，这个能力主要指接收端接收数据的速率和接收数据缓冲区的大小。,【流量控制】,问题： 为什么要进行流量控制?,死锁,6.2.2 x.25分组交换网技术,【流量控制】,防止由于网络和用户过载而导致吞吐量下降和传送时延增加 。 避免网络死锁 。 网络及用户之间的速率匹配。,问题： 为什么要进行流量控制?,6.2.2 x.25分组交换网技术,【流量控制】,6.2.2 x.25分组交换网技术,【流量控制的层次】,6.2.2 x.25分组交换网技术,流量控制是指发送端和接收端之间的点对点通信量控制，主要解决快速发送与慢速接收的问题，是针对系统中资源受限而设置的。 当通信量超过一定限度时，网络性能降低，这种现象就叫拥塞。拥塞的本质是荷载超过了网络的承受能力。 拥塞控制是一个全局性的过程，涉及到所有的终端和节点，以及降低网络传输性能的所有因素。,【拥塞控制】,6.2.2 x.25分组交换网技术,【拥塞控制方法】,6.2.2 x.25分组交换网技术,【流量与拥塞控制所起的作用】,无流量控制,33,课程内容,6.2,6.1,atm技术,6.6,数据网概述,x.25分组交换网,6.3.1 帧中继的基本概念,1.帧中继的技术背景,为了保证数据的可靠传输，x.25分组交换网采用了路由控制、流量控制、逐段转发、逐段检错/纠错以及出错重发技术。 随着通信技术和计算机网络技术的发展，尤其是光纤的广泛使用，信道的误码率已大大下降，因此传统的分组交换技术如x.25协议已不适应现在网络的发展和需求 社会的需求和技术的进步使得帧中继技术应运而生。,6.3.1 帧中继的基本概念,2.帧中继的基本概念,帧中继去掉了x.25网的第三层，在第2层上用虚电路技术传送和交换数据，并把差错控制移到智能化的终端来处理，简化网络节点的处理，提高了网络对信息处理的效率。 它是一组快速分组交换技术，目前提供64kbit/s-2mbit/s的速率，它可以达到更高的速率（上限可达50mbit/s),6.3.2 帧中继的工作原理与技术特点,1.帧中继的工作原理,帧中继是以可变长度帧为基础的数据传输网。 用户将终端设备特定格式的帧送到帧中继网，网络寻找合适的路由把它送到目的地。,6.3.2 帧中继的工作原理与技术特点,2.帧中继的工作过程,用户在局域网上传送的mac帧传到帧中继网络连接器的路由器。,路由器就剥去mac帧的首部，将ip数据报交给路由器的网络层。 网络层再将ip数据报传给帧中继接口卡,6.3.2 帧中继的工作原理与技术特点,2.帧中继的工作过程,帧中继接口卡把ip数据报封装在帧中继帧的信息字段。 加上帧中继的首部（包括帧中继的标志字段和地址字段），进行crc检验后，加上帧中继帧的尾部（包含检验序列段和标志字段），就构成了帧中继帧。,6.3.2 帧中继的工作原理与技术特点,2.帧中继的工作过程,帧中继接口卡把封装好的帧通过向电信公司租来的专线发送给帧中继网络中的帧交换机。 帧交换机收到帧中继帧就按地址字段中的虚电路号转发帧(若检查出有差错则丢弃）,6.3.2 帧中继的工作原理与技术特点,3.帧中继的技术特征,帧中继的复用与寻址。,在链路上采用统计复用。 采用虚电路机制为每一个帧提供地址信息。,帧中继的差错控制功能,有限的差错控制,帧中继的呼叫控制命令,控制信令和用户数据分开,6.3.2 帧中继的工作原理与技术特点,4.帧中继的差错控制,42,课程内容,6.2,6.1,atm技术,6.6,数据网概述,x.25分组交换网,6.4.1 数字数据网的基本概念,1.什么是ddn？,利用数字信道传输数据信号的数据传输网，它的传输媒介有光缆、数字微波、卫星信道等。 ddn向用户提供半永久性的数字连接，信号传输过程中不进行复杂的软件处理，因此延时较短，避免了分组网中传输时延大且不固定的缺点。 ddn采用交叉连接装置，可根据用户需要，在约定的时间内接通所需带宽的线路。 它既可用于计算机之间的通信，也可以用于传送数字化传真、数字话音、数字图像信号或其他数字化信号。,2.ddn的特点？,ddn是不具备交换功能的同步数据传输网。 传输速率高，网络时延小，可提供nx64kbit/s-2mbit/s的数据业务 ddn为全透明网。ddn是任何协议都可以支持，不受约束的全透明网，从而可以满足多种业务的需要。 ddn专线提供独立分配的固定信道，通信保密性强，不会受其它客户的影响。,6.4.1 数字数据网的基本概念,3.ddn的组成,6.4.1 数字数据网的基本概念,4.ddn网络结构,ddn的网络结构按网络的组建、运营、管理和维护的责任地理区域划分网络结构，可分为三级：一级干线网、二级干线网、本地网。,6.4.1 数字数据网的基本概念,【数字数据网示意图】,6.4.1 数字数据网的基本概念,5.ddn适用场合,1.ddn业务适用于信息量大、实时性强、保密性能要求高的数据业务，如商业、金融业等行业组网或企业组建内部网络。 2.ddn业务可以替代在模拟专线网或电话网上开放的数据业务，广泛应用于银行、证券、气象、文化教育等需要专线服务的行业。 3.ddn专线可作为网络接入手段，为帧中继、atm、分组交换网、互联网用户提供接入分组交换网的数据传输通道 4.ddn业务也可用于lan/wand的互联，不同类型网络的互连以及会议电视等图图像业务才传输。,6.4.1 数字数据网的基本概念,6.4.2 ddn数字复用信道及数字交叉连接的概念,1.ddn的复用,2.数字交叉连接,数字交叉设备（dxc）用于通信线路的交接、调度和管理，是对数字群路信号及其子速率信号进行智能化交连的传输节点设备。原ccitt对dxc有明确的定义。,6.4.2 ddn数字复用信道及数字交叉连接的概念,2.数字交叉连接,dxc的组成：交叉连接单元-即输入输出接口同步电路微处理器等,在ddn中，dxc起着核心作用： 把数字数据电路准动态地汇接起来，使得组成的ddn具有灵活性； 能对数字数据电路传输的业务进行集中、分散和疏导； 能数字数据电路分为若干段，可进行分段测试和维护。,6.4.2 ddn数字复用信道及数字交叉连接的概念,6.4.3 ddn的业务类别及用户入网方式,1.ddn网络业务类别,-ddn业务：专用电路、帧中继、压缩话音/g3传真,【ddn对fr业务的支持实现】,ddn网络提供透明数字通道，ddn节点机加装帧中继模块frm（frame relay module)来支持fr业务,6.4.3 ddn的业务类别及用户入网方式,【ddn对上语音/g3传真的实现】,ddn网络提供透明数字通道，ddn节点机加语音服务模块vrm（voice relay module)来支持语音/g3业务,6.4.3 ddn的业务类别及用户入网方式,2.用户入网方式,6.4.3 ddn的业务类别及用户入网方式,56,课程内容,6.2,6.1,atm技术,6.6,数据网概述,x.25分组交换网,6.5.1 以太网的介质访问控制方式,1.什么是以太网？,以太网是由施乐公司创建并由施乐、intel和dec公司联合开发的一种基带局域网规范。最初以太网只有10mbps的吞吐量，使用csma/cd(带碰撞检测的载波侦听多路访问)技术，通常把这种早期的10mbps以太网称之为标准以太网。,robert metcalf在73年描绘以太网草图。简洁的设计风格一直保留至今。,6.5.1 以太网的介质访问控制方式,2.传统以太网,基于同轴电缆，网络中所有主机的收发都依赖于同一套物理介质。 技术特征：共享介质、支持广播、csma/cd机制,以太网使用csma/cd机制。所有的设备利用同一个媒介通信,每一时刻只能传输一个设备的信息,但可以同时接收信息。如果两个设备试图在同一时刻传输，将发生传输冲突，检测到冲突后，两个设备都等待一段随机的时间再传输。,6.5.1 以太网的介质访问控制方式,2. csma/cd,监听媒体，如果空闲，则传输； 如果媒体忙，一直监听直到信道空闲，马上传输； 如果在传输过程中检测到冲突，则立即取消传输； 发生冲突以后，等待一段随机时间，然后再试图传输（重复第一步）。,6.5.1 以太网的介质访问控制方式,2. csma/