广域网通信网）

Posted 2022-11-27 fadeless_3

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• 第二章 广域网通信网
• • 一、公共交换电话网（PSTN）
  • • 1.电话系统结构
    • 2.本地回路
    • 3.调制解调器（Modem）
  • 二、X.25公用数据网
  • • 1.CCITT X.21标准
    • 2.流量控制
    • • （1）等停协议
      • （2）滑动窗口协议
      • （3）差错控制
      • • 1）等停ARQ协议
        • 2）连续ARQ协议
    • 3.HDLC协议
    • 4.X.25 PLP协议
    • • 1）虚电路的建立和释放
      • 2）PLP协议
      • 3）流量和差错控制
    • 5.X.25的优缺点
  • 三、帧中继网（快速分组交换）
  • • 1.帧中继服务
    • 2.帧中继协议（D信道链路接入规程LAP-D）
    • 3.帧中继的优点与应用
  • 四、ISDN和ATM
  • • 1.ISDN综合业务数字网
    • • 1）ISDN系统结构
      • 2）两种ISDN
      • • （1）窄带N-ISDN
        • （2）宽带B-ISDN
    • 2.同步传输和异步传输
    • • 1）同步传输模式STM
      • 2）异步传输模式ATM
    • 3.ATM网络
    • • 1）ATM物理层
      • 2）ATM层

第二章 广域网通信网

一、公共交换电话网（PSTN）

英文全称Public Switched Telephone Network

由3部分组成：本地回路、干线和交换机

干线和交换机采用数字传输和交换技术
本地回路采用模拟线路

两台计算机通过PSTN传输数据时，中间必须经过双方Modem实现计算机数字信号与模拟信号的相互转换。

1.电话系统结构

2.本地回路

终端（DTE）----接口电缆----Modem（DCE）----传输线路----Modem（DCE）----接口电缆----主机

CCITT所述的与DTE/DCE设备之间通信有关的技术特性

特性	说明
机械特性	在微机的RS-232串行接口上大多使用9针连接器
电气特性	RS-232-C采用V.28标准电路，信号源产生3~15V的信号，±3V之间是信号电平过渡区，宁外两种常用的电气特性标准是V.10和V.11
功能特性	RS-232-C采用的功能标准是V.24。V.24为DTE/DCE接口定义了44条连线，为DTE/DCE定义了12条连线。ACE为自动呼叫设备。按照V.24的命令方法，DTE/DCE连线用"1"开头的三位数字命名；DTE/DCE连线用"2"开头的三位数字命名
过程特性	规定了使用接口先实现数据传输的操作过程。

3.调制解调器（Modem）

由电源、发送电路和接收电路组成。

发送电路=调制器+放大器+滤波+整形+信号控制电路

发送电路功能是：数字脉冲->已调整的模拟信号

接收电路功能是：模拟信号->计算机接收的数字脉冲

以前的低速Modem采用调频技术。
后来的Modem采用四进制调相技术，也有Modem采用差分相移键控DPSK技术。

符合CCITT V.29建议Modem以9600b/s的速率进行全双工或半双工传输，并且用正交幅度调制QAM技术。

符合CCITT V.32建议Modem使用网格编码调制TCM技术。

符合CCITT V.33建议Modem对6比特进行幅度相位编码，再增加一个冗余位，形成7比特网络编码。

符合CCITT V.90建议Modem速率可达到56Kb/s。采用非对称的工作的方式。

二、X.25公用数据网

也称为X.25分组交换网

1.CCITT X.21标准

特性	说明
机械特性	X.21的机械采用15针连接器。
电气特性	X.21采用X.26和X.27规定的两种接口电路。在DTE的接口只能采用V.27规定的平衡电气特性；在DCE的接口，对于超过9600b/s(48000b/s)的速率只能采用平衡电气特性，4种低速率（600、2400、4800、9600b/s）则可以选择平衡的或不平衡电气特性。
功能特性	X.21的接口线比RS-232-C大为减少。通过对功能进行编码，在少量电路上传输代表各种功能的字符来建立对公共数据网的连接。
过程特性	如图。

2.流量控制

是一种协调发送站和接收站工作步调的技术，其目的是避免发送速度过快使得接收站来不及处理而丢失的数据。

（1）等停协议

不送回应答，会一直（死）等
由于是半双工所以传播延迟要 × 2

$$E（线路利用率）=\frac{t_f（一帧时）}{2t_p（传播延迟）+t_f(一帧时)}$$
一帧时：发送一帧的时间

令$$a=\frac{t_f（一帧时）}{t_p（传播延迟）}$$

同时$$a=\frac{d(线路长度)/v(信号传播速率)}{L(帧长)/R(数据速率)}=\frac{R(数据速率)d(线路长度)}{L(帧长)v(信号传播速率)}$$

（2）滑动窗口协议

发送端未无需确定应答，持续发送多个帧
接收端接收到帧后，会给出应答，并将窗口滑倒i~W-i+1的位置
$$E（滑动窗口的效率）=\frac{W(窗口大小)\ast t_f（一帧时）}{2t_p（传播延迟）+t_f(一帧时)}$$
可以用线路利用率*W(窗口大小)来记忆

（3）差错控制

利用差错检测技术自动地对丢失帧和错误帧请求重发的技术叫作ARQ技术

1）等停ARQ协议

等停协议+自动请求重发技术

2）连续ARQ协议

滑动窗口+自动请求重发技术

连续ARQ技术又分：重发ARQ协议和退后N帧ARQ协议

采用ARQ技术时，窗口最大值为帧编号数的一半$$W_{发}=W_{收}\le 2k-1$$

3.HDLC协议

高级数据链路控制，由SDLC协议扩充开发而来。面向位的数据链路控制协议。（HDLC帧格式与以太网帧格式相似）

4.X.25 PLP协议

1）虚电路的建立和释放

支持虚电路和永久电路

过程分为：1.呼叫建立阶段；2.数据传送阶段；3.释放连接阶段

2）PLP协议

X.25网络层采用分组级协议PLP。

把用户数据分成128个字节
数据分组（24位/32位）+用户数据 （剩余位数）+ 1（末尾一位）
控制分组（24位/32位）+用户数据 （剩余位数）+0（末尾一位）

3）流量和差错控制

与HDLC类似。
窗口最大可设置7位（默认2位），最大为$2^7-1=127$

采用后退N帧ARQ协议

5.X.25的优缺点

优：差错检测和出错重传

缺：传输效率受限

三、帧中继网（快速分组交换）

帧中继技术由X.25分组交换技术演变而来。

在OSI第两层工作

只检测不重传

1.帧中继服务

和X.25一样，支持虚电路和永久电路。

$$B_c(约定突发量)=T_c（约定速率测试时间）\times CIR（约定数据速率）$$

$$B_e(超突发量)=T_c（约定速率测试时间）\times EIR（扩展数据速率）$$

2.帧中继协议（D信道链路接入规程LAP-D）

帧格式与X.25类似

省去了控制字段

3.帧中继的优点与应用

优点：透明传输、面向连接、帧长大（1600 ~ 4093字节）、数据速率快（2 ~ 45Mb/s）

应用于语音传输（VOFR），IP业务中。

四、ISDN和ATM

1.ISDN综合业务数字网

提供透明传送业务和分组传送业务。
ISDN的中心思想是数字比特管道

1）ISDN系统结构

由3部分组成：设备终端TE、网络终端NT和适配器TA

有两种接入ISDN设备的形式：
TE1——NT
TE2（非ISDN设备）——TA（适配器）——NT

NT1起插板作用，网络管理和维护等工作（三层交换机）

NT2具有交换和集线功能（二层交换机）

2）两种ISDN

窄带ISDN和宽带ISDN

（1）窄带N-ISDN

目的是以数字系统代替模拟电话系统，把音频、视频和数据业务在一个网络上一同传输。

提供两种用户接口：
1.基础速率2B+D=2 × 64Kb/s + 16Kb/s=144Kb/s
（可供小型企业和家庭使用）
2.一次群速率30B+D=30 x 64Kb/s + 16Kb/s=2.048Mb/s
（供大型企业使用）

缺点：（窄的特性）数据传输速率太低、不适合视频信息等需要高带宽的应用。

（2）宽带B-ISDN

在窄带的基础上，还以不同平面区分用户信息、控制信息和管理信息

用户平面提供与用户数据传送有关的流量控制和差错检测功能

控制平面主要用于连接和信令的管理

管理平面支持网络管理和维护功能

2.同步传输和异步传输

1）同步传输模式STM

在同步时分多路复用中，周期占用时间片，只要双方在时间上严格保存同步，双方就可以从复用的信道中分解出所需的信息。

缺点（特点）：时间片的静态分配，有空闲时间片浪费信道的宽带。

2）异步传输模式ATM

以异步时分复用概念为基础，按照优先级和排队规则按需分配时间片。

异步传输模式中的分组定义为53字节（信元）

ATM以信元（53字节）为传输单位的统计复用技术

3.ATM网络

1）ATM物理层

分为两个子层：
1、物理介质相关子层（PMD）
2、传输汇聚子层（TC）。

PMD负责物理媒体上正确传输和接收比特流。
TC子层实现信元和比特流的转换

2）ATM层

主要定义信元头的结构，以及使用物理链路的方法。

（1）信元头结构
有两种：
1、网络用户端接口（NUI）定义了ATM交换机面向用户的信元头格式
2、网络/网络端接口（NNI）定义了ATM交换机之间的接口信元头格式

VPI标识虚拟路径
VCI标识虚拟通道
VPI/VCI在建立是分配

在交换节点上建立映射表，产生新的VPI/VCI,在TC层会形成新的冗余校验码

（2）ATM层的功能
1.信元的汇聚和分拣
2.VPI/VCI的管理
3.信元头的增删
4.信元速率调制

（3）ATM适配层
ATM适配层（AAL）的主要目的是将高层的信息转换成适合ATM网络传输的要求格式
1.CCITT通信分类
CLASS A：信源/宿之间具有实时性要求的恒定位速率（CBR）。CBR业务面向连接工作。

CLASS B：信源/宿之间具有实时性要求的可变位速率（VBR）。VBR业务面向连接工作。

CLASS C：信源/宿之间具有无实时性要求的恒定位速率（VBR）。
V
CLASS D：支持无面向连接的数据传输服务。

2.AAL协议

服务类型	AAL1	AAL2	AAL3	AAL4
连接模式	面向连接	面向连接	面向无连接	面向连接
端到端定时	要求	要求	不要求	不要求
位速率	恒定	可变	可变	可变
业务类型	CLASS A	CLASS B	CLASS C/D	CLASS C/D