設(shè)計(jì)一個(gè)完整的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)--數(shù)據(jù)通信課程設(shè)計(jì)

1、<p>　　《數(shù)據(jù)通信》課程設(shè)計(jì)</p><p>　　論文題目 設(shè)計(jì)一個(gè)完整的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng) </p><p>　　設(shè)計(jì)一個(gè)完整的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)</p><p>　　摘 要 本文簡(jiǎn)要介紹了一個(gè)完整的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程，它包括數(shù)據(jù)通信的基本組成和各個(gè)通信模塊構(gòu)成的總體完整數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)框圖，并簡(jiǎn)要介紹了各個(gè)模塊的基本功能。該設(shè)計(jì)接入了ATM網(wǎng)絡(luò)，并

2、簡(jiǎn)要介紹了該網(wǎng)絡(luò)的組成用戶(hù)網(wǎng)絡(luò)—接口、ATM信元、ATM協(xié)議參考模型及基本協(xié)議、ATM交換的特點(diǎn)。最后對(duì)其所用硬件設(shè)備、軟件技術(shù)PCM復(fù)用技術(shù)和信道編碼循環(huán)碼做簡(jiǎn)要介紹。本設(shè)計(jì)中所大多圖形都用VISIO軟件畫(huà)出。</p><p>　　關(guān)鍵詞 數(shù)據(jù)通信系，ATM交換，ATM信元，PCM復(fù)用技術(shù)，循環(huán)碼，VISIO軟件</p><p><b>　　目錄</b><

3、/p><p><b>　　1.設(shè)計(jì)背景4</b></p><p>　　2.數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)簡(jiǎn)介4</p><p>　　2.1數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的基本構(gòu)成4</p><p>　　2.1.1 數(shù)據(jù)終端設(shè)備（DTE）5</p><p>　　2.1.2 數(shù)據(jù)電路5</p><p>　　

4、2.1.3中央計(jì)算機(jī)系統(tǒng)5</p><p>　　3.數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)6</p><p>　　3.1數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)框圖及功能6</p><p>　　3.2 ATM交換7</p><p>　　3.2.1 ATM定義7</p><p>　　3.2.2 ATM信元7</p><p>　　3.2

5、.3 ATM的特點(diǎn)8</p><p>　　3.2.4ATM的虛連接8</p><p>　　3.2.5 ATM的交換原理9</p><p>　　3.3 ATM網(wǎng)10</p><p>　　3.3.1公用ATM和專(zhuān)用ATM網(wǎng)絡(luò)11</p><p>　　3.3.2 ATM網(wǎng)的用戶(hù)網(wǎng)絡(luò)接口（UNI）11</p&

6、gt;<p>　　4.ATM協(xié)議13</p><p>　　4.1 ATM各個(gè)平面功能13</p><p>　　4.2 ATM網(wǎng)路分層模型13</p><p>　　4.2.1ATM協(xié)議參考模型13</p><p>　　4.2.2 ATM物理層14</p><p>　　4.2.3 ATM層15&l

7、t;/p><p>　　4.2.3 ATM自適應(yīng)層（ALL）15</p><p>　　4.2.4高層16</p><p>　　5.軟件技術(shù)原理16</p><p>　　5.1 信道編譯碼—CRC16</p><p>　　5.2 FSK調(diào)制解調(diào)17</p><p><b>　　6.硬

8、件介紹18</b></p><p>　　6.1所用傳輸線(xiàn)18</p><p>　　6.1.1用戶(hù)和交換機(jī)18</p><p>　　6.1.2交換機(jī)和交換機(jī)19</p><p>　　6.2硬件設(shè)備19</p><p>　　6.2.1終端設(shè)備19</p><p>　　6.2.

9、2交換機(jī)19</p><p><b>　　7.心得體會(huì)21</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)21</b></p><p><b>　　1.設(shè)計(jì)背景</b></p><p>　　隨著計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用，特別是Internet的出現(xiàn)與發(fā)展，傳輸網(wǎng)光纖化快速提高了信道

10、的傳輸質(zhì)量，人們對(duì)通信容量的需求和依賴(lài)越來(lái)越大，這促進(jìn)了數(shù)據(jù)通信網(wǎng)的快速發(fā)展。</p><p>　　數(shù)字通信的特點(diǎn) 再生中繼，抗干擾能力強(qiáng)，差錯(cuò)控制，改善傳輸質(zhì)量，支持各種消息的傳遞， 集成化，小型化，保密性強(qiáng)， 數(shù)字通信由于傳輸?shù)臄?shù)字信號(hào)是離散電信號(hào)，很難被人聽(tīng)清，本身就具有較高的保密性。而為了密上加密，還可以很方便地進(jìn)行加密處理。而且加密的規(guī)律愈復(fù)雜， 通信保密的程度就愈高，敵方愈不容易破譯?？杉悍铰?lián)絡(luò)對(duì)象，

11、只要利用相應(yīng)的解密設(shè)備就可以進(jìn)行信息還原。 代價(jià)：頻帶利用率低，同步技術(shù)復(fù)雜?</p><p>　　數(shù)據(jù)通信網(wǎng)的種類(lèi)較多,按其交換的方式可分為分組交換網(wǎng)、幀中繼網(wǎng)、ATM網(wǎng)、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)。不同的網(wǎng)絡(luò)適用于不同的場(chǎng)合。</p><p>　　ATM是作為下一代多媒體通信的主要高速網(wǎng)絡(luò)技術(shù)出現(xiàn)的，從其開(kāi)發(fā)的一開(kāi)始，ATM就被設(shè)計(jì)成能提供聲音、視頻和數(shù)據(jù)傳輸，而計(jì)算機(jī)電話(huà)集成（CTI）技術(shù)是額外的優(yōu)

12、點(diǎn)，　ATM通信網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用，無(wú)論是在WAN和LAN干線(xiàn)上的應(yīng)用，其前景都是誘人的，有著廣闊的應(yīng)用發(fā)展前途。</p><p>　　2.數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)簡(jiǎn)介</p><p>　　數(shù)據(jù)用傳輸代碼（二進(jìn)制代碼）表示（即用若干個(gè)“1”和“0”的組合表示每一個(gè)數(shù)據(jù)）就是數(shù)據(jù)信號(hào)。數(shù)據(jù)通信就是依照通信協(xié)議，利用數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)在兩個(gè)功能單元之間傳遞數(shù)據(jù)信息，它們都是通過(guò)傳輸信道將數(shù)據(jù)終端與計(jì)算機(jī)聯(lián)結(jié)起來(lái)，而使不

13、同地點(diǎn)的數(shù)據(jù)終端實(shí)現(xiàn)軟、硬件和信息資源的共享。</p><p>　　2.1數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的基本構(gòu)成</p><p>　　數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)是通過(guò)數(shù)據(jù)電路將分表不在遠(yuǎn)地的數(shù)據(jù)終端與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸、交換、存儲(chǔ)、和處理的系統(tǒng)。數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的基本構(gòu)成如下圖1所示。</p><p>　　圖1 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的基本構(gòu)成</p><p>　　數(shù)據(jù)系

14、統(tǒng)的構(gòu)成基本包括數(shù)據(jù)終端設(shè)備（DTE）、數(shù)據(jù)電路、中央計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成。</p><p>　　2.1.1 數(shù)據(jù)終端設(shè)備（DTE）</p><p>　　數(shù)據(jù)終端設(shè)備由數(shù)據(jù)輸入輸出設(shè)備和傳輸控制器組成。</p><p>　　數(shù)據(jù)輸入輸出設(shè)備的作用在發(fā)送端把人們的數(shù)據(jù)信息變成以數(shù)字代碼表示的數(shù)據(jù)信號(hào)，即把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)信號(hào)；接收端完成相反的變換，即把數(shù)據(jù)信號(hào)還原成數(shù)據(jù)。&l

15、t;/p><p>　　傳輸控制器的作用是完成各種傳輸控制，如差錯(cuò)控制、接續(xù)控制、確認(rèn)控制、傳輸順序控制。</p><p>　　2.1.2 數(shù)據(jù)電路</p><p>　　數(shù)據(jù)電路由傳輸信道及其兩端的數(shù)據(jù)電路終接設(shè)備（DCE）組成，它的作用是為數(shù)據(jù)通信提供傳輸通道。傳輸信道按照傳輸方式： 物理實(shí)線(xiàn)傳輸信道包括雙絞線(xiàn)電纜、同軸電纜和光纖；電話(huà)網(wǎng)傳輸信道、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸信道（PC

16、M數(shù)字信道作為數(shù)據(jù)傳輸信道）。</p><p>　　數(shù)據(jù)電路終接設(shè)備是DCE與DTE傳輸信道的接口設(shè)備。當(dāng)數(shù)據(jù)信號(hào)采用不同的傳輸方式，DCE的功能會(huì)不同。基帶傳輸</p><p>　　2.1.3中央計(jì)算機(jī)系統(tǒng)</p><p>　　中央計(jì)算機(jī)系統(tǒng)有通信控制系統(tǒng)由通信控制器、主機(jī)及其外圍設(shè)備組成，具有處理從數(shù)據(jù)終端設(shè)備輸入的數(shù)據(jù)信息，并將處理結(jié)果相應(yīng)的數(shù)據(jù)終端設(shè)備輸出的

17、功能。基帶傳輸時(shí)，DCE是對(duì)將來(lái)自DTE的數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行某些變換，使信號(hào)功率譜與信道相適應(yīng)；頻帶傳輸時(shí)DCE具體是調(diào)制解調(diào)器（modem），作用是調(diào)制解調(diào)；數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸時(shí)，DCE是數(shù)據(jù)服務(wù)單元（Data Service Unit），其功能時(shí)信號(hào)格式變換，即消除信號(hào)中的直流成分和防止長(zhǎng)串零的編碼、信號(hào)再生和定時(shí)。</p><p>　　3.數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)

18、框圖及功能</p><p>　　本設(shè)計(jì)以學(xué)校為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)ATM局域網(wǎng)，本設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)的通信系統(tǒng)基于ATM交換的ATM網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)模型所下圖2所示。</p><p>　　圖2 設(shè)計(jì)中ATM網(wǎng)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)模型</p><p><b>　　各模塊功能如下:</b></p><p>　　用戶(hù)為信源是數(shù)字信源，是通信發(fā)起者。本設(shè)計(jì)中信

19、源為PC機(jī)、電話(huà)機(jī)。</p><p>　　分組原是為主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)報(bào)分配一個(gè)唯一的數(shù)據(jù)報(bào)標(biāo)識(shí)符。表示數(shù)據(jù)分組的順序。去分組挖成與之相反的工作。</p><p>　　信源編碼目的數(shù)據(jù)壓縮去除冗余信息，提高信息傳輸率。本設(shè)計(jì)中用Huffman編碼。信源譯碼器完成相反的工作。</p><p>　　信道編碼目的是差錯(cuò)控制編碼，降低誤碼率，提高通信的可靠性。差錯(cuò)控制的核心是抗干

20、擾編碼，或差錯(cuò)控制編碼，簡(jiǎn)稱(chēng)糾錯(cuò)編碼，也叫信道編碼?；舅枷胧窃诎l(fā)送端被傳送的信息序列的基礎(chǔ)上，按照一定的規(guī)則加入若干監(jiān)督碼元后進(jìn)行傳送，這些碼元與原來(lái)的信息序列之間存在某種確定關(guān)系。在接收端，校驗(yàn)信息碼元與監(jiān)督碼元之間既定的約束關(guān)系，如該關(guān)系遭到破環(huán)，則接收端可以發(fā)現(xiàn)傳輸中的錯(cuò)誤，乃至糾正錯(cuò)誤。信道譯碼完成相反的工作。本設(shè)計(jì)中用CRC循環(huán)冗余校驗(yàn)碼進(jìn)行差錯(cuò)控制。</p><p>　　數(shù)字調(diào)制為了使數(shù)字信號(hào)適合信

21、道的傳輸而進(jìn)行的處理的調(diào)制技術(shù)。本設(shè)計(jì)中用的是FSK調(diào)制技術(shù)。數(shù)字解調(diào)完成相反的工作。接調(diào)技術(shù)為相干載波解調(diào)。</p><p>　　復(fù)用技術(shù)是為了使多路用戶(hù)信號(hào)能在一條中繼線(xiàn)上傳輸。解復(fù)用完成相反的工作。本設(shè)計(jì)中用的為異步時(shí)分復(fù)用技術(shù)。</p><p>　　抽樣判決器是將接收到的數(shù)字信號(hào)還原成0，1代碼。</p><p><b>　　3.2 ATM交換&l

22、t;/b></p><p>　　3.2.1 ATM定義</p><p>　　人們習(xí)慣上把電信網(wǎng)分為傳輸、復(fù)用、交換、終端等幾個(gè)部分，其中除終端以外的傳輸、復(fù)用和交換同稱(chēng)為傳遞方式（轉(zhuǎn)移模式）。傳遞方式可分為同步傳遞方式（STM）和異步傳輸方式（ATM）兩種。異步傳遞方式采用統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用，各路信號(hào)不是按照一定時(shí)間間隔周期性的出現(xiàn),要根據(jù)標(biāo)志識(shí)別每路信號(hào)。</p><

23、p>　　ATM是一種轉(zhuǎn)移模式，在這一模式中信息被組織成固定長(zhǎng)度碼元，來(lái)自某一端信息的各個(gè)信元并不需要周期性地出現(xiàn)，即異步時(shí)分復(fù)用。</p><p>　　3.2.2 ATM信元</p><p>　　ATM信元（cell）實(shí)際上就是分組，ATM信元具有固定的長(zhǎng)度，從傳輸速率、時(shí)延及系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜性考慮CCITT規(guī)定ATM信元長(zhǎng)度為53B。信元的結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。</p>&

24、lt;p>　　圖3 ATM信元結(jié)構(gòu)</p><p>　　其中前5個(gè)字節(jié)為信頭，包含控制信息，主要是表示信元去向的邏輯地址，還有一些維護(hù)信息、優(yōu)先級(jí)以及信頭的糾錯(cuò)碼。后面48個(gè)字節(jié)是信息段，也稱(chēng)凈負(fù)荷（payload），它載荷來(lái)自各種不同業(yè)務(wù)的用戶(hù)信息。任何業(yè)務(wù)的信息經(jīng)過(guò)切割分裝成統(tǒng)一格式的信元。</p><p>　　3.2.3 ATM的特點(diǎn)</p><p>　

25、　ATM以面向連接的方式工作，為保證業(yè)務(wù)質(zhì)量，降低信元丟失，ATM以面向連接工作方式，即終端在傳遞信息之前，先提出呼叫請(qǐng)求，網(wǎng)絡(luò)根據(jù)現(xiàn)有資源及用戶(hù)要求，決定是否接受這個(gè)情況。若過(guò)接受這個(gè)請(qǐng)求，則保留必要的資源，及分配VPI/VCI和相應(yīng)的帶寬，并在交換機(jī)中設(shè)置相應(yīng)的路由，建立起虛電路（虛連接）。虛電路標(biāo)志VPI/VCI用來(lái)標(biāo)識(shí)不同的虛電路。</p><p>　　ATM采用異步時(shí)分復(fù)用。這使ATM具有靈活性，網(wǎng)絡(luò)資

26、源得到充分利用。</p><p>　　ATM網(wǎng)中沒(méi)有逐段鏈路的差錯(cuò)控制和流量控制。這得益于所有線(xiàn)路均用光纖，ATM將差錯(cuò)控制和流量控制都交給終端控制完成。</p><p>　　ATM采用固定長(zhǎng)度的信元，信息段的長(zhǎng)度比較少。為了降低交換節(jié)點(diǎn)內(nèi)部緩沖器區(qū)的容量，減少信息的排隊(duì)時(shí)延有利于實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的傳輸。</p><p>　　3.2.4ATM的虛連接</p>

27、<p>　　ATM是面向連接的，及在傳遞信息之前先建立虛連接。ATM的虛連接建立在兩個(gè)等級(jí)上：虛通道（VP）和虛信道（VC），ATM信元的復(fù)用、傳輸和交換過(guò)程均在VC和VP上進(jìn)行。VC，VP與物理媒介（傳輸通道）之間關(guān)系如圖4所示。</p><p>　　圖4 VC，VP與物理媒介關(guān)系</p><p>　　虛通道連接（VPC）和虛信道連接（VCC）連接如圖5所示。</p>

28、;<p>　　圖5 VCC和VPC</p><p>　　3.2.5 ATM的交換原理</p><p>　　ATM交換的基本原理如下圖6所示。</p><p>　　圖6 ATM交換原理</p><p>　　ATM交換有以下功能：</p><p>　　空分交換。將信元從一條傳輸線(xiàn)該送到另一條傳輸線(xiàn)路上去，

29、實(shí)現(xiàn)空分交換，其中進(jìn)行路由選擇。</p><p>　　信頭變換。轉(zhuǎn)換VPI/VCI值，即邏輯信道的改變，ATM網(wǎng)中的邏輯信道是靠信頭中的VPI/VCI來(lái)標(biāo)識(shí)的。相當(dāng)進(jìn)行了時(shí)間交換。</p><p>　　排隊(duì)。ATM為異步傳輸模式，信元的出現(xiàn)是隨機(jī)的，來(lái)自不同入線(xiàn)的兩個(gè)信元可能同時(shí)到達(dá)交換機(jī)，并競(jìng)爭(zhēng)同一條出線(xiàn)，此時(shí)會(huì)出現(xiàn)碰撞。交換機(jī)中提供一系列緩沖存儲(chǔ)器，以供同時(shí)到達(dá)的信元排隊(duì)用。</

30、p><p><b>　　3.3 ATM網(wǎng)</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)中的ATM網(wǎng)絡(luò)模型圖。如下圖7所示。</p><p><b>　　圖7 ATM交換網(wǎng)</b></p><p>　　3.3.1公用ATM和專(zhuān)用ATM網(wǎng)絡(luò)</p><p>　　公用ATM網(wǎng)絡(luò)：由電信部門(mén)建立、

31、廣利、運(yùn)營(yíng)和管理，組成部分有公用ATM交換機(jī)、傳輸線(xiàn)路級(jí)網(wǎng)管中心等。公用ATM網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部交換機(jī)之間的接口稱(chēng)為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接口（NNI）。公用ATM網(wǎng)絡(luò)作為骨干網(wǎng)使用，可與各種專(zhuān)用ATM網(wǎng)及ATM用戶(hù)終端相連。公用ATM網(wǎng)與專(zhuān)用ATM網(wǎng)及與用戶(hù)終端之間的接口稱(chēng)為公用用戶(hù)—網(wǎng)絡(luò)接口。</p><p>　　專(zhuān)用ATM網(wǎng)絡(luò)：專(zhuān)用網(wǎng)路，包括專(zhuān)用ATM交換機(jī)、傳輸線(xiàn)路、用戶(hù)端點(diǎn)等。用戶(hù)終端與專(zhuān)用ATM交換機(jī)之間的接口稱(chēng)為專(zhuān)用用戶(hù)—

32、網(wǎng)絡(luò)接口（UNI）。</p><p>　　ATM交換機(jī)之間信元的傳輸方式有以下3種。</p><p>　　基于信元（cell）；ATM交換機(jī)之間直接傳輸ATM信元。</p><p>　　基于SDH：利用同步數(shù)字體系的幀結(jié)構(gòu)來(lái)傳送ATM信元，本設(shè)計(jì)中用這種傳輸方式。</p><p>　　基于PDH：利用準(zhǔn)同步數(shù)字體系（PDH）的幀結(jié)構(gòu)來(lái)傳送AT

33、M信元。</p><p>　　3.3.2 ATM網(wǎng)的用戶(hù)網(wǎng)絡(luò)接口（UNI）</p><p>　　ATM網(wǎng)的用戶(hù)網(wǎng)絡(luò)接口參考配置可以有不同的物理實(shí)現(xiàn)，下圖8為一種比較有代表性的ATM用戶(hù)—網(wǎng)絡(luò)接口的物理配置。</p><p>　　圖8 ATM用戶(hù)—網(wǎng)絡(luò)接口的物理配置模型</p><p><b>　　各功能群</b><

34、;/p><p>　　帶寬終端設(shè)備B-TE</p><p>　　B-TE1：符合ITU-T標(biāo)準(zhǔn)，支持純信元形式業(yè)務(wù)和公用UNI信令，可直接接入專(zhuān)用ATM交換機(jī)和公用ATM交換機(jī)。</p><p>　　B-TE2：支持非標(biāo)準(zhǔn)ITU-T接口信元形式，即其輸出為信元但不符合ITU-T的接口標(biāo)準(zhǔn)，所以B-TE2需經(jīng)寬帶終端適配器B-TA方可介入專(zhuān)用ATM交換機(jī)或公用ATM交換機(jī)。

35、</p><p>　　TE2：各種現(xiàn)有的非信元形式終端，必須經(jīng)過(guò)B-TA方可接ATM網(wǎng)絡(luò)。</p><p>　　寬帶終端適配器B-TA</p><p>　　適配TE2的B-TA：用于適配R接口的非信元形式終端業(yè)務(wù)，進(jìn)行相應(yīng)的信元拆裝和協(xié)議處理。</p><p>　　適配B-TE2的B-TA：用于將不符合標(biāo)準(zhǔn)的形式業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)換成符合相應(yīng)接口標(biāo)準(zhǔn)的信

36、元形式。</p><p>　　寬帶網(wǎng)絡(luò)終端B-NT2</p><p>　　寬帶網(wǎng)絡(luò)終端B-NT2所對(duì)應(yīng)的物理設(shè)備大多是專(zhuān)用ATM交換機(jī)，交換容量和處理能力較小，而且不需要支持NNI信令和復(fù)雜的計(jì)費(fèi)、網(wǎng)絡(luò)管理維護(hù)功能。</p><p>　　寬帶網(wǎng)絡(luò)終端B-NT1</p><p>　　寬帶網(wǎng)絡(luò)終端B-NT1實(shí)際是物理線(xiàn)路終端設(shè)備，具有線(xiàn)路傳輸終端

37、、傳輸接口處理和網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行、維護(hù)、管理功能。</p><p><b>　　4.ATM協(xié)議</b></p><p>　　ATM協(xié)議參考模型是一個(gè)立體分層模型，由三個(gè)平面組成：用戶(hù)平面、控制平面和管理平面。ATM協(xié)議參考模型如下圖9所示。</p><p>　　圖9 ATM協(xié)議參考模型</p><p>　　4.1 ATM各個(gè)平面

38、功能</p><p>　　本設(shè)計(jì)中所用到的ATM網(wǎng)有自己的ATM網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。</p><p>　　用戶(hù)平面（User Plane,UP）提供用戶(hù)信息的傳送功能，采用分層結(jié)構(gòu)，由物理層、ATM層、ATM自適應(yīng)層（AAL層）及高層。</p><p>　　控制平面（Control Plane,CP）即通呼叫和連接的控制功能，也采用分層結(jié)構(gòu)，各層名稱(chēng)與用戶(hù)平面的相同。<

39、/p><p>　　管理平面（Management Plane，MP）提供面管理（不分層）和層管理（分層）。面管理實(shí)現(xiàn)與整個(gè)系統(tǒng)有關(guān)的管理功能，并實(shí)現(xiàn)所有平面之間的協(xié)調(diào)；層管理主要用于各層內(nèi)部的管理，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源和協(xié)議參數(shù)的管理，處理OAM信息流。</p><p>　　4.2 ATM網(wǎng)路分層模型</p><p>　　4.2.1ATM協(xié)議參考模型</p>&l

40、t;p>　　圖10 ATM協(xié)議參考模型高各層功能</p><p>　　ATM網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)用戶(hù)平面和控制平面的分層模型。如下圖11所示。</p><p>　　圖11 ATM網(wǎng)絡(luò)分層模型</p><p>　　4.2.2 ATM物理層</p><p>　　物理層負(fù)責(zé)通過(guò)物理媒體正確、有效地傳送信元。它可劃分為２個(gè)子層：物理媒體相關(guān)子層（PMD

41、：Physical Medium Dependent Sublayer）；傳輸匯聚子層（TC：Transmission Convergence Sublayer ）。</p><p>　　物理媒體相關(guān)子層（PMD）的功能：提供與傳輸媒體有關(guān)的機(jī)械和電氣接口，正確地發(fā)送和接收數(shù)據(jù)比特，負(fù)責(zé)線(xiàn)路編碼、比特定時(shí)等功能。</p><p>　　傳輸匯聚子層（TC）的功能：①傳輸幀的產(chǎn)生/恢復(fù)與適配，

42、在發(fā)送端要將信元流封裝成適合傳輸系統(tǒng)要求的幀結(jié)構(gòu)送到PMD子層，在接收端則將PMD子層送來(lái)的比特流（傳輸幀）恢復(fù)成信元流；并在信元流與傳輸幀轉(zhuǎn)換時(shí)完成格式的適配。②信頭差錯(cuò)控制（HEC:Header Error Control），信元的信頭中含有控制選路及其他的重要信息，必須對(duì)信頭信息進(jìn)行差錯(cuò)控制。③信元定界和擾碼，信元定界（Cell delineation）是用一定的方法來(lái)識(shí)別信元的邊界。④信元速率去耦，為了使ATM層傳送信元的速率不

43、受傳輸媒體速率的影響，可以在發(fā)送端物理層插入空閑信元（idle cell），以將ATM層信元流的速率適配成傳輸媒體的速率。</p><p>　　在接收端，通過(guò)特定的預(yù)分配信頭值，可以識(shí)別出空閑信元予以丟棄，并不送往ATM層。</p><p>　　4.2.3 ATM層</p><p>　　ATM層的主要功能是負(fù)責(zé)信元的交換、選路和復(fù)用。具體為：</p>

44、<p><b>　　信元的復(fù)用與交換</b></p><p><b>　　服務(wù)質(zhì)量保證OoS</b></p><p>　　實(shí)現(xiàn)凈荷類(lèi)型有關(guān)的功能</p><p><b>　　一般流量控制</b></p><p>　　4.2.3 ATM自適應(yīng)層（ALL）</p&g

45、t;<p>　　AAL的功能：主要功能是高層業(yè)務(wù)信息或信令信息適配成ATM信元流。它是ATM層與高層應(yīng)用（包括用戶(hù)面、控制面和管理面）之間的適配層，并支持高層與ATM層之間的適配。</p><p>　　AAL的業(yè)務(wù)分類(lèi)：AAL的功能和規(guī)程與業(yè)務(wù)有關(guān)，不同的業(yè)務(wù)需要不同的AAL規(guī)程。為了減少AAL規(guī)程的數(shù)量，將業(yè)務(wù)按照以下３個(gè)特性進(jìn)行分類(lèi)：①源與終點(diǎn)之間的定時(shí)關(guān)系：需要或不需要；②比特率：固定或可變；

46、③連接方式：面向連接或無(wú)連接。</p><p>　　ATM自適應(yīng)層AAL目前定義了四種業(yè)務(wù)類(lèi)型：A類(lèi)，源和目的點(diǎn)有實(shí)時(shí)性要求，面向連接的業(yè)務(wù),其比特率固定,常見(jiàn)業(yè)務(wù)為64Kbit/s話(huà)音業(yè)務(wù)。</p><p>　　B類(lèi)，源和目的點(diǎn)有實(shí)時(shí)性要求，面向連接的業(yè)務(wù),其比特率是可變的。常見(jiàn)業(yè)務(wù)為可變比特率圖像和音頻業(yè)務(wù)。</p><p>　　C類(lèi)，面向連接的無(wú)實(shí)時(shí)性要求的

47、可變比特率業(yè)務(wù)，常見(jiàn)業(yè)務(wù)為面向連接的數(shù)據(jù)傳送(文件傳遞和數(shù)據(jù)網(wǎng)業(yè)務(wù))和信令傳送業(yè)務(wù)。</p><p>　　D類(lèi)，無(wú)連接型、無(wú)實(shí)時(shí)性要求的可變比特率業(yè)務(wù)。常見(jiàn)業(yè)務(wù)為無(wú)連接的數(shù)據(jù)傳送業(yè)務(wù)(數(shù)據(jù)報(bào)業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)網(wǎng)業(yè)務(wù))。</p><p>　　AAL類(lèi)型：為了適應(yīng)不同業(yè)務(wù)類(lèi)型的需要，ITU-T定義了４類(lèi)AAL：AAL1、AAL2、 AAL3/4、AAL5。 AAL1規(guī)程用于支持Ａ類(lèi)業(yè)務(wù)。AAL2規(guī)程用

48、于支持Ｂ類(lèi)業(yè)務(wù)，適用于時(shí)延敏感的低速、可變長(zhǎng)度的短分組的傳送。 AAL3與AAL4原來(lái)是分開(kāi)的，后來(lái)合并為一類(lèi)：AAL3/4，用來(lái)支持C/D兩類(lèi)業(yè)務(wù)，即包括面向連接與無(wú)連接的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。AAL5可以看成是簡(jiǎn)化的AAL3/4，用來(lái)支持面向連接的C類(lèi)業(yè)務(wù)（如幀中繼），傳送大的數(shù)據(jù)分組時(shí)效率較高，ATM網(wǎng)絡(luò)信令也采用AAL5。</p><p><b>　　4.2.4高層</b></p>

49、<p>　　高層則相當(dāng)于各種業(yè)務(wù)的應(yīng)用層或信令的高層處理。</p><p><b>　　5.軟件技術(shù)原理</b></p><p>　　5.1 信道編譯碼—CRC </p><p>　　循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（CRC）的基本原理是：在K位信息碼后再拼接R位的校驗(yàn)碼，整個(gè)編碼長(zhǎng)度為N位，因此，這種編碼又叫（N，K）碼。對(duì)于一個(gè)給定的（N，K）碼

50、，可以證明存在一個(gè)最高次冪為N-K=R的多項(xiàng)式G(x)。根據(jù)G(x)可以生成K位信息的校驗(yàn)碼，而G(x)叫做這個(gè)CRC碼的生成多項(xiàng)式。 校驗(yàn)碼的具體生成過(guò)程為：假設(shè)發(fā)送信息用信息多項(xiàng)式C(X)表示，將C(x)左移R位，則可表示成C(x)*2的R次方，這樣C(x)的右邊就會(huì)空出R位，這就是校驗(yàn)碼的位置。通過(guò)C(x)*2的R次方除以生成多項(xiàng)式G(x)得到的余數(shù)就是校驗(yàn)碼。</p><p>　　接收端解碼的的要求：檢錯(cuò)

51、和糾錯(cuò)。由于一碼組多項(xiàng)式A（x）都應(yīng)被生成多項(xiàng)式g(x)去去除。當(dāng)傳輸發(fā)生錯(cuò)誤時(shí)，接受碼組與發(fā)送碼組相同，即R(x)=A(x),故接受碼組多項(xiàng)式R（x）必定能被g(x)整除；若碼組在傳輸過(guò)程中發(fā)生錯(cuò)誤，則R（x）≠A（x）, R（x）被g(x)除時(shí)可能除不盡而有余項(xiàng)，則有</p><p>　　因此接收端以余項(xiàng)是否為零來(lái)判別媽祖中有無(wú)錯(cuò)碼。</p><p>　　5.2 FSK調(diào)制解調(diào) <

52、;/p><p>　　數(shù)字頻率調(diào)制又稱(chēng)頻移鍵控（FSK），二進(jìn)制頻移鍵控記成2FSK。根據(jù)表征1和0碼載波相連點(diǎn)相位的連續(xù)將2FSK 非為相位連續(xù)2FSK與相位連續(xù)的DPSK 。系統(tǒng)框圖如下圖所示。調(diào)制原理圖如下圖所示。</p><p>　　圖12 DPSK調(diào)制框圖</p><p><b>　　這樣2FSK小號(hào)為</b></p>&l

53、t;p>　　2FSK相干解調(diào)原理圖如下圖所示。</p><p>　　圖13 2FSK相干解調(diào)原理圖</p><p><b>　　6.硬件介紹</b></p><p><b>　　6.1所用傳輸線(xiàn)</b></p><p>　　6.1.1用戶(hù)和交換機(jī)</p><p>　　用

54、戶(hù)終端設(shè)被和專(zhuān)用交換機(jī)之間用的是RJ-45接口100BASE-TX非屏蔽雙絞線(xiàn)直通線(xiàn)，可支持速率為100M的速率發(fā)送。</p><p>　　RJ-45接口可用于連接RJ-45接頭，適用于由雙絞線(xiàn)構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)，這種端口是最常見(jiàn)的，一般來(lái)說(shuō)以太網(wǎng)集線(xiàn)器都會(huì)提供這種端口。</p><p>　　RJ45是各種不同接頭的一種類(lèi)型（例如：RJ11也是接頭的一種類(lèi)型，不過(guò)它是電話(huà)上用的）；RJ-45接頭排

55、線(xiàn)的順序有兩種不同的方法：一種是白橙、橙、白綠、藍(lán)、白藍(lán)、綠、白棕、棕；另一種是白綠、綠、白橙、藍(lán)、白藍(lán)、橙、白棕、棕；因此使用RJ45接頭的線(xiàn)也有兩種即：直通線(xiàn)、交插線(xiàn)。</p><p>　　常用B標(biāo)RJ-45線(xiàn)路連接順序?yàn)槌劝住⒊?、綠白、藍(lán)、藍(lán)白、綠、棕白、棕。當(dāng)連接不同設(shè)備時(shí)，使用A標(biāo)，其連接順序?yàn)榫G白、綠、橙白、藍(lán)、藍(lán)白、橙、棕白、棕。一般都常用B標(biāo)的壓法，如果要做交叉線(xiàn)，就一邊為A標(biāo)另一邊為B標(biāo)。<

56、;/p><p>　　6.1.2交換機(jī)和交換機(jī)</p><p>　　ATM交換機(jī)和ATM交換機(jī)之間用STM-4幀結(jié)構(gòu)格式的SC-SC光纖接口最大速率為622M的傳輸速率。</p><p>　　SC型光纖連接器：連接GBIC光模塊的連接器，它的外殼呈矩形，緊固方式是采用插拔銷(xiāo)閂式，不須旋轉(zhuǎn)。</p><p><b>　　6.2硬件設(shè)備<

57、;/b></p><p><b>　　6.2.1終端設(shè)備</b></p><p>　　PC機(jī)、電視、電話(huà)等。</p><p><b>　　6.2.2交換機(jī)</b></p><p>　　ATM主干交換機(jī)采用3COM公司的CoreBuilder 7000HD交換機(jī)，具體配置：</p>

58、<p><b>　　主要性能指標(biāo)：</b></p><p>　　?第三層（Layer 3）交換，交換速度更高</p><p>　　?5Gbps的交換能力和20.48Gbps雙無(wú)源背板</p><p>　　?4個(gè)模塊的擴(kuò)展能力</p><p>　　?支持IEEE802.1q基于端口的虛擬網(wǎng)絡(luò)（VLAN）

59、，支持基于協(xié)議的VLAN，加強(qiáng)了VLAN的能力。支持802.1q，實(shí)現(xiàn)基于優(yōu)先級(jí)CoS。</p><p>　　?支持信息流管理的IGMP探測(cè)，有效提供多址聯(lián)播的信息流</p><p>　　?支持多種I/O方式，包括ATM DS-3/E3（45Mbps/34Mbps），OC-3c（155Mbps），OC-12c（622Mbps），Ethernet（10Mbps），F(xiàn)ast Etherne

60、t（100Mbps），Gigabit Ethernet（1Gbps）</p><p>　　?以太網(wǎng)時(shí)最高達(dá)8192個(gè)物理地址/卡，支持IEEE802.1d</p><p>　　?支持各種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議</p><p>　　?ATM交換時(shí)支持最高4096條VPI/VCI（虛電路）</p><p>　　?通過(guò)ILMI3.1/4.0自動(dòng)配置<

61、;/p><p>　　?通過(guò)PNNI4.0實(shí)現(xiàn)內(nèi)部交換路由</p><p>　　?符合ATM論壇LANE2.0規(guī)范</p><p>　　二級(jí)交換機(jī)采用3COM公司的SuperStack II Switch 3300系列，具體配置：</p><p><b>　　主要性能指標(biāo)：</b></p><p>

62、　　?24口可堆疊式10/100M自適應(yīng)交換機(jī)，可添加模塊</p><p>　　?ATM模塊適用于155/622M光纖多模ATM連接</p><p><b>　　7.心得體會(huì)</b></p><p>　　通過(guò)此次設(shè)計(jì)，我了解一個(gè)完整的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程，它包括數(shù)據(jù)通信的基本組成和各個(gè)通信模塊構(gòu)成的總體完整數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)框圖，知道了各個(gè)模塊

63、的基本功能。該設(shè)計(jì)接入了ATM網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)的組成用戶(hù)網(wǎng)絡(luò)—接口、ATM信元、ATM協(xié)議參考模型及基本協(xié)議、ATM交換的特點(diǎn)。并知道了相關(guān)軟件原理如調(diào)制解調(diào)技術(shù)、CRC循環(huán)冗余校驗(yàn)碼的基本過(guò)程。知道一些硬件的基本參數(shù)。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　毛京麗， 董躍武等 《數(shù)據(jù)通信原理》北京： 北京郵電大出版社，第3版</p&g