北京交通大学——微机研究型学习报告.doc

微机研究型学习（四） 通信0902 靳明双数据通信通信行业中与计算机最为密切的业务北京交通大学电子信息工程学院 在学习微处理器的结构、I/O接口技术，D/A,A/D转换器，总线等相关内容后，我在课下自己搜集资料学习了通信过程中很重要的业务数据通信业务，也就是计算机网络的核心功能，同时进一步理解了在计算机网络发展的过程中提出的OSI模型的理论与实用价值。一、 计算机网络发展概述计算机网络是利用通信设备和线路将地理位置不同的、功能独立的多个计算机系统连接起来，以功能完善的网络软件实现网络的硬件、軟件及资源共享和信息传递的系统。简单的说即连接两台或多台计算机进行通信的系统。计算机网络按地理位置划分，可分为网际网、广域网、城域网、和局域网四种。图1清楚地展现了计算机网络的发展过程：图1. 计算机网络体系的演变过程继1946年产生第一台数字计算机之后，60年代初，由多重线路控制器参与组成的网络，即为我们今天所说的第一代计算机网络。1964年Baran提出存储转发概念1966 年，David 提出分组概念 ，1969 年，DARPA 的计算机分组交换网ARPANET 投入运行，计算机网络进入了稳步发展与应用的阶段。而OSI模型的提出，则大力推进计算机网络技术发展到第三阶段，数据通信也就应运而生了。二、 数据通信及相关业务1. 概述 数据通信是通信技术和计算机技术相结合而产生的一种新的通信方式。要在两地间传输信息必须有传输信道，根据传输媒体的不同，有有线数据通信与无线数据通信之分。但它们都是通过传输信道将数据终端与计算机联结起来，而使不同地点的数据终端实现软、硬件和信息资源的共享。1.1 协议分层的意义数据以电子信号的形式穿越介质到达正确的计算机，然后转换成最初的形式，以便接收者能够阅读，为了降低网络设计的复杂性，将协议进行了分层设计。用户服务层的模块设计可相对独立于具体的通信线路和通信硬件接口的差别，而通信服务层的模块设计又可相对独立于具体用户应用要求的不同。1.2 OSI协议模型、数据通信协议图2. OSI协议模型图3. OSI七层框架图4. OSI七层框架功能及实例2. 数据通信业务类型及特点下面着重展开讨论分组交换业务，数字数据通信业务，一线通业务，帧中继业务，数据增值业务这五种常见业务。2.1 分组交换业务2.1.1 分组交换的概念分组交换也称为包交换，是在数据传输过程中按一定的规则，把一份完整的数据信息分割成若干固定长度的数据段（分组，也称数据包），并在每个分组前加上控制信息和地址标识（分组头），采用存储转发方式，以分组为单位在网内传输，到达目的地后，将分组头去掉，将分割的数据段按顺序装好，再还原为原来完整的数据信息发给用户，这一过程就称为分组交换。2.1.2 基本原理与技术分类分组交换采用“存储转发”的交换原理进行工作，以“分组”作为传输存储单位，在通信过程中，并不需要建立双方的物理连接，而是将要交换的信息先存储，再进行分组，然后分组交换机对每个分组进行处理，按地址选择空闲路由，发往目的地。图5 分组交换网的基本结构分组交换技术可以分为虚电路和数据报两种方式。虚电路方式是面向逻辑连接的方式，即在发送信息前先请求建立一条双方终端间的虚电路，属于同一信息包的各个分组都沿着这条虚电路传送。数据报方式是一种无连接方式，即各个分组均有详尽的目的地址，可以选择不同的路由到达目的地，各个分组到达目的地的先后顺序可能与发送时有所不同，接收端必须按顺序重新组装。2.1.3 分组交换网提供的业务功能 用户任选功能主要有闭合用户群、反向计费、网络用户识别、呼叫转移、虚拟专用网、广播功能、对方付费、计费信息显示、直接呼叫等业务。 增值业务功能可以利用其网络平台提供多种数据通信增值业务，如电子信箱、电子数据互换（EDI）、可视图文、传真存储转发、数据库检索等。分组交换在商业中的应用较广泛，如银行系统在线式信用卡（POS机）的验证。由于分组交换提供差错控制的功能，保证了数据在网络中传输的可靠性。分组交换网具有利用率高，传输质量好，能同时多路通信的特点，因此它的经济性能也较好。在一些全国性的集团公司中，总公司将指示下达给全国各地分公司甚至国外的机构，利用分组交换就非常经济。它的主机系统也通过分组交换网实行全程连网，传送定舱资料、货运情况、EDI报文等，也可远程登录至香港，与海外沟通信息。2.2 数字数据业务2.2.1 数据通信的概念DDN（Digital Data Network）是利用光纤、数字微波或卫星等数字信道传输数据信号的数字传输网，可以为用户提供各种速率的高质量数字专用电路和其它新业务。主要作用是向用户提供永久性和半永久性连接的数字数据传输信道，既可用于计算机之间的通信，也可用于传送数字化传真、数字话音、数字图像信号或其它数字化信号。2.2.2 基本原理及技术分类DDN网是由数字传输电路和相应的数字交叉复用设备等组成。其中，数字传输主要以光缆传输电路为主，数字交叉连接复用设备对数字电路进行半固定交叉连接和子速率的复用。通过DDN节点的交叉连接，在网络内为用户提供一条固定的，由用户独自完全占有的数字电路物理通道。无论用户是否在传送数据，该通道始终为用户独享，除非网管删除此条用户电路。 这是一种电路交换方式。 DDN可向用户提供2.4k、4.8k、9.6k、19.2k、N*64（N=131）及2048kbps速率的全透明的专用电路。图 6 数字数据网2.2.3 数字数据通信网提供的业务及应用DDN主要提供速率在一定范围内（200bit/s2Mbit/s）任选的信息量大、实时性强的中高速数据通信业务以及分组交换网、公用计算机互联网等网络中继电路。DDN不仅适用于气象、公安、铁路、医院等行业，也涉及到证券业、银行、金卡工程等实时性较强的数据交换。 通过DDN网将银行的自动提款机（ATM）连接到银行系统大型计算机主机。银行一般租用64Kbps DDN线路把各个营业点的ATM机进行全市乃至全国连网。在用户提款时，对用户的身份验证、提取款额、余额查询等工作都是由银行主机来完成的。这样就形成一个可靠、高效的信息传输网络。 通过DDN网发布证券行情，也是许多券商采取的方法。证券公司租用DDN专线与证券交易中心实行联网，大屏幕上的实时行情随着证券交易中心的证券行情变化而动态地改变，而远在异地的股民们也能在当地的证券公司同步操作，来决定自己的资金投向。DDN网作为一种数据业务的承载网络，不仅可以实现用户终端的接入，而且可以满足用户网络的互连，扩大信息的交换与应用范围。在各行各业、各个领域中的应用也是较广泛的。如无线移动通信网利用DDN联网后，提高了网络的可靠性和快速自愈能力。七号信令网的组网，高质量的电视电话会议，今后增值业务的开发，都是以DDN网为基础的。2.3 一线通业务2.3.1 概述一线通业务,即窄带综合业务数字网（NISDN），是以数字电话网为基础发展而成的通信网，它能够提供端到端的数字连接，用来承载包括话音、图像、数据在内的多种业务。2.3.2 业务分类 N-ISDN网的基本业务是承载业务。在承载业务中，网络向用户提供的只是一种低层的信息转移能力，与终端的类型无关。承载业务又分为电路交换的承载业务和分组交换的承载业务。在电路交换的承载业务中有话音业务，二类/三类传真业务以及超高速传真和电视图像业务等。采用分组交换方式可以建立虚呼叫和永久性虚电路承载业务。 此外，一线通网络还可提供数字电话、用户电报、可视图文、视频等相关用户终端业务，还可提供三方会议、呼叫转移、主叫号码识别显示、被叫号码识别显示等补充功能。2.4 帧中继业务2.4.1 概述帧中继是一种广域网技术，是在分组技术充分发展，数字与光纤传输线路逐渐替代原有的模拟线路，用户终端日益智能化的条件下诞生并发展起来的一种快速分组通信技术。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，大大简化了节点机之间协议；同时，帧中继采用虚电路技术，能充分利用网络资源，因而帧中继具有吞吐量高、时延低、适合突发性业务等特点。2.4.2 帧中继业务的带宽管理 帧中继网络提供的业务有两种：永久虚电路（PVC）和交换虚电路（SVC）。目前已建成的帧中继网络大多只提供永久虚电路业务。永久虚电路业务模型如下。图7 永久型虚电路业务模型帧中继网络为每个用户分配三个带宽控制参数：Bc、Be和CIR。同时，每隔Tc时间间隔对虚电路上的数据流量进行监视和控制。Tc值是通过计算得到的，Tc=Bc/CIR。网络运营部门为保证CIR范围内用户数据信息的传送，在提供可靠服务的基础上积累网管经验，使中继线容量等于经过该中继线的所有PVC的CIR之和，为用户提供充裕的数据带宽，以防止拥塞的发生。2.4.3 帧中继业务的应用局域网互连：帧中继在网络空闲时，允许用户以超过自己申请的速率（CIR-承诺的信息速率）进行传送。图像传送：帧中继可以为医疗、金融机构提供图像、图表的传送业务，这类信息的传送往往要占用很大的数据带宽。虚拟专用网（VPN）：帧中继可以将网络上的部分节点划分为一个分区，并设置相对独立的网管，对分区内的数据流量及各种资源进行管理；分区内的各节点共享分区内资源，它们之间的数据处理相对独立，这种分区结构就是虚拟专用网。2.5 数据增值业务2.5.1 概述 数据增值业务是通过计算机处理的信息服务，以及计算机与通信网结合对传送的信息进行加工处理后提供的服务。2.5.2 电子信箱业务电子信箱（E-mail）是利用与电信网相连的计算机网络系统的处理和存储能力，为用户提供能存取和传递文电、信函、传真、图像、话音或其它形式信息的业务。该业务以“信箱对信箱”和“存储、转发与提取”方式为基础，将发送信息以规定的格式送入系统，它可连接用户电报网、公用电话网、公用分组交换数据网或专线，经过系统的处理和传输，最后送到接收用户的电子信箱并通知收信人。电子信箱为用户提供友好的用户界面，且操作简便，集写信、读信和信件处理于一体，克服了传统单项业务系统在技术、经济和使用方面的不足，做到一机多用，以存储转发方式工作，克服了时差障碍，是实时通信与非实时通信的统一。 在通信网上设立的“电子信箱系统”，实际上就是一个计算机系统。系统的硬件是一个高性能、大容量的计算机，硬盘作为信箱的存储介质，在硬盘上为用户分一定的存储空间作为用户的“信箱”，每位用户都可有个属于自己的电子信箱。并确定个用户名和用户可以自己随意修改的口令。用户使用口令开启自己的信箱，并进行发信、读信、编辑、转发、存档等各种操作。图8 电子信箱的实现2.5.3 电子数据互换业务EDIEDI（Electronic Data Interchange）是通过计算机通信网络将贸易、运输、保险、银行和海关等行业信息，用一种国际公认的标准格式，实现各有关部门或公司与企业之间的数据交换与处理，并完成以贸易为中心的全部过程。 由于使用EDI可以减少甚至消除贸易过程中的纸面文件，因此又被人们通俗地称为“无纸贸易”或“电子贸易”。 由于实施EDI的最基本目的就是用通过第三方服务方的增值服务，用电子数据交换代替商业纸单证的交换，而纸面单证的电子交换是建立标准化信息基础上的，因此EDI的历史实际上就是商业数据的标准化和增值网络服务商的发展过程。一个部门或企业要实现EDI，必须建立自己的EDI系统。EDI系统包括EDI软件和硬件（即计算机系统）、通信网络、数据标准化3个要素。EDI系统一般由报文生成及处理模块、格式转换模块、通信模块、联系模块（包括用户接口模块和内部接口模块）组成。EDI中心系统是一个电子数据处理系统，可以通过公用电信网络将不同中心系统联网。EDI的系统结构如下图所示。图9 EDI结构示意三、 研究学习心得本次