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目录

公共交换电话网(PSTN)

1.1 本地回路

1.2 调制解调器(Modem)

1.3 PSTN技术特性

X.25公用数据网

2.1 CCITT X.21标准

2.2 X.25流量控制

帧中继网

3.1 帧中继服务

3.2 帧中继协议(LAP-D)

ISDN和ATM

4.1 ISDN概述

4.2 ISDN系统结构

4.3 ISDN传输模式

4.4 ATM网络架构

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1. 公共交换电话网(PSTN)

公共交换电话网(PSTN)是传统的公共电话网络，主要用于传输语音信号。其组成包括本地回路、干线和交换机。

1.1 本地回路

本地回路分为终端(Terminal Equipment, DTE)与调制解调器(Modem, Data Communication Equipment, DCE)之间的连接。传输介质采用模拟线路，DTE与DCE之间需要通过Modem进行信号转换（数字↔模拟）。Modem的主要功能包括：

• 发送端：将数字信号调制为模拟信号输出。
• 接收端：将模拟信号解调回数字信号。

.Modem的传输速率主要依赖于调制技术。早期Modem采用的调频技术，后来发展成四进制调相、差分相移键控等技术。现代Modem根据CCITT标准V.90可达56Kb/s的传输速率。

1.2 PSTN技术特性

PSTN的特点包括：

• 低延迟：适合语音通信。
• 复杂性：需要交换机和信号转换设备配合工作。
• 局限性：传输速率较低，难以支持高品质视频或大规模数据传输。

2. X.25公用数据网

X.25是一种分组交换技术，用于实现数据网的节点间通信。其核心标准包括X.21、X.25和X.3。

2.1 CCITT X.21标准

X.21定义了X.25公用数据网的机械、电气和功能特性。其主要特点为：

• 机械特性：15针连接器。
• 电气特性：支持平衡电气特性，适用于高速率传输。
• 功能特性：使用连接请求的方式，通过编码传输控制信息，减少信道利用率的浪费。
• 过程特性：采用同步数据传输过程，确保节点间的通信顺序。

2.2 X.25流量控制

流量控制是网络中的关键技术，用于协调发送站和接收站的传输速度，以避免数据冲突或丢失。常用的方法包括等停协议和滑动窗口协议。

等停协议

等停协议的特点包括：

• 不发送应答，接收站只能等待传输完成。
• 由于PSTN的传播延迟，线路利用率需要除以2。
• 适用于半双工传输环路。

公式：

$$ E = \frac{t_f}{2t_p + t_f} $$ 其中，$t_f$为一帧时间，$t_p$为传播延迟。

滑动窗口协议

滑动窗口协议的特点包括：

• 发送端持续发送数据，无需等待应答。
• 接收端根据窗口大小决定丢包范围，并发送应答。
• 窗口效率公式：
  $$ E = \frac{W \cdot t_f}{2t_p + t_f} $$
  滑动窗口协议通过动态调整窗口大小来提高网络吞吐量。

差错控制

为了实现可靠传输，X.25网络采用了自动重传请求(ARQ)技术。其主要方式包括等停ARQ和连续ARQ协议。

• 等停ARQ：接收站接收到错误或丢失的数据后，会向发送站请求重发。
• 连续ARQ：通过滑动窗口技术，实现数据连续传输和错误检测。

3. 帧中继网

帧中继技术（Frame Relay）是X.25分组交换技术的演化，其主要特点包括：

• 面向连接：支持虚电路和永久电路。
• 透明传输：不处理数据内容。
• 效率高：帧长大（1600~4093字节），速率高（2~45Mb/s）。

帧中继协议(LAP-D)与X.25类似，但省去了控制字段。

4. ISDN和ATM

4.1 ISDN概述

ISDN（Integrated Services Digital Network，综合业务数字网）结合了传统电话网络和数据网络，提供两种服务模式：

• 窄带ISDN：可传输多种媒体（如音频、视频、数据），但速率较低（2B+D=144Kb/s）。
• 宽带ISDN：在窄带基础上增加了不同平面（用户、控制、管理），实现高效传输。

4.2 ISDN系统结构

ISDN网络由台端设备（TE）、网络终端（NT）和适配器（TA）组成：

• TE1：简单终端，仅接电话线。
• TE2：智能终端，可接多种媒体设备。
• NT1：功能类似核心交换机，负责网络管理。
• NT2：高层交换机，负责数据集线。

4.3 ISDN传输模式

ISDN支持两种传输模式：

• 同步传输模式（STM）：以时间片形式传输数据，存在时间片浪费。
• 异步传输模式（ATM）：动态分配时间片，支持高效率传输。

4.4 ATM网络架构

ATM网络（Asynchronous Transfer Mode）以53字节的信元为传输单位，采用统计复用技术。其物理层包括：

• PMD（物理介质相关子层）：负责比特流传输。
• TC（传输汇聚子层）：实现信元与比特流转换。

上层网络层定义了不同的信元头格式，加上VPI/VCI标识虚拟路径/通道。ATM适配层(AAL)根据业务类型定义数据传输规则，分为：

• AAL1：面向连接、恒定位速率。
• AAL2：面向连接、可变位速率。
• AAL3/AAL4：支持无连接传输。

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