1、A,1,第二章 數(shù)據(jù)通信,基礎(chǔ),A,2,信息,信息（Information）是客觀事物屬性和相互聯(lián)系特性的表征，它反映了客觀事物的存在形式和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。例如事物的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、結(jié)構(gòu)、溫度、性能等都是信息的不同表現(xiàn)形式。信息可以以文字、聲音、圖形、圖像等各種不同形式存在。,2.1數(shù)據(jù)通信的基本概念,A,3,數(shù)據(jù),信息可以用數(shù)字的形式來(lái)表示，數(shù)字化的信息稱為數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)可以分為模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)兩種。 模擬數(shù)據(jù)：在時(shí)間和幅值取值上都是連續(xù)變化的, 例如聲音、語(yǔ)音、視頻和動(dòng)畫片等。模擬數(shù)據(jù)通常用傳感器收集。 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)：在時(shí)間上是離散的,在幅值上是經(jīng)過量話的,它一般是由0、1構(gòu)成的二進(jìn)制代碼組成的數(shù)字序列。,

2、A,4,3、信號(hào) 信號(hào)是數(shù)據(jù)的具體物理表現(xiàn)形式，它具有確定的物理描述,如電信號(hào)、光信號(hào)或磁場(chǎng)強(qiáng)度等。信號(hào)分為數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)兩種。,圖 2-2 模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)波形, 模擬信號(hào)：是一種連續(xù)變化的電脈沖序列，例如電話語(yǔ)音信號(hào)、電視信號(hào)等，它是隨時(shí)間變化的函數(shù)曲線，如圖2-2（a）所示。, 數(shù)字信號(hào)：是離散的不連續(xù)的電信號(hào), 通常用“高”和“低”電平脈沖序列組成的編碼來(lái)表示數(shù)據(jù), 如圖2-2(b)所示。,A,5,信道,信道是傳送信號(hào)的一條通道，可以分為物理信道和邏輯信道。 物理信道是指用來(lái)傳送信號(hào)或數(shù)據(jù)的物理通路，由傳輸介質(zhì)及其附屬設(shè)備組成。 邏輯信道而是在物理信道基礎(chǔ)上，由節(jié)點(diǎn)設(shè)備內(nèi)部的連接

3、來(lái)實(shí)現(xiàn)。,A,6,舉例：,物理信道：高速公路 邏輯信道：各種運(yùn)輸車隊(duì)，可以按時(shí)分在高速公路上跑，就是A車隊(duì)跑一趟，然后換B車隊(duì)跑一趟，也可以按頻分跑，就是高速公路有4車道，那就可以跑4個(gè)車隊(duì)。物理信道是真實(shí)存在的，傳送實(shí)際信息的，不管上層跑什么車隊(duì)。邏輯信道是人為定義的，但最終都要在物理信道上傳送,A,7,使用權(quán)限：專業(yè)信道和共用信道 傳輸介質(zhì)：有線信道和無(wú)線信道 傳輸信號(hào)種類：模擬信道和數(shù)字信道,A,8,信道容量,信道的最大傳輸速率是與信道帶寬有直接 聯(lián)系的。,信道容量用來(lái)表征一個(gè)信道傳輸信息的最大能力，通常用信息來(lái)表示。,A,9,香農(nóng)公式-帶噪信道容量公式：,C=B log2(1+S/N)

4、 (bps),B為信道帶寬 （Hz） S為信號(hào)功率 N為噪聲功率，,S/N為信噪比，通常把信噪比表示成,A,10,碼元 碼字,所謂“碼元”，或稱為“碼位”，是對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳送的二進(jìn)制數(shù)字中的每一位的通稱。是構(gòu)成信息編碼的最小單位。 而由若干個(gè)碼元序列表示的數(shù)據(jù)單元代碼通常稱為“碼字”。例如，二進(jìn)制數(shù)字1000001是由7個(gè)碼元組成的序列，可以視為一個(gè)碼字。在7位ASCII碼中，這個(gè)碼字表示字母A。,A,11,數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu) 任何一個(gè)通信系統(tǒng)都可以看作是由發(fā)送設(shè)備、傳輸信道和接收設(shè)備三大部分組成。我們把產(chǎn)生和發(fā)送信息的一端稱為信源，把接收信息的一端稱為信宿，把信源傳送到信宿的通信線路稱為

5、信道。 在實(shí)際通信系統(tǒng)中，難免受到外界電磁波等噪音源的干擾影響。因此，數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)如圖2-3所示。,A,12,數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo),比特率 是一種數(shù)字信號(hào)的傳輸速率。是指每秒傳送的二進(jìn)制代碼的有效位數(shù)（比特?cái)?shù)(bit) ）。單位為 bps(Bit Per Second)，比特率越高，傳送數(shù)據(jù)速度越快。 波特率（碼元速率） 是一種調(diào)制速率，也稱波形速率。在數(shù)據(jù)傳輸過程中，線路上每秒載波調(diào)制狀態(tài)改變的次數(shù)就是波特率，其單位是波特（Baud）,A,13,比特率是測(cè)量每秒可傳輸數(shù)據(jù)比特位(0和1)數(shù)量的單位。例如，每秒2,400位的比特率是指每一秒鐘傳輸了2,400個(gè)1和0。 波特率表示

6、每秒鐘一個(gè)信號(hào)(從0變?yōu)?或從1變?yōu)?)或符號(hào)(連接的電壓、頻率或相位)在信道中改變狀態(tài)或發(fā)生變化的次數(shù)。例如，2,400波特率是指該通道每秒鐘最多改變狀態(tài)2,400次。在這個(gè)例子中，波特率和比特率是相同的數(shù)值：2,400bps，1比特率等于1波特率。,A,14,誤碼率 指信息傳輸?shù)腻e(cuò)誤率，也稱錯(cuò)誤率。是在正常工作情況下，衡量傳輸可靠性的指標(biāo)。 誤碼率=傳輸中的誤碼/所傳輸?shù)目偞a數(shù)*100%。 Pe=Ne/N。 吞吐量 單位時(shí)間內(nèi)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)能夠處理的信息總量。單位是字節(jié)/秒或位/秒。在單信道總線型網(wǎng)絡(luò)中：吞吐量=信道容量*傳輸效率。,數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo),A,15,信道的傳播延遲 信號(hào)在信道

7、中傳播，從信源端到達(dá)信宿端需要一定的時(shí)間，這個(gè)時(shí)間稱為傳播延遲（或時(shí)延）。這個(gè)時(shí)間與信源端和信宿端的距離有關(guān)，也與具體信道中的信號(hào)傳播速度有關(guān)。,數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo),A,16,信道帶寬： 是指信道所能傳送的信號(hào)頻率寬度，它的值為信道上可傳送信號(hào)的最高頻率與最低頻率之差。帶寬越大，所能達(dá)到的傳輸速率就越大。,A,17,數(shù)據(jù)傳輸率（S） 是指單位時(shí)間內(nèi)信道內(nèi)傳輸?shù)男畔⒘俊?其定義是：通信線路(或系統(tǒng))單位時(shí)間(每秒)內(nèi)傳輸?shù)淖址麄€(gè)數(shù)；或者單位時(shí)間(每秒)內(nèi)傳輸?shù)拇a組(字塊)數(shù)或比特?cái)?shù)。其單位是字符/秒；或者碼組/秒、比特/秒(可見，當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸率用“bit/s”作單位時(shí)，即等于比特率)。 一般

8、來(lái)說(shuō)，數(shù)據(jù)傳輸率的高低由傳輸每1位數(shù)據(jù)所占時(shí)間決定，傳輸每1位數(shù)據(jù)所占的時(shí)間越小，則速率越高。,A,18,B與S的關(guān)系：,S=Blog2N (b/s) N:調(diào)制電平數(shù) B：數(shù)字信號(hào)的脈沖數(shù)率，即波特率,A,19,作業(yè)：,隨堂練 P12 1,2,4,8,10,A,20,數(shù)據(jù)傳輸方式,一、 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)模型 1、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)模型，它是由數(shù)據(jù)終端設(shè)備（DTE）、數(shù)據(jù)線路端接設(shè)備（DCE）和通信線路等組成。,A,21,通信系統(tǒng)模型,2、通信系統(tǒng)模型 通信系統(tǒng)組成三要素：信源、信宿和信道,A,22,數(shù)據(jù)線路的通信方式,根據(jù)數(shù)據(jù)信息在傳輸線上的傳送方向，數(shù)據(jù)通信方式有：?jiǎn)喂ねㄐ?、半雙工通信、雙工

9、通信。,A,23,發(fā)送端,接收端,發(fā)送端,接收端,一、單工：在通信線路上，數(shù)據(jù)只可按一個(gè)固定的方 向傳送而不能進(jìn)行相反方向傳送的通信方式，稱為單工通 信。 數(shù)據(jù) 信道,A,24,發(fā)送端,發(fā)送端,接收端,接收端,信道,半雙工通信方式：數(shù)據(jù)可以雙向傳輸，但不能同時(shí) 進(jìn)行，采用分時(shí)間段傳輸，在任一時(shí)刻只允許在一個(gè)方向 上傳輸主信息，這種通信方式稱為半雙工通信。 數(shù)據(jù),發(fā)送端 接收端,發(fā)送端 接收端,A,25,發(fā)送端,接收端,接收端,發(fā)送端,發(fā)送端,發(fā)送端,全雙工通信方式：可同時(shí)雙向傳輸數(shù)據(jù)的通信方式 稱為全雙工通信。 數(shù)據(jù),接收端,接收端,數(shù)據(jù),2020/7/8,A,26,串行和并行通信,按照通信中

10、字節(jié)使用的信道數(shù)，數(shù)據(jù)通信方式可分為串行通信和并行通信：,1、串行通信 串行傳輸是構(gòu)成二進(jìn)制代碼在一條信道上以位（碼 元）為單位，按時(shí)間順序逐位傳輸?shù)姆绞健０次话l(fā)送，逐位接收，同時(shí)還要確認(rèn)字符，所以要采取同步措施。 串行通信的優(yōu)點(diǎn)是收、發(fā)雙方只需要一條傳輸信道，易于實(shí)現(xiàn)，成本低，但速度比較低。,2020/7/8,A,27,串行和并行通信,串行通信：,2020/7/8,A,28,串行和并行通信,2、并行通信： 是構(gòu)成字符的二進(jìn)制代碼在并行信道上同時(shí)傳輸?shù)姆绞?。例如?單位代碼字符要用8條信道并行同時(shí)傳輸，一次傳一個(gè)字符，收、發(fā)雙方不存在同步問題。 并行通信的優(yōu)點(diǎn)是速度快，但發(fā)端與收端之間有若干條

11、線路，導(dǎo)致費(fèi)用高，僅適合于近距離和高速率的通信。,2020/7/8,A,29,串行和并行通信,并行通信：,A,30,數(shù)據(jù)傳輸方式,數(shù)據(jù)傳輸方式依其數(shù)據(jù)在傳輸線原樣不變地傳輸還是調(diào)制變樣后再傳輸，可分為基帶傳輸、頻帶傳輸和寬帶傳輸?shù)确绞健?A,31,2.3.1 基帶傳輸、頻帶傳輸和寬帶傳輸,1基帶傳輸 基帶（Baseband） 是指調(diào)制前原始電信號(hào)占用的頻帶，是原始電信號(hào)固有的基本頻帶。 基帶信號(hào) 是未經(jīng)載波調(diào)制的信號(hào)。 由“0”和“1”組成的數(shù)字信號(hào)又稱為“數(shù)字基帶信號(hào)”。 基帶傳輸 在信道中直接傳輸基帶信號(hào)時(shí)，稱為基帶傳輸。 基帶傳輸?shù)男盘?hào)既可以是模擬信號(hào)，也可以是數(shù)字信號(hào)，具體類型由信源決

12、定。,A,32,1基帶傳輸 基帶傳輸是一種最基本的數(shù)據(jù)傳輸方式，一般用在較近距離的數(shù)據(jù)通信中。在計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)中，主要就是采用這種傳輸方式。 例如計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的信號(hào)就是基帶傳輸?shù)摹?基帶傳輸一般用較近距離的數(shù)據(jù)通信中。,基帶傳輸、頻帶傳輸和寬帶傳輸,A,33,2.3.1 基帶傳輸、頻帶傳輸和寬帶傳輸,2頻帶傳輸 利用模擬信道實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)傳輸?shù)姆椒?，稱為“頻帶傳輸”。 將數(shù)字信號(hào)調(diào)制成模擬信號(hào)后在發(fā)送和傳輸，到達(dá)接收端時(shí)，再把模擬信號(hào)解調(diào)為原來(lái)的數(shù)字信號(hào)。 調(diào)制解調(diào)器：調(diào)制解調(diào)器是一種計(jì)算機(jī)硬件，它能把計(jì)算機(jī)的數(shù)字信號(hào)翻譯成可沿普通電話線傳送的模擬信號(hào)，而這些模擬信號(hào)又可被線路另一端的另一個(gè)調(diào)制解

13、調(diào)器接收，并譯成計(jì)算機(jī)可懂的語(yǔ)言。這一簡(jiǎn)單過程完成了兩臺(tái)計(jì)算機(jī)間的通信。 我們現(xiàn)有的電話、模擬電視信號(hào)等，都是屬于頻帶傳輸,A,34,2.3.1 基帶傳輸、頻帶傳輸和寬帶傳輸,3.頻帶傳輸與基帶傳輸不同： 基帶傳輸中，基帶信號(hào)占有信道的全部帶寬； 頻帶傳輸中，模擬信號(hào)通常由某個(gè)頻率或某幾個(gè)頻率組成，占用一個(gè)固有頻帶(高頻)，即整個(gè)頻道的一部分。采用多路復(fù)用技術(shù)，提高了信道利用率。 頻帶傳輸?shù)牟ㄐ伪容^單一，因?yàn)樵陬l帶傳輸中只需要用不同幅度或不同頻率表示0、1兩個(gè)電平。,A,35,2.3.1 基帶傳輸、頻帶傳輸和寬帶傳輸,4寬帶傳輸 寬帶是指帶寬比聲頻更寬的頻帶。利用寬帶進(jìn)行的傳輸稱為寬帶傳輸。

14、寬帶傳輸可以在傳輸介質(zhì)上使用頻分多路復(fù)用技術(shù)。 由于數(shù)字信號(hào)的頻帶很寬，不便于在寬帶網(wǎng)中直接傳輸，通常將其轉(zhuǎn)化成模擬信號(hào)后再在寬帶網(wǎng)中傳輸。 寬帶傳輸信道容量大，傳輸距離遠(yuǎn)，基帶傳輸速率快，距離近,A,36,2.3.1 基帶傳輸、頻帶傳輸和寬帶傳輸,4寬帶傳輸 計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)中采用的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)有基帶傳輸和寬帶傳輸兩種方式，它們的主要區(qū)別在于傳輸速率不同。一個(gè)寬帶信道能被劃分為許多個(gè)邏輯信道，從而可以將各種聲音、圖像和數(shù)據(jù)信息傳輸綜合在同一個(gè)物理信道上進(jìn)行。,A,37,2.3.1 基帶傳輸、頻帶傳輸和寬帶傳輸,4寬帶傳輸 一般說(shuō)，寬帶傳輸與基帶傳輸相比有以下優(yōu)點(diǎn)： 能在一個(gè)信道中傳輸聲音、圖像和

15、數(shù)據(jù)信息，使系統(tǒng)具有多種用途； 一條寬帶信道能劃分為多條邏輯基帶信道，實(shí)現(xiàn)多路復(fù)用，因此信道的容量大大增加； 寬帶傳輸?shù)木嚯x比基帶遠(yuǎn)，因?yàn)榛鶐鬏斨苯觽魉蛿?shù)字信號(hào)，傳輸?shù)乃俾试礁撸軌騻鬏數(shù)木嚯x越短。,A,38,練習(xí)：,1、數(shù)據(jù)線路的通信方式有（ ）、（ ）、（ ） 2、數(shù)據(jù)傳輸方式可分為（ ）（ ）（ ）等。,A,39,數(shù)據(jù)交換技術(shù),Question ：為什么要采用數(shù)據(jù)交換技術(shù) 一個(gè)擁有眾多用戶的通信網(wǎng)不可能采用兩兩之間連接的全互聯(lián)方式，必須采用交換設(shè)備 為降低通信線路造價(jià)，大型網(wǎng)絡(luò)主要采用部分連接的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。 兩個(gè)端節(jié)點(diǎn)之間的通信連接一般都要通過中間節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)接，中間節(jié)點(diǎn)要在它所連接幾條線路

16、中選擇一條進(jìn)行接續(xù)。 交換網(wǎng)絡(luò)有多條信道供多個(gè)終端共用，網(wǎng)絡(luò)的交換設(shè)備能夠按照終端的需要分配信道并將它們連接起來(lái)。 本任務(wù)主要學(xué)習(xí)電路交換、存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換和高速交換技術(shù)。,A,40,電路交換,電路交換 一般定義：交換機(jī)負(fù)責(zé)在兩個(gè)通信站點(diǎn)之間建立一條物理的固定傳輸通路，直到通信完畢后再拆除。 通信的三個(gè)階段： 建立連接-通信-釋放連接 特點(diǎn)：數(shù)據(jù)傳輸前需要先建立一條臨時(shí)的端到端的通道，通信雙方在通信過程中自始自終占用該條鏈路。 應(yīng)用： 服務(wù)質(zhì)量要求較高-電話網(wǎng)，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)-音頻、視頻,A,41,1. 電路交換 把“建立連接-通信-釋放連接”三個(gè)步驟的連網(wǎng)方式稱為面向連接的。 電路交換必定是面向連接的

17、。 例：兩部電話機(jī)通信只需要用一對(duì)電線就能夠互相連接起來(lái)。,電路交換,A,42,1電路交換的通信過程三個(gè)階段: 電路建立階段 數(shù)據(jù)傳輸階段 電路釋放階段,電路交換,A,43,1. 電路交換,電路交換,A,44,2.4.3 數(shù)據(jù)交換技術(shù) （1）電路交換的優(yōu)點(diǎn)： 信息傳輸時(shí)延短 信息傳輸效率高 對(duì)用戶提供“透明”傳輸通路 適合傳輸信息量大，通信對(duì)象比較確定的用戶,電路交換,A,45,（2）電路交換的缺點(diǎn)： 線路利用率較低。 通信雙方必須同時(shí)工作,電路交換,A,46,2. 存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換 在交換過程中，交換設(shè)備將接收到的報(bào)文先存儲(chǔ)，待信道空閑時(shí)再轉(zhuǎn)發(fā)出去，一級(jí)一級(jí)中轉(zhuǎn)，直到目的地。這種數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)稱為

18、存儲(chǔ)-轉(zhuǎn)發(fā)。 過程：信息從數(shù)據(jù)源到目的地一般要經(jīng)過多級(jí)轉(zhuǎn)發(fā)，中間經(jīng)過的每個(gè)交換機(jī)（路由器）都有一個(gè)緩沖區(qū)，在交換機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)，先把信息存放到數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，等到線路空閑時(shí)，將信息傳輸出去。 特點(diǎn)：可靠性高，不需要一條專用的通路，提高了信道的利用率。 方式：報(bào)文交換和分組交換,存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換,A,47,2. 存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換 （1）報(bào)文交換 以報(bào)文為單位發(fā)送信息。整個(gè)報(bào)文作為一個(gè)整體一起發(fā)送。報(bào)文就是計(jì)算機(jī)一次性要發(fā)送的數(shù)據(jù)塊，其長(zhǎng)度不限且可變。 報(bào)文包括三部分內(nèi)容：報(bào)頭、報(bào)文正文和報(bào)尾。報(bào)頭由源地址、目的地址及控制信息組成 報(bào)尾一般是校驗(yàn)信息。,存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換,A,48,2. 存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換 （1）報(bào)文交換

19、 報(bào)文交換的過程,發(fā)送端,接受端,存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換,A,49,（1）報(bào)文交換 A、B、C、D 表示交換設(shè)備,存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換,A,50,（1）報(bào)文交換 優(yōu)點(diǎn)： 線路利用率與電路交換相比較高 缺點(diǎn)： 1）大報(bào)文造成存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的延時(shí)過長(zhǎng)； 2）出錯(cuò)后整個(gè)報(bào)文全部重發(fā)。 現(xiàn)在已經(jīng)很少使用更好的技術(shù)取代,存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換,A,51,（2）分組交換 過程 a.在發(fā)送端，先把較長(zhǎng)的報(bào)文劃分成較短的、固定長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)段，每個(gè)部分稱為一個(gè)分組； b.每個(gè)分組的前面加一個(gè)分組頭，由交換機(jī)根據(jù)目的地址轉(zhuǎn)發(fā)至目的地，這個(gè)過程稱為分組交換。 c.接收端收到所有分組后，還原得到報(bào)文 分組交換也稱為包交換 進(jìn)行分組交換的通信網(wǎng)絡(luò)稱為分組

20、交換網(wǎng)。,存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換,A,52,分組交換的主要特點(diǎn),分組交換則采用存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)。 在發(fā)送端，先把較長(zhǎng)的報(bào)文劃分成較短的、固定長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)段。,報(bào)文,A,53,添加首部構(gòu)成分組,每一個(gè)數(shù)據(jù)段前面添加上首部構(gòu)成分組(packet)。,數(shù) 據(jù),數(shù) 據(jù),數(shù) 據(jù),首部,首部,首部,請(qǐng)注意：現(xiàn)在左邊是“前面”,A,54,分組交換的傳輸單元,分組交換網(wǎng)以“分組”作為數(shù)據(jù)傳輸單元。 依次把各分組發(fā)送到接收端（假定接收端在左邊）。,以分組為基本單位在網(wǎng)絡(luò)中傳送,A,55,分組首部的重要性,每一個(gè)分組的首部都含有地址（諸如目的地址和源地址）等控制信息。 分組交換網(wǎng)中的結(jié)點(diǎn)交換機(jī)根據(jù)收到的分組首部中的地址信息，把分

21、組轉(zhuǎn)發(fā)到下一個(gè)結(jié)點(diǎn)交換機(jī)。 每個(gè)分組在互聯(lián)網(wǎng)中獨(dú)立地選擇傳輸路徑。 用這樣的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)方式，最后分組就能到達(dá)最終目的地。,A,56,收到分組后剝?nèi)ナ撞?接收端收到分組后剝?nèi)ナ撞窟€原成報(bào)文。,數(shù) 據(jù),首部,數(shù) 據(jù),首部,數(shù) 據(jù),首部,收到的數(shù)據(jù),A,57,最后還原成原來(lái)的報(bào)文,最后，在接收端把收到的數(shù)據(jù)恢復(fù)成為原來(lái)的報(bào)文。 這里我們假定分組在傳輸過程中沒有出現(xiàn)差錯(cuò)，在轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)也沒有被丟棄。,數(shù) 據(jù),數(shù) 據(jù),數(shù) 據(jù),A,58,（2）分組交換 特點(diǎn)： 1）存儲(chǔ)量要求較小，可以用內(nèi)存來(lái)緩沖分組速度快； 2）轉(zhuǎn)發(fā)延時(shí)小適用于交互式通信； 3）某個(gè)分組出錯(cuò)僅重發(fā)該分組效率高； 4）分組可通過數(shù)據(jù)報(bào)方式或虛電路

22、方式交換； 5）有強(qiáng)大的糾錯(cuò)機(jī)制、流量控制和路由選擇功能。,2 存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換,A,59,（2）分組交換 兩種方式： 數(shù)據(jù)報(bào)方式 虛電路方式 數(shù)據(jù)報(bào)方式： 每個(gè)分組包含源地址和目的地址，各個(gè)分組根據(jù)目的地址獨(dú)立到達(dá)目的地。同一個(gè)報(bào)文的不同分組可能沿著不同路徑到達(dá)目的地，每個(gè)分組又稱為數(shù)據(jù)報(bào)。 數(shù)據(jù)報(bào)會(huì)出現(xiàn)亂序、丟失、重復(fù)問題,2 存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換,A,60,（2）分組交換 虛電路方式： 虛電路就是通信雙方在開始互相發(fā)送和接收數(shù)據(jù)之前，需要在網(wǎng)絡(luò)上先建立一條邏輯鏈路，用戶數(shù)據(jù)按照順序沿邏輯鏈路到達(dá)目的地。 過程：包括虛電路建立、數(shù)據(jù)傳輸和虛電路拆除三個(gè)階段。 報(bào)文分組不必帶目的地址、源地址等輔助信息，

23、只需攜帶虛電路標(biāo)識(shí)號(hào)。 同一條物理線路上可以建立多條虛電路,2 存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換,A,61,A B C D,報(bào)文交換,電路交換,虛電路,分組交換,幾種交換的比較,A,62,分組交換與報(bào)文交換的比較 （1）分組交換比報(bào)文交換減少了時(shí)間延時(shí)。 （2）分組交換把數(shù)據(jù)的最大長(zhǎng)度限制在較小的范圍內(nèi)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)所需要的存儲(chǔ)量減少，有利于提高節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)資源的利用率。 （3）分組交換易于重新開始新的傳輸?？勺尵o急報(bào)文迅速發(fā)送出去，不會(huì)遭到傳輸優(yōu)先級(jí)較低的報(bào)文的堵塞。,A,63,信元交換技術(shù),信元交換是一種高速分組交換方式。在信元交換中，信元為基本單位。信元是一種極短的固定長(zhǎng)度的信息交換單元，每個(gè)信元長(zhǎng)為53字節(jié)，分為

24、信元頭和信息域兩部分。 信元頭占5個(gè)字節(jié)，包括信元標(biāo)識(shí)等信息；信息域占48個(gè)字節(jié)，承載用戶的數(shù)據(jù)。,A,64,信元交換技術(shù),信元交換的報(bào)文包括信令和一個(gè)或多個(gè)信元。信令是控制命令，用于建立和釋放邏輯連接，信元的標(biāo)識(shí)用來(lái)識(shí)別信息傳輸路徑。由此可見，信元交換方式融合了電路交換高速率和分組交換高效率的特點(diǎn)。在信元交換過程中，各路的信元存儲(chǔ)在緩沖區(qū)中，列隊(duì)等候待發(fā)，待空信元到來(lái)時(shí)，則將信元插入到空信元中發(fā)送出去。,A,65,信元交換技術(shù),ATM（異步傳輸方式）是信元交換的實(shí)際應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，它是當(dāng)前發(fā)展最快的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。傳輸介質(zhì)使用光纜或雙絞線，其傳輸速率已達(dá)到155Mbps和622Mbps,并向2Gbps進(jìn)

25、軍。ATM采用的是面向連接的高速交換和多路復(fù)用技術(shù)，能保證網(wǎng)絡(luò)帶寬不隨用戶數(shù)增加而下降，而且每個(gè)用戶可享用專用帶寬并可根據(jù)用戶的需求變化來(lái)調(diào)節(jié)用戶的帶寬。 ATM有3層結(jié)構(gòu)：物理層，ATM層和ATM自適應(yīng)層。,A,66,信元交換技術(shù),ATM的特點(diǎn)是支持復(fù)雜的多媒體應(yīng)用；相對(duì)傳統(tǒng)LAN擁有可靠的服務(wù)質(zhì)量；良好的伸縮性；提高生產(chǎn)率；改進(jìn)現(xiàn)有應(yīng)用的性能；為用戶網(wǎng)絡(luò)提供帶寬；保護(hù)用戶投資；高頻寬；低延時(shí)；節(jié)省費(fèi)用。 ATM是一種廣域網(wǎng)主干線的較好選擇。,A,67,四種交換技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)：,電路交換： 優(yōu)點(diǎn)：實(shí)時(shí)性好，通信效率高； 缺點(diǎn)：線路利用率低，不能連接不同類型線路組成的鏈路，通信雙方要同時(shí)工作。

26、報(bào)文交換： 優(yōu)點(diǎn)：線路利用率高；雙方無(wú)須同時(shí)工作；可同時(shí)向多個(gè)目的地發(fā)送同一報(bào)文；可在網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)報(bào)文差錯(cuò)控制和糾錯(cuò)處理；能進(jìn)行速度和代碼的轉(zhuǎn)換。 缺點(diǎn)：網(wǎng)絡(luò)延時(shí)較長(zhǎng)，不適宜實(shí)時(shí)通信和交互式場(chǎng)合,A,68,四種交換技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)：,數(shù)據(jù)報(bào)： 優(yōu)點(diǎn)：對(duì)于短報(bào)文數(shù)據(jù)，通信傳輸率較高，對(duì) 網(wǎng)絡(luò)故障適應(yīng)能力強(qiáng) 缺點(diǎn)：傳輸延時(shí)較大，時(shí)延離散度大 虛電路： 優(yōu)點(diǎn)：對(duì)于數(shù)據(jù)量較大的通信傳輸率高，分組傳 輸延時(shí)短，且不易產(chǎn)生數(shù)據(jù)分組丟失。 缺點(diǎn)：對(duì)網(wǎng)絡(luò)的依賴性較大。,A,69,4種交換技術(shù)的比較：,1、對(duì)于交互式通信來(lái)說(shuō)，報(bào)文交換是不合適的。 2、對(duì)于較輕的間歇式負(fù)載來(lái)說(shuō)，電路交換是合適的，因?yàn)榭梢酝ㄟ^電話撥號(hào)線

27、路來(lái)使用公用電話系統(tǒng)。 3、對(duì)于兩個(gè)站之間很重的和持續(xù)的負(fù)載來(lái)說(shuō)，使用租用的電路交換線是最合適的。 4、當(dāng)有一批中等數(shù)量數(shù)據(jù)必須交換到大量的數(shù)據(jù)設(shè)備時(shí)，寧可用分組交換方法，這種技術(shù)的線路利用率是最高的。,A,70,4種交換技術(shù)的比較：,5、數(shù)據(jù)報(bào)分組交換適用于短報(bào)文和具有靈活性的報(bào)文。 6、虛電路分組交換適用于大批量數(shù)據(jù)交換和減輕各站的處理負(fù)擔(dān)。 7、信元交換適用于對(duì)帶寬要求高和對(duì)服務(wù)質(zhì)量要求高的應(yīng)用。,A,71,練習(xí)題：,一、選擇題 1、電子郵件采用的交換方式是（ ） A.電路交換 B.報(bào)文交換 C.數(shù)據(jù)報(bào) D.虛電路 2、報(bào)文交換不適合于（ ） A.電子郵件 B.間隙性負(fù)載 C.交互式通信

28、 D. 少量數(shù)據(jù) 3、以下交換技術(shù)中，不屬于存儲(chǔ)交換技術(shù)的是（ ） A.電路交換 B.數(shù)據(jù)報(bào) C. 虛電路 D. 報(bào)文交換 4、下列交換方式中（ ）的傳輸延時(shí)最小 A.報(bào)文交換 B. 電路交換 C. 虛電路 D.數(shù)據(jù)報(bào)交換 二、填空題 1、如果按照數(shù)據(jù)交換方式進(jìn)行分類，電話系統(tǒng)的信息交換方式屬于_. 2、一般來(lái)講，存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)方式包括報(bào)文交換和_. 3、在數(shù)據(jù)傳輸中，一般要建立連接的是_交換方式.,B,C,A,B,電路交換,分組交換,電路,A,72,知識(shí)拓展：高速交換技術(shù),異步傳輸模式ATM 是一種比幀中繼傳輸速率更高的快速分組交換方式。 ATM的傳輸單位為信元（Cell），又稱信元交換。 信元是

29、一種較短的數(shù)據(jù)分組，其長(zhǎng)度固定為53個(gè)字節(jié)。 采用時(shí)分多路復(fù)用技術(shù)。 不必在數(shù)據(jù)鏈路層進(jìn)行差錯(cuò)控制和流量控制。,A,73,多路復(fù)用技術(shù),多路：多條互不相干的信號(hào)通道,復(fù)用：合在一起使用,A,74,在數(shù)據(jù)通信或計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，傳輸介質(zhì)的帶寬或容量往往超過傳輸單一信號(hào)的需求，為了有效地利用通信線路，希望一個(gè)信道同時(shí)傳輸多路信號(hào)，這就是所謂的多路復(fù)用技術(shù)。 采用多路復(fù)用技術(shù)能把多個(gè)信號(hào)組合在一條物理信道上進(jìn)行傳輸，其方法是在發(fā)送端將若干個(gè)彼此無(wú)關(guān)的信號(hào)合并為一個(gè)能在一條共用信道上傳輸?shù)膹?fù)合信號(hào)，在信號(hào)的接收端還能將復(fù)合信號(hào)分離出與原來(lái)一樣的若干個(gè)彼此無(wú)關(guān)的信號(hào)來(lái)。 多路復(fù)用技術(shù)的原理如下圖 所示，

30、由多路復(fù)用器合并N個(gè)輸入通道的信號(hào)(N取決于所用傳輸介質(zhì)的限制因素）組成一路復(fù)合信號(hào),經(jīng)傳輸速率較高的線路傳輸后,由多路譯碼器將復(fù)合信號(hào)按通道號(hào)再分離出來(lái)，然后把它們送到相應(yīng)的輸出端。,多路復(fù)用技術(shù),A,75,配置多路復(fù)用線路有許多種不同方法，多路復(fù)用器的類型也各異，常用的多路復(fù)用技術(shù)有時(shí)分多路復(fù)用(TDM）、頻分多路復(fù)用（FDM）和波分多路復(fù)用（WDM）等。 。,圖 多路復(fù)用技術(shù)原理,A,76,1 時(shí)分多路復(fù)用,所謂時(shí)分多路復(fù)用是將一條物理信道按時(shí)間分成若干個(gè)時(shí)間片（時(shí)隙）輪流分配給多個(gè)信號(hào)使用 每一時(shí)間片由要復(fù)用的一個(gè)信號(hào)占用，一個(gè)信號(hào)的時(shí)間片用完后，信道再分配給下一個(gè)信號(hào)。這樣利用每個(gè)信

31、號(hào)在時(shí)間上的交叉，就可以在一條物理信道上傳輸多個(gè)數(shù)字信號(hào)了。如圖3所示。,A,77,圖3 時(shí)分多路復(fù)用示意圖,A,78,時(shí)分多路復(fù)用技術(shù)的特點(diǎn),當(dāng)物理信道可支持的位傳輸速率足夠快時(shí)，可以將信道的傳輸時(shí)間劃分成若干時(shí)隙，并將各時(shí)隙輪流地分配給各路信號(hào)，使若干路信號(hào)合用單一的通信媒體，時(shí)間域上互不重疊。 任一瞬間只有一路信號(hào)占用線路，但每個(gè)信號(hào)都占用整個(gè)頻帶。多路信號(hào)分時(shí)地在信道內(nèi)傳送。 時(shí)分多路復(fù)用技術(shù)既可用于基帶局域網(wǎng)，也可用于寬帶網(wǎng)絡(luò)。,A,79,時(shí)分多路復(fù)用技術(shù)的分類,同步時(shí)分多路復(fù)用：分配給每個(gè)數(shù)據(jù)源的時(shí)間片是固定的，各個(gè)數(shù)據(jù)源的時(shí)間片不可互相轉(zhuǎn)讓。,異步時(shí)分多路復(fù)用：允許動(dòng)態(tài)地分配時(shí)間

32、片，各個(gè)數(shù)據(jù)源的時(shí)間片空閑時(shí)可以轉(zhuǎn)讓。也稱為統(tǒng)計(jì)時(shí)分多路復(fù)用。,A,80,頻分多路復(fù)用電路常用于模擬信號(hào)的傳輸，其工作原理是:按照頻率劃分信號(hào)的方法，把傳輸頻帶分成若干個(gè)較窄的頻帶,每個(gè)窄頻帶構(gòu)成一個(gè)子通道，獨(dú)立地傳輸信息。 FDM將每一信息經(jīng)調(diào)制變成不同的載波頻率，各個(gè)信號(hào)都有自己的帶寬。,2 頻分多路復(fù)用,A,81,為了避免信號(hào)彼此干擾，各載波之間留有適當(dāng)?shù)念l率間距,各載波之間便不會(huì)有因信號(hào)的互相重疊而發(fā)生干擾的現(xiàn)象產(chǎn)生.如圖4所示。 圖4 頻分多路復(fù)用示意圖,A,82,頻分多路復(fù)用技術(shù)的特點(diǎn),頻分多路復(fù)用使信道在同一時(shí)刻能同時(shí)獨(dú)立傳送多路信號(hào)，每路信號(hào)占用不同的頻帶； 在線路上傳輸?shù)氖歉?/p>

33、路信號(hào)經(jīng)過調(diào)制后的疊加在一起的復(fù)合信號(hào)。 頻分多路復(fù)用技術(shù)適用于寬帶網(wǎng)絡(luò)。,A,83,波分多路復(fù)用是在光纖信道上使用頻分多路復(fù)用的一個(gè)變種，其基本原理是: 利用波分多路復(fù)用設(shè)備將不同信道的信號(hào)調(diào)制成不同波長(zhǎng)的光，并復(fù)用到光纖信道上。在接收方，采用波分設(shè)備分離不同波長(zhǎng)的光。主要用于光纖通信。它是利用不同波長(zhǎng)的光在一條光纖上同時(shí)傳輸多路信號(hào)。,3 波分多路復(fù)用,A,84,如圖5所示,這是一種在光纖上獲得WDM的簡(jiǎn)單方法。在這種方法中，兩根光纖連接到一個(gè)棱柱(或更可能是衍射光柵）上，每根光纖的能量處于不同的波段。兩束光通過棱柱或光柵,合成到一根共享的光纖上，傳送到遠(yuǎn)方的目的地，隨后再將它們分解開來(lái)。

34、,圖5 波分多路復(fù)用,A,85,碼分多路復(fù)用技術(shù),碼分多路復(fù)用(CDMA，Code Division Multiplexing Access)是按照碼型結(jié)構(gòu)的不同來(lái)區(qū)分各路用戶信號(hào)，也稱為碼分多址。 每一個(gè)用戶可以在同樣的時(shí)間使用同樣的頻帶進(jìn)行通信。各用戶使用經(jīng)過特殊挑選的不同碼型，因此彼此不會(huì)造成干擾。 這種系統(tǒng)發(fā)送的信號(hào)有很強(qiáng)的抗干擾能力，其頻譜類似于白噪聲，不易被敵人發(fā)現(xiàn)。 可提高通信的話音質(zhì)量和數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，減少干擾對(duì)通信的影響，增大通信系統(tǒng)的容量(是使用GSM的45倍)，降低手機(jī)的平均發(fā)射功率等等。,A,86,差錯(cuò)產(chǎn)生的原因,數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的基本任務(wù)是高效率而無(wú)差錯(cuò)地傳送數(shù)據(jù)。 數(shù)

35、據(jù)信號(hào)在通信線路中傳輸時(shí)，難免受到來(lái)自信道內(nèi)部和外部的干擾，從而引起信號(hào)的失真，導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸錯(cuò)誤。 傳輸出錯(cuò)的原因：一是內(nèi)部因素（噪聲脈沖、脈動(dòng)噪聲、衰減、延遲失真）二是外部因素（包括電磁干擾、太陽(yáng)噪聲、工作噪聲）。 噪聲是影響數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量的主要因素。 根據(jù)產(chǎn)生的原因可以將噪聲分為四類：熱噪聲、交調(diào)噪聲、串音和脈沖噪聲四類。,A,87,噪聲的類型,熱噪聲 是由帶電粒子在導(dǎo)電介質(zhì)中的布朗運(yùn)動(dòng)引起的，它存在于任何工作在絕對(duì)零度以上的電路或系統(tǒng)中。 熱噪聲屬于高斯白噪聲，其概率密度函數(shù)滿足正態(tài)分布統(tǒng)計(jì)特性，同時(shí)它的功率譜密度函數(shù)是均勻分布的（常數(shù)）。 熱噪聲的特點(diǎn)是：時(shí)刻存在、不可排除、幅度較小、強(qiáng)度與頻率無(wú)關(guān)，但頻譜很寬，