第3章數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)3.1數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)模型3.2數(shù)據(jù)通信相關(guān)的基本概念3.3數(shù)據(jù)通信技術(shù)3.4傳輸媒體3.1數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)模型計算機網(wǎng)絡是通信技術(shù)與計算機技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物。

1、計算機網(wǎng)絡是建立在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)之上的；

2、計算機網(wǎng)絡充分調(diào)用了數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的功能，實現(xiàn)計算機之間的數(shù)據(jù)通訊。數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)計算機網(wǎng)絡信號傳輸數(shù)據(jù)傳輸21、數(shù)據(jù)通信數(shù)據(jù)通信是一門獨立的學科，它涉及的范圍較廣。它的任務是利用通信媒體傳輸信息。

1.數(shù)據(jù)通信就是利用數(shù)據(jù)通信技術(shù)將信息在通信節(jié)點之間進行轉(zhuǎn)移；

2.通信節(jié)點則可以簡單理解為信息發(fā)出節(jié)點和接收接點。

3.通常將信息的發(fā)出節(jié)點稱為信源；而將信息的接收節(jié)點稱為信宿。

4.信息從信源傳送到信宿，實現(xiàn)轉(zhuǎn)移。信源與信宿

1.信源（Source）：在通信中，向另一部件（信宿）發(fā)出信息的部件。又稱為源點或源站。

2.信宿（Sink）：在通信中，從另一部件（信源）接收信息的部件。又稱為終點或目的站。32、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的構(gòu)成與功能信源、信宿、傳輸媒體和通信技術(shù)有機的結(jié)合，就構(gòu)成了數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)。其主要功能是將信息從信源轉(zhuǎn)移到信宿。涉及了通信系統(tǒng)模型、編碼與調(diào)制技術(shù)、信道極限容量、數(shù)據(jù)通信的基本方式、多路復用技術(shù)、數(shù)據(jù)交換方式和差錯校驗和控制等技術(shù)。數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)構(gòu)成與功能示意圖43、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型

1、一個數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)可以劃分為三大部分：源系統(tǒng)、傳輸系統(tǒng)和目的系統(tǒng)；

2、源系統(tǒng)一般包括源點和發(fā)送器兩部分；目的系統(tǒng)一般包括接收器和終點兩部分。（1）發(fā)送器（Sender）：通常把將源點生成的數(shù)據(jù)比特流通過發(fā)送器編碼后才能夠在傳輸系統(tǒng)中進行傳輸。（2）接收器（Receiver）：接收傳輸系統(tǒng)傳送過來的信號，并把它轉(zhuǎn)換為能夠被目的設(shè)備處理的信息。數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型

54、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)模型的另一種表述數(shù)據(jù)終端設(shè)備（DTE，DataTerminalEquipment）：數(shù)據(jù)終端設(shè)備包括所有具有作為二進制數(shù)字數(shù)據(jù)源點或終點能力的單元。數(shù)據(jù)電路終端設(shè)備（DCE，DataCircuitterminalEquipment）：任何能夠通過網(wǎng)絡發(fā)送和接收模擬或數(shù)字形式數(shù)據(jù)的功能單元。64、通信系統(tǒng)涉及的內(nèi)容數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)模型相關(guān)的基本概念數(shù)據(jù)通信技術(shù)

1、編碼與調(diào)制

2、信道極限容量

3、數(shù)據(jù)通信的基本方式

4、數(shù)據(jù)交換方式

5、多路復用技術(shù)

6、差錯校驗和控制73.2數(shù)據(jù)通信相關(guān)的基本概念通信線路物理鏈路信息、數(shù)據(jù)與信號信道、帶寬模擬數(shù)據(jù)與數(shù)字數(shù)據(jù)模擬信號與數(shù)字信號基帶信號與寬帶信號

81、通信線路為了不失一般性，可以簡單地將兩個通信節(jié)點（簡稱節(jié)點）之間用于通信的路徑稱為通信線路（communicationline）或通信路徑。1.很顯然，通信線路是由物理鏈路和交換設(shè)備構(gòu)成。2.至于交換設(shè)備（switching）或交換節(jié)點則可以理解為一個具有n個輸入，m個輸出的物理設(shè)備，該設(shè)備可以在一條輸入線路和一條輸出線路之間創(chuàng)建一個臨時連接，利用該連接實現(xiàn)信息交換，達到動態(tài)分配資源的目的。92、物理鏈路所謂鏈路（link）就是從一個節(jié)點到相鄰節(jié)點的一段物理線路段，中間沒有任何其他的交換設(shè)備，是一條無源的點到點的物理線路段，也稱物理鏈路。1.在進行數(shù)據(jù)通信時，兩個通信節(jié)點之間的通信線路往往要經(jīng)過許多段這樣的鏈路。2.兩個通信節(jié)點間的通信線路往往是由許多的鏈路串接而成的。3.因此，鏈路只是一條通信線路的組成部分。103、物理鏈路、通信線路與交換設(shè)備信源和信宿通過通信線路傳輸信息

1.交換設(shè)備與物理鏈路組成通信線路；

2.交換設(shè)備、物理鏈路是一條通信線路的組成部分。物理鏈路、通信線路、交換設(shè)備關(guān)系示意圖114、信息、數(shù)據(jù)與信號1.信息（Information）：一般認為信息是人對現(xiàn)實世界事物存在方式或運動狀態(tài)的某種認識。

2.數(shù)據(jù)（Data）:是指用來描述客觀事物的數(shù)字、字母和符號的集合。

3.信號（Signal）：通過編碼技術(shù)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成電編碼的形式。125、信息、數(shù)據(jù)和信號相互關(guān)系信息可以用數(shù)值、文字、圖形、聲音以及圖像等不同的形式表現(xiàn)出來，是數(shù)據(jù)的一種表示形式，是信息的載體，信息則是數(shù)據(jù)的具體含義。利用編碼技術(shù)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成信號在介質(zhì)上傳輸，信號是數(shù)據(jù)的電磁能力變換的表示形式。136、模擬數(shù)據(jù)與數(shù)字數(shù)據(jù)從表示形式上，數(shù)據(jù)分為模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字數(shù)據(jù)。

1.模擬數(shù)據(jù)：模擬數(shù)據(jù)是用連續(xù)的物理量來表示。如溫度、壓力的變化等；再如聲音、電視圖像等。

2.數(shù)字數(shù)據(jù)：數(shù)字數(shù)據(jù)是用離散的物理量來表示。用來反映在取值上為離散文字或符號的數(shù)據(jù)形式。147、模擬信號與數(shù)字信號當采用物理量參數(shù)的變化來表示信號時，可以采用連續(xù)的變化來表示，也可以采用離散的變化來表示。采用連續(xù)的變化來表示的信號稱為模擬信號；采用離散的變化來表示的信號稱為數(shù)字信號。

1、模擬信號：或稱連續(xù)信號，代表數(shù)據(jù)的參數(shù)取值是連續(xù)的。

2、數(shù)字信號：或稱離散信號，代表數(shù)據(jù)的參數(shù)取值是離散的。數(shù)字信號示意圖

模擬信號示意圖

158、信道信道（channel）是信息論中的一個主要概念。關(guān)于信道，有很多的解釋。針對不同的側(cè)重點，解釋也不盡相同。不管哪種解釋，究其根本，可以得出以下的事實：（1）信道是用來在通信節(jié)點之間傳輸信息的，是信號的通道；（2）信道是有方向的；（3）信道是建立在通信線路之上的，一條通信線路可包括多個不同方向的信道；（4）信道是一個邏輯的概念。168、信道（續(xù)）信道的分類：按傳輸媒體類型，可分為有線信道和無線信道；按傳輸信號類型可分為模擬信道和數(shù)字信道；按使用權(quán)可分為專用信道和公用信道。信號在信道上傳輸信號的方式可分為：單工、半雙工和全雙工。179、信道帶寬一個具體的信道僅允許一定頻率范圍內(nèi)的信號通過。

1.允許通過的所有頻率稱為頻譜；

2.最高頻率（f2）與最低頻率（f1）之差稱為帶寬（f2-f1）。振幅頻譜圖1810、基帶信號和寬帶信號直接來自信源的、沒有經(jīng)過調(diào)制（進行頻譜搬移和變換）的原始電信號稱為基帶信號，即基本頻率信號。調(diào)制分為基帶調(diào)制和帶通調(diào)制。

1.僅對基帶信號的波形進行交換，使它能夠與信道特性相適應，變換后的信號還是基帶信號，稱為基帶調(diào)制；

2.利用載波信號將基帶信號搬移到較高頻段進行傳輸，調(diào)制后的信號稱為帶通信號（也稱寬帶信號），這類調(diào)制稱為帶通調(diào)制。

3.基本的調(diào)制方法有調(diào)幅（AM）、調(diào)頻（FM）和調(diào)相（PM）。193.3數(shù)據(jù)通信技術(shù)3.3.1編碼與調(diào)制3.3.2信道極限容量3.3.3數(shù)據(jù)通信的基本方式3.3.4數(shù)據(jù)交換方式3.3.5多路復用技術(shù)3.3.6差錯校驗和控制203.3.1編碼與調(diào)制無論是數(shù)字數(shù)據(jù)還是模擬數(shù)據(jù)均可用數(shù)字信號或模擬信號發(fā)送或傳送。

1、數(shù)字數(shù)據(jù)用模擬信號編碼

2、數(shù)字數(shù)據(jù)用數(shù)字信號編碼

3、模擬數(shù)據(jù)用數(shù)字信號編碼

4、模擬數(shù)據(jù)用模擬信號編碼211、數(shù)字數(shù)據(jù)用數(shù)字信號編碼將數(shù)字數(shù)據(jù)用信號的波形來表示稱為編碼

1.數(shù)字數(shù)據(jù)可以由許多不同形式的電信號的波形來表示；

2.電信號的波形可用電壓或電流的脈沖序列來表示；

3.在使用時間域的波形表示數(shù)字信號時，代表不同離散數(shù)值的基本波形稱為碼元；

4.每個基本波形的時間間隔是相同的，這個間隔被稱為碼元長度或碼元時間間隔。碼元與數(shù)據(jù)的關(guān)系

1.一個碼元可攜帶一位或多位數(shù)據(jù)；

2.碼元時間內(nèi)的電平級數(shù)（n，也稱調(diào)制電平數(shù)）決定碼元攜帶的數(shù)據(jù)位數(shù)（b）。

22波特率與比特率碼元的傳輸單位是波特（baud），每秒鐘傳輸?shù)拇a元數(shù)稱為波特率（波特/秒）。數(shù)據(jù)的傳輸單位是位（bit），每秒鐘傳輸?shù)臄?shù)據(jù)位數(shù)稱為比特率（比特/秒），又稱數(shù)據(jù)傳輸率。 比特率（C）=波特率（B）×每碼元攜帶的比特數(shù)。n是每碼元時間間隔內(nèi)電平級數(shù)。23誤碼率誤碼率是衡量信息傳輸可靠性的一個參數(shù)。

1、指二進制碼元在傳輸系統(tǒng)中被傳錯的概率。

2、當所傳輸?shù)臄?shù)字序列足夠長時，它近似等于被傳錯的二進制位數(shù)與所傳總位數(shù)的比值。在計算機網(wǎng)絡中誤碼率要求低于10-6～10-11。實際應用中，也可用誤字率來表示。誤字率指錯誤接收的字符數(shù)占傳輸總字符數(shù)的比例。24信息傳輸?shù)耐暾^程數(shù)據(jù)是信息的表達方式，信息是數(shù)據(jù)的內(nèi)容；信息通過字符集形成數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)編碼成信號，信號則以碼元的形式表現(xiàn)。信息數(shù)據(jù)碼元信號信源信息數(shù)據(jù)碼元信號信宿自然語言比特流基本波形基本波形電磁能量比特流自然語言參數(shù)選擇字符集編碼編碼字符集參數(shù)選擇25不同的編碼方案表示不同數(shù)字數(shù)據(jù)的碼元的形式不同，產(chǎn)生出不同的編碼方案。

1.單極性遍碼

2.雙極性編碼

3.曼徹斯特編碼和差分曼徹斯特編碼261.單極性編碼所謂單極性編碼，是指在每一碼元時間間隔內(nèi)，有電流發(fā)出表示二進制“1”，無電流發(fā)出表示二進制“0”。 （1）如果整個碼元時間內(nèi)維持有效電平，則屬于全寬碼，稱為單極性不歸零型編碼（NRZ）； （2）如果邏輯“1”只在該碼元時間維持一段時間就變成0電平，稱為單極性歸零型編碼（RZ）。單極性不歸零編碼

單極性歸零編碼

272.雙極性編碼所謂雙極性編碼，是指在每一個碼元時間間隔內(nèi)，發(fā)出正電流表示二進制“1”，發(fā)出負電流表示二進制“0”，正和負的幅值相等。（1）如果整個碼元時間內(nèi)維持有效電平，則屬于全寬碼，稱為雙極性不歸零型編碼（NRZ）； （2）如果邏輯“1”和邏輯”0”只在該碼元時間維持一段時間就變成0電平，稱為雙極性歸零型編碼（RZ）。雙極性不歸零編碼

雙極性歸零編碼

283.曼徹斯特編碼和差分曼徹斯特編碼所謂曼徹斯特編碼，是指在每一個碼元時間間隔內(nèi)，每位中間有一個電平跳變，從高到低表示“1”，從低到高表示“0”。差分曼徹斯特編碼中，每位中間也有一個跳變，每個碼元開始有跳變表示“0”，沒有跳變表示“1”。曼徹斯特編碼和差分曼徹斯特編碼可進行同步，稱為自同步編碼。曼徹斯特編碼

差分曼徹斯特編碼

2930注：關(guān)于曼徹斯特編碼電平的解釋雷振甲編寫的<<網(wǎng)絡工程師教程>>：從低電平到高電平的轉(zhuǎn)換表示1，從高電平到低電平的轉(zhuǎn)換表示0；電子工業(yè)出版社謝希仁《計算機網(wǎng)絡》：高電平到低電平的轉(zhuǎn)換為1，低電平到高電平的轉(zhuǎn)換為0。清華大學的《計算機通信與網(wǎng)絡教程》：從高到低的跳變是1從低到高的跳變是0。在維基百科網(wǎng)站：從低到高是0，從高到低是1。國外的資料：網(wǎng)絡應用中由低電平到高電平是“1”，由高電平到低電平是“0”。這種說法是網(wǎng)絡應用中的通俗用法。本課程采用：高電平到低電平的轉(zhuǎn)換為1，低電平到高電平的轉(zhuǎn)換為0。312、數(shù)字數(shù)據(jù)用模擬信號編碼在模擬線路上直接傳送數(shù)字信號會失真。

1.基帶信號包含各種頻率成分，不能全部通過線路；

2.即使能通過的那部分頻率，衰減程度也不同；

3.電話線路中存在各種干擾信號；

4.傳送的碼元速率越高，信號的失真越嚴重。為能在模擬線路上傳輸數(shù)字信號，必須將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號。調(diào)制與解調(diào)

1.基于傅立葉變換，選擇一個正弦波作為載波，利用數(shù)字信號的變化對載波的某些特性進行控制，從而達到編碼的目的，使數(shù)字數(shù)據(jù)“寄載”到載波上的過程稱為調(diào)制。

2.從載波上取出攜帶的數(shù)字數(shù)據(jù)過程稱為解調(diào)。

3.基本的調(diào)制方法有：調(diào)輻（ASK）、調(diào)頻（FSK）和調(diào)相（PSK）。

32典型的模擬傳輸系統(tǒng)典型的模擬傳輸系統(tǒng)是傳統(tǒng)的電話通信系統(tǒng)

1.電話網(wǎng)絡分為5級（大區(qū)中心、省中心、地區(qū)中心、縣中心和市話網(wǎng)）；

2.用戶線采用二線制，通信距離為1-10km，長途采用頻分復用；

3.目前，我國電話系統(tǒng)的中繼線路已經(jīng)數(shù)字化，只有用戶線路還采用模擬線路。33調(diào)制解調(diào)器實現(xiàn)調(diào)制解調(diào)功能的設(shè)備稱為調(diào)制解調(diào)器?？砂磻铆h(huán)境（音頻、基帶、無線）、傳輸速率（低速：600b/s以下/s、中速：1200b/s-9600b/s、高速：9600b以上）、調(diào)制方式（頻移鍵控、相移鍵控、相位幅度調(diào)制）以及特性（人工撥號、自動撥號/應答、智能）對調(diào)制解調(diào)器進行分類。利用調(diào)制解調(diào)器變換基帶信號，使數(shù)字信號變成模擬信號，調(diào)制的方式有3類：調(diào)幅、調(diào)頻和調(diào)相。343、模擬數(shù)據(jù)用數(shù)字信號編碼數(shù)字信號在傳輸過程中是用有限個離散值的信號來表達信息。

1.失真小

2.誤碼率低

3.費用低

4.傳輸速率高典型的模擬數(shù)據(jù)用數(shù)字信號編碼的方法---脈沖編碼調(diào)制（PCM）

35脈沖編碼調(diào)制PCM體制數(shù)字傳輸系統(tǒng)中的脈碼調(diào)制PCM（PulseCodeModulation）是一種利用數(shù)字鏈路傳輸模擬信號的方法；現(xiàn)在的數(shù)字傳輸系統(tǒng)大多采用PCM調(diào)制方法；由于歷史的原因，PCM有兩個不兼容的國際標準，即北美的24路PCM（簡稱T1）和歐洲的30路PCM（簡稱E1），我國采用的是歐洲的E1。T1的速率為1.544Mb/s，E1的速率為2.048Mb/s。36脈碼調(diào)制PCM體制基本思想PCM的理論基礎(chǔ)是采樣定理。采用PCM進行數(shù)字化變換的過程

1.采樣：每隔一定的時間間隔，把模擬信號的值取出來，獲得幅度采樣脈沖，采樣過程遵循采樣定理。

2.量化：決定采樣值屬于哪個量級，并將其幅度按量化級取整，使每個采樣值多近似地量化為對應等級值。

3.編碼：確定碼元，將采樣值轉(zhuǎn)換成二進制編碼。371.采樣采樣定理 只有取樣頻率（fs）不低于模擬信號最高頻率（fm）的2倍，才能從脈沖信號中無失真的恢復原來的模擬信號，采樣周期為Ts。針對電話信號的采樣 （1）電話信號的最高頻率為3.4kHz，為方便，取整為4kHz； （2）采用頻率可定位8kHz，采用周期T=125us； （3）每秒為8000個離散脈沖信號，振幅對應于電話信號的數(shù)值。382.量化量化后的采樣值為離散的整數(shù)值，而不是連續(xù)值。 （1）采樣值是不規(guī)范的； （2）通過量化將不規(guī)范的數(shù)值規(guī)范化為要求的整數(shù)值。對于量化后的采樣值劃分多少個量化級，要根據(jù)對精度的要求來決定。 （1）常用的有8級、16級； （2）當前聲音數(shù)字化常分為128個量級。393.編碼對量化的采樣值進行編碼。 （1）將每個采樣值用相應的二進制編碼來表示； （2）按照公式?jīng)Q定每個碼元攜帶多少位數(shù)據(jù)。40利用PCM發(fā)送和接收信息在發(fā)送端，PCM系統(tǒng)的步驟是抽樣、量化和編碼；在接收端，PCM系統(tǒng)的步驟是畸變信號的再生、量化樣值的重構(gòu)和譯碼；為有效地利用傳輸線路，通?？偸菍⒃S多個話路的PCM信號用時分復用TDM的方式成幀，然后再送到線路上進行傳輸。413.3.2信道極限容量尋找提高數(shù)據(jù)傳輸速率的途徑一直是人們的努力方向。

1、數(shù)據(jù)以碼元的形式在信道上傳輸；

2、如果在接收端能識別出原來的信號，失真對通信質(zhì)量沒有影響，否則則不然；

3、事實上，碼元傳輸?shù)乃俾试礁撸蛐盘杺鬏數(shù)木嚯x越遠，或噪聲干擾越大，或傳輸媒體質(zhì)量越差，在接收端的失真越嚴重。421、影響信道極限容量的因素1.信道能夠通過的頻率范圍 （1）碼間串擾問題。 （2）在任何信道中，碼元的傳輸速率都是有上限的，傳輸速率超過此上限，就會出現(xiàn)嚴重的碼間串擾問題，使接收端對碼元的判決成為不可能。 （3）帶寬越大，傳輸速率越高。

2.信噪比（1）信號的平均功率與噪聲的平均功率之比，稱為信噪比，常記為S/N。并用分貝作為度量單位。（2）信噪比越高，信號相對噪聲越強，傳輸速率越高。

432、評估信道極限容量的理論利用奈奎斯特準則和香農(nóng)定理解決信道的極限容量問題。

1.奈奎斯特準則

2.香農(nóng)定理443、奈奎斯特準則1924年，AT&T工程師奈奎斯特針對理想信道推導出了奈氏準則；奈奎斯特準則的具體內(nèi)容:形式1：如果一個任意的信號通過帶寬為W的低通濾波器，那么每秒采樣2W次就能完整地重現(xiàn)通過這個濾波器的信號。

形式2：如果一個任意的信號通過帶寬為W的帶通濾波器，那么每秒采樣W次就能完整地重現(xiàn)通過這個濾波器的信號。

454、香農(nóng)定理香農(nóng)定理內(nèi)容（1948年）

1.噪聲存在于所有電子設(shè)備和通信信道中，噪聲會使接收端對碼元的判決產(chǎn)生錯誤；

2.針對有噪聲的信道；

3.信噪比就是信號的平均功率和噪聲的平均功率之比，用分貝作為單位。465、香農(nóng)定理的意義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方法來實現(xiàn)無差錯的傳輸。473.3.3數(shù)據(jù)通信的基本方式數(shù)據(jù)通信的操作方式

1、單工通信

2、半雙工通信

3、全雙工通信數(shù)據(jù)傳輸模式

1、同步傳輸

2、異步傳輸48數(shù)據(jù)傳輸模式異步傳輸方式每傳送一個字符，都要在每個字符前加一個起始位，而在每個字符后加停止位。這種方式的字符發(fā)送是獨立的，所以又稱為面向字符的異步傳輸方式。同步傳輸方式不加起始位和停止位，而是在發(fā)送字符前發(fā)送一組同步字符（同步標識），使雙方進入發(fā)送和接收的同步狀態(tài)。同步傳輸方式將字符組作為發(fā)送單位，在數(shù)據(jù)傳輸過程中提供額外的時間鏈路或在數(shù)據(jù)中加入時間信息解決時間漂移（滑動）的問題。493.3.4數(shù)據(jù)交換方式電路交換分組交換報文交換501、電路交換電路交換是一種動態(tài)分配通信資源的技術(shù)，利用交換機和物理線路，在進行數(shù)據(jù)交換的結(jié)點機之間動態(tài)建立一條物理鏈路；電路交換具有如下特點：

1.電路交換是面向連接的；

2.存在建立請求的阻塞；

3.通信鏈路中一個結(jié)點出現(xiàn)了問題，通信失敗。如需繼續(xù)通信，必須重新建立鏈路。

4.無冗余路由，無路由選擇機制，可靠性差；

5.在參與通信的雙方之間有一條獨占的物理鏈路；

6.通信期間，獨占通信鏈路資源，無法動態(tài)重新分配物理鏈路，導致傳輸效率低（<=1%）；

7.傳輸?shù)男畔⒂猩舷挛年P(guān)系，數(shù)據(jù)以流的方式進行傳輸；

8.為提高鏈路利用效率，可多路復用。計算機網(wǎng)絡講義51交換機與電路交換網(wǎng)絡交換機：一個具有n個輸入，m個輸出的物理設(shè)備，該設(shè)備可以在一條輸入線路和一條輸出線路之間創(chuàng)建一個臨時連接，實現(xiàn)動態(tài)分配資源。因為資源緊缺，所以要實現(xiàn)動態(tài)分配。計算機網(wǎng)絡講義52電路交換示意圖交換機一交換機二交換機三交換機四中繼線中繼線中繼線用戶線用戶線電路交換組成示意圖AB計算機網(wǎng)絡講義53電路交換延遲電路交換是面向連接的，在數(shù)據(jù)傳輸過程中需要經(jīng)歷電路建立階段、數(shù)據(jù)傳輸階段和電路拆除階段。在這個過程中產(chǎn)生了三個時間量，分別為：

1.建立電路時間（Tc）

2.發(fā)送延遲（Ts）

3.傳播延遲（Td）

計算機網(wǎng)絡講義541.電路建立時間（Tc）通信的發(fā)起方主動連接通信的接收方并建立通信物理鏈路過程所需的時間。

(1)這個時間的大小受組成物理鏈路各元素的繁忙程度以及通信的接收方響應速度的影響，這里所說的物理鏈路各元素指物理線路和交換機；

(2)存在請求阻塞情況。計算機網(wǎng)絡講義552.發(fā)送時延（Ts）發(fā)送數(shù)據(jù)節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)的第一位到達物理鏈路到發(fā)送數(shù)據(jù)的最后一位到達物理鏈路上所需的時間，該時間由發(fā)送節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)的大小以及發(fā)送的速度決定,即Ts=L/C，其中L為發(fā)送數(shù)據(jù)的長度，C為發(fā)送的速度發(fā)送時延是發(fā)送節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)所需要的時間，也稱為傳輸時延。 計算機網(wǎng)絡講義563.傳播時延（Td）信號在物理線路上傳輸所需要的時間，該時間由信號在物理線路上傳播的速度和物理線路的長度決定，即Td=S/v，其中S為物理線路長度，v為信號在物理線路上傳播的速度。

(1)是電磁波在物理線路傳播一定的距離需要花費的時間；

(2)電磁波在自由空間傳輸速率：3.0X105km/s，電纜傳輸速率：2.3X105km/s，光纖傳輸速率：2.0X105km/s

。計算機網(wǎng)絡講義57發(fā)送時延與傳播時延網(wǎng)絡接口網(wǎng)絡接口緩存緩存總線接口總線接口網(wǎng)絡接口適配器網(wǎng)絡接口適配器發(fā)送時延傳播時延AB長度：S速率：v傳播時延=S/v計算機網(wǎng)絡講義58電路交換延遲分析電路交換的延遲是指通信發(fā)起方開始建立物理鏈路開始到發(fā)送數(shù)據(jù)的最后一位到達接收方所需的時間，包括：

1、建立電路時間（Tc）

2、發(fā)送延遲（Ts）

3、傳播延遲（Td） 電路交換延遲（Te）=Tc+Ts+Td。從電路交換的過程來看，只有數(shù)據(jù)發(fā)送階段對數(shù)據(jù)傳輸是有效的，因此，電路交換的效率可以表示為：

Pe=Ts/Te=Ts/(Tc+Ts+Td)。

1、當Ts<<Tc+Ts+Td時，線路利用率非常低；

2、既傳輸少量、零星數(shù)據(jù)時，效率非常低。計算機網(wǎng)絡講義59電路交換延遲分析（續(xù)）要實現(xiàn)電路交換的高利用率

1、必須努力減少電路建立時間和傳播延遲占電路交換延遲的比例；

2、當Ts>>Tc+Td時效率較高。

3、因此，電路交換適合大批量、穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸任務，不適用于小批量、突法數(shù)據(jù)的傳輸。因此，電路交換對于傳輸突發(fā)流量效率低，導致線路的傳輸效率低（<=1%）。

計算機網(wǎng)絡講義60電路交換效率分析（續(xù)）電路交換無法動態(tài)重新分配物理鏈路的資源。

1、建立連接階段確定通信資源，中間不能改變；

2、兩個通信節(jié)點獨占通信資源；

3、要改變通信資源，結(jié)束前一個連接，建立新的連接。計算機網(wǎng)絡講義61電路交換可靠性分析（續(xù)）可靠性差

1、物理鏈路中任一元素出現(xiàn)問題，通信失??；

2、如需繼續(xù)通信，需要重新建立物理鏈路；

3、無冗余路由，無路由選擇機制。計算機網(wǎng)絡講義62電路交換的結(jié)論綜上所述，可以得出如下結(jié)論：

1、電路交換可靠性差；

2、電路交換效率低；

3、電路交換不適用突發(fā)數(shù)據(jù)流量的傳輸。而計算機之間的數(shù)據(jù)傳輸是突發(fā)數(shù)據(jù)流量的傳輸，所以電路交換不適用于計算機網(wǎng)絡。計算機網(wǎng)絡講義63計算機網(wǎng)絡講義642、分組交換20世紀80年代冷戰(zhàn)期間，美國為抵御以前蘇聯(lián)為首的華約組織的核攻擊，計劃建立一個專用于計算機之間通訊的網(wǎng)絡，希望利用該網(wǎng)絡可以快速、可靠的傳遞命令，以期進行反擊。要達到上述目標，該網(wǎng)絡要求具有如下特點：（1）與傳統(tǒng)的電信網(wǎng)不同，用于計算機之間的通信；（2）能夠連接不同類型的計算機；（3）所有的網(wǎng)絡節(jié)點都同樣重要；（4）必須有冗余的路由；（5）網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)盡可能簡單，能非?？煽康膫魉蛿?shù)據(jù)。很顯然，基于電路交換的分時聯(lián)機系統(tǒng)不符合要求，于是，產(chǎn)生了以分組交換為基礎(chǔ)的基于交換的計算機通信網(wǎng)。計算機網(wǎng)絡講義64計算機網(wǎng)絡講義65分組交換幾個基本的概念消息、報文、分組與數(shù)據(jù)包

1、用戶要傳輸?shù)男畔⒖梢钥醋魇窍ⅲ?/p>

2、消息中的成塊數(shù)據(jù)可以看作是報文，大多數(shù)情況下，可以將報文看成是消息；

3、將報文分成更小的數(shù)據(jù)塊稱為分組，又稱為數(shù)據(jù)包；

4、在討論方便的前提下，報文或分組都可以稱為數(shù)據(jù)包。

計算機網(wǎng)絡講義65計算機網(wǎng)絡講義66分組交換的基本思想

1、將較長的報文劃分成等長的分組；

2、分組交換采用存儲轉(zhuǎn)發(fā)的技術(shù)；

3、在每個分組中添加標記；

4、每個分組可獨立傳送；

5、可采用面向連接和面向非連接。計算機網(wǎng)絡講義66計算機網(wǎng)絡講義67為什么要劃分分組?為保證信息準確的傳送，提高線路利用率。

1、信息的接收方，對收到的信息進行校驗，如果出錯，通知發(fā)送方重發(fā)；

2、報文成功發(fā)送了99%，僅在最后的1%出現(xiàn)了錯誤，也必須重發(fā)，極大浪費；將報文劃分成等長的分組（packet），又稱包，將包作為傳輸單位，即使出錯，僅重傳出錯的包，提高性能。另外，將報文劃分成分組，也可提高的線路的利用率。計算機網(wǎng)絡講義67計算機網(wǎng)絡講義68如何將報文劃分為分組?分組通常由頭部、分組體和尾部組成：

1.頭部包含地址；

2.分組體包含要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)；

3.尾部包含輔助信息。為討論方便，分組也可只包含頭部和分組體。由報文到分組需要一個分組拆分的過程，反之則需要一個分組組裝的過程。計算機網(wǎng)絡講義68計算機網(wǎng)絡講義69將報文劃分為分組的示例010110101010101001010001110101010101011首部數(shù)據(jù)首部數(shù)據(jù)首部數(shù)據(jù)報文分組1分組2分組3下層上層首部是由不同的層增加上去的，與報文內(nèi)容無關(guān)。首部是無效的數(shù)據(jù)。計算機網(wǎng)絡講義69計算機網(wǎng)絡講義70為什么在每個分組中添加標記？由于分組交換采用分組作為數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯挝?/p>

1.各個分組獨立傳輸；

2.每個分組需要攜帶源地址和目的地址以及序號；

3.源地址和目的地址以及其他控制信息既為標記，這些信息組成分組的頭；

4.采用路由選擇協(xié)議支持自動尋找路由，確定分組傳輸路徑。交換機一交換機二交換機三交換機四主機A主機B報文(消息)分組1分組2分組3分組4分組1分組2分組3分組4分組1分組3分組2分組4報文(消息)分組1分組2分組3分組4計算機網(wǎng)絡講義70計算機網(wǎng)絡講義71存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換機1、在交換機的不同端口之間建立連接；2、利用連接發(fā)送數(shù)據(jù)報文；3、拆除連接。1、交換機內(nèi)置緩存，采用隊列的方式組織緩存，可分為輸入隊列和輸出隊列；2、將數(shù)據(jù)包通過交換機的一個端口輸入到交換機的緩存中；3、交換機確定將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到哪個端口；4、將數(shù)據(jù)包直接轉(zhuǎn)發(fā)到確定的端口。計算機網(wǎng)絡講義71計算機網(wǎng)絡講義72分組交換的優(yōu)點動態(tài)分配鏈路的使用，逐段占用鏈路（高效）。每個節(jié)點都可以為每個分組獨立的選擇轉(zhuǎn)發(fā)路由（靈活）。以分組作為單位，可以不必預先建立連接（迅速）。采用路由選擇協(xié)議，提高網(wǎng)絡的可靠性（可靠）。計算機網(wǎng)絡講義72計算機網(wǎng)絡講義73分組交換帶來的問題產(chǎn)生一定的傳輸時延，可能產(chǎn)生擁塞

1.分組交換可能產(chǎn)生分組丟失；

2.為彌補上述缺陷，開發(fā)了用于減少丟包概率的方法和技術(shù)，稱為：服務質(zhì)量和流量工程。增加傳輸?shù)拈_銷。分組交換網(wǎng)需要專門的控制和管理。計算機網(wǎng)絡講義73計算機網(wǎng)絡講義74分組交換可靠性分析可靠性高

1.通信鏈路中一個結(jié)點出現(xiàn)了問題，可通過改變路由利用其他的鏈路進行通信。 （1）分組獨立傳輸； （2）有冗余路由； （3）提供路由選擇協(xié)議。

2.支持面向連接和面向非連接的傳輸服務。分組交換可動態(tài)重新分配物理鏈路的帶寬

1.采用存儲轉(zhuǎn)發(fā)；

2. 分段占用通訊資源；

3.通過重用技術(shù)動態(tài)分配鏈路的帶寬。計算機網(wǎng)絡講義74計算機網(wǎng)絡講義75分組交換延遲分析分組交換的延遲是指報文的第一位從發(fā)送方發(fā)送開始到報文的最后一位到達接收方所需要的時間。在這段時間內(nèi)，分組經(jīng)過了發(fā)送、傳輸、接收、存儲、排隊、轉(zhuǎn)發(fā)六個步驟，其延遲則包括發(fā)送延遲、傳播延遲、排隊延遲和處理延遲。

1.發(fā)送延遲（Ts）:Ts=L/C 2.傳播延遲（Td）:Td=S/v 3.排隊延遲（Tq）

4.處理延遲（Th）分組交換延遲（Tp）=Tq+Ts+Td+Th。

計算機網(wǎng)絡講義75計算機網(wǎng)絡講義76處理時延（Th）1.交換機在收到分組時花費的處理時間稱為處理時延；2.處理包括：提取數(shù)據(jù)部分、進行差錯校驗、查找適當路由等。計算機網(wǎng)絡講義76計算機網(wǎng)絡講義77排隊時延（Tq）1.分組在進入交換機的隊列等待發(fā)送的時間稱為排隊時延；2.有輸入隊列和輸出隊列。分組1分組2分組3分組n分組j分組m交換機制輸入輸出交換機緩存排隊時延計算機網(wǎng)絡講義77計算機網(wǎng)絡講義78分組交換延遲分析由于采用劃分分組、獨立傳輸和路由選擇協(xié)議，因此，不需要建立連接的時間。由于采用存儲轉(zhuǎn)發(fā)，在不考慮流量控制的前提下，不存在請求阻塞，也不存在獨占線路的情況。事實上，除排隊延遲不可精確計算外，處理延遲和發(fā)送延遲都可通過硬件設(shè)備以及分組大小了控制，而傳播延遲則是一個相對固定的值。因此，可以得出結(jié)論。1.排隊延遲可通過流量控制、擁塞控制來解決；2.在不考慮排隊延遲的情況下，分組交換延遲中主要因素是發(fā)送延遲；3.分組交換線路利用率Pe=Ts/Tp=Ts/(Tq+Ts+Td+Th)。在控制好的情況下，Tq=0,Th和Td相對Ts很小。計算機網(wǎng)絡講義78計算機網(wǎng)絡講義79分組交換效率分析分組交換線路利用率較高，但數(shù)據(jù)傳輸效率受影響。對于面向連接服務，在建立連接階段確定路由；面向非連接服務，不需要事先確定路由。因此，不需要電路建立時間；通過流量控制、擁塞控制可最大限度減少排隊延遲；處理延遲很??；因此，當選擇了合適的分組大小時，分組交換鏈路利用率Pe=Ts/Tp=Ts/(Tq+Ts+Td+Th)較高；但由于增加了分組頭、尾，影響了數(shù)據(jù)傳輸效率。計算機網(wǎng)絡講義79計算機網(wǎng)絡講義80分組交換示意圖計算機網(wǎng)絡講義80計算機網(wǎng)絡講義81分組交換總結(jié)綜上所述，相對電路交換，可以得出如下結(jié)論：

1、分組交換可靠性高；

2、分組交換效率較高；

3、分組交換適用于突發(fā)數(shù)據(jù)流量的傳輸。計算機之間的數(shù)據(jù)傳輸是突發(fā)數(shù)據(jù)流量的傳輸，所以分組交換適用于計算機網(wǎng)絡。分組交換技術(shù)出現(xiàn)后，一般認為，計算機網(wǎng)絡由通信子網(wǎng)和資源子網(wǎng)構(gòu)成。

1、通信子網(wǎng)：一般是公用網(wǎng)，由集線器、交換機、路由器和通信線纜等網(wǎng)絡設(shè)備構(gòu)成。

2、資源子網(wǎng)：向網(wǎng)絡用戶提供可共享的硬件、軟件和信息資源的計算機集合。計算機網(wǎng)絡講義81計算機網(wǎng)絡講義823、報文交換不采用將報文劃分分組的思想，而將報文作為分組發(fā)送，其他則與分組交換相同，可理解為報文交換。

1.可靠性差；

2.效率低。計算機網(wǎng)絡講義82計算機網(wǎng)絡講義83報文交換示意圖計算機網(wǎng)絡講義833.3.5多路復用技術(shù)所謂的多路復用可以理解為在同一條信道上傳輸多路信號。

1、多路：多個不同的信號源。

2、復用：同一信道上同時傳輸多個不同的信號。采用多路復用技術(shù)，在發(fā)送端，可用復用器（MUX）以將多路信號組合在一條信道上進行傳輸，到接收端再用分用器（DEMUX）將各路信號分離開來。多路復用極大地提高了信道的利用率。實現(xiàn)多路復用的前提是信道實際傳輸能力超過單個信號所要求的的能力。841、常用多路復用技術(shù)頻分多路復用技術(shù)（FDM）時分多路復用技術(shù)（TDM）85頻分復用基本思想頻分復用（FDM，F(xiàn)requencyDivisionMultiplexing）

1、將信道有效帶寬劃分成不同的頻段；

2、在不同的頻段上同時傳輸不同的頻率的信號。頻分復用是一種模擬信號技術(shù)，在信道有效帶寬大于要傳輸?shù)男盘査璧膸挄r使用。86頻分復用的信道劃分在頻分復用中，各個頻段都有一定的帶寬稱之為邏輯信道。為防止相鄰信道信號頻率覆蓋造成的干擾，在相鄰兩個信號的頻率段之間設(shè)立一定的保護帶，保護帶對應的頻譜未被使用。87頻分復用的應用頻分復用在模擬信號傳輸系統(tǒng)中使用，不同的信號同時占用不同的頻率資源。一旦為某個信號分配了頻率資源，將不再改變。頻分復用技術(shù)成熟，但不夠靈活。常用的頻分復用系統(tǒng)

1、電話系統(tǒng)

2、有線電視

3、ADSL88時分多路復用技術(shù)基本思想時分復用（TDM，TimeDivisionMultiplexing）是一種數(shù)字過程，當信道的最大數(shù)據(jù)傳輸率大于各路信號的數(shù)據(jù)傳輸率的總和時采用。時分復用將信道的使用時間劃分成等長的時間片，每個信號輪流使用時間片；所有信號使用一次時間片的和為一個周期。每個周期內(nèi)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)可以看成一個時分復用幀。89時分復用的幀構(gòu)成一個時分復用幀中包含N個信號的數(shù)據(jù)；

1、N個信號共享同一條信道；

2、在一定的時間內(nèi)，可以看到N個信號“同時”使用同一條信道傳輸；

3、在時刻t0信道只接受一個信號的發(fā)送；

4、信號占用信道的全部帶寬，適合基帶傳輸；一般來講，幾個低速設(shè)備以時分復用的方式共享一條高速信道。90時分復用分類1、同步時分復用（Synchronous

TDM）采用固定時間片分配方式，將傳輸信號的時間按特定的長度連續(xù)地劃分成特定的時間段，再將每個時間段劃分成等長的多個時間片，每個時間片以固定的方式分配給各路數(shù)字信號。2、異步時分復用（Asynchronous

TDM），又稱為統(tǒng)計時分復用（Statistic

TDM）采用按需分配時間片的方式分配時間片，只有某路用戶有數(shù)據(jù)發(fā)送時才將時間片分配給該用戶；當沒有數(shù)據(jù)傳輸時，將時間片動態(tài)分配給其他的用戶；共享物理鏈路的用戶數(shù)可以大于統(tǒng)計時分復用幀中的時間片數(shù)。91時分復用示例ABCDaabbcdbcattttt4個時分復用幀#1④③②①acbcd時分復用#2#3#4用戶92統(tǒng)計時分復用示例用戶ABCDabcdttttt3個STDM幀#1④③②①acbabbcacd#2#3統(tǒng)計時分復用93同步時分復用與統(tǒng)計時分復用總結(jié)同步時分復用可能會造成線路資源的浪費。采用統(tǒng)計時分復用的方式對同步時分復用進行改進，該方式可明顯地提高信道利用率。942、其他的多路復用技術(shù)波分多路復用（WDM）碼分多址技術(shù)（CDMA）95波分復用基本思想波分復用（WDM，WavelengthDivisionMultiplexing）

1、光在光纖中的傳輸已經(jīng)達到了10Gbit/s，幾乎達到了單個光載波信號傳輸?shù)臉O限，但遠遠沒有達到光纖的帶寬（25000GHz）極限。

2、在借用了頻分復用的概念之后，能作到在一個光纖上同時傳輸多個頻率很接近的光載波信號，使傳輸速率提高。

3、在一根光纖上復用兩路以上光載波信號稱為波分復用（WDM）。（1）在光傳輸信號過程中，由于光的頻率很高，表示不方便，因此，常用光的波長來表示所使用的光信號，因此，光纖的復用又稱為波分復用。（2）事實上，光信號的波分復用就是光的的頻分復用。96波分復用的發(fā)展隨著技術(shù)的發(fā)展，在一根光纖上可以復用的路數(shù)越來越多，于是產(chǎn)生了密集波分復用（DWDM）技術(shù)。波分復用的討論

1、不同的信號具有不同的頻率。

2、不同頻率的信號對應光信號中不同的波長；

3、因此，可以將不同頻率的信號對應到不同波長的光信號上；

4、只要光纖可以傳輸不同波長的光信號，光的頻分復用既波分復用就能夠?qū)崿F(xiàn)。97波分復用示例98碼分復用基本思想各通信用戶使用經(jīng)過特殊挑選的不同碼型，在同樣的時間內(nèi)使用同樣的頻帶進行通訊，可以理解為碼分復用。

1、由于各通信用戶使用經(jīng)過特殊挑選的不同碼型，因此各用戶之間不會造成干擾。

2、事實上，碼分復用（CDM）是另一種信道復用技術(shù)，也稱為碼分多址（CDMA）。

3、該方式具有很強的抗干擾能力。99碼分復用工作原理1、在CDMA中，每個比特時間再劃分為m個短的間隙，稱為碼片。通常m的值為64或128；2、使用CDMA的每一個站被指派一個唯一的mbit碼片序列；3、要發(fā)送1則發(fā)送mbit碼片序列，如果發(fā)送0則發(fā)送mbit碼片序列的反碼；4、按雙極性碼慣例，將0寫成-1，1寫成+1。5、如果一個站要發(fā)送的數(shù)據(jù)率b（b/s），由于一個比特要轉(zhuǎn)換成m個比特碼片，因此該站的實際發(fā)送的數(shù)據(jù)率為mb（b/s）；6、同時該站所占用的帶寬也提高到原來的m倍，這種通信方式稱為擴頻；7、擴頻分為直接序列擴頻和跳頻擴頻。100碼分復用的特點CDMA的一個重要特點是每個分站分配的碼片序列不僅必須各不相同，并且必須相互正交；

1、令向量S表示s站的碼片序列向量，令T表示其他任何站的碼片向量，則S和T的規(guī)格化內(nèi)積都是0。

2、向量S和各站碼片反碼的向量內(nèi)積也是0；

3、任何一個碼片向量和該碼片自己的規(guī)格化內(nèi)積都是1；

4、任何一個碼片向量和該碼片反碼的規(guī)格化內(nèi)積都是-1。

101CDMA工作原理舉例S站的碼片序列S110ttttttm

個碼片tS站發(fā)送的信號SxT站發(fā)送的信號Tx總的發(fā)送信號Sx+Tx規(guī)格化內(nèi)積S

Sx規(guī)格化內(nèi)積S

Tx數(shù)據(jù)碼元比特發(fā)送端接收端102例題：P64：2-161033.3.6差錯校驗和控制數(shù)據(jù)通信要求信息傳輸具有高度的可靠性，即要求誤碼率足夠低。

1、計算機網(wǎng)絡中誤碼率要求低于10-6～10-11；

2、但數(shù)據(jù)信號在傳輸過程中不可避免地會產(chǎn)生差錯；

3、產(chǎn)生差錯的主要原因 （1）信道不理想造成的符號間干擾，可通過技術(shù)手段消除； （2）噪聲對信號的干擾是產(chǎn)生差錯的主要原因。差錯校驗和控制的主要內(nèi)容

1、差錯類型

2、差錯控制

3、常用的差錯檢驗方法1041、差錯類型危害數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑肼暣篌w上分為隨機噪聲和脈沖噪聲，對應引發(fā)的差錯分為：

1.隨機差錯 由信道中的熱噪聲引起的，產(chǎn)生差錯的碼元與前后碼元無關(guān)。如果傳輸信號的信噪比較高，這種差錯是可以減少的。

2.突發(fā)差錯前后碼元發(fā)生的錯誤有相關(guān)性，一個錯誤的出現(xiàn)往往引起前后碼元也出現(xiàn)錯誤。

1052、差錯控制的主要方法1.差錯檢驗2.反饋糾錯3.前向糾錯4.混合糾錯106

3、常用的差錯檢驗方法垂直冗余校驗（VRC）水平冗余校驗（LRC）水平垂直冗余校驗（TRC）循環(huán)冗余校驗（CRC）107垂直冗余校驗（VRC）1、以字符為單位；2、若一個字符為8位，其中7位為信息位，最后1位為附加的冗余校驗位；3、如果整個字符中1的個數(shù)為奇數(shù)，則該位為1，否則為0；4、該方法能檢查出任意個奇數(shù)錯誤，但不能發(fā)現(xiàn)偶數(shù)個錯誤。XXXXXXX0/1108水平冗余校驗（LRC）1、將要發(fā)送的數(shù)據(jù)以適當?shù)拈L度劃分成組；2、對組內(nèi)所有字符的相同位置上的位進行奇偶校驗；3、將得到的一組校驗信息附加到信息后；4、這種方法能發(fā)現(xiàn)長度小于n（字符的長度）的突發(fā)錯誤和其他錯誤。XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX1234XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX1234校驗碼109水平垂直冗余校驗（TRC）同時使用垂直冗余校驗和水平冗余校驗XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX1234XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX1234校驗碼1、水平垂直冗余校驗同時使用水平校驗和垂直校驗；2、水平冗余校驗檢查不同分組相同位置上的錯誤；3、垂直冗余校驗檢查分組內(nèi)的錯誤。110循環(huán)冗余校驗（CRC）

1、采用在發(fā)送的信息后增加校驗碼的形式進行差錯檢測；

2、具體方法如下（1）假設(shè)要發(fā)送的消息為M，長度為k位，在M后附加差錯檢測用的n位冗余碼作為差錯校驗碼；（2）用二進制的模2運算計算進行2n乘M的運算，相當于在M后添加n個0，得到的（k+n）位的數(shù)除以事先選定的長度為（n+1）位的除數(shù)P，得到的商為Q，余數(shù)是R，余數(shù)R比除數(shù)P的長度少1位；（3）將得到的余數(shù)附加在M后，得到消息2nM+R發(fā)送出去；（4）接收端將2nM+R除以P（模2運算），得到余數(shù)為0，則沒有錯誤，否則出現(xiàn)錯誤。

3、發(fā)送方和接收方必須有一個共同的多項式P；

4、除數(shù)比余數(shù)多1位。111循環(huán)冗余校驗（CRC）除數(shù)P的選擇

1、為保證檢測錯誤的概率足夠大，必須正確選擇P；

2、它的最高位和最低位必須是1；

3、選擇的P常用多項式表示（1）CRC-16=X16+X15+X2+1

（2）CRC-CCITT=X16+X12+X5+1(16位校驗和）（3）CRC-32=X32+X26+X23+X22+X16+X12+X11+X10+X8+X7+X5+X4+X2+X+1

1123.4傳輸媒體在網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)中，傳輸媒體在物理層之外。傳輸媒體又稱為媒體、傳輸介質(zhì)或傳輸媒介。傳輸媒體是數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中在發(fā)送器和接收器之間的物理線路。媒體分為導向媒體和非導向媒體。計算機網(wǎng)絡講義1133.4.1導向傳輸媒體所謂的導向傳輸媒體是指信號沿著媒體鋪設(shè)的方向傳播并被限制在媒體的物理邊界內(nèi)的媒體。

1、雙絞線

2、同軸電纜

3、光纜計算機網(wǎng)絡講義1141、雙絞線雙絞線由兩條包著絕緣材料的導體組成，這兩條導體交叉纏繞在一起。

1.之所以采用雙絞線是因為通過交叉可以抵消導線上的噪聲，從而減少對雙絞線中信號的影響。

2.根據(jù)是否提供對其他線路引起的干擾屏蔽功能，雙絞線分為屏蔽雙絞線(STP)和非屏蔽雙絞線(UTP)。計算機網(wǎng)絡講義115屏蔽雙絞線屏蔽雙絞線（STP）是屏蔽的雙絞線由8根4對外部包有絕緣材料的導體組成，在4對雙絞線的外層加上一層金屬箔或金屬網(wǎng)格，然后再加一層聚氯乙烯外皮。

1、之所以加一層金屬箔或金屬網(wǎng)格，是用來屏蔽外來的干擾。

2、需要注意的是，如果使用屏蔽的雙絞線進行布線，則屏蔽層必須接地。計算機網(wǎng)絡講義116非屏蔽雙絞線非屏蔽雙絞線（UTP）

是經(jīng)常使用的一種雙絞線。與屏蔽雙絞線唯一不同的是沒有金屬箔或金屬網(wǎng)格。

1、抗干擾能力不如屏蔽雙絞線序號電纜種類抗干擾能力1UTP電纜（無屏蔽層）40dB2STP電纜（鋁箔屏蔽）85dB2、在非屏蔽雙絞線中8根導體具有不同的顏色，通常是：（1）白橙、橙：纏繞在一起，成為一對；（2）白藍、藍：纏繞在一起，成為一對；（3）白綠、綠：纏繞在一起，成為一對；（4）白褐、褐：纏繞在一起，成為一對。計算機網(wǎng)絡講義117雙絞線分類雙絞線按質(zhì)量劃分為如下8種：

1、1類雙絞線750kHZ

在電話系統(tǒng)中使用的雙絞線，這種類別的雙絞線只適合傳輸語音信號和低速的數(shù)據(jù)信號。

2、2類雙絞線1MHz

適用于傳輸語音信號和4Mbps的數(shù)字數(shù)據(jù)傳輸。

3、3類雙絞線16MHz

絞合長度為2.5—3.3cm，適用于語音傳輸和最大10Mbps的數(shù)字數(shù)據(jù)傳輸。

4、4類雙絞線20MHz

絞合長度小于2.5cm，加上其他條件使線路適用于語音傳輸和最大16Mbps的數(shù)字數(shù)據(jù)傳輸。

5、5類雙絞線100MHz

絞合長度為0.6—0.85cm,適用于語音傳輸和最大100Mbps的數(shù)字數(shù)據(jù)傳輸。

6、超5類雙絞線100MHz

適用于語音傳輸和最大155Mbps的數(shù)字數(shù)據(jù)傳輸。

7、6類雙絞線250MHz

適用于語音傳輸和最大1000Mbps的數(shù)字數(shù)據(jù)傳輸。

8、7類雙絞線600MHz

在10G以太網(wǎng)中使用。計算機網(wǎng)絡講義118雙絞線接線標準1991年，針對在工程中如何使用雙絞線，美國電子工業(yè)協(xié)會EIA和電信工業(yè)協(xié)會TIA聯(lián)合發(fā)布了一個標準，EIA/TIA-586。1995更新為EIA/TIA-568A，隨后又產(chǎn)生了EIA/TIA-568B。EIA/TIA-568B是工程中經(jīng)常采用的標準，該標準規(guī)定了在工程如何進行雙絞線的連接。計算機網(wǎng)絡講義119EIA/TIA-568B標準內(nèi)容—線序表EIA/TIA-568B標準鉸接線的線序序號顏色色標對應于RJ45序號1橙白12橙23綠白34藍45藍白56綠67棕白78棕8EIA/TIA-568B標準接線示意圖EIA/TIA-568B標準RJ45接線示意圖計算機網(wǎng)絡講義120EIA/TIA-568B標準內(nèi)容-接線方法Tx+1Tx-2Rx+3Rx-6Tx+1Tx-2Rx+3Rx-6EIA/TIA-568B標準定義普通線的連接示意圖

Tx+1Tx-2Rx+3Rx-6Tx+1Tx-2Rx+3Rx-6EIA/TIA-568B標準定義鉸接線的連接示意圖計算機網(wǎng)絡講義1212、同軸電纜同軸電纜分為50?和75?兩種。

1.同軸電纜比雙絞線屏蔽性好，因此可以以更高的速度傳輸?shù)酶h；

2.同軸電纜的連接采用T型頭和BNC頭；

3.50?的同軸電纜采用基帶傳輸，75?采用寬帶傳輸。寬帶電纜系統(tǒng)分為雙電纜系統(tǒng)和單電纜系統(tǒng)。計算機網(wǎng)絡講義1223、光纜光纜主要使用其中的光纖傳輸光信號，光纖通常由纖芯和包層構(gòu)成。

1.非常透明的石英玻璃拉成細絲，稱為纖芯，然后和包層一起構(gòu)成雙層通信圓柱體。纖芯很細，其直徑只有8至100um。光波通過纖芯進行傳導；

2.光線在光纖中利用全反射進行傳播，之所以產(chǎn)生全反射是因為光在不同密度的介質(zhì)中的傳輸速度不一致，具體體現(xiàn)在折射率上；

3.由于包層和纖芯具有不同的折射率，當光線從高折射率射向低折射率時，其折射角大于入射角，如果入射角足夠大，就會出現(xiàn)全反射。計算機網(wǎng)絡講義123光纜構(gòu)成光纜由光纖及其輔助材料組成。外護套遠供電源線光纖及其包層填充物加強芯外徑內(nèi)徑光纖示意圖4芯光纜構(gòu)成示意圖光纜通信至少需要收發(fā)兩條光纖。光纜可以有2芯、4芯等。光纜可以分為室外光纜和室內(nèi)光纜。計算機網(wǎng)絡講義124光纖中的光信號與光傳播系統(tǒng)光的全反射，解決了光信號在介質(zhì)中傳播的問題，為光信號在光纖中的傳輸?shù)於嘶A(chǔ)。光信號利用光傳播系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)。光傳播系統(tǒng)包括光源、傳輸介質(zhì)和檢測器；在光傳播系統(tǒng)中利用光脈沖表示數(shù)據(jù)，一個光脈沖表示1，無光脈沖表示0。

1、主要使用的波段為0.85um、1.30um和1.55um，0.85um衰減較大；

2、每個波段具有25000-30000GHz的帶寬。光通訊系統(tǒng)的模型應用示例如下：光電轉(zhuǎn)換器光電轉(zhuǎn)換器電信號光信號電信號電介質(zhì)光介質(zhì)電介質(zhì)計算機網(wǎng)絡講義125多模光纖與單模光纖根據(jù)傳播機制