第2章數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識本章內(nèi)容信道傳輸介質(zhì)數(shù)據(jù)編碼多路復(fù)用技術(shù)數(shù)據(jù)交換技術(shù)差錯控制及檢錯1第2章數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識本章內(nèi)容12.1基本概念數(shù)據(jù)及計算機通信術(shù)語數(shù)據(jù)（Data）：傳遞（攜帶）信息的實體。信息（Information）：是數(shù)據(jù)的內(nèi)容或解釋。信號（Signal）：數(shù)據(jù)的物理量編碼（通常為電編碼），數(shù)據(jù)以信號的形式在介質(zhì)中傳播。模擬信號、數(shù)字信號基帶（Baseband）、寬帶（Broadband）

基帶傳輸是指在通信電纜上原封不動地傳輸由計算機或數(shù)據(jù)通信終端產(chǎn)生的0或1數(shù)字脈沖信號。大多數(shù)局域網(wǎng)(LAN)使用的都是基帶傳輸。直接使用數(shù)字信號傳輸數(shù)據(jù)時，數(shù)字信號幾乎要占用整個頻帶。頻帶越寬，傳輸線路的電容電感等對傳輸信號波形衰減的影響越大?；鶐鬏?shù)木嚯x一般不超過2km，超過時需通過稱為中繼器的設(shè)備對信號進行放大，以延長傳輸距離。寬帶傳輸是指傳輸介質(zhì)在信息傳輸時能夠支持較寬的頻帶，一般在300MHz～400MHz左右。系統(tǒng)設(shè)計時將此頻帶分割成若干個子頻帶，通過使用多路復(fù)用方法，在一個信道中可以同時傳播聲音、圖像和數(shù)據(jù)多種信息，使系統(tǒng)具有多種用途。

22.1基本概念數(shù)據(jù)及計算機通信術(shù)語2數(shù)據(jù)、信息

信息是人對現(xiàn)實世界事物存在方式或運動狀態(tài)的某種認(rèn)識;數(shù)據(jù)是把事件的某些屬性規(guī)范化后的表現(xiàn)形式;信號是數(shù)據(jù)的具體的物理表現(xiàn)。3數(shù)據(jù)、信息信息是人對現(xiàn)實世界事物存在方式或運動狀態(tài)的某種認(rèn)數(shù)據(jù)通信的基本概念雪六角形涼白色信息數(shù)據(jù)信號例子

4數(shù)據(jù)通信的基本概念雪信息數(shù)據(jù)信號例子4數(shù)據(jù)通信的基本概念信息：人對雪花和馬的認(rèn)識數(shù)據(jù)：文字，二進制數(shù)，十進制數(shù)信號：電壓，光，磁場強度5數(shù)據(jù)通信的基本概念信息：人對雪花和馬的認(rèn)識5信道（Channel）：傳送信息的線路（或通路）。比特（bit）：即一個二進制位。比特率為每秒傳輸?shù)谋忍財?shù)（即數(shù)據(jù)傳送速率）。碼元（Codecell）：時間軸上的一個信號編碼單元。6信道（Channel）：傳送信息的線路（或通路）。6同步脈沖：用于碼元的同步定時，識別碼元從何時開始

●同步脈沖也可位于碼元的中部●一個碼元也可有多個同步脈沖相對應(yīng)t碼元1碼元2碼元3碼元4碼元5信號同步脈沖t7t碼元1碼元2碼元3碼元4碼元5信號同步脈沖t7DNS寫入脈沖讀出脈沖緩沖存儲器數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)數(shù)字網(wǎng)示意圖從輸入數(shù)字碼流中提取本局時鐘在通信信號的傳輸過程中，同步是十分重要的，如果不能同步，就會在數(shù)字交換機的緩存器中產(chǎn)生信息比特的溢出和取空，導(dǎo)致數(shù)字流的滑動損傷，造成數(shù)據(jù)出錯。8DNS寫入脈沖讀出脈沖緩沖存儲器數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)數(shù)字網(wǎng)示意圖從輸波特（Baud）：碼元傳輸?shù)乃俾蕟挝弧２ㄌ芈蕿槊棵雮魉偷拇a元數(shù)（即信號傳送速率）。比特率、波特率和信號編碼級數(shù)的關(guān)系如下：

Rbit=Rbaudlog2M

上式中：M-信號的編碼級數(shù)，Rbit-比特率，Rbaud-波特率一個信號往往可以攜帶多個二進制位，所以在固定的信息傳輸速率下，比特率往往大于波特率。換句話說，一個碼元中可以傳送多個比特。例如：當(dāng)波特率為9600時若M=2，數(shù)據(jù)傳輸率為9600b/s若M=16，數(shù)據(jù)傳輸率為38.4kb/s9波特（Baud）：碼元傳輸?shù)乃俾蕟挝?。波特率為每秒傳送的碼元誤碼率：信道傳輸可靠性指標(biāo)，是一個概率值。傳輸中的誤碼/所傳輸?shù)目偞a數(shù)

信息編碼：將信息用二進制數(shù)表示的方法。例如：ASCII編碼、BCD編碼等數(shù)據(jù)編碼：將數(shù)據(jù)用物理量表示的方法。例如：字符‘A’的ASCII編碼為01000001，其數(shù)據(jù)編碼可能為01000001t10誤碼率：信道傳輸可靠性指標(biāo)，是一個概率值。01000001t帶寬（Bandwidth，BW）信道傳輸能力的度量。在傳統(tǒng)的通信工程中：BW≈fmax－fmin

單位：赫茲（Hz）100300500700900頻率帶寬=900-100=80011帶寬（Bandwidth，BW）1003在計算機網(wǎng)絡(luò)中，一般用每秒允許傳輸?shù)亩M制位數(shù)作為帶寬的計量單位。主要單位：b/s，kb/s，Mb/s，Gb/s。例如：傳統(tǒng)以太網(wǎng)理論上每秒可以傳輸1千萬比特，它的帶寬為10Mb/s。在理解帶寬這個概念之前，我們首先來看一個公式：

帶寬=時鐘頻率x總線位數(shù)/8，從公式中我們可以看到，帶寬和時鐘頻率、總線位數(shù)是有著非常密切的關(guān)系的。其實在一個計算機系統(tǒng)中，不僅顯示器、內(nèi)存有帶寬的概念，在一塊板卡上，帶寬的概念就更多了，完全可以說是帶寬無處不在。

那到底什么是帶寬呢？帶寬的意義又是什么？簡單的說，帶寬就是傳輸速率，是指每秒鐘傳輸?shù)淖畲笞止?jié)數(shù)（MB/S），即每秒處理多少兆字節(jié)，高帶寬則意味著系統(tǒng)的高處理能力。為了更形象地理解帶寬、位寬、時鐘頻率的關(guān)系，我們舉個比較形象的例子，工人加工零件，如果一個人干，在大家單個加工速度相同的情況下，肯定不如兩個人干的多，帶寬就象是加工零件的總數(shù)量，位寬仿佛工人數(shù)量，時鐘工作頻率相當(dāng)于加工單個零件的速度，位寬越寬，時鐘頻率越高則總線帶寬越大,其好處也是顯而易見的。12在計算機網(wǎng)絡(luò)中，一般用每秒允許傳輸?shù)亩M制位數(shù)作為帶寬的計量時延（Delay）：信息從網(wǎng)絡(luò)的一端傳送到另一端所需的時間。時延=處理時延+排隊時延+發(fā)送時延+傳播時延處理時延=對數(shù)據(jù)進行處理和錯誤校驗所需的時間排隊時延=數(shù)據(jù)在中間結(jié)點等待轉(zhuǎn)發(fā)的延遲時間發(fā)送時延=數(shù)據(jù)位數(shù)/信道帶寬傳播時延=d/s

d:距離，s:介質(zhì)中信號傳播速度(≈0.7c)13時延（Delay）：信息從網(wǎng)絡(luò)的一端傳送到另一端所需的時間。延遲在每個步跳中產(chǎn)生的延遲可分為四種處理時延:校驗錯誤確定輸出鏈路排隊時延:在輸出鏈路中等待被發(fā)送取決于路由器的擁塞程度ABpropagationtransmissionnodalprocessingqueueing14延遲處理時延:ABpropaga發(fā)送時延:R=鏈路帶寬(b/s)L=分組長度(bits)將分組位流發(fā)送到鏈路上的時間=L/R傳播時延:d=物理鏈路的長度s=介質(zhì)中的信號傳播速度(~2x108m/s)傳播延遲=d/s注意:s和R是完全不同的兩個概念!ABpropagationtransmissionnodalprocessingqueueing15發(fā)送時延:傳播時延:注意:s和R是完全不同的兩個概念時延帶寬乘積：某一信道所能容納的比特數(shù)。時延帶寬乘積=帶寬×傳播時延例如，某信道的時延帶寬乘積為100萬比特，這意味著第一個比特到達目的端時，源端已發(fā)送了100萬比特。信道帶寬傳播時延管道體積=時延帶寬乘積16時延帶寬乘積：某一信道所能容納的比特數(shù)。信道帶寬傳播時延管道往返時延（Round-TripTime，RTT）：從發(fā)送端發(fā)送數(shù)據(jù)開始，到發(fā)送端收到接收端的確認(rèn)所經(jīng)歷的時間RTT≈2×傳播時延傳輸可靠性兩個含義：數(shù)據(jù)能正確送達數(shù)據(jù)能有序送達（當(dāng)采用分組交換時）17往返時延（Round-TripTime，RTT）：從發(fā)送端1.數(shù)據(jù)通信的一般概念通信的三個要素：信源、信宿和信道噪聲信源發(fā)送器信道接收器信宿源系統(tǒng)目的系統(tǒng)任何信道都不是完美無缺的，因此會對傳輸?shù)男盘柈a(chǎn)生干擾，稱為“噪聲”。外界：閃電、串?dāng)_、電氣設(shè)備內(nèi)部：介質(zhì)特性（衰減、延遲－與頻率有關(guān)）181.數(shù)據(jù)通信的一般概念通信的三個要素：信源、信宿和信道噪聲信息通過數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的傳輸過程把攜帶信息的數(shù)據(jù)用物理信號形式通過信道傳送到目的地信息和數(shù)據(jù)（二進制位）不能直接在信道上傳輸編碼：數(shù)據(jù)→適合傳輸?shù)臄?shù)字信號——便于同步、識別、糾錯調(diào)制：數(shù)字信號→適合傳輸?shù)男问健搭l率、幅度、相位解調(diào)：接收波形→數(shù)字信號解碼：數(shù)字信號→原始數(shù)據(jù)信息→數(shù)據(jù)→信號→在信道上傳輸→信號→數(shù)據(jù)→信息數(shù)據(jù)編碼調(diào)制解調(diào)數(shù)據(jù)解碼01000001‘A’01000001‘A’信道19信息通過數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的傳輸過程信息→數(shù)據(jù)→信號→在信道上傳輸2.數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的構(gòu)成數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)傳輸線路有線介質(zhì)、無線介質(zhì)傳輸設(shè)備調(diào)制解調(diào)器、中繼器、多路復(fù)用器、交換機等調(diào)制解調(diào)器等網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備也稱為DCE（DataCircuitEquipment）數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)：計算機、終端等又分為：源系統(tǒng)（信源＋發(fā)送器）：發(fā)出數(shù)據(jù)的計算機目的系統(tǒng)（信宿＋接收器）：接收數(shù)據(jù)的計算機計算機、終端等設(shè)備也稱為DTE（DataTerminalEquipment）DCEDTEDTEDCE202.數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的構(gòu)成數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)DCEDTEDTEDCE數(shù)據(jù)通信基本過程5個階段包含兩項內(nèi)容：數(shù)據(jù)傳輸和通信控制過程與打電話比較建立物理連接撥號，撥通對方建立邏輯連接互相確認(rèn)身份數(shù)據(jù)傳輸互相通話斷開邏輯連接互相確認(rèn)要結(jié)束通話斷開物理連接雙方掛機*注意，并不是所有的數(shù)據(jù)通信都需要全部5個階段。21數(shù)據(jù)通信基本過程5個階段*注意，并不是所有的數(shù)據(jù)通信都需要全2.2信道及其主要特征1.數(shù)字信道和模擬信道數(shù)字信道：以數(shù)字脈沖形式（離散信號）傳輸數(shù)據(jù)的信道。計算機網(wǎng)絡(luò)中主要采用數(shù)字信道進行數(shù)據(jù)傳輸ADSL、ISDN、DDN、ATM、局域網(wǎng)模擬信道：以連續(xù)模擬信號形式傳輸數(shù)據(jù)的信道。CATV、無線電廣播、電話撥號線路222.2信道及其主要特征1.數(shù)字信道和模擬信道22模擬信號和數(shù)字信號模擬信號時間上連續(xù)，包含無窮多個信號值數(shù)字信號時間上離散，僅包含有限數(shù)目的信號值。最常見的是二值信號ta）模擬信號tb）數(shù)字信號23模擬信號和數(shù)字信號ta）模擬信號tb）數(shù)字信號23周期信號和非周期信號周期信號信號由不斷重復(fù)的固定模式組成（如正弦波）非周期信號信號沒有固定的模式和波形循環(huán)（如語音的音波信號）。tTTTtTTT周期信號非周期信號tt24周期信號和非周期信號tTTTtTTT周期信號非周期信號tt2數(shù)字通信與模擬通信數(shù)字通信在數(shù)字信道上實現(xiàn)模擬信息或數(shù)字信息的傳輸模擬通信在模擬信道上實現(xiàn)模擬信息或數(shù)字信息的傳輸數(shù)字通信的優(yōu)點抗噪聲（干擾）能力強可以控制差錯，提高了傳輸質(zhì)量便于用計算機進行處理易于加密、保密性強可以傳輸語音、數(shù)據(jù)、影像，通用、靈活計算機通信僅在不得已的情況下，才會采用模擬通信，如通過電話線撥號上網(wǎng)。25數(shù)字通信與模擬通信252.信道的最大數(shù)據(jù)傳輸率Nyquist公式：用于無噪聲理想低通信道Nyquist公式為估算已知帶寬信道的最高數(shù)據(jù)傳輸速率提供了依據(jù)。例如，話音級線路的帶寬約為3.1kHz，根據(jù)上式計算的信道最大數(shù)據(jù)傳輸率如右表所示C=2Wlog2MC=數(shù)據(jù)傳輸率，單位b/sW=帶寬，單位HzM=信號編碼級數(shù)M最大數(shù)據(jù)率26200b/s412400b/s818600b/s1624800b/s3231000b/s262.信道的最大數(shù)據(jù)傳輸率Nyquist公式：用于無噪聲理想非理想信道實際的信道上存在損耗、延遲、噪聲。損耗引起信號強度減弱，導(dǎo)致信噪比S/N降低。延遲會使接收端的信號產(chǎn)生畸變。噪聲會破壞信號，產(chǎn)生誤碼。例如：數(shù)據(jù)傳輸速率為56kb/s時，持續(xù)時間0.01s的干擾會破壞約560個比特。27非理想信道27Shannon公式：用于有噪聲干擾信道例：信道帶寬W=3.1kHz，S/N=2000，則 C=3100×log2（1+2000）≈34kb/s即該信道上的最大數(shù)據(jù)傳輸率不會大于34kb/s。信噪比的單位也可用分貝(dB)表示：S/NdB=10log10

S/N所以，若S/NdB=30dB，則S/N=1000。C=Wlog2（1+S/N）

C:傳輸率，單位b/sW:帶寬，單位HzS/N:信噪比28Shannon公式：用于有噪聲干擾信道信噪比的單位也可用分貝Nyquist公式和Shannon公式的比較C=2Wlog2M用于理想信道（這樣的信道存在嗎？）數(shù)據(jù)傳輸率隨信號編碼級數(shù)增加而增加。C=Wlog2（1+S/N）用于有噪聲信道（實際的信道總是有噪聲！）無論信號編碼級數(shù)增加到多少，此公式給出了有噪聲信道可能達到的最大數(shù)據(jù)傳輸速率上限。原因：噪聲的存在將使編碼級數(shù)不可能無限增加。29Nyquist公式和Shannon公式的比較C=2Wl3.通信網(wǎng)絡(luò)中站點的連接方式點-點連接主站交換連接集線式連接次站次站次站中心站集中器交換機多點連接303.通信網(wǎng)絡(luò)中站點的連接方式點-點連接主站交換連接集線式連4.數(shù)據(jù)傳輸方式單/雙工通信——單/雙向傳輸單工：數(shù)據(jù)單向傳輸（例：無線電廣播）半雙工：數(shù)據(jù)可以雙向交替?zhèn)鬏?，但不能在同一時刻雙向傳輸（例：對講機）全雙工：數(shù)據(jù)可以雙向同時傳輸（例：電話）需要具有兩條物理上獨立的傳輸線路；或者需要具有一條物理線路上的兩個信道，分別用于不同方向的信號傳輸。314.數(shù)據(jù)傳輸方式單/雙工通信——單/雙向傳輸31發(fā)送器接收器發(fā)送器/接收器發(fā)送器/接收器發(fā)送器/接收器發(fā)送器/接收器單工方式：半雙工方式：全雙工方式：A站B站可同時不可同時32發(fā)送器接收器發(fā)送器/接收器發(fā)送器/接收器發(fā)送器/接收器發(fā)送器基帶/頻帶/寬帶傳輸基帶傳輸：不需調(diào)制，編碼后的數(shù)字脈沖信號直接在信道上傳送。例如：以太網(wǎng)（局域網(wǎng)）頻帶傳輸：數(shù)字信號調(diào)制成音頻(:20Hz-20KHz

)模擬信號后再傳送，接收方需要解調(diào)。例如：通過電話網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)寬帶傳輸：把信號調(diào)制成頻帶為幾十MHZ到幾百MHZ的模擬信號后再傳送，接收方需要解調(diào)。例如：閉路電視的信號傳輸33基帶/頻帶/寬帶傳輸33數(shù)據(jù)同步方式目的是使接收端與發(fā)送端在時間基準(zhǔn)上一致：同步脈沖頻率數(shù)據(jù)從什么時候開始，什么時候結(jié)束位邊界數(shù)據(jù)塊邊界數(shù)據(jù)通信中需要在三個層次上實現(xiàn)同步：位——位同步字符——字符同步幀(Frame)——幀同步34數(shù)據(jù)同步方式34位同步：目的是使接收端接收的每一位信息都與發(fā)送端保持同步，2種同步方法：外同步——發(fā)送端發(fā)送數(shù)據(jù)之前發(fā)送同步脈沖信號，接收方用接收到的同步信號來鎖定自己的時鐘脈沖頻率。自同步——通過特殊編碼（如曼徹斯特編碼），使數(shù)據(jù)編碼信號中包含同步信號，接收方從數(shù)據(jù)編碼信號提取同步信號來鎖定自己的時鐘脈沖頻率。35位同步：目的是使接收端接收的每一位信息都與發(fā)送端保持同步，2在曼徹斯特編碼中，每一位的中間有一跳變，位中間的跳變既作時鐘信號，又作數(shù)據(jù)信號；從高到低跳變表示"1"，從低到高跳變表示"0"。還有一種是差分曼徹斯特編碼，每位中間的跳變僅提供時鐘定時，而用每位開始時有無跳變表示"0"或"1"，有跳變?yōu)?0"，無跳變?yōu)?1"。36在曼徹斯特編碼中，每一位的中間有一跳變，位字符同步：找到正確的字符邊界。常用的為起止式（異步式）。在這種方式中，每個字符的傳輸需要：1個起始位、5～8個數(shù)據(jù)位、1、1.5或2個停止位采用這種同步方式的通信也稱“異步通信”。起止式的優(yōu)缺點：頻率的漂移不會積累，每個字符開始時都會重新獲得同步；每兩個字符之間的間隔時間不固定；增加了輔助位，所以傳輸效率低；例如，采用1個起始位、8個數(shù)據(jù)位、2個停止位時，其傳輸效率為8/11≈73％起始位數(shù)據(jù)位停止位字符間隔不固定1個字符時間邏輯“0”邏輯“1”37字符同步：找到正確的字符邊界。起始位數(shù)據(jù)位停止位字符間隔不固幀同步：識別一個幀的起始和結(jié)束。幀（Frame）：數(shù)據(jù)鏈路中的傳輸單位——包含數(shù)據(jù)和控制信息的數(shù)據(jù)塊面向字符的——以同步字符（SYN，16H）來標(biāo)識一個幀的開始，適用于數(shù)據(jù)為字符類型的幀面向比特的——以特殊位序列（7EH，即01111110）來標(biāo)識一個幀的開始，適用于任意數(shù)據(jù)類型的幀幀起始控制信息數(shù)據(jù)幀結(jié)束校驗和0–nbit8bit8bit8-32m7EH7EH38幀同步：識別一個幀的起始和結(jié)束。幀起始控制信息數(shù)據(jù)幀結(jié)束校驗2.3傳輸介質(zhì)磁介質(zhì)

高帶寬、低費用、高延時（小時）——在通信中很少使用

金屬導(dǎo)體雙絞線、同軸電纜(粗、細(xì))光纖無線介質(zhì)無線電、微波、衛(wèi)星、紅外線392.3傳輸介質(zhì)磁介質(zhì)39雙絞線（TwistPair，TP）--螺旋絞合的雙導(dǎo)線--每根4對、25對、1800對--典型連接距離100m（LAN）--RJ45插座、插頭--優(yōu)缺點：成本低組裝密度高、節(jié)省空間安裝容易（綜合布線系統(tǒng)）平衡傳輸（高速率）抗干擾性一般連接距離短應(yīng)用領(lǐng)域：電話網(wǎng)絡(luò)、計算機局域網(wǎng)內(nèi)導(dǎo)體芯線絕緣內(nèi)屏蔽外屏蔽外套40雙絞線（TwistPair，TP）--螺旋絞合的雙導(dǎo)線應(yīng)用雙絞線（TwistedPair）雙絞線減少相互間的干擾電纜常常包括多對雙絞線雙絞線分為兩類：屏蔽雙絞線STP（ShieldedTwistedPair）非屏蔽雙絞線UTP（UnshieldedTwistedPair）3類UTP：常用來傳輸話音5類UTP：可以100Mbps傳輸數(shù)據(jù)超5類UTP：支持的數(shù)據(jù)速率更高41雙絞線（TwistedPair）雙絞線減少相互間的干擾41物理層中的傳輸媒體(a)Category3UTP.(b)Category5UTP.雙絞線42物理層中的傳輸媒體(a)Category3UTP.雙絞物理層中的傳輸媒體雙絞線43物理層中的傳輸媒體雙絞線43平行線的噪聲干擾44平行線的噪聲干擾44雙絞線的噪聲干擾45雙絞線的噪聲干擾45雙絞線小結(jié)

一般在一根線內(nèi)有多對，常在2~1800對之間；雙絞線分為：UTP（非屏蔽雙絞線）成本低，安裝容易，易受外部或附近雙絞線的干撓；STP（屏蔽雙絞線）：在線的外層加上金屬包層來屏蔽外界的干撓，成本高，安裝難度大；根據(jù)1995年的電子工業(yè)協(xié)會EIA公布的標(biāo)準(zhǔn)EIA-586-A，其中100的3類UTP和5類UTP，STP是150，其中CAT3和CAT5的區(qū)別在于旋絞次數(shù)，CAT5一般是3~4次/英寸，而CAT3則是3~4次/英尺；46雙絞線小結(jié)一般在一根線內(nèi)有多對，常在2~1800對之4747UTP的主要性能參數(shù)和用途48UTP的主要性能參數(shù)和用途48EIA/TIA568B的標(biāo)準(zhǔn)雙絞線腳位12345678顏色白橙橙白綠藍白藍綠白棕棕10BaseT/100BaseT腳位菜單腳位功能簡稱1傳輸數(shù)據(jù)正極（TransmitData+）TX+2傳輸數(shù)據(jù)負(fù)極（TransmitData-）TX-3接收數(shù)據(jù)正極（ReceiveData+）RX+4未使用

5未使用

6接收數(shù)據(jù)負(fù)極（ReceiveData-）RX-7未使用

8未使用

49EIA/TIA568B的標(biāo)準(zhǔn)雙絞線腳位12345678顏12/2/2022雙絞網(wǎng)線的正線反線制作方法及應(yīng)用場合

從性價比和可維護性出發(fā)，大多數(shù)局域網(wǎng)使用非屏蔽雙絞線(UTP—UnshieldedTwistedPair)作為布線的傳輸介質(zhì)來組網(wǎng)。網(wǎng)線由一定距離長的雙絞線與RJ45頭組成。

雙絞線RJ45頭5012/1/2022雙絞網(wǎng)線的正線反線制作方法及應(yīng)用場合12/2/2022雙絞線做法有兩種國際標(biāo)準(zhǔn)：EIA/TIA568A和EIA/TIA568B

如圖：雙絞網(wǎng)線的正線反線制作方法及應(yīng)用場合

5112/1/2022雙絞線做法有兩種國際標(biāo)準(zhǔn)：雙絞網(wǎng)線的正線反12/2/2022雙絞網(wǎng)線的正線反線制作方法及應(yīng)用場合

T568A標(biāo)準(zhǔn)和T568B標(biāo)準(zhǔn)線序表5212/1/2022雙絞網(wǎng)線的正線反線制作方法及應(yīng)用場合T512/2/2022雙絞網(wǎng)線的正線反線制作方法及應(yīng)用場合

雙絞線的連接方法：直通線纜和交叉線纜。

直通線纜的水鏡頭兩端都遵循568A或568B標(biāo)準(zhǔn)，雙交線的每組線在兩端是一一對應(yīng)的，顏色相同的在兩端水晶頭的相應(yīng)槽中保持一致。它主要用在交換機（或集線器）Uplink口連接交換機（或集線器）普通端口或交換機普通端口連接計算機網(wǎng)卡上。5312/1/2022雙絞網(wǎng)線的正線反線制作方法及應(yīng)用場合雙絞12/2/2022雙絞網(wǎng)線的正線反線制作方法及應(yīng)用場合

交叉線纜的水晶頭一端遵循568A，而另一端則采用568B標(biāo)準(zhǔn)，即A水晶頭的1、2對應(yīng)B水晶頭的3、6，而A水晶頭的3、6對應(yīng)B水晶頭的1、2，它主要用在交換機（或集線器）普通端口連接到交換機（或集線器）普通端口或網(wǎng)卡連網(wǎng)卡上。5412/1/2022雙絞網(wǎng)線的正線反線制作方法及應(yīng)用場合水晶頭的八根針腳的定義（拿著水晶頭，頭部朝向自己，塑料彈片朝下，從右到左依次為1、2、3、4、5、6、7、8）55水晶頭的八根針腳的定義（拿著水晶頭，頭部朝向自己，塑料彈片朝12/2/2022雙絞網(wǎng)線的正線反線制作方法及應(yīng)用場合

網(wǎng)線的制作：

主要用到的工具RJ-45工具鉗5612/1/2022雙絞網(wǎng)線的正線反線制作方法及應(yīng)用場合網(wǎng)線12/2/2022雙絞網(wǎng)線的正線反線制作方法及應(yīng)用場合

測線器的使用

網(wǎng)線測試儀

在把水晶頭的兩端都做好后即可用網(wǎng)線測試儀進行測試，如果測試儀上8個指示燈都依次為綠色閃過，證明網(wǎng)線制作成功。如果出現(xiàn)任何一個燈為紅燈或黃燈，都證明存在斷路或者接觸不良現(xiàn)象。注：直通線測試儀上的燈應(yīng)該是依次順序的亮。交叉雙絞線那測試儀的一段的閃亮順序應(yīng)該是3、6、1、4、5、2、7、8。5712/1/2022雙絞網(wǎng)線的正線反線制作方法及應(yīng)用場合測線光纖（OpticalFiber）依靠光波承載數(shù)據(jù)，光脈沖在玻璃纖維中傳播優(yōu)缺點：傳輸帶寬高：僅受光電轉(zhuǎn)換器件的限制（＞100Gb/s）傳輸損耗小，適合長距離傳輸抗干擾性能極好、誤碼率低，保密性好輕便價格較高需要光電轉(zhuǎn)換纖芯材料：塑料二氧化硅

（高純玻璃）58光纖（OpticalFiber）58光纖（OpticalFiber）光纖傳送電信號的過程單模光纖：直線，距離更長，數(shù)據(jù)速率更高多模光纖：折射59光纖（OpticalFiber）光纖傳送電信號的過程59光纖光纖是寬帶網(wǎng)絡(luò)中多種傳輸媒介中最理想的一種，它的特點是傳輸容量大，傳輸質(zhì)量好，損耗小，中繼距離長等。而光纖通信系統(tǒng)的構(gòu)成如圖所示：60光纖光纖是寬帶網(wǎng)絡(luò)中多種傳輸媒介中最理想的一光纖的組網(wǎng)范例61光纖的組網(wǎng)范例61光纖物理特性

物理成份：5~100um芯，超純SiO2，成本高，生產(chǎn)工藝難度大，傳輸距離遠；多塑纖維，成本低，但傳輸距離短

構(gòu)成：根據(jù)光纖的波長分為多模和單多模光纖；多模是光線沿著光纖以多種角度不斷被包層反射而向前傳播，多模指反射角的多樣性；其波長為0.85um，單模是指光纖的芯縮小到與波長相當(dāng)，此時相當(dāng)于光沿直線在光纖的軸芯上傳播。單模光纖由于減少了反射過程中光能量被包層材料吸收，故損耗小，能傳輸?shù)母h；但由于要把光纖的芯拉的更細(xì)；1.3um，所以工藝難度大，成本高。（光纖芯直徑是單模8.3um，多模是50um和62.5um兩種）

速度：2.4G，5G，10G在推廣，20G正在研制，無中繼達20Km以上；

影響光纖的因素：衰減和色散62光纖物理特性62傳輸原理

用1014~1015HZ的光，利用光的折射和全反射原理;折射率作為衡量它的一個標(biāo)準(zhǔn)。其定義為：cos(a)/cos(b)63傳輸原理折射率作為衡63利用不同的介質(zhì)密度的差異，引起全反射64利用不同的介質(zhì)密度的差異，引起全反射64傳輸過程

電信號—驅(qū)動器—光源—……光纖信號（光纖）……—光檢波器—放大器—電信號

發(fā)送端：發(fā)光二極管LED，可見光，多模；注入型激光二極管ILD，激勵性電效應(yīng)，單模，昂貴，有穩(wěn)態(tài)和激發(fā)態(tài)

接收端：光檢測PIN檢測器，PN結(jié)中加純硅，價格低，靈敏度低APP檢測器，雪崩光電二極管，靈敏度高

光調(diào)制：ASK調(diào)制，復(fù)用技術(shù)（WDM，DWDM）光纖傳輸?shù)膬?yōu)點：輕便、低衰減和大容量65傳輸過程65傳輸模式ModeSinglemodeStep-indexMultimodeGraded-index66傳輸模式ModeSinglemodeStep-indexMu傳輸模式---多模突變Multimodestep-indexfiber67傳輸模式---多模突變Multimodestep-inde傳輸模式---多模漸變Multimodegraded-indexfiber68傳輸模式---多模漸變Multimodegraded-in傳輸模式---單模Single-modefiber69傳輸模式---單模Single-modefiber69同軸電纜（CoaxialCable）計算機網(wǎng)絡(luò)中使用基帶同軸電纜阻抗50，有粗同軸和細(xì)同軸兩種應(yīng)用：總線局域網(wǎng)（以太網(wǎng)）性能：10Mb/s，500米/185米銅芯絕緣層外導(dǎo)體屏蔽層保護套70同軸電纜（CoaxialCable）銅芯絕緣層外導(dǎo)體屏蔽層無線介質(zhì)（信號在大氣或外層空間自由傳播）使用電磁波或光波攜帶信息優(yōu)缺點：無需物理連接適用于長距離或不便布線的場合易受干擾反射，為障礙物所阻隔主要類型：無線電、地面微波通信衛(wèi)星紅外線71無線介質(zhì)（信號在大氣或外層空間自由傳播）71無線電基站與終端之間通信采用無線鏈路應(yīng)用領(lǐng)域：移動通信、無線局域網(wǎng)（WLAN）BS基站覆蓋的無線電區(qū)域BS基站用戶計算機和終端72無線電BS基站覆蓋的無線電區(qū)域BS基站用戶計算機和終端72地面微波通過地面站之間接力傳送接力站之間距離：50-100km速率：每信道45Mb/s地球地面站之間的直視線路微波傳送塔73地面微波地球地面站之間的直視線路微波傳送塔73地球同步衛(wèi)星與地面站相對固定位置使用3顆衛(wèi)星即可覆蓋全球傳輸延遲時間長（≈270ms）廣播式傳輸應(yīng)用領(lǐng)域：電視傳輸長途電話專用網(wǎng)絡(luò)廣域網(wǎng)35,784公里地球74地球同步衛(wèi)星35,784地球74常用傳輸介質(zhì)的比較（p46表2.1）傳輸介質(zhì)傳輸方式速率/工作頻帶傳輸距離性能價格應(yīng)用雙絞線寬帶基帶≤1Gb/s模擬:10km數(shù)字:500m較好低模擬/數(shù)字信號傳輸50Ω同軸電纜基帶10Mb/s<3km較好較低基帶數(shù)字信號75Ω同軸電纜寬帶≤450MHz100km較好較低模擬電視、數(shù)據(jù)及音頻光纖基帶40Gb/s20km以上很好較高遠距離高速數(shù)據(jù)傳輸微波寬帶4-6GHz幾百km好中等遠程通信衛(wèi)星寬帶1-10GHz18000km很好高遠程通信75常用傳輸介質(zhì)的比較（p46表2.1）傳輸介質(zhì)傳輸方式速率/傳2.4數(shù)據(jù)編碼不同類型的信號在不同類型的信道上傳輸有4種情況：數(shù)據(jù)：模擬數(shù)據(jù)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號：模擬信號數(shù)字信號信道：模擬信道數(shù)字信道762.4數(shù)據(jù)編碼不同類型的信號在不同類型的信道上傳輸有4種情模擬傳輸和數(shù)字傳輸所使用的技術(shù)話音移頻,調(diào)制模擬數(shù)字模擬模擬PCM編碼數(shù)字?jǐn)?shù)字?jǐn)?shù)字編碼數(shù)字模擬數(shù)據(jù)，模擬信號數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，模擬信號數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，數(shù)字信號模擬數(shù)據(jù)，數(shù)字信號10101010調(diào)制77模擬傳輸和數(shù)字傳輸所使用的技術(shù)話音移頻,調(diào)制模擬數(shù)字模擬模擬編碼與調(diào)制的區(qū)別編碼：用數(shù)字信號承載數(shù)字或模擬數(shù)據(jù)調(diào)制：用模擬信號承載數(shù)字或模擬數(shù)據(jù)EncoderDecoder數(shù)字或模擬數(shù)據(jù)數(shù)字信號x(t)g(t)數(shù)字或模擬數(shù)據(jù)編碼與解碼數(shù)字信道發(fā)送方接收方g(t)編碼解碼78編碼與調(diào)制的區(qū)別EncoderDecoder數(shù)字或數(shù)字信號x調(diào)制與解調(diào)數(shù)字或模擬數(shù)據(jù)ModulatorDemodulator數(shù)字或模擬數(shù)據(jù)模擬信號g(t)s(t)g(t)載波模擬信道發(fā)送方接收方調(diào)制解調(diào)制79調(diào)制與解調(diào)數(shù)字或ModulatorDemodulator數(shù)字1.數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字信號編碼使數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)能在數(shù)字信道上傳輸把數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成某種數(shù)字脈沖信號常見的有兩類：不歸零碼和曼徹斯特編碼不歸零碼（NRZ，Non-ReturntoZero）二進制數(shù)字0、1分別用兩種電平來表示；常用－5V表示1，＋5V表示0；缺點：存在直流分量，傳輸中不能有變壓器或電容；不具備自同步機制，傳輸時必須使用外同步。801.數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字信號編碼使數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)能在數(shù)字信道上傳輸80曼徹斯特編碼（ManchesterCoding）用電壓的變化表示0和1。規(guī)定在每個碼元的中間發(fā)生跳變：高→低的跳變代表0，低→高的跳變代表1每個碼元中間都要發(fā)生跳變，接收端可將此變化提取出來作為同步信號。這種編碼也稱為自同步碼（Self-SynchronizingCode）。缺點：需要雙倍的傳輸帶寬（即信號速率是數(shù)據(jù)速率的2倍）。差分曼徹斯特編碼（Differential～）每個碼元的中間仍要發(fā)生跳變。用碼元開始處有無跳變來表示0和1

，有跳變代表0，無跳變代表1。81曼徹斯特編碼（ManchesterCoding）81三種數(shù)字編碼的波形圖01001100011

時鐘NRZManchester差分Manchester82三種數(shù)字編碼的波形圖01001100011時鐘NRZMan2.數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的調(diào)制使數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)能在模擬信道上傳輸三種常用的調(diào)制技術(shù)：幅移鍵控ASK（AmplitudeShiftKeying）頻移鍵控FSK（FrequencyShiftKeying）相移鍵控PSK（PhaseShiftKeying）原理：用數(shù)字信號對載波的不同參量進行調(diào)制。

載波信號S(t)=Acos(t+)

S(t)的參量包括：幅度A、頻率

、初相位調(diào)制就是要使A、或隨數(shù)字基帶信號的變化而變化832.數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的調(diào)制使數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)能在模擬信道上傳輸83ASK：用載波的兩個不同振幅表示0和1FSK：用載波的兩個不同頻率表示0和1PSK：用載波的起始相位的變化表示0和100110100010ASKFSKPSK84ASK：用載波的兩個不同振幅表示0和1001101000103.模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字信號編碼使模擬數(shù)據(jù)能在數(shù)字信道上傳輸采樣定理：如果模擬信號的最高頻率為F，若以≥2F的采樣頻率對其采樣，則從采樣得到的離散信號序列就能完整地恢復(fù)出原始信號。要轉(zhuǎn)換的模擬數(shù)據(jù)主要是電話語音信號模擬數(shù)據(jù)要在數(shù)字線路上傳輸，必須將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。三個步驟：采樣：按一定間隔對語音信號進行采樣量化：把每個樣本舍入到最接近的量化級別上編碼：對每個舍入后的樣本進行編碼編碼后的信號稱為PCM信號（脈碼調(diào)制,PulseCodedModulation）。853.模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字信號編碼使模擬數(shù)據(jù)能在數(shù)字信道上傳輸85語音信號的數(shù)字化語音帶寬f<4kHz采樣時鐘頻率：8kHz（>2倍語音最大頻率）樣本量化級數(shù)：256級（8bit/每樣本）數(shù)據(jù)率：8000次/s*8bit=64kb/s每路PCM信號的速率=64kb/s模擬語音信號采樣時鐘PCM信號采樣電路量化和編碼數(shù)字化語音信號f<4kHzfs=8kHz86語音信號的數(shù)字化模擬采樣時鐘PCM信號采樣電路量化和編碼PCM 采樣信號：基于nyquist理論3.23.92.83.41.24.2343314011100011011001100原始信號PAM脈沖（采樣）PCM脈沖（量化）有量化差錯011100011011001100PCM輸出（編碼）87PCM 采樣信號：基于nyquist理論3.23.92.832.5多路復(fù)用技術(shù)

多路復(fù)用技術(shù)就是將多路信號組合在一條物理信道上進行傳輸，到接收端再用專門的設(shè)備將各路信號分離開來。這樣使一條物理信道資源被多路信號共享。多路復(fù)用技術(shù)包括:

頻分多路復(fù)用(FDM)時分多路復(fù)用(TDM)波分多路復(fù)用(WDM)碼分多址(CDMA)882.5多路復(fù)用技術(shù)多路復(fù)用技術(shù)就是將多路信號組合在一條Multiplexingvs.NoMultiplexing

89Multiplexingvs.NoMultiplexi多路復(fù)用技術(shù)

頻分多路復(fù)用(FDM)時分多路復(fù)用(TDM)波分多路復(fù)用(WDM)碼分多址(CDMA)90多路復(fù)用技術(shù)頻分多路復(fù)用(FDM)90頻分多路復(fù)用(FDM)

頻分多路復(fù)用FDM

（FrequencyDivisionMultiplexing）當(dāng)傳輸介質(zhì)的可用帶寬超過各路給定信號所需帶寬的總和時，可以把多個信號調(diào)制在不同的載波頻率上，從而在同一介質(zhì)上實現(xiàn)同時傳送多路信號，這就是頻分多路復(fù)用。91頻分多路復(fù)用(FDM)頻分多路復(fù)用FDM91頻分多路利用（FDM）圖92頻分多路利用（FDM）圖92頻分多路復(fù)用

(續(xù))93頻分多路復(fù)用(續(xù))93頻分多路復(fù)用帶寬分配例fA94頻分多路復(fù)用帶寬分配例fA94FDM多路復(fù)用過程例FDM多適用于模擬信號傳輸

95FDM多路復(fù)用過程例FDM多適用于模擬信號傳輸95FDM

解多路復(fù)用過程例96FDM解多路復(fù)用過程例96FDM中的移頻與疊加（頻譜）97FDM中的移頻與疊加（頻譜）97FDM多路復(fù)用與解復(fù)用全過程例98FDM多路復(fù)用與解復(fù)用全過程例98多路復(fù)用技術(shù)頻分多路復(fù)用(FDM)時分多路復(fù)用(TDM)波分多路復(fù)用(WDM)碼分多址(CDMA)99多路復(fù)用技術(shù)頻分多路復(fù)用(FDM)99時分多路復(fù)用(TDM)

時分多路復(fù)用TDM（TimeDivisionMultiplexing）：當(dāng)傳輸介質(zhì)所能達到的數(shù)據(jù)傳輸速率超過各路信號的數(shù)據(jù)傳輸速率的總和時，可以將物理信道按時間分成若干時間片輪換地分配給多路信號使用，每一路信號在自己的時間片內(nèi)獨占信道傳輸，這就是時分多路復(fù)用。時分多路復(fù)用可分為同步TDM和異步TDM。100時分多路復(fù)用(TDM)時分多路復(fù)用TDM100時分多路利用101時分多路利用101時分多路復(fù)用(續(xù))

時分多路復(fù)用TDM多用來傳輸數(shù)字信號，但并不局限于傳輸數(shù)字信號，有時也可以用來分時傳輸模擬信號。另外，對于模擬信號，有時可把TDM和FDM結(jié)合起來一起使用，比如第二代移動電話的GSM標(biāo)準(zhǔn)中，將一個傳輸系統(tǒng)的可用頻帶頻分成許多子信道，每個子信道再利用時分多路復(fù)用來細(xì)分。102時分多路復(fù)用(續(xù))時分多路復(fù)用TDM多時分多路復(fù)用(續(xù))TDM多適用于數(shù)字信號傳輸103時分多路復(fù)用(續(xù))TDM多適用于數(shù)字信號傳輸103時分多路復(fù)用(續(xù))104時分多路復(fù)用(續(xù))104統(tǒng)計(異步)TDM——STDMTDM的缺點：某用戶無數(shù)據(jù)發(fā)送，其他用戶也不能占用該通道，將會造成帶寬浪費。改進：使用統(tǒng)計時分多路復(fù)用（STDM），用戶不固定占用某個通道，有空時間片就將數(shù)據(jù)放入。統(tǒng)計TDM各數(shù)據(jù)之前要附有該路地址，以便接收方能分出各路信號105統(tǒng)計(異步)TDM——STDMTDM的缺點：某用戶無數(shù)據(jù)TDM

和

STDM

的比較ABCD待發(fā)數(shù)據(jù)t1t2t3A1B1C1D1C2D2A2B2周期1周期2同步TDM帶寬浪費A1B1C2B2周期1周期2可用帶寬統(tǒng)計TDM(數(shù)據(jù)之前附有該路地址)106TDM和STDM的比較ABCD待發(fā)數(shù)據(jù)t1t2

多路復(fù)用技術(shù)頻分多路復(fù)用(FDM)時分多路復(fù)用(TDM)波分多路復(fù)用(WDM)碼分多址(CDMA)107多路復(fù)用技術(shù)頻分多路復(fù)用(FDM)107波分多路復(fù)用(WDM)

目前一根單模光纖的傳輸速率可達到2.5Gb/s，如能采用色散補償技術(shù)解決光纖傳輸中的色散問題(指光脈沖中由于不同頻率分量傳輸速率不同導(dǎo)致信號失真產(chǎn)生誤碼的現(xiàn)象)，則一根單模光纖的傳輸速率可達到10Gb/s，這已是當(dāng)前單個光載波信號傳輸?shù)臉O限值。108波分多路復(fù)用(WDM)目前一根單模光纖的傳輸速率可波分多路復(fù)用(續(xù))波分多路復(fù)用（WavelengthDivisionMultiplexing，WDM）是光的頻分復(fù)用。不同的信源使用不同波長的光波來傳輸數(shù)據(jù)，各路光波經(jīng)過一個棱鏡（或衍射光柵）合成一個光束在光纖干道上傳輸，在接收端利用相同的設(shè)備將各路光波分開。這樣復(fù)用后，可以使光纖的傳輸能力成幾倍幾十倍的提高。109波分多路復(fù)用(續(xù))波分多路復(fù)用（WavelengthDi多路復(fù)用技術(shù)頻分多路復(fù)用(FDM)時分多路復(fù)用(TDM)波分多路復(fù)用(WDM)碼分多址(CDMA)110多路復(fù)用技術(shù)頻分多路復(fù)用(FDM)110碼分多址(CDMA)

每個比特時間分成m個碼片，每個站分配一個唯一的m比特碼片序列。當(dāng)某個站欲發(fā)送“1”時，它就在信道中發(fā)送它的碼片序列，當(dāng)欲發(fā)送“0”時，就發(fā)送它的碼片序列的反碼。滿足條件：不同的碼片序列之間是相互正交的。由于原始數(shù)字信號的頻率被擴展，這種通信方式又叫做擴頻通信。111碼分多址(CDMA)每個比特時間分成m個碼片，每個站分配碼片序列每個站被指派一個唯一的m位碼片序列。如發(fā)送比特1，則發(fā)送自己的m位碼片序列如發(fā)送比特0，則發(fā)送該碼片序列的二進制反碼例如，S站的8位碼片序列是00011011。發(fā)送比特1時，就發(fā)送序列00011011發(fā)送比特0時，就發(fā)送序列11100100為數(shù)學(xué)運算方便，將S站的碼片序列表示成

(–1–1–1+1+1–1+1+1)112碼片序列每個站被指派一個唯一的m位碼片序列。112設(shè)向量S表示站S的碼片向量，T表示站T的碼片向量。兩個不同站的碼片序列正交，必須向量

S和T的歸 一化內(nèi)積(innerproduct)為0：例如：設(shè)S＝(–1–1–1+1+1–1+1+1),T=(–1–1+1–1+1+1+1–1),則碼片序列間要相互正交113設(shè)向量S表示站S的碼片向量，T表示站T的碼片向推論由可推知：114推論由114CDMA

接收

CDMA接收時，接收站從空中收到多站發(fā)送信號后的線性疊加碼片序列的和。將其與某一發(fā)送站碼片序列進行歸一化內(nèi)積運算，則可恢復(fù)出該站發(fā)送的數(shù)據(jù)。設(shè)接收站接收到的碼片序列和為S，接收站要聽碼片序列為C的站發(fā)出的數(shù)據(jù)，并設(shè)站A發(fā)送1，站B發(fā)送0，站C發(fā)送1，則接收站計算C站發(fā)出的數(shù)據(jù)為：115CDMA接收CDMA接收時，接收站從空中收到多站發(fā)送2.6數(shù)據(jù)交換技術(shù)什么是交換？按某種方式動態(tài)地分配傳輸線路資源。例如，電話交換機在用戶呼叫時為用戶選擇一條可用的線路進行接續(xù)。用戶掛機后則斷開該線路，該線路又可分配給其它用戶。最初的交換：人工轉(zhuǎn)接交換為什么要采用交換技術(shù)？節(jié)省線路投資，提高線路利用率。實現(xiàn)交換的方法主要有：電路交換、報文交換和分組交換。1162.6數(shù)據(jù)交換技術(shù)什么是交換？116電路交換在通信雙方之間建立一條臨時專用線路的過程?？梢允钦嬲奈锢砭€路，也可以是一個復(fù)用信道。特點：數(shù)據(jù)傳輸前需要建立一條端到端的通路?！Q為“面向連接的”（典型例子：電話）過程：建立連接→通信→釋放連接優(yōu)缺點：建立連接的時間長；一旦建立連接就獨占線路，線路利用率低；無糾錯機制；建立連接后，傳輸延遲小。不適用于計算機通信：因為計算機數(shù)據(jù)具有突發(fā)性的特點，真正傳輸數(shù)據(jù)的時間不到10%。例如：建立連接的時間為0.5秒，計算機以1Mb/s的速率發(fā)送10k字節(jié)。117電路交換117電話網(wǎng)絡(luò)中的電路交換電路交換也能在多路復(fù)用信道上實現(xiàn)在物理線路的某個信道上建立連接118電話網(wǎng)絡(luò)中的電路交換118報文交換以報文為單位進行“存儲-轉(zhuǎn)發(fā)”交換的技術(shù)。在交換過程中，交換設(shè)備將接收到的報文先存儲，待信道空閑時再轉(zhuǎn)發(fā)出去，一級一級中轉(zhuǎn)，直到目的地。這種數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)稱為存儲-轉(zhuǎn)發(fā)。傳輸之前不需要建立端到端的連接，僅在相鄰結(jié)點傳輸報文時建立結(jié)點間的連接。——稱為“無連接的”（典型例子：電報）整個報文（Message）作為一個整體一起發(fā)送。優(yōu)缺點：沒有建立和拆除連接所需的等待時間；線路利用率高；傳輸可靠性較高；報文大小不一，造成存儲管理復(fù)雜；大報文造成存儲轉(zhuǎn)發(fā)的延時過長，且對存儲容量要求較高；出錯后整個報文全部重發(fā)。比較：下載時若無斷點續(xù)傳功能，一旦出錯你會怎樣做？119報文交換119分組交換（包交換）將報文分割成若干個大小相等的分組（Packet）進行存儲轉(zhuǎn)發(fā)。數(shù)據(jù)傳輸前不需要建立一條端到端的通路——也是“無連接的”。有強大的糾錯機制、流量控制、擁塞控制和路由選擇功能。優(yōu)缺點：對轉(zhuǎn)發(fā)結(jié)點的存儲要求較低，可以用內(nèi)存來緩沖分組——速度快；轉(zhuǎn)發(fā)延時小——適用于交互式通信；某個分組出錯可以僅重發(fā)出錯的分組——效率高；各分組可通過不同路徑傳輸，容錯性好。需要分割報文和重組報文，增加了端站點的負(fù)擔(dān)。分組交換有兩種交換方式：數(shù)據(jù)報方式和虛電路方式120分組交換（包交換）120數(shù)據(jù)報方式（Datagram）各分組獨立地確定路由（傳輸路徑）不能保證分組按序到達，所以目的站點需要按分組編號重新排序和組裝數(shù)據(jù)報方式不能保證分組按序到達分組可能通過多個路徑穿越網(wǎng)絡(luò)121數(shù)據(jù)報方式（Datagram）數(shù)據(jù)報方式不能保證分組按序到達虛電路方式（VirtualCircuit）通信前預(yù)先建立一條邏輯連接——虛電路虛電路是由其路徑上的所有交換機中的路由表定義的類比：鐵路系統(tǒng)（旅客/列車:分組，鐵路網(wǎng):網(wǎng)絡(luò)，火車站:節(jié)點）“西安－北京”這條線路可以看成是一條虛路徑也需要三個過程：建立－數(shù)據(jù)傳輸－拆除建立虛電路時，交換機將預(yù)留傳輸時所需的所有資源虛電路的路由在建立時確定，傳輸數(shù)據(jù)時則不再需要數(shù)據(jù)傳輸時只需指定虛電路號，分組即可按虛電路的路由穿越網(wǎng)絡(luò)——“數(shù)字管道”提供的是“面向連接”的服務(wù)但卻沒有像電路交換那樣始終占用一條端到端的物理通道，只是斷續(xù)地依次占用傳輸路徑上各個鏈路段——與鐵路系統(tǒng)類比！可以看成是采用了電路交換思想的分組交換能夠保證分組按序到達永久虛電路PVC和交換虛電路SVC122虛電路方式（VirtualCircuit）122分組通過預(yù)先建立好的虛電路穿越網(wǎng)絡(luò)123分組通過預(yù)先建立好的虛電路穿越網(wǎng)絡(luò)123三種交換方式的事件順序呼叫請求呼叫應(yīng)答數(shù)據(jù)ABCD尋路延遲線路交換分組1分組2分組3ABCD分組交換分組4t報文ABCD排隊延遲報文交換124三種交換方式的事件順序呼叫請求呼叫應(yīng)答數(shù)據(jù)ABCD尋路延遲線2.7差錯控制與檢錯什么是差錯控制？在通信過程中，發(fā)現(xiàn)、檢測差錯并進行糾正為何要進行差錯控制？不存在理想的信道→傳輸總會出錯與語音、圖像傳輸不同，計算機通信要求極低的差錯率。產(chǎn)生差錯的原因：信號衰減和熱噪聲信道的電氣特性引起信號幅度、頻率、相位的畸變；信號反射，串?dāng)_；沖擊噪聲，閃電、大功率電機的啟停等。1252.7差錯控制與檢錯什么是差錯控制？125差錯控制的基本方法：接收方進行差錯檢測，并向發(fā)送方應(yīng)答，告知是否正確接收。差錯控制技術(shù)自動請求重傳AutomaticRepeatRequest（ARQ）停等ARQ每發(fā)送一幀就需要一個應(yīng)答幀只重傳剛才出錯的幀Go-back-NARQ每發(fā)送N幀需要一個應(yīng)答幀需重傳前面（N-i+1）幀（0≤i≤N）選擇重傳ARQ每發(fā)送N幀需要一個應(yīng)答幀只重傳出錯的幀126差錯控制的基本方法：接收方進行差錯檢測，并向發(fā)送方應(yīng)答，告知差錯控制編碼：檢錯碼和糾錯碼糾錯碼在計算機通信中很少使用檢錯碼主要有兩種編碼方法：奇偶校驗（ParityChecking）可以在兩個級別上實現(xiàn)：在原始數(shù)據(jù)字節(jié)的最高位（或最低位）增加一個奇偶校驗位，使結(jié)果中1的個數(shù)為奇數(shù)（奇校驗）或偶數(shù)（偶校驗）。例如：1100010增加偶校驗位后為11100010若接收方收到的字節(jié)奇偶校驗結(jié)果不正確，就可以知道傳輸中發(fā)生了錯誤。在通信過程中實現(xiàn)：在發(fā)送時增加奇偶校驗位。只能用于面向字符的通信協(xié)議中。只能檢測出奇數(shù)個位錯，偶數(shù)個位錯則不能檢出。127差錯控制編碼：檢錯碼和糾錯碼127在數(shù)據(jù)鏈路層廣泛使用了循環(huán)冗余檢驗CRC(CyclicRedundancyCheck)的檢錯技術(shù)。1.循環(huán)冗余碼CRC的工作方法在發(fā)送端產(chǎn)生一個循環(huán)冗余碼，附加在信息位后面一起發(fā)送到接收端，接收端收到的信息按發(fā)送端形成循環(huán)冗余碼同樣的算法進行校驗，若有錯，需重發(fā)

128在數(shù)據(jù)鏈路層廣泛使用了循環(huán)冗余檢驗CRC(CyclicR計算機網(wǎng)絡(luò)中使用最為廣泛的檢錯碼：糾錯碼的編碼效率較低，差錯控制經(jīng)常采用檢錯碼＋ARQCRC碼原理：把0或1的二進制串與系數(shù)只有0和1的多項式進行一一對應(yīng)，如1001101，則對應(yīng)的多項式為：G(x)=x6+x3+x2+x0CRC又稱為多項式碼：二進制比特串和一個只有0和1兩個系數(shù)的多項式一一對應(yīng)k位信息位對應(yīng)于一個(k-1)次多項式K(x)r位冗余位對應(yīng)于一個(r-1)次多項式R(x)信息位＋冗余位（k+r）對應(yīng)于一個(n-1)次多項式T(x)=xrK(x)+R(x)編碼的基本思想是找一個生成多項式G(x)（r次多項式，最高位的系數(shù)為1），xrK(x)除以G(x)得到的余式為冗余位R(x)接收方的碼字除以G(x)，如果余式為0表示無錯。129計算機網(wǎng)絡(luò)中使用最為廣泛的檢錯碼：129例1：已知：信息碼:101001信息多項式:K(X)=X5+X3+1生成碼:1101

生成多項式:G(X)=X3+X2+1(r=3)求：循環(huán)冗余碼和碼字。130例1：已知：信息碼:101001130解：1)(X5+X3+1)*X3的積是：X8+X6+X3

對應(yīng)的碼是：1010010002)積／G(X)(按模二算法)。由計算結(jié)果知冗余碼是001，碼字就是101001001。131解：1)(X5+X3+1)*X3的積是：X8+X6+X3常用的CRC多項式：CRC-32：x32+x26+x23+x22+x16+x12+x10+x8+x7+x5+x4+x2+x1+1CRC-12：x12+x11+x3+x2+x1+1CRC-16：x16+x15+x2+1CRC-CCITT：x16+x12+x5+19道磁帶機的CRC多項式：x9+x6+x5+x4+x3+1132常用的CRC多項式：CRC-32：x32+x26+x2本章小結(jié)本章內(nèi)容覆蓋了數(shù)據(jù)通信的方方面面！信道（數(shù)字/模擬信號，數(shù)字模擬信道，調(diào)制/編碼，信道帶寬，最大傳輸能力，數(shù)字通信基本過程）傳輸媒體（有線/無線，雙絞線/光纖）編碼與調(diào)制（數(shù)字編碼，幅度/頻率/相位調(diào)制，脈碼調(diào)制-PCM）多路復(fù)用（FDM,TDM,WDM,CDM）數(shù)據(jù)交換技術(shù)（電路交換，報文交換，分組交換）差錯控制（差錯檢測，差錯控制）133本章小結(jié)本章內(nèi)容覆蓋了數(shù)據(jù)通信的方方面面！133作業(yè)P621,4,5,8,12,13,16134作業(yè)P62134第2章數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識本章內(nèi)容信道傳輸介質(zhì)數(shù)據(jù)編碼多路復(fù)用技術(shù)數(shù)據(jù)交換技術(shù)差錯控制及檢錯135第2章數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識本章內(nèi)容12.1基本概念數(shù)據(jù)及計算機通信術(shù)語數(shù)據(jù)（Data）：傳遞（攜帶）信息的實體。信息（Information）：是數(shù)據(jù)的內(nèi)容或解釋。信號（Signal）：數(shù)據(jù)的物理量編碼（通常為電編碼），數(shù)據(jù)以信號的形式在介質(zhì)中傳播。模擬信號、數(shù)字信號基帶（Baseband）、寬帶（Broadband）

基帶傳輸是指在通信電纜上原封不動地傳輸由計算機或數(shù)據(jù)通信終端產(chǎn)生的0或1數(shù)字脈沖信號。大多數(shù)局域網(wǎng)(LAN)使用的都是基帶傳輸。直接使用數(shù)字信號傳輸數(shù)據(jù)時，數(shù)字信號幾乎要占用整個頻帶。頻帶越寬，傳輸線路的電容電感等對傳輸信號波形衰減的影響越大?；鶐鬏?shù)木嚯x一般不超過2km，超過時需通過稱為中繼器的設(shè)備對信號進行放大，以延長傳輸距離。寬帶傳輸是指傳輸介質(zhì)在信息傳輸時能夠支持較寬的頻帶，一般在300MHz～400MHz左右。系統(tǒng)設(shè)計時將此頻帶分割成若干個子頻帶，通過使用多路復(fù)用方法，在一個信道中可以同時傳播聲音、圖像和數(shù)據(jù)多種信息，使系統(tǒng)具有多種用途。

1362.1基本概念數(shù)據(jù)及計算機通信術(shù)語2數(shù)據(jù)、信息

信息是人對現(xiàn)實世界事物存在方式或運動狀態(tài)的某種認(rèn)識;數(shù)據(jù)是把事件的某些屬性規(guī)范化后的表現(xiàn)形式;信號是數(shù)據(jù)的具體的物理表現(xiàn)。137數(shù)據(jù)、信息信息是人對現(xiàn)實世界事物存在方式或運動狀態(tài)的某種認(rèn)數(shù)據(jù)通信的基本概念雪六角形涼白色信息數(shù)據(jù)信號例子

138數(shù)據(jù)通信的基本概念雪信息數(shù)據(jù)信號例子4數(shù)據(jù)通信的基本概念信息：人對雪花和馬的認(rèn)識數(shù)據(jù)：文字，二進制數(shù)，十進制數(shù)信號：電壓，光，磁場強度139數(shù)據(jù)通信的基本概念信息：人對雪花和馬的認(rèn)識5信道（Channel）：傳送信息的線路（或通路）。比特（bit）：即一個二進制位。比特率為每秒傳輸?shù)谋忍財?shù)（即數(shù)據(jù)傳送速率）。碼元（Codecell）：時間軸上的一個信號編碼單元。140信道（Channel）：傳送信息的線路（或通路）。6同步脈沖：用于碼元的同步定時，識別碼元從何時開始

●同步脈沖也可位于碼元的中部●一個碼元也可有多個同步脈沖相對應(yīng)t碼元1碼元2碼元3碼元4碼元5信號同步脈沖t141t碼元1碼元2碼元3碼元4碼元5信號同步脈沖t7DNS寫入脈沖讀出脈沖緩沖存儲器數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)數(shù)字網(wǎng)示意圖從輸入數(shù)字碼流中提取本局時鐘在通信信號的傳輸過程中，同步是十分重要的，如果不能同步，就會在數(shù)字交換機的緩存器中產(chǎn)生信息比特的溢出和取空，導(dǎo)致數(shù)字流的滑動損傷，造成數(shù)據(jù)出錯。142DNS寫入脈沖讀出脈沖緩沖存儲器數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)數(shù)字網(wǎng)示意圖從輸波特（Baud）：碼元傳輸?shù)乃俾蕟挝?。波特率為每秒傳送的碼元數(shù)（即信號傳送速率）。比特率、波特率和信號編碼級數(shù)的關(guān)系如下：

Rbit=Rbaudlog2M

上式中：M-信號的編碼級數(shù)，Rbit-比特率，Rbaud-波特率一個信號往往可以攜帶多個二進制位，所以在固定的信息傳輸速率下，比特率往往大于波特率。換句話說，一個碼元中可以傳送多個比特。例如：當(dāng)波特率為9600時若M=2，數(shù)據(jù)傳輸率為9600b/s若M=16，數(shù)據(jù)傳輸率為38.4kb/s143波特（Baud）：碼元傳輸?shù)乃俾蕟挝?。波特率為每秒傳送的碼元誤碼率：信道傳輸可靠性指標(biāo)，是一個概率值。傳輸中的誤碼/所傳輸?shù)目偞a數(shù)

信息編碼：將信息用二進制數(shù)表示的方法。例如：ASCII編碼、BCD編碼等數(shù)據(jù)編碼：將數(shù)據(jù)用物理量表示的方法。例如：字符‘A’的ASCII編碼為01000001，其數(shù)據(jù)編碼可能為01000001t144誤碼率：信道傳輸可靠性指標(biāo)，是一個概率值。01000001t帶寬（Bandwidth，BW）信道傳輸能力的度量。在傳統(tǒng)的通信工程中：BW≈fmax－fmin

單位：赫茲（Hz）100300500700900頻率帶寬=900-100=800145帶寬（Bandwidth，BW）1003在計算機網(wǎng)絡(luò)中，一般用每秒允許傳輸?shù)亩M制位數(shù)作為帶寬的計量單位。主要單位：b/s，kb/s，Mb/s，Gb/s。例如：傳統(tǒng)以太網(wǎng)理論上每秒可以傳輸1千萬比特，它的帶寬為10Mb/s。在理解帶寬這個概念之前，我們首先來看一個公式：

帶寬=時鐘頻率x總線位數(shù)/8，從公式中我們可以看到，帶寬和時鐘頻率、總線位數(shù)是有著非常密切的關(guān)系的。其實在一個計算機系統(tǒng)中，不僅顯示器、內(nèi)存有帶寬的概念，在一塊板卡上，帶寬的概念就更多了，完全可以說是帶寬無處不在。

那到底什么是帶寬呢？帶寬的意義又是什么？簡單的說，帶寬就是傳輸速率，是指每秒鐘傳輸?shù)淖畲笞止?jié)數(shù)（MB/S），即每秒處理多少兆字節(jié)，高帶寬則意味著系統(tǒng)的高處理能力。為了更形象地理解帶寬、位寬、時鐘頻率的關(guān)系，我們舉個比較形象的例子，工人加工零件，如果一個人干，在大家單個加工速度相同的情況下，肯定不如兩個人干的多，帶寬就象是加工零件的總數(shù)量，位寬仿佛工人數(shù)量，時鐘工作頻率相當(dāng)于加工單個零件的速度，位寬越寬，時鐘頻率越高則總線帶寬越大,其好處也是顯而易見的。146在計算機網(wǎng)絡(luò)中，一般用每秒允許傳輸?shù)亩M制位數(shù)作為帶寬的計量時延（Delay）：信息從網(wǎng)絡(luò)的一端傳送到另一端所需的時間。時延=處理時延+排隊時延+發(fā)送時延+傳播時延處理時延=對數(shù)據(jù)進行處理和錯誤校驗所需的時間排隊時延=數(shù)據(jù)在中間結(jié)點等待轉(zhuǎn)發(fā)的延遲時間發(fā)送時延=數(shù)據(jù)位數(shù)/信道帶寬傳播時延=d/s

d:距離，s:介質(zhì)中信號傳播速度(≈0.7c)147時延（Delay）：信息從網(wǎng)絡(luò)的一端傳送到另一端所需的時間。延遲在每個步跳中產(chǎn)生的延遲可分為四種處理時延:校驗錯誤確定輸出鏈路排隊時延:在輸出鏈路中等待被發(fā)送取決于路由器的擁塞程度ABpropagationtransmissionnodalprocessingqueueing148延遲處理時延:ABpropaga發(fā)送時延:R=鏈路帶寬(b/s)L=分組長度(bits)將分組位流發(fā)送到鏈路上的時間=L/R傳播時延:d=物理鏈路的長度s=介質(zhì)中的信號傳播速度(~2x108m/s)傳播延遲=d/s注意:s和R是完全不同的兩個概念!ABpropagationtransmissionnodalprocessingqueueing149發(fā)送時延:傳播時延:注意:s和R是完全不同的兩個概念時延帶寬乘積：某一信道所能容納的比特數(shù)。時延帶寬乘積=帶寬×傳播時延例如，某信道的時延帶寬乘積為100萬比特，這意味著第一個比特到達目的端時，源端已發(fā)送了100萬比特。信道帶寬傳播時延管道體積=時延帶寬乘積150時延帶寬乘積：某一信道所能容納的比特數(shù)。信道帶寬傳播時延管道往返時延（Round-TripTime，RTT）：從發(fā)送端發(fā)送數(shù)據(jù)開始，到發(fā)送端收到接收端的確認(rèn)所經(jīng)歷的時間RTT≈2×傳播時延傳輸可靠性兩個含義：數(shù)據(jù)能正確送達數(shù)據(jù)能有序送達（當(dāng)采用分組交換時）151往返時延（Round-TripTime，RTT）：從發(fā)送端1.數(shù)據(jù)通信的一般概念通信的三個要素：信源、信宿和信道噪聲信源發(fā)送器信道接收器信宿源系統(tǒng)目的系統(tǒng)任何信道都不是完美無缺的，因此會對傳輸?shù)男盘柈a(chǎn)生干擾，稱為“噪聲”。外界：閃電、串?dāng)_、電氣設(shè)備內(nèi)部：介質(zhì)特性（衰減、延遲－與頻率有關(guān)）1521.數(shù)據(jù)通信的一般概念通信的三個要素：信源、信宿和信道噪聲信息通過數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的傳輸過程把攜帶信息的數(shù)據(jù)用物理信號形式通過信道傳送到目的地信息和數(shù)據(jù)（二進制位）不能直接在信道上傳輸編碼：數(shù)據(jù)→適合傳輸?shù)臄?shù)字信號——便于同步、識別、糾錯調(diào)制：數(shù)字信號→適合傳輸?shù)男问健搭l率、幅度、相位解調(diào)：接收波形→數(shù)字信號解碼：數(shù)字信號→原始數(shù)據(jù)信息→數(shù)據(jù)→信號→在信道上傳輸→信號→數(shù)據(jù)→信息數(shù)據(jù)編碼調(diào)制解調(diào)數(shù)據(jù)解碼01000001‘A’01000001‘A’信道153信息通過數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的傳輸過程信息→數(shù)據(jù)→信號→在信道上傳輸2.數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的構(gòu)成數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)傳輸線路有線介質(zhì)、無線介質(zhì)傳輸設(shè)備調(diào)制解調(diào)器、中繼器、多路復(fù)用器、交換機等調(diào)制解調(diào)器等網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備也稱為DCE（DataCircuitEquipment）數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)：計算機、終端等又分為：源系統(tǒng)（信源＋發(fā)送器）：發(fā)出數(shù)據(jù)的計算機目的系統(tǒng)（信宿＋接收器）：接收數(shù)據(jù)的計算機計算機、終端等設(shè)備也稱為DTE（DataTerminalEquipment）DCEDTEDTEDCE1542.數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的構(gòu)成數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)DCEDTEDTEDCE數(shù)據(jù)通信基本過程5個階段包含兩項內(nèi)容：數(shù)據(jù)傳輸和通信控制過程與打電話比較建立物理連接撥號，撥通對方建立邏輯連接互相確認(rèn)身份數(shù)據(jù)傳輸互相通話斷開邏輯連接互相確認(rèn)要結(jié)束通話斷開物理連接雙方掛機*注意，并不是所有的數(shù)據(jù)通信都需要全部5個階段。155數(shù)據(jù)通信基本過程5個階段*注意，并不是所有的數(shù)據(jù)通信都需要全2.2信道及其主要特征1.數(shù)字信道和模擬信道數(shù)字信道：以數(shù)字脈沖形式（離散信號）傳輸數(shù)據(jù)的信道。計算機網(wǎng)絡(luò)中主要采用數(shù)字信道進行數(shù)據(jù)傳輸ADSL、ISDN、DDN、ATM、局域網(wǎng)模擬信道：以連續(xù)模擬信號形式傳輸數(shù)據(jù)的信道。CATV、無線電廣播、電話撥號線路1562.2信道及其主要特征1.數(shù)字信道和模擬信道22模擬信號和數(shù)字信號模擬信號時間上連續(xù)，包含無窮多個信號值數(shù)字信號時間上離散，僅包含有限數(shù)目的信號值。最常見的是二值信號ta）模擬信號tb）數(shù)字信號157模擬信號和數(shù)字信號ta）模擬信號tb）數(shù)字信號23周期信號和非周期信號周期信號信號由不斷重復(fù)的固定模式組成（如正弦波）非周期信號信號沒有固定的模式和波形循環(huán)（如語音的音波信號）。tTTTtTTT周期信號非周期信號tt158周期信號和非周期信號tTTTtTTT周期信號非周期信號tt2數(shù)字通信與模擬通信數(shù)字通信在數(shù)字信道上實現(xiàn)模擬信息或數(shù)字信息的傳輸模擬通信在模擬信道上實現(xiàn)