现代通信技术课件第6章 数据网技术.ppt

1、第6章 数据网技术,6.1 数据网概述 以数据传输为主的网络称为数据网 6.1.1 数据网的分类 按网络拓扑结构分类：骨干网-网状网、格形网；本地网-星 形网 按传输技术分类：可分为交换网和广播网 按传输距离分类：局域网、城域网、广域网 6.1.2 数据通信系统构成,6.1.3 数据网的构成 数据交换网是一个由分布在各地的数据终端设备、数据交换设备和数据传输链路所构成的网络，在网络协议的支持下，实现数据终端间的数据传输和交换。数据交换网的示意图如下： 数据终端设备 数据交换设备 数据传输链路,6.2 分组交换网及相关技术,6.2.1 分组交换的概念 分组交换原理,分组的复用和传输方式 分组的复

2、用 分组的传输方式 数据报方式 虚电路方式,6.2.2 分组交换网技术 分组交换网的组成和结构 分组交换网的路由选择 交换节点在路由选择中的工作原理 分组进入交换节点，节点中央处理单元（CPU）对分组进行测试，包括对分组网络层目的地址的检验，在这个基础上，分组被安排在正确的出中继，并进人相应的队列等待发送。 分组通过交换节点的延迟有3个主要因素：即在CPU及出链路队列中的排队时间、CPU处理时间和分组传输时间。,确定最佳路径: 沿可用的最佳路径传送分组。可以按时间最短的原则或费用最小的原则等来选择路径。 路由选择程序的分类 静态和动态：根据对网络条件的实时测量，频繁地执行最短路径运算，那么这种

3、路由选择过程就称为动态的或自适应的。否则，称为静态的。即使采用静态程序，路由选择表也是变化的，只不过变化的频率较低。 集中与分布：在集中式路由选择程序中，路由控制中心负责计算网络的最短路径。在分布式路由选择程序中，所有网络节点都进行最短路由计算。 最短路由选择算法 最短路径算法是由E. Dijkstra提出的，它能确定从任一源节点至网络中其他所有节点的最短路径，称这些路径的集合为最短前向路径树。,分组交换网的流量控制与拥塞控制 分组交换网的流量控制是指限制进人分组网的分组数量，往往指在给定的发送端和接收端之间点对点通信量的控制。流量控制所要做的就是使发送端发送数据的速率不能使接收端来不及接收。

4、 拥塞控制是一个 全局性过程，涉 及到所有的主机、 路由器，以及与 降低网络传输性 能有关的所有因 素。,6.3 帧中继技术,帧中继技术是为适应高带宽通信系统为基础的高速网络而出现的。 6.3.1 帧中继的基本概念 帧中继（FR）作为一种解决高带宽组网要求的方案出现了。帧中继在x.25网基础上简化了网络层次结构，并把差错控制移到智能化的终端来处理，使网络节点的处理大大简化，提高了网络对信息处理的效率。因此它是一种快速分组交换，目前提供64kbit/s2Mbit/s的速率，还可以达到更高的速率（上限可达50Mbit/s）。 帧中继可以做到低时延、较高吞吐量。帧中继网灵活、动态地分配带宽，对那些呈

5、现各种不同传输速率和瞬时需要高带宽的突发性业务，将更加经济有效。 帧中继能为用户提供简单的标准化接口，例如局域网桥接器路由器，分组交换机以及专用公用网的接口。 帧中继网是由用户设备与网络设备组成，前者负责把帧送到帧中继网，后者负责把这些帧送到正确的目的地用户设备。,6.3.2 帧中继工作原理及技术特点 帧中继网络结构和协议结构 帧中继节点有3个主要功能： 在第2层上的虚电路多路复用； 链路层故障检测； 从一个节点将帧转发到另一个帧中继节点。 这些功能称为核心功能。,帧中继的技术特征 帧中继的复用与寻址：在链路层采用统计复用，并采用虚电路的机制为每一个帧提供地址信息。 帧中继的带宽管理与拥塞控制

6、：帧中继网提供灵活的带宽管理，网络根据用户请求的业务量描述与网络的剩余容量之间的关系来决定是否接收或拒绝一个连接请求。 帧中继的差错控制功能：只有在通信两端主机中的数据链路层才具有完全的差错控制功能。 帧中继的呼叫控制信令：帧中继的呼叫控制信令是在与用户数据分开的另一个逻辑连接上传送的。 6.3.3 帧中继的应用 局域网互连、虚拟专用网、中继传输、其他应用,6.4 数字数据网技术,6.4.1 数字数据网的基本概念 数字数据网（DDN）是利用数字信道传输数据的一种传输网络。 DDN向用户提供半永久性的数字连接。 DDN采用数字交叉连接装置作为节点交换设备。 DDN具有下列优点： DDN是同步数据

7、传输网，不具备交换功能，通过数字交叉连接设备可向用户提供固定的或半永久性信道，并提供多种速率的接入； 传输速率高，网络时延小，目前提供N x 64 kbit/s-2 Mbit/s的数据业务； DDN是任何协议都可以支持，不受约束的全透明网，从而可满足数据、图像、声音 等多种业务的需要。,6.4.2 DDN的构成和一般结构形式,数字数据传输系统的构成：本地传输系统、复用及交叉连接系统、局间传输系统、同步定时系统。,DDN的一般结构形式 DDN节点类型 从组网功能上分，DDN节点可分为2兆节点、接入节点和用户节点 DDN的网络结构,6.4.3 DDN中64kbit/s数字信道复用及数字交叉连接的概

8、念 64kbit/s数字信道复用 数字交叉连接的定义：通俗地讲，数字交叉连接设备是由微机控制的复用器和配线架，它是不受信令控制的静态交换机，而由程序控制形成半永久性连接。,6.4.4 DDN网络业务类别及用户入网方式 DDN网络业务类别 DDN网主要为用户提供专用电路，包括规定速率的点到点或点到多点的数字专用电路和特定要求的专用电路，以及帧中继业务和压缩语音/G3传真业务。 用户入网方式 用户终端设备接入方式 用户网络通过DDN互连,6.5 以太网技术,6.5.1 以太网的介质访问控制方式 6.5.2 以太网的协议结构和网络系统组成,6.6 ATM技术,6.6.1 ATM技术基本原理 ATM传

9、送模式 ATM技术是以分组传送模式为基础并融合了电路传送模式高速化的优点发展而成的，可以满足各种通信业务的需求。 ATM是统计复用，使得任何业务都能按实际需要来占用资源，对某个业务，传送速率会随信息到达的速率而变化，因此网络资源得到最大限度的利用。 ATM采用固定长度的信元，可使信元像同步时分复用中的时隙一样定时出现。因此，ATM可以采用硬件方式高速地对信头进行识别和交换处理，从而具有电路传送方式的特点，为提供固定比特率和固定时延的电信业务创造了条件。,ATM信元 ATM协议结构,ATM交换原理 虚通路与虚信道,ATM交换原理 所谓ATM交换，是指在ATM网中，ATM信元从输入端的逻辑信道到输

10、出端逻辑信道的消息传递。 ATM网络,6.6.2 ATM交换系统 ATM交换系统基本功能 接口功能 交换连接功能 信令功能 呼叫控制功能 业务流管理功能 运行和维护功能 ATM交换系统功能结构（如图）,ATM交换结构 ATM交换结构一般可以划分为3类：共享媒体型、共享存储型和空分型。典型的有基于Crossbar的交换结构、基于BANYAN的交换结构、多通路的交换结构等。 BANYAN网络是一种空分交换网络，是由若干个2*2交换单元组成的多级交换网络。,习 题,1数据网中数据交换网与广播网有什么不同？ 2判断下述说法是否正确？为什么？ 分组交换要求为每个分组增加控制和地址比特，这就给分组交换，带

11、来了大量的额外开销。在电路交换中，建立的是一条透明的电路，不需要额外的比特。因此它的线路利用率肯定比分组交换高。 3分组交换本质上是存储转发，为什么能实现信息的交换？ 4分组传输中，数据报方式与虚电路方式各有什么优缺点？ 5虚电路与实际物理电路有什么不同？ 6请在题图6.1中的网络中应用Dijkstra路由选择算法，列表计算由源结点到其他各结点的最短路由，并给出最短通路树。 7在实现路由选择功能中，表控路由选择和无表路由选择各适于什么情况？ 8流量控制与拥塞控制在概念上有什么相同？又有什么不同？ 9依靠增加网络资源是否能够解决网络拥塞？ 10为什么说帧中继是一种快速分组交换？试与分组交换作一比较。 11帧中继是如何实现灵活的带宽管理的？ 12DDN的特点是什么？它能提供哪些业务功能？ 13DDN如何实现子速率复用？ 14共享式以太网与交换式以太网有什么不同？ 15为什么说ATM技术是融合了电路