第7章数据与计算机通信网
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● N向多点专用电路，在N个用户中，任何一个用户发 出的信息都被所有其他用户接收。N向多点专用电路多用于 会议业务。
DDN网上要求必须能提供广播多点和双向多点专用电路 业务。对于N向多点专用电路，在DDN节点不能提供时，可 外加多点控制单元设备来实现。
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第7章数据与计算机通信网
2) 帧中继业务
DDN上的帧中继业务是通过在DDN节点上设置帧中继 模块来实现的，帧中继模块(FRM)之间、FRM和帧装拆模块 (FAD，Frame Assembly Disassembly)之间通过基本专用电路 互联。FRM、FAD和它们之间的专用电路专门为帧中继业 务使用，它们的设置可独立于所依附的DDN网络，即可以 根据帧中继用户的分布和帧中继业务量的需要，在选择的
第7章数据与计算机通信 网
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2020/11/27
第7章数据与计算机通信网
7.1 概述
数据通信网与计算机通信网都是在通信网基础上建立 起来的。数据通信网由硬件和软件两部分组成。硬件部分 包括数据传输设备、数据交换设备和通信线路，软件部分 是指支持上述硬件的网络协议等。数据通信网的任务是在 网络用户之间，透明地、无差错地、迅速地交换数据信息。 计算机通信网由通信子网和资源子网构成，通信子网就是 数据通信网，而资源子网的基本功能是提供所需的共享硬 件、软件及数据等资源，并进行数据的处理。
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•图7.3 DDN中用户的接入方式
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(1) 二线模拟传输方式。这种传输方式支持模拟用户入 网连接，在交换方式下，同时需要直流环路、PBX中继线、 E&M信令传输。
(2) 二线(或四线)话带Modem传输方式。支持的用户速 率由线路长度、调制解调器(Modem)的类型而定。
(8) DDN节点通过PCM设备的传输方式。 DDN中用户的接入方式除了上述基本方式外，还可以 采用不同的组合方式。
用户接入单元的作用是把用户端送入的原始信号转换 成适合在用户线上传输的信号形式，如基带或频带调制解 调信号，并在可能的情况下将多个用户设备的信号复用后 在一对用户线上传输。用户接入单元可以是数据服务单元、 信道服务单元和数据电路终接设备(DCE)，如基带或频带 调制解调器。
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1) 专用电路业务 (1) 基本专用电路。DDN提供的基本专用电路是规定 速率的点到点专用电路，如中高速数据业务、会议电视业 务、高速可视图文业务等。
(2) 特定要求的专用电路。为了满足用户特殊需求， DDN网络还可提供特定要求的专用电路，例如：
① 高可用度的TDM电路。对于重要用户，DDN网络 应通过例如通路备用、高优先级等措施，提高TDM电路 的可用度。
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② 低传输时延的专用电路。对于要求传输时延小的 专用电路，DDN网络通过选择地面路径连接，避免引入 卫星电路的附加传输时延。
③ 定时的专用电路。用户与网络约定专用电路的接 通时间和终止时间，定时使用专用电路。
④ 多点专用电路。在N个用户之间的专用电路业务， 当N大于2时称为多点专用电路业务。多点专用电路又可 分为广播多点、双向多点和N向多点专用电路。
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X.25分组交换数据网可以为数据用户提供交换虚电 路和永久虚电路数据业务。交换虚电路每次都要建立通 信连接，永久虚电路则费用较大，且电路利用率较低。 很多数据用户的业务需求是为了解决行业部门内的数据 信息处理及管理，这些业务大多发生在相对固定的用户 之间。如果这些业务都利用分组交换网来建立一次次的 通信连接或永久连接，显然是不经济的，这时，介于永 久性连接和交换式连接之间的半永久性连接方式的数字 数据网作为数据通信应用技术的一个分支逐渐发展起来。
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•图7.1 数据通信网和计算机通信网的结构示意图
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近年来，我国公用数据通信网的发展很快，先后建立了 分组数据网(X.25)、数字数据网(DDN)、帧中继网(FR网)和 ATM宽带网。分组数据网是数据通信网的基础，数字数据网 则提供专线数据业务，而帧中继网及ATM宽带网则定位于宽 带数据通信业务。数据通信网的发展趋势是IP网络，它通过 统一的IP层来屏蔽各种物理网络技术(如X.25、DDN、以太网、 令牌环、帧中继、ATM、SDH、WDM)的差异性，实现异种 网的互连。
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1) 本地传输系统 本地传输系统包括用户设备、用户线和用户接入 单元。用户线和用户接入单元又称为用户环路。 常用的用户设备有数据终端设备、个人计算机、 工作站、电话机和传真机、用户交换机、可视电话机、 窄带话音和数据多路复用器、局域网的桥接器和路由 器等。用户线一般采用市话用户电缆或光缆。 用户的接入方式主要有下列八种，如图7.3所示。
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因此，计算机通信网的任务是实现计算机与计算 机及计算机与终端之间的通信和资源共享，另外还可 以实现电子信箱、可视图文、电子数据交换等通信与 信息处理相结合的业务。图7.1所示是数据通信网和计 算机通信网的结构示意图。虚线以内是通信子网，即 数据通信网；虚线以外是资源子网。
(3) 二线(或四线)基带传输方式。这种
传输方式采用回波抵消技术和差分二相编码技术。其 二线基带设备可进行19.2 kb/s全双工传输。该基带传输设备 还可具有TDM复用功能，为多个用户入网提供连接。复用 时需留出部分容量给网络管理用。另外，还可用二线或四 线，速率达到16 kb/s、32 kb/s或64 kb/s的基带传输设备。
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(4) 基带传输+TDM复用传输方式。这种传输方式实际 上是在二线(或四线)基带传输的基础上，再加上TDM复用 设备，为多个用户入网提供连接。
(5) 话音/数据复用传输方式。在现有的市话用户线上， 采用频分或时分的方法实现电话/数据独立的数据复用传输， 还可加上TDM复用，为多个用户提供入网连接。
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7.2.2 DDN的结构与业务 1．DDN的结构组成 DDN由本地传输系统、复用/交叉连接系统、局间传 输系统、网同步系统和网络管理系统等五大部分组成， 如图7.2所示。
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•图7.2 DDN组成结构示意图
率低(可达10－10)。
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(2) 传输速率高，网络时延小。由于DDN采用了同步转 移模式的数字时分复用技术，用户数据信息根据事先约定的 协议，在固定的时隙以预先设定的通道带宽和速率顺序传输， 这样只需按时隙识别通道就可以准确地将数据信息送到目的 终端。由于信息是顺序到达目的终端的，免去了目的终端对 信息的重组，因此减小了时延。
(6) 2B+D速率的DTU传输方式。DTU(数据终端单元) 采用2B+D速率，二线全双工传输方式，为多个用户提供入 网。
(7) PCM数字线路传输方式。这种方式是当用户直接 用光缆或数字微波高次群设备时，可与其他业务合用一套 PCM设备，其中一路2048 kb/s进入DDN。
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对于全国范围的公用DDN，网络管理采用分级管理的 方式，在主干网上设立集中的网管控制中心，负责主干网上 的电路组织和调度。在主干网上还可以设置若干个网管控制 终端，它能与网管控制中心交换网管控制信息，在授权范围 内执行网管控制功能。各省内网可设立各自集中的网管控制 中心，负责本省内网上电路的组织和调度，也可设若干网管 控制终端，在授权范围内执行网管控制功能。
(3) DDN为全透明网。DDN是任何规程都可以支持的， 不受约束的全透明网，可支持网络层以及其上的任何协议， 从而可满足数据、图像、声音等多种业务的需要。
(4) 网络运行管理简便。DDN将检错和纠错等功能放到 智能化程度较高的终端来完成，简化了网络运行管理和监控 的内容，同时也为用户参与管理网络创造了条件。
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2．DDN的业务功能
DDN是全透明的网络，具有可靠性高、信道利用率高 和时延小等优点，可以支持多种业务服务。
DDN业务分为专用电路、帧中继、压缩话音/G3传真和 虚拟专用网四类业务。DDN的主要业务是向用户提供中高 速率，高质量的点到点和点到多点数字专用电路(简称专用 电路)。在专用电路的基础上，通过引入帧中继服务模块 (FRM，Frame Relay Module)，提供永久性虚电路(PVC， Permanent Virtual Circuit)连接方式的帧中继业务。通过在用 户入网处引入话音服务模块(VSM，Voice Service Module)提 供压缩话音/G3传真业务。在DDN上，帧中继业务和压缩话 音/G3传真业务均可看作在专用电路业务基础上的增值业务。
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2) 复用/交叉连接系统
复用是指将多路信号集合在一起共同占用一个物理传输 介质。典型的复用方式有频分复用(FDM)和时分复用(TDM) 等。DDN常采用时分复用，如2048 kb/s数字帧电路复用。
数字交叉连接系统(DCS，Digital Cross-connect System)用 于通信线路的交接、调度和管理。它负责完成时隙的交叉连 接(含复用)。如在DDN节点中的2048 kb/s PCM信号复用帧， 流入/出的数字流以64 kb/s为单位进行复用/交叉连接，如图 7.4所示。
● 广播多点专用电路是指广播源用户(一个)到所有广 播接收用户方向的传输通路。例如，证券行情章数据与计算机通信网
● 双向多点专用电路有一个控制站用户，其他为辅助站 用户。控制站发出的信息被辅助站接收，任何一个辅助站发 出的信息都被控制站接收，在辅助站之间没有信息通路。用 户利用双向多点电路业务，可以构成轮训/选择方式的计算机 网络。
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DDN在发展过程中，把数据通信与数字通信、计 算机、光纤通信、数字交叉连接等技术有机地结合起 来，形成了一个新的技术整体，使其应用范围从最初 单纯提供数据通信业务，逐渐拓宽为能提供多种业务 和增值业务，已成为具有很大的吸引力和发展潜力的 传输网络资源。
DDN具有以下优点： (1) DDN是同步数据传输网，传输质量高，误码
数字交叉连接系统采用单级时隙交换结构，可以快速地 对m(64 kb/s和2048 kb/s线路进行交换，提供端点到端点的最 优连接，大大提高了传输线路的使用效率。
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•图7.4 数字交叉连接示意图
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5) 网络管理系统 DDN的网络管理包括用户接入管理、网络资源的调度、 路由选择、网络状态的监控、网络故障的诊断、告警与处理、 网络运行数据的收集与统计、计费信息的收集与统计等。
本章主要介绍数字数据网DDN、帧中继FR、IP网络的概 念、原理和应用，同时介绍SMDS(交换式多兆位数据服务)、 FDDI(光纤分布式数据接口)、DQDB(分布式排队双总线)等高 速网络技术。
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7.2 数字数据网DDN
7.2.1 概述
数字数据网(DDN，Digital Data Network)是利用数字信 道传输数据信号的数据传输网，它的传输媒介主要是光缆， 辅助于数字微波、 卫星信道以及用户端可用的普通电缆和双 绞线。在现有的电信网(电话网或分组交换网)中，都有模拟 成分存在，需要许多模数转换及调制解调设备。而DDN则以 全数字、高速率及灵活的交叉连接复用功能为用户提供永久 性或半永久性的数字电路专线(出租)业务，为用户构建了一 个大容量的数据通信平台。数字信道与传统的模拟信道相比， 具有传输质量高、速度快、带宽利用率高等一系列优点。
DDN网上要求必须能提供广播多点和双向多点专用电路 业务。对于N向多点专用电路，在DDN节点不能提供时，可 外加多点控制单元设备来实现。
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2) 帧中继业务
DDN上的帧中继业务是通过在DDN节点上设置帧中继 模块来实现的，帧中继模块(FRM)之间、FRM和帧装拆模块 (FAD，Frame Assembly Disassembly)之间通过基本专用电路 互联。FRM、FAD和它们之间的专用电路专门为帧中继业 务使用，它们的设置可独立于所依附的DDN网络，即可以 根据帧中继用户的分布和帧中继业务量的需要，在选择的
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7.1 概述
数据通信网与计算机通信网都是在通信网基础上建立 起来的。数据通信网由硬件和软件两部分组成。硬件部分 包括数据传输设备、数据交换设备和通信线路，软件部分 是指支持上述硬件的网络协议等。数据通信网的任务是在 网络用户之间，透明地、无差错地、迅速地交换数据信息。 计算机通信网由通信子网和资源子网构成，通信子网就是 数据通信网，而资源子网的基本功能是提供所需的共享硬 件、软件及数据等资源，并进行数据的处理。
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•图7.3 DDN中用户的接入方式
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(1) 二线模拟传输方式。这种传输方式支持模拟用户入 网连接，在交换方式下，同时需要直流环路、PBX中继线、 E&M信令传输。
(2) 二线(或四线)话带Modem传输方式。支持的用户速 率由线路长度、调制解调器(Modem)的类型而定。
(8) DDN节点通过PCM设备的传输方式。 DDN中用户的接入方式除了上述基本方式外，还可以 采用不同的组合方式。
用户接入单元的作用是把用户端送入的原始信号转换 成适合在用户线上传输的信号形式，如基带或频带调制解 调信号，并在可能的情况下将多个用户设备的信号复用后 在一对用户线上传输。用户接入单元可以是数据服务单元、 信道服务单元和数据电路终接设备(DCE)，如基带或频带 调制解调器。
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1) 专用电路业务 (1) 基本专用电路。DDN提供的基本专用电路是规定 速率的点到点专用电路，如中高速数据业务、会议电视业 务、高速可视图文业务等。
(2) 特定要求的专用电路。为了满足用户特殊需求， DDN网络还可提供特定要求的专用电路，例如：
① 高可用度的TDM电路。对于重要用户，DDN网络 应通过例如通路备用、高优先级等措施，提高TDM电路 的可用度。
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② 低传输时延的专用电路。对于要求传输时延小的 专用电路，DDN网络通过选择地面路径连接，避免引入 卫星电路的附加传输时延。
③ 定时的专用电路。用户与网络约定专用电路的接 通时间和终止时间，定时使用专用电路。
④ 多点专用电路。在N个用户之间的专用电路业务， 当N大于2时称为多点专用电路业务。多点专用电路又可 分为广播多点、双向多点和N向多点专用电路。
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X.25分组交换数据网可以为数据用户提供交换虚电 路和永久虚电路数据业务。交换虚电路每次都要建立通 信连接，永久虚电路则费用较大，且电路利用率较低。 很多数据用户的业务需求是为了解决行业部门内的数据 信息处理及管理，这些业务大多发生在相对固定的用户 之间。如果这些业务都利用分组交换网来建立一次次的 通信连接或永久连接，显然是不经济的，这时，介于永 久性连接和交换式连接之间的半永久性连接方式的数字 数据网作为数据通信应用技术的一个分支逐渐发展起来。
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•图7.1 数据通信网和计算机通信网的结构示意图
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近年来，我国公用数据通信网的发展很快，先后建立了 分组数据网(X.25)、数字数据网(DDN)、帧中继网(FR网)和 ATM宽带网。分组数据网是数据通信网的基础，数字数据网 则提供专线数据业务，而帧中继网及ATM宽带网则定位于宽 带数据通信业务。数据通信网的发展趋势是IP网络，它通过 统一的IP层来屏蔽各种物理网络技术(如X.25、DDN、以太网、 令牌环、帧中继、ATM、SDH、WDM)的差异性，实现异种 网的互连。
第7章数据与计算机通信网
1) 本地传输系统 本地传输系统包括用户设备、用户线和用户接入 单元。用户线和用户接入单元又称为用户环路。 常用的用户设备有数据终端设备、个人计算机、 工作站、电话机和传真机、用户交换机、可视电话机、 窄带话音和数据多路复用器、局域网的桥接器和路由 器等。用户线一般采用市话用户电缆或光缆。 用户的接入方式主要有下列八种，如图7.3所示。
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因此，计算机通信网的任务是实现计算机与计算 机及计算机与终端之间的通信和资源共享，另外还可 以实现电子信箱、可视图文、电子数据交换等通信与 信息处理相结合的业务。图7.1所示是数据通信网和计 算机通信网的结构示意图。虚线以内是通信子网，即 数据通信网；虚线以外是资源子网。
(3) 二线(或四线)基带传输方式。这种
传输方式采用回波抵消技术和差分二相编码技术。其 二线基带设备可进行19.2 kb/s全双工传输。该基带传输设备 还可具有TDM复用功能，为多个用户入网提供连接。复用 时需留出部分容量给网络管理用。另外，还可用二线或四 线，速率达到16 kb/s、32 kb/s或64 kb/s的基带传输设备。
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(4) 基带传输+TDM复用传输方式。这种传输方式实际 上是在二线(或四线)基带传输的基础上，再加上TDM复用 设备，为多个用户入网提供连接。
(5) 话音/数据复用传输方式。在现有的市话用户线上， 采用频分或时分的方法实现电话/数据独立的数据复用传输， 还可加上TDM复用，为多个用户提供入网连接。
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7.2.2 DDN的结构与业务 1．DDN的结构组成 DDN由本地传输系统、复用/交叉连接系统、局间传 输系统、网同步系统和网络管理系统等五大部分组成， 如图7.2所示。
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•图7.2 DDN组成结构示意图
率低(可达10－10)。
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(2) 传输速率高，网络时延小。由于DDN采用了同步转 移模式的数字时分复用技术，用户数据信息根据事先约定的 协议，在固定的时隙以预先设定的通道带宽和速率顺序传输， 这样只需按时隙识别通道就可以准确地将数据信息送到目的 终端。由于信息是顺序到达目的终端的，免去了目的终端对 信息的重组，因此减小了时延。
(6) 2B+D速率的DTU传输方式。DTU(数据终端单元) 采用2B+D速率，二线全双工传输方式，为多个用户提供入 网。
(7) PCM数字线路传输方式。这种方式是当用户直接 用光缆或数字微波高次群设备时，可与其他业务合用一套 PCM设备，其中一路2048 kb/s进入DDN。
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对于全国范围的公用DDN，网络管理采用分级管理的 方式，在主干网上设立集中的网管控制中心，负责主干网上 的电路组织和调度。在主干网上还可以设置若干个网管控制 终端，它能与网管控制中心交换网管控制信息，在授权范围 内执行网管控制功能。各省内网可设立各自集中的网管控制 中心，负责本省内网上电路的组织和调度，也可设若干网管 控制终端，在授权范围内执行网管控制功能。
(3) DDN为全透明网。DDN是任何规程都可以支持的， 不受约束的全透明网，可支持网络层以及其上的任何协议， 从而可满足数据、图像、声音等多种业务的需要。
(4) 网络运行管理简便。DDN将检错和纠错等功能放到 智能化程度较高的终端来完成，简化了网络运行管理和监控 的内容，同时也为用户参与管理网络创造了条件。
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2．DDN的业务功能
DDN是全透明的网络，具有可靠性高、信道利用率高 和时延小等优点，可以支持多种业务服务。
DDN业务分为专用电路、帧中继、压缩话音/G3传真和 虚拟专用网四类业务。DDN的主要业务是向用户提供中高 速率，高质量的点到点和点到多点数字专用电路(简称专用 电路)。在专用电路的基础上，通过引入帧中继服务模块 (FRM，Frame Relay Module)，提供永久性虚电路(PVC， Permanent Virtual Circuit)连接方式的帧中继业务。通过在用 户入网处引入话音服务模块(VSM，Voice Service Module)提 供压缩话音/G3传真业务。在DDN上，帧中继业务和压缩话 音/G3传真业务均可看作在专用电路业务基础上的增值业务。
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2) 复用/交叉连接系统
复用是指将多路信号集合在一起共同占用一个物理传输 介质。典型的复用方式有频分复用(FDM)和时分复用(TDM) 等。DDN常采用时分复用，如2048 kb/s数字帧电路复用。
数字交叉连接系统(DCS，Digital Cross-connect System)用 于通信线路的交接、调度和管理。它负责完成时隙的交叉连 接(含复用)。如在DDN节点中的2048 kb/s PCM信号复用帧， 流入/出的数字流以64 kb/s为单位进行复用/交叉连接，如图 7.4所示。
● 广播多点专用电路是指广播源用户(一个)到所有广 播接收用户方向的传输通路。例如，证券行情章数据与计算机通信网
● 双向多点专用电路有一个控制站用户，其他为辅助站 用户。控制站发出的信息被辅助站接收，任何一个辅助站发 出的信息都被控制站接收，在辅助站之间没有信息通路。用 户利用双向多点电路业务，可以构成轮训/选择方式的计算机 网络。
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第7章数据与计算机通信网
DDN在发展过程中，把数据通信与数字通信、计 算机、光纤通信、数字交叉连接等技术有机地结合起 来，形成了一个新的技术整体，使其应用范围从最初 单纯提供数据通信业务，逐渐拓宽为能提供多种业务 和增值业务，已成为具有很大的吸引力和发展潜力的 传输网络资源。
DDN具有以下优点： (1) DDN是同步数据传输网，传输质量高，误码
数字交叉连接系统采用单级时隙交换结构，可以快速地 对m(64 kb/s和2048 kb/s线路进行交换，提供端点到端点的最 优连接，大大提高了传输线路的使用效率。
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•图7.4 数字交叉连接示意图
第7章数据与计算机通信网
5) 网络管理系统 DDN的网络管理包括用户接入管理、网络资源的调度、 路由选择、网络状态的监控、网络故障的诊断、告警与处理、 网络运行数据的收集与统计、计费信息的收集与统计等。
本章主要介绍数字数据网DDN、帧中继FR、IP网络的概 念、原理和应用，同时介绍SMDS(交换式多兆位数据服务)、 FDDI(光纤分布式数据接口)、DQDB(分布式排队双总线)等高 速网络技术。
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7.2 数字数据网DDN
7.2.1 概述
数字数据网(DDN，Digital Data Network)是利用数字信 道传输数据信号的数据传输网，它的传输媒介主要是光缆， 辅助于数字微波、 卫星信道以及用户端可用的普通电缆和双 绞线。在现有的电信网(电话网或分组交换网)中，都有模拟 成分存在，需要许多模数转换及调制解调设备。而DDN则以 全数字、高速率及灵活的交叉连接复用功能为用户提供永久 性或半永久性的数字电路专线(出租)业务，为用户构建了一 个大容量的数据通信平台。数字信道与传统的模拟信道相比， 具有传输质量高、速度快、带宽利用率高等一系列优点。