第 5 章数据通信网及其业务

第二篇电信运营系统的运行 第5章数据通信网及其业务

第5章数据通信网及其业务 本章主要内容： • 数据通信网概述 • 数据通信网类型 • 数据通信网业务 • 数据通信网通信质量与服务质量

数据通信网概述 • 数据通信当你的双手不停的在计算机键盘上敲打时，你知道你所使用的信息媒介或信息载体是什么吗？传送话音信号的电话通信网能不能保证传送数据信号的要求呢？数据

信源发送器信道接收器信宿噪声源系统目的系统 • 通信的三个要素：信源、信宿和信道 • 任何信道都不是完美无缺的，因此会对传输的信号产生干扰，称为“噪声”。 • 外界：闪电、串扰、电气设备 • 内部：介质特性（衰减、延迟－与频率有关）

‘A’ 01000001 01000001 ‘A’ 信息→数据→信号→在信道上传输→信号→数据→信息信道数据编码调制解调数据解码 • 信息通过数据通信系统的传输过程 • 把携带信息的数据用物理信号形式通过信道传送到目的地 • 信息和数据（二进制位）不能直接在信道上传输 • 编码：数据→适合传输的数字信号——便于同步、识别、纠错 • 调制：数字信号→适合传输的模拟形式——按频率、幅度、相位 • 解调：接收模拟波形→数字信号 • 解码：数字信号→原始数据

数据通信的概念 • 数据通信是20世纪60年代随着计算机的发展和广泛应用而发展起来的通信技术。 • 随着计算机的普及，人们都从广义上理解数据这个词的含义。无论是文字、语声还是图像，只要它们能用编码的方法形成各种代码组合，既可存储在计算机内，又可用计算机进行加工、处理，那么都可统称之为数据。 • 现代数据通信就是为计算机之间，以及各计算机和各种终端之间提供传输、交换信息的手段。数据通信即通过计算机或其他数据装置与通信线路，完成数据编码信道的传输、转接、存储和处理的通信技术。

数据I/O设备 传输控制器通信控制器 DCE 信道 DCE 主机 DL（数据链路） DCE(数据电路终端设备) DTE（数据终端）中央计算机系统 • 数据通信系统的构成数据通信系统由数据终端设备、数据链路和计算机系统三部分组成。

DTE DCE DCE DTE • 数据传输系统 • 传输线路 • 有线介质、无线介质 • 传输设备 • 调制解调器、中继器、多路复用器、交换机等 • 调制解调器等网络接入设备也称为DCE（Data Circuit Equipment） • 数据处理系统：计算机、终端等 • 又分为： • 源系统（信源＋发送器）：发出数据的计算机 • 目的系统（信宿＋接收器）：接收数据的计算机 • 计算机、终端等设备也称为DTE（Data Terminal Equipment ）

数据通信的基本过程 • 5个阶段 • 包含两项内容：数据传输和通信控制过程与打电话比较 • 建立物理连接拨号，拨通对方 • 建立逻辑连接互相确认身份 • 数据传输互相通话 • 断开逻辑连接互相确认要结束通话 • 断开物理连接双方挂机 *注意，并不是所有的数据通信都需要全部5个阶段。

数据通信与数据传输的区别 • 数据通信：由数据通信系统来实现的，广义的概念认为数据通信是有计算机参与的，是指按照一定的规程或协议完成数据的传输、交换、储存和处理的整个通信过程。 • 数据传输：利用电信号或光信号的形式把数据从一端传送到另外一端的过程。数据信号可以由各类数据终端产生。由低速的数据终端产生的数据信号也可以通过电话网传输。

数据通信的特点 • 抗干扰能力强 • 高质量的远距离通信 • 易于实现综台业务数字网（ISDN） • 便于数字加密 • 便于集成化、智能化

数据通信网 • 数据通信网是以传输数据为主，实现计算机之间、数据终端之间、以及数据终端与计算机之间的信息传递的通信网络。（1）按照网络拓扑结构可分为网状网、格形网、星形网、环形网、复合网等。在数据通信中，骨干网一般采用网状网或者格形网，本地网一般采用星形网。（2）按照传输技术及网络业务分类，数据通信网可分为交换网和广播网。（3）按照传输距离和覆盖范围的不同，可分为局域网、城域网和广域网。

数据通信网的交换方式 • 什么是交换？ • 按某种方式动态地分配传输线路资源。 • 例如，电话交换机在用户呼叫时为用户选择一条可用的线路进行接续。用户挂机后则断开该线路，该线路又可分配给其它用户。 • 最初的交换：人工转接交换 • 为什么要采用交换技术？ • 节省线路投资，提高线路利用率。 • 实现交换的方法主要有：电路交换、报文交换和分组交换。

电路交换 • 在通信双方之间建立一条临时专用线路的过程。 • 可以是真正的物理线路，也可以是一个复用信道。 • 特点：数据传输前需要建立一条端到端的通路。——称为“面向连接的”（典型例子：电话） • 过程：建立连接→通信→释放连接 • 优缺点： • 建立连接的时间长； • 一旦建立连接就独占线路，线路利用率低； • 无纠错机制； • 建立连接后，传输延迟小。

电话网络中的电路交换 • 电路交换也能在多路复用信道上实现 • 在物理线路的某个信道上建立连接

报文交换 • 以报文为单位进行“存储-转发”的交换技术。 • 在交换过程中，交换设备将接收到的报文先存储，待信道空闲时再转发出去，一级一级中转，直到目的地。这种数据传输技术称为存储-转发。 • 传输之前不需要建立端到端的连接，仅在相邻结点传输报文时建立结点间的连接。——称为“无连接的”。 • 整个报文（Message）作为一个整体一起发送。 • 优缺点： • 没有建立和拆除连接所需的等待时间； • 线路利用率高； • 传输可靠性较高； • 报文大小不一，造成存储管理复杂； • 大报文造成存储转发的延时过长，且对存储容量要求较高； • 出错后整个报文全部重发。 • 类比：下载时若无断点续传功能，一旦出错你会怎样做？

R4 Router1 HB R5 H R3 R2 H HA 存储转发 (Store and Forward) • 发送报文的主机在发送之前，要将报文的目的地址附加在报文前面。然后将报文发送到网络中的结点中。 • 每个网络中的结点将完整地接收报文，暂存报文，然后将报文发送到下一个更接近目的主机的结点中。如此操作，直至将报文发送到目的主机为止。 M M M M M

报文“存储-转发”过程 B C 传输传输传输接收-暂存-转发 D A 接收-暂存-转发接收报文发送报文

分组交换（包交换） • 将报文分割成若干个大小相等的分组（Packet）进行存储转发。 • 数据传输前不需要建立一条端到端的物理通路。 • 有强大的纠错机制、流量控制、拥塞控制和路由选择功能。 • 优缺点： • 对转发结点的存储要求较低，可以用内存来缓冲分组——速度快； • 转发延时小——适用于交互式通信； • 某个分组出错可以仅重发出错的分组——效率高； • 各分组可通过不同路径传输，容错性好。 • 需要分割报文和重组报文，增加了端站点的负担。 • 分组交换有两种交换方式： • 数据报方式和虚电路方式

分组交换网 • 数据通信网类型 • 分组交换网以CCITT X.25协议为基础，一般由分组交换机、网络管理中心（NMC）、远程集中器（RCU）（分组装拆设备（PAD））、分组或非分组数据终端以及传输设备和线路构成，其中分组交换机为核心。 • 分组交换网通过交换虚电路（SVC）和永久虚电路（PVC）来提供面向连接的数据传输，传输质量高，可靠性高，可使不同终端之间进行通信，可实现一点对多点同时通信，线路利用率高，经济性好，但协议复杂，传输速率较低，数据业务量增大时，时延增大、传输效率低。

NMC PT 本地交换机中转交换机中转交换机 PT NPT NPT RCU 中转交换机中转交换机其他分组网 PT 公用分组交换网的基本结构

分组交换网的用户入网方式 • 拨号入网：在电话机上并接调制解调器(modem）拨号入网，用户需申请一个入网身份识别码，通信速率为300bps～9600bps. • 专线入网：可分模拟专线和DDN数字专线。模拟专线时，速率1.2～192kbit/s，DDN数字专线时，速率1.2～256kbit/s。

数字数据网（DDN） • 数字数据网（DDN）是利用光纤、数字微波或卫星等数字通道提供永久或半永久性连接电路，以传输数据信号为主的数字传输网络，它既可以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、数字图像信号或其他数字化信号。 • DDN一般由本地传输系统、复用／交叉连接系统、局间传输系统、网同步系统、网络管理系统九大部分组成。

数字数据网（DDN）特点 • 可提供2Mbit/s或N×64kbit/s（ N=1~31 ）速率的数字传输信道。 • 传输质量高，时延小。 • 协议简单，采用交叉连接技术和时分复用技术，由智能化程度较高的用户端设备来完成协议的转换，本身不受任何规程的约束，可面向各类数据用户。 • 可靠性高。 • 组网欠灵活，线路利用率低。

帧中继网 • 帧中继网简化了X.25协议，可在分组交换网、DDN上增加软硬件设备来形成帧中继网，也可用专门的帧中继交换机和高速中继线组建专门的帧中继网络。 • 帧中继网采用面向连接的技术，可提供PVC和SVC，传输效率高、经济性好、可靠性高、组网灵活，并可与ATM实现很好的互连。

数据通信业务 • 数据通信业务包括两类：第一类数据通信业务（基本业务）是通过因特网、帧中继、ATM、X.25分组交换网、DDN等网络提供的各类数据传送业务。第二类数据通信业务包括：固定网国内数据传送业务、无线数据传送业务。 • 基本业务即最简单的数据传送业务，其性能特点取决于业务所依托的数据通信网。数据通信基本业务主要有分组交换业务、DDN业务、帧中继业务、 Internet业务、ATM业务。 • 数据通信增值业务包括电子信箱业务、电子数据交换业务（EDI）、传真存储转发业务、可视图文业务及宽带业务。

分组交换网业务与应用 • 分组交换网业务 • 基本业务功能（分组交换网是通过“虚电路”来建立传送信息的信息通路，虚电路有两种方式：交换虚电路（SVC）和永久虚电路（PVC）） • 用户任选功能（闭合用户群、呼叫封阻、网络用户识别、呼叫转移、虚拟专用网、广播功能等） • 增值业务功能（如电子信箱、电了数据互换（EDI）、可视图文、传真存储转发、数据库检索等） • 分组交换的应用 • 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

DDN网络的业务与应用 • DDN的业务内容 • DDN的应用 • DDN网络在外贸行业中的应用。DDN作为计算机数据通信联网传输的基础，提供点对点、一点对多点的大容量信息传送通道。如利用全国DDN网组成的海关、外贸系统网络。 • DDN网在金融业中的应用。如通过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；通过DDN网发布证券行情等。

帧中继业务与应用 • 帧中继业务 • 帧中继业务是在用户--网络接口（WIN）之间提供用户信息流的双向传送，并保持原顺序不变的一种承载业务。 • 帧中继业务的应用 • 局域网互联。利用CHINAFRN进行局域网互联是帧中继业务最典型的一种应用。 • 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。 • 虚拟专用网。

基本业务的比较

数据增值业务 • 电子信箱业务 • 电子数据互换业务（EDI） • 传真存储转发业务 • 可视图文 • 宽带业务 • VSAT • 固网短信业务

电子信箱业务 • 电子信箱是采用存储转发的方式进行电子邮件传递的信息处理系统。 • 中国公用电子函件系统通过分组交换网，向分组网、电话网和用户电报网上的所有用户提供电子信箱服务。用户通过中国公用电子函件业务网（CHINAMAIL）可以与国内、国外的电子信箱用户、Internet上的用户互通电子邮件。用户也可以把一封电子函件投送给国内外的非电子信箱用户，如打印机、传真机和用户电报终端及分组网上的计算机终端。

电子数据交换业务（EDI） • EDI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，来实现各相关部门或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。 • EDI是对传统贸易的革命，由于EDI的使用可以完全取代传统的纸张文件的交换，因此EDI也被称为“无纸贸易”或“电子贸易”。

传真存储转发业务 • 传统的传真业务都是利用公用电话网实现，采用电路交换方式，将传真机双方临时用电路接通，传完以后再释放电路。这种信息传递方式不适合大业务量的通信需要。 • 传真存储转发（Fax Store & Forward）是一种具有存储转发功能的非实时性的传真通信。传真存储转发利用计算机存储的功能，先将发方的传真报文存储到主机里，然后通过现代化的通信网（传真网和电话网），将传真报文转发到被叫传真机上。

可视图文 • 可视图文(Videotex)是面向电话网上用户的交互式信息服务新业务。它利用中国公用分组交换数据网，把分布在全国各地的公用数据库和专用数据库组织起来，向用户提供检索型、交易型、计算和信息处理型业务。 • 用户检索可视图文信息库，需要购买或租用一台可视图文专用终端，或购买一块可视图文卡，插入自己的PC机组成一个通用可视图文终端，通过电话线接入可视图文数据库。

宽带业务 • 宽带通常与一个特定的速度或一套服务联系在一起，它是能够满足人们感观所能感受到的各种媒体在网络上传输所需要的带宽。 • 目前宽带业务具有XDSL、ADSL、以太网接入、无线接入等几种接入方式。 • 宽带业务的特点 • 宽带高速接入业务 • XDSL系列接入业务 • ADSL业务 • VDSL业务 • FTTX+LAN接入方式

VSAT • VSAT（VERYSMALL APERTURE TERMINAL），即 “甚小天线地球站”。由于源于传统卫星通信系统，所以也称为卫星小数据站或个人地球站（IPES）。 • VSAT是80年代中期利用现代技术开发的一种新的卫星通信系统。借助VSAT用户数据终端可直接利用卫星信道与远端的计算机进行联网，完成数据传递、文件交换或远程处理，从而摆脱了本地区的地面中继线问题，这在地面网络不发达、通信线路质量不好或难于传输高速数据的边远地区，使用VSAT 作为数据传输手段是一种很好的选择。目前，广泛应用于银行、饭店、新闻、保险、运输、旅游等部门。

固网短信业务 • 所谓固网短信业务，就是利用现有的固定电话网，向固定电话用户提供多种信息服务，目前主要包括信息查询和短消息两大类。 • 2001年11月，中国电信在全国推出“家家E固话短消息业务”。普通固定电话用户申请此业务,并购买专用的信息电话后，即可获得信息、娱乐、商务以及电信服务等多种信息源。使用“家家e”，用户不仅可以打电话，而且还可通过简单的菜单式操作，获得短消息互发、短消息点播和短消息订阅等服务。

固网短信业务主要功能 （1）发送短信：用户使用信息电话机，通过简单操作，可与其他固定电话用户、移动短消息用户之间发送(或接受)短消息，还可接受因特网用户发送的短消息。（2）信息定制/点播：客户可在因特网上或在信息电话机菜单的引导下，根据需要选择点播或定制信息后，即可在预定的时间收到所需要的信息内容。（3）附加服务：特色铃声下载、话单查询等。 • （4）群发功能：系统管理员或系统操作员可以定期向所有用户发送如电信服务信息、催缴话费通知、社区信息服务等信息。 • （5）其他扩展功能：简单交互式服务，如股票交易、电话ICQ等；多人游戏；投票类服务，如抽奖活动、竞猜热线。

固网短信业务资费 开户费10元，月使用费10元（其中含来电显示使用费6元）。短消息发送每条0.08元，信息订阅和信息点播每条0.05元。

数据通信网通信质量与服务质量 • 数据通信网通信质量 1、数据通信质量 • 数据网通信的通信质量主要指数据通信的有效性和可靠性。 • 传码率 • 传信率（比特串） • 频带利用率 • 误码率 • 误信率

2、各类数据通信网业务的质量指标 • 分组交换数据业务 • 呼叫建立时延 • 数据分组传输时延 • 虚连接的吞吐量 • 来去呼叫接通率 • 网络的可用性 • 帧中继业务 • 帧传输时延 • 帧丢失率 • 残余错帧率 • 网络可用性

数字数据业务 • 端到端数据传输比特差错率 • 端到端数据传输时间 • 网络可用性 • 因特网接入业务 • 接入服务器忙时接通率 • 本地用户接入认证平均响应时间 • 接入服务器认证成功率

数据网业务服务质量 1、预受理时限 2、装机、移机入网时限 3、数据通信设备障碍修复时限 4、出租电路服务质量（1）预受理时限（2）电路开通时限（3）障碍修复时限

第 5 章 数据通信网及其业务