数据通信-数据通信网
数据通信网概述
数据通信的几个基本概念
• 在计算机网络的数据通信中，信息、数据、信号 和信道是四个最基本的概念。正确理解这四个概 念，对于理解数据通信原理是非常重要和必要的。
• 1. 信息（Information） • 通信的目的是交换信息，信息的载体可以是数字、 文字、语音、图形或图像。计算机产生的信息一 般是字母、数字、语音、图形或图像的组合。为 了传送这些信息，首先要将字母、数字、语音、 图形或图像用二进制代码的数据来表示。而为了 传输二进制代码的数据，必须将它们用模拟或数 字信号编码的方式表示。
• 3. 信号（Signal） • 信号是数据在传输过程中电信号的表示形 式。模拟信号（analog signal）的信号电平 是连续变化的，而数字信号（digital signal） 是用两种不同的电平去表示0、1比特序列 的电压脉冲信号表示。
• 4. 信道 • “信道”就是通信双方以传输媒介为基础 的传递信号的通路。一条传输媒介上可以 有多条信道（多路复用）。信道也有“模 拟信道”和“数字信道”之分，模拟信道 是以连续模拟信号形式传输数据的信道。 数字信道是以数字脉冲形式（离散信号） 传输数据的信道。
6、1、2数据通信系统的性能指标
• • • • • • • • • • • •
信息传输速率:单位时间内传输实际速率的 比特数（单位比特/秒）bit/s 码元传输速率：单位时间内信道上实际传 输码元个数(单位波特) 频带利用率：用于衡量单位频带宽度内传 输的信息速率（比特/秒· 赫） 差错率：表示错差率的：误码率、误字率、 误组率，通常用误码率（码元差 错率）是指在传输码元总数中错误接受 的码元数比例【Pe】 传输错误码元数 Pe= ———————— 传输总码数
• 注 ：通常将传输信道及其两端的DCE设备 合称为数据电路，而将加了通信控制器的 数据电路称为数据链路。
数据通信网的分类_数据通信技术（第3版）_[共3页]
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数据通信技术（第 3 版）
主机
用户子网
通信子网
联机设备 Bus
主机
用户子网
图 6-7 数据通信网与计算机网络关系图
6.3.3 数据通信网的分类
数据通信网就是数据通信系统的扩充，或者说就是若干个数据通信系统的归并和互联。数据 通信网有很多不同的分类方法，其类型划分如图 7-8 所示。按拓扑结构，数据通信网可分为星形 网、树形网、网形网和环形网；若按传输技术，可分为交换网和广播网；若按分布范围大小，可 分为局城网、城域网和广域网。
图 6-8 数据通信网类型划分
1．交换网 在交换网中，数据从信源出发经过一系列中间节点传送到信宿。交换网又分为电路交换和存 储—转发交换网两种。电路交换类似于电话网使用的交换原理，根据主叫用户的信令接续被叫用 户，通信完成后进行拆线。存储/转发交换方式是先将要传送的信息存入交换设备的缓冲区中，当 相应的输出电路空闲时输出信息。 2．广播网 广播网的特点是从任一数据站发出的信号可被所有的其他数据站接收。在广播网中，没有中 间交换节点。例如广播网中的卫星网，数据不是直接从发信机传送到接收机的，而是经过卫星中 继站传送和接收的。 3．局域网 局域网（LAN）由互连的计算机、打印机和其他在短距离间共享硬件、软件资源的计算机设
数据通信网
（6）网络运行管理简便：采用网管对网络业务进行调 度监控，业务的迅速生成。/
4．4．2 DDN的网络结构
DDN网是由数字传输电路和相应的数字交叉 复用设备组成。其中，数字传输主要以光缆 传输电路为主，数字交叉连接复用设备对数 字电路进行半固定交叉连接和子速率的复用。
4．5帧中继（FR）
4．5．1帧中继概述
帧中继（Frame Relay）是基于X.25协议基 础上发展而来的，是轻型化的X.25协议。
帧中继的协议层次要比X.25的要简单的多， 它没有网络层，只有数据链路层和物理层， 它的数据链路层没有开销大的流量控制和差 错控制，只有差错检测，检测到的错误帧被 简单地丢弃。
4．1数据通信网概述
数据通信具有以下特点： 1）计算机直接参与通信，数字通信代替模拟
通信成为通信中的主流； 2）数据传输的准确性和可靠性比较高； 3）数据传输速率高； 4）通信持续时间差异大。
• 4．1．1数据通信系统的基本构成
4．1．2数据通信网
数据通信网是由分布在各处的数据传输设备、数据 交换设备及通信线路组成的通信网，其功能是完成 网中各设备之间的数据通信。
按照硬件组成划分，数据通信网可以分为节点和链 路两部分。
按照拓扑结构，数据通信网可以分为星形网，全相 连网，树形网，环形网，网格形网和总线网等 。
4．2数据通信网体系结构
4．2．1通信协议
协议就是计算机通信的语言， 通信双方必须遵循同一种协 议才能进行通信。为网络数 据交换而制定的规则、约定 和标准通称为网络协议。一 般来说，一个网络协议由三 个要素构成：语法、语义和 同步。
DDN是利用数字信道传输数据信号的数据传 输网。它的主要作用是向用户提供永久性和 半永久性连接的数字数据传输信道，既可用 于计算机之间的通信，也可用于传送数字化 传真，数字话音，数字图像信号或其它数字 化信号。
数据通信网
数据通信网1. 引言数据通信网（Data Communication Network）是指用于数据传输和通信的网络系统。
随着信息技术的快速发展，数据通信网在现代社会中起着重要的作用。
它允许各种设备和系统之间交换数据，并支持实时通信和远程访问。
本文将介绍数据通信网的基本概念、架构、技术以及应用。
2. 数据通信网的基本概念数据通信网是指由计算机和通信设备通过一定的通信线路和协议相互连接而构成的网络系统。
它可以用于在局域网内部或远程地区之间传输数据。
数据通信网主要有以下几个基本概念：2.1. 数据传输数据传输是指数据从一个设备或系统传输到另一个设备或系统的过程。
数据可以通过有线或无线的方式进行传输。
数据传输可以是单向的，也可以是双向的。
2.2. 网络拓扑网络拓扑是指网络中不同设备之间连接的方式。
常见的网络拓扑包括总线型、星型、环型和网状型等。
不同的网络拓扑可以适用于不同的应用场景。
2.3. 通信协议通信协议是指在数据通信过程中设备之间进行交流和协调的规则和约定。
常见的通信协议包括TCP/IP协议、HTTP协议、FTP协议等。
不同的通信协议具有不同的功能和特点。
3. 数据通信网的架构数据通信网的架构可以分为以下几个层次：3.1. 物理层物理层是指数据通信网中用于传输数据的物理介质和传输方式。
常见的物理介质包括光缆、电缆、无线电波等。
物理层负责将数字数据转换成物理信号，并在不同设备之间进行传输。
3.2. 数据链路层数据链路层是指在物理层之上构建数据传输通道的层次。
它负责对数据进行分帧、错误检测和纠正，以及流量控制和访问控制等功能。
数据链路层使用MAC地址来标识设备，并通过以太网、无线局域网等技术进行数据传输。
3.3. 网络层网络层是指在数据链路层之上构建数据传输网络的层次。
它负责路由选择、数据分组和转发等功能，将数据从源设备传输到目标设备。
网络层使用IP地址来标识设备，并通过路由器和交换机等设备进行数据传输。
第一讲 数据通信网络基础
数据通信网络基础主讲人：华山制作：华山第1章数据通信基础▪主要内容：数据通信的发展历史数据通信的构成原理数据通信方式分类及特点数据通信常用的传输介质和基本传输方式1.1 数据通信的发展历史▪三个阶段：第一阶段：具有通信功能的联机系统——多终端系统第二阶段：计算机网络——多机系统第三阶段：互联网——多网络系统1.2数据通信的构成1、计算机网络是一组自治的计算机互联的集合。
把分布在不同地理区域的独立式计算机及外部设备利用通信介质互连成功能强大的网络系统，实现相互通信和共享信息资源。
2、通信系统是通过数据电路将分布在远地的数据终端设备与计数机系统连接起来，实现数据传输、交换、存储和处理的系统。
3、协议是通信双方约定并且共同遵守的格式和规范。
4、数据通信是计算机网络的基本功能，用以实现计算机与终端之间或计算机与计算机之间的传递各种信息，将地理上分散的单位和部门通过计算机网络连接起来进行集中管理。
5、信息分布处理对于较大型的综合性信息通过某些算法将数据处理功能交给不同的计算机处理，以达到均衡使用网络资源，实现分布处理的目的。
6、比较典型的数据通信系统主要由数据终端设备、数据电路、计算机系统三部分组成接口接口数据电路终接设备数据电路终接设备传输信道数据终端设备数据输入输出设备通信控制器通信控制器中央处理机计算机系统1.3 数据通信的交换方式1、电路交换——面向连接的网络2、报文交换报文交换是将用户的报文存储在交换机的存储器中（内存或外存），当所需输出电路空闲时，再将该报文发往需接收的交换机或终端。
3、分组交换——面向无连接的网络将用户发来的整份报文分割成若干个定长的数据块（称为分组或打包），将这些分组以存储_转发的方式在网内传输。
1.4 数据通信方式分类及特点 有线数据通信1．数字数据网（DDN）✓什么是数字数据网是利用数字信道传输数据信号的数据传输网。
是一种利用光纤、数字微波或卫星等数字传输通道和数字交叉复用设备组成的数字数据传输网。
普通电话交换网数据通信网
称为非对称数字用户线路，俗称“网络快车”，有专线接入 和虚拟拨号两种方式，是运行在普通电话线上的一种高速、 宽带技术。
将一根电话线分成三部分：语音服务（低频）、上传（中 频）、下载（高频）
软件设置 （1）虚拟拨号（PPPOE）
软件设置 （1）专线接入
专线接入方式是由ISP提供静态IP 地址、网关、DNS等入网信息
速率范围为64kbps~2Mbps 优点：有固定的IP，可靠的线路运行，永久的连接性 缺点：性价比较低，线路越远，费用越高 一般不为个人使用
线缆调制解调器，俗称“有线通”
分组交换网是一种基于X.25技术的包交换网络。
传输出错率较高，为纠正出错，它要求每个分组的 每个节点都对接收到的数据进行确认，这样就浪费 了大部分带宽，成了相对低速的网络，已不应用
它可在网络传输环境不好的情况下提供较好的传输 质量
帧中继的主要特点是什么？
帧中继（FR）是在用户与网络接口之间提供用户信
“非对称”指上传和下载的带宽不一致。上行速率为 640kbps~1Mbps,下行速率为1Mbps~8Mbps,有效传输 距离为3~5米。
ADSL接入条件：一台电脑，网卡，ADSL调制解调器，信 号分离器，电话线（两根）和双绞线（一根），帐号
硬件安装
安装网卡，装网卡驱动，把网线插入网卡上的 RJ45接口中，安装ADSL调制解调器的并连线
软件设置 （1）虚拟拨号（PPPOE）
选择“开始”——“程序”— —“附件”——“通信”—— “新建连接向导”
软件设置 （1）虚拟拨号（PPPOE）
第一章 数据通信网络技术概述v1.0
第一章数据通信网络技术概述v1.0 幻灯片 1OSI模型的设计目的是成为一个开放网络互联模型，来克服使用众多网络模型所带来的互联困难和低效性。
OSI参考模型很快成为计算机网络通信的基础模型。
在设计时遵循了以下原则：各个层之间有清晰的边界，便于理解；每个层实现特定的功能；层次的划分有利于国际标准协议的制定；层次的数目应该足够多，以避免各个层功能重复。
OSI参考模型具有以下优点：简化了相关的网络操作；提供即插即用的兼容性和不同厂商之间的标准接口；使各个厂商能够设计出互操作的网络设备，加快数据通信网络发展；防止一个区域网络的变化影响另一个区域的网络，因此，每一个区域的网络都能单独快速升级；把复杂的网络问题分解为小的简单问题，易于学习和操作。
幻灯片 6OSI七层模型中，每一个对等层数据起一个统一的名字为：协议数据单元（PDU，Protocol Data Unit）。
相应地，应用层数据称为应用层协议数据单元（APDU，Application Protocol Data Unit），表示层数据称为表示层协议数据单元（PPDU，Presentation Protocol Data Unit），会话层数据称为会话层协议数据单元（SPDU，Session Protocol Data Unit）。
通常，我们把传输层数据称为段（Segment），网络层数据称为数据包（Packet），数据链路层为帧（Frame），物理层数据称为比特流（Bit）。
封装（Encapsulation）是指网络节点（Node）将要传送的数据用特定的协议头打包，来传送数据，同样在某些层进行数据处理时，也会在数据尾部加上报文，这时候也称为封装。
OSI七层模型的每一层都对数据进行封装，以保证数据能够正确无误的到达目的地，被终端主机接受，执行。
幻灯片 7物理层涉及到在通信信道（channel）上传输的原始比特流，是OSI参考模型的基础，它实现传输数据所需要的机械、电气、功能特性。
数据通信网课后题答案 第一章-第五章
第一章引论1. 计算机网络的发展可划分为几个阶段？每个阶段各有何特点？答：计算机网络的发展主要分为一下四个阶段：1)以单计算机为中心的联机系统-缺点，主机负荷重，通信线路利用率低，结构属集中控制方式，可靠性低2)计算机－计算机网络-是网络概念最全，设备最多的一种形式3)体系结构标准化网络4)Internet时代-是人类有工业社会向信息社会发展的重要标志，简单实用，高效传输，有满足不同服务的网络传输要求3. 计算机网络由哪些部分组成，什么是通信子网和资源子网？试述这种层次结构观的特点以及各层的作用是什么？答：通信控制处理机构成的通信子网是网络的内层，或骨架层，是网络的重要组成部分。
网上主机负责数据处理，是计算机网络资源的拥有者，它们组成了网络的资源子网，是网络的外层，通信子网为资源子网提供信息传输服务，资源子网上用户间的通信是建立在通信子网的基础上。
没有通信子网，网络不能工作，而没有资源子网，通信子网的传输也失去了意义，两者合起来组成了统一的资源共享的两层网络。
将通信子络的规模进一步扩大，使之变成社会公有的数据通信网，5. 一个完整的计算机网络的定义应包含哪些内容？答：1.物理结构：通过通信线路、通信设备将地理上分散的计算机连成一个整体2.逻辑结构：在网络协议控制下进行信息传输3.主要目的：资源共享9. 局域网、城域网与广域网的主要特征是什么?答：这三种网络主要是按照网络覆盖的地理范围来划分的：1)广域网（远程网）WAN （Wide Area Network）：广域网的作用范围一般为几十到几千公里。
2)局域网LAN（Local Area Network）:局域网的作用范围通常为几米到几十公里。
3)城域网MAN（Metropolitan Area Network）：城域网的作用范围在WAN与LAN之间，其运行方式为LAN相似。
13. 计算机网络与分布式计算机系统之间的区别与联系是什么?答：两者在物理结构上是非常类似的，但是软件上有很大的差异。
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6.1.2 分组交换网入网方式
数据通信
（1）专线方式。专线入网速率为9.6～64 kbit/s。 （2）电话拨号方式。拨号入网的速率为0.3～19.2 kbit/s。
PT可直接接入分组 交换网或经电话网进入 分组交换网；
NPT不论经专线还是 经电话网进入分组交换 网，必须先接PAD。
NPT也可经用户电报 网进入分组交换网。
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6.2.2 帧中继协议
3．帧中继的帧结构
数据通信
（1）F（Flag）：标志字段 用于帧定界。表示帧的开头和结束 （2）A（Address）：地址字段 区分同一链路上多个数据链路连接，以便实现帧复用/分用。
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6.2.2 帧中继协议
数据通信
图6-8 地址字段格式（2字节）
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6.2.2 帧中继协议
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6.1.3 中国公用分组交换网的应用 数据通信
1．局域网的互连
图6-3 利用分组交换网进行局域网的互连
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6.1.3 中国公用分组交换网的应用 数据通信
2．自动取款机的互连
图6-4 利用分组交换网进行 自动取款机的互连
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6.1.4 分组交换网提供的业务
1．基本业务
数据通信
（1）交换虚电路（SVC）
（2）局间中继线
数据通信 • 帧中继交换机。
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6.2.3 帧中继网的构成
3．帧中继的用户入网方式
（1）局域网接入方式 （2）计算机终端接入方式
数据通信
图6-12 用户接入帧中继网的方式
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6.2.4 帧中继网提供的业务
数据通信
1．基本业务
永久虚电路（PVC）业务和交换虚电路（SVC）业务。
2．业务应用
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6.2.2 帧中继协议
数据通信
（1）拥塞控制策略 在网络发生轻微拥塞的情况下，要采取拥塞控制，包括： ① 终点控制策略 ② 源点控制策略
（2）拥塞恢复策略 拥塞恢复策略是，在网络发生严重拥塞的情况下，网络内节点机
除采用源点或终点控制策略外，还要将DE比特置“1”的帧丢弃。 （3）终端拥塞管理 指用户终端在接收到拥塞通知后，应降低其数据信息提交速率。
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6.2.3 帧中继网的构成
1．帧中继网络结构 我国帧中继网分：
一级骨干网、二级骨 干网和本地网。
数据通信
图6-11 帧中继网络组织示意图
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6.2.3 帧中继网的构成
2．帧中继网络设备
（1）帧中继交换机 ① 帧中继交换机的类型 • 改装型X.25分组交换机。 • 具有帧中继接口的ATM交换机。 ② 帧中继交换机的接口 • 用户接入接口。 • 中继接口。 • 网管接口。
发生拥塞时，可考虑将其丢弃。
⑤ FECN：前向显式拥塞通知比特，通知下游节点本节点发生了
拥塞，下游节点应采取相应措施防止拥塞扩散。
⑥ BECN：为后向显式拥塞通知比特，通知上游节点本节点发生
了拥塞，上游节点应采取相应措施防止拥塞扩散。
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6.2.2 帧中继协议
数据通信
（3）I（Information）：信息字段 放用户数据，必须是整数个字节。最大长度一般为262个字节。 （4）FCS（Frame Check Sequence）：帧校验序列 采用循环冗余差错检验法来校验帧的差错，长度为2个字节。
数据通信
1．基本概念
帧中继（FR）是在OSI-RM的第二层上用简化的方法传送和交换 数据单元的一种交换技术。
它仅完成物理层和数据链路层的核心功能，将流量控制、纠错 及重传等功能留给用户智能终端来完成。
帧中继采用统计时分复用技术，可充分利用网络资源。 2．帧中继的特点 高速性、高效性、经济性、可靠性、面向连接、适应性
数据通信
① DLCI：数据链路连接标识符，10bit，用于区分不同的逻辑连
接，实现帧复用。
② EA：地址扩展比特，EA=0表示下一字节仍为地址字段，
EA=1表示这是地址字段的最终字节。
③ C/R：命令/响应比特，不使用C/R比特，可以是任意值。
④ DE：丢弃指示比特，用于带宽管理。当DE置“1”说明当网络
图6-5 DPN-100交换机结构
数据通信
交换机与交换机之 间通过RM相连，该 连接线称为中继线 （Trunk）。
交换机内RM和AM 之间及AM和AM之间 的连接线称为链路 （Link）。
AM和用户线之间 的连接线称为用户线 （Line）。
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6.1.6 分组交换设备简介
数据通信
2．提供的入网接口类型及速率
2
第6章 数据通信网
数据通信
学习本章目的和要求
掌握分组交换网的组成、入网方式和网上提供的主要 业务。 掌握帧中继网的构成、帧中继协议和帧中继的应用。 掌握DDN组成、工作原理及DDD业务。 掌握ATM信元结构、协议分层及ATM提供的业务。 了解各种网络的网络结构和各种网络使用的主要设备。
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6.2.2 帧中继协议
数据通信
4．帧中继对无效帧的处理
如果一个帧具有以下情况之一，则称之为无效帧：
（1）没有用两个标志所分界的帧；
（2）在地址字段和结束标志之间的字节数少于3个；
（3）在“0”比特插入之前或“0”比特删除之后，帧不是由整数个
字节组成；
（4）包含一个帧校验序列（FCS）的差错；
（5）只包含一个字节的地址字段；
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6.2.2 帧中继协议
数据通信
图6-6 帧中继用户平面的协议结构
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6.2.2 帧中继协议
数据通信
2．数据链路层的核心协议
帧中继采用Q.922核心层协议作为数据链路层协议，功能有： （1）帧的定界、同步和透明性。 （2）用地址字段进行帧的复用/分路。 （3）帧传输差错检测（但不纠错）。 （4）检测传输帧在“0”比特插入之前和删除之后，是否由整数 个8比特组组成。 （5）拥塞控制功能。 （6）检测帧长是否正确。
（5）用户终端
分组型终端（PT）和非分组型终端（NPT）。
（6）传输线路
包括交换机之间的中继传输线路和用户线路。66.1.1Fra bibliotek分组交换网的构成
分组交换网通常采用两级 结构。
一级交换中心一般设在大、 中城市，它们之间互连构成骨 干网。
二级交换中心一般设在中、 小城市。
数据通信
图6-1 分组交换网的等级结构
（1）局域网互连 （2）虚拟专用网 （3）分组交换网节点机之间的中继传输 （4）其他应用
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6.3 数字数据网（DDN）
数据通信
DDN（数字数据网）是把数据通信技术、数字通信技术、光纤 通信技术、数字交叉连接技术和计算机技术有机的结合在一起的新 型通信技术。
7
6.1.1 分组交换网的构成
数据通信
3．我国分组交换网的基本情况
我国分组交换网的建设分为两个阶段。 第一阶段全网由3个分组交换机、1个NMC和8个集中器组成。 第二阶段在31个省、自治区及直辖市建立公用骨干网，简称 CHINAPAC（中国公用分组交换网），在1993年建成。 CHINAPAC骨干网以北京、上海、沈阳、武汉、成都、西安、广 州及南京等8个城市为汇接中心，其中北京、上海和广州为国际出入 口局。汇接中心之间采用完全的网状结构。网间中继电路采用 64kbit/s或9.6kbit/s数据传输速率，可通达近40个国家和地区。
• DSOB接口：接用户线，速率为64kbit/s；
• 中继接口和网管接口。
3．DPN-100分组交换机的软件
基于大致相同的硬件，采用不同的软件来实现通信规程的接入
服务。
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6.2 帧 中 继 网
数据通信
帧中继技术是在分组交换技术的基础上发展起来的。 帧中继是一种快速分组交换技术。
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6.2.1 帧中继概述
数据通信
第6章 数据通信网
1
第6章 数据通信网
数据通信
本章内容、重点和难点
本章内容
分组交换网。
数字数据网（DDN）。
帧中继网。
ATM网。
本章重点
分组交换网的组成和应用。
DDN和帧中继网的组成、基本工作原理及应用。
ATM信元结构、协议分层及ATM业务。
本章难点
帧中继的工作原理。
ATM协议参考模型、交换原理。
• V.24接口：接用户或链路，速率可达2.4kbit/s～19.2kbit/s；
• V.35接口：接用户或中继链路，速率可达到256kbit/s；
• SCSI接口：小型计算机系统接口，用于与磁盘的连接；
• X.21接口：接中继线，速率可达256kbit/s；
• G.703接口：接中继和链路，速率为64kbit/s；
数据通信
图6-15 PVC路由
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6.2.2 帧中继协议
6．帧中继的带宽管理
数据通信
（1）带宽控制参数
① 约定的信息速率（CIR）：网络与用户约定的用户信息传送速
率，CIR=N×8kbit/s。
② Bc：网络允许用户在Tc时间间隔内传送的数据量， Bc=N×8kbit。
③ Be ：网络允许用户在Tc时间间隔内传送的超过Bc 的数据量， Be =N×8kbit。 Tc值是通过计算得到的， Tc =Bc/CIR。
（6）包含一个不为接收机所支持的DLCI。
无效帧应舍弃，不通知发送端。
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6.2.2 帧中继协议
5．帧中继的寻址方式
帧中继采用统计复用技术。 在每一帧的帧头中都包含 DLCI——虚电路号，这是每 一帧的地址信息。每一个节 点机中都有PVC路由表，当 帧进入网络时，节点机通过 DLCI值识别帧的去向。如图。
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6.2.2 帧中继协议
数据通信