《现代通信网 中国通信学会普通高等教育“十二五”规划教材立项项目 教学课件 PPT 作者 穆维新 第九章 分组交换与帧中继》由会员分享，可在线阅读，更多相关《现代通信网 中国通信学会普通高等教育“十二五”规划教材立项项目 教学课件 PPT 作者 穆维新 第九章 分组交换与帧中继（56页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、现代通信网,1,第九章 分组与帧中继数据通信网,现代通信网,2,数据通信是计算机技术和通信技术相结合的产物，数据通信网是计算机网络通信赖以生存的基础，计算机网络的特点是数据量大，突发性强，当有信息要传送时，希望能在短时间内传完，所以它占用的线路时间很短，但要求占用足够大的带宽。目前，公用数据通信网是由电信经营商在运营，并向全社会提供数据通信业务。我国的数据通信网主要有分组交换网（CHINAPAC或PSPDN）、帧中继网（FRN）和数字数据网（CHINADDN）。其中，数字数据网将在第10章中单独介绍。本章将对基于X.25协议的分组交换、帧中继的概念，应用及组网等进行叙述。,现代通信网,3,第一
2、节 分组交换网 目前，我国的数据通信网主要有分组交换网（CHINAPAC）、帧中继网（FRN）和数字数据网（CHINADDN）。,现代通信网,4,数据通信是计算机技术和电信技术相结合的产物. 分组交换方式的特点是：信道可动态复用、路径可以有多种选择、有一定的带宽、灵活性好、可靠性高、但算法复杂。它较适合计算机通信的特点，因此，当前已开通了世界范围的分组交换数据传送业务，分组交换网得到很大的发展。,现代通信网,5,图9.1 数据通信系统的基本构成,数据是指用数字信号代表的文字、数字及符号等， 是以传输和交换数据为业务特征的电信通信方式， 数据通信系统的构成如图9.1所示。,现代通信网,6,公用交
3、换分组数据网（PSPDN，Public Switching Package Data Network）为大型网络，汇接点由一个大容量的交换机构成，通常采用两极结构，根据业务流量、流向和地区设立一级和二级交换中心。我国公用交换分组数据网（CHINAPAC）的结构如图9.2所示。CHINAPAC实行两级交换，设立一级和二级交换中心。,现代通信网,7,图9.2 我国PSPDN的等级结构和各级交换中心的配置,现代通信网,8,分组交换采用面向连接的虚（逻辑）电路交换方式。类似于电路交换方式，虚电路交换方式在通信前需要建立一条端到端的虚电路，通信结束后拆除这条虚电路。一个端到端的通信往往要经过多个转接节点
4、，即在分组网中端到端所建立的虚电路一般由多个逻辑信道串接而成，并由这些串接的逻辑信道号（标记）来识别这条虚电路。,分组交换,现代通信网,9,每个分组通过链路层都放在信息帧的I字段中， 如图9.3所示。也就是每个信息帧要装配成一个分组， 为了对其进行控制，每个分组都有一个分组头。,图9.3 信息帧,现代通信网,10,分组头格式如图9.4所示，分组头有GFI、LCGN、LCN和分组类别格式共3个字节。 （1）GFI（通用格式表示符） 分组头格式85bit位，其中： Q = 0 表示分组包装的是用户数据 Q = 1 表示分组包装的是控制信息 D = 0 表示数据分组由本地确认（DTEDCE接口之间）
5、 D = 1 表示数据分组由端到端确认（DTEDTE接口之间） S S = 01 表示分组顺序编号按模8方式工作 S S = 10 表示分组顺序编号按模128方式工作,现代通信网,11,（2）LCGN+LCN（逻辑信道群号+逻辑信道号） LCGN（分组头格式第1字节41比特位）为高4比特，LCN（第2字节81比特位）为低8比特这样可寻址212=4 096个逻辑信道号，由于“0”编号留作其他用途，如再启动（Restart），诊断（Diagnostic）等分组，实际只有4 095个。编号在1255用LCN就够了。2564 095用LCGN扩充。通常人们将LCGN+LCN统称逻辑信道号。 （3）分组
6、类型识别符 分组头格式第3字节81比特位，用于不同得分组： 呼叫建立分组、数据传输分组、恢复分组、呼叫清除分组等。分组类型如表9.1所示。,现代通信网,12,图9.4 分组头格式,现代通信网,13,表9-1 分组类型（模8）,现代通信网,14,用于建立连接的分组有呼叫请求分组、呼叫接收分组、释放分组等。图9.5（a）给出的是数据分组格式（模8），它只有逻辑信道号，无主/被叫终端地址号。仅用12个比特位表示逻辑信道号（LCN），以示去向，省去了最少32位长的被叫地址，减小了分组的开销，提高了传输效率。每次通信前要先建立虚电路，然后通过虚电路传输数据分组，直至本次通信完成。交换机利用LCN寻址比利
7、用被叫终端地址寻址要简单得多。,现代通信网,15,图9.5 数据分组格式,现代通信网,16,现在通过例子来说明分组交换虚电路的建立与释放过程，终端DTE A欲与终端DTE B建立通信联系，中间经过交换机A和交换机B。图9.6（a）所示为接续网络示意图；图9.6（b）所示为虚电路的建立过程；图9.6（c）所示为交换机A的出/入逻辑信道号对应表；图9.6（d）所示为交换机B的出/入逻辑信道号对应表；图9.7所示为虚电路释放过程。,现代通信网,17,图9.6 虚电路的建立过程,现代通信网,18,图9.7 虚电路的释放过程,现代通信网,19,第二节 X.25协议 公共数据网源于计算机之间进行通信，以及
8、为远程计算机接入计算机网提供一种公共通道。公共数据网是由若干个交换节点组成的，接点的作用就是将分组送到目的地。为此，原CCITT专门制定了X系列建议，分组交换网用的就是X.25协议（简称X.25），分组交换网国际互连网间接口是X.75协议。,现代通信网,20,X.25各层在功能上互相独立，相邻层之间通过界面发生联系。每一层接收来自下一层的服务，并且向上一层提供服务。X.25协议包括物理层、链路层和分组层3个协议层。来自上层的应用报文在X.25分组层被分成长度为8个字节或128个字节的字段，在字段前加上分组标题（分组头）便形成了一个分组，再作适当处理后发送给X.25数据链路层。 X.25的三层是
9、和OSI模型的下三层一一对应的，只是将OSI的网络层（第3层）改为分组层，其功能是一致的。如图9.8所示，采用X.25接口规定，用户就能在DTE和DCE之间使用一条物理链路建立多路同时的虚呼叫（VC）。,现代通信网,21,图9.8 X.25分层结构连接示意图,现代通信网,22,X.25从第1级到第3级数据传送的单位分别是“bit”、“帧”和“分组”。当DTE向DCE传送信息时，第2级（链路层）接收到其上一级（分组层）的信息后，加上标志后通过下一级，就是物理层所提供的接口将信息传送出去，如图9.9所示。分组级以上的更高级都称用户级。,现代通信网,23,图9.9 X.25各层对应格式及关系,现代通
10、信网,24,为了保证传输的可靠性，对第3层所形成的分组，在链路层需要在每个分组前添加HDLC（高级数据连接控制规程）帧头，以形成X.25第2层的HDLC帧。HDLC帧结构如图9.10所示，包括标志（F）、地址（A）、控制（C）、信息（I）和帧校验序列（FCS）等字段。链路层起到桥梁作用，在这个桥梁上不断传送分组。,现代通信网,25,图 9.10 HDLC的帧结构,现代通信网,26,如图9.11所示，两个X.25接口建立的端到端的3个虚呼叫，呼叫1在本地X.25接口分配的LCN为“253”，而被叫1在远端接口LCN分配为“1”，呼叫2在本地X.25接口分配的LCN为“252”，而被叫2在远端接口
11、LCN分配为“2”，以此类推。由本地LCN和远端LCN所连的通路为虚通路。图中虚线连接部分，一个主叫DTE可以和多个被叫DTE建立虚电路，反之也可。,现代通信网,27,图9.11 虚呼叫LCN分配,现代通信网,28,第三节 分组网的应用 用户可使用市话电缆，经Modem进入PSPDN，或在数字线路条件下，经数据服务单元（DSU）或同步调制解调器进入PSPDN。PSPDN也可通过相关协议实现与的其他网络连接。,现代通信网,29,在呼叫请求时，由ISDN的分组处理器根据接入点标识符接入B信道或D信道。 当PSPDN与ISDN互联使用分组交换D信道时，两个网络间呼叫控制信号按X.75的规定定义连接。
12、 当PSPDN与ISDN互联使用电路交换信道时有两种情况：用呼叫控制方法将来自PSPDN的呼叫映射到ISDN的电路交换信道上；用指定端口接入的方法。 用于两个网络间呼叫控制信息的映射（转换），如图9.12所示。,现代通信网,30,图9.12 PSPDN与ISDN的连接,现代通信网,31,CCITT X.31建议还规定了现有X.25分组终端经ISDN接入PSPDN的标准和进入ISDN的两种情况：X.25 DTE的呼叫通过ISDN是“透明传送”的，而X.25的第2、3层功能（链路层和网络层）则在ISDN之外的互通端口IP执行，如图9.13所示。 在ISDN内提供分组处理功能，即X.25的1、2、3
13、层功能均在ISDN内执行，如图9.14所示。,现代通信网,32,图9.13 ISDN透明传输X.25DTE呼叫,现代通信网,33,如图9.14 ISTN提供分组处理呼叫,现代通信网,34,用户接入CHINAPAC，如图9.15所示。用户终端设备接入方式有两类：一类是具有分组能力的分组型终端P-DTE（简称PT），如计算机、智能终端等；另一类是以字符形式收发信息的一般终端，为非分组型终端C-DTE（简称NPT），如异步字符终端、电话机等。,现代通信网,35,图9.15 用户接入CHINAPAC 示意图,现代通信网,36,表9-2 终端接入表,SNA/SDLC（系统网络结构/同步数据链路控制）终端
14、 采用IBM的SNA/SDLC规程的同步终端，可提供2 400bit/s、19.2kbit/s、64kbit/s等速率的数据业务。表9.2为不同用户终端类型所采用的入网方式、接口规程、物理接口及提供的速率。,现代通信网,37,第四节 帧中继 分组交换由于受到X.25网络体系的限制，不能很好地提供高速的服务。因此，人们在X.25的基础上，成功地研制出帧中继。帧中继又称快速分组交换,帧中继网络本身不执行数据流控制、差错检验和校正等,而把它们交给由端到端操作的更高层协议去执行。这样，数据传输和交换速度都大大高于X.25的分组交换网。,现代通信网,38,帧中继X.25在新的传输系统、新型终端设备迅速发
15、展的条件下，主要是为适应急剧增长的LAN互联的形式下发展的技术,它只完成OSI的物理层和数据链路层核心层的功能，保存了X.25的链路层HDLC的帧格式，但不采用LAPB规程，而按照ISDN标准，使用D信道链路接入协议, 在链路层(帧级)实现链路的复用和转接,而完全不用网络层,故得名帧中继。,现代通信网,39,图9.16是分组交换和帧中继方式的对比，从源点到达终点传输一帧数据在网络各个链路上所要传送的控制信息。图9.16（a）是一般分组交换的情况，每个节点在收到一帧后都要发回确认信息，而终点收到一帧后向源点发回端到端的确认信息时也要逐个节点进行确认。图9.16（b）是帧中继传输一帧数据的情况，到
16、达每个节点后只转发帧，不确认帧。而是等到终点收到该帧后向源点发回端到端的确认信息，是逐个节点进行转发确认信息。由此可以看出，帧中继不需要有逐端的链路控制能力，所以就不需要第3层。,现代通信网,40,与分组交换一样，采用专向连接的交换形式，可提供SVC（交换虚电路）业务和PVC（永久虚电路）业务。但目前只采用PVC业务，如图9.17所示。 图9.18所示的是LAPF（及LAPE，“F”表示帧中继，“E”表示扩展）帧结构。 图9.19所示的是帧中继对应于各层协议的连接示意图。,现代通信网,41,图9.16 分组交换和帧中继方式的对比,现代通信网,42,FRAD：帧中继组装和拆分；PVC:永久虚电路；LAN:局域网 图9.17 PVC连接,现代通信网,43,图9.18 帧中继的帧结构,现代通信网,44,图9.19 帧中继
