現(xiàn)代通信網(wǎng)及其交換技術(shù)重點(diǎn)掌握：電路交換與分組交換的基本原理；二種交換技術(shù)的各自特點(diǎn)及優(yōu)缺點(diǎn)數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識(shí)

1.1

數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型1.2

有關(guān)信道的幾個(gè)基本概念1.3

信道的極限容量1.4

信道的極限信息傳輸速率傳輸系統(tǒng)輸入信息輸入數(shù)據(jù)

發(fā)送的信號(hào)

接收的信號(hào)輸出數(shù)據(jù)源點(diǎn)終點(diǎn)發(fā)送器接收器PC

機(jī)公用電話網(wǎng)數(shù)字比特流數(shù)字比特流模擬信號(hào)模擬信號(hào)輸入漢字顯示漢字

數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識(shí)1.1

數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型

數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)

調(diào)制解調(diào)器源系統(tǒng)調(diào)制解調(diào)器

目的系統(tǒng)傳輸系統(tǒng)輸出信息PC

機(jī)幾個(gè)術(shù)語(yǔ)數(shù)據(jù)(data)——運(yùn)送消息的實(shí)體。信號(hào)(signal)——數(shù)據(jù)的電氣的或電磁的表現(xiàn)?！澳M的”(analogous)——代表消息的參數(shù)的取值是連續(xù)的?！皵?shù)字的”(digital)——代表消息的參數(shù)的取值是離散的。碼元(code)——在使用時(shí)間域（或簡(jiǎn)稱為時(shí)域）的波形表示數(shù)字信號(hào)時(shí)，代表不同離散數(shù)值的基本波形。1.2

有關(guān)信號(hào)的幾個(gè)基本概念單向通信（單工通信）——只能有一個(gè)方向的通信而沒(méi)有反方向的交互。雙向交替通信（半雙工通信）——通信的雙方都可以發(fā)送信息，但不能雙方同時(shí)發(fā)送(當(dāng)然也就不能同時(shí)接收)。雙向同時(shí)通信（全雙工通信）——通信的雙方可以同時(shí)發(fā)送和接收信息?；鶐?baseband)信號(hào)和

帶通(band

pass)信號(hào)基帶信號(hào)（即基本頻帶信號(hào)）——來(lái)自信源的信號(hào)。像計(jì)算機(jī)輸出的代表各種文字或圖像文件的數(shù)據(jù)信號(hào)都屬于基帶信號(hào)。基帶信號(hào)往往包含有較多的低頻成分，甚至有直流成分，而許多信道并不能傳輸這種低頻分量或直流分量。因此必須對(duì)基帶信號(hào)進(jìn)行調(diào)制(modulation)。帶通信號(hào)——把基帶信號(hào)經(jīng)過(guò)載波調(diào)制后，把信號(hào)的頻率范圍搬移到較高的頻段以便在信道中傳輸（即僅在一段頻率范圍內(nèi)能夠通過(guò)信道）。幾種最基本的調(diào)制方法基帶信號(hào)往往包含有較多的低頻成分，甚至有直流成分，而許多信道并不能傳輸這種低頻分量或直流分量。為了解決這一問(wèn)題，就必須對(duì)基帶信號(hào)進(jìn)行調(diào)制(modulation)。最基本的二元制調(diào)制方法有以下幾種：調(diào)幅(AM)：載波的振幅隨基帶數(shù)字信號(hào)而變化。調(diào)頻(FM)：載波的頻率隨基帶數(shù)字信號(hào)而變化。調(diào)相(PM)

：載波的初始相位隨基帶數(shù)字信號(hào)而變化。對(duì)基帶數(shù)字信號(hào)的幾種調(diào)制方法010011100基帶信號(hào)調(diào)幅調(diào)頻調(diào)相

(r,

?)r可供選擇的相位有

12

種，而對(duì)于每一種相位有

1

或2

種振幅可供選擇。

?

由于4

bit

編碼共有16

種不同的

組合，因此這

16

個(gè)點(diǎn)中的每個(gè)

點(diǎn)可對(duì)應(yīng)于一種

4

bit

的編碼。若每一個(gè)碼元可表示的比特?cái)?shù)越多，則在接收端進(jìn)行解調(diào)時(shí)要正確識(shí)別每一種狀態(tài)就越困難。

正交振幅調(diào)制

QAM(Quadrature

Amplitude

Modulation)

舉例1.3

信道的極限容量任何實(shí)際的信道都不是理想的，在傳輸信號(hào)時(shí)會(huì)產(chǎn)生各種失真以及帶來(lái)多種干擾。碼元傳輸?shù)乃俾试礁?，或信?hào)傳輸?shù)木嚯x越遠(yuǎn)，在信道的輸出端的波形的失真就越嚴(yán)重。數(shù)字信號(hào)通過(guò)實(shí)際的信道有失真，但可識(shí)別

實(shí)際的信道

（帶寬受限、有噪聲、干擾和失真）發(fā)送信號(hào)波形接收信號(hào)波形發(fā)送信號(hào)波形失真大，無(wú)法識(shí)別

實(shí)際的信道

（帶寬受限、有噪聲、干擾和失真）接收信號(hào)波形(1)

信道能夠通過(guò)的頻率范圍1924

年，奈奎斯特(Nyquist)就推導(dǎo)出了著名的奈氏準(zhǔn)則。他給出了在假定的理想條件下，為了避免碼間串?dāng)_，碼元的傳輸速率的上限值。在任何信道中，碼元傳輸?shù)乃俾适怯猩舷薜?，否則就會(huì)出現(xiàn)碼間串?dāng)_的問(wèn)題，使接收端對(duì)碼元的判決（即識(shí)別）成為不可能。如果信道的頻帶越寬，也就是能夠通過(guò)的信號(hào)高頻分量越多，那么就可以用更高的速率傳送碼元而不出現(xiàn)碼間串?dāng)_。(2)

信噪比香農(nóng)(Shannon)用信息論的理論推導(dǎo)出了帶寬受限且有高斯白噪聲干擾的信道的極限、無(wú)差錯(cuò)的信息傳輸速率。信道的極限信息傳輸速率

C

可表達(dá)為

C

=

W

log2(1+S/N)

b/sW

為信道的帶寬（以

Hz

為單位）；S

為信道內(nèi)所傳信號(hào)的平均功率；N

為信道內(nèi)部的高斯噪聲功率。香農(nóng)公式表明信道的帶寬或信道中的信噪比越大，則信息的極限傳輸速率就越高。只要信息傳輸速率低于信道的極限信息傳輸速率，就一定可以找到某種辦法來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)差錯(cuò)的傳輸。若信道帶寬W或信噪比S/N沒(méi)有上限（當(dāng)然實(shí)際信道不可能是這樣的），則信道的極限信息傳輸速率C也就沒(méi)有上限。實(shí)際信道上能夠達(dá)到的信息傳輸速率要比香農(nóng)的極限傳輸速率低不少。請(qǐng)注意對(duì)于頻帶寬度已確定的信道，如果信噪比不能再提高了，并且碼元傳輸速率也達(dá)到了上限值，那么還有辦法提高信息的傳輸速率。這就是用編碼的方法讓每一個(gè)碼元攜帶更多比特的信息量。電路交換---提供實(shí)時(shí)語(yǔ)音業(yè)務(wù)

分組交換---提供非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)隨著寬帶綜合通信網(wǎng)的出現(xiàn)

提供語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、圖像相結(jié)合的綜合服務(wù)成為可能通信網(wǎng)可能采用的交換方式電路交換多速率電路交換快速電路交換信元交換幀中繼幀交換分組交換快速分組交換固定比特率可變比特率

現(xiàn)代通信網(wǎng)交換技術(shù)我們通常將網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)以某種轉(zhuǎn)接方式來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通路接續(xù)的技術(shù)稱為交換；3.1

電話網(wǎng)與電路交換3.1.1

電話網(wǎng)的分級(jí)結(jié)構(gòu)采用本地接入、長(zhǎng)途中繼和國(guó)際出入的分級(jí)結(jié)構(gòu)圖3-2

我國(guó)電話網(wǎng)的分級(jí)結(jié)構(gòu)國(guó)際網(wǎng)長(zhǎng)途網(wǎng)本地網(wǎng)用戶國(guó)際出入口局一級(jí)交換中心二級(jí)交換中心三級(jí)交換中心四級(jí)交換中心匯接局端局用戶電話網(wǎng)組網(wǎng)要求要在分級(jí)網(wǎng)的每一層次上，在傳輸成本和交換成本之間折衷在本地網(wǎng)中，設(shè)置交換中心可以大大減少連接各個(gè)用戶的線路考慮交換中心覆蓋范圍與交換中心總數(shù)間的折衷設(shè)置多級(jí)的長(zhǎng)途交換中心，可以減少相距較遠(yuǎn)的交換中心之間的直接線路數(shù)，從而減少了中繼線的成本，需要大容量的長(zhǎng)途交換機(jī)電話網(wǎng)與電路交換

電路交換

電路交換的概念全連通網(wǎng)星型網(wǎng)定義：指交換系統(tǒng)為通信的雙方尋找并建立一條

全程物理通路，以供雙方傳輸信息，直到信

息交換結(jié)束3.1.2

電路交換基本原理交換節(jié)點(diǎn)ABCD尋找輸出線路時(shí)間

呼叫處理時(shí)撥號(hào)及有關(guān)處理時(shí)間

呼叫建立時(shí)

延

間

傳播時(shí)延

信息傳輸釋放連接

電路交換示意圖電路交換的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)時(shí)延小對(duì)用戶透明吞吐量缺點(diǎn)必須有一個(gè)呼叫建立的過(guò)程（時(shí)延較大）專供通信的雙方使用，占用固定的帶寬，信道帶

寬的利用率低，特別是不適合具有突發(fā)性的計(jì)算

機(jī)數(shù)據(jù)的傳輸。電路交換不能適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的需求。電路交換的分類空分交換(Space-Division

Switching)交換矩陣來(lái)實(shí)現(xiàn)可實(shí)現(xiàn)多級(jí)交換網(wǎng)絡(luò)交換容量受限制時(shí)分交換(Time-Division

Switching)時(shí)隙交換TSI:Time-Slot

Interchange縱橫制空分交換示意圖n輸出m輸入點(diǎn)到多點(diǎn)連接實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)之一——空分交換

所謂空分交換，是指輸入鏈路按空間分布來(lái)

安排所需要的輸出鏈路

。存在問(wèn)題：當(dāng)輸入、輸出鏈路數(shù)目增加時(shí)，交換網(wǎng)絡(luò)的交叉點(diǎn)個(gè)數(shù)將按鏈路數(shù)的閉合交叉點(diǎn)平方關(guān)系增長(zhǎng)，

控制結(jié)構(gòu)復(fù)雜化?？辗侄嗉?jí)交換矩陣（可以減少交叉點(diǎn)數(shù)量）m=16用三級(jí)交換單元的互連構(gòu)造交換網(wǎng)絡(luò)m╳lm╳lm╳lm╳lm╳lm╳lm╳lm╳lm╳lm╳lm╳lm╳lm╳lm╳lm╳lm╳l第一級(jí)第二級(jí)第三級(jí)第一級(jí)第二級(jí)第三級(jí)l=2個(gè)交換單元

l=3個(gè)交換單元k條(a)(b)當(dāng)前無(wú)法顯示此圖像。m×nm×m當(dāng)前無(wú)法顯示此圖像。實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)之一——時(shí)分交換

所謂時(shí)分交換，是指輸入鏈路按時(shí)間順序來(lái)安排所

需要的輸出鏈路。又稱為時(shí)隙交換。5172輸入幀0

13

4

時(shí)隙354045701326567012344162輸出幀

5

0

3

4

時(shí)隙15762730

2

6

6

7順序?qū)懭刖彌_待映射的輸出時(shí)隙號(hào)緩沖器m項(xiàng)的時(shí)隙映射表排序從緩沖讀出虛線表示輸入/輸出連接

時(shí)分交換示意圖

輸入時(shí)隙1中的數(shù)字為5，表明需要在輸出幀中的時(shí)

隙5內(nèi)，從緩沖器的第1號(hào)存儲(chǔ)區(qū)間中讀出信息。3.2

數(shù)據(jù)網(wǎng)與分組交換3.2.1

電路交換不適合計(jì)算機(jī)通信

傳輸效率很低（計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)是突發(fā)性和間歇式

出現(xiàn)在傳輸線路上的）

建立電路的呼叫過(guò)程時(shí)延太長(zhǎng)

難以適應(yīng)計(jì)算機(jī)和各種終端傳輸速率不一致等

情況

難以實(shí)施差錯(cuò)控制措施

存在呼叫損失現(xiàn)象3.2.2

存儲(chǔ)—轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制存儲(chǔ)-轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制：不需要通過(guò)呼叫建立起物理的端到端的接續(xù)通路，而是以接力方式將用戶數(shù)據(jù)在交換節(jié)點(diǎn)之間逐段地傳送，直到到達(dá)目的地。適合計(jì)算機(jī)通信的特點(diǎn)：（1）提高鏈路帶寬或節(jié)點(diǎn)中的緩沖器等網(wǎng)絡(luò)資源的利用率（2）提高系統(tǒng)的可靠性（3）便于用戶對(duì)高層信息資源的共享（4）便于計(jì)算機(jī)處理（5）減少信息的重傳主要優(yōu)點(diǎn)：提供可共享的網(wǎng)絡(luò)資源

缺點(diǎn)：引入交換時(shí)延3.2.3

從報(bào)文交換到分組交換根據(jù)交換數(shù)據(jù)單元長(zhǎng)度的不同，存儲(chǔ)-轉(zhuǎn)發(fā)交換主要有兩種實(shí)現(xiàn)方式:報(bào)文交換（message

switching）分組交換（Packet

Switching）報(bào)文：包含了將要發(fā)送的完整的數(shù)據(jù)信息，其長(zhǎng)度很不一致；（電子郵件/文本文件/應(yīng)答信息等）分組：一段長(zhǎng)的報(bào)文，可被分割、裝配成多個(gè)較短的數(shù)據(jù)單元，每個(gè)單元稱為分組（packet）1．報(bào)文交換（Message

Switching）報(bào)文報(bào)文ABCD存儲(chǔ)—轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)延

傳輸時(shí)延傳播時(shí)延端到端報(bào)文時(shí)延

報(bào)文

報(bào)文交換示意圖交換節(jié)點(diǎn)報(bào)文信息報(bào)文的起始標(biāo)志和報(bào)文長(zhǎng)度有效數(shù)據(jù)的開(kāi)始標(biāo)志數(shù)據(jù)的源端地址控制信息報(bào)文編號(hào)端到端時(shí)延傳輸時(shí)延、傳播時(shí)延和存儲(chǔ)-轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)延存儲(chǔ)-轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)延：排隊(duì)等待時(shí)間、存入中間節(jié)點(diǎn)的處理時(shí)間和從存儲(chǔ)器送到輸出鏈路的處理時(shí)間報(bào)文交換

報(bào)文交換是以報(bào)文作為傳送單元，由于報(bào)文長(zhǎng)度差

異很大，長(zhǎng)報(bào)文可能導(dǎo)致很大的時(shí)延，并且對(duì)每個(gè)

節(jié)點(diǎn)來(lái)說(shuō)緩沖區(qū)的分配也比較困難，為了滿足各種

長(zhǎng)度報(bào)文的需要并且達(dá)到高效的目的，節(jié)點(diǎn)需要分

配不同大小的緩沖區(qū)，否則就有可能造成數(shù)據(jù)傳送

的失敗。

實(shí)際應(yīng)用報(bào)文交換主要用于傳輸報(bào)文較短、實(shí)時(shí)性要求較低

的通信業(yè)務(wù)，如公用電報(bào)網(wǎng)。報(bào)文交換比分組交換

出現(xiàn)的要早一些，分組交換是在報(bào)文交換的基礎(chǔ)上，

將報(bào)文分割成分組進(jìn)行傳輸，在傳輸時(shí)延和傳輸效

率上進(jìn)行了平衡，從而得到廣泛的應(yīng)用。

報(bào)文交換不適合于實(shí)時(shí)性要求高的業(yè)務(wù)2．分組交換（Packet

Switching）ABCD存儲(chǔ)—轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)延傳輸時(shí)延傳播時(shí)延傳輸整個(gè)報(bào)文的端到端總時(shí)延交換節(jié)點(diǎn)分組1

分組2分組3分組1分組2分組3分組1分組2分組3分組交換的好處是“管道化”

(Pipelining)分組交換示意圖分組交換原理分組的概念是1967年由英國(guó)的國(guó)家物理實(shí)驗(yàn)室NPL提出的。分組的概念以及分組交換網(wǎng)絡(luò)在現(xiàn)代通信網(wǎng)中占有非常重要的地位。分組=分組頭+信息包用戶數(shù)據(jù)被切分成多個(gè)信息包，每個(gè)包加上分組頭，形成分組。分組交換的特點(diǎn)與報(bào)文交換的區(qū)別處理的數(shù)據(jù)單元的長(zhǎng)度不同，一段長(zhǎng)報(bào)文需要被分割、裝配成多個(gè)較短的數(shù)據(jù)單元，這些單元就是分組。分組交換的優(yōu)點(diǎn)“管道化”優(yōu)勢(shì)，提高傳輸效率時(shí)延大大低于報(bào)文交換差錯(cuò)控制更有效，提高通信效率減少擁塞，提高網(wǎng)絡(luò)可靠性分配優(yōu)先權(quán)分組的處理目的節(jié)點(diǎn)收到分組后作如下處理：卸掉分組頭部和校驗(yàn)序列，得到分組數(shù)據(jù)，寫(xiě)入緩沖器根據(jù)分組編號(hào)檢查構(gòu)成一個(gè)完整報(bào)文的所有分組是否到齊若報(bào)文的所有分組到緩沖器，則進(jìn)行報(bào)文重組；否則，等待其他分組到達(dá)報(bào)文組裝完成后，通知用戶接收此報(bào)文；同時(shí)向發(fā)送方返回一個(gè)確認(rèn)信息。分組交換兩種交換機(jī)制數(shù)據(jù)報(bào)（無(wú)連接方式）每個(gè)分組獨(dú)立處理，獨(dú)自選擇在網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)穆酚商撾娐罚嫦蜻B接方式）首先要建立鏈路，所有分組均在這個(gè)連接上進(jìn)行傳送，幀順序和路徑都是確定的。電路交換與分組交換3．快速分組交換（Fast

Packet

Switching）（1）大大縮短分組的長(zhǎng)度。例如異步傳輸模式（ATM）（2）盡量簡(jiǎn)化或取消在低層次上對(duì)數(shù)據(jù)單元的差錯(cuò)控制、流量控制和路由選擇等操作，提高數(shù)據(jù)傳輸與交換效率。而對(duì)數(shù)據(jù)可靠性的要求，則由端到端的較高層協(xié)議來(lái)保證。（3）為了保留電路交換的面向連接的特點(diǎn)，可利用虛電路及虛通道方式來(lái)實(shí)現(xiàn)端到端面向連接的數(shù)據(jù)傳輸。（4）充分利用超大規(guī)模集成電路以及并行處理和分布式控制等技術(shù)，以硬件結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)交換機(jī)的交換模塊和協(xié)議控制模塊。

幀中繼

ATM復(fù)用技術(shù)在復(fù)用系統(tǒng)中，n個(gè)設(shè)備共享一條鏈路。復(fù)用器將這些流量組合成一個(gè)單獨(dú)的傳輸流（多合一），多路分解器接受并分解成原來(lái)的幾個(gè)獨(dú)立傳輸流（一分多）導(dǎo)向所期望的設(shè)備。3.2.4

異步復(fù)用、標(biāo)記交換與虛電路

復(fù)用技術(shù)分類

信號(hào)通過(guò)三種基本技術(shù)進(jìn)行復(fù)用：頻分復(fù)用、時(shí)分復(fù)用和

波分復(fù)用。時(shí)分復(fù)用又分為同步時(shí)分復(fù)用和異步時(shí)分復(fù)用。

多路復(fù)用頻分復(fù)用

波分復(fù)用

時(shí)分復(fù)用

碼分復(fù)用同步異步時(shí)分多路復(fù)用時(shí)分多路復(fù)用是一個(gè)數(shù)字化過(guò)程，當(dāng)傳輸介質(zhì)的數(shù)據(jù)速率容量大于發(fā)送和接收設(shè)備所需要的數(shù)據(jù)速率時(shí)就可以采用它。利用時(shí)間分片方式來(lái)實(shí)現(xiàn)傳輸信道的多路復(fù)用，將傳輸媒體分成不同的周期，每個(gè)周期再分成不同的時(shí)間片，將每個(gè)時(shí)間片分給固定的用戶使用。異步復(fù)用、標(biāo)記交換與虛電路

同步時(shí)分復(fù)用

分配給每個(gè)終端數(shù)據(jù)源的時(shí)隙是固定的，不管該終端

是否有數(shù)據(jù)發(fā)送，屬于該終端的時(shí)隙都不能被其他終

端占用，從而造成信道容量的浪費(fèi)。圖3-13

單條通信鏈路上的時(shí)分復(fù)用K1

2

3

4K時(shí)間第1幀第M幀1

2

3

4

125μs圖3-14

同步傳輸模式示意圖1

2

3

4K1

2

3

4K125μs125μs交換網(wǎng)絡(luò)輸入輸出同步時(shí)分復(fù)用-幀

幀由時(shí)間片的一個(gè)完整循環(huán)組成，包括分配給每個(gè)發(fā)送設(shè)

備的一個(gè)或者多個(gè)時(shí)間片。在具有n條輸入線路的系統(tǒng)中，

每一幀至少有n個(gè)時(shí)間片，分配給某個(gè)設(shè)備的時(shí)間片在幀中的位置是固定的。同步時(shí)分復(fù)用-同步由交替過(guò)程可知，多路復(fù)用器和多路信號(hào)分離器之間的同步是一個(gè)主要問(wèn)題；如果它們之間失去同步，則屬于某一通道的位可能會(huì)被錯(cuò)誤的通道所接收。由于這個(gè)原因，通常在每幀的開(kāi)始增加一個(gè)或多個(gè)同步位，幀同步位按照某種模式變化，使分離器與輸入流同步，以準(zhǔn)確的分離時(shí)間片。異步時(shí)分復(fù)用在同步時(shí)分復(fù)用系統(tǒng)中，由于時(shí)間片是預(yù)分配的和固定的，每當(dāng)一臺(tái)設(shè)備不發(fā)送時(shí)，對(duì)應(yīng)的時(shí)間片就是空的并且浪費(fèi)了通路帶寬。異步時(shí)分復(fù)用就是為避免這種浪費(fèi)而設(shè)計(jì)的，這里異步的含義是可變的。在異步時(shí)分復(fù)用中所有輸入線路的速率之和可能比鏈路容量大。異步復(fù)用圖3-15

異步時(shí)分復(fù)用示意圖1

2

3

4K1

2

3

4K交換網(wǎng)絡(luò)第1幀第M幀輸入

時(shí)間1

2

3

4K1

2

3

4K輸出

時(shí)間第1幀第M幀注：表示某一個(gè)用戶的數(shù)據(jù)

；表示另一個(gè)用戶的數(shù)據(jù)

。異步時(shí)分復(fù)用過(guò)程在異步時(shí)分復(fù)用系統(tǒng)中，如果有n條輸入線路，幀

內(nèi)就至多需要m個(gè)時(shí)間片，其中m小于n；動(dòng)態(tài)分配時(shí)間片的能力以及時(shí)間片數(shù)和輸入線路數(shù)的較低比率降低了浪費(fèi)。異步復(fù)用異步復(fù)用又稱統(tǒng)計(jì)時(shí)分多路復(fù)用，允許動(dòng)態(tài)地分配時(shí)隙，如果

某個(gè)終端不發(fā)送信息，則其他的終端可以占用該時(shí)隙。異步時(shí)分多路復(fù)用可以為更多的用戶服務(wù)，即用戶終端數(shù)可以比時(shí)隙數(shù)多，當(dāng)所有時(shí)隙全部被占用而仍有新用戶終端需要分配時(shí)隙時(shí)，就得采取排隊(duì)或競(jìng)爭(zhēng)的方法。

異步復(fù)用需要比較復(fù)雜的尋址和控制能力，需要有保存輸入排隊(duì)信息的緩沖器，一般用微處理機(jī)來(lái)解決，因此，設(shè)備費(fèi)用較高。異步復(fù)用技術(shù)通常用于基帶局域網(wǎng)，是計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)分時(shí)系統(tǒng)的基礎(chǔ)。數(shù)字信號(hào)服務(wù)分級(jí)體系標(biāo)記交換與虛電路標(biāo)記交換在源節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息前，先發(fā)送一個(gè)請(qǐng)求與目的節(jié)點(diǎn)建立連接的信號(hào)，其中必定包含源地址和目的地址信息。源節(jié)點(diǎn)把這些信息轉(zhuǎn)換成某個(gè)標(biāo)記發(fā)送出去。該標(biāo)記在一個(gè)交換網(wǎng)絡(luò)中必須事先約定，才能被網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)識(shí)別。這樣中間交換節(jié)點(diǎn)在收到建立連接請(qǐng)求的信號(hào)后將檢查其中的標(biāo)記來(lái)識(shí)別目的節(jié)點(diǎn)。如MPLS虛電路將上面方式賦予每條鏈路上的標(biāo)記級(jí)連起來(lái)，那么構(gòu)

成的這樣一條邏輯通路稱為虛電路（VC），并且稱各

條鏈路上的標(biāo)記為邏輯信道（LC）。虛電路和邏輯信道的關(guān)系3.2.5

電路交換與分組交換的比較

比較特性傳輸通路性質(zhì)通路的使用數(shù)據(jù)傳輸單元通路的初始建立通路的維持節(jié)點(diǎn)上的存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)上的時(shí)延數(shù)據(jù)速率適應(yīng)性對(duì)過(guò)載的反應(yīng)鏈路利用率鏈路帶寬分配額外開(kāi)銷計(jì)費(fèi)方式

電路交換物理的專用的報(bào)文要求呼叫建立一次通信期間維持不要求幾乎無(wú)時(shí)延單一速率呼損低固定傳輸期間無(wú)額外開(kāi)銷按時(shí)間

分組交換邏輯的共享的分組或報(bào)文不要求（虛電路除外）不維持（虛電路除外）存儲(chǔ)一個(gè)分組或報(bào)文存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)延多速率存儲(chǔ)（虛呼叫阻塞），時(shí)延增加高動(dòng)態(tài)分組頭的開(kāi)銷按分組數(shù)(

j

?1)Kmax

+

M+M(Kmax

?

nh)nhT

=E[

]

=E[M]nhKmax

≈

nh

+3.3

分組最佳長(zhǎng)度設(shè)報(bào)文的總長(zhǎng)度為M(bit)，令nh(bit)為附加到每個(gè)分組的開(kāi)銷，用Kmax表示包括附加開(kāi)銷在內(nèi)的最大分組長(zhǎng)度。以分組方式發(fā)送一個(gè)報(bào)文所必須傳送的總比特?cái)?shù)為

Nbits

=

M+

M(

Kmax

?

nh

)nh傳送一個(gè)報(bào)文所需要的總時(shí)間T為第一個(gè)分組通過(guò)前面（j－1）條鏈路的時(shí)間加上整個(gè)報(bào)文通過(guò)最后一條鏈路的時(shí)間

R)

]T(j?1K

max

+

E[M

+

E[M(Kmax

?nh)]nh

R運(yùn)用求極值的常規(guī)方法，將上式對(duì)Kmax求導(dǎo)，并令導(dǎo)數(shù)等于零，于是得到分組最佳長(zhǎng)度為

opt

j

?

1最最

最最報(bào)報(bào)（字

字）最佳分組長(zhǎng)度與報(bào)文平均長(zhǎng)度的關(guān)系100100001000最佳分組長(zhǎng)度隨著報(bào)文長(zhǎng)度或每個(gè)分組的附加開(kāi)銷的增加而增加；若全路徑上經(jīng)過(guò)的鏈路數(shù)增加，則最佳分組長(zhǎng)度有所減小。

200

160

120

j=3

80

j=5

40

0

報(bào)報(bào)報(bào)報(bào)報(bào)

報(bào)

（字

字）最佳分組長(zhǎng)度與報(bào)文長(zhǎng)度之間的關(guān)系3.4

其它通信網(wǎng)簡(jiǎn)介3.4.1

數(shù)據(jù)通信網(wǎng)1．分組交換公用數(shù)據(jù)網(wǎng)（PSPDN）2．?dāng)?shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)（DDN）3．幀中繼網(wǎng)（Frame

Relay

Network）3.4.2

綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)（ISDN）3.4.3

寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)（B-ISDN）與ATM3.4.4

無(wú)線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)公用交換電話網(wǎng)Modem模擬信號(hào)數(shù)字信號(hào)

數(shù)字

信號(hào)因特網(wǎng)服務(wù)提供

PSTN(Public

Switched

Telephone

Network)本地電話公司

?采用電路交換

?吞吐量<=56K

bps

?安全問(wèn)題分組交換公用數(shù)據(jù)網(wǎng)(PSPDN)特點(diǎn)：可以在一條電路上同時(shí)開(kāi)放多條虛電路，為多個(gè)用戶同時(shí)使用，網(wǎng)絡(luò)具有動(dòng)態(tài)路由功能和先進(jìn)的誤碼糾錯(cuò)功能?？梢詽M足不同速率。兩種基本業(yè)務(wù)永久型虛電路（PVC）永久型虛電路類似于固定專線,由用戶申請(qǐng)時(shí)提出,電信部門固定做好,用戶一開(kāi)機(jī)即固定建立起電路，適合于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)固定連接的用戶使用。交換型虛電路（SVC）用戶通信時(shí)，通過(guò)呼叫建立虛電路，通信結(jié)束后釋放電路，每次均可以與不同的用戶建立通信電路。綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)ISDN(Integrated

Services

DigitalNetwork)NT1TA本地電話公司BRI=2B+DDBBB信道：傳輸數(shù)字化的語(yǔ)音、視頻、音頻等，64KbpsD信道：傳輸建立、接收和控制通話的信令信息或

分組交換的數(shù)字信息，16/64Kbps基本速率BRI=2B+D

(D=16kbps)

144kbps主速率PRI=23B+D

(D=64Kbps)

T1

=30B+D

E1X.25ITU在20世紀(jì)70年代為遠(yuǎn)距離傳輸而設(shè)計(jì)建立在模擬信道上的包交換技術(shù)，由于其信道質(zhì)量比較差，所以協(xié)議在克服差錯(cuò)方面考慮周全，處理比較復(fù)雜，網(wǎng)絡(luò)遲延較大。速率<=64Kbps提供永久虛電路（PVC）業(yè)務(wù)非專用，與其他用戶共享帶寬數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)DDN（Digital

Data

Network）利用光纖、數(shù)字微波或衛(wèi)星等數(shù)字傳輸通道，提供永久或半永久性連接電路，以傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)為主的數(shù)字傳輸網(wǎng)絡(luò)。DDN由數(shù)字電路、節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)控制和用戶環(huán)路組成，可以為用戶提供多種速率的、高質(zhì)量的、點(diǎn)到點(diǎn)和點(diǎn)到多點(diǎn)的數(shù)字專用電路，滿足用戶多媒體通信和組建中高速計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)的需要。DDN數(shù)字電路傳輸質(zhì)量高，平均時(shí)延?。ㄒ话阈∮?50μs）。DDN運(yùn)用同步傳輸模式（STM）的數(shù)字時(shí)分復(fù)用技術(shù)，用戶數(shù)據(jù)信息在固定的時(shí)隙內(nèi)以預(yù)先設(shè)定的帶寬和速率順序傳輸。DDN線路提供的數(shù)據(jù)速率為2.4—19.2Kb/s及N×64Kb/s（N=1,2,…32）。DDN采用路由故障自動(dòng)迂回和檢錯(cuò)糾錯(cuò)的智能化管理技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)可靠性強(qiáng)、利用率高。一線可以多用，即可以通話、傳真、傳遞數(shù)據(jù)，還可以組建會(huì)議電視系統(tǒng)，開(kāi)發(fā)幀中繼業(yè)務(wù)，制作多媒體服務(wù)，或組建用戶自己的虛擬專網(wǎng)(VPN)等。對(duì)用戶來(lái)說(shuō)，DDN信道是無(wú)規(guī)程的透明通道，用戶只需要注意物理接口是否符合要求，信道產(chǎn)生的少量差錯(cuò)由用戶設(shè)計(jì)解決。幀中繼Frame

Relay一種更新的數(shù)字式X.25

用戶對(duì)低時(shí)延、高通信量的突發(fā)式數(shù)據(jù)傳輸

業(yè)務(wù)的需求愈來(lái)愈高。

光纖數(shù)字系統(tǒng)在通信網(wǎng)中大量使用，信道質(zhì)

量顯著改善，從而不必對(duì)信道傳輸差錯(cuò)作過(guò)多

的處理，因此可以簡(jiǎn)化X.25協(xié)議，以便減少協(xié)

議開(kāi)銷與傳送時(shí)延，并且提高信道的傳送效率。Cut

Through

Switching,減少存儲(chǔ)處理時(shí)間

速率64kbps～2Mbps網(wǎng)源端宿端123478X.25分組交換

5

6源端宿端18273645

(a)幀中繼網(wǎng)(b)

X.25分組交換網(wǎng)與幀中繼網(wǎng)的確認(rèn)方式對(duì)比每經(jīng)過(guò)一個(gè)節(jié)點(diǎn)都有網(wǎng)絡(luò)層的處理和數(shù)據(jù)鏈路層的確認(rèn)xDSL數(shù)字用戶線路(DSL,Digital

SubscriberLines)先進(jìn)數(shù)據(jù)調(diào)制技術(shù)，采用普通電話線就可以達(dá)到非常高的吞吐量專用服務(wù)，不需撥號(hào)連接就能接入ISP上行傳輸線路（用戶交換局）下行傳輸線路（交換局用戶)對(duì)稱/非對(duì)稱xDSL的比較xDSL類型距離限制（英尺）

吞吐量下行速率上行速率非對(duì)稱DSL1.5~8Mbps1.544Mbps12000~18000（ADSL）1.544Mbps

1.544Mbps

1500010000高比特率DSL（HDSL）單線DSL（SDSL）1000~4500超高比特率DSL

13~52Mbps

1.5~2.3Mbps（VDSL）CABLE

Modem基于電視信號(hào)所使用的電纜，共享下行3～10Mbps,上行2Mbps

混合光纖－同軸電纜（ＨＦＣ）

同軸線

光纖Ｔ介質(zhì)專用線路AT&T公司研制，對(duì)長(zhǎng)途電話線進(jìn)行數(shù)字化，可以傳輸比較遠(yuǎn)的距離。時(shí)分多路復(fù)用技術(shù)，把單個(gè)信道分成傳輸語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、視頻等信號(hào)的多個(gè)信道。常用Ｔ介質(zhì)介質(zhì)T1T1CT2T3T4T1數(shù)量

1

2

4

28

168信道數(shù)量

24

48

96

672

4032

吞吐量（Mbps）

1.544

3.152

6.312

44.736274.176T1的典型示例T1CSU/DSU路由器

CSU/DS多路復(fù)用器

U多路復(fù)用器信道服務(wù)單元（CSU）：提供數(shù)字信號(hào)終端，并通過(guò)糾錯(cuò)和線路監(jiān)視來(lái)保護(hù)連接的完整性。數(shù)據(jù)服務(wù)單元（DSU）：把多路復(fù)用器所用的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成能通過(guò)先纜發(fā)送出去的數(shù)字信號(hào)多路復(fù)用