第4章数据通信网

1、 数据通信网概述数据通信网概述4.1 分组交换网分组交换网4.2数字数据网数字数据网4.3 IP IP通信网通信网4.6帧帧 中中 继继 网网4.5计算机通信网计算机通信网4.44.1.1 数据通信网的基本概念数据通信网的基本概念 从基本意义上讲，数据通信网是数据从基本意义上讲，数据通信网是数据通信系统的扩充，或者说是若干个数据通通信系统的扩充，或者说是若干个数据通信系统的归并和互联。信系统的归并和互联。 数据通信网大致分为以下几个业务网：数据通信网大致分为以下几个业务网：数字数据网（数字数据网（DDN）、分组交换网（）、分组交换网（X.25网）、帧中继网、网）、帧中继网、ATM网等。网等。1

2、工作速率工作速率 工作速率反映数据通信网的工作速度工作速率反映数据通信网的工作速度的快慢。的快慢。（1）符号速率）符号速率（2）信息传输速率）信息传输速率 信息传输速率，简称传信率，通常记信息传输速率，简称传信率，通常记为为R。 R = Nlog2m (bit/s)2频带利用率频带利用率 = 符号速率符号速率/频带宽度（频带宽度（Baud/Hz）3可靠性可靠性 可靠性可用差错率来表示。可靠性可用差错率来表示。 误码（字符、码组）率误码（字符、码组）率=（接收出现差（接收出现差错的比特数错的比特数/总发送的比特）总发送的比特）1001数据通信网发展现状数据通信网发展现状 1993年我国建立了第一

3、个公用数据通年我国建立了第一个公用数据通信网。信网。 中国公用计算机互联网（中国公用计算机互联网（CHINANET即即163网）有网）有200多个城市，多个城市，20多个省市建多个省市建立了接入网。网络干线速率最高可达到立了接入网。网络干线速率最高可达到622Mbit/s，国际出口带宽总速率已达到，国际出口带宽总速率已达到140Mbit/s，网络具有很好的安全性和可扩，网络具有很好的安全性和可扩展性。展性。 中国公用多媒体业务网（中国公用多媒体业务网（169网）骨干网）骨干网工程已全网投入运营之中，网络干线速网工程已全网投入运营之中，网络干线速率最高可达到率最高可达到622Mbit/s，可彻底

4、解决网络，可彻底解决网络瓶颈问题，网络将覆盖全国瓶颈问题，网络将覆盖全国31个省会城市。个省会城市。 中国公用电子数据交换网、中国公用中国公用电子数据交换网、中国公用传真存储转发网、中国公用电子信箱网、传真存储转发网、中国公用电子信箱网、中国公用无线数据网均建立了业务平台，中国公用无线数据网均建立了业务平台，业务发展良好。业务发展良好。 （1）多媒体宽带网）多媒体宽带网（2）IP网络网络（3）提高网络综合能力，完善网络）提高网络综合能力，完善网络功能功能分组交换技术分组交换技术是解决数据通信中通信资源共享问题的最佳技术，又称为包交换；优点：优点：信息传输质量高、网络可靠性高、线路利用率高、经济

5、性能好、利于不同类型终端间的相互通信；基本思想：基本思想：将要传送的数据按一定的长度分成多个数据段，这些数据段称为“分组”(包括：路由和控制信息路由和控制信息) )，发送端把这些“分组”分别发送出去。到达目的地，目的交换机将一个个“分组分组”按顺序装好，还原成原文件发送给收端用户，这一过程称为分组交换分组交换。进行分组交换的通信网称为分组交换网分组交换网。ARPANETARPANET：1969年美国国防部完成第一个分组交换网；1975年美国TELENET建立第一个商用分组交换网。1988年我国公用分组交换网开放业务。应用： 1.数据业务的处理； 2.组建系统内部专网； 3.通过分组网接入数据通

6、信的增值业务网。面向事务的询问/响应型数据业务较连续的数据流应用故障防卫能力较强较为敏感故障敏感性会引起失序按顺序到达，无失序分组顺序无建立过程，独立选路预先建立，映像表选路详细的目的地址逻辑信道标识分组头数据报虚电路类别类别项目项目X.25分组交换网分组交换网4.3.1 数字数据网概念及特点数字数据网概念及特点 数字数据网（数字数据网（DDN）是利用光纤（或）是利用光纤（或数字微波和卫星）数字传输通道和数字交数字微波和卫星）数字传输通道和数字交叉复用节点（智能通信节点）组成的数字叉复用节点（智能通信节点）组成的数字数据传输网。数据传输网。 DDN可以看作是采用数字信道来传输信号数字信道来传输

7、信号的数据传输网。DDN可以为用户提供全数字、全透明、高质量的网络来连接、传递各种数据业务；可以为用户提供专用的数字数据传输通道，为用户建立自己的专用数据网提供条件；适用于向用户提供半永久性的数字数据专线（非交换型的、全透明的）电路和各种数据网间高速数据中继链路；利用DDN组建的用户专用网可为用户节约投资、降低日常维护费用，缩短建设的周期等。 DDN主要技术特点如下主要技术特点如下: DDN是透明的传输网，本身不受任何规程的约束，可是透明的传输网，本身不受任何规程的约束，可以支持数据、语音、图像等多种业务。以支持数据、语音、图像等多种业务。 DDN是是同步数据传输网同步数据传输网，不具备交换功

8、能不具备交换功能。 传输速率高，网络时延小。传输速率高，网络时延小。 目前有不少国家建立了自己的DDN，向用户提供高质量的端到端的数字型信道传输业务。我国已建立了全国的数字数据骨干网及省市内的数字数据网，与传统的市话专线相比DDN业务具有速率快、误码率低、可靠性高的特点，深受广大用户的青睐。我国数字数据网（CHINADDN）骨干网的网络结构如图4.1所示，DDN已从最初提供简单的数据传输服务逐渐拓展到能支持多种业务的增值网。图4.1 CHINADDN骨干网的网络结构 数字数据网由数字数据网由数字通道数字通道、网络设备网络设备、网络管理系统网络管理系统和和本地传输系统本地传输系统组成，结构组成，

9、结构如图如图4-5所示。所示。 网络管理中心 (Network Manage Center，NMC) 节点(Node) 网络接入单元 (Network Access Unit， NAU) 用户环路 用户环路 图图4-5 4-5 数字数据网结构示意图数字数据网结构示意图DDN一般不包括交换功能，只采用简单的交叉连接与复用装置，是由DDN节点、数字通道、网管维护系统、网络接入单元和用户设备组成，如图4.6所示。图4-6 DDN 网络结构 2兆节点：主要执行网络业务的转接功能转接功能。其主要有2048Kbit/s数字通道的接口；2048Kbit/s数字通道的交差连接；N64Kbit/s（N=131）

10、复用和交差连接；帧中继业务的转接功能。因此通常认为2兆节点主要提供E1接口接口；对于N64Kbit/s进行复用和交差连接，起到收集来自不同方向的N64Kbit/s电路，并把它们归并到适当方向的E1输出的作用，或者直接对E1进行交差连接交差连接。2兆节点，如图4.7所示。图4.7 2兆节点1数字数据网与分组交换网的连接数字数据网与分组交换网的连接 分组交换网与分组交换网与DDN的连接并不是中继的连接并不是中继级的连接，只是在用户信道级的连接。从级的连接，只是在用户信道级的连接。从某种意义上说，某种意义上说，DDN只是延伸了用户接入只是延伸了用户接入分组交换网的用户线长度。分组交换网的用户线长度。

11、2数字数据网与用户电报网的连接数字数据网与用户电报网的连接 DDN与用户电报网的连接同样是用户与用户电报网的连接同样是用户信道级在物理及电气特性上的连接。信道级在物理及电气特性上的连接。3省级数字数据网与市级数字数据省级数字数据网与市级数字数据网的连接网的连接 本地 DDN (市、县级) 省级 DDN G.703 G.732 X.50 图图4-6 4-6 省、市数字数据网连接示意图省、市数字数据网连接示意图1规划期限的选择规划期限的选择2网络的现状分析及规划网络的现状分析及规划3业务量预测业务量预测4设备配置设备配置4.3.5 DDN的应用的应用 DDN克服了数据通信专用链路固定性永久连接的不

12、灵活性和以X.25建议为核心的交换式网络处理速度慢传输时延大等缺点。本节主要概括说明DDN提供的业务、应用及发展。 ChinaDDN以其优质的传输质量、智能化的网络处理及灵活的组网方式，可以向用户提供多种业务，如图所示。 图 DDN提供的业务表表10-1 10-1 数据通信网络性能比较表数据通信网络性能比较表4.6.1 IP电话电话 IP是近几年发展起来的一种新的是近几年发展起来的一种新的IP网网络业务，它是在包括络业务，它是在包括Internet以及其他基于以及其他基于IP协议的包（分组）交换传输机制上所进协议的包（分组）交换传输机制上所进行的电话通信业务。行的电话通信业务。 IP电话是将模

13、拟语音信号数字化后，电话是将模拟语音信号数字化后，通过压缩编码减少数据量，再按规定的通通过压缩编码减少数据量，再按规定的通信协议要求，封装在数据包里，通过分组信协议要求，封装在数据包里，通过分组数据网到达目的节点，解包解压缩后复原数据网到达目的节点，解包解压缩后复原为模拟语音信号，实现语音通信的一类新为模拟语音信号，实现语音通信的一类新的电话通信方式中的一种。的电话通信方式中的一种。（1）IP电话发展的阶段和形式电话发展的阶段和形式1H.323协议协议 H.323协议是协议是ITU-T多媒体通信系列标多媒体通信系列标准准H.32X的一部分，这些标准使得在现有的一部分，这些标准使得在现有通信网上

14、进行多媒体通信成为可能。通信网上进行多媒体通信成为可能。 H.323协议为基于网络的通信系统定义协议为基于网络的通信系统定义了了4个主要的组件：终端（个主要的组件：终端（Terminal）、网）、网关（关（Gateway）、网闸（）、网闸（Gatekeeper）和）和多点控制单元（多点控制单元（Multipoint Control Unit，MCU）。图）。图4-13所示为所示为H.323系统结构。系统结构。 H.323 终端 H.323MCU H.323 网闸 H.323 终端 H.323 网关 无 QoS 保证的网 络：LAN，IP 通信 网，Internet 等 V.70 终端 H.32

15、4 终端 语音 终端 H.320 终端 H.322 终端 语音 终端 H.321 终端 H.321 终端 H.310 模式 H.323 PSTN 电话网 有 QoS 保证的 LAN N-ISDN B-ISDN 图图4-13 H.3234-13 H.323系统结构系统结构 H.323协议中的通信内容是视频、音频、协议中的通信内容是视频、音频、数据和控制信息的综合。数据和控制信息的综合。 在在H323协议控制通信系统中，控制协议控制通信系统中，控制信令和数据流的传送利用了面向连接的传信令和数据流的传送利用了面向连接的传输机制。在输机制。在IP协议栈中，协议栈中，IP与与TCP协作，协作，共同完成面

16、向连接的可靠传输，保证了数共同完成面向连接的可靠传输，保证了数据包传输时流量控制、连续性以及正确性，据包传输时流量控制、连续性以及正确性，但这样会引起传输时延以及占用网络带宽。但这样会引起传输时延以及占用网络带宽。H.323将可靠的将可靠的TCP用于用于H.245控制信道、控制信道、T.120数据信道和呼叫信令信道。数据信道和呼叫信令信道。 会话发起协议（会话发起协议（Session Initiation Protocol，SIP）是由）是由IETF推出的会话初始推出的会话初始化协议，是基于文本的协议，采用化协议，是基于文本的协议，采用SIP规则规则资源定位语言描述。资源定位语言描述。 （1）

17、IP电话通信网结构模型电话通信网结构模型 Internet是最大的是最大的IP电话通信网络，通电话通信网络，通常常IP电话就是指通过依据电话就是指通过依据IP（协议）在（协议）在Internet完成的语音通信过程。完成的语音通信过程。 电话 Internet 拨号用户 PSTN Internet 拨号用户 电话 ITG ITG Internet Internet 主机 Internet 主机 交换局 交换局 图图4-14 4-14 实现实现InternetInternet电话通信的网络结构电话通信的网络结构 PSTN 中继接口 DSP 板 RAM 网卡 CUP 连接 PASTN 连接 Inte

18、rnet 呼叫处 理模块 信令 语音处理模块 语音 语音处理模块 语音处理模块 （a）ITG 的硬件结构 SNMP 报文 IP 分组 （b）ITG 的软件功能模块 快速时分总线 图图4-15 ITG4-15 ITG软、硬件结构示意图软、硬件结构示意图 链路层、PPP、HDLC、LAPB、LLC、MAC 等 H.323 呼叫信令 控制功能 实时语音控制 G.711 G.723.1 G.728 G.729.a RTP RTCP TCP UDP IP 物理层协议 RSVP 图图4-16 ITG4-16 ITG的协议结构的协议结构 网闸是网闸是H.323协议中的可选单元，它的协议中的可选单元，它的作用是为其他作用是为其他H.323协议提供控制和管理服协议提供控制和管理服务。务。 GK 认证 Internet 计费 ITG ITG PSTN/ISDN PC 用户 Modem 电话用户 PSTN/ISDN 电话用户 Modem PC 用户 No.7/中国一号 ISDN-PRI No.7/中国一号 ISDN-PRI 图图4-18 4-18 单级单域网结构单级单域网结构 GW GW GW GW GW GW GK/认证/计费 GK/认证/计费 GK/认证/计费 OMC 计费中心 图图4-19 4-19 单级多域网结构单级多域网结构 数据通信网是现代通信网的重要业务数据通信网是现代通信网