网络工程师考点精要--第6章 广域通信网

命题要点

公共电话交换网：本地回路、调制解调器。

X.25公共数据网：CCITTX.21标准、HDLC协议、流量控制、X.25PLP协议。

帧中继：虚电路服务，帧中继协议，数据帧格式。

ISDN: ISDN的功能组，用户接口及速率。

ATM:传输模式，信元格式，信元交换，业务类型及AAL，流量控制，局域网仿真LANE。

提示：

本章内容在最近几次考试中题量不固定，但总的来讲题量不多，教材改版后，题量有所增加。

X.25公共数据网、帧中继网是重点考核内容。

ISDN、ATM技术不是上午科目重点考查的内容，这部分内容在2008年之前经常出现在下午科目，不过最近几年很少考查。

考点6.1 公共交换电话网

公共交换电话网（Public Switched Telephone Network，PSTN)是为了话音通信而建立的网络，从20世纪60年代开始又被用于数据传输。一个简化的电话网如图6-1所示。

电话网概括起来主要由3个部分组成：本地回路、干线和交换机。其中干线和交换机一般采 用数字传输和交换技术，而本地回路基本上采用模拟线路。因此在用电话线连网时需要在发送端 通过调制解调器把数字信号变换为模拟信号，在接收端再通过调制解调器把模拟信号变换为数字信号。

—、本地回路

用户把数据终端或计算机连接到电话网上就可进行通信。按照CCITT的术语，用户的数据终端 或计算机叫做数据终端设备DTE。在通信网络一边，有一个设备管理网络的接口，这个设备叫数据 电路设备DCE。DCE通常指调制解调器、基带传输器、信号变换器等，提供波形变换和编码的功能, 以及建立、维持和拆除电路连接的功能。    '

CCITT和ISO用4个技术特性描述与设备之间通信有关的技术细节：机械特性、电气特性、功 能特性和过程特性，如表6-2所示。

二、调制解调器

调制解调器(Modem)通常由电源、发送电路和接收电路组成。发送电路包括调制器、放大器以 及滤波、整形和信号控制电路，它的功能是把计算机产生的数字脉冲转换为已调制的模拟信号；接收 电路包括解调器以及有关的电路，它的作用是把模拟信号变成计算机能接收的数字脉冲。

符合CCITTV.32建议的Modem使用格码调制（TCM)技术。这种Modem可以在公共交换网上 实现9600bps的高速传输。

符合CCITT V.29建议的Modem虽然可以工作在9600bps的速率，但由于使用的数据压缩算法可 以达到2 ： 1的压缩比，所以数据发送速率在理论上可以达到19200bps。

分组集群式Modem是另外一种高速Modem,它采用了高速微处理器和大约70000行指令，采用 多个音频组成的载波对数据进行分组传输，调制方式可能是2位、4位或6位的QAM信号。

符合V.90建议的Modem数据速率可达56kbps。这种Modem采用非对称的工作方式，从客户端 向服务器端发送称为上行信道，数据速率为28.8kbps或33.6kbps，从服务器端向客户端发送称为下 行信道，数据速率可以达到56kbps。

怎么考

【试题6-1】 2012年11月真题14    ^

下面关于RS-232-C标准的描述中，正确的是（14)。

A.可以实现长距离远程通信 　　  B.可以使用9针或25针D型连接器

C.必须采用24根线韵电缆进行连接    D.通常用于连接并行打印机
解析：在微型机的RS-232-C串行接口上大多使用9针连接器。：,

【答案：（14) B】

考点6.2 X.25公共数据网

X.25建议是由CCITT提出的访问分组交换网的协议标准,这个标准分为3个协议层:物理层、 链路il和分组戾，分别对应于OSI_模型底I三层。：

X.25的物理层采用的是X.21或X.21bis建议，规定了用户终端与网络之间的物理接口。

X.25的数据链路层描述用户主机与分组交换机之间数择的可靠传输，包括帧格式定义、差错控制等。X.25数据链路层采用LAP-B,它是HDLC (High-level Data Link Control)协议的一个子集。

X.25的分组层提供外部虚电路服务，是X.25建议的核心。X.25的分组层采用PLP协议。

—、CCITT X.21 标准

X.21建议分为两部分：用于公共数据网同步传输的通用DTE/DCE接口和电路交换业务的呼叫控制过程。前者是X.21的物理层部分，与建立物理链路有关的操作过程有以下4个特性。

(1)电气特性。X.21采用X.26和X.27规定的两种接口电路。X.21建议指定的数据速率有600、 2400、4800、9600和48000bps。X.21规定，在DTE—边只能采用X.27规定的平衡电气特性；在DCE 一边，对于超过9600bps的速率只能采用平衡电气特性，而4种低速率则可以选择平衡的或不平衡的电气特性。

(2)机械特性。X.21的机械接口采用15针连接器。、

(3)功能特性。X.21的接口线比RS-232-C大为减少，通过对功能进行编码，在少量电路上传 输代表各种功能的字符来建立对公共数据网的连接。X.21定义的全部互换电路如图6-2所示。.

(4)过程特性。过程如图6-3所示。

二、流量控制

流量控制是一种协调发送站和接收站工作步调的技术，其目的是避免发送速度过快，使得接收站来不及处理而丢失数据。

1.停等协议

工作原理是：发送站发出一帧，然后等待应答信号到达后再发送下一帧；接收站每收到一帧巵送 回一个应答信号（ACK)，表示愿意接收下一帧，如果接收站不送回应答，则发送站必须等待。

在半双工的点对点链路上，发送一帧的时间为，其中为传播延迟，4为发送一帧的 时间（称为一帧时）。线路的利用率为

线路传播延迟是线路长度和信号传播速率V的比值，而一帧时是帧长L和数据速率及的比，因而有

2.滑动窗口协议

滑动窗口协议的的主要思想是允许连续发送多个帧，而无须等待应答。如果接收端能容纳W 个帧的缓冲区（即窗口大小为W),那么发送端就可以连续发送W个帧而不必等待应答信号，但在收到接收端发送的确认之前，则发送端窗口不会移动。接收端收到一个帧时，就发送一个应答信号， 并把窗口滑动到i~W-i+1的位置，表明i之前的帧已正确接收，期望接收后续的W个帧。随着数据传 送过程的进展窗口向前滑动，因而取名滑动窗口协议。

滑动窗口协议的效率为

3.差错控制

利用差错检测技术自动地对丢失帧和错误巾贞请求重发的技术叫做ARQ (Automatic Repeat reQuest)技术。

(1)停等ARQ协议    

停等ARQ协议是停等流控技术和自动请求重发技术的结合。发送站发送一帧后必须等待应答信号，收到肯定应答信号ACK后继续发送下一帧；收到否定应答信号NAK后重发该帧；在一定的时间间隔内没有收到应答信号也必须重发。

(2)连续ARQ协议

连续ARQ协议是滑动窗口技术和自动请求重发技术的结合。由于窗口尺寸开到足够大时，帧在线路上可以连续地流动，因此又称其为连续ARQ协议。根据出错帧和丢失帧处理上的不同，连续ARQ协议又分选择重发ARQ协议和后退N帧ARQ协议。

选择重发ARQ协议只重发出错的帧，其后面的帧被缓存。采用ARQ协议时，窗口的最大值应为帧编号数的一半，即

后退N帧ARQ协议是从出错处重发已发过的N个帧。窗口的大小限制为。

三、HDLC协议

HDLC (High Level Data Link Control,高级数据链路控制）协议是国际标准化组织根据IBM公司的SDLC协议扩充开发而成的。它是一种面向位的数据链路控制协议。

HDLC帧由6个字段组成，如图6-4所示。

(1)HDLC用一种特殊的位模式0111110作为帧的边界标志。    

(2)地址字段用于标识从站的地址，用在点对多点链路中。

(3)HDLC定义了三种帧：信息帧（I顿）、管理顿（S帧）和无编号帧（U顿）,如图6-5所示。控制字段第1位或前两位用于区别三种不同格式的帧。基本的控制字段是8位长。扩展的控制字段为16位长。

(4)信息字段:只有I顿和某些无编号帧含有的信息字段。

(5)帧校验序列通常使用CRC-CCITT标准产生的16位校验序列，有时也使用CRC-32产生的32 位校验序列。

四、X.25虚电路服务

X.25的分组层提供虚电路服务。它支持交换虚电路（Switched Virtual Circuit, SVC)和永久虚 电路PVC (Permanent Virtual Circuit)。交换虚电路（SVC)是在发送方向网络发送请求建立连接

报文要求与远程机器通信时建立的。一旦虚电路建立起来，就可以在建立的连接上发送数据，而且 可以保证数据正确到达接收方。永久虚电路（PVC)的用法与SVC相同，但它是由用户和长途电信 公司经过商讨而预先建立的，因而它时刻存在，用户不需要建立链路而可直接使用它。PVC类似于 租用的专用线路。

图6-6示意了X.25虚电路建立和释放的过程。

怎么考

【试题6-2】 2011年5月真题15

数据链路协议HDLC是一种 （15)。

A.面向比特的同步链路控制协议 B.面向字节计数的同步链路控制协议

C.面向字符的同步链路控制协议 D.异步链路控制协议

解析：HDLC(High Level Data Link Control,高级数据链路控制规程）是面向比特的数据链路控制协议的典型代 表，该协议不依赖于任何一种字符编码集；数据报文可透明传输，用于实现透明传输的“0比特插入法”易于硬 件实现；全双工通信，有较高的数据链路传输效率；所有帧采用CRC检验，对信息帧进行顺序编号，可防止 漏收或重份，传输可靠性高；传输控制功能与处理功能分离，具有较大灵活性。

【答案：（15) A】

考点6.3 帧中继网的基本概念

帧中继工作是OSI参考模型的低两层，即物理层和数据链路层。帧中继在第二层建立虚电路，用帧方式承载数据业务，因而第三层被简化掉了。同时FR的帧层比较简单，只做检错，不再重传，没有滑动窗口式的流控，只有拥塞控制。

帧中继的速率可以达64kbit/s?2Mbit/s,当参与通信的各方多于两个的时候使用帧中继是一种较好的解决芦案。

帧中继可以有效地处理突发性数据，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，便允许用户的数据速率在一定范围内变化。但它不适于对延迟较敏感的应用（如音频、视频），因为无法保证可靠提交。 

帧中继远程连网的主要优点有：

•基于分组（帧）交换.的透明传输，可提供面向连接的服务。    

•帧长可变，长度可达1600~4096字节，可以承载各种局域网的数据帧。

•数据速率可达2~45Mbps。

•既可以按需要提供带宽，也可以应付突发的数据传输。

•没有流控和重传机制，开销很少。

帧中继的缺点有：

•不适合对延迟•敏感的应用。

•不保证可靠的提交。

•数据的丢失依赖于运营商对虚电路的配置。

怎么考

【试题6-3】 201.3年11月真题11~12

顿中继网络的虚电路建立在 （11),这种虚电路的特点是 （12)。

(11)A.数据链路层    B.网络层    C.传输层    D.会话层

(12)A.没有流量控制功能，也没有拥塞控制功能
    B.没有流量控制功能，但具有拥塞控制功能
    C.具有流量控制功能，但没有拥塞控制功能
    D.具有流量控制功能，也具有拥塞控制功能

解析：帧中继工作是OSI参考模型的最低两层，即物理层和数据链路层。帧中继在第二层数据链路层 建立虛电路，用帧方式承载数据业务，因而第三层被简化掉了。同时FR的帧层比较简单,只做检错，不再重传，没有滑动窗口式的流控，只用拥塞控制。所以，（12)的答案为B。

【答案：（11) A、(12) B】

【试题6-4】2012年11月真题13

下面用于标识帧中继虚电路标识符的是（13) 

A. CIR    B.LMI    C. DLCI    D. VPI

解析：CIR用于约定数据速率，VPI用来标识不同的虚拟路径，帧中继中每条虚电路都由一个数据链路 标识符DLCI标识，而后被映射到一个IP地址。

【答案：（13) C】

【试题6-5】 2010年5月真题13

以下关于帧中继网的叙述中，错误的是（13)。

A.帧中继提供面向连接的网络服务

B.帧在传输过程中要进行流量控制    

C.既可以按需提供带宽，也可以适应突发式业务

D.帧长可变，可以承载各种局域网的数据帧

解析：FR (Frame Relay,帧中继）向用户提供面向连接的通信服务。FR省略了帧编号、差错控制、 流量控制、应答、监视等功能，把这些功能全部交给用户终端去完成，大大节省了交换机的开销，降低了时延，提高了信息吞吐量。可见选项B是错误的。

【答案：（13) B】

考点6.4 ISDN和ATM的基本概念

ISDN分为窄带ISDN (Narrowband Integrated Server Digital Network，N-ISDN)和宽带ISDN (Broadband Integrated Server Digital Network，B-ISDN )。

—、N-ISDN

N-ISDN是20世纪70年代开发的网络技术，它的目的是以数字系统代替模拟电话系统，把音频、 视频和数据业务放在一个网络上统一传输。

N-ISDN提供两种用户接口 ：

•基本速率接口（ BRI):用普通电话的用户线做ISDN用户线，同时提供两条速率均为64kb/s 的B信道和一条速率为16kb/s的D信道的接口，即“2B + D”接口。

•基群速率接口（ PRI):用PCM基群数字传输线做ISDN用户线，同时提供多达30条（欧洲 和中国标准体系）速率均为64kb/s的B信道和一条速率为64kb/s的D信道的接口，即“30B + D” 接口。

二、B-ISDN

20世纪80年代，ITU-T成立了专门的研究组织，开发宽带ISDN技术，后来在1.321建议中提出了B-ISDN体系结构和基于ATM技术。    .

B-ISDN采用不同的平面来区分用户信息、控制信息和管理信息。用户平面提供与用户数据传 送有关的流量控制和差错检测功能；控制平面主要用于连接和信令信息的管理；管理平面支持网络 管理和维护功能。每一个平面划分为相对独立的协议层，各层又根据需要分为若干子层，如表6-3 所示。

三、异步传输模式ATM

ATM把用户数据组织成53字节长的信元，从各种数据源随机到达的信元没有预定的顺序,而且信元之间可以有间隙。信元只要准备好就可以进入信道。没有数据时，向信道发送空信元，或者发送OAM信元。也就是说信元排列不固定的，即异步性，也叫做统计时分复用（ATMD)。

ATM的基本传输单位是信元，长度是53字节，包含5个字节的信元头和48个字节的数据。ATM的典型数据速率为155Mb/s。通过计算155M/8/53≈36万，即每秒钟每个信道上有36万个信元来到。

怎么考

【试题6-6】 2010年5月真题34

ATM高层定义了4类业务，压缩视频信号的传送属于（34)类业务。

A. CBR    B. VBR    C. UBR    D. ABR

解析：ATM高层定义了4类业务，分别是：

CBR (Constant Bit Rate,固定比特率业务），用于模拟铜线和光纤通道，使得当前的电话系统可以 平滑地转换到B-ISDN，也适用于交互式话音和视频流。

VBR (Variable Bit Rate,可变比特率业务），可分为：

RT-VBR (Realtime-Variable Bit Rate,实时可变比特率业务），交换式压缩视频信号属于这一类 业务。

NRT-VBR (Not Realtime-Variable Bit Rate,非实时可变比特率业务），多媒体电子邮件属于这 一类业务。    '

UBR( Unspecified Bit Rate,未指定比特率业务），可用于传输IP分组。文件传输、电子邮件和USENET 新闻是这类业务的潜在应用领域。

ABR (Available Bit Rate,可用比特率业务），用于突发式通信。

压缩视频信号的传送属于VBR业务。

【答案：(34) B】

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