2010年 5月 21日星期五 2时 18分 56秒 计算机网络技术实用教程 (第 3版 )
第 6章 广 域 网
本章基本要求：
? 了解广域网的特点、服务类型及实现方式；
? 了解常见的广域网设备；
? 了解若干典型的广域网协议和技术，包括 PPP,ISDN、
ATM、帧中继和 SDH技术等。
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第 6章 广 域 网
6.1 广域网概述
6.2 电话网
6.3 数字数据网 （ DDN）
6.4 ISDN
6.5 分组交换网
6.6 帧中继
6.7 ATM
6.8 SDH技术
习 题
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6.1 广域网概述
广域网（ WAN）是一个运行地域超过局域网的数据通信
网络。广域网通常使用电信运营商提供的数据链路在广域范
围上访问网络带宽。广域网将位于各地的多个部分连接起来，
并与其他组织连接、与外部服务（比如数据库）连接以及与
远程用户连接。广域网通常可以传输各种各样的通信类型，
比如语音、数据和视频。
广域网的主要特性包括：
? 广域网运行在超出局域网地理范围的区域内。
? 使用各种类型的串行连接来接入广泛地理领域内的带宽。
? 连接分布在广泛地理领域内的设备。
? 使用电信运营商的服务。
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6.1 广域网概述
6.1.1 广域网设备
根据定义，广域网连接相隔较远的设备，这些设备包括如下
几部分。
? 路由器（ Router）：提供诸如局域网互连、广域网接口等
多种服务，包括 LAN和 WAN的设备连接端口。
? WAN交换机（ Switch）：连接到广域网带宽上，进行语音、
数据资料及视频通信。 WAN交换机通常在 OSI参考模型的数据链
路层之下运行。
? 调制解调器（ Modem）：包括针对各种语音级（ Voice
Grade）服务的不同接口，信道服务单元／数字服务单元
（ CSU/DSU）是 T1/E1服务的接口，终端适配器／网络终结器
（ TA/NT1）是综合业务数字网（ ISDN）的接口。
? 通信服务器（ Communication Server）：汇集拨入和拨出
的用户通信。
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6.1 广域网概述
6.1.2 广域网标准
广域网只涉及 ISO/OSI低 3层：物理层、数据链路层和网络层，
它将地理上相隔很远的局域网互连起来。广域网能提供路由器、交
换机以及它们所支持的局域网之间的数据分组／帧交换。
1．物理层协议
物理层协议描述了如何为广域网服务提供电气、机械、操作和
功能的连接到通信服务提供商。广域网物理层描述了数据终端设备
（ DTE）和数据通信设备（ TCE）之间的接口。连接到广域网的设备
通常是一台路由器，它被认为是一台 DTE。而连接到另一端的设备
为服务提供商提供接口，这就是一台 DCE。
WAN的物理层描述了连接方式,WAN的连接基本上属于专用或专
线连接、电路交换连接、包交换连接等 3种类型。它们之间的连接
无论是包交换或专线还是电路交换，都使用同步或异步串行连接。
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6.1 广域网概述
表 6.1 广域网物理层标准
标 准 描 述
EIA/TIA-232 在近距离范围内，允许 25针 D连接器上的信号速度最高可达 64 kbps，以前称 RS-232。
EIA/TIA-449
EIA-530
是 EIA／ TIA-232的高速版本（最高可达 2 Mbps），它使用 36针 D
连接器，传输距离更远，也被称为 RS-422或 RS-423
EIA/TIA-
612/613
高速串行接口（ HSSI），使用 50针 D连接器，可以提供 T3（ 45
Mbps）,E3（ 34 Mbps）和同步光纤网（ SONET） STS-1（ 51.84
Mbps）速率的接入服务
V.35
用来在网络接入设备和分组网络之间进行通信的一个同步、物理
层协议的 ITU-T标准。 V.35普遍用在美国和欧洲，其建议速率为 48
kbps
X.21 用于同步数字线路上的串行通信 ITU-T标准，它使用 15针 D连接器，主要用在欧洲和日本
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6.1 广域网概述
2．数据链路层协议
在每个 WAN连接上，数据在通过 WAN链路前都被封装到帧
中。为了确保验证协议被使用，必须配置恰当的第 2层封装
类型。协议的选择主要取决于 WAN的拓扑和通信设备。 WAN
数据链路层定义了传输到远程站点的数据的封装形式，详
见 6.1.3小节。广域网数据链路层协议描述了在单一数据路
径上各系统间的帧传输方式。
3．网络层协议
著名的广域网网络层协议，有 CCITT的 X.25和 TCP/IP协
议中的 IP等。
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6.1 广域网概述
6.1.3 广域网帧封装格式
为了确保使用恰当的协议，必须在路由器配置适当的第 2层封
装。协议的选择需要根据所采用的广域网技术和通信设备确定。
路由器把数据报以二层帧格式进行封装，然后传输到广域网
链路。 默认情况下,Cisco路由器的串口封装使用 HDLC协议。
要使用其他封装，必须要手动配置。封装协议的选择依赖于所
使用的广域网技术和通信设备。通常的广域网协议有以下几种：
① 点对点协议（ PPP）② 串行线路互连协议（ SLIP,Serial
Line Internet Protocol）③ HDLC:HDLC同时支持点对点与点
对多点连接。④ X.25／平衡式链路访问程序（ LAPB）⑤ 帧中
继⑥ ATM,ATM适于利用高速传输介质（如 SONET）。⑦
Cisco/IETF：用来封装帧中继流量。⑧ 综合业务数字网
（ ISDN）。
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6.1 广域网概述
最常用的两个广域网协议是 HDLC和 PPP，所有串行线路
的封装共享一个公共的帧格式，帧格式在第 4章已经介绍过。
每种广域网连接类型使用一个第 2层的协议来封装广域
网链路的数据。为确保使用正确的封装协议，必须为路由
器的每个串行接口配置使用第 2层封装类型。
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6.1 广域网概述
6.1.4 广域
网连接的选择
一般如图 6.1
所示，有两种
类型的广域网
连接可供选择：
专线和交换连
接。交换连接
可以是电路交
换或者是分组
交换。
广域网
专线型 交换型
电路交换 分组／信元交换
基本电话服务
ISDN
X.25
帧中继
ATM交换式
多兆位数据服务
租用线路：
T1/E1线路
T3/E3线路
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6.1 广域网概述
1．专线连接与 DDN接入
专线连接是一种租用线路的方式，提供全天候服务。专线通常用于
传输数据资料、语音，同时也可以传输视频图像。在数据网络设计中，
专线通常提供主要网站或园区间的核心连接或主干网络连接，以及
LAN对 LAN的连接。 专线网络常用的典型连接技术如下：
? 56 kbps。
? 64 kbps。
? T1（ 1.544 Mbps）美国标准。
? E1（ 2.048 Mbps）欧洲标准。
? E3（ 34.064 Mbps）欧洲标准。
? T3（ 44.736 Mbps）美国标准。
? xDSL
? SONET：一系列高速的物理层技术。
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6.1 广域网概述
2．分组交换连接
又称包交换，它不依赖于承载网提供的专用的点对点
线路，是让 WAN中的多个网络设备共享一条虚拟电路
（ Virtual Circuit）进行数据传输。
在包交换式网络中，提供商通过配置自己的交换设备
产生虚拟电路（ VC,Virtual Circuit）来提供端到端
连接。
帧中继,SMDS和 X.25都属于包交换式的广域网技术。
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6.1 广域网概述
3．电路交换连接
在电路交换式网络中，专用物理电路只是为每一个通信
对话临时建立的。典型的电路交换式链路有如下几种：
? 异步串口连接（ POTS）；
? ISDN基本速率接口（ BRI）；
? ISDN基群速率接口（ PRI）。
4．信元交换
信元交换服务（ Cell-Switch Service）提供了一种专
用连接交换技术，将数字化的数据组织成信元单元，然后
用数字信号技术将其在物理介质中传输。
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6.1 广域网概述
信元交换服务最常用的有两种：异步传输模式（ ATM，
Asychronous Transfer Mode）和交换式多兆比特数据服
务（ SMDS,Switched Multimegabit Data Service）。
5．拨号、电缆和无线服务
包括拨号调制解调器（ Dialup Modems）、电缆调制解
调器（ Cable Modems）以及地面和人造卫星的无线服务
（ Terrestrial and Satellite Wireless）。
6.1.5 如何选择适当的广域网技术
每一种广域网线路类型都既有优点又有缺点。当选择广
域网线路时，有许多因素需要考虑。主要是实用性、带宽
和费用。
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6.1 广域网概述
6.1.6 数据报和虚电路
从层次上看，广域网中的最高层就是网络层。网络层为
接在网络上的主机提供的服务可以有两大类，即无连接的
网络服务和面向连接的网络服务。这两种服务的具体实现
就是通过所谓的数据报服务和虚电路服务。
虚电路常用于其服务方式为面向连接的子网中。虚电路
的想法是避免对发送的每一个分组都必须进行路由选择。
取而代之的方法是，当建立连接时，从源端机器到目的端
机器的路由就作为连接建立的一部分加以保存，此路由用
于传输连接上的所有数据，这与电话系统的工作原理完全
一样。当释放连接时，虚电路也随之撤销。
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6.1 广域网概述
与之相反，对于数据报通信子网，即使其服务方式是面
向连接的，也不预先选择路由。发出的每一个分组所选择
的路由独立于其前面发出的分组，后续的分组可以走不同
的路由。虽然数据报通信子网必须做更多的工作，但它比
虚电路式通信子网更健壮，更容易处理传输失败和拥塞的
数据。
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6.2 电话网
6.2.1 公用电话交换网
公用电话交换网（ PSTN）是向公众提供电话通信服务的
一种通信网。它是国家公用通信基础设施之一，由国家电
信部门统一建设、管理和运营。
根据地理范围，电话通信网可分为：国际长途电话网、
国内长途电话网、本地电话网以及用户延伸或补充设备。
电话通信网主要提供电话通信服务，同时还可提供非话
音的数据通信服务，例如电报、传真、数据交换、可视图
文等。
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6.2 电话网
6.2.2 计算机交换分机
计算机交换分机（ CBX,Computer Branch Exchange）
是数字交换和电话交换系统两种技术的结合，早先的 CBX是
一种专用交换机（ PBX,Private Branch Exchange）。
PBX是一种由某个组织所有或租用的办公室设备，它把设施
内的电话线互连，并可访问公用电话系统，通常是市内的
电话用户拨三四个数码就能呼叫设施内的另一个电话。若
拨一个号码（通常是 0或 9）就听到接外线的拨号音，意味
着允许呼叫者拨外线号码。
CBX中采用了几种新的方法,CBX能支持声音／数据工作
站；电话用一对双绞线，终端用两对双绞线，通常用电话
而不是用终端或键盘来选择目的端口。
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6.2 电话网
6.2.3 点到点通信
通常点到点的通信主要适用于两种情况：第一种情况是成
千上万个组织有各种局域网，每个局域网含有众多主机和一
些连网设备以及连接至外部的路由器，通过点到点的租用线
路和远地路由器相连；第二种情况是成千上万个用户在家里
使用调制解调器和拨号电话线连到 Internet，这是点到点连
接的最主要应用。
不论是路由器对路由器的租线连接，还是拨号的主机到路
由器的连接，都需要制订点到点的数据链路协议，用以组成
帧、进行差错控制以及其他数据链路层功能。有两种协议广
泛用于 Internet，即串行 IP协议（ SLIP,Serial Line IP）
和点对点协议（ PPP,Point to Point Protocol）。
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6.3 数字数据网（ DDN）
6.3.1 DDN概述
数字数据网（ DDN,Digital Data Network）是利用数字
信道提供半永久性连接电路，以传输数据信号为主的数据传
输网络。通过该网络可为最终用户提供全程端到端数字数据
业务（是指为公用电信网内部用户提供点到点或点到多点数
字专用电路）。
DDN的传输媒介有光缆、数字微波、卫星信道以及用户端
可用的普通电缆和双绞线。
DDN为用户提供专用电路、帧中继和压缩话音／ G3传真和
虚拟专用网等业务。具有传输质量高、距离远、传输速率高、
网络延迟小、无拥塞、透明性好、用户接入方便、传输安全
可靠、网络管理方便、适合高流量用户接入等优点。
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6.3 数字数据网（ DDN）
6.3.2 DDN的组成
DDN主要以硬件为主，对应 OSI模型的低 3层。主要由四
大部分组成：
1．本地传输系统,本地传输系统由用户设备和用户环路
（包括用户线和网络接入单元）组成。用户设备通常是数
据终端设备（ DTE）、电话机、传真机、计算机等。用户线
是一般市话用户电缆。网络接入单元可为基带型或频带型、
单路或多路复用传输设备等。
2,DDN结点,DDN结点的功能主要由两大部分组成：复用
和交叉连接。 DDN利用电信网的数字通道工作，通常采用时
分复用技术。
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6.3 数字数据网（ DDN）
3．局间传输及网同步系统,局间传输及网同步系统由两
部分组成：局间传输和同步时钟供给。局间传输是指结点
间的数字通道以及各结点通过与数字通道的各种连接方式
组成的各种网络拓扑。在我国，目前主要采用 T1（ 2048
kbps）数字通道，少部分采用 E1数字通道。同步时钟供给
则是由于 DDN是一个同步数字传输网，为了保证全网所有设
备同步工作，必须有一个全国统一的同步方法来确保全网
设备的同步。
4．网络管理系统,对于一个公用的 DDN来讲，网络管理
至少包括：用户接入管理，网络资源的调度和路由管理，
网络状态的监控，网络故障的诊断、报警与处理，网络运
行数据的收集与统计，计费信息的收集与报告等。
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6.3 数字数据网（ DDN）
6.3.3 DDN的网络结构
DDN的网络结构按网络的组建、运营、管理和维护的责
任地理区域，可分为一级干线网、二级干线网和本地网三
级。各级网络应根据其网络规模、网络和业务组织的需要，
参照前面介绍的 DDN结点类型，选用适当类型的结点，组建
多功能层次的网络。可由 2 Mbps结点组成核心层，主要完
成转接功能；由接入结点组成接入层，主要完成各类业务
接入；由用户结点组成用户层，完成用户入网接口。
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6.3 数字数据网（ DDN）
6.3.4 网络业务
DDN网络业务分为专用电路、帧中继和压缩话音／ G3传
真、虚拟专用网等业务。 DDN的主要业务是向用户提供中、
高速率，高质量的点到点和点到多点数字专用电路（简称
专用电路）；在专用电路的基础上，通过引入帧中继服务
模块（ FRM），提供永久性虚电路（ PVC）连接方式的帧中
继业务；通过在用户入网处引入话音服务模块（ VSM）提供
压缩话音／ G3传真业务。在 DDN上，帧中继业务和压缩话音
／ G3传真业务均可看做在专用电路业务基础上的增值业务。
压缩话音／ G3传真业务可由网络增值，也可由用户增值。
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6.4 ISDN
综合业务数字网（ Integrated Service Digital Network，
简称 ISDN）是基于现有的电话网络来实现数字传输服务的标准，
与后来提出的宽带 ISDN相对应。传统的 ISDN又被称为窄带
（ Narrowed） ISDN即 N-ISDN，简称 ISDN。
CCITT（现更名为国际电信联合会 ITU）将 ISDN定义为,ISDN
是由电话综合数字网（ IDN）演变而来的，它向用户提供端到端
的连接，并支持一切话音、数字、图像、图形、传真等广泛业
务。用户可以通过一组有限的、标准的、多用途用户网络接口
来访问这个网络获得相应的业务。
ISDN又称“一线通”，即可以在一条线路上同时传输语音和
数据，用户打电话和上网可同时进行。 ISDN的出现，使
Internet的接入方面产生了很大的效果，极大地加快了
Internet在我国的普及和推广速度。
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6.4 ISDN
6.4.1 ISDN的组成
ISDN的组成包括了许多终端、终端适配器（ TA）、网络
终端设备（ NT）、线路终端设备和交换终端设备。如图 6.4
所示,ISDN终端分为标准 ISDN终端（ TE1）和非标准 ISDN
终端（ TE2）。 TE1通过 4根,2对数字线路连接到 ISDN网络。
TE2连接 ISDN网络要通过 TA。网络终端也被分为网络终端 1
（ NT1）和网络终端 2（ NT2）两种类型。图 6.4中,R,S、
T,U等是 ISDN组件之间的连接点，称为 ISDN参考点。
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6.4 ISDN
TE1 NT2（ PBX） NT1
ISDN
交
换
机
ISDN
交
换
机
公用网络
或专用网络
TATE2
UTS
R
图 6.4 ISDN的基本组成
? 标准 ISDN终端（ TE1）,TE1是符合 ISDN接口标准的用户
设备，如数字电话机,G4传真机和可视电话终端等，接入
S/T参考点。
? 非标准 ISDN终端（ TE2）,TE2是不符合 ISDN接口标准的
用户设备,TE2需要经过终端适配器（ TA）的转换，才能接
入 R参考点。
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6.4 ISDN
? 终端适配器（ TA）：完成适配功能，包括速率适配和
协议转换等，使 TE2能够接入 ISDN。
? 网络终端 1（ NT1）,NT1是放置在用户处的物理和电
器终端装置，它属于网络服务提供商的设备，是网络的边
界。通过 U参考点接入网络，采用双绞线，距离可达 1000
m。
? 网络终端 2（ NT2）,NT2又称为智能网络终端，如数
字 PBX、集中器等，它可以完成交换和集中的功能。通过 T
参考点接入 NT1。 T参考点采用 4线电缆。如果没有 NT2就是
一个住宅系统，此时 S和 T可以合在一起，称 S/T参考点。
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6.4 ISDN
6.4.2 ISDN和 OSI模型
ISDN是由 ITUT制定的一组跨越 OSI模型的物理层、数据
链路层、网络层的标准。
? 物理层：在 ITUT的 I.430中定义了对 ISDN基本速率接
口（ BRI）的物理层规范。在 ITUT的 I.431中定义了对 ISDN
基群速率接口（ PRI）的物理层规范。
? 数据链路层,ISDN的数据链路层规范是以 LAPD为基础
的，在 ITUT的 Q.920和 ITUT Q.921中作了正式的描述。
? 网络层,ISDN网络层是在 ITUT Q.930和 Q.931中定义
的。这两个标准结合在一起，描述了用户到用户、电路交
换和数据报交换连接的规范。
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6.4 ISDN
6.4.3 通路类型和接口结构
ISDN用户 -网络接口中有两个重要因素，即通路类型和
接口结构。通路是表示接口信息传输的能力。通路根据速
率、信息性质以及容量又可以分成几种类型，称为通路类
型。通路类型的组合称为接口结构，它规定了在这个结构
上最大的数字信息传输能力。
1．通路类型
通路有两种主要类型，一种类型是信息通路，为用户传
输各种信息流；另一种是信令通路，它为了进行呼叫控制
而传输信令信息。
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6.4 ISDN
根据 CCITT建议，在用户／网络接口处向用户提供的通路有以下类型：
? A通路,4 kbps，模拟电话使用。
? B通路,64 kbps，供传递用户信息用。
? C通路,8 kbps或 16 kbps，用于数字通信。
? E28通路：用于 ISDN内部信令传输的 64 kbps数字信道。
? D通路,16 kbps或 64 kbps，供传输信令和分组数据使用。
? H0通路,384 kbps，供传递用户信息用（如立体声节目、
图像和数据等）。
? H11通路,1536 kbps，供传递用户信息用（如高速数据传
输、会议电视等）。
? H12通路,1920 kbps，供传递用户信息用（如高速数据传
输、图像和会议电视等）。
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6.4 ISDN
通常使用的是 B信道和 D信道。 B信道只传输用户信息，可用于电
路交换、分组交换和半永久交换。 D信道主要用于传输电路交换的
信令信息，还可以用于传输分组交换数据。
2．接口结构
已经标准化的 ISDN用户 -网络接口有两类，
（ 1）基本接口（ BRI）
基本接口是把现有电话网的普通用户线作为 ISDN用户线的接口，
它是 ISDN最常用、最基本的用户 -网络接口。它由两个 B通路和一
个 D通路（ 2B+D）构成。 B通路的速率为 64 kbps,D通路的速率为
16 kbps。所以用户可以利用的最高信息传输速率是 64?2+16=144
kbps。
这种接口是为最广大的用户使用 ISDN而设计的。它与用户线二
线双向传输系统相配合，可以满足千家万户对 ISDN业务的需求。
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6.4 ISDN
（ 2）一次群速率接口（ PRI）
一次群速率用户 -网络接口的结构根据用户对通信的不
同要求可以有多种安排。一种典型的结构是 nB+D。 n的数值
对应于 2.048 Mbps和 1.544 Mbps的基群，分别为 30或 23。
在此,B通路和 D通路的速率都是 64 kbps。这种接口结构，
对于以 NT2为综合业务用户交换机的用户而言，是一种常用
的选择。当用户需求的通信容量较大时（例如，大企业或
大公司的专用通信网络），一个一次群速率的接口可能不
够使用。这时可以多装几个一次群速率的用户 -网络接口，
以增加通路数量。在存在多个一次群速率接口时，不必在
每个一次群接口上分别设置 D通路，可以让 n个接口合用一
个 D通路。
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6.4 ISDN
6.4.4 ISDN的应用
ISDN的作用是为用户提供一系列综合的业务，这
些业务分为承载业务、用户终端业务和补充业务三
大类。
1.承载业务是指由 ISDN网络提供的单纯的信息传输
业务，其任务是将信息从一个地方传输到另一个地
方，在传输过程中对数据不进行任何处理。
2.用户终端业务指那些由网络和用户终端设备共同
完成的业务，除了电话、可视图文、用户电报、可
视电话等业务外,ISDN主要用于接入 Internet。
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6.4 ISDN
个人用户使用 Internet接入这项业务主要是利用 ISDN的
远程接入功能，接入时采用拨号方式。企业用户则可以使
用 ISDN作为备份线路，如远程办公室和中心办公室之间的
备份线路，这样不但可以防止断线，同时还可以分担主干
线路的数据流量。
3.用户补充业务是对承载业务和用户终端业务的补充和扩
展，它为用户提供更加完善和灵活的服务，如主叫用户线
识别、被叫用户线识别、呼叫等待等。
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6.5 分组交换网
6.5.1 什么是分组交换网
分组交换是一种在距离相隔较远的工作站之间进行大容
量数据传输的有效方法，它结合线路交换和报文交换的优
点，将信息分成较小的分组进行存储、转发，动态分配线
路的带宽。它的优点是出错少，线路利用率高。
分组交换数据网提供数据报和虚电路两种服务。
虚电路建立在 X.25的第 3层，在虚电路方式中，一次通
信要经历建立虚电路、数据传输和拆除虚电路 3个阶段。一
旦建立虚电路，则该虚电路不管有无数据传输都要保持到
虚电路拆除或因故障而中断。如果因故障而中断，则需重
新建立虚电路，以继续未完成的数据传输。
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6.5 分组交换网
X.25提供以下两种虚电路服务。
（ 1）交换虚电路
交换虚电路类似于电话交换，即双方通信前要建立一条
虚电路供数据传输，通信完毕后要拆除这条虚电路，供其
他用户使用。
（ 2）永久虚电路
永久虚电路可在两个用户之间建立永久的虚电路，用户
间需要通信时无须建立连接，可直接进行数据传输，如使
用专线一样。
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6.5 分组交换网
6.5.2 X.25标准
（ 1） X.25层次结构
X.25由 3层组成，对应于 ISO/OSI互连参考模型的低 3层,
① 物理层定义数据终端设备（ DTE）（如计算机、智能终端、
前端通信处理机等）与数据电路终端设备（ DCE）（如网络结点、
分组交换机等）之间建立物理连接和维持物理连接所必需的机
械、电气、功能和规程。
② 链路访问层定义数据链路控制过程，即控制链路的操作过
程和纠正通信线路的差错。采用 HDLC的子集 LAP-B作为该层的标
准。
③ 分组层定义 DTE与 DCE之间数据交换的分组格式和控制过程，
包括多条逻辑信道到一条物理连接的复用，分组流量控制和差
错控制等。
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6.5 分组交换网
（ 2）建立连接和拆除连接
建立和拆除虚电路连接时，发送方 DTE先向本地 DCE发出
呼叫连接请求分组,DCE选择合适的路径将该分组通过网络
传输到接收方的 DCE，并送给接收方 DTE，接收方 DTE回送
一个呼叫接收分组给发送方 DTE，因此建立起虚电路后就可
以传输数据了。数据传输完毕后，一方 DTE发出连接拆除分
组给本地 DCE，另一方 DCE接收到该分组后，发送一拆除指
示分组给 DTE，则双方 DTE的连接就拆除了 。
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6.5 分组交换网
6.5.3 分组交换网的组成
X.25分组交换网由分组交换机、通信传输线路和用户接
入设备组成。
1．分组交换机,分组交换机是分组交换网中最关键的设
备，分为中间结点交换机和本地交换机。
2．通信传输线路,通信传输线路分为分组交换机间的中
继传输线路和用户传输线路。中继传输线路通常使用 n?64
kbps的数字信道。
3．用户接入设备,用户终端是 X.25分组交换网的主要用
户接入设备。用户终端设备分为分组型终端（ PT）和非分
组型终端（ NPT）。
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6.6 帧中继
6.6.1 帧中继概述
帧中继技术继承了 X.25提供的统计复用功能和采用虚电
路交换的优点，但是简化了可靠传输和差错控制机制，将
那些用于保证数据可靠性传输的任务（如流量控制和差错
控制等）委托给用户终端或本地结点机来完成，从而在减
少网络时延的同时降低了通信成本。帧中继中的虚电路是
帧中继包交换网络为实现不同 DTE之间的数据传输所建立的
逻辑链路，这种虚电路可以在帧中继交换网络内跨越任意
多个 DCE设备或帧中继交换机。虚电路为两个相互通信的
DTE结点之间提供了面向连接的第 2层服务。在帧中继网络
中，不同的虚电路由数据链路连接标识符（ DLCI,Data-
Link Connection Identifier）进行标识。
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6.6 帧中继
帧中继技术比较容易实现，主要用软件实现，不需过多
的硬件投资。可以在 X.25网的基础上提供帧中继功能，也
可以通过在 DDN网上增加适当的模块提供帧中继的端口。
帧中继向高层提供虚电路服务方式，包括交换虚电路
（ SVC,Switched Virtual Circuits）与永久虚电路
（ PVC,Permanent Virtual Circuits），所谓交换式虚
电路是一种“临时”的电路连接，它只有在双方需要通信
时才建立，而永久性虚电路中的连接与双方是否需要进行
通信无关，或者说这种连接是“永久”存在的。在帧中继
中,PVC是一种更为普遍使用的方式。
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6.6 帧中继
从网络层次上看，相对于具有 3层体系的 X.25而言，帧中继网
络只有物理层和链路层两层，并对链路层功能进行了较大的调整。
它将统计复用、数据交换、路由选择等功能定义在数据链路层执
行，取消了流量控制、纠错及确认等处理功能，并且数据交换以
帧为单位（故称为帧交换）。通过这些简化措施，提高了网络性
能，减少了网络时延。
一个典型的帧中继网络是由用户设备与网络交换设备组成，如
图 6.6所示。作为帧中继网络核心设备的 FR交换机其作用类似于
我们前面讲到的以太网交换机，都是在数据链路层完成对帧的传
输，只不过 FR交换机处理的是 FR帧而不是以太帧。帧中继网络中
的用户设备负责把数据帧送到帧中继网络，用户设备分为帧中继
终端和非帧中继终端两种，其中非帧中继终端必须通过帧中继装
拆设备（ FRAD）接入帧中继网络。
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6.6 帧中继
6.6.2 帧中继的特点
帧中继具有许多的特点，首先，帧中继采用统计复用技术
为用户提供共享的网络资源，提高了网络资源的利用率。其
次，帧中继在 OSI模型中仅实现物理层和链路层的核心功能，
这样，大大简化了网络中各个结点机之间的处理过程，有效
地降低了网络时延。第三，帧中继提供了较高的传输质量。
另外，在网络中还采取了 PVC管理和拥塞管理，客户智能化终
端和交换机可以清楚了解网络的运行情况，不向发生拥塞和
已删除的 PVC上发送数据，以避免造成信息的丢失，进一步保
证了网络的可靠性。第四，从网络实现角度看，帧中继只需
对现有数据网上的硬件设备稍加修改，同时进行软件升级就
可以实现，操作简单，实现方便。
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6.6 帧中继
6.6.3 帧中继的应用
帧中继技术首先在美国和欧洲得到应用。帧中继的应用
领域十分广泛，目前主要用于 LAN互连、图像传输和组建虚
拟专用网等。我国的公用分组交换网和数字数据网（ DDN）
都引入了帧中继技术。一般来说帧中继技术适用于以下情
况：
? 当用户需要数据通信，其带宽要求为 64 kbps～ 2
Mbps，而参与通信的各方多于两个时，使用帧中继是一种
较好的方案。
? 当数据业务量为突发性时，由于帧中继具有动态分配
带宽的功能，选用帧中继可以有效地处理突发性数据。
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6.7 ATM简介
ATM技术综合了电路交换的可靠性与分组交换的高效性，
借鉴了两种交换方式的优点，采用了基于信元的统计时分复
用技术。
信元（ cell）是 ATM用于传输信息的基本单元，其采用 53
字节的固定长度。其中，前 5个字节为信头，载有信元的地址
信息和其他一些控制信息，后 48个字节为信息段，装载来自
各种不同业务的用户信息。固定长度的短信元可以充分利用
信道的空闲带宽。信元在统计时分复用的时隙中出现，即不
采用固定时隙，而是按需分配，只要时隙空闲，任何允许发
送的单元都能占用。所有信元在底层采用面向连接方式传输，
并对信元交换采用硬件以并行处理方式去实现，减少了结点
的时延，其交换速度远远超过总线结构的交换机。
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6.7 ATM简介
ATM主要具有下列优点：
? ATM是以面向连接的方式工作的，大大降低了信元
丢失率，保证了传输的可靠性。
? 由于 ATM的物理线路使用光纤，误码率很低。
? 短小的信元结构使得 ATM信头的功能被简化，并使
信头的处理能基于硬件实现，从而大大减少了处理时延。
? 采用短信元作为数据传输单位可以充分利用信道空闲，
提高了带宽利用率。总之,ATM的高可靠性和高带宽使得
其能有效地传输不同类型的信息，如数字化的声音、数据、
图像等。
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6.7 ATM简介
目前,ATM论坛定义的物理层接口有 SDH STM-1,4,16，
其数据传输速率分别可达 55.52 Mbps,662.08 Mbps、
2488.32 Mbps。对应于不同信息类型的传输特性，如可靠
性、延迟特性和损耗特性等,ATM可以提供不同的服务质量
来适应这些差别。
ATM是一种应用极为广泛的技术，在实际的应用中能够
适应从低速到高速的各种传输业务，可应用于视频点播
（ VOD）、宽带信息查询、远程教育、远程医疗、远程协同
办公、家庭购物、高速骨干网等。
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6.8 SDH技术
SDH是一种基于光纤的传输网络，它具有传输速率高、传
输带宽大等特点,SDH不仅适用于光纤，也适用于微波和卫星
传输，并且其网络管理功能大大增强，是目前广域网中普遍
采用的技术。
SDH技术与 PDH技术相比有很多优点：
? SDH具有统一的比特率，统一的接口标准，这为不同厂
家设备间的互连提供了可能。
? SDH的网络管理能力比 PDH大大加强。
? SDH提出了自愈网的新概念，用 SDH设备组成的带有自
愈保护功能的环网，可以在传输媒体主信号被切断时，自动
通过自愈功能恢复正常通信；最后,SDH所采用的字节复接技
术，使网络中上下支路信号变得十分简单。
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习 题
1．广域网接入需要哪些网络设备或设施？
2,ISDN如何定义以及有何特点？
3,ISDN的两种基本速率服务指什么？
4．简述 ATM的特点，信元交换的好处是什
么？
5．简要介绍 SDH的特点。
第 6章 广 域 网
本章基本要求：
? 了解广域网的特点、服务类型及实现方式；
? 了解常见的广域网设备；
? 了解若干典型的广域网协议和技术，包括 PPP,ISDN、
ATM、帧中继和 SDH技术等。
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第 6章 广 域 网
6.1 广域网概述
6.2 电话网
6.3 数字数据网 （ DDN）
6.4 ISDN
6.5 分组交换网
6.6 帧中继
6.7 ATM
6.8 SDH技术
习 题
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6.1 广域网概述
广域网（ WAN）是一个运行地域超过局域网的数据通信
网络。广域网通常使用电信运营商提供的数据链路在广域范
围上访问网络带宽。广域网将位于各地的多个部分连接起来，
并与其他组织连接、与外部服务（比如数据库）连接以及与
远程用户连接。广域网通常可以传输各种各样的通信类型，
比如语音、数据和视频。
广域网的主要特性包括：
? 广域网运行在超出局域网地理范围的区域内。
? 使用各种类型的串行连接来接入广泛地理领域内的带宽。
? 连接分布在广泛地理领域内的设备。
? 使用电信运营商的服务。
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6.1 广域网概述
6.1.1 广域网设备
根据定义，广域网连接相隔较远的设备，这些设备包括如下
几部分。
? 路由器（ Router）：提供诸如局域网互连、广域网接口等
多种服务，包括 LAN和 WAN的设备连接端口。
? WAN交换机（ Switch）：连接到广域网带宽上，进行语音、
数据资料及视频通信。 WAN交换机通常在 OSI参考模型的数据链
路层之下运行。
? 调制解调器（ Modem）：包括针对各种语音级（ Voice
Grade）服务的不同接口，信道服务单元／数字服务单元
（ CSU/DSU）是 T1/E1服务的接口，终端适配器／网络终结器
（ TA/NT1）是综合业务数字网（ ISDN）的接口。
? 通信服务器（ Communication Server）：汇集拨入和拨出
的用户通信。
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6.1 广域网概述
6.1.2 广域网标准
广域网只涉及 ISO/OSI低 3层：物理层、数据链路层和网络层，
它将地理上相隔很远的局域网互连起来。广域网能提供路由器、交
换机以及它们所支持的局域网之间的数据分组／帧交换。
1．物理层协议
物理层协议描述了如何为广域网服务提供电气、机械、操作和
功能的连接到通信服务提供商。广域网物理层描述了数据终端设备
（ DTE）和数据通信设备（ TCE）之间的接口。连接到广域网的设备
通常是一台路由器，它被认为是一台 DTE。而连接到另一端的设备
为服务提供商提供接口，这就是一台 DCE。
WAN的物理层描述了连接方式,WAN的连接基本上属于专用或专
线连接、电路交换连接、包交换连接等 3种类型。它们之间的连接
无论是包交换或专线还是电路交换，都使用同步或异步串行连接。
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6.1 广域网概述
表 6.1 广域网物理层标准
标 准 描 述
EIA/TIA-232 在近距离范围内，允许 25针 D连接器上的信号速度最高可达 64 kbps，以前称 RS-232。
EIA/TIA-449
EIA-530
是 EIA／ TIA-232的高速版本（最高可达 2 Mbps），它使用 36针 D
连接器，传输距离更远，也被称为 RS-422或 RS-423
EIA/TIA-
612/613
高速串行接口（ HSSI），使用 50针 D连接器，可以提供 T3（ 45
Mbps）,E3（ 34 Mbps）和同步光纤网（ SONET） STS-1（ 51.84
Mbps）速率的接入服务
V.35
用来在网络接入设备和分组网络之间进行通信的一个同步、物理
层协议的 ITU-T标准。 V.35普遍用在美国和欧洲，其建议速率为 48
kbps
X.21 用于同步数字线路上的串行通信 ITU-T标准，它使用 15针 D连接器，主要用在欧洲和日本
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6.1 广域网概述
2．数据链路层协议
在每个 WAN连接上，数据在通过 WAN链路前都被封装到帧
中。为了确保验证协议被使用，必须配置恰当的第 2层封装
类型。协议的选择主要取决于 WAN的拓扑和通信设备。 WAN
数据链路层定义了传输到远程站点的数据的封装形式，详
见 6.1.3小节。广域网数据链路层协议描述了在单一数据路
径上各系统间的帧传输方式。
3．网络层协议
著名的广域网网络层协议，有 CCITT的 X.25和 TCP/IP协
议中的 IP等。
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6.1 广域网概述
6.1.3 广域网帧封装格式
为了确保使用恰当的协议，必须在路由器配置适当的第 2层封
装。协议的选择需要根据所采用的广域网技术和通信设备确定。
路由器把数据报以二层帧格式进行封装，然后传输到广域网
链路。 默认情况下,Cisco路由器的串口封装使用 HDLC协议。
要使用其他封装，必须要手动配置。封装协议的选择依赖于所
使用的广域网技术和通信设备。通常的广域网协议有以下几种：
① 点对点协议（ PPP）② 串行线路互连协议（ SLIP,Serial
Line Internet Protocol）③ HDLC:HDLC同时支持点对点与点
对多点连接。④ X.25／平衡式链路访问程序（ LAPB）⑤ 帧中
继⑥ ATM,ATM适于利用高速传输介质（如 SONET）。⑦
Cisco/IETF：用来封装帧中继流量。⑧ 综合业务数字网
（ ISDN）。
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6.1 广域网概述
最常用的两个广域网协议是 HDLC和 PPP，所有串行线路
的封装共享一个公共的帧格式，帧格式在第 4章已经介绍过。
每种广域网连接类型使用一个第 2层的协议来封装广域
网链路的数据。为确保使用正确的封装协议，必须为路由
器的每个串行接口配置使用第 2层封装类型。
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6.1 广域网概述
6.1.4 广域
网连接的选择
一般如图 6.1
所示，有两种
类型的广域网
连接可供选择：
专线和交换连
接。交换连接
可以是电路交
换或者是分组
交换。
广域网
专线型 交换型
电路交换 分组／信元交换
基本电话服务
ISDN
X.25
帧中继
ATM交换式
多兆位数据服务
租用线路：
T1/E1线路
T3/E3线路
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6.1 广域网概述
1．专线连接与 DDN接入
专线连接是一种租用线路的方式，提供全天候服务。专线通常用于
传输数据资料、语音，同时也可以传输视频图像。在数据网络设计中，
专线通常提供主要网站或园区间的核心连接或主干网络连接，以及
LAN对 LAN的连接。 专线网络常用的典型连接技术如下：
? 56 kbps。
? 64 kbps。
? T1（ 1.544 Mbps）美国标准。
? E1（ 2.048 Mbps）欧洲标准。
? E3（ 34.064 Mbps）欧洲标准。
? T3（ 44.736 Mbps）美国标准。
? xDSL
? SONET：一系列高速的物理层技术。
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6.1 广域网概述
2．分组交换连接
又称包交换，它不依赖于承载网提供的专用的点对点
线路，是让 WAN中的多个网络设备共享一条虚拟电路
（ Virtual Circuit）进行数据传输。
在包交换式网络中，提供商通过配置自己的交换设备
产生虚拟电路（ VC,Virtual Circuit）来提供端到端
连接。
帧中继,SMDS和 X.25都属于包交换式的广域网技术。
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6.1 广域网概述
3．电路交换连接
在电路交换式网络中，专用物理电路只是为每一个通信
对话临时建立的。典型的电路交换式链路有如下几种：
? 异步串口连接（ POTS）；
? ISDN基本速率接口（ BRI）；
? ISDN基群速率接口（ PRI）。
4．信元交换
信元交换服务（ Cell-Switch Service）提供了一种专
用连接交换技术，将数字化的数据组织成信元单元，然后
用数字信号技术将其在物理介质中传输。
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6.1 广域网概述
信元交换服务最常用的有两种：异步传输模式（ ATM，
Asychronous Transfer Mode）和交换式多兆比特数据服
务（ SMDS,Switched Multimegabit Data Service）。
5．拨号、电缆和无线服务
包括拨号调制解调器（ Dialup Modems）、电缆调制解
调器（ Cable Modems）以及地面和人造卫星的无线服务
（ Terrestrial and Satellite Wireless）。
6.1.5 如何选择适当的广域网技术
每一种广域网线路类型都既有优点又有缺点。当选择广
域网线路时，有许多因素需要考虑。主要是实用性、带宽
和费用。
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6.1 广域网概述
6.1.6 数据报和虚电路
从层次上看，广域网中的最高层就是网络层。网络层为
接在网络上的主机提供的服务可以有两大类，即无连接的
网络服务和面向连接的网络服务。这两种服务的具体实现
就是通过所谓的数据报服务和虚电路服务。
虚电路常用于其服务方式为面向连接的子网中。虚电路
的想法是避免对发送的每一个分组都必须进行路由选择。
取而代之的方法是，当建立连接时，从源端机器到目的端
机器的路由就作为连接建立的一部分加以保存，此路由用
于传输连接上的所有数据，这与电话系统的工作原理完全
一样。当释放连接时，虚电路也随之撤销。
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6.1 广域网概述
与之相反，对于数据报通信子网，即使其服务方式是面
向连接的，也不预先选择路由。发出的每一个分组所选择
的路由独立于其前面发出的分组，后续的分组可以走不同
的路由。虽然数据报通信子网必须做更多的工作，但它比
虚电路式通信子网更健壮，更容易处理传输失败和拥塞的
数据。
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6.2 电话网
6.2.1 公用电话交换网
公用电话交换网（ PSTN）是向公众提供电话通信服务的
一种通信网。它是国家公用通信基础设施之一，由国家电
信部门统一建设、管理和运营。
根据地理范围，电话通信网可分为：国际长途电话网、
国内长途电话网、本地电话网以及用户延伸或补充设备。
电话通信网主要提供电话通信服务，同时还可提供非话
音的数据通信服务，例如电报、传真、数据交换、可视图
文等。
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6.2 电话网
6.2.2 计算机交换分机
计算机交换分机（ CBX,Computer Branch Exchange）
是数字交换和电话交换系统两种技术的结合，早先的 CBX是
一种专用交换机（ PBX,Private Branch Exchange）。
PBX是一种由某个组织所有或租用的办公室设备，它把设施
内的电话线互连，并可访问公用电话系统，通常是市内的
电话用户拨三四个数码就能呼叫设施内的另一个电话。若
拨一个号码（通常是 0或 9）就听到接外线的拨号音，意味
着允许呼叫者拨外线号码。
CBX中采用了几种新的方法,CBX能支持声音／数据工作
站；电话用一对双绞线，终端用两对双绞线，通常用电话
而不是用终端或键盘来选择目的端口。
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6.2 电话网
6.2.3 点到点通信
通常点到点的通信主要适用于两种情况：第一种情况是成
千上万个组织有各种局域网，每个局域网含有众多主机和一
些连网设备以及连接至外部的路由器，通过点到点的租用线
路和远地路由器相连；第二种情况是成千上万个用户在家里
使用调制解调器和拨号电话线连到 Internet，这是点到点连
接的最主要应用。
不论是路由器对路由器的租线连接，还是拨号的主机到路
由器的连接，都需要制订点到点的数据链路协议，用以组成
帧、进行差错控制以及其他数据链路层功能。有两种协议广
泛用于 Internet，即串行 IP协议（ SLIP,Serial Line IP）
和点对点协议（ PPP,Point to Point Protocol）。
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6.3 数字数据网（ DDN）
6.3.1 DDN概述
数字数据网（ DDN,Digital Data Network）是利用数字
信道提供半永久性连接电路，以传输数据信号为主的数据传
输网络。通过该网络可为最终用户提供全程端到端数字数据
业务（是指为公用电信网内部用户提供点到点或点到多点数
字专用电路）。
DDN的传输媒介有光缆、数字微波、卫星信道以及用户端
可用的普通电缆和双绞线。
DDN为用户提供专用电路、帧中继和压缩话音／ G3传真和
虚拟专用网等业务。具有传输质量高、距离远、传输速率高、
网络延迟小、无拥塞、透明性好、用户接入方便、传输安全
可靠、网络管理方便、适合高流量用户接入等优点。
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6.3 数字数据网（ DDN）
6.3.2 DDN的组成
DDN主要以硬件为主，对应 OSI模型的低 3层。主要由四
大部分组成：
1．本地传输系统,本地传输系统由用户设备和用户环路
（包括用户线和网络接入单元）组成。用户设备通常是数
据终端设备（ DTE）、电话机、传真机、计算机等。用户线
是一般市话用户电缆。网络接入单元可为基带型或频带型、
单路或多路复用传输设备等。
2,DDN结点,DDN结点的功能主要由两大部分组成：复用
和交叉连接。 DDN利用电信网的数字通道工作，通常采用时
分复用技术。
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6.3 数字数据网（ DDN）
3．局间传输及网同步系统,局间传输及网同步系统由两
部分组成：局间传输和同步时钟供给。局间传输是指结点
间的数字通道以及各结点通过与数字通道的各种连接方式
组成的各种网络拓扑。在我国，目前主要采用 T1（ 2048
kbps）数字通道，少部分采用 E1数字通道。同步时钟供给
则是由于 DDN是一个同步数字传输网，为了保证全网所有设
备同步工作，必须有一个全国统一的同步方法来确保全网
设备的同步。
4．网络管理系统,对于一个公用的 DDN来讲，网络管理
至少包括：用户接入管理，网络资源的调度和路由管理，
网络状态的监控，网络故障的诊断、报警与处理，网络运
行数据的收集与统计，计费信息的收集与报告等。
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6.3 数字数据网（ DDN）
6.3.3 DDN的网络结构
DDN的网络结构按网络的组建、运营、管理和维护的责
任地理区域，可分为一级干线网、二级干线网和本地网三
级。各级网络应根据其网络规模、网络和业务组织的需要，
参照前面介绍的 DDN结点类型，选用适当类型的结点，组建
多功能层次的网络。可由 2 Mbps结点组成核心层，主要完
成转接功能；由接入结点组成接入层，主要完成各类业务
接入；由用户结点组成用户层，完成用户入网接口。
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6.3 数字数据网（ DDN）
6.3.4 网络业务
DDN网络业务分为专用电路、帧中继和压缩话音／ G3传
真、虚拟专用网等业务。 DDN的主要业务是向用户提供中、
高速率，高质量的点到点和点到多点数字专用电路（简称
专用电路）；在专用电路的基础上，通过引入帧中继服务
模块（ FRM），提供永久性虚电路（ PVC）连接方式的帧中
继业务；通过在用户入网处引入话音服务模块（ VSM）提供
压缩话音／ G3传真业务。在 DDN上，帧中继业务和压缩话音
／ G3传真业务均可看做在专用电路业务基础上的增值业务。
压缩话音／ G3传真业务可由网络增值，也可由用户增值。
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6.4 ISDN
综合业务数字网（ Integrated Service Digital Network，
简称 ISDN）是基于现有的电话网络来实现数字传输服务的标准，
与后来提出的宽带 ISDN相对应。传统的 ISDN又被称为窄带
（ Narrowed） ISDN即 N-ISDN，简称 ISDN。
CCITT（现更名为国际电信联合会 ITU）将 ISDN定义为,ISDN
是由电话综合数字网（ IDN）演变而来的，它向用户提供端到端
的连接，并支持一切话音、数字、图像、图形、传真等广泛业
务。用户可以通过一组有限的、标准的、多用途用户网络接口
来访问这个网络获得相应的业务。
ISDN又称“一线通”，即可以在一条线路上同时传输语音和
数据，用户打电话和上网可同时进行。 ISDN的出现，使
Internet的接入方面产生了很大的效果，极大地加快了
Internet在我国的普及和推广速度。
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6.4 ISDN
6.4.1 ISDN的组成
ISDN的组成包括了许多终端、终端适配器（ TA）、网络
终端设备（ NT）、线路终端设备和交换终端设备。如图 6.4
所示,ISDN终端分为标准 ISDN终端（ TE1）和非标准 ISDN
终端（ TE2）。 TE1通过 4根,2对数字线路连接到 ISDN网络。
TE2连接 ISDN网络要通过 TA。网络终端也被分为网络终端 1
（ NT1）和网络终端 2（ NT2）两种类型。图 6.4中,R,S、
T,U等是 ISDN组件之间的连接点，称为 ISDN参考点。
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6.4 ISDN
TE1 NT2（ PBX） NT1
ISDN
交
换
机
ISDN
交
换
机
公用网络
或专用网络
TATE2
UTS
R
图 6.4 ISDN的基本组成
? 标准 ISDN终端（ TE1）,TE1是符合 ISDN接口标准的用户
设备，如数字电话机,G4传真机和可视电话终端等，接入
S/T参考点。
? 非标准 ISDN终端（ TE2）,TE2是不符合 ISDN接口标准的
用户设备,TE2需要经过终端适配器（ TA）的转换，才能接
入 R参考点。
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6.4 ISDN
? 终端适配器（ TA）：完成适配功能，包括速率适配和
协议转换等，使 TE2能够接入 ISDN。
? 网络终端 1（ NT1）,NT1是放置在用户处的物理和电
器终端装置，它属于网络服务提供商的设备，是网络的边
界。通过 U参考点接入网络，采用双绞线，距离可达 1000
m。
? 网络终端 2（ NT2）,NT2又称为智能网络终端，如数
字 PBX、集中器等，它可以完成交换和集中的功能。通过 T
参考点接入 NT1。 T参考点采用 4线电缆。如果没有 NT2就是
一个住宅系统，此时 S和 T可以合在一起，称 S/T参考点。
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6.4 ISDN
6.4.2 ISDN和 OSI模型
ISDN是由 ITUT制定的一组跨越 OSI模型的物理层、数据
链路层、网络层的标准。
? 物理层：在 ITUT的 I.430中定义了对 ISDN基本速率接
口（ BRI）的物理层规范。在 ITUT的 I.431中定义了对 ISDN
基群速率接口（ PRI）的物理层规范。
? 数据链路层,ISDN的数据链路层规范是以 LAPD为基础
的，在 ITUT的 Q.920和 ITUT Q.921中作了正式的描述。
? 网络层,ISDN网络层是在 ITUT Q.930和 Q.931中定义
的。这两个标准结合在一起，描述了用户到用户、电路交
换和数据报交换连接的规范。
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6.4 ISDN
6.4.3 通路类型和接口结构
ISDN用户 -网络接口中有两个重要因素，即通路类型和
接口结构。通路是表示接口信息传输的能力。通路根据速
率、信息性质以及容量又可以分成几种类型，称为通路类
型。通路类型的组合称为接口结构，它规定了在这个结构
上最大的数字信息传输能力。
1．通路类型
通路有两种主要类型，一种类型是信息通路，为用户传
输各种信息流；另一种是信令通路，它为了进行呼叫控制
而传输信令信息。
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6.4 ISDN
根据 CCITT建议，在用户／网络接口处向用户提供的通路有以下类型：
? A通路,4 kbps，模拟电话使用。
? B通路,64 kbps，供传递用户信息用。
? C通路,8 kbps或 16 kbps，用于数字通信。
? E28通路：用于 ISDN内部信令传输的 64 kbps数字信道。
? D通路,16 kbps或 64 kbps，供传输信令和分组数据使用。
? H0通路,384 kbps，供传递用户信息用（如立体声节目、
图像和数据等）。
? H11通路,1536 kbps，供传递用户信息用（如高速数据传
输、会议电视等）。
? H12通路,1920 kbps，供传递用户信息用（如高速数据传
输、图像和会议电视等）。
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6.4 ISDN
通常使用的是 B信道和 D信道。 B信道只传输用户信息，可用于电
路交换、分组交换和半永久交换。 D信道主要用于传输电路交换的
信令信息，还可以用于传输分组交换数据。
2．接口结构
已经标准化的 ISDN用户 -网络接口有两类，
（ 1）基本接口（ BRI）
基本接口是把现有电话网的普通用户线作为 ISDN用户线的接口，
它是 ISDN最常用、最基本的用户 -网络接口。它由两个 B通路和一
个 D通路（ 2B+D）构成。 B通路的速率为 64 kbps,D通路的速率为
16 kbps。所以用户可以利用的最高信息传输速率是 64?2+16=144
kbps。
这种接口是为最广大的用户使用 ISDN而设计的。它与用户线二
线双向传输系统相配合，可以满足千家万户对 ISDN业务的需求。
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6.4 ISDN
（ 2）一次群速率接口（ PRI）
一次群速率用户 -网络接口的结构根据用户对通信的不
同要求可以有多种安排。一种典型的结构是 nB+D。 n的数值
对应于 2.048 Mbps和 1.544 Mbps的基群，分别为 30或 23。
在此,B通路和 D通路的速率都是 64 kbps。这种接口结构，
对于以 NT2为综合业务用户交换机的用户而言，是一种常用
的选择。当用户需求的通信容量较大时（例如，大企业或
大公司的专用通信网络），一个一次群速率的接口可能不
够使用。这时可以多装几个一次群速率的用户 -网络接口，
以增加通路数量。在存在多个一次群速率接口时，不必在
每个一次群接口上分别设置 D通路，可以让 n个接口合用一
个 D通路。
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6.4 ISDN
6.4.4 ISDN的应用
ISDN的作用是为用户提供一系列综合的业务，这
些业务分为承载业务、用户终端业务和补充业务三
大类。
1.承载业务是指由 ISDN网络提供的单纯的信息传输
业务，其任务是将信息从一个地方传输到另一个地
方，在传输过程中对数据不进行任何处理。
2.用户终端业务指那些由网络和用户终端设备共同
完成的业务，除了电话、可视图文、用户电报、可
视电话等业务外,ISDN主要用于接入 Internet。
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6.4 ISDN
个人用户使用 Internet接入这项业务主要是利用 ISDN的
远程接入功能，接入时采用拨号方式。企业用户则可以使
用 ISDN作为备份线路，如远程办公室和中心办公室之间的
备份线路，这样不但可以防止断线，同时还可以分担主干
线路的数据流量。
3.用户补充业务是对承载业务和用户终端业务的补充和扩
展，它为用户提供更加完善和灵活的服务，如主叫用户线
识别、被叫用户线识别、呼叫等待等。
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6.5 分组交换网
6.5.1 什么是分组交换网
分组交换是一种在距离相隔较远的工作站之间进行大容
量数据传输的有效方法，它结合线路交换和报文交换的优
点，将信息分成较小的分组进行存储、转发，动态分配线
路的带宽。它的优点是出错少，线路利用率高。
分组交换数据网提供数据报和虚电路两种服务。
虚电路建立在 X.25的第 3层，在虚电路方式中，一次通
信要经历建立虚电路、数据传输和拆除虚电路 3个阶段。一
旦建立虚电路，则该虚电路不管有无数据传输都要保持到
虚电路拆除或因故障而中断。如果因故障而中断，则需重
新建立虚电路，以继续未完成的数据传输。
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6.5 分组交换网
X.25提供以下两种虚电路服务。
（ 1）交换虚电路
交换虚电路类似于电话交换，即双方通信前要建立一条
虚电路供数据传输，通信完毕后要拆除这条虚电路，供其
他用户使用。
（ 2）永久虚电路
永久虚电路可在两个用户之间建立永久的虚电路，用户
间需要通信时无须建立连接，可直接进行数据传输，如使
用专线一样。
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6.5 分组交换网
6.5.2 X.25标准
（ 1） X.25层次结构
X.25由 3层组成，对应于 ISO/OSI互连参考模型的低 3层,
① 物理层定义数据终端设备（ DTE）（如计算机、智能终端、
前端通信处理机等）与数据电路终端设备（ DCE）（如网络结点、
分组交换机等）之间建立物理连接和维持物理连接所必需的机
械、电气、功能和规程。
② 链路访问层定义数据链路控制过程，即控制链路的操作过
程和纠正通信线路的差错。采用 HDLC的子集 LAP-B作为该层的标
准。
③ 分组层定义 DTE与 DCE之间数据交换的分组格式和控制过程，
包括多条逻辑信道到一条物理连接的复用，分组流量控制和差
错控制等。
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6.5 分组交换网
（ 2）建立连接和拆除连接
建立和拆除虚电路连接时，发送方 DTE先向本地 DCE发出
呼叫连接请求分组,DCE选择合适的路径将该分组通过网络
传输到接收方的 DCE，并送给接收方 DTE，接收方 DTE回送
一个呼叫接收分组给发送方 DTE，因此建立起虚电路后就可
以传输数据了。数据传输完毕后，一方 DTE发出连接拆除分
组给本地 DCE，另一方 DCE接收到该分组后，发送一拆除指
示分组给 DTE，则双方 DTE的连接就拆除了 。
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6.5 分组交换网
6.5.3 分组交换网的组成
X.25分组交换网由分组交换机、通信传输线路和用户接
入设备组成。
1．分组交换机,分组交换机是分组交换网中最关键的设
备，分为中间结点交换机和本地交换机。
2．通信传输线路,通信传输线路分为分组交换机间的中
继传输线路和用户传输线路。中继传输线路通常使用 n?64
kbps的数字信道。
3．用户接入设备,用户终端是 X.25分组交换网的主要用
户接入设备。用户终端设备分为分组型终端（ PT）和非分
组型终端（ NPT）。
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6.6 帧中继
6.6.1 帧中继概述
帧中继技术继承了 X.25提供的统计复用功能和采用虚电
路交换的优点，但是简化了可靠传输和差错控制机制，将
那些用于保证数据可靠性传输的任务（如流量控制和差错
控制等）委托给用户终端或本地结点机来完成，从而在减
少网络时延的同时降低了通信成本。帧中继中的虚电路是
帧中继包交换网络为实现不同 DTE之间的数据传输所建立的
逻辑链路，这种虚电路可以在帧中继交换网络内跨越任意
多个 DCE设备或帧中继交换机。虚电路为两个相互通信的
DTE结点之间提供了面向连接的第 2层服务。在帧中继网络
中，不同的虚电路由数据链路连接标识符（ DLCI,Data-
Link Connection Identifier）进行标识。
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6.6 帧中继
帧中继技术比较容易实现，主要用软件实现，不需过多
的硬件投资。可以在 X.25网的基础上提供帧中继功能，也
可以通过在 DDN网上增加适当的模块提供帧中继的端口。
帧中继向高层提供虚电路服务方式，包括交换虚电路
（ SVC,Switched Virtual Circuits）与永久虚电路
（ PVC,Permanent Virtual Circuits），所谓交换式虚
电路是一种“临时”的电路连接，它只有在双方需要通信
时才建立，而永久性虚电路中的连接与双方是否需要进行
通信无关，或者说这种连接是“永久”存在的。在帧中继
中,PVC是一种更为普遍使用的方式。
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6.6 帧中继
从网络层次上看，相对于具有 3层体系的 X.25而言，帧中继网
络只有物理层和链路层两层，并对链路层功能进行了较大的调整。
它将统计复用、数据交换、路由选择等功能定义在数据链路层执
行，取消了流量控制、纠错及确认等处理功能，并且数据交换以
帧为单位（故称为帧交换）。通过这些简化措施，提高了网络性
能，减少了网络时延。
一个典型的帧中继网络是由用户设备与网络交换设备组成，如
图 6.6所示。作为帧中继网络核心设备的 FR交换机其作用类似于
我们前面讲到的以太网交换机，都是在数据链路层完成对帧的传
输，只不过 FR交换机处理的是 FR帧而不是以太帧。帧中继网络中
的用户设备负责把数据帧送到帧中继网络，用户设备分为帧中继
终端和非帧中继终端两种，其中非帧中继终端必须通过帧中继装
拆设备（ FRAD）接入帧中继网络。
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6.6 帧中继
6.6.2 帧中继的特点
帧中继具有许多的特点，首先，帧中继采用统计复用技术
为用户提供共享的网络资源，提高了网络资源的利用率。其
次，帧中继在 OSI模型中仅实现物理层和链路层的核心功能，
这样，大大简化了网络中各个结点机之间的处理过程，有效
地降低了网络时延。第三，帧中继提供了较高的传输质量。
另外，在网络中还采取了 PVC管理和拥塞管理，客户智能化终
端和交换机可以清楚了解网络的运行情况，不向发生拥塞和
已删除的 PVC上发送数据，以避免造成信息的丢失，进一步保
证了网络的可靠性。第四，从网络实现角度看，帧中继只需
对现有数据网上的硬件设备稍加修改，同时进行软件升级就
可以实现，操作简单，实现方便。
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6.6 帧中继
6.6.3 帧中继的应用
帧中继技术首先在美国和欧洲得到应用。帧中继的应用
领域十分广泛，目前主要用于 LAN互连、图像传输和组建虚
拟专用网等。我国的公用分组交换网和数字数据网（ DDN）
都引入了帧中继技术。一般来说帧中继技术适用于以下情
况：
? 当用户需要数据通信，其带宽要求为 64 kbps～ 2
Mbps，而参与通信的各方多于两个时，使用帧中继是一种
较好的方案。
? 当数据业务量为突发性时，由于帧中继具有动态分配
带宽的功能，选用帧中继可以有效地处理突发性数据。
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6.7 ATM简介
ATM技术综合了电路交换的可靠性与分组交换的高效性，
借鉴了两种交换方式的优点，采用了基于信元的统计时分复
用技术。
信元（ cell）是 ATM用于传输信息的基本单元，其采用 53
字节的固定长度。其中，前 5个字节为信头，载有信元的地址
信息和其他一些控制信息，后 48个字节为信息段，装载来自
各种不同业务的用户信息。固定长度的短信元可以充分利用
信道的空闲带宽。信元在统计时分复用的时隙中出现，即不
采用固定时隙，而是按需分配，只要时隙空闲，任何允许发
送的单元都能占用。所有信元在底层采用面向连接方式传输，
并对信元交换采用硬件以并行处理方式去实现，减少了结点
的时延，其交换速度远远超过总线结构的交换机。
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6.7 ATM简介
ATM主要具有下列优点：
? ATM是以面向连接的方式工作的，大大降低了信元
丢失率，保证了传输的可靠性。
? 由于 ATM的物理线路使用光纤，误码率很低。
? 短小的信元结构使得 ATM信头的功能被简化，并使
信头的处理能基于硬件实现，从而大大减少了处理时延。
? 采用短信元作为数据传输单位可以充分利用信道空闲，
提高了带宽利用率。总之,ATM的高可靠性和高带宽使得
其能有效地传输不同类型的信息，如数字化的声音、数据、
图像等。
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6.7 ATM简介
目前,ATM论坛定义的物理层接口有 SDH STM-1,4,16，
其数据传输速率分别可达 55.52 Mbps,662.08 Mbps、
2488.32 Mbps。对应于不同信息类型的传输特性，如可靠
性、延迟特性和损耗特性等,ATM可以提供不同的服务质量
来适应这些差别。
ATM是一种应用极为广泛的技术，在实际的应用中能够
适应从低速到高速的各种传输业务，可应用于视频点播
（ VOD）、宽带信息查询、远程教育、远程医疗、远程协同
办公、家庭购物、高速骨干网等。
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6.8 SDH技术
SDH是一种基于光纤的传输网络，它具有传输速率高、传
输带宽大等特点,SDH不仅适用于光纤，也适用于微波和卫星
传输，并且其网络管理功能大大增强，是目前广域网中普遍
采用的技术。
SDH技术与 PDH技术相比有很多优点：
? SDH具有统一的比特率，统一的接口标准，这为不同厂
家设备间的互连提供了可能。
? SDH的网络管理能力比 PDH大大加强。
? SDH提出了自愈网的新概念，用 SDH设备组成的带有自
愈保护功能的环网，可以在传输媒体主信号被切断时，自动
通过自愈功能恢复正常通信；最后,SDH所采用的字节复接技
术，使网络中上下支路信号变得十分简单。
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习 题
1．广域网接入需要哪些网络设备或设施？
2,ISDN如何定义以及有何特点？
3,ISDN的两种基本速率服务指什么？
4．简述 ATM的特点，信元交换的好处是什
么？
5．简要介绍 SDH的特点。
