物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論(第6章)物聯(lián)網(wǎng)通信系統(tǒng)與傳輸網(wǎng)

1、第6章 物聯(lián)網(wǎng)通信系統(tǒng) 與傳輸網(wǎng) 主要掌握物聯(lián)網(wǎng)通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、通信網(wǎng)的基本概 念與構(gòu)成要素。 掌握并理解時分復(fù)用、SDH數(shù)字傳輸系統(tǒng)的原理 。 掌握數(shù)據(jù)通信網(wǎng)的基本概念、數(shù)據(jù)交換原理與技 術(shù)，了解數(shù)據(jù)通信網(wǎng)中的分組交換網(wǎng)、幀中繼網(wǎng) 、ATM通信網(wǎng)的基本原理與特點。 本章學(xué)習(xí)目標(biāo) 物聯(lián)網(wǎng)通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 通信網(wǎng)的構(gòu)成三要素 時分復(fù)用與SDH數(shù)字傳輸系統(tǒng) 數(shù)據(jù)通信網(wǎng)的構(gòu)成 分組交換網(wǎng)、幀中繼網(wǎng)、ATM通信網(wǎng) 本章知識點 6.1 物聯(lián)網(wǎng)通信系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu) 在物聯(lián)網(wǎng)中，通信系統(tǒng)的主要作用是將信息可靠 安全地傳送到目的地，由于物聯(lián)網(wǎng)具有異構(gòu)性的特 點，這就使得物聯(lián)網(wǎng)所采用的通信方式和通信系統(tǒng) 也具有異構(gòu)性和復(fù)

2、雜性。在信息傳輸方面，雖然采 用的是以數(shù)據(jù)為主的通信手段，但在承載平臺上卻 采用了不同模式的有線、無線通信方式；在所采用 的通信協(xié)議方面，網(wǎng)絡(luò)傳送層采用了基于IP的通信 協(xié)議，但在感知控制層卻采用了多種通信協(xié)議，如 X.25、基于工業(yè)總線的接口和協(xié)議、ZigBee等。因 此，物聯(lián)網(wǎng)的感知控制層的通信方式最為復(fù)雜。 物聯(lián)網(wǎng)通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 感知控制的通信目的是將各種設(shè)備傳感設(shè)備（或感知控制的通信目的是將各種設(shè)備傳感設(shè)備（或 數(shù)據(jù)采集設(shè)備以及連同的控制設(shè)備）所感知的信數(shù)據(jù)采集設(shè)備以及連同的控制設(shè)備）所感知的信 息傳在較短的通信距離內(nèi)送到信息匯聚系統(tǒng)，并息傳在較短的通信距離內(nèi)送到信息匯聚系統(tǒng)，并 由該系

3、統(tǒng)傳送（或互聯(lián)）到網(wǎng)絡(luò)傳輸層，其通信由該系統(tǒng)傳送（或互聯(lián)）到網(wǎng)絡(luò)傳輸層，其通信 的特點是傳輸距離近，傳輸方式靈活、多樣。的特點是傳輸距離近，傳輸方式靈活、多樣。 感知控制層通信系統(tǒng)所采用的技術(shù)主要分為短距感知控制層通信系統(tǒng)所采用的技術(shù)主要分為短距 離有線通信、短距離無線通信和無線傳感網(wǎng)絡(luò)。離有線通信、短距離無線通信和無線傳感網(wǎng)絡(luò)。 （1）感知控制層通信系統(tǒng) 網(wǎng)絡(luò)傳輸層是由數(shù)據(jù)通信主機（或服務(wù)器）、網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)傳輸層是由數(shù)據(jù)通信主機（或服務(wù)器）、網(wǎng) 絡(luò)交換機、路由器等構(gòu)成的，在數(shù)據(jù)傳送網(wǎng)絡(luò)支絡(luò)交換機、路由器等構(gòu)成的，在數(shù)據(jù)傳送網(wǎng)絡(luò)支 撐下的計算機通信系統(tǒng)，其基本結(jié)構(gòu)如圖撐下的計算機通信系統(tǒng)，其基本結(jié)構(gòu)

4、如圖6.1.2所所 示。示。 （2）網(wǎng)絡(luò)傳輸層通信系統(tǒng) 在物聯(lián)網(wǎng)中，互聯(lián)網(wǎng)是信息的主要載體，互聯(lián)網(wǎng) 實際上是海量的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備通過通信網(wǎng)相互連接起 來的信息網(wǎng)絡(luò)。這些信息的傳輸、交換、融合、 處理、以及分布式存儲均需要通過通信網(wǎng)絡(luò)的傳 送來完成，因此可以說通信網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)， 同時必然也是物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)。 6.2通信網(wǎng)與SDH 6.2.1通信網(wǎng)的基本概念 通信網(wǎng)是由一定數(shù)量的終端設(shè)備和交換設(shè)備組成通信網(wǎng)是由一定數(shù)量的終端設(shè)備和交換設(shè)備組成 結(jié)點與連接結(jié)點的傳輸鏈路相互有機地組合在一結(jié)點與連接結(jié)點的傳輸鏈路相互有機地組合在一 起協(xié)同工作，來實現(xiàn)兩個或多個規(guī)定結(jié)點間信息起協(xié)同工作，來實現(xiàn)兩個或多個規(guī)定

5、結(jié)點間信息 傳輸?shù)耐ㄐ朋w系?？梢哉f通信網(wǎng)是相互依存、相傳輸?shù)耐ㄐ朋w系。可以說通信網(wǎng)是相互依存、相 互制約的許多要素組成用以完成規(guī)定功能的有機互制約的許多要素組成用以完成規(guī)定功能的有機 整體。通信網(wǎng)是能夠在多個用戶間相互傳送信息整體。通信網(wǎng)是能夠在多個用戶間相互傳送信息 的網(wǎng)絡(luò)，我們常見的電話網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)等均是通信的網(wǎng)絡(luò)，我們常見的電話網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)等均是通信 網(wǎng)。網(wǎng)。 1通信網(wǎng)的基本概念 終端設(shè)備、交換設(shè)備、傳輸設(shè)備及協(xié)議構(gòu)成了通終端設(shè)備、交換設(shè)備、傳輸設(shè)備及協(xié)議構(gòu)成了通 信網(wǎng)的基本要素。信網(wǎng)的基本要素。 2 通信網(wǎng)的構(gòu)成要素 終端設(shè)備是通信網(wǎng)中的源點和終點，也就是通信系統(tǒng)中的 信源和信宿。它除了對

6、應(yīng)于通信系統(tǒng)的信源和新宿外，還 包含了一部分變換和反變換系統(tǒng)外。終端設(shè)備兩個主要功 能： 第一是信息的變換與反變換功能 。發(fā)送端將發(fā)送的信息 轉(zhuǎn)換為適合于信道上傳輸?shù)男盘?，接收端則接收信道的信 號，并通過反變換還原成發(fā)送端發(fā)送的信息； 第二是能產(chǎn)生和識別通信網(wǎng)內(nèi)所需要的信令信號或規(guī)則， 完成一系列控制動作以便終端間或結(jié)點間能相互聯(lián)系和相 互應(yīng)答。 常用的終端設(shè)備有音頻通信終端、圖形圖像通信終端、視 頻通信終端、數(shù)據(jù)終端、多媒體通信終端等。 （1）終端設(shè)備 交換設(shè)備是實現(xiàn)一個終端設(shè)備和它所要求的另一 個或多個終端設(shè)備之間的接續(xù)、或提供非連接傳 輸鏈路的設(shè)備和系統(tǒng)，是構(gòu)成通信網(wǎng)中結(jié)點的主 要設(shè)備。

7、 交換設(shè)備以結(jié)點的形式與傳輸鏈路一起構(gòu)成了各 種各樣拓撲結(jié)構(gòu)的通信網(wǎng)。 不同的業(yè)務(wù)網(wǎng)對交換設(shè)備性能的要求也不同。對 于電話網(wǎng)，要求交換產(chǎn)生的時延要非常小。 常用的交換技術(shù)有電路交換、報文交換和分組交 換。 （2）交換設(shè)備 傳輸設(shè)備是實現(xiàn)將信號從一個地點傳送到另一個 地點的設(shè)備，它構(gòu)成了通信網(wǎng)中的傳輸鏈路。傳 輸設(shè)備由傳輸線路和各種收發(fā)設(shè)備組成，如光纖 （光纜）、光端機等。 （3）傳輸設(shè)備 僅僅將終端設(shè)備、交換設(shè)備和傳輸設(shè)備連接起來 還不能很好地完成信息的傳遞和交換。就如計算 機僅有硬件無法正常使用一樣，通信網(wǎng)也需要相 應(yīng)的軟件使其正常的運轉(zhuǎn)，這些“軟件”就是通 信網(wǎng)中的規(guī)章與規(guī)程，包括通信網(wǎng)的

8、拓撲結(jié)構(gòu)、 通信網(wǎng)內(nèi)信令、協(xié)議和接口、通信網(wǎng)的技術(shù)體制 和標(biāo)準(zhǔn)等。另外，還有通信網(wǎng)的組織與管理等。 上述這些規(guī)章規(guī)程是實現(xiàn)通信網(wǎng)運營的重要支撐 條件。 （4）規(guī)章與規(guī)程 （1）根據(jù)業(yè)務(wù)種類可以分為電話網(wǎng)、電報網(wǎng)、傳 真網(wǎng)、廣播電視網(wǎng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)等； （2）根據(jù)所傳輸信號的形式可以分為數(shù)字網(wǎng)和模 擬網(wǎng)； （3）根據(jù)組網(wǎng)方式可以分為固定通信網(wǎng)和移動通 信網(wǎng)； （4）根據(jù)服務(wù)范圍可以分為本地網(wǎng)、長途網(wǎng)和國 際網(wǎng)； （5）根據(jù)運營方式可以分為公用通信網(wǎng)和專用通 信網(wǎng)； 3通信網(wǎng)的分類 為了使通信網(wǎng)能快速、有效、可靠地傳送信息， 充分發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)的效能，對通信網(wǎng)提出了三項基本 要求，即要求接通的任意性與快速性，

9、信號傳輸 的透明性與傳輸質(zhì)量的一致性，網(wǎng)絡(luò)的可靠性與 經(jīng)濟合理性。 4 通信網(wǎng)的質(zhì)量要求 6.2.2通信網(wǎng)的基本拓撲結(jié)構(gòu)與分層 通信網(wǎng)的基本拓撲結(jié)構(gòu)有網(wǎng)形、星形、復(fù)合形、通信網(wǎng)的基本拓撲結(jié)構(gòu)有網(wǎng)形、星形、復(fù)合形、 總線形、環(huán)形、線形和樹形結(jié)構(gòu)。總線形、環(huán)形、線形和樹形結(jié)構(gòu)。 1通信網(wǎng)的基本拓撲結(jié)構(gòu) （1）OSI模型與分層的作用 （2）垂直分層 2 通信網(wǎng)的分層結(jié)構(gòu) 從通信網(wǎng)縱向分層的觀 點來看，可根據(jù)不同的 功能將網(wǎng)絡(luò)分解成多個 功能層，上下層之間的 關(guān)系為客戶/服務(wù)者的關(guān) 系。通信網(wǎng)的縱向分層 結(jié)構(gòu)式網(wǎng)絡(luò)演進的焦點 ，而開放系統(tǒng)互聯(lián) (OSI)7層參考模型是人 們普遍認可的分層方式 。 （1

10、）OSI模型與分層的作用 物理層：該層的任務(wù)是透明地傳送信息比特流， 在物理層上所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)是以比特為單位的。物 理層還需要確定接口方式，如電纜的插頭引腳， 以及如何連接等。 數(shù)據(jù)鏈路層：該層的任務(wù)是在兩個相鄰結(jié)點間的 鏈路上，實現(xiàn)以幀為單位的無差錯的數(shù)據(jù)傳輸。 每一幀包括數(shù)據(jù)和必要的控制信息。在傳送信息 時，若接收結(jié)點檢測到所接收的數(shù)據(jù)中有差錯， 就通知發(fā)送結(jié)點重發(fā)該幀，直到正確為止。在幀 的控制信息中，包括了同步、地址、差錯控制以 及流量控制等信息，這樣數(shù)據(jù)鏈路層就把一條可 能出差錯的實際鏈路轉(zhuǎn)換為了一個讓網(wǎng)絡(luò)看來無 差錯的鏈路。 網(wǎng)絡(luò)層：網(wǎng)絡(luò)層：在該層中，數(shù)據(jù)傳送的單位是分組或包，該分組

11、在該層中，數(shù)據(jù)傳送的單位是分組或包，該分組 或包是由運輸層下達到網(wǎng)絡(luò)層的。網(wǎng)絡(luò)層的任務(wù)就是要選或包是由運輸層下達到網(wǎng)絡(luò)層的。網(wǎng)絡(luò)層的任務(wù)就是要選 擇合適的路由，使發(fā)送結(jié)點的數(shù)據(jù)分組能夠正確無誤地按擇合適的路由，使發(fā)送結(jié)點的數(shù)據(jù)分組能夠正確無誤地按 照地址找到目標(biāo)結(jié)點，并交付給目標(biāo)結(jié)點的運輸層。照地址找到目標(biāo)結(jié)點，并交付給目標(biāo)結(jié)點的運輸層。 運輸層：運輸層：在運輸層，信息的傳送單位是報文，當(dāng)報文較長在運輸層，信息的傳送單位是報文，當(dāng)報文較長 時，先將其分割為若干個分組，然后下達給網(wǎng)絡(luò)層進行傳時，先將其分割為若干個分組，然后下達給網(wǎng)絡(luò)層進行傳 輸。運輸層的任務(wù)是根據(jù)下面通信網(wǎng)的特性，以最佳的方輸。

12、運輸層的任務(wù)是根據(jù)下面通信網(wǎng)的特性，以最佳的方 式利用網(wǎng)絡(luò)資源，并以可靠經(jīng)濟的方式為發(fā)送結(jié)點和接收式利用網(wǎng)絡(luò)資源，并以可靠經(jīng)濟的方式為發(fā)送結(jié)點和接收 結(jié)點建立一條運輸連接，來透明地傳送報文。運輸層為上結(jié)點建立一條運輸連接，來透明地傳送報文。運輸層為上 一層進行通信的兩個進程間提供了一個可靠地端到端的服一層進行通信的兩個進程間提供了一個可靠地端到端的服 務(wù)，使得運輸層以上各層不必關(guān)心信息是如何傳送的。務(wù)，使得運輸層以上各層不必關(guān)心信息是如何傳送的。 會話層：會話層：會話層不參與具體的數(shù)據(jù)傳輸，但該層卻對數(shù)據(jù)會話層不參與具體的數(shù)據(jù)傳輸，但該層卻對數(shù)據(jù) 傳輸給予了管理。傳輸給予了管理。它在兩個相互通

13、信的進程之間進行組織它在兩個相互通信的進程之間進行組織 、協(xié)調(diào)和建立。、協(xié)調(diào)和建立。 表示層：表示層：該層主要解決了用戶信息的語法表示。該層主要解決了用戶信息的語法表示。 表示層將欲交換的數(shù)據(jù)從適合于某一用戶的抽象表示層將欲交換的數(shù)據(jù)從適合于某一用戶的抽象 語法變換為適合于語法變換為適合于OSI內(nèi)部使用的語法。內(nèi)部使用的語法。 應(yīng)用層：應(yīng)用層：該層對應(yīng)用進程進行了抽象，它只保留該層對應(yīng)用進程進行了抽象，它只保留 應(yīng)用進程中與進程間交互有關(guān)的那些部分。應(yīng)用進程中與進程間交互有關(guān)的那些部分。經(jīng)過經(jīng)過 抽象后的應(yīng)用進程就成為了抽象后的應(yīng)用進程就成為了OSI應(yīng)用層中的應(yīng)用應(yīng)用層中的應(yīng)用 實體。實體。O

14、SI的應(yīng)用層并不是把各種應(yīng)用進行了標(biāo)的應(yīng)用層并不是把各種應(yīng)用進行了標(biāo) 準(zhǔn)化，應(yīng)用層所標(biāo)準(zhǔn)化的是一些應(yīng)用進程經(jīng)常使準(zhǔn)化，應(yīng)用層所標(biāo)準(zhǔn)化的是一些應(yīng)用進程經(jīng)常使 用的功能，以及實現(xiàn)這些功能所應(yīng)用的協(xié)議。用的功能，以及實現(xiàn)這些功能所應(yīng)用的協(xié)議。 OSI七層模型對網(wǎng)絡(luò)進行了較為細致復(fù)雜的分層七層模型對網(wǎng)絡(luò)進行了較為細致復(fù)雜的分層 劃分，但目前按照七層結(jié)構(gòu)建立的通信網(wǎng)是不存劃分，但目前按照七層結(jié)構(gòu)建立的通信網(wǎng)是不存 在的。實際構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)時可靈活應(yīng)用層次劃分的原在的。實際構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)時可靈活應(yīng)用層次劃分的原 則。則。 網(wǎng)絡(luò)的分層使網(wǎng)絡(luò)的規(guī)范化和實施無關(guān)，但該劃網(wǎng)絡(luò)的分層使網(wǎng)絡(luò)的規(guī)范化和實施無關(guān)，但該劃 分的原則使

15、得網(wǎng)絡(luò)設(shè)計和構(gòu)建時各層的功能相對分的原則使得網(wǎng)絡(luò)設(shè)計和構(gòu)建時各層的功能相對 獨立，也就是說，單獨設(shè)計、構(gòu)建和運行每一層獨立，也就是說，單獨設(shè)計、構(gòu)建和運行每一層 要比將整個網(wǎng)絡(luò)作為一個單個實體要簡單地多。要比將整個網(wǎng)絡(luò)作為一個單個實體要簡單地多。 網(wǎng)絡(luò)中的各層當(dāng)需要演進時，只要保持上下兩層網(wǎng)絡(luò)中的各層當(dāng)需要演進時，只要保持上下兩層 的接口功能不變，就不會影響整個網(wǎng)絡(luò)的運行，的接口功能不變，就不會影響整個網(wǎng)絡(luò)的運行， 因此保持各層次間接口的相對穩(wěn)定，對整個網(wǎng)絡(luò)因此保持各層次間接口的相對穩(wěn)定，對整個網(wǎng)絡(luò) 的分布演進具有非常重要的作用。的分布演進具有非常重要的作用。 分層的作用 （2）垂直分層 數(shù)字

16、通信的所采用的常規(guī)傳輸系統(tǒng)是數(shù)字通信的所采用的常規(guī)傳輸系統(tǒng)是PCM通信系通信系 統(tǒng)，統(tǒng)，PCM通信系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷了通信系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷了PDH和和SDH階段階段 。目前。目前SDH廣泛應(yīng)用于長途骨干電信網(wǎng)的傳輸。廣泛應(yīng)用于長途骨干電信網(wǎng)的傳輸。 6.2.3 SDH傳輸網(wǎng) 時分復(fù)用傳輸系統(tǒng)可以分為：時分復(fù)用傳輸系統(tǒng)可以分為： 準(zhǔn)同步數(shù)字系列準(zhǔn)同步數(shù)字系列(Ple-synchronous Digital Hierarchy，PDH) 同步數(shù)字系列同步數(shù)字系列(Synchronous Digital Hierarchy ，SDH) 。 1 PDH數(shù)字傳輸系統(tǒng) 時分復(fù)用指的是各路信號在同一信道上占用不同

17、時分復(fù)用指的是各路信號在同一信道上占用不同 時間間隙（稱為時隙）進行的通信。具體地說，時間間隙（稱為時隙）進行的通信。具體地說， 把時間分成一些均勻的時隙，將各路信號的傳輸把時間分成一些均勻的時隙，將各路信號的傳輸 時間分配在不同的時隙，以達到互相分開、互不時間分配在不同的時隙，以達到互相分開、互不 干擾的目的。干擾的目的。 （1）時分復(fù)用 時分復(fù)用原理 為了使收、發(fā)兩端用戶能在時間上一一對應(yīng)，即收、發(fā)為了使收、發(fā)兩端用戶能在時間上一一對應(yīng)，即收、發(fā) 兩端的兩端的C1、C2和和C3能準(zhǔn)確地對應(yīng)接通，一定要在發(fā)送能準(zhǔn)確地對應(yīng)接通，一定要在發(fā)送 端加入起始標(biāo)志碼，在接收端設(shè)有標(biāo)志碼識別和調(diào)整裝端加

18、入起始標(biāo)志碼，在接收端設(shè)有標(biāo)志碼識別和調(diào)整裝 置。當(dāng)相應(yīng)位置發(fā)生錯誤時，該裝置應(yīng)有自動調(diào)整能力置。當(dāng)相應(yīng)位置發(fā)生錯誤時，該裝置應(yīng)有自動調(diào)整能力 使其調(diào)整到正確的位置。在時分復(fù)用系統(tǒng)中，使其調(diào)整到正確的位置。在時分復(fù)用系統(tǒng)中，用用“幀同幀同 步步”來表示標(biāo)志碼的識別和調(diào)整功能來表示標(biāo)志碼的識別和調(diào)整功能。 為了保證正常通信，時分復(fù)用系統(tǒng)中收、發(fā)兩端必須嚴(yán)為了保證正常通信，時分復(fù)用系統(tǒng)中收、發(fā)兩端必須嚴(yán) 格保持格保持同步，同步是指時鐘頻率同步和幀中的時隙同步同步，同步是指時鐘頻率同步和幀中的時隙同步 。 時鐘頻率的同步：時鐘頻率的同步：使接收端的時鐘頻率與發(fā)送端的時鐘使接收端的時鐘頻率與發(fā)送端的時

19、鐘 頻率相同，這相當(dāng)于圖頻率相同，這相當(dāng)于圖6.2.10中兩端旋轉(zhuǎn)開關(guān)的旋轉(zhuǎn)速中兩端旋轉(zhuǎn)開關(guān)的旋轉(zhuǎn)速 度相同。度相同。 幀中時隙的同步：幀中時隙的同步：在接收端要識別判斷發(fā)送端來的標(biāo)志在接收端要識別判斷發(fā)送端來的標(biāo)志 時隙位置是否與發(fā)送端的相對應(yīng)，若不對應(yīng)則需進行調(diào)時隙位置是否與發(fā)送端的相對應(yīng)，若不對應(yīng)則需進行調(diào) 整使其對應(yīng)，這相當(dāng)于圖整使其對應(yīng)，這相當(dāng)于圖6.2.10中旋轉(zhuǎn)開關(guān)的起始點位中旋轉(zhuǎn)開關(guān)的起始點位 置相同。置相同。 在時分數(shù)字通信系統(tǒng)中，為了擴大傳輸容量和提在時分數(shù)字通信系統(tǒng)中，為了擴大傳輸容量和提 高傳輸效率，常常需要將若干個低速數(shù)字信號合高傳輸效率，常常需要將若干個低速數(shù)字信號

20、合 并成一個高速數(shù)字信號流，以便在高速寬帶信道并成一個高速數(shù)字信號流，以便在高速寬帶信道 中傳輸。中傳輸。 數(shù)字復(fù)接技術(shù)就是把兩個或兩個以上的分支數(shù)字數(shù)字復(fù)接技術(shù)就是把兩個或兩個以上的分支數(shù)字 信號按時分復(fù)用方式匯接成單一的復(fù)合數(shù)字信號信號按時分復(fù)用方式匯接成單一的復(fù)合數(shù)字信號 ，即數(shù)字復(fù)接技術(shù)是解決，即數(shù)字復(fù)接技術(shù)是解決PCM信導(dǎo)由低次群到高信導(dǎo)由低次群到高 次群的合成技術(shù)，是將次群的合成技術(shù)，是將PCM數(shù)字信號由低次群逐數(shù)字信號由低次群逐 級合成為高次群以適于在高速線路中傳輸?shù)募夹g(shù)級合成為高次群以適于在高速線路中傳輸?shù)募夹g(shù) 。 （2）數(shù)字復(fù)接技術(shù) 數(shù)字復(fù)接系統(tǒng)由數(shù)字復(fù)接器和數(shù)字分接器組成。

21、數(shù)字復(fù)接系統(tǒng)由數(shù)字復(fù)接器和數(shù)字分接器組成。 數(shù)字復(fù)接器是把兩個或兩個以上的低次群支路按數(shù)字復(fù)接器是把兩個或兩個以上的低次群支路按 時分復(fù)用的方式合并成一個高次群數(shù)字信號的設(shè)時分復(fù)用的方式合并成一個高次群數(shù)字信號的設(shè) 備。它由定時、碼速調(diào)整和數(shù)字復(fù)接單元組成，備。它由定時、碼速調(diào)整和數(shù)字復(fù)接單元組成， 完成數(shù)碼流的合路。完成數(shù)碼流的合路。 數(shù)字分接器是將一個合路的高次群數(shù)字信號分解數(shù)字分接器是將一個合路的高次群數(shù)字信號分解 成原來的低次群數(shù)字信號。它由幀同步、定時、成原來的低次群數(shù)字信號。它由幀同步、定時、 數(shù)字分接和碼速恢復(fù)等單元組成，在接收端把收數(shù)字分接和碼速恢復(fù)等單元組成，在接收端把收 到

22、的高次群合路數(shù)碼流分離到各分支路。到的高次群合路數(shù)碼流分離到各分支路。 數(shù)字復(fù)接器和數(shù)字分接器 ITU-T推薦了兩類數(shù)字速率系列和復(fù)接等級 表 6.2.1 ITU-T 推薦的兩類數(shù)字速率系列和復(fù)接等級 國家和地區(qū) 一次群（基群） 二次群 三次群 四次群 北美 24 路 1.544Mbit/s 96 路(244) 6.312Mbit/s 672 路(967) 44.736Mbit/s 4032 路(6726) 274.176Mbit/s 日本 24 路 1.544Mbit/s 96 路(244) 6.312Mbit/s 480 路(965) 32.064Mbit/s 1440 路(4803) 9

23、7.728Mbit/s 歐洲/中國 30 路 2.048Mbit/s 120 路(304) 8.448Mbit/s 480 路(1204) 34.368Mbit/s 1920 路(4804) 139.264Mbit/s 同步復(fù)接是用一個高穩(wěn)定的主時鐘來控制復(fù)接的同步復(fù)接是用一個高穩(wěn)定的主時鐘來控制復(fù)接的 幾個低次群，使它們的碼速率統(tǒng)一在主時鐘的頻幾個低次群，使它們的碼速率統(tǒng)一在主時鐘的頻 率上，這樣就能達到系統(tǒng)同步的目的。但為了滿率上，這樣就能達到系統(tǒng)同步的目的。但為了滿 足在接收端分解的需要，還需插入一定數(shù)量的幀足在接收端分解的需要，還需插入一定數(shù)量的幀 同步碼。為了使數(shù)字復(fù)接器、數(shù)字分接器

24、正常工同步碼。為了使數(shù)字復(fù)接器、數(shù)字分接器正常工 作，還需加入對端告警碼以及鄰站監(jiān)測和勤務(wù)聯(lián)作，還需加入對端告警碼以及鄰站監(jiān)測和勤務(wù)聯(lián) 系等業(yè)務(wù)碼。以上各種插入的碼元統(tǒng)稱為附加碼系等業(yè)務(wù)碼。以上各種插入的碼元統(tǒng)稱為附加碼 ，由于需要插入這些附加碼，就會使碼速率高于，由于需要插入這些附加碼，就會使碼速率高于 原信息碼的碼速率，因此需要進行碼速變換。原信息碼的碼速率，因此需要進行碼速變換。 另外，在復(fù)接之前還要進行移相，移相和碼速變另外，在復(fù)接之前還要進行移相，移相和碼速變 換都是通過緩存寄存器來完成的。換都是通過緩存寄存器來完成的。 （3）同步復(fù)接與異步復(fù)接 ITU-T規(guī)定以規(guī)定以2.048Mb

25、it/s為一次群的為一次群的PCM，二次群的碼，二次群的碼 速率是速率是8.448Mbit/s，而不是，而不是42.048Mbit/s 8.192Mbit/s。 考慮到考慮到4個個PCM一次群在復(fù)接時插入了幀同步碼、對等一次群在復(fù)接時插入了幀同步碼、對等 告警碼等附加碼，因此，在碼速變換時要為插入的附加告警碼等附加碼，因此，在碼速變換時要為插入的附加 碼留出空位，從而使每個基群的碼速率由碼留出空位，從而使每個基群的碼速率由2.048Mbit/s 提高到提高到2.112Mbit/s，這樣二次群的碼速率就變?yōu)椋@樣二次群的碼速率就變?yōu)?42.112Mbit/s8.448Mbit/s。 異步復(fù)接指的

26、是各低次群使用各自的時鐘，使得各低次異步復(fù)接指的是各低次群使用各自的時鐘，使得各低次 群的時鐘速率不一定相等，因此先要進行碼速調(diào)整，使群的時鐘速率不一定相等，因此先要進行碼速調(diào)整，使 各低次群同步后再復(fù)接。各低次群同步后再復(fù)接。 碼速調(diào)整技術(shù)可分為正碼速調(diào)整、正碼速調(diào)整技術(shù)可分為正碼速調(diào)整、正/負碼速調(diào)整和正負碼速調(diào)整和正/ 零零/負碼速調(diào)整，目前，應(yīng)用較為普遍的是正碼速調(diào)整負碼速調(diào)整，目前，應(yīng)用較為普遍的是正碼速調(diào)整 。 3 SDH數(shù)字傳輸系統(tǒng) 數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范不統(tǒng)一。數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范不統(tǒng)一。PDH只有地區(qū)性的電接口只有地區(qū)性的電接口 規(guī)范，北美和日本的基群碼速率是規(guī)范，北美和日本的基群碼速率是1.

27、544Mbit/s， 而歐洲及中國的基群碼速率是而歐洲及中國的基群碼速率是2.048Mbit/s。由于。由于 沒有統(tǒng)一的世界性標(biāo)準(zhǔn)且三者基群碼速率之間又沒有統(tǒng)一的世界性標(biāo)準(zhǔn)且三者基群碼速率之間又 互不兼容，因而難以實現(xiàn)國際互通?；ゲ患嫒?，因而難以實現(xiàn)國際互通。 缺乏統(tǒng)缺乏統(tǒng)的光接口標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。的光接口標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。雖然雖然G.703規(guī)范了規(guī)范了 電接口標(biāo)準(zhǔn)，但由于各廠家均采用自行開發(fā)的線電接口標(biāo)準(zhǔn)，但由于各廠家均采用自行開發(fā)的線 路碼型，缺少統(tǒng)一的光接口標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，因而使得路碼型，缺少統(tǒng)一的光接口標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，因而使得 同一數(shù)字等級上光接口的信號速率不一致，致使同一數(shù)字等級上光接口的信號速率不一致，致使

28、不同廠家的設(shè)備無法相互兼容，給組網(wǎng)、管理和不同廠家的設(shè)備無法相互兼容，給組網(wǎng)、管理和 網(wǎng)絡(luò)互通帶來了很大的困難。網(wǎng)絡(luò)互通帶來了很大的困難。 （1）PDH的的不足 復(fù)用結(jié)構(gòu)復(fù)雜。復(fù)用結(jié)構(gòu)復(fù)雜?，F(xiàn)有的現(xiàn)有的PDH只有碼速率為只有碼速率為1.544Mbit/s 和和2.048Mbit/s的基群信號采用同步復(fù)用，其余高速等的基群信號采用同步復(fù)用，其余高速等 級信號均采用準(zhǔn)同步中的異步復(fù)用技術(shù)，需通過碼速調(diào)級信號均采用準(zhǔn)同步中的異步復(fù)用技術(shù)，需通過碼速調(diào) 整來達到速率的匹配和容納時鐘頻率的偏差，這種復(fù)用整來達到速率的匹配和容納時鐘頻率的偏差，這種復(fù)用 結(jié)構(gòu)不僅增加了設(shè)備的復(fù)雜性、體積、功耗和成本，而結(jié)構(gòu)

29、不僅增加了設(shè)備的復(fù)雜性、體積、功耗和成本，而 且還缺乏靈活性，難以實現(xiàn)低速和高速信號間的直接通且還缺乏靈活性，難以實現(xiàn)低速和高速信號間的直接通 信。信。 點對點傳輸。點對點傳輸。PDH是在點對點的傳輸基礎(chǔ)上建立起來的是在點對點的傳輸基礎(chǔ)上建立起來的 ，缺乏靈活性，數(shù)字信道設(shè)備的利用率較低，無法提供，缺乏靈活性，數(shù)字信道設(shè)備的利用率較低，無法提供 最佳的路由選擇，也難以實現(xiàn)良好的自愈功能和很好地最佳的路由選擇，也難以實現(xiàn)良好的自愈功能和很好地 支持不斷出現(xiàn)的各種新業(yè)務(wù)。支持不斷出現(xiàn)的各種新業(yè)務(wù)。 缺乏靈活的網(wǎng)絡(luò)管理能力。缺乏靈活的網(wǎng)絡(luò)管理能力。PDH的復(fù)用信號結(jié)構(gòu)中沒有的復(fù)用信號結(jié)構(gòu)中沒有 安排

30、很多用于網(wǎng)絡(luò)運行、管理、維護和指配的比特，只安排很多用于網(wǎng)絡(luò)運行、管理、維護和指配的比特，只 是通過線路編碼來安排一些插入比特用于監(jiān)控。是通過線路編碼來安排一些插入比特用于監(jiān)控。 統(tǒng)一的接口標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范：統(tǒng)一的接口標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范：SDH具有全世界統(tǒng)一的網(wǎng)具有全世界統(tǒng)一的網(wǎng) 絡(luò)結(jié)點接口，對各網(wǎng)絡(luò)單元的光接口有嚴(yán)格的規(guī)絡(luò)結(jié)點接口，對各網(wǎng)絡(luò)單元的光接口有嚴(yán)格的規(guī) 范要求，包括數(shù)字速率等級、幀結(jié)構(gòu)、復(fù)接方法范要求，包括數(shù)字速率等級、幀結(jié)構(gòu)、復(fù)接方法 、線路接口、監(jiān)控管理等，從而使得不同廠家的、線路接口、監(jiān)控管理等，從而使得不同廠家的 任何網(wǎng)絡(luò)單元在光路上得以互通，實現(xiàn)了兼容。任何網(wǎng)絡(luò)單元在光路上得以互通，實現(xiàn)了

31、兼容。 新型的復(fù)用映射方式：新型的復(fù)用映射方式：SDH采用同步復(fù)用方式和采用同步復(fù)用方式和 靈活的復(fù)用映射結(jié)構(gòu)，使低階信號和高階信號的靈活的復(fù)用映射結(jié)構(gòu)，使低階信號和高階信號的 復(fù)用復(fù)用/解復(fù)用一次到位，大大簡化了設(shè)備的處理過解復(fù)用一次到位，大大簡化了設(shè)備的處理過 程，省去了大量的有關(guān)電路單元、跳線電纜和電程，省去了大量的有關(guān)電路單元、跳線電纜和電 接口數(shù)量，從而簡化了運營和維護，改善了網(wǎng)絡(luò)接口數(shù)量，從而簡化了運營和維護，改善了網(wǎng)絡(luò) 的業(yè)務(wù)透明性。的業(yè)務(wù)透明性。 （2） SDH的基本概念及其特點 良好的兼容性及強大的管理功能：良好的兼容性及強大的管理功能：SDH可以兼容可以兼容 現(xiàn)有現(xiàn)有PDH

32、的的1.544Mbit/s和和2.048Mbit/s兩種碼速兩種碼速 率，實現(xiàn)數(shù)字傳輸體制上的世界性標(biāo)準(zhǔn)；同時還率，實現(xiàn)數(shù)字傳輸體制上的世界性標(biāo)準(zhǔn)；同時還 可開展諸如可開展諸如ATM等各種新的數(shù)字業(yè)務(wù)，因此，等各種新的數(shù)字業(yè)務(wù)，因此， SDH具有完全的前向兼容性和后向兼容性。具有完全的前向兼容性和后向兼容性。SDH 幀結(jié)構(gòu)中安排了豐富的比特開銷，使得網(wǎng)絡(luò)的運幀結(jié)構(gòu)中安排了豐富的比特開銷，使得網(wǎng)絡(luò)的運 行、管理、維護和指配能力大大增強。通過軟件行、管理、維護和指配能力大大增強。通過軟件 方式可實現(xiàn)對各網(wǎng)絡(luò)單元的分布式管理，同時也方式可實現(xiàn)對各網(wǎng)絡(luò)單元的分布式管理，同時也 便于新功能和新特性的及時

33、開發(fā)與升級，使網(wǎng)絡(luò)便于新功能和新特性的及時開發(fā)與升級，使網(wǎng)絡(luò) 管理便捷，并可使設(shè)備向智能化發(fā)展。管理便捷，并可使設(shè)備向智能化發(fā)展。 指針調(diào)整技術(shù)：指針調(diào)整技術(shù)：雖然在理想情況下網(wǎng)絡(luò)中各網(wǎng)元都由雖然在理想情況下網(wǎng)絡(luò)中各網(wǎng)元都由 統(tǒng)一的高精度基準(zhǔn)時鐘定時，但實際網(wǎng)絡(luò)中各網(wǎng)元可能統(tǒng)一的高精度基準(zhǔn)時鐘定時，但實際網(wǎng)絡(luò)中各網(wǎng)元可能 屬于不同的運營者，在一定范圍內(nèi)能夠同步工作，但超屬于不同的運營者，在一定范圍內(nèi)能夠同步工作，但超 出這一范圍，則可能出現(xiàn)定時偏差。出這一范圍，則可能出現(xiàn)定時偏差。SDH采用了指針調(diào)采用了指針調(diào) 整技術(shù)，使來自于不同業(yè)務(wù)提供者的信息凈負荷可以在整技術(shù)，使來自于不同業(yè)務(wù)提供者的信

34、息凈負荷可以在 不同的同步之間進行傳送，即可實現(xiàn)準(zhǔn)同步環(huán)境下的良不同的同步之間進行傳送，即可實現(xiàn)準(zhǔn)同步環(huán)境下的良 好工作，并有能力承受一定的定時基準(zhǔn)丟失。好工作，并有能力承受一定的定時基準(zhǔn)丟失。 虛容器：虛容器：SDH引入了虛容器的概念，虛容器引入了虛容器的概念，虛容器(VC， Virtual Container)是一種支持通道層連接的信息結(jié)構(gòu)是一種支持通道層連接的信息結(jié)構(gòu) ，當(dāng)將各種業(yè)務(wù)信號經(jīng)處理裝入，當(dāng)將各種業(yè)務(wù)信號經(jīng)處理裝入VC后，系統(tǒng)只需處理后，系統(tǒng)只需處理 各種各種VC即可達到目的，而不管具體的信息結(jié)構(gòu)如何，即可達到目的，而不管具體的信息結(jié)構(gòu)如何， 因此，具有很好的信息透明性，同時也

35、減少了管理實體因此，具有很好的信息透明性，同時也減少了管理實體 的數(shù)量。的數(shù)量。 動態(tài)組網(wǎng)與自愈能力：SDH網(wǎng)絡(luò)中采用分插復(fù)用器(ADM) 、數(shù)字交叉連接(DXC)等設(shè)備對各種端口速率進行可控的 連接配置，對網(wǎng)絡(luò)資源進行自動化的調(diào)度和管理，既提高 了資源利用率，又大大增強了組網(wǎng)能力和自愈能力，同時 也降低了網(wǎng)絡(luò)的維護管理費用。 目前，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展、進步，SDH已與光波分復(fù)用 (WDM)技術(shù)、ATM技術(shù)等融合，使SDH網(wǎng)絡(luò)的成為目前 信息高速公路中主要的物理傳送平臺。 6.3 數(shù)據(jù)通信網(wǎng)與計算機通信網(wǎng) 6.3.1 數(shù)據(jù)通信網(wǎng)與 計算機通信網(wǎng)基本概念 數(shù)據(jù)通信網(wǎng)是由分布在不同地點的數(shù)據(jù)終端設(shè)

36、備數(shù)據(jù)通信網(wǎng)是由分布在不同地點的數(shù)據(jù)終端設(shè)備 、數(shù)據(jù)交換設(shè)備及通信線路等組成的通信網(wǎng)，它、數(shù)據(jù)交換設(shè)備及通信線路等組成的通信網(wǎng)，它 們之間通過網(wǎng)絡(luò)協(xié)議實現(xiàn)網(wǎng)中各設(shè)備的數(shù)據(jù)通信們之間通過網(wǎng)絡(luò)協(xié)議實現(xiàn)網(wǎng)中各設(shè)備的數(shù)據(jù)通信 。 結(jié)點是能完成數(shù)據(jù)傳輸和交換功能的設(shè)備。通過結(jié)點是能完成數(shù)據(jù)傳輸和交換功能的設(shè)備。通過 這些結(jié)點可進行與之相連的計算機或終端之間的這些結(jié)點可進行與之相連的計算機或終端之間的 數(shù)據(jù)通信。數(shù)據(jù)通信。 1 數(shù)據(jù)通信網(wǎng) 將分布在不同地理位置的、具備獨立功能的多臺將分布在不同地理位置的、具備獨立功能的多臺 計算機、終端及其附屬設(shè)備通過數(shù)據(jù)通信互聯(lián)起計算機、終端及其附屬設(shè)備通過數(shù)據(jù)通信互聯(lián)

37、起 來，并可實現(xiàn)硬件與軟件資源共享的計算機系統(tǒng)來，并可實現(xiàn)硬件與軟件資源共享的計算機系統(tǒng) 稱之為計算機通信網(wǎng)，它是計算機技術(shù)與通信技稱之為計算機通信網(wǎng)，它是計算機技術(shù)與通信技 術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。 計算機通信網(wǎng)可分為不同形式，通常按網(wǎng)絡(luò)規(guī)模計算機通信網(wǎng)可分為不同形式，通常按網(wǎng)絡(luò)規(guī)模 和作用范圍可將計算機通信網(wǎng)分為局域網(wǎng)和作用范圍可將計算機通信網(wǎng)分為局域網(wǎng)(Local Area Network, LAN)、城域網(wǎng)、城域網(wǎng)(Metropolitan Area Network, MAN)和廣域網(wǎng)和廣域網(wǎng)(Wide Area Network, WAN)。 2 計算機通信網(wǎng) 用戶子網(wǎng) 用戶子

38、網(wǎng) 用戶子網(wǎng) 通信子網(wǎng) 圖6.3.2 計算機通信網(wǎng)一般結(jié)構(gòu) 通信子網(wǎng)通信子網(wǎng)的主要功能是完成數(shù)據(jù)的傳輸、交換，以及通信的主要功能是完成數(shù)據(jù)的傳輸、交換，以及通信 控制，實際上也就是數(shù)據(jù)通信網(wǎng)。資源子網(wǎng)的主要任務(wù)是控制，實際上也就是數(shù)據(jù)通信網(wǎng)。資源子網(wǎng)的主要任務(wù)是 提供所需要共享的硬件、軟件和數(shù)據(jù)等資源，并進行數(shù)據(jù)提供所需要共享的硬件、軟件和數(shù)據(jù)等資源，并進行數(shù)據(jù) 的處理。在使用計算機通信時，用戶將整個網(wǎng)絡(luò)看作是由的處理。在使用計算機通信時，用戶將整個網(wǎng)絡(luò)看作是由 若干個功能不同的計算機系統(tǒng)的集合，計算機通信網(wǎng)中的若干個功能不同的計算機系統(tǒng)的集合，計算機通信網(wǎng)中的 各個計算機子系統(tǒng)是相對獨立的，

39、它們形成一個松散結(jié)合各個計算機子系統(tǒng)是相對獨立的，它們形成一個松散結(jié)合 的大系統(tǒng)。的大系統(tǒng)。 資源子網(wǎng)資源子網(wǎng)，由許多諸如個人計算機、服務(wù)器、大型計算機，由許多諸如個人計算機、服務(wù)器、大型計算機 、工作站和智能終端等設(shè)備組成，它們是網(wǎng)絡(luò)中信息傳輸、工作站和智能終端等設(shè)備組成，它們是網(wǎng)絡(luò)中信息傳輸 的信源或信宿。用戶子網(wǎng)通過通信子網(wǎng)實現(xiàn)用戶的主機互的信源或信宿。用戶子網(wǎng)通過通信子網(wǎng)實現(xiàn)用戶的主機互 連，從而達到資源共享的目的。連，從而達到資源共享的目的。 通信子網(wǎng)和資源子網(wǎng)構(gòu)成 采用數(shù)據(jù)交換技術(shù)可以節(jié)約傳輸信道、減少數(shù)據(jù)采用數(shù)據(jù)交換技術(shù)可以節(jié)約傳輸信道、減少數(shù)據(jù) 終端的接口電路，從而降低數(shù)據(jù)通信

40、的整體成本終端的接口電路，從而降低數(shù)據(jù)通信的整體成本 。以下介紹電路交換、報文交換、分組交換及幀。以下介紹電路交換、報文交換、分組交換及幀 方式交換的基本原理。方式交換的基本原理。 6.3.2 數(shù)據(jù)交換 數(shù)據(jù)交換是通過交換網(wǎng)來實現(xiàn)的，數(shù)據(jù)交換是通過交換網(wǎng)來實現(xiàn)的，可以通過公用可以通過公用 電話交換網(wǎng)和公用數(shù)據(jù)交換網(wǎng)進行數(shù)據(jù)交換電話交換網(wǎng)和公用數(shù)據(jù)交換網(wǎng)進行數(shù)據(jù)交換。 1數(shù)據(jù)交換方式 公用電話網(wǎng)公用電話網(wǎng)(Public Switched Telephone Network, PSTN)是目前最普及的通信網(wǎng)絡(luò)，為了是目前最普及的通信網(wǎng)絡(luò)，為了 充分利用充分利用PSTN的通信資源，可利用該通信網(wǎng)絡(luò)的

41、通信資源，可利用該通信網(wǎng)絡(luò) 進行數(shù)據(jù)傳輸。利用進行數(shù)據(jù)傳輸。利用PSTN進行數(shù)據(jù)傳輸和交換進行數(shù)據(jù)傳輸和交換 ，具有是投資少，實現(xiàn)簡易和使用方便的優(yōu)點它，具有是投資少，實現(xiàn)簡易和使用方便的優(yōu)點它 是數(shù)據(jù)通信常用的方法。是數(shù)據(jù)通信常用的方法。 PSTN的數(shù)據(jù)通信存在著傳輸速率低的數(shù)據(jù)通信存在著傳輸速率低（目前最高（目前最高 速率僅為速率僅為56kbit/s）、誤碼率高（誤比特率率一）、誤碼率高（誤比特率率一 般在般在10-310-5間）、接通率受限等缺點。由于存間）、接通率受限等缺點。由于存 在著這樣的缺點，因此出現(xiàn)適合數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)的在著這樣的缺點，因此出現(xiàn)適合數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)的 公用數(shù)據(jù)網(wǎng)。公用數(shù)

42、據(jù)網(wǎng)。 （1）公用電話網(wǎng)的數(shù)據(jù)交換 公用數(shù)據(jù)網(wǎng)公用數(shù)據(jù)網(wǎng)(Public Data Network, PDN)的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù) 交換有電路交換和存儲交換有電路交換和存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換兩種方式。轉(zhuǎn)發(fā)交換兩種方式。 電路交換方式是指兩臺數(shù)據(jù)終端在相互通信之前電路交換方式是指兩臺數(shù)據(jù)終端在相互通信之前 ，需預(yù)先建立起一條物理鏈路，在通信中獨享該，需預(yù)先建立起一條物理鏈路，在通信中獨享該 鏈路進行數(shù)據(jù)信息傳輸，通信結(jié)束后再拆除這條鏈路進行數(shù)據(jù)信息傳輸，通信結(jié)束后再拆除這條 物理鏈路。物理鏈路。 電路交換方式分為空分交換方式和時分交換方式電路交換方式分為空分交換方式和時分交換方式 ，其交換原理和技術(shù)與電話交換相似。

43、，其交換原理和技術(shù)與電話交換相似。 存儲存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換方式又分為報文交換方式、分組轉(zhuǎn)發(fā)交換方式又分為報文交換方式、分組 交換方式及幀方式。交換方式及幀方式。 （2）公用數(shù)據(jù)網(wǎng)的數(shù)據(jù)交換 報文交換為存儲報文交換為存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換方式中一種。當(dāng)用戶轉(zhuǎn)發(fā)交換方式中一種。當(dāng)用戶 的報文到達交換機時，先將報文存儲在換機的存的報文到達交換機時，先將報文存儲在換機的存 儲器中，當(dāng)發(fā)送電路空閑時，再將該報文發(fā)向接儲器中，當(dāng)發(fā)送電路空閑時，再將該報文發(fā)向接 收端的換機或數(shù)據(jù)終端。收端的換機或數(shù)據(jù)終端。 報文交換是以報文為單位接收、存儲和轉(zhuǎn)發(fā)信息報文交換是以報文為單位接收、存儲和轉(zhuǎn)發(fā)信息 的。的。為了準(zhǔn)確地實現(xiàn)轉(zhuǎn)發(fā)報文

44、，報文應(yīng)包括報頭為了準(zhǔn)確地實現(xiàn)轉(zhuǎn)發(fā)報文，報文應(yīng)包括報頭 或標(biāo)題、正文和報尾三個部分。報頭或標(biāo)題主要或標(biāo)題、正文和報尾三個部分。報頭或標(biāo)題主要 有報文的源地址、報文的目標(biāo)地址和其他輔助控有報文的源地址、報文的目標(biāo)地址和其他輔助控 制信息等；報文是數(shù)據(jù)信息部分；報尾，表示報制信息等；報文是數(shù)據(jù)信息部分；報尾，表示報 文的結(jié)束標(biāo)志，若報文長度有規(guī)定，則可省去該文的結(jié)束標(biāo)志，若報文長度有規(guī)定，則可省去該 標(biāo)志。標(biāo)志。 2 報文交換 交換機中的通信控制器探詢各條輸入用戶線路，交換機中的通信控制器探詢各條輸入用戶線路， 若某條用戶線路有報文輸入，則向中央處理機發(fā)若某條用戶線路有報文輸入，則向中央處理機發(fā)

45、出中斷請求，并逐字把報文送入內(nèi)存儲器。一旦出中斷請求，并逐字把報文送入內(nèi)存儲器。一旦 接收到報文結(jié)束標(biāo)志，則表示該份報文已全部接接收到報文結(jié)束標(biāo)志，則表示該份報文已全部接 收完畢，中央處理機對報文進行處理，如分析報收完畢，中央處理機對報文進行處理，如分析報 頭、判別和確定路由、輸出排隊表等。然后將報頭、判別和確定路由、輸出排隊表等。然后將報 文轉(zhuǎn)存到外部大容量存儲器，等待一條空閑的輸文轉(zhuǎn)存到外部大容量存儲器，等待一條空閑的輸 出線路。一旦線路空閑，就再把報文從外存報文出線路。一旦線路空閑，就再把報文從外存報文 交換機存儲調(diào)入內(nèi)存儲器，由通信控制器將報文交換機存儲調(diào)入內(nèi)存儲器，由通信控制器將報文

46、 從線路發(fā)送出去。在報文交換中，由于報文是經(jīng)從線路發(fā)送出去。在報文交換中，由于報文是經(jīng) 過存儲的，因此通信就不是交互式或?qū)崟r的。過存儲的，因此通信就不是交互式或?qū)崟r的。 （1）報文交換原理 報文交換機主要由通信控制器、中央處理機和外存儲器等組成報文交換機主要由通信控制器、中央處理機和外存儲器等組成 對于報文交換，對于報文交換，來自交換機不同輸入線路的報文來自交換機不同輸入線路的報文 可在同一條輸出線路可在同一條輸出線路，它們需要在交換機內(nèi)部要，它們需要在交換機內(nèi)部要 排隊等待發(fā)送，發(fā)送方式一般本著先進先出的原排隊等待發(fā)送，發(fā)送方式一般本著先進先出的原 則。而在局間中繼線上不同用戶的報文占用同一

47、則。而在局間中繼線上不同用戶的報文占用同一 條線路（或通信鏈路）傳輸，在傳輸時采用統(tǒng)計條線路（或通信鏈路）傳輸，在傳輸時采用統(tǒng)計 時分復(fù)用技術(shù)將不同用戶的報文復(fù)用在一起。時分復(fù)用技術(shù)將不同用戶的報文復(fù)用在一起。 對不同類型的信息可以設(shè)置不同的優(yōu)先等級對不同類型的信息可以設(shè)置不同的優(yōu)先等級，優(yōu)，優(yōu) 先級高的報文可縮短排隊等待時間。采用優(yōu)先等先級高的報文可縮短排隊等待時間。采用優(yōu)先等 級方式也可以在一定程度上支持交互式通信，在級方式也可以在一定程度上支持交互式通信，在 通信高峰時也可把優(yōu)先級低的報文送入外存儲器通信高峰時也可把優(yōu)先級低的報文送入外存儲器 排隊，以減少由于繁忙引起的阻塞。排隊，以減少

48、由于繁忙引起的阻塞。 報文交換的主要有一下優(yōu)點：報文交換的主要有一下優(yōu)點： 第一，不同類型的數(shù)據(jù)終端設(shè)備間可相互進行通信。因為第一，不同類型的數(shù)據(jù)終端設(shè)備間可相互進行通信。因為 報文交換機具有存儲和處理能力，可對輸入輸出電路上的報文交換機具有存儲和處理能力，可對輸入輸出電路上的 速率、編碼格式進行變換；速率、編碼格式進行變換； 第二，報文交換無電路接續(xù)過程，來自不同用戶的報文可第二，報文交換無電路接續(xù)過程，來自不同用戶的報文可 以在同一條線路上以報文為單位實現(xiàn)統(tǒng)計時分多路復(fù)用，以在同一條線路上以報文為單位實現(xiàn)統(tǒng)計時分多路復(fù)用， 線路可以以它的最高傳輸能力工作，大大提高了線路利用線路可以以它的最

49、高傳輸能力工作，大大提高了線路利用 率；率； 第三，用戶不需要叫通對方就可以發(fā)送報文，無接續(xù)不成第三，用戶不需要叫通對方就可以發(fā)送報文，無接續(xù)不成 功的無呼損發(fā)生；功的無呼損發(fā)生； 第四，可實現(xiàn)同文報通信的多點傳輸，即同一報文可以由第四，可實現(xiàn)同文報通信的多點傳輸，即同一報文可以由 交換機轉(zhuǎn)發(fā)到不同的收信地點。交換機轉(zhuǎn)發(fā)到不同的收信地點。 （2）報文交換的優(yōu)缺點 第一，信息的傳輸時延大，而且時延的變化也大第一，信息的傳輸時延大，而且時延的變化也大 ； 第二，要求報文交換機有高速處理能力，且緩沖第二，要求報文交換機有高速處理能力，且緩沖 存儲器容量大，導(dǎo)致了交換設(shè)備的成本、費用較存儲器容量大，導(dǎo)

50、致了交換設(shè)備的成本、費用較 高用高。因此，報文交換不利于實時通信，它較高用高。因此，報文交換不利于實時通信，它較 適用于公眾電報和電子信箱業(yè)務(wù)。適用于公眾電報和電子信箱業(yè)務(wù)。 報文交換方式的主要缺點 由于，電路交換具有接續(xù)時間長、線路利用率低由于，電路交換具有接續(xù)時間長、線路利用率低 、且不利于不同類型的終端相互通信的缺點，而、且不利于不同類型的終端相互通信的缺點，而 報文交換又具有傳輸時延又太長，不滿足許多數(shù)報文交換又具有傳輸時延又太長，不滿足許多數(shù) 據(jù)通信系統(tǒng)的實時性要求的缺陷。而分組交換技據(jù)通信系統(tǒng)的實時性要求的缺陷。而分組交換技 術(shù)既能提高接續(xù)速度、線路利用率高，又能減小術(shù)既能提高接續(xù)

51、速度、線路利用率高，又能減小 傳輸時、并且不同類型的終端能相互通信，它將傳輸時、并且不同類型的終端能相互通信，它將 電路交換與報文交換的優(yōu)點結(jié)合在了一起，成為電路交換與報文交換的優(yōu)點結(jié)合在了一起，成為 了數(shù)據(jù)交換中一種重要的交換方式。了數(shù)據(jù)交換中一種重要的交換方式。 3分組交換的原理與特點 分組交換依然采用分組交換依然采用“存儲存儲轉(zhuǎn)發(fā)轉(zhuǎn)發(fā)”的方式，與以報文為的方式，與以報文為 單位交換的交換方式不同，而是把報文分割成了若干個單位交換的交換方式不同，而是把報文分割成了若干個 比較短的、規(guī)格化了的比較短的、規(guī)格化了的“分組分組”進行交換和傳輸，這些進行交換和傳輸，這些 分組又稱為分組又稱為“包包

52、”，所以分組交換也可稱為包交換。，所以分組交換也可稱為包交換。 分組交換是以分組為單位進行存儲分組交換是以分組為單位進行存儲轉(zhuǎn)發(fā)的，當(dāng)用戶的轉(zhuǎn)發(fā)的，當(dāng)用戶的 分組到達交換機時，先將分組存儲在交換機的存儲器中分組到達交換機時，先將分組存儲在交換機的存儲器中 ，當(dāng)所需要的輸出電路有空閑時，再將該分組發(fā)向接收，當(dāng)所需要的輸出電路有空閑時，再將該分組發(fā)向接收 交換機或用戶終端。交換機或用戶終端。 分組是由分組頭和其后的用戶數(shù)據(jù)部分組成的。分組頭分組是由分組頭和其后的用戶數(shù)據(jù)部分組成的。分組頭 包含接收地址和控制信息，其長度為包含接收地址和控制信息，其長度為310B(Byte)，數(shù)，數(shù) 據(jù)部分長度一般是

53、固定的，平均為據(jù)部分長度一般是固定的，平均為128B，最大不超過，最大不超過 256B。 （1）分組交換原理 分組交換所具有的優(yōu)點為：分組交換所具有的優(yōu)點為： 第一，傳輸質(zhì)量高。分組交換機具有差錯控制、流量控制第一，傳輸質(zhì)量高。分組交換機具有差錯控制、流量控制 等功能，可實現(xiàn)逐段鏈路的差錯控制，而且對于分組型終等功能，可實現(xiàn)逐段鏈路的差錯控制，而且對于分組型終 端，在接收端也可以同樣進行差錯控制。所以，分組傳輸端，在接收端也可以同樣進行差錯控制。所以，分組傳輸 中差錯率大大降低，誤碼率小于中差錯率大大降低，誤碼率小于10-10； 第二可靠性高。由于分組交換機至少與另外兩個交換機第二可靠性高。由

54、于分組交換機至少與另外兩個交換機 相連接，當(dāng)網(wǎng)中發(fā)生故障時，分組仍能自動選擇一條避開相連接，當(dāng)網(wǎng)中發(fā)生故障時，分組仍能自動選擇一條避開 故障地點的迂回路由傳輸，不會造成通信中斷；故障地點的迂回路由傳輸，不會造成通信中斷； 第三，為不同種類的終端相互通信提供方便。分組交換網(wǎng)第三，為不同種類的終端相互通信提供方便。分組交換網(wǎng) 進行存儲進行存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換，并以轉(zhuǎn)發(fā)交換，并以X.25建議的規(guī)程向用戶提供統(tǒng)建議的規(guī)程向用戶提供統(tǒng) 一的接口，從而能夠?qū)崿F(xiàn)不同速率、碼型和傳輸控制規(guī)程一的接口，從而能夠?qū)崿F(xiàn)不同速率、碼型和傳輸控制規(guī)程 終端間的互通；終端間的互通； （2）分組交換的特點 第四，能滿足通信實時性要

55、求。分組交換的傳輸時延較小第四，能滿足通信實時性要求。分組交換的傳輸時延較小 ，而且變化范圍不大，能夠較好滿足實時性要求；，而且變化范圍不大，能夠較好滿足實時性要求； 第六，可實現(xiàn)分組多路通信。由于每個分組都含有控制信第六，可實現(xiàn)分組多路通信。由于每個分組都含有控制信 息，因此分組型終端盡管和分組交換機只有一條用戶線相息，因此分組型終端盡管和分組交換機只有一條用戶線相 連，但可以同時和多個用戶終端進行通信。連，但可以同時和多個用戶終端進行通信。 另外，由于采用了規(guī)范化了的分組，這樣可簡化交換處理另外，由于采用了規(guī)范化了的分組，這樣可簡化交換處理 ，不要求交換機具有很大的存儲容量，降低了網(wǎng)內(nèi)設(shè)備

56、的，不要求交換機具有很大的存儲容量，降低了網(wǎng)內(nèi)設(shè)備的 費用。此外，由于采用了統(tǒng)計時分復(fù)用技術(shù)，可大大提高費用。此外，由于采用了統(tǒng)計時分復(fù)用技術(shù)，可大大提高 通信電路的利用率，降低了通信電路的使用費用。通信電路的利用率，降低了通信電路的使用費用。 分組交換所具有的優(yōu)點（二） 第一，對較長報文的傳輸效率比較低。由于傳輸分組時需第一，對較長報文的傳輸效率比較低。由于傳輸分組時需 要交換機有一定的開銷，所附加的控制信息較多。因此，要交換機有一定的開銷，所附加的控制信息較多。因此， 當(dāng)報文較長是，所增加的附加信息也較多，而且這些信息當(dāng)報文較長是，所增加的附加信息也較多，而且這些信息 在交換時將增加較多的

57、處理負荷，因此對長報文的傳輸效在交換時將增加較多的處理負荷，因此對長報文的傳輸效 率較低。率較低。 第二，要求交換機有較高的處理能力。分組交換機需要對第二，要求交換機有較高的處理能力。分組交換機需要對 各種類型的分組進行分析處理，為分組在網(wǎng)中的傳輸提供各種類型的分組進行分析處理，為分組在網(wǎng)中的傳輸提供 路由，并在必要時自動進行路由調(diào)整，為用戶提供速率、路由，并在必要時自動進行路由調(diào)整，為用戶提供速率、 代碼和規(guī)程的變換，為網(wǎng)絡(luò)的維護管理提供必要的信息等代碼和規(guī)程的變換，為網(wǎng)絡(luò)的維護管理提供必要的信息等 ，因而要求具有較高處理能力的交換機，因此，大型分組，因而要求具有較高處理能力的交換機，因此，

58、大型分組 交換網(wǎng)的投資較大。交換網(wǎng)的投資較大。 分組交換存在的缺點 由于每個分組均具有地址信息和控制信息，所以由于每個分組均具有地址信息和控制信息，所以 分組可以在數(shù)據(jù)通信網(wǎng)內(nèi)獨立地傳輸，并且在數(shù)分組可以在數(shù)據(jù)通信網(wǎng)內(nèi)獨立地傳輸，并且在數(shù) 據(jù)通信網(wǎng)內(nèi)可以以分組為單位進行流量控制、路據(jù)通信網(wǎng)內(nèi)可以以分組為單位進行流量控制、路 由選擇和差錯控制等方式進行有效地通信。分組由選擇和差錯控制等方式進行有效地通信。分組 在分組交換網(wǎng)中的傳輸方式有在分組交換網(wǎng)中的傳輸方式有數(shù)據(jù)報方式和虛電數(shù)據(jù)報方式和虛電 路路兩種方式。兩種方式。 4分組傳輸方式 數(shù)據(jù)報方式類似于報文交換方式。該方式將每個分組單獨數(shù)據(jù)報方式

59、類似于報文交換方式。該方式將每個分組單獨 作為一個報文對待，分組交換機為每一個數(shù)據(jù)分組獨立地作為一個報文對待，分組交換機為每一個數(shù)據(jù)分組獨立地 尋找路由。不論是分組型數(shù)據(jù)終端發(fā)送的不同分組，還是尋找路由。不論是分組型數(shù)據(jù)終端發(fā)送的不同分組，還是 非分組型數(shù)據(jù)終端分拆后的不同分組，同一終端所發(fā)送的非分組型數(shù)據(jù)終端分拆后的不同分組，同一終端所發(fā)送的 不同分組可以沿著不同的路徑到達目標(biāo)終點。在網(wǎng)絡(luò)的目不同分組可以沿著不同的路徑到達目標(biāo)終點。在網(wǎng)絡(luò)的目 標(biāo)終點，分組的順序可能不同于發(fā)送端，需要重新排序。標(biāo)終點，分組的順序可能不同于發(fā)送端，需要重新排序。 分組型數(shù)據(jù)終端有排序功能，而非分組型數(shù)據(jù)終端沒有

60、排分組型數(shù)據(jù)終端有排序功能，而非分組型數(shù)據(jù)終端沒有排 序功能。如果接收終端是分組型終端，排序可以由終點交序功能。如果接收終端是分組型終端，排序可以由終點交 換機完成，也可以由分組型數(shù)據(jù)終端自己完成；但若接收換機完成，也可以由分組型數(shù)據(jù)終端自己完成；但若接收 端是非分組型數(shù)據(jù)終端，排序功能必須由終點交換機完成端是非分組型數(shù)據(jù)終端，排序功能必須由終點交換機完成 ，并將若干分組組裝成報文再送該終端。，并將若干分組組裝成報文再送該終端。 （1）數(shù)據(jù)報方式 第一，用戶之間的通信不需要經(jīng)歷呼叫建立和呼叫清除階第一，用戶之間的通信不需要經(jīng)歷呼叫建立和呼叫清除階 段，對于數(shù)據(jù)量小的通信，傳輸效率比較高；段，對