數(shù)字通信的歷史

1、數(shù)據(jù)通信的發(fā)展歷史數(shù)據(jù)通信的目的就是要完成計算機之間、計算機與各種數(shù)據(jù)終端之間的信息傳遞。為了實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，必須進行數(shù)據(jù)傳輸，即將位于一地的數(shù)據(jù)源發(fā)出的數(shù)據(jù)信息通過數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)送到另一地的數(shù)據(jù)接收設(shè)備。被傳遞的數(shù)據(jù)信息的類型是多種多樣的，其典型的應(yīng)用有文件傳送、電子信箱、可視圖文、文件檢索、遠程醫(yī)療診斷等。 數(shù)據(jù)通信網(wǎng)交換技術(shù)歷經(jīng)了電路方式、分組方式、幀方式、信元方式等階段。X.25網(wǎng)絡(luò)是第一個面向連接的網(wǎng)絡(luò),也是第一個公共數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò).其數(shù)據(jù)分組包含3字節(jié)頭部和128字節(jié)數(shù)據(jù)部分.它運行10年后,20世紀80年代被無錯誤控制,無流控制,面向連接的新的叫做幀中繼的網(wǎng)絡(luò)所取代.90年代以后,出現(xiàn)了面

2、向連接的ATM網(wǎng)絡(luò). 電路方式是從一點到另一點傳送信息且固定占用電路帶寬資源的方式，例如專線DDN數(shù)據(jù)通信。由于預(yù)先的固定資源分配，不管在這條電路上實際有無數(shù)據(jù)傳輸，電路一直被占著。 分組方式是將傳送的信息劃分為一定長度的包，稱為分組，以分組為單位進行存儲轉(zhuǎn)發(fā)。在分組交換網(wǎng)中，一條實際的電路上能夠傳輸許多對用戶終端間的數(shù)據(jù)而不互相混淆，因為每個分組中含有區(qū)分不同起點、終點的編號，稱為邏輯信道號。 分組方式對電路帶寬采用了動態(tài)復(fù)用技術(shù)，效率明顯提高。為了保證分組的可靠傳輸，防止分組在傳輸和交換過程中的丟失、錯發(fā)、漏發(fā)、出錯，分組通信制定了一套嚴密的，較為繁瑣的通信協(xié)議，例如：在分組網(wǎng)與用戶設(shè)備間

3、的X.25規(guī)程就起到了上述作用，因此人們又稱分組網(wǎng)為“X.25網(wǎng)”。 幀方式實質(zhì)上也是分組通信的一種形式，只不過它將X.25分組網(wǎng)中分組交換機之間的恢復(fù)差錯，防止擁塞的處理過程進行了簡化。幀方式的典型技術(shù)就是幀中繼。由于傳輸技術(shù)的發(fā)展，數(shù)據(jù)傳輸誤碼率大大降低，分組通信的差錯恢復(fù)機制顯得過于繁瑣，幀中繼將分組通信的三層協(xié)議簡化為兩層，大大縮短了處理時間，提高了效率。幀中繼網(wǎng)內(nèi)部的糾錯功能很大一部分都交由用戶終端設(shè)備來完成。 二、幀中繼技術(shù)簡介 我們可以將幀中繼技術(shù)歸納為以下幾點： 1) 幀中繼技術(shù)主要用于傳遞數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，它使用一組規(guī)程將數(shù)據(jù)信息以幀的形式(簡稱幀中繼協(xié)議)有效地進行傳送。它是廣域網(wǎng)

4、通信的一種方式。 2) 幀中繼所使用的是邏輯連接，而不是物理連接，在一個物理連接上可復(fù)用多個邏輯連接（即可建立多條邏輯信道），可實現(xiàn)帶寬的復(fù)用和動態(tài)分配。 3) 幀中繼協(xié)議是對X.25協(xié)議的簡化，因此處理效率很高，網(wǎng)絡(luò)吞吐量高，通信時延低，幀中繼用戶的接入速率在64kbit/s至2Mbit/s，甚至可達到34Mbit/s。 4) 幀中繼的幀信息長度遠比X.25分組長度要長，最大幀長度可達1600字節(jié)/幀，適合于封裝局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)單元，適合傳送突發(fā)業(yè)務(wù)(如壓縮視頻業(yè)務(wù)、WWW業(yè)務(wù)等)。 ATM是Asynchronous Transfer Mode（ATM）異步傳輸模式的縮寫ATM是一項數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)

5、。ATM是以信元為基礎(chǔ)的一種分組交換和復(fù)用技術(shù)，它是一種為了多種業(yè)務(wù)設(shè)計的通用的面向連接的傳輸模式。它適用于局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)，它具有高速數(shù)據(jù)傳輸率和支持許多種類型如聲音、數(shù)據(jù)、傳真、實時視頻、CD質(zhì)量音頻和圖像的通信。 ATM是在LAN或WAN上傳送聲音、視頻圖像和數(shù)據(jù)的寬帶技術(shù)。它是一項信元中繼技術(shù)，數(shù)據(jù)分組大小固定。你可將信元想像成一種運輸設(shè)備，能夠把數(shù)據(jù)塊從一個設(shè)備經(jīng)過ATM交換設(shè)備傳送到另一個設(shè)備。所有信元具有同樣的大小，不像幀中繼及局域網(wǎng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)分組大小不定。使用相同大小的信元可以提供一種方法，預(yù)計和保證應(yīng)用所需要的帶寬。如同轎車在繁忙交叉路口必須等待長卡車轉(zhuǎn)彎一樣，可變長度的數(shù)據(jù)分組

6、容易在交換設(shè)備處引起通信延遲。 ATM真正具有電路交換和分組交換的雙重性: ATM面向連接,它需要在通信雙方向建立連接,通信結(jié)束后再由信令拆除連接。但它擯棄了電路交換中采用的同步時分復(fù)用，改用異步時分復(fù)用，收發(fā)雙方的時鐘可以不同，可以更有效地利用帶寬。 ATM的傳送單元是固定長度53byte的CELL（信元），信頭部分包含了選擇路由用的VPI/VCI信息，因而它具有交換的特點。它是一種高速分組交換，在協(xié)議上它將OSI第二層的糾錯、流控功能轉(zhuǎn)移到智能終端上完成，降低了網(wǎng)絡(luò)時延，提高了交換速度。 交換設(shè)備是ATM的重要組成部分，它能用作組織內(nèi)的Hub，快速將數(shù)據(jù)分組從一個節(jié)點傳送到另一個節(jié)點；或者

7、用作廣域通信設(shè)備，在遠程LAN之間快速傳送ATM信元。以太網(wǎng)、光纖分布式數(shù)據(jù)接口（FDDI）、令牌環(huán)網(wǎng)等傳統(tǒng)LAN采用共享介質(zhì)，任一時刻只有一個節(jié)點能夠進行傳送，而ATM提供任意節(jié)點間的連接，節(jié)點能夠同時進行傳送。來自不同節(jié)點的信息經(jīng)多路復(fù)用成為一條信元流。在該系統(tǒng)中，ATM交換器可以由公共服務(wù)的提供者所擁有或者是組織內(nèi)部網(wǎng)的一部分。 ATM用作公司主干網(wǎng)時，能夠簡化網(wǎng)絡(luò)的管理，消除了許多由于不同的編址方案和路由選擇機制的網(wǎng)絡(luò)互連所引起的復(fù)雜問題。ATM集線器能夠提供集線器上任意兩端口的連接，而與所連接的設(shè)備類型無關(guān)。這些設(shè)備的地址都被預(yù)變換，例如很容易從一個節(jié)點到另一個節(jié)點發(fā)送一個報文，而不

8、必考慮節(jié)點所連的網(wǎng)絡(luò)類型。ATM管理軟件使用戶和他們的物理工作站移動地方非常方便。 通過ATM技術(shù)可完成企業(yè)總部與各辦事處及公司分部的局域網(wǎng)互聯(lián)，從而實現(xiàn)公司內(nèi)部數(shù)據(jù)傳送、企業(yè)郵件服務(wù)、話音服務(wù)等等，并通過上聯(lián)INTERNET實現(xiàn)電子商務(wù)等應(yīng)用。同時由于ATM采用統(tǒng)計復(fù)用技術(shù)，且接入帶寬突破原有的2M，達到2M-155M，因此適合高帶寬、低延時或高數(shù)據(jù)突發(fā)等應(yīng)用。圖中：UNI為用戶網(wǎng)絡(luò)接口 NNI為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點接口 GFC為一般流量控制域 VPI為虛路徑標識符 VCI為虛通道標識符 PT為凈荷類型，即后面48個字節(jié)信息域的信息類型 RES為保留位，可以用作將來擴展定義，現(xiàn)在指定它恒為0 CLP為信

9、元丟棄優(yōu)先權(quán)，在發(fā)生信元沖突時，CLP用來說明該信元是否可以丟掉 HEC為信頭校驗碼，檢驗多項式，這個字節(jié)用來保證整個信頭的正確傳輸。  X25技術(shù) X.25規(guī)范對應(yīng)OSI三層，X.25的第三層描述了分組的格式及分組交換的過程。X.25的第二層由LAPB（Link Access Procedure, Balanced）實現(xiàn)，它定義了用于DTE/DCE連接的幀格式。X.25的第一層定義了電氣和物理端口特性。 X.25網(wǎng)絡(luò)設(shè)備分為數(shù)據(jù)終端設(shè)備（DTE）、數(shù)據(jù)電路終端設(shè)備（DCE）及分組交換設(shè)備（PSE）。DTE是X.25的末端系統(tǒng)，如終端、計算機或網(wǎng)絡(luò)主機，一般位于用戶端，Cisco路由

10、器就是DTE設(shè)備。DCE設(shè)備是專用通信設(shè)備，如調(diào)制解調(diào)器和分組交換機。PSE是公共網(wǎng)絡(luò)的主干交換機。 X.25定義了數(shù)據(jù)通訊的電話網(wǎng)絡(luò)，每個分配給用戶的x.25 端口都具有一個x.121地址，當(dāng)用戶申請到的是SVC（交換虛電路）時，x.25一端的用戶在訪問另一端的用戶時，首先將呼叫對方x.121地址，然后接收到呼叫的一端可以接受或拒絕，如果接受請求，于是連接建立實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，當(dāng)沒有數(shù)據(jù)傳輸時掛斷連接，整個呼叫過程就類似我們撥打普通電話一樣，其不同的是x.25可以實現(xiàn)一點對多點的連接。其中x.121地址、htc均必須與x.25服務(wù)提供商分配的參數(shù)相同。X.25 PVC（永久虛電路），沒有呼叫的過

11、程，類似DDN專線。幀中繼(Frame Relay)是一種網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)終端設(shè)備(DTE)接口標準。由于光纖網(wǎng)比早期的電話網(wǎng)誤碼率低得多,因此,可以減少X.25的某些差錯控制過程,從而可以減少結(jié)點的處理時間,提高網(wǎng)絡(luò)的吞吐量。幀中繼就是在這種環(huán)境下產(chǎn)生的。幀中繼提供的是數(shù)據(jù)鏈路層和物理層的協(xié)議規(guī)范,任何高層協(xié)議都獨立于幀中繼協(xié)議,因此,大大地簡化了幀中繼的實現(xiàn)。目前幀中繼的主要應(yīng)用之一是局域網(wǎng)互聯(lián),特別是在局域網(wǎng)通過廣域網(wǎng)進行互聯(lián)時,使用幀中繼更能體現(xiàn)它的低網(wǎng)絡(luò)時延、低設(shè)備費用、高帶寬利用率等優(yōu)點。 幀中繼的主要特點是:使用光纖作為傳輸介質(zhì),因此誤碼率極低,能實現(xiàn)近似無差錯傳輸,減少了進行差錯校驗

12、的開銷,提高了網(wǎng)絡(luò)的吞吐量；幀中繼是一種寬帶分組交換,使用復(fù)用技術(shù)時,其傳輸速率可高達44.6Mbps。但是,幀中繼不適合于傳輸諸如話音、電視等實時信息,它僅限于傳輸數(shù)據(jù) 數(shù)字數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)(Digital Data Network)，DDN即數(shù)字數(shù)據(jù)網(wǎng)。它是利用光纖（數(shù)字微波和衛(wèi)星）數(shù)字傳輸通道和數(shù)字交叉復(fù)用節(jié)點組成的數(shù)字數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)，可以為用戶提供各種速率的高質(zhì)量數(shù)字專用電路和其它新業(yè)務(wù)，以滿足用戶多媒體通信和組建中高速計算機通信網(wǎng)的需要。DDN業(yè)務(wù)區(qū)別是于傳統(tǒng)模擬電話專線的顯著特點是數(shù)字電路傳輸質(zhì)量高，時延小，通信速率可根據(jù)需要選擇；電路可以自動迂回，可靠性高；一線可以 多用，即可以通話、傳真、傳送數(shù)據(jù)，還可以組建會議電視系統(tǒng)，開放幀中續(xù)業(yè)務(wù)，做多媒體服務(wù)，或組建自己的虛擬專網(wǎng)，設(shè)立網(wǎng)管中心，自己管理自己的網(wǎng)絡(luò)。 數(shù)字電路是以二值數(shù)字邏輯為基礎(chǔ)的，其中的工作信號是離散的數(shù)字信號。電路中的電子器件，如二極管、三極管（BJT）、場效應(yīng)管（FET）處于開關(guān)狀態(tài)，時而導(dǎo)通，時而截止。 光纖是光導(dǎo)纖維的簡寫，是一種利用光在玻璃或塑料制成的纖維中的全反射原理而達成的光傳導(dǎo)工具。光導(dǎo)纖維由前