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1、在市场需求的推动下，介于永久性连接和交换式连接之间的半永久性连接方式的数字数据网(DDN：Digital Data Network)作为一种数据通信应用技术的分支逐渐发展起来。DDN技术把数据通信技术、数字通信技术、计算机技术、光纤通信技术、数字交叉连接技术等有机地结合在一起，形成了一个新的技术整体，应用范围从最初的单纯提供数据通信服务，逐渐拓宽到支持多种业务网和增值网。 DDN是利用数字信道来传输数据信号的数据传输网，因此，DDN的实现前提是通信网的数字化，其数字传输技术的范围不仅在局间中继或长途干线上，而且还包括数据终端与数据终端之间。,DDN具有以下特点： (1) DDN是同步数据传输网
2、，传输质量高。 (2) 传输速率高，网络时延小。由于DDN采用了同步传送模式的数字时分复用技术，用户数据信息根据事先约定的协议，在固定的时隙以预先设定的通道带宽和速率顺序地传输。这样只需按时隙识别通道就可以准确地将数据信息送到目的终端。由于信息是顺序到达目的终端的，因而免去了目的终端对信息的重组，减少了时延。 (3) DDN为全透明网。DDN是任何规程都可以支持、不受约束的全透明传输网，可支持数据、图像、话音等多种业务。,(4) 网络运行管理简便。DDN将检错、纠错等功能放到智能化程度较高的终端来完成，因而简化了网络运行管理和监控的内容，这样也为用户参与网络管理创造了条件。 (5) DDN对数
3、据终端设备的数据传输速率没有特殊的要求，而且可以根据用户的需要对数据速率和信道带宽进行灵活设置。,9.1.1 DDN网络组成结构,图9.1 DDN网络组成结构示意图,1) 本地接入系统 本地接入系统由用户设备、用户线和用户接入单元UAU组成，其中把用户线和用户接入单元称为用户环路。 (1) 用户设备：用户设备发出的信号是用户的原始信号，可以是脉冲形式的数据信号、音频形式的话音和传真信号、数字形式的数据信号等。它们共同特点是适合于在用户设备中处理，而不适合在用户线上传输。常用的用户设备有数据终端设备(DTE：Data Terminal Equipment)、个人计算机、工作站、窄带话音和数据多路
4、复用器、可视电话机等。,(2) 用户线：一般的市话用户使用的电缆或光缆。 (3) 用户接入单元：用于把用户端送入的原始信号转换成适合在用户线上传输的信号形式(如频带信号或基带信号等)，并在可能的情况下，将几个用户设备的信号放在一对用户线上传输，以实现多路复用。然后由局端的相应设备或接口电路把它们还原成几个用户设备的信号或系统所要求的信号方式，再输入到节点进行下一步传输。网络接入单元可以是数据服务单元、信道服务单元和数据电路终端设备(DCE：Data circuit Equipment，如频带或基带调制解调器)。,2) 局间传输系统 局间传输是指节点间的数字信道以及由各节点通过与数字信道的各种连
5、接方式组成的网络拓扑。局间传输的数字信道通常是指数字传输系统中的基群(2.048 Mb/s)信道。网络拓扑结构是根据网络中各节点的信息流量流向，并考虑了网络的安全而组建的。网络安全是指对网络中的任意节点来说，一旦与它相邻的节点相连接的一条数字信道发生故障或该相邻节点发生故障时，该节点会自动启用与另一节点相连的数字信道并进行迂回，以保证原通信的正常进行。,3) 网同步系统 网同步系统的任务是提供全网络设备工作的同步时钟，确保DDN全网设备的同步工作。 网同步分为准同步、主从同步和互同步三种方式。DDN通常采用主从同步方式。,4) 网络管理系统 DDN的网络管理包括用户接入管理、网络资源的调度、路
6、由选择、网络状态的监控、网络故障的诊断、告警与处理、网络运行数据的收集与统计，以及计费信息的收集与报告等。 当网络规模很大时，如建立全国范围的公用DDN，网络管理都采用分级管理方式，在主干网上设立集中的网管控制中心(NMC：Network Management Center)，负责主干网上的电路组织和调度。主干网上还可设若干网管控制终端(NMT：Network Management Terminal)。NMT能与NMC交换网管控制信息，在授权范围内执行网管控制功能。各省内网可设有各自集中的NMC，负责本省内网上的电路组织和调度，各省内网也可设立若干个NMT，这些NMT也应能与省内NMC交换网管
7、控制信息，在授权范围内执行网管控制功能。,9.1.2 DDN的复用技术 DDN中的复用包括子速率复用和PCM帧复用等，下面分别介绍这两种复用技术。 1子速率复用 在DDN中，速率小于64 kb/s时，称为子速率，如DTE输出的速率为0.6 kb/s、2.4 kb/s、4.8 kb/s、9.6 kb/s等低速率数据信号。将各子速率复用到64 kb/s数字信道上，称为子速率复用，也就是将低速数据流合并成高速数据流，称为DDN的时分复用。时分复用的方法有比特交织和字符交织。,2PCM帧复用 PCM帧复用就是将64 kb/s的零次群复用成一次群2.048 Mb/s。按ITU-T建议，一个E1帧有32个
8、信道，其中第0信道为同步信道，第16信道为信令信道，其余30个信道均可为数字数据信道、数字话音信道及任何比例组合的数字数据和话音信道。,7.1.2 ATM基本概念 ATM是异步传送模式，它采用快速分组交换和统计复用技术。它具有如下基本特点。 1采用短而固定长度的短分组 在ATM中采用短而固定长度的分组，称为信元(Cell)。信元由53个字节组成，其中5个字节是信元头，48个字节是净荷。固定长的短分组决定了ATM系统处理时间短、响应快，特别适合实时业务和高速应用。,7.1.3 ATM协议参考模型 ITU-T I.321建议提出的ATM协议参考模型，继承了N-ISDN协议模型的优点，用分开平面的概
9、念来分离用户、控制和管理功能。因此，ATM协议参考模型包括三个平面：用户平面、控制平面和管理平面，见图7.1。 (1) 用户平面(U平面)：负责提供用户信息传送、端到端流量控制和恢复操作。 (2) 控制平面(C平面)：负责建立网络连接，管理连接以及连接的释放。控制平面主要完成信令功能。,表7.1 ATM各层功能,1物理层 物理层利用通信线路的比特流传送功能实现ATM信元的传送。这种传送功能是不可靠的。通过物理层传送的ATM信元可能丢失，它的信息域部分也可能发生错误。但是，在顺序传送多个ATM信元时，传送过程不会发生顺序的颠倒。 物理层(PHY)包含两个子层：物理媒介子层(PM：Physical
10、 Media Dependent Sublayer)和传输会聚子层(TC：Transmission Convergence Sublayer)。PM的功能依赖于传输媒介的外部特性(光纤、微波、双绞线等)，主要功能有比特传递和定时校准、线路编码和电光转换等。TC负责会聚物理层操作，它不依赖于具体媒介。TC子层完成如下主要功能：,(3) 信头产生和处理。在呼叫建立阶段，各节点分配VPI/VCI；在信息传送阶段各节点翻译VPI/VCI，如在目的端点可以把VPI/VCI翻译成服务接入点(SAP)。 (4) 一般流量控制。在用户网络接口(UNI)处，用ATM信头中的一般流量控制域来实现流量控制。 总之，
11、ATM层的主要工作是产生ATM信元的信头并进行处理。ATM层可以为不同的用户指定不同的VPI/VCI。ATM层具有OSI网络层的功能。,3AAL层 AAL层介于ATM层和高层之间，负责将不同类型业务信息适配成ATM信元。适配的原因是由于各种业务(语音、数据和图像等)所要求的业务质量(如时延、差错率等)不同。在把各个业务的原信号处理成信元时，应消除其质量条件的差异。换个角度说，ATM层只统一了信元格式，为各种业务提供了公共的传输能力，而并没有满足大多数应用层(高层)的要求，故需要用AAL层来做ATM层与应用层之间的桥梁。 AAL层具有OSI传输层、会话层和表示层的功能。,7.2.2 ATM的逻辑
12、连接 ATM采用面向连接的工作方式，为了提供端到端的信息传送能力，ATM层在接入点之间建立虚连接，并在整个呼叫期间保持虚连接。根据宽带网络的特点，ATM层的逻辑连接是在两个等级上建立的，即虚信道(Channel)级和虚通路(Path)级。 1虚信道和虚信道连接(Virtual Channel and Virtual Channel Connection) 虚信道VC指的是 ATM信元的单向通信能力。它是一个一般性的概念，与其相关联的两个实在概念是虚信道链路(VC Link)和虚信道连接(VCC：Virtual Channel Connection)。虚信道链路是两个相邻ATM实体间传递ATM信
13、元的单向通信能力，用一个VCI(VC Identifier)来标识。在ATM 复用线上具有相同VCI的信元是在同一个VC上传送的。,级连的VC链路组成VCC。一条VCC在两个VCC端点之间延伸。在点到多点的情况下，一条VCC有两个以上的端点。VCC端点是ATM层和AAL层交换信元净荷的地方。 在虚信道等级上，VCC可以提供用户到用户，用户到网络或网络到网络的信息传送。在同一个VCC上，信元的次序始终保持不变。 VC交换机完成VC路由选择的功能，这个功能包括将输入VC链路的VCI值翻译成输出VC链路的VCI值。,2虚通路和虚通路连接(Virtual Path and Virtual Path C
14、onnection) 一个大型的综合通信网要支持多个终端用户的多种通信业务，因此，网中必定会出现大量的速率不等的虚信道，在高速环境下对这些虚信道进行管理，难度很大。为此，引入了分级的方法，即将多个虚信道组成虚通路VP(Virtual Path)。 与VC相似，定义VP链路和虚通路连接(VPC)两个概念。VP链路是一束具有相同端点的 VC链路，端到端的多段VP链路组成VPC，VP链路用VPI来标识。一条VPC在两个VPC端点之间延伸，在点到多点的情况下，一条VPC有两个以上的端点。 VPC端点是VCI产生、变换或终止的地方。,在虚通路等级上，VPC可以提供用户到用户，用户到网络或网络到网络的信息
15、传送。一个VPC中的每一条VC链路都能保证其上面的信元不改变次序。 VP交换机完成VP路由选择的功能，即将输入VP链路的VPI值翻译成输出VP链路的VPI值。,3VCC和VPC之间的关系,图7.6 传输线路，VP和VC之间的关系,在一个给定接口上，两个分别属于不同VP的VC可以有同样的VCI值。因此在一个接口上用VPI和VCI两个值才能完全地标识一个VC。 虚信道连接VCC和虚通路连接VPC的关系如图7.7所示。VCC由多段VC链路组成，每段VC链路有各自的VCI，因此在VCC上任何一个特定的VCI都没有端到端的意义。每条VC链路和其他与其同路的VC链路一起组成了一个VPC。这个VPC可以由多
16、段VP链路连接而成，每当VP被交换时，VPI就要改变，但是整个VPC中的全部VC链路都不改变自己的VCI值。因此我们得出的结论是：VCI值改变时支持它的VPI一定相应地改变，而VPI改变时，其中的VCI不一定改变。换句话说，VP可以单独交换，而VC的交换必然和VP交换一起进行。,7.2.3 VP交换和VC交换 1VC交换 VPI和VCI作为逻辑链路标识，只是局部有效的，也就是说，每个VPI/VCI的作用范围只局限在链路级，即链路及与之相连的收/发器。每个交换节点在读取VPI/VCI值后，根据本地的转发表，查找对应的输出VPI/VCI进行交换并改变VPI/VCI的值。因此，信元流过VPC/VCC时要经过多次中继，见图7.8。,图7.8 VC交换,图中交换机1的3端口和交换机2的2端口之间有一条传输线路，交换机2的4端口连接交换机3的1端口。发端用户使用VPI1/VCI6接入交换机1；交换机1将输入VPI1/VCI6转换为输出VPI2/VCI15，交换机2再将输入VPI2/VCI15转换为输出VPI16/VCI8。这里VPI和VCI组合构成了网络的每段链路。最后，交换机3
