為了有效地利用傳輸線路，總是將許多個話路的PCM信號用複用的方法送往線路上傳輸。由於曆史的原因，PCM有兩個互不兼容的國際標準，即北美的T1（24路PCM複用）和歐洲的E1（30路PCM複用）。我國采用的是E1標準。T1的速率是1.54Mbps，E1的速率是2.048Mbps，不論是T1還是E1的數據率都要比若幹個話路（T1是24路，E1是32路）的數據率總和高一些，因為複用後還需要增加一些控製位。T1和E1稱為一次群。
當需要用到更高的傳輸速率時，可以采用對一次群（E1或T1）複用的方法。例如，4個一次群可以構成一個二次群。當然，一個二次群的速率比4個一次群的數據率的總和要多一些，因為複用後還需要一些控製位。表5-1給出北美和歐洲目前已在使用的高次群的話路數和數據傳輸率。
二、計算機通過電話網進行通信
上麵我們提到了，雖然電話網幹線的絕大部分是數字信道，但麵向廣大用戶的用戶線在今後很長一段時間內仍將采用模擬信道。要想利用遍布全世界的電話線傳輸計算機數據（數字信號），首先碰到的問題是如何解決數字信號的模擬化。完成數字信號模擬化的設備稱為調製解調器（Modem）。圖5-5是典型的利用公用電話網傳輸計算機數據的數據通路。
正如在圖中所看到的那樣，計算機數據通過Modem變換成模擬信號；模擬信號通過用戶電話線路傳到本地交換局。本地交換局將收到的音頻模擬信號利用PCM機製變換成數字信號，同時通過長途交換機送到目的機器所在的本地交換局。對方的本地交換機再將這些信號經過數/模轉換變換成音頻信號並送到應答Modem。應答Modem把音頻信號通過解調技術再變換成數字數據，然後送到主機係統。因此，計算
機數據通過公用電話網的傳送要經過數字 數字若幹次轉換。所以必須這樣是因為用戶電話線不能傳送數字信號。
第八章 調製解調器
通過前麵的介紹我們可以得知，對於一般用戶來講，要想利用電話網進行計算機通信，隻要將計算機通過調製解調器接入電話係統就可以了。調製解調器在通過電話網的通信中不可缺少，因此有必要對調製解調器作更進一步的介紹。
一、調製解調器的構成
調製解調器的構成框圖如圖5-6所示。調製解調器主要由①基帶處理，②調製解調，③信道形成三部分組成。下麵簡單加以說明。
（1）基帶處理是在調製之前對數字信號進行一些處理，以適應不同調製方式對數據編碼的不同要求。基帶處理實際上是一種碼型交換。
（2）調製解調是Modem的核心。調製完成數據信號與載波的疊加，解調從收到的信號中還原出數字信號。
（3）信道形成主要由收發濾波器完成。其中，發送濾波器取出適合信道傳輸的調製頻譜，接收濾波器從收到信號中取出有用頻譜並濾除噪音信號。
（4）均衡設備用於消除因為信道不理想而造成的失真，取樣判決器用於正確恢複出原來的數據信號。
二、調製解調器的分類
調製解調器根據應用場合、使用方式、性能指標等可以分成許多類型，主要有以下幾種分類法。
1.按傳輸速率分
按傳輸速率可以分為低速、中速和高速。
（1）低速：9600bps以下
（2）中速：9600bps～14.4kbps
（3）高速：14.4kbPS以上。
2.按調製方式分類
分為調頻、調相及混合調製
3.按使用電路分類
（1）普通交換電路（撥號線路）用Modem
（2）租用專線話路的Modem
4.按外型分類
按外型分類可分為獨立式和內插式。內插式Modem直接裝在計算機內部，外插式則需要用戶用專門的電纜將之與計算機的串行口相連。
5.按集成化程度分
分為智能化Modem和非智能化Modem。
智能化Modem是內部裝有微處理器的Modem，智能化Modem通過微處理器可以對通信過程編程，具有自動檢錯、糾錯功能，並具有緩衝器及數據壓縮等功能。智能化程度越高，用戶所作的操作越少，使用起來越方便、越靈活。隨著智能化Modem價格的不斷降低，Modem終將全部智能化。
三、調製解調器與計算機的連接
調製解調器與計算機的連接一般是通過把Modem與計算機的串行口連接起來。這看起來非常簡單，但實際上，由於計算機和調製解調器的種類繁多，不可能是同一廠家所生產，如果沒有統一的規定，互聯將是非常困難的。可以慶幸的是，通信界人士從一開始就意識到了這個問題，為計算機與調製解調器的連接製定出若幹標準。其中使用最廣泛的莫過手RS-232-C接口標準。
（一）RS-232-C簡介
在數據通信中，計算機或終端設備稱為數據終端設備（DTE），調製解調器稱為數據線路設備（DCE）。所以，計算機與調製解調器的接口即為DTE和DCE的接口，其接線關係如圖5-7所示。
DTE/DCE接口標準實際上就是開放係統互連參考模型（OSI/RM）中的物理層協議，國際標準組織從四個方麵對DTE和DCE之間的接口作了詳盡的規定。
1.機械特性
機械特性規定了DTE和DCE進行連接時所使用的接插件（插頭、插空）的形狀、尺寸，引腳的數量和排列情況等。
2.電氣特性
電氣特性規定DTE和DCE的連接線路上二進製信號的電平高低、阻抗大小，傳輸速率及距離限製等。
3.功能特性
功能特性規定了DTE和DCE連接線上各條信號線的名稱和功能。信號線一般分為數據線、控製線、地線等幾類。
4.規程特性
規程特性定義了利用DTE/DCE連接線在DTE和DCE之間進行信號傳輸時，各信號線的工作規則和時間順序。
RS-232-C接口標準是電話網中的DTE和DCE（計算機和Modem）連接使用最廣泛的一種標準，是美國電子工業協會EIA在1969年製定的。以後曾作過一些修改，其基本內容是：
在機械特性方麵，RS-232-C規定使用一個25D根插針的標準連接器（如圖5-8所示），並且規定，其陽麵（連接器的插孔）與計算機的串行口相連，陰麵（連接器的插針）與Modem相連。
電氣特性方麵，規定用+5～+15V表示'0'，用-5～-15V表示1。
功能特性方麵，RS-232-C對連接器中25根連接線的20根作了規定，其中最常用的9根連接線規定如下：
（二）計算機與Modem的連接
標準的計算機與Modem連接方式如圖5-9所示。
其中，發送數據線（2號線）和接收數據線（3號線）用於在計算機和Modem之間傳送數據，即計算機發往Modem的數據經由2號線送到Modem，而通過Modem從電話線上
收到對方的數據由3號線送回計算機。Modem的工作是將本地計算機的數據發往遠地Modem，或接收從遠地Modem發送來的數據。因此在開始工作之前，首先要檢測連接雙方Mo－dem的電話線連接是否正常，Modem之間通過傳送用於線路質量檢測的載波信號，當Modem檢測到對方發送的載波信號時，將檢測結果通過載波檢測信號線傳送給計算機，報告物理線路連接正常。
通過Modem及電話線相連的兩台計算機按以下順序進行工作（以圖5-10為例）。
如果計算機A希望向B計算機發送數據，則它通過20號線向ModemA發DTE準備好信號，如果ModemA準備好（電源已接好），ModemA進行撥號。
ModemB檢測到線路上的載波後，向計算機B發出振鈴指示，及DCE準備好信號，計算機B準備好後向ModemB發
出DTE準備好信號，ModemB與計算機B之間建立起連接。
隨後，ModemB向ModemA發出載波信號，報告線路一切正常，ModemA檢測到載波信號後，向計算機A發出DCE準備好信號。至此，從計算機A→ModemA→線路→ModemB→計算機B之間的通路就建立起來了。
整個通路的建立過程由運行在計算機中的通信軟件控製完成，不需要人工幹預。現在的Modem麵板上都有若幹指示燈，用戶可以從中看出這一過程。
通路建立起來後，計算機A通過發送數據線將數據發送給ModemA，ModemA將數字信號變成模擬信號，經通信線路傳送給ModemB，ModemB對信號解調後，通過接收數據線將數據送往計算機B。
數據發送完畢，計算機A將"DTE準備好"信號變為無效，以此通知ModemA本次通信結束，ModemA和ModemB通過Modem內部協議，結束這一次物理連接。
目前市麵上的計算機都提供RS-232-C插孔，以微機為例， COM1口和COM2口就是標準的RS-232-C接口。這樣，微機與Modem的連接就變得極為簡單，將買來的RS-232連接電纜，插孔的一頭插入COM口，插針的一頭插入Modem背麵板上就可以了。有一點應該注意的是，許多微機的COM口不是25針插針而是9針插針，這是因為實踐證明，絕大部分情況下，隻要具備上麵列出的9根連線，計算機與Modem之間的信號交換就可以正確進行，因此許多機器隻提供9針的插頭。連接這樣的微機時，隻要購買9針插頭就可以了。市麵上既提供9針插頭，也提供25針插頭。但連接Modem一端的插孔則隻有25針一種。
連接電纜將計算機與Modem連接起來之後，安裝在計算機中的通信軟件首先要做的一件事是為這個串行口分配一個口地址及一個中斷號。一般情況下，Intel 80X86係列機的COM1口的口地址為3F8，中斷號（INT）為4，COM2口的口地址為2F8，中斷號為3。
四、Modem與電話線的連接
Modem與電話線的連接很簡單，購買Modem時，隨機就會附有一個標準的電話插頭，就如我們在家用電話機上所看到的那樣，將這個插頭插入電話機的插孔就可以了，另一頭當然是插入Modem背後的插孔中。
第九章 計算機通過公共數據網通信
計算機通過電話網進行通信是一種投資少、見效快的計算機通信方式，但電話網通信有兩個缺點：
第一，電話網的傳輸速率較低；
第二，計算機數據為通過電話網需要經過若幹次模/數，數/模轉換，造成的誤差比較大。
因此，電話網通信比較適合傳輸速率不太高、誤碼率要求不太低的應用場合。對於那些傳輸要求比較高的應用，如銀行轉帳係統、飛機訂票係統等，應該考慮利用提供數字化信道的公共數據網。
公共數據網是在一國範圍或國際間提供公用數字化信息服務的數據通信網，主要用於計算機數據的傳輸與處理。
一、公共數據網的構成
如圖5-11所示，公共數據網依然表示為兩級子網結構。
公共數據網的設備主要分為三類：用戶終端設備、網絡接口設備和節點交換設備。其中，互連成網的節點交換設備（或稱通信處理機）組成通信子網，以分組交換方式完成全網數據的轉接。用戶終端設備直接麵向用戶，是用戶子網的主要部分。網絡接口設備則為終端設備順利接入分組交換子網提供轉換。
（一）用戶終端設備
用戶擁有的數據終端設備（入網設備）可能是多種多樣的，但大致可以分為兩類：分組式終端和非分組式終端。
所謂分組式終端，是指用戶的入網機器具有足夠的智能（一般是可編程的），能將用戶發出的報文裝配成通信子網要求的分組，並可以將從通信子網收到的分組重新裝配成完整的報文。此外，它還能夠與通信子網交換必要的控製信息以建立/拆除一次呼叫。簡單的說，分組式終端一般指具有獨立處理功能的各類計算機，可以直接和節點交換機進行通信。
所謂非分組式終端，指那些不具備足夠智能的設備，比如電傳打字機等。這類終端自身不具備可編程能力，因而也就沒有裝拆分組的能力及實現通信協議的能力。這些非智能終端要想入網，必須通過一種稱為PAD（分組裝拆設備）的特殊設備。
（二）網絡接口設備NIE
網絡接口設備包括：集中器、多路複用器、分組裝拆設備（PAD）等等。這些設備所具有的功能有多有少，在不同的網絡中其叫法也不盡相同，但無非完成四大功能：①數據集中；②多路複用；③分組裝拆；④實現接入網絡的協議。最終的作用是要使一個終端設備能夠進入通信子網。
（三）節點交換機PSE
節點交換機是分組交換通信子網的核心設備，用於對進網的分組進行傳輸控製，決定它們的傳輸路徑，並提供差錯控製，流量控製等。節點交換機又彌通信處理機，一般由一台專用計算機擔任。
二、公共數據網的工作原理
在第二章我們提到過，數據在通信子網中的轉發方式分為兩類：線路交換和存儲/轉發交換。目前世界上已有的絕大部分數據網都采用存儲/轉發分組交換方式，公共數據網也不例外。
所謂分組交換技術，是指進網傳送的報文被分割成一定長度的數據塊，然後附加上目的地址、分組編號、呼叫控製以及差錯控製等控製信息被打成一個個數據包（Paclcet），數據包在通信子網內沿著一條邏輯通路傳送到目的地，然後"剝掉"附加的控製信息，卸出分組數據重新組裝成報文，遞交給目的用戶。
一個分組好像是一封書信，它之所以能夠"翻山越嶺"、"曆盡周折"最終到達遙遠的目的地，是因為這些書信按照約定的規則進行了封裝並附上了為傳送、投遞所必需的一切指示（就像我們的信封上按照格式要寫好收信人地址、姓名、郵政編碼及發信人地址、郵政編碼一樣）。我們寄信，信件寄往哪個國家，信封的書寫格式就要嚴格按照那個國家的標準，否則信件將會下落不明。因為不同的國家有不同的書寫格式。同樣的道理，一個分組要想順利經過網絡到達終點，分組的格式必須嚴格遵守這種網絡的規定，不同的網絡有不同的分組格式。這裏給大家介紹兩種最常見的分組格式。
（一）X.25網分組格式
X.25是歐洲大多數國家的公共數據網遵循的網絡標準，我國的公共數據網CH2NAPAC也是X.25網。
X.25網的分組可以分成好幾種，這裏給出的是用來傳送用戶數據的分組格式。
P（S）發送分組號
P（R）待接收分組號
（二）因特網（Internet）的分組格式
分組交換通信子網有兩種傳遞分組的方式：①數據報方式；②虛電路方式。
（三）數據報方式的分組交換
我們根據圖5-12所示的網絡來解釋數據報方式的分組交換工作原理。
圖中虛線框內屬通信子網，子網有6個節點，分別標為1，2，3，4，5，6。每個節點都連接有若幹用戶設備（計算
機或終端）。現在假定用戶A要和用戶C進行通信，交換報文M，那麼對於通信子網的這些轉接節點來講，節點1是源節點，節點6是目的節點，其餘節點是中轉節點。為了分組傳輸，報文M進網後，源節點1要對它進行如下處理：
（1）將報文按規定的長度劃分成一個分組數據塊，並給予編號。這裏我們假定報文M劃成5個數據塊。
（2）根據M的頭部信息（目的地址、源地址、傳輸控製等）形成分組的控製信息並與分組數據一起計算出用於差錯控製校驗碼，加到分組的尾部。這樣就將各個分組數據分別裝配成分組P1、P2、P3、P4和P5，等待發送。
一般情況下，通信子網中的任何一個節點都有若幹條線路與相鄰節點相連。這意味著一個節點中的分組可以發往多個節點。假定任一時刻，每條線路上隻能傳送一個分組。本例中各個分組在子網內的傳輸可以結合表5-2和表5-3加以說明。
各分組經過的路徑分別如下：
P1：（1-2，2-4，4-6）
P2：（1-3，3-4，4-5，5-6）
P3：（1-6）
P5：（1-3，3-4，4-6）
各個節點可以根據自身的轉發業務量和線路段的負荷決定所經過分組的發送時間和輸出線路。這樣，由於各個分組經曆不同的傳輸路徑，各分組到達目的節點6的順序為P3，P1，P5，P2，P4。
目的節點6每收到一個分組，立即對分組的頭部信息作分析。如果確認本節點是該分組的目的節點，則對分組作以下處理：
（1）去掉分組的頭部和尾部控製信息，獲得數據塊，並將它存入存儲器；
（2）根據分組編號檢查構成一個報文的所有分組是否都已到齊；
（3）如果構成一個報文的分組已經全部存儲到了存儲器（分組全部到達），立即將它們重新合成一個報文。否則等待其餘分組的到達；
（4）所有分組合成一個報文後，一方麵通知用戶C準備接收報文，另一方麵向源節點1發回一個確認信息，表示整個報文已經正確收到。
如果目的節點在指定的時間內沒有正確收到一個報文的全部分組，就向源節點發送一個否認信息，要求源節點重新發送該報文的全部分組。
（四）虛電路方式的分組交換
第二章我們介紹數據交換方式時提到過，所謂虛電路交換指通信雙方一次通信所要轉送的報文，它的所有分組都按照編號順序從源節點沿著同一條路徑到達目的節點，就好像收發雙方占用這一條通路一樣。但它又與線路交換方式有本質上的區別。線路交換在通信期間，通信雙方自始至終地占用這一條通路上的所有線路段。但虛電路交換采用的仍然是存儲轉發的分組交換，所以隻是繼續占用該通路上的線路段，一個時間段內隻占用其中的一個線路段，通路上其餘的線路段仍然可以被其他用戶占用。因此這條通路隻是一條邏輯上存在的通路，是一條"虛"通路。
我們用圖5-13說明虛電路交換的工作過程。假設用戶A要與用戶C交換數據。那麼通信子網節點1就是源節點，節點6就是目的節點。首先，用戶A先從節點1處取得一個邏輯信道號CH1，然後發出建立通信線路的呼叫分組。
呼叫分組中給出發起通信的計算機（主呼站）和目的計算機（被呼站）的全稱網絡地址以及主呼邏輯信道號CH1。為了提供虛電路服務，分組交換網的每個節點中都有一個虛電路轉換表，記錄虛電路與進入/輸出線之間的對應關係。各節點上的轉換表是在存儲/轉發呼叫分組時，依據路徑選擇算法，邊選擇路徑邊動態建立的。呼叫分組到達節點6後，它也會取得一個邏輯信道號（比如CH3），從而在CH1和CH3之間通過各中轉節點的轉換表建立起一條傳輸通路，亦即虛電路。
虛電路建立起來之後。通信雙方隻要使用較短的邏輯信道號而不再使用網絡地址就可在通信雙方之間進行分組傳輸。此後雙方要傳送的所有分組都沿著這條通路按照存儲/轉發方式在A與C之間傳送。
（五）虛電路與數據報的組合應用
虛電路與數據報方式各有其優缺點。數據報方式適合傳輸短報文（比如隻包含一個分組的報文），而虛電路方式適用於通信時間比較長的應用，特別是大批量數據傳送。數據報方式由於各個分組的傳送是獨立進行的，到達終點的分組順序有可能被打亂，個別分組還可能丟失，因此數據報方式的可靠性比虛電路方式要差。
剛才我們所說的是分組在通信子網內的兩種傳輸情況。實際上，用戶節點與通信子網的交接口上，同樣既可以采用虛電路方式，也可以采用數據報方式。而且在接口處所采用的方式可以與子網內的傳輸方式不同。
仍以圖5-12為例，如果在用戶計算機與通信子網的接口上采用虛電路方式入網，用戶A通過虛呼叫與被呼用戶C建立起一條虛電路，並且按序將分組P1、P2、P3、P4和P5發送到節點1，即用戶A的分組按序進入通信子網。隨後通信子網如何對這五個分組進行傳輸，完全取決於通信子網的傳輸策略，既可按數據報方式發送到節點6，也可以通過虛電路到達目的節點。目的節點負責將收到的分組組合成報文遞交給用戶C。這樣的通信子網稱為提供可靠服務的網絡。
如果用戶計算機A與通信子網的接口采用數據報方式，則用戶A的分組P1、P2、P3、P4和P5每一個作為一個單獨的處理對象入網，進入通信網的順序都有可能被打亂。這種情況下各分組在子網內也按數據報方式進行傳輸，最終到達目的節點6。節點6每收到一個分組就轉交給用戶C，由用戶負責將各個分組組合成報文。這種傳輸方式通信子網隻負責盡力向前傳送分組，不進行流量控製、差錯檢驗等工作，也不負責將分組合成報文，這樣的通信子網稱為提供不可靠服務的網。
總結起來，網內和網外的傳輸方式可以有以下三種實用的組合。
（1）網外虛電路，網內虛電路：用戶之間通過呼叫請求建立起一條穿越網絡的專用邏輯通路，雙方所有的分組都沿著同一條通路傳輸。
（2）網外虛電路，網內數據報：進網的所有分組各自獨立地選取傳輸路徑，但網絡要負責將分組裝配成報文遞交給目的用戶。這樣就要求網內的目的節點擁有足夠多的緩衝區，以便能夠存儲足夠多的分組，然後完成排序重新裝配成報文。
（3）網外數據報，網內數據報：從用戶到網絡內部，對每個分組都作獨立的處理。這種方式要求目的主機完成報文的重新裝配。
提供（1）或者（2）傳輸方式的網被稱為提供可靠服務的網，提供（3）傳輸方式的網被稱為提供不可靠服務的網。在目前實用的公共交換數據網中，這三種方式都有應用。其中遵循X.25協議的網提供第一種方式的服務，遵循TCP/IP協議的網提供第三種方式的服務。
第十章 中國公用數據網--CHINAPAC
中國的公用數據網發展雖然較晚，但起步比較高，因而發展比較快。我國的第一個公用數據網是郵電部於1993年開通的CHINAPAC。CHINAPAC是一個X.25網，也就是它完全遵循X.25標準，向用戶提供可靠的虛電路服務。
1993年9月開通的中國公用分組交換網CHINAPAC由全國31個省會交換中心（通信控製器）和各省市內所交換中心所組成。其中一級交換中心設在北京、沈陽、上海、南京、廣州、西安和成都，這八個交換中心采用全國網狀結構進行連接，其它各節點之間采用不完全網狀結構。目前CHINA－PAC已經覆蓋了600多個城市，傳輸速率為256kbps和2Mbps，並與多個國家和地區的幾十個分組交換網進行了互連。
一、CHINAPAC的特點
（1）傳輸質量高。由於CHINAPAC是一個提供可靠服務的網，網內具有差錯控製機製，使整個網絡的誤碼率達到101-10以下。
（2）可靠性強。當網內某一節點或某一條傳輸線路發生故障時，由於節點之間的連接是網狀連接，因此數據分組能自動避開故障點，選擇別的路徑傳送。
（3）不同種類的終端可以進行通信。由於CHINAPAC是一個分組交換網，每個節點對分組進行存儲轉發處理，因此通信兩端的終端可以工作於不同的通信速率，不同的控製規程。
（4）可以進行多路通信。CHINAPAC對傳送的信號采用"時分複用"，一條物理線路上利用複用的方法可以同時傳輸多路數據信號。
二、CHINAPAC提供的業務
（一）基本業務
（1）交換型虛電路。用戶每次通信時通過呼叫與對方建立通路。
（2）永久型虛電路。CHINAPAC為申請永久型虛電路的用戶分配固定的虛通道，用戶不需通過呼叫就可直接傳輸數據。
（二）可選業務
可選業務的種類很多，如閉合用戶群、虛擬專用網、快速呼叫、反向計費等。用戶可以根據實際情況向郵電部門申請某幾種可選業務。
（三）增值業務
增值業務主要有以下三種：
（1）電子信箱。用戶可以申請一個電子信箱，每個信箱實際上是一定數量的存儲空間，由CHINAPAC的管理機構為申請者進行分配。用戶可以利用電子信箱與交換網中的別的用戶進行信息交換。用戶可以在任何時間、任何地點打開自己的信箱，迅速方便地處理信息，收發信件等。別的用戶也可以隨時向信箱中投放信息。電子信箱具有極強的安全保密措施。
（2）電子數據交換（EDI）。EDI是將貿易、運輸、保險、海關等行業信息，通過電子信箱係統實現各有關部門間的數據交換，是一種利用計算機網絡按國際通用慣例進行商務處理的新方法。EDI又稱為無紙貿易，因為使用EDI，取消了傳統的紙麵貿易，代之以電子資料交換。采用EDI技術可以將原料采購與生產製造、訂貨與庫存、市場需求與銷售，乃至銀行、保險等各個業務環節利用計算機網絡有機地聯係起來，增強對外貿易的競爭力。
（3）可視圖文。是一種開放式的信息服務係統，為用戶提供文字、數字和圖形等信息業務。可視圖文實際上是一種信息檢索係統，包含豐富的工作信息與生活信息。用戶可以利用CHINAPAC提供的可視圖文服務，實現全社會的資源共享。
三、用戶進入CHINAPAC的方式
用戶的計算機可以有以下幾種入網方式：
（1）作為X.25網的分組式終端入網。一般大中型機直接與通信處理機通過數字化專線直接相連；微型機可以與通信處理機直接相連，也可以作為大中型機構一個終端進入CHI－NAPAC。
（2）租用專線入網。