7.1.5 专线网
专线连接网是指用光缆、电缆，或者通过卫星、微波等无线通信方式，或租用电话专线、光纤专线将网络连通。专线连接要求用户具备一个局域网LAN或一台主机，入网专线和支持TCP/IP协议的路由器。专线连接适合于业务量大的单位和机构等团体用户使用。
1．DDN
DDN是利用数字信道传输数据信号的数据传输网，它的传输介质是光纤，辅助数字微波、卫星信道，以及用户端可以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。利用数字信道传输数据信号与传统的模拟信道相比，具有传输质量高、速度快、带宽利用率高等优点。
X.25分组交换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。有很多数据用户的业务需求是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。
DDN在发展过程中，把数据通信技术与数字通信技术、计算机技术、光纤通信技术、数字交叉连接技术等有机地结合起来，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，逐渐扩大拓宽到支持多种业务网和增值网的传输网络资源。
DDN具有以下优点。
·DDN是同步数据传输网，传输质量高，误码率可达10－6。
·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端。由于信息是顺序到达目的端，免去了目的端对信息的重组，因此减小了时延。
·DDN为全透明网。DDN是任何规程都可以支持、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、语音等多种业务的需要。
·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。
（1）DDN的结构
DDN结构是由局间中继和本地传输系统两大部分构成。
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5大部分组成，如图7-17所示。
图7-17 DDN组成结构示意图
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、窄带语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如下几种，如图7-18所示。
图7-18 DDN中用户的接入方式
·二线模拟传输方式：支持模拟用户入网连接，包括电话机、传真机和用户交换机等。
·二线（或四线）频带MODEM传输方式：支持用户速率由长度、MODEM的型号而定。
·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19.2Kbit/s全双工传输。该基带传输设备还可具有TDM功能，为多个用户入网提供连接。复用时需留出部分容量为网络管理所用。另外，还可用二线或四线，速率达到16Kbit/s、32Kbit/s或64Kbit/s的基带传输设备。
·基带传输加TDM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设备，为多个用户入网提供连接。
·语音/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，为多个用户提供入网连接。
·2B+D速率的数据传输单元（Data Terminal Unit，DTU）传输方式：DTU采用2B+D速率，二线全双工传输方式，为多个用户提供入网。
·PCM数字线路传输方式：这种方式是当用户直接用光纤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2048Kbit/s进入DDN。
·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7种方式外，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，如基带型或频带型调制解调信号，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，如基带型或频带型调制解调器。
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和时分复用。DDN常用时分复用，一般为2048Kbit/s数字帧电路复用。数字交叉连接系统（Digital Cross-Connect System，DCS）用于通信线路的交接、调度和管理，负责完成时隙的交叉连接（含复用）。如在DDN节点中的2048Kbit/sPCM信号复用帧，各路来去的数字流以64Kbit/s为单位进行复用/交叉连接，如图7-19所示。
图7-19 数字交叉连接示意图
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×64Kbit/s和2048Kbit/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。
3）局间传输系统
局间传输系统是指节点N间的数字信道以及由各节点通过与数字信道的各种连接方式组成的网络拓扑。局间传输的数字信道通常采用数字传输系统中的基群（2Mbit/s）信道。网络拓扑则是根据网络中各节点的信息流量和流向，并考虑到网络的安全等因素而建立的网络结构。
4）网同步系统
网同步系统的任务是提供DDN全网设备工作的同步时钟，保证全网设备的同步工作。DDN通常采用等级主从同步方式。
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。
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。
（2）DDN业务
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、压缩语音/G3传真和虚拟专用网4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（Frame Relay Module，FRM），提供永久虚电路连接方式的帧中继业务。通过在用户入网处引入语音服务模块（Voice Service Module，VSM）提供压缩语音/G3传真业务。在DDN上，帧中继业务和压缩语音/G3传真业务均可看做是在专用电路业务基础上的增值业务。
（3）用户入网速率
对上述各类业务，DDN提供的用户入网速率及用户之间的连接如表7-4所示。对于专用电路和开放语音/G3传真业务的电路，互通用户入网速率必须是相同的。而对于帧中继用户，由于DDN内FRM具有存储/转发帧的功能，允许不同入网速率的用户互通。
表7-4 用户入网速率及连接
（4）DDN的应用
DDN为用户提供的基本业务是专用电路业务，其中最典型的是点对点的DDN专线。DDN专线与公用电话交换网中的电话专线的区别在于，电话专线的连接是固定的物理连接，而且是一个模拟信道，其带宽窄，质量较差，没有完善的网管系统。DDN专线的连接是半固定连接，是一个数字信道，其质量髙，带宽宽，具有较完善的网管系统。DDN连接信道的数据传输速率、路由以及所用的网络协议等随时可根据需要申请改变，充分满足用户的通信要求和通信质量。
DDN与X.25网的区别在于，X.25网是一个分组交换网，它本身具有3层协议，用户通过呼叫建立虚电路。X.25具有协议转换、速率匹配等功能，适应于不同通信规程、不同通信速率的用户设备之间的通信。X.25只在高层协议上对用户透明。而DDN不具备交换功能，主要方式是定期或不定期的租用专线，用户申请专线后，连接就已完成。DDN是一个全透明的网络，在用户速率小于64Kbit/s时采用子速率复用技术，在大于64Kbit/s时采用时分复用技术。信息按用户事先约定的网络协议在固定的时隙以预先设定的带宽和速率顺序传送，终端不必重新组合信息。X.25网按通信字段（流量）收费，而DDN按固定月租收费，因此DDN更适合于需频繁通信的LAN与LAN或主机与主机的互连。
2．同步数字系列
同步数字系列（Synchronous Digital Hierarchy，SDH）是一种将复接、线路传输及交换功能融为一体，并由统一网管系统操作的综合信息传送网络，是美国贝尔通信技术研究所提出来的同步光网络（Synchronous Optical Network，SONET）。ITU-T于1988年接受了SONET概念并重新命名为SDH，使其成为不仅适用于光纤也适用于微波和卫星传输的通用技术体制。它可实现网络有效管理、实时业务监控、动态网络维护、不同厂商设备间的互通等多项功能，能大大提高网络资源利用率、降低管理及维护费用、实现灵活可靠和高效的网络运行与维护，因此是当今世界信息领域在传输技术方面的发展和应用的热点，受到人们的广泛重视。
SDH采用的信息结构等级称为同步传送模块（Synchronous Transport Mode，N=1，4，16，64，STM-N），最基本的模块为STM-1，四个STM-1同步复用构成STM-4，16个STM-1或四个STM-4同步复用构成STM-16，四个STM-16同步复用构成STM-64，甚至四个STM-64同步复用构成STM-256。SDH采用块状的帧结构来承载信息，每帧由纵向9行和横向270×N列字节组成，每个字节含8bit，整个帧结构分成段开销（Section OverHead，SOH）区、STM-N净负荷区和管理单元指针区三个区域。段开销区主要用于网络的运行、管理、维护及指配以保证信息能够正常灵活地传送，它又分为再生段开销（Regeneration Section OverHead，RSOH）和复用段开销（Multiplex Section OverHead，MSOH）。净负荷区用于存放真正用于信息业务的比特和少量的用于通道维护管理的通道开销字节；管理单元指针用来指示净负荷区内的信息首字节在STM-N帧内的准确位置以便接收时能正确分离净负荷。SDH的帧传输时按由左到右、由上到下的顺序排成串型码流依次传输，每帧传输时间为125μs，每秒传输1/125×1000000帧，对STM-1而言每帧比特数为8bit×（9×270×1）=19440bit，则STM-1的传输速率为19440×8000=155.520Mbit/s；而STM-4的传输速率为4×155.520Mbit/s=622.080Mbit/s；STM-16的传输速率为16×155.520（或4×622.080）=2488.320Mbit/s。
SDH传输业务信号时各种业务信号要进入SDH的帧都要经过映射、定位和复用3个步骤。映射是将各种速率的信号先经过码速调整装入相应的标准容器（Container），再加入通道开销（Path OverHead，POH）形成虚容器（Virtual Container，VC）的过程，帧相位发生偏差称为帧偏移。定位即是将帧偏移信息收进支路单元（Tributary Unit，TU）或管理单元（Administrative Unit，AU）的过程，它通过支路单元指针（Tributary Unit Pointer，TU-PTR）或管理单元指针（Administrative Unit Pointer，AU-PTR）的功能来实现。复用的概念比较简单，复用是一种使多个低阶通道层的信号适配进高阶通道层，或把多个高阶通道层信号适配进复用层的过程。复用也就是通过字节交错间插方式把TU组织进高阶VC或把AU组织进STM-N的过程，由于经过TU和AU指针处理后的各VC支路信号已相位同步，因此该复用过程是同步复用复用原理与数据的串并变换相类似。
SDH由于其自身的特点，所以能快速发展，它的具体特点如下。
·SDH有统一的帧结构，数字传输标准速率和标准的光路接口，向上兼容性能好，能与现有的PDH完全兼容，并容纳各种新的业务信号，形成了全球统一的数字传输体制标准，提高了网络的可靠性。
·SDH的码流在帧净负荷区内排列非常有规律，而净负荷与网络是同步的，它简化了DXC，减少了背靠背的接口复用设备，改善了网络的业务传送透明性。
·采用较先进的分插复用器（Add-Drop Multiplexer，ADM）、数字交叉连接（Digital Cross Connect，DXC）、网络的自愈功能和重组功能非常强大。
·SDH有多种网络拓扑结构，它运行管理和自动配置功能，优化了网络性能，同时也使网络运行灵活、安全、可靠，使网络的功能非常齐全和多样化。
·SDH可以在多种介质上传输。
·SDH是严格同步的，误码少，且便于复用和调整。