第4章數(shù)字數(shù)據(jù)網(wǎng)

1、太原理工大學太原理工大學 王華奎王華奎 教授教授數(shù)字數(shù)據(jù)網(wǎng)數(shù)字數(shù)據(jù)網(wǎng)DDN的概念的概念v以以X.25協(xié)議為核心的分組交換數(shù)據(jù)網(wǎng)，為數(shù)據(jù)用戶提供交換協(xié)議為核心的分組交換數(shù)據(jù)網(wǎng)，為數(shù)據(jù)用戶提供交換虛電路和永久虛電路數(shù)據(jù)業(yè)務。但是分組交換方式也受到自虛電路和永久虛電路數(shù)據(jù)業(yè)務。但是分組交換方式也受到自身技術特點的制約，節(jié)點機對所傳送信息的存儲轉發(fā)和通信身技術特點的制約，節(jié)點機對所傳送信息的存儲轉發(fā)和通信協(xié)議的處理，使得分組交換網(wǎng)處理速度慢，網(wǎng)絡時延大，許協(xié)議的處理，使得分組交換網(wǎng)處理速度慢，網(wǎng)絡時延大，許多需要高速實時數(shù)據(jù)通信業(yè)務的用戶得不到滿意的服務。多需要高速實時數(shù)據(jù)通信業(yè)務的用戶得不到滿意的服

2、務。v數(shù)字數(shù)據(jù)網(wǎng)數(shù)字數(shù)據(jù)網(wǎng)(Digital Data Network DDN)作為一種數(shù)據(jù)通信的作為一種數(shù)據(jù)通信的分支逐漸發(fā)展起來。分支逐漸發(fā)展起來。DDN以全數(shù)字、高速率及靈活的交叉連以全數(shù)字、高速率及靈活的交叉連接復用功能為用戶提供永久性或半永久性的數(shù)字電路專線接復用功能為用戶提供永久性或半永久性的數(shù)字電路專線(出出租租)業(yè)務，為用戶構建了一個大容量的數(shù)據(jù)通信平臺。數(shù)字信業(yè)務，為用戶構建了一個大容量的數(shù)據(jù)通信平臺。數(shù)字信道與傳統(tǒng)的模擬信道相比，具有傳輸質量高、速度快、帶寬道與傳統(tǒng)的模擬信道相比，具有傳輸質量高、速度快、帶寬利用率高等一系列優(yōu)點。利用率高等一系列優(yōu)點。 v DDN是同步數(shù)據(jù)傳

3、輸網(wǎng)，且不具備交換功能是同步數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)，且不具備交換功能 。v 傳輸速率高、網(wǎng)絡延遲小。傳輸速率高、網(wǎng)絡延遲小。 v DDN傳輸質量高，傳輸誤碼率可達傳輸質量高，傳輸誤碼率可達106以下以下 。v DDN為全透明網(wǎng)，支持數(shù)據(jù)、話音、圖像多種業(yè)為全透明網(wǎng)，支持數(shù)據(jù)、話音、圖像多種業(yè)務，對客戶通信協(xié)議沒有要求，客戶可自由選擇務，對客戶通信協(xié)議沒有要求，客戶可自由選擇網(wǎng)絡設備及協(xié)議。網(wǎng)絡設備及協(xié)議。v DDN專線提供專線提供 (時間片時間片) 獨立分配的固定信道，通獨立分配的固定信道，通信保密性強，不會受其他客戶使用情況的影響。信保密性強，不會受其他客戶使用情況的影響。v 網(wǎng)絡運行管理簡便，網(wǎng)絡運行

4、管理簡便，DDN將檢錯糾錯等功能放到將檢錯糾錯等功能放到智能化程度較高的終端來完成，因而簡化了網(wǎng)絡智能化程度較高的終端來完成，因而簡化了網(wǎng)絡運行管理和監(jiān)控內容。運行管理和監(jiān)控內容。圖圖4-1 DDN網(wǎng)絡組成結構框圖網(wǎng)絡組成結構框圖 vDDN由本地傳輸系統(tǒng)、復用由本地傳輸系統(tǒng)、復用/交叉連接系統(tǒng)、局間傳交叉連接系統(tǒng)、局間傳輸系統(tǒng)、網(wǎng)同步系統(tǒng)和網(wǎng)絡管理中心輸系統(tǒng)、網(wǎng)同步系統(tǒng)和網(wǎng)絡管理中心5部分組成。部分組成。 本地接入系統(tǒng)包括用戶設備、用戶線和用戶接入單本地接入系統(tǒng)包括用戶設備、用戶線和用戶接入單元。用戶線和用戶接入單元又稱為用戶環(huán)路。元。用戶線和用戶接入單元又稱為用戶環(huán)路。u用戶設備：常用的有數(shù)

5、據(jù)終端、計算機、工作站、電用戶設備：常用的有數(shù)據(jù)終端、計算機、工作站、電 話機和傳真機、交換機、和數(shù)據(jù)多路復用器等。話機和傳真機、交換機、和數(shù)據(jù)多路復用器等。u用戶線：即一般的市話用戶電纜或光纜。用戶線：即一般的市話用戶電纜或光纜。u網(wǎng)絡接入單元網(wǎng)絡接入單元(UAU) ：把用戶端送入的信號轉換成適：把用戶端送入的信號轉換成適 合在用戶線上傳輸?shù)男盘栃问?，如頻帶型或調制信合在用戶線上傳輸?shù)男盘栃问?，如頻帶型或調制信 號。然后由局端設備或接口電路把它們還原成用戶設號。然后由局端設備或接口電路把它們還原成用戶設 備所要求的信號方式，再輸入到節(jié)點進行下一步傳輸備所要求的信號方式，再輸入到節(jié)點進行下一步

6、傳輸u復用：是把多路信號集合在一起，共同占用一復用：是把多路信號集合在一起，共同占用一個物理傳輸介質，典型的復用方式分為頻分復個物理傳輸介質，典型的復用方式分為頻分復用用(FDM)和時分復用和時分復用(TDM)。DDN常用的時分常用的時分復用為復用為2.048M bit/s 數(shù)字幀電路超速率復用和子數(shù)字幀電路超速率復用和子速率復用等。速率復用等。u數(shù)字交叉連接系統(tǒng)數(shù)字交叉連接系統(tǒng)(DCS)：用于通信線路的交接、：用于通信線路的交接、調度及管理。它由同步電路、交叉連接、微機調度及管理。它由同步電路、交叉連接、微機處理三個主要單元組成。處理三個主要單元組成。 同步電路：為網(wǎng)絡提供精確的定時信號，用

7、于進行同步電路：為網(wǎng)絡提供精確的定時信號，用于進行時隙校準。時隙校準。 交叉連接交叉連接(DXC)：負責完成時隙的交叉連接，如在：負責完成時隙的交叉連接，如在DDN節(jié)點中的節(jié)點中的2.048Mbit/s PCM信號復用幀，各路信號復用幀，各路來去的數(shù)字流以來去的數(shù)字流以64kbit/s為單元進行交叉連接，如為單元進行交叉連接，如圖圖4-2所示。所示。 微機處理：微機處理： 用于管理內部和外部操作。主要功能用于管理內部和外部操作。主要功能是：維持操作系統(tǒng)，處理輸入的命令和內部中斷，是：維持操作系統(tǒng)，處理輸入的命令和內部中斷，檢測內部出錯及告警信號并作出反應，執(zhí)行時隙交檢測內部出錯及告警信號并作出

8、反應，執(zhí)行時隙交接并監(jiān)視系統(tǒng)是否正常工作。接并監(jiān)視系統(tǒng)是否正常工作。圖圖4-2 數(shù)字交叉連接數(shù)字交叉連接 局間傳輸是指節(jié)點局間傳輸是指節(jié)點N間的數(shù)字信道以及由各節(jié)點通過與間的數(shù)字信道以及由各節(jié)點通過與數(shù)字信道的各種連接方式組成的網(wǎng)絡拓撲。局間傳輸?shù)臄?shù)字信道的各種連接方式組成的網(wǎng)絡拓撲。局間傳輸?shù)臄?shù)字信道通常是指數(shù)字傳輸系統(tǒng)中的基群數(shù)字信道通常是指數(shù)字傳輸系統(tǒng)中的基群(2Mbit/s)信道。信道。網(wǎng)絡拓撲結構則是根據(jù)網(wǎng)絡中各節(jié)點的信息流量流向，網(wǎng)絡拓撲結構則是根據(jù)網(wǎng)絡中各節(jié)點的信息流量流向，并考慮網(wǎng)絡的安全而組建的。并考慮網(wǎng)絡的安全而組建的。 其任務是提供全網(wǎng)設備工作的同步時鐘，確保其任務是提供

9、全網(wǎng)設備工作的同步時鐘，確保DDN全全網(wǎng)設備的同步工作。網(wǎng)同步分為準同步、主從同步和相網(wǎng)設備的同步工作。網(wǎng)同步分為準同步、主從同步和相互同步互同步3種方式。種方式。DDN通常采用主從同步方式。通常采用主從同步方式。 DDN的網(wǎng)絡管理包括用戶接入管理、網(wǎng)絡資源的調的網(wǎng)絡管理包括用戶接入管理、網(wǎng)絡資源的調度、路由選擇、網(wǎng)絡狀態(tài)的監(jiān)控、網(wǎng)絡故障的診斷、度、路由選擇、網(wǎng)絡狀態(tài)的監(jiān)控、網(wǎng)絡故障的診斷、告警與處理、網(wǎng)絡運行數(shù)據(jù)的收集與統(tǒng)計，以及計告警與處理、網(wǎng)絡運行數(shù)據(jù)的收集與統(tǒng)計，以及計費信息的收集與報告等。費信息的收集與報告等。DDN節(jié)點類型節(jié)點類型v從組網(wǎng)功能上分，從組網(wǎng)功能上分，DDN節(jié)點可分為用

10、戶節(jié)點、接入節(jié)點可分為用戶節(jié)點、接入節(jié)點和節(jié)點和2兆中繼節(jié)點（兆中繼節(jié)點（E1節(jié)點）。節(jié)點）。1. 用戶節(jié)點：主要為用戶節(jié)點：主要為DDN用戶入網(wǎng)提供接口，并進行必要的用戶入網(wǎng)提供接口，并進行必要的協(xié)議轉換，包括小容量的時分復用設備以及協(xié)議轉換，包括小容量的時分復用設備以及LAN通過幀中繼通過幀中繼互連的橋接器、路由器等。用戶節(jié)點可設置在用戶處?；ミB的橋接器、路由器等。用戶節(jié)點可設置在用戶處。2. 接入節(jié)點：主要為接入節(jié)點：主要為DDN各類業(yè)務提供接入功能。主要包括各類業(yè)務提供接入功能。主要包括N64kbit/s(N=131)，2048kbit/s數(shù)字信道接口數(shù)字信道接口, N64kbit/s

11、的復用，小于的復用，小于64kbit/s的子速率復用和交叉連接，幀中繼用的子速率復用和交叉連接，幀中繼用戶的接入，壓縮語音戶的接入，壓縮語音/G3傳真用戶的接入功能等。傳真用戶的接入功能等。3. E1節(jié)點：是節(jié)點：是DDN的骨干節(jié)點，執(zhí)行網(wǎng)絡業(yè)務的轉換功能。的骨干節(jié)點，執(zhí)行網(wǎng)絡業(yè)務的轉換功能。主要提供主要提供2048kbit/s接口，對接口，對N64kbit/s進行復用和交叉連進行復用和交叉連接，收集來自不同方向的接，收集來自不同方向的N64kbit/s電路，并把它們歸并到電路，并把它們歸并到適當方向的適當方向的E1輸出，或直接接到輸出，或直接接到E1進行交叉連接。進行交叉連接。v我國的我國的

12、DDN網(wǎng)絡分級結構，可分為國家骨干網(wǎng)（一網(wǎng)絡分級結構，可分為國家骨干網(wǎng)（一級干線網(wǎng)）、省內干線網(wǎng)（二級干線網(wǎng)）和本地網(wǎng)級干線網(wǎng)）、省內干線網(wǎng)（二級干線網(wǎng)）和本地網(wǎng)（用戶網(wǎng)）（用戶網(wǎng)）3級，如圖級，如圖4-3所示。各級網(wǎng)絡應根據(jù)其所示。各級網(wǎng)絡應根據(jù)其網(wǎng)絡規(guī)模、網(wǎng)絡和業(yè)務組織的需要，選用適當類型網(wǎng)絡規(guī)模、網(wǎng)絡和業(yè)務組織的需要，選用適當類型的節(jié)點，組建多功能層次的網(wǎng)絡：由的節(jié)點，組建多功能層次的網(wǎng)絡：由2兆節(jié)點組成核兆節(jié)點組成核心層，主要完成轉接功能；由接入節(jié)點組成接入層，心層，主要完成轉接功能；由接入節(jié)點組成接入層，主要完成各類業(yè)務接入；由用戶節(jié)點組成用戶層，主要完成各類業(yè)務接入；由用戶節(jié)點組成

13、用戶層，完成用戶入網(wǎng)接口。不同等級的網(wǎng)絡主要用完成用戶入網(wǎng)接口。不同等級的網(wǎng)絡主要用2.048Mbit/s數(shù)字電路互連，也可以用數(shù)字電路互連，也可以用N64kbit/s數(shù)數(shù)字電路互連。字電路互連。圖圖4-3 DDN的網(wǎng)絡分級結構的網(wǎng)絡分級結構vCHINADDN(公用數(shù)字數(shù)據(jù)網(wǎng)公用數(shù)字數(shù)據(jù)網(wǎng))94年年10月開通，由國月開通，由國家骨干網(wǎng)和各省家骨干網(wǎng)和各省(自治區(qū)、直轄市自治區(qū)、直轄市)的省內網(wǎng)組成，的省內網(wǎng)組成，省內網(wǎng)覆蓋到業(yè)務需求的所有城市省內網(wǎng)覆蓋到業(yè)務需求的所有城市(地、市、縣地、市、縣)和和發(fā)達鄉(xiāng)鎮(zhèn)及其城市內的本地網(wǎng)。通過發(fā)達鄉(xiāng)鎮(zhèn)及其城市內的本地網(wǎng)。通過在北京、上海設有的國際出入口和廣

14、州設有的在北京、上海設有的國際出入口和廣州設有的到港澳地區(qū)的出入口，以完成與國際數(shù)據(jù)網(wǎng)的互聯(lián)。到港澳地區(qū)的出入口，以完成與國際數(shù)據(jù)網(wǎng)的互聯(lián)。v1國家骨干網(wǎng)（一級干線網(wǎng)）國家骨干網(wǎng)（一級干線網(wǎng)） 國家骨干網(wǎng)是省間網(wǎng)，由大中容量的節(jié)點和連接它國家骨干網(wǎng)是省間網(wǎng)，由大中容量的節(jié)點和連接它們的數(shù)字電路組成，如圖們的數(shù)字電路組成，如圖4-4所示。節(jié)點設置在各個所示。節(jié)點設置在各個省，每個省可設置多個骨干網(wǎng)節(jié)點。數(shù)字電路主要省，每個省可設置多個骨干網(wǎng)節(jié)點。數(shù)字電路主要為為2048kbit/s的一次群電路，根據(jù)業(yè)務需要，也可以的一次群電路，根據(jù)業(yè)務需要，也可以用用8448kbit/s的二次群電路，以及的二次

15、群電路，以及34368kbit/s的三次的三次群電路。群電路。 國家骨干網(wǎng)設有一個或幾個網(wǎng)管控制中心國家骨干網(wǎng)設有一個或幾個網(wǎng)管控制中心(NMC)，負責國家骨干網(wǎng)范圍的電路的組織調度。在其他骨負責國家骨干網(wǎng)范圍的電路的組織調度。在其他骨干節(jié)點上，可酌情設置網(wǎng)管控制終端干節(jié)點上，可酌情設置網(wǎng)管控制終端(NMT)，負責，負責NMC受權范圍內的網(wǎng)管控制功能。受權范圍內的網(wǎng)管控制功能。圖圖4-4 國家骨干網(wǎng)網(wǎng)絡結構國家骨干網(wǎng)網(wǎng)絡結構v2省內干線網(wǎng)（二級干線網(wǎng)）省內干線網(wǎng)（二級干線網(wǎng)） 省內干線網(wǎng)由設置在省內的節(jié)點組成，它提供本省省內干線網(wǎng)由設置在省內的節(jié)點組成，它提供本省內長途和出入省的內長途和出入省

16、的DDN業(yè)務。各省內網(wǎng)上設有一個業(yè)務。各省內網(wǎng)上設有一個各自的省內網(wǎng)網(wǎng)絡管理控制中心各自的省內網(wǎng)網(wǎng)絡管理控制中心NMC，負責本省網(wǎng)，負責本省網(wǎng)范圍內的電路組織調度。范圍內的電路組織調度。v3本地網(wǎng)（用戶網(wǎng)）本地網(wǎng)（用戶網(wǎng)） 本地網(wǎng)是指城市范圍內的網(wǎng)絡，在省內發(fā)達城市可本地網(wǎng)是指城市范圍內的網(wǎng)絡，在省內發(fā)達城市可組建本地網(wǎng)，為用戶提供本地和長途組建本地網(wǎng)，為用戶提供本地和長途DDN網(wǎng)絡業(yè)務。網(wǎng)絡業(yè)務。本地網(wǎng)可由多層次的網(wǎng)絡組成，其小容量節(jié)點可直本地網(wǎng)可由多層次的網(wǎng)絡組成，其小容量節(jié)點可直接設置在用戶室內。接設置在用戶室內。用戶接入用戶接入DDN的方式的方式v 用戶的接入方式主要有下列八種，如圖用

17、戶的接入方式主要有下列八種，如圖4-5所示。所示。(1)二線模擬傳輸方式。該方式支持模擬用戶入網(wǎng)連接，二線模擬傳輸方式。該方式支持模擬用戶入網(wǎng)連接，在交換方式下，需要直流環(huán)路、在交換方式下，需要直流環(huán)路、PBX中繼線、中繼線、E&M信令傳輸。信令傳輸。(2)二線二線(或四線或四線)話帶話帶Modem傳輸方式。支持的用戶速傳輸方式。支持的用戶速率由線路長度、率由線路長度、 Modem的類型而定。的類型而定。(3)二線二線(或四線或四線)基帶傳輸方式。該方式采用回波抵消基帶傳輸方式。該方式采用回波抵消技術和差分二相編碼技術。其二線基帶設備可進行技術和差分二相編碼技術。其二線基帶設備可進行1

18、9.2kb/s全雙工傳輸。還可用二線或四線，速率達全雙工傳輸。還可用二線或四線，速率達到到16kb/s、32kb/s或或64kb/s的基帶傳輸設備。的基帶傳輸設備。圖圖4-5 DDN中用戶的接入方式中用戶的接入方式(4)基帶傳輸基帶傳輸+TDM復用傳輸方式。這種傳輸方式實際復用傳輸方式。這種傳輸方式實際上是在二線上是在二線(或四線或四線)基帶傳輸?shù)幕A上，再加上基帶傳輸?shù)幕A上，再加上TDM復用設備，為多個用戶入網(wǎng)提供連接。復用設備，為多個用戶入網(wǎng)提供連接。(5)話音話音/數(shù)據(jù)復用傳輸方式。在現(xiàn)有的市話用戶線上，數(shù)據(jù)復用傳輸方式。在現(xiàn)有的市話用戶線上，采用頻分或時分的方法實現(xiàn)電話采用頻分或時分

19、的方法實現(xiàn)電話/數(shù)據(jù)獨立的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)獨立的數(shù)據(jù)復用傳輸，還可加上復用傳輸，還可加上TDM復用，為多個用戶提供復用，為多個用戶提供入網(wǎng)連接。入網(wǎng)連接。(6)2B+D速率的速率的DTU傳輸方式。傳輸方式。DTU(數(shù)據(jù)終端單元數(shù)據(jù)終端單元)采用采用2B+D速率，二線全雙工傳輸方式，為多個用速率，二線全雙工傳輸方式，為多個用戶提供入網(wǎng)。戶提供入網(wǎng)。(7) PCM數(shù)字線路傳輸方式。這種方式是當用戶直接數(shù)字線路傳輸方式。這種方式是當用戶直接用光纜或數(shù)字微波高次群設備時，可與其他業(yè)務用光纜或數(shù)字微波高次群設備時，可與其他業(yè)務合用一套合用一套PCM設備，其中一路設備，其中一路2048kb/s進入進入DDN。(8

20、) DDN節(jié)點通過節(jié)點通過PCM設備的傳輸方式。設備的傳輸方式。v DDN中用戶的接入方式除了上述基本方式外，還中用戶的接入方式除了上述基本方式外，還可以采用不同的組合方式?？梢圆捎貌煌慕M合方式。DDN與與X.25網(wǎng)的區(qū)別網(wǎng)的區(qū)別v X.25是一個分組交換網(wǎng)，它本身具有三層協(xié)議，用戶通過呼是一個分組交換網(wǎng)，它本身具有三層協(xié)議，用戶通過呼叫建立虛電路；叫建立虛電路；X.25具有協(xié)議轉換、速率匹配等功能，適用具有協(xié)議轉換、速率匹配等功能，適用于不同通信規(guī)程、不同速率的用戶設備之間的通信；于不同通信規(guī)程、不同速率的用戶設備之間的通信；X.25只只在高層協(xié)議上對用戶透明。在高層協(xié)議上對用戶透明。v

21、DDN不具備交換功能，主要方式是定期或不定期的租用專不具備交換功能，主要方式是定期或不定期的租用專線，用戶申請專線后，連接就已完成；線，用戶申請專線后，連接就已完成；DDN是一個全透明是一個全透明的網(wǎng)絡，在用戶速率小于的網(wǎng)絡，在用戶速率小于64kb/s時采用子速率復用技術，大時采用子速率復用技術，大于于64kb/s時采用時分復用技術；信息按用戶事先約定的網(wǎng)絡時采用時分復用技術；信息按用戶事先約定的網(wǎng)絡協(xié)議在固定的時隙以預先設定的帶寬和速率順序傳送，終端協(xié)議在固定的時隙以預先設定的帶寬和速率順序傳送，終端不必重新組合信息。不必重新組合信息。v X.25按通信字段按通信字段(流量流量)收費，而收費

22、，而DDN按固定月租收費，故更按固定月租收費，故更適合于需頻繁通信的適合于需頻繁通信的LAN與與LAN或主機與主機的互連。或主機與主機的互連。DDN的應用的應用vDDN為用戶提供的基本業(yè)務是專用電路業(yè)務，其中為用戶提供的基本業(yè)務是專用電路業(yè)務，其中最典型的是點對點的最典型的是點對點的DDN專線。專線。DDN專線與公用電專線與公用電話交換網(wǎng)中的電話專線的區(qū)別在于：電話專線的連話交換網(wǎng)中的電話專線的區(qū)別在于：電話專線的連接是固定的物理連接，而且是一個模擬信道，其帶接是固定的物理連接，而且是一個模擬信道，其帶寬窄，質量較差，沒有完善的網(wǎng)管系統(tǒng)。寬窄，質量較差，沒有完善的網(wǎng)管系統(tǒng)。DDN專線專線的連接

23、是半固定連接，是一個數(shù)字信道，其質量高，的連接是半固定連接，是一個數(shù)字信道，其質量高，帶寬大，具有較完善的網(wǎng)管系統(tǒng)。帶寬大，具有較完善的網(wǎng)管系統(tǒng)。DDN連接信道的連接信道的數(shù)據(jù)傳輸速率、路由以及所用的網(wǎng)絡協(xié)議等隨時可數(shù)據(jù)傳輸速率、路由以及所用的網(wǎng)絡協(xié)議等隨時可根據(jù)需要申請改變，以充分滿足用戶的通信要求和根據(jù)需要申請改變，以充分滿足用戶的通信要求和通信質量。通信質量。實例：通過實例：通過DDN實現(xiàn)局域網(wǎng)互連實現(xiàn)局域網(wǎng)互連DSU/CSU64k-2.048MDDNDSU/CSU64k-2.048M路由器路由器路由器路由器LAN1LAN2DSU/CSU的功能為：的功能為：1. 把用戶數(shù)據(jù)轉換成適合在把用戶數(shù)據(jù)轉換成適合在E1電路電路上傳輸?shù)男盘柡蛶Y構；上傳輸?shù)男盘柡蛶Y構；2. 從從E1電路信號中提取同步時鐘送電路信號中提取同步時鐘送給路由器作為發(fā)送和接收時鐘。給路由器