中兴通讯数据通信基础培训资料(编辑修改稿)

中兴通讯数据通信基础培训资料(编辑修改稿)内容摘要：

到。 ITUT 采纳了 RS232C，并作了较小改动， 制定了V系列（ 和 ）接口标准。 高速数据传输接口有。 不同的通信系统有不同的性能指标，就数据通信系统而言，其性能指标主要有传输速率、频带利用率、差错率等。 信息传输速率（ Rb） 信息传输速率简称传信率，又称信息速率、比特率，它表示单位时间（每秒）内传输实际信息的比特数，单位为比特／秒，记为 bit/s、 b/s、 bps。 比特在信息论中作为信息量的度量单位。 一般在数据通信中，如使用 “1” 和 “0” 的概率是相同的，则每个 “1” 和 “0” 就是一个比特的信息量。 如果一个数据通信系统，每秒内传输 9600bit，则它的传信率为 Rb＝9600bit/s。 码元传输速率（ RB） 码元传输速率简称传码率，又称符号速率、码元速率、波特率、调制速率。 它表示单位时间内（每秒）信道上实际传输码元的个数，单位是波特（ Baud），常用符号 “B’ 来表示。 值得注意的是码元速率仅仅表征单位时间内传送的码元数目而没有限定这时的码元应是何种进制的码元。 但对于传信率，则必须折合为相应的二进制码元来计算。 例如，某系统每秒传送 9600个码元，则该系统的传码率为 9600B，如果系统是二进制的 ，它的传信率 9600b/s；如果系统是四进制的，它的传信率是 ；如果系统是八进制的，它的传信率是。 由此可见，传信率与传码率之间的关系为： Rb = RBlog2N 式中， N为码元的进制数。 频带利用率 在比较不同的通信系统的效率时，只看它们的传输速率是不够的，还要看传输这样的信息所占用的频带。 通信系统占用的频带愈宽，传输信息的能力应该愈大。 在通常情况下 ,可以认为二者成比例。 所以真正用来衡量数据通信 系统信息传输效率的指标应该是单位频带内的 中兴通讯南京研究所用服部 ATM 科 第 9 页 共 38页 传输速率 占用频带 错误接收的码元数 所传输的 总码元数 传输速率，记为η： η = 单位：比特／秒赫（ b／ s Hz）、波特／赫（ B／ Hz）。 例如某数据通信系统，其传信率为 9600bit/s，占用频带为 6kHz，则其频带利用率为η＝ (s Hz)。 差错率 由于数据信息都由离散的二进制数字序列来表示，因此在传输过程中，不论它经历了何种变换，产生了什么 样的失真，只要在到达接收端时能正确地恢复出原始发送的二进制数字序列，就是达到了传输的目的。 所以衡量数据通信系统可靠性的主要指标是差错率。 表示差错率的方法常用以下三种：误码率、误字率、误组率。 我们通常用误码率。 误码率又称码元差错率，是指在传输的码元总数中错误接收的码元数所占的比例，用字母Pe来表示，即 Pe = 误码率指某一段时间的平均误码率，对于同一条数据电路由于测量的时间长短不同，误码率就不一样。 在日常维护中， ITUT规定测试时间。 数据传输误码率一般都低于 1010。 中兴通讯南京研究所用服部 ATM 科 第 10 页 共 38页 第二章 OSI 参考模型 从通信的硬件设备来看，有了终端、信道和交换设备就能接通两个用户了，但是要顺利地进行信息交换，或者说通信网要正常运转那是不够的。 尤其是自动化程度越高，人的参与越少，就更显得如此。 为了保证通信要正常进行，必须事先作一些规定，而且通信双方要正确执行这些规定。 例如，电话网中有规定的信令方式，数据通信中要有传输控制规程等。 我们把这种通信双方必须遵守的规则和 约定称为协议或规程。 协议的要素包括语法、语义和定时。 语法规定通信双方“如何讲”。 即确定数据格式、数据码型、信号电平等；语义规定通信双方“讲什么”，即确定协议元素的类型，如规定通信双方要发出什么控制信息、执行什么动作和返回什么应答等；定时关系则规定事件执行的顺序，即确定链路通信过程中通信状态的变化，如规定正确的应答关系等。 可见协议能协调网的运转，使之达到互通、互控和互换的目的。 那么如何来制定协议呢。 由于协议十分复杂，涉及面很广，因此在制定协议时经常采用的方法是分层法。 分层法最核心的思路是上一层的功 能是建立在下一层的功能基础上，并且在每一层内均要遵守一定的规则。 层次和协议的集合称为网络的体系结构。 体系结构应当具有足够的信息，以允许软件设计人员给每层编写实现该层协议的有关程序，即通信软件。 许多计算机制造商都开发了自己的通信网络系统，例如 IBM公司从 60年代后期开始开发了它的系统网络体系结构（ SNA），并于 1974年宣布了 SNA及其产品；数字设备公司（ DEC）也发展了自己的网络体系结构（ DNA）。 各种通信体系结构的发展增强了系统成员之间的通信能力，但是同时也产生了不同厂家之间的通信障碍，因此迫切需要制定 全世界统一的网络体系结构标准。 负责制定国际标准的 ISO 中兴通讯南京研究所用服部 ATM 科 第 11 页 共 38页 吸取了 IBM 的 SNA 和其它计算机厂商的网络体系结构，提出了开放系统互连（ Open System Interconnection）参考模型（简称 OSIRM），按照这个标准设计和建成的计算机网络系统都可以互相连接。 参考模型及各层功能 参考模型 OSI参考模型如图 21所示。 它采用分层结构化技术，将整个网络的通信功能分为 7层。 由低层至高层分别是：物理层、数据链路层、网络层、运输层、会话层、表示层、应用层。 每一层都有特定的功能，并 且上一层利用下一层的功能所提供的服务， 在 OSI参考模型中，各层的数据并不是从一端的第 N层直接送到另一端的，第 N层的数据在垂直的层次中自上而下地逐层传递直至物理层，在物理层的两个端点进行物理通信，我们把这种通信称为实通信。 而对等层由于通信并不是直接进行，因而称为虚拟通信。 应用层 应用层 表示层 表示层 会话层 会话层 运输层 通信子网 运输层 网络层 网络层 网络层 数据链路层 数据链路层 数据链路层 物理层 物理层 物理层 物 理 媒 质 图 2 1 O S I 参考模型 应该指出， OSIRM 只是提供了一个抽象的体系结构，从而根据它研究各项标准，并在这些标准的基础上设计系统。 开放系统的外部特性必须符合 OSI 参考模型，而各个系统的内部功能是 不受限制的。 各层功能 （ PH） 物理层主要讨论在通信线路上比特流的传输问题。 这一层协议描述传输媒质的电气、机械、功能和过程的特性。 其典型的设计问题有：信号的发送电平、码元宽度、线路码型、物理连接器插脚的数量、插脚的功能、物理拓扑结构、物理连接的建立和终止、传输方式等。 中兴通讯南京研究所用服部 ATM 科 第 12 页 共 38页 （ DL） 数据路层主要讨论在数据链路上帧流的传输问题。 这一层协议的内容包括：帧的格式，帧的类型，比特填充技术，数据链路的建立和终止信息流量控制，差错控制，向物理层报告一个不可恢复的错 误等。 这一层协议的目的是保障在相邻的站与节点或节点与节点之间正确地、有次序、有节奏地传输数据帧。 常见的数据链路协议有两类：一是面向字符的传输控制规程，如基本型传输控制规程（ BSC）；另一类是面向比特的传输控制规程，如高级数据链路控制规程（ HDLC）。 主要是后一类。 （ N） 网络层主要处理分组在网络中的传输。 这一层协议的功能是：路由选择、数据交换，网络连接的建立和终止一个给定的数据链路上网络连接的复用，根据从数据链路层来的错误报告而进行的错误检测和恢复，分组的排序，信息流的控制等。 网络层的 典型例子是 ITUT的 X. 25建议的第三层标准。 （ T） 运输层是第一个端到端的层次，也就是计算机 计算机的层次。 OSI 的前三层可组成公共网络，它可被很多设备共享，并且计算机 节点机、节点机 节点机是按照“接力”方式传送的，为了防止传送途中报文的丢失，两个计算机之间可实现端到端控制。 这一层的功能是：把运输层的地址变换为网络层的地址，运输连接的建立和终止，在网络连接上对运输连接进行多路复用，端 端的次序控制，信息流控制，错误的检测和恢复等。 上面介绍的四层功能可以用邮政通信来类比。 运输层 相当于用户部门的收发室，它们负责本单位各办公室信件的登记和收发工作，然后交邮局投送，而网络层以下各层的功能相当于邮局，尽管邮局之间有一套规章制度来确保信件正确、安全地投送，但难免在个别情况下会出错，所以收发用户之间可经常核对流水号，如发现信件丢失就向邮局查询。 会话层是指用户与用户的连接，它通过在两台计算机间建立、管理和终止通信来完成对话。 会话层的主要功能：在建立会活时核实双方身份是否有权参加会活；确定何方支付通信费用；双方在各种选择功能方面（如全双工还是半双工通信）取得一致；在会话建 立以后，需要对进程间的对话进行管理与控制，例如对话过程中某个环节出了故障，会话层在可能条件下必须存这个对话的数据，使不丢失数据，如不能保留，那么终止这个对话，并重新开始。 表示层主要处理应用实体间交换数据的语法，其目的是解决格式和数据表示的差别，从而为应用层提供一个一致的数据格式，如文本压缩、数据加密、字符编码的转换，从而使字 中兴通讯南京研究所用服部 ATM 科 第 13 页 共 38页 符、格式等有差异的设备之间相互通信。 应用层与提供网络服务相关，这些服务包括文件传送、打印服务、数据库服务、电子邮件等。 应用层提供了一个应用 网络通信的接口， 从七层的功能可见， 1～ 3 主要是完成数据交换和数据传输，称之为网络低层，即通信子网； 5～ 7 层主要是完成信息处理服务的功能，称之为网络高层；低层与高层之间由第 4 层衔接。 数据通信网只有物理层、数据链路层和网络层，我们主要研究这三层。 OSI 有关术语 OSI参考模型中的每一层真正功能是为其上一层提供服务。 例如， N层的实体为（ N＋ l）层的实体提供服务， N 层的服务则需使用（ N1）层及其更低层提供的功能服务，这其间有些术语要说明清楚。 数据单元 在层的实体之间传送的比特组称为数据单元。 在对等层之间传送数据单元是按照本层协议进行的，因此这时的数据单元称为协议数据单元。 图 22示出了层间数据单元的传送过程。 图中 PDU是协议数据单元， SDU是服务数据单元， PCI是协议控制信息。 （ N＋ l） PDU在越过 N＋ 1 和 N 层的边界之后，变换为 NSDU[N层把 (N＋ l)PDU看成为 NSDU]。 N 层在 NSDU 上加上 NPCI，则成为 NPDU。 在 NPDU和 (N＋ l)PDU之间并非是一一对应的关系。 如果 N层认为有必要，可以把 (N＋ l)PDU 拆成几个单位，加上 PCI 后成为多个 NPDU，或者可以把多 个 (N＋ 1)PDU连接起来，形成一个 NPDU。 中兴通讯南京研究所用服部 ATM 科 第 14 页 共 38页 ( N+1 ) PDU N SDU N PCI N SDU N PDU 接口 N+1 层 N 层 P D U 协议数据单元 S D U 服务数据单元 P C I 协议控制信息 S A P 服务访问点 图 2 2 层间数据单元的传送 到达目的站的 NPDU，在送往（ N＋ l）层之前要把 NPCI去掉。 在层间通信中 PCI相当于报头。 在源点逐层增加新的 PCI，到达目的地之后则逐层去掉，使得信息原来的结构得以恢复。 值得指出的是， PDU在不同层往往有不同的叫法，如在物理层称为位流或比特流，数据链路层称为帧，网络层中称为分组或包，传输层中称为数据段或报文段，应用层中称为报文等。 服务访问点 相邻层间的服务是通过其接口面上的服务访问点 SAP（ Ser。