第2章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識(shí)

1、第2章數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識(shí) 2 學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo) 信號(hào)分類：模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào) 通信分類：模擬通信和數(shù)字通信 數(shù)據(jù)傳輸率及其表示 多路復(fù)用技術(shù)：頻分、時(shí)分、波分 數(shù)據(jù)交換技術(shù)：電路、報(bào)文、分組 調(diào)制解調(diào)器:（modem） 3 本講主要內(nèi)容本講主要內(nèi)容 基本概念基本概念 數(shù)據(jù)通信理論數(shù)據(jù)通信理論 多路復(fù)用多路復(fù)用 數(shù)據(jù)交換技術(shù)數(shù)據(jù)交換技術(shù) 傳輸介質(zhì)傳輸介質(zhì) 調(diào)制解調(diào)器調(diào)制解調(diào)器 4 基本通信理論基本通信理論 信號(hào)：攜帶信息的傳輸介質(zhì)。信號(hào)：攜帶信息的傳輸介質(zhì)。 信道信道：傳輸信息的通道，分為物理信道和邏輯通道。 數(shù)據(jù)在信道中是以電信號(hào)的形式傳送的，電信號(hào)分為模擬信 號(hào)和數(shù)字信號(hào)兩種。 模擬信號(hào)模擬信

2、號(hào)是連續(xù)變化的電壓或電流波形,如語(yǔ)音。 數(shù)字信號(hào)數(shù)字信號(hào)是離散的，在幅值上經(jīng)過(guò)量化的一系列表示數(shù)字 “0”或“1”的電脈沖（碼元）。 數(shù)字信號(hào)與模擬信號(hào)傳輸相比，其傳輸?shù)馁|(zhì)量高，是今后數(shù)字信號(hào)與模擬信號(hào)傳輸相比，其傳輸?shù)馁|(zhì)量高，是今后 數(shù)據(jù)通信的發(fā)展方向，通過(guò)調(diào)制解調(diào)器兩者可以相互轉(zhuǎn)化。數(shù)據(jù)通信的發(fā)展方向，通過(guò)調(diào)制解調(diào)器兩者可以相互轉(zhuǎn)化。 l碼元：信號(hào)的編碼單元簡(jiǎn)稱碼元。當(dāng)碼元長(zhǎng)度為一個(gè)字節(jié)時(shí)， 碼元是對(duì)傳輸?shù)拿恳晃坏慕y(tǒng)稱，常稱作位或比特。 l數(shù)據(jù)：模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。 l模擬數(shù)據(jù)：在時(shí)間和幅度取值上都是連續(xù)的，其電平隨時(shí)間連 續(xù)變化。如語(yǔ)音等。 l數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)：時(shí)間上是離散的，幅值是經(jīng)過(guò)量化的，

3、是由0,1的二 進(jìn)制代碼組成的數(shù)字序列。 l調(diào)制：將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)化為模擬信號(hào)的過(guò)程； l解調(diào)：將模擬信號(hào)還原為數(shù)字信號(hào)的過(guò)程； l調(diào)制解調(diào)器：完成上述調(diào)制和解調(diào)工作的設(shè)備。 5 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型 完整的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，分為以下幾個(gè)部分：數(shù)據(jù)終端 設(shè)備，通信控制器，通信信道，信號(hào)變換器等。 通信信號(hào)：分為模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)。 模擬信號(hào)：語(yǔ)音或計(jì)算機(jī)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)為模擬信號(hào)。 數(shù)據(jù)通信分為模擬數(shù)據(jù)通信和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信兩種。 模擬數(shù)據(jù)通信：用于傳輸模擬數(shù)據(jù)或數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的模擬信號(hào)； 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信：直接利用數(shù)字傳輸技術(shù)在數(shù)字設(shè)備間傳輸數(shù)字?jǐn)?shù) 據(jù)或模擬數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的數(shù)字信號(hào)。如計(jì)算機(jī)與其外設(shè)間，計(jì)算

4、機(jī) 網(wǎng)絡(luò)間，以及北美歐洲和我過(guò)的電話系統(tǒng)都是數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信。 6 接收器 信源終 端設(shè)備 發(fā)送器 通信信通信信 道道 信宿終 端設(shè)備 7 數(shù)據(jù)通信中的幾個(gè)主要指標(biāo)數(shù)據(jù)通信中的幾個(gè)主要指標(biāo) 1.1.帶寬帶寬 信號(hào)占據(jù)的頻率范圍(Hz)，稱為信號(hào)的帶寬。 信道帶寬是指在該通信線路上能不失真地傳送信 號(hào)的頻率范圍。 2.2.信號(hào)傳輸速率信號(hào)傳輸速率 信號(hào)速率：?jiǎn)挝粫r(shí)間里傳送信號(hào)波形的個(gè)數(shù)，單 位為波特（baud） 。 注意：帶寬為注意：帶寬為B B的信道，要輸出數(shù)字信號(hào)，其采的信道，要輸出數(shù)字信號(hào)，其采 樣速度最高為樣速度最高為2B2B即可（高于此則無(wú)意義）。即可（高于此則無(wú)意義）。 8 數(shù)據(jù)通信中的

5、幾個(gè)主要指標(biāo)數(shù)據(jù)通信中的幾個(gè)主要指標(biāo) 3.3.數(shù)據(jù)傳輸率數(shù)據(jù)傳輸率 數(shù)據(jù)傳輸率：比特率，單位時(shí)間里傳送二進(jìn)制數(shù)據(jù)傳輸率：比特率，單位時(shí)間里傳送二進(jìn)制 數(shù)據(jù)的位數(shù)，單位數(shù)據(jù)的位數(shù)，單位b/sb/s、Kb/sKb/s、Mb/sMb/s，簡(jiǎn)寫為，簡(jiǎn)寫為 bpsbps、KbpsKbps、MbpsMbps。 數(shù)據(jù)傳輸率和信號(hào)傳輸速率的關(guān)系：數(shù)據(jù)傳輸率和信號(hào)傳輸速率的關(guān)系： S=2BlogS=2Blog2 2N N S :S :數(shù)據(jù)傳輸率，數(shù)據(jù)傳輸率， B :B :信號(hào)傳輸速率，信號(hào)傳輸速率，N :N :電平個(gè)數(shù)電平個(gè)數(shù). . 9 電平變化電平變化 00 1 1 00 01 10 11 000 010 1

6、00 111 10 4.4.信道容量信道容量 信道容量用來(lái)表征一個(gè)信道傳輸數(shù)字信號(hào)的信道容量用來(lái)表征一個(gè)信道傳輸數(shù)字信號(hào)的 能力，它以數(shù)據(jù)傳輸速率作為指標(biāo)，即信道所能能力，它以數(shù)據(jù)傳輸速率作為指標(biāo)，即信道所能 支持的最大數(shù)據(jù)傳輸速率。支持的最大數(shù)據(jù)傳輸速率。NyquistNyquist定理指出理定理指出理 想信道的容量為：想信道的容量為： Rmax=2BlogRmax=2Blog2 2N N（bpsbps） N N 最大數(shù)據(jù)率最大數(shù)據(jù)率 (C) (C) 2 6000 bps 4 12000 bps 8 18000 bps 16 24000 bps 話音級(jí)線路的信道容話音級(jí)線路的信道容 量計(jì)算量

7、計(jì)算 (3000 Hz) 數(shù)據(jù)通信中的幾個(gè)主要指標(biāo)數(shù)據(jù)通信中的幾個(gè)主要指標(biāo) 11 1942年，Nyquist證明：如果一個(gè)任意信 號(hào)通過(guò)帶寬為B的理想低通濾波器，若每秒取樣 2B次，就可完整地重現(xiàn)該濾波信號(hào)。在理想的 條件下(即無(wú)噪聲),有限帶寬為B的信道，其最大 的數(shù)據(jù)傳輸速率C(信道容量)為: Cmax=2Blog2N（bps） 也稱奈奎斯特(Nyquist)定理或取樣定理，其中N 是離散性信號(hào)或電平的個(gè)數(shù)。 奈奎斯特奈奎斯特(Nyquist)定理定理 12 例1 對(duì)一個(gè)無(wú)噪聲的3000Hz信道，若傳送 二進(jìn)制信號(hào)，試問(wèn)可允許的數(shù)據(jù)傳輸速率是多 少？ 解：由于傳送的二進(jìn)制信號(hào)是“1”、“0

8、” 兩個(gè)電平，所以N=2;又因?yàn)锽=3000Hz，則 信 道 容 量 ， 即 數(shù) 據(jù) 傳 輸 速 率 為 R=2Blog2N=6000(b/s)。 舉例舉例 13 例2 一個(gè)無(wú)噪聲的話音帶寬為4000Hz， 采用8相調(diào)制解調(diào)器傳送二進(jìn)制信號(hào)，試 問(wèn)信道容量是多少？ 解 由于8相調(diào)制解調(diào)器傳送二進(jìn)制信號(hào)的離 散信號(hào)數(shù)為8，即N=8，則信道容量，即數(shù)據(jù) 傳輸速率R=2Blog2N=24000log28=24k （bps）。 舉例舉例 14 有噪聲信道容量有噪聲信道容量（ShannonShannon定理）定理） R Rmax max=Blog =Blog2 2(1+S/N)(1+S/N)（bpsbp

9、s） S/N S/N （信號(hào)功率信號(hào)功率/ /噪聲功率噪聲功率）信噪比（）信噪比（dBdB分貝）分貝） 信噪比通常不用絕對(duì)值表示，而是信噪比通常不用絕對(duì)值表示，而是10log10log10 10S/N S/N表示，表示， 單位是分貝（單位是分貝（dBdB）。）。 對(duì)于對(duì)于S/NS/N1010的信道，的信道，稱其稱其信噪比為信噪比為10 dB10 dB； 同理，同理， S/NS/N100100的信道，的信道，稱其稱其信噪比為信噪比為20 dB20 dB； Shannon定理定理 15 5.5.誤碼率誤碼率 傳輸出錯(cuò)的碼元數(shù)占傳輸總碼元數(shù)的比例，傳輸出錯(cuò)的碼元數(shù)占傳輸總碼元數(shù)的比例， 是衡量數(shù)據(jù)通

10、信系統(tǒng)在正常工作情況下傳輸可靠是衡量數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)在正常工作情況下傳輸可靠 性的指標(biāo)。性的指標(biāo)。 誤碼率誤碼率= =傳錯(cuò)的位數(shù)傳錯(cuò)的位數(shù)/ /傳送的總位數(shù)傳送的總位數(shù) Pe= Ne / NPe= Ne / N 數(shù)據(jù)通信中的幾個(gè)主要指標(biāo)數(shù)據(jù)通信中的幾個(gè)主要指標(biāo) 數(shù)據(jù)信息的調(diào)制與編碼數(shù)據(jù)信息的調(diào)制與編碼 調(diào)制作用：使得無(wú)線傳輸時(shí)高頻調(diào)制信號(hào)易于輻射 ，便于頻分多路傳輸，提高線路利用率。 調(diào)制：用基帶信號(hào)對(duì)載波波形的某些參量進(jìn)行控制 ，使得這些參量隨基帶信號(hào)變換。 載波信號(hào)的3個(gè)特征：振幅，頻率和相位。 調(diào)制技術(shù)分為：振幅調(diào)制，頻率調(diào)制，相位調(diào)制和 多重調(diào)制。 16 l編碼：將模擬數(shù)據(jù)或數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成

11、數(shù)字信 號(hào)，以便通過(guò)數(shù)字通信介質(zhì)傳輸后，在接收 端數(shù)字信號(hào)通過(guò)譯碼能變成原來(lái)形式。 l編碼分為3種形式：信源編碼；信道編碼和保 密編碼。 17 18 調(diào)制技術(shù)調(diào)制技術(shù) 19 三種調(diào)制方式三種調(diào)制方式 (1)幅度調(diào)制幅度調(diào)制(AM，Amplitude Modulation)：簡(jiǎn)稱 調(diào)幅；使載波幅度隨原始的模擬數(shù)據(jù)(即調(diào)制信號(hào))的幅 度變化，而載波的頻率不變 (3)相位調(diào)制相位調(diào)制(PM，Phase Modulation)：簡(jiǎn)稱調(diào)相； 使載波相位隨原始的模擬數(shù)據(jù)的幅度變化，而載波的 幅度不變。 (2)頻率調(diào)制頻率調(diào)制( (FM，F(xiàn)requency Modulation)：簡(jiǎn)稱 調(diào)頻；使載波頻率隨原

12、始的模擬數(shù)據(jù)的幅度變化，而 載波的幅度不變。 ASK-Amplitude-Shift Keying(幅移鍵控幅移鍵控) 20 模擬傳輸和數(shù)字傳輸模擬傳輸和數(shù)字傳輸 話音話音 電話電話 模擬模擬 模擬數(shù)據(jù)模擬數(shù)據(jù),模擬信號(hào)模擬信號(hào) 數(shù)字?jǐn)?shù)字 Modem 模擬模擬 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，模擬信號(hào)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，模擬信號(hào) 數(shù)字?jǐn)?shù)字 數(shù)字傳輸數(shù)字傳輸 數(shù)字?jǐn)?shù)字 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，數(shù)字信號(hào)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，數(shù)字信號(hào) 模擬模擬 CODEC 數(shù)字?jǐn)?shù)字 模擬數(shù)據(jù)，數(shù)字信號(hào)模擬數(shù)據(jù)，數(shù)字信號(hào) 21 脈沖數(shù)字調(diào)制脈沖數(shù)字調(diào)制 采樣電路采樣電路量化和比較量化和比較 22 l采樣信號(hào)：基于采樣信號(hào)：基于nyquistnyquist理論理論 脈沖編碼調(diào)

13、制（脈沖編碼調(diào)制（PCM） 23 PCM 轉(zhuǎn)化過(guò)程轉(zhuǎn)化過(guò)程 BA C D 采樣電路采樣電路量化和比較量化和比較 24 網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)的幾個(gè)基本問(wèn)題網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)的幾個(gè)基本問(wèn)題 l數(shù)據(jù)傳輸類型數(shù)據(jù)傳輸類型 模擬通信模擬通信 和和 數(shù)字通信數(shù)字通信 l數(shù)據(jù)通信方式數(shù)據(jù)通信方式 串行通信、并行通信串行通信、并行通信 單工通信、半雙工或全雙工通信單工通信、半雙工或全雙工通信 l同步方式同步方式 同步通信同步通信 異步通信異步通信 25 并行通信用于距離較近、串行通信用于距離較遠(yuǎn)時(shí)并行通信用于距離較近、串行通信用于距離較遠(yuǎn)時(shí) 并行通信與串行通信并行通信與串行通信 并行傳輸并行傳輸：至少同時(shí)傳送8個(gè)數(shù)

14、據(jù)位。接收設(shè)備在收到這 些數(shù)據(jù)后，不需經(jīng)過(guò)任何改變就可以直接使用。計(jì)算機(jī)內(nèi) 部的總線數(shù)據(jù)傳送通常都是以并行方式進(jìn)行傳輸?shù)摹?串行傳輸串行傳輸：每次由源地傳到目的地的數(shù)據(jù)只有一位，串行 數(shù)據(jù)傳輸?shù)膫鬏斔俣纫炔⑿袀鬏斅?，但?shí)際應(yīng)用中往往 選擇串行數(shù)據(jù)傳輸，這是因?yàn)閷?shí)現(xiàn)串行數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠布?有經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性。 26 串行通信與并行通信串行通信與并行通信 發(fā)送端接收端 串行通信信道 (a) 發(fā)送端 b0 b1 b2 b3 b4 b5 b6 b7 b7b6b5b4b3b2b1b0 接收端 b0 b1 b2 b3 b4 b5 b6 b7 并 行 通 信 信 道 (b) 27 通信線路的通信方式通信線路的

15、通信方式 1. 1. 單工通信單工通信 2. 2. 半雙工通信半雙工通信 3. 3. 全雙工通信全雙工通信 28 單工、半雙工與全雙工通信單工、半雙工與全雙工通信 發(fā)送接收單向通道 雙向通道 雙向通道 (a) (b) (c) 發(fā)送 接收 發(fā)送 接收 接收 發(fā)送 接收 發(fā)送 29 同步通信與異步通信同步通信與異步通信 同步就是接收端按發(fā)送端發(fā)送的每個(gè)碼元的起止時(shí) 間及重復(fù)頻率來(lái)接收數(shù)據(jù)，并且要校準(zhǔn)自己的時(shí)鐘 以便與發(fā)送端的發(fā)送取得一致，實(shí)現(xiàn)同步接收。 數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐椒绞揭话惴譃槲煌轿煌?識(shí)別每一 位的開(kāi)始和結(jié)束)、字符同步字符同步(識(shí)別每一個(gè)字符或一幀 數(shù)據(jù)的開(kāi)始和結(jié)束)、幀同步幀同步(數(shù)據(jù)

16、和控制信息按一定 的幀結(jié)構(gòu)傳輸) 30 同步通信與異步通信同步通信與異步通信 異步通信中，發(fā)送端可以在任意時(shí)刻發(fā)送字符，字 符之間的間隔時(shí)間可以任意變化。該方法是將字符 看作一個(gè)獨(dú)立的傳送單元，在每個(gè)字符的前后前后各加 入13位信息作為字符的開(kāi)始和結(jié)束標(biāo)志位，以便 在每一個(gè)字符開(kāi)始時(shí)接收端和發(fā)送端同步一次，從 而在一串比特流中可以把每個(gè)字符識(shí)別出來(lái)。 31 同步通信與異步通信同步通信與異步通信 SYNSYN. 一個(gè)或多個(gè) SYN字符 控制字符數(shù)據(jù)字符控制字符 終止位 (邏輯 “0”) 起始位 (邏輯 “1”) t b0b1b2b3b4b5b6 字節(jié)5字節(jié)4字節(jié)3 字節(jié)2字節(jié)1 32 數(shù)據(jù)的同步

17、技術(shù)數(shù)據(jù)的同步技術(shù) 同步定義 通信中，接收端要校準(zhǔn)自己的時(shí)間和重 復(fù)頻率，以便和發(fā)送端保持一致的過(guò)程。 同步方式分為：異步式和同步式。 異步式（起止同步）：把各個(gè)字符分開(kāi)傳輸，字符之間插 入同步信息，在傳輸?shù)淖址鹗荚O(shè)置起始位，在結(jié)束位設(shè) 置終止位； 同步式：采用同步字符保證收發(fā)兩端始終保持同步，中間 無(wú)間斷時(shí)間，不傳送數(shù)據(jù)時(shí)線路上為全1或特定代碼，傳 輸開(kāi)始時(shí)用同步字符 SYN是雙方進(jìn)入同步，當(dāng)搜索到兩個(gè) 以上SYN字符時(shí)，接收端開(kāi)始接收信息 33 多路復(fù)用技術(shù)多路復(fù)用技術(shù) 定義 復(fù)用就是共享使用公共信道； 作用 采用多路復(fù)用技術(shù)，可以將多路信號(hào)組合在一 條物理信道上進(jìn)行傳輸，到接收端再用專

18、門的 設(shè)備將各路信號(hào)分離開(kāi)來(lái)，極大地提高了通信 線路的利用率。 34 多路復(fù)用的基本概念多路復(fù)用的基本概念 多 路 譯 碼 器 35 lFDM (頻分復(fù)用) lWDM (波分復(fù)用) lTDM (時(shí)分復(fù)用) lCDMA (碼分多址) DEMUX 共享信道 MUX 復(fù)用技術(shù)主要有以下四類復(fù)用技術(shù)主要有以下四類 復(fù)用技術(shù)的分類復(fù)用技術(shù)的分類 36 頻分多路復(fù)用頻分多路復(fù)用 當(dāng)信道帶寬大于各路信號(hào)的總帶寬時(shí)，把傳輸頻帶分成若干 窄的頻帶，每個(gè)窄頻帶構(gòu)成一個(gè)子信道，每個(gè)子信道用來(lái)傳 輸一路信號(hào)，這就是頻分多路復(fù)用（Frequency Division Multiplexing,FDM)。 頻分多路復(fù)用適

19、用于模擬信號(hào)，例如將其用于電話系統(tǒng)， 同一對(duì)雙絞線可用頻分多路復(fù)用技術(shù)傳輸24路電話信號(hào)。 CH2 CH1 CH3 原始帶寬原始帶寬 CH1 CH2 CH3 頻分后帶寬頻分后帶寬 MUX CH1 CH2 CH3 帶寬復(fù)用帶寬復(fù)用 f 37 時(shí)分多路復(fù)用時(shí)分多路復(fù)用 當(dāng)信道能達(dá)到的數(shù)據(jù)傳輸率大于各路信號(hào)的 數(shù)據(jù)傳輸率總和時(shí)，將物理信道按時(shí)間分成時(shí) 間片，輪流分配給多個(gè)信源使用，每一路信號(hào) 只能在自己的時(shí)間片內(nèi)獨(dú)占信道進(jìn)行傳輸，這 就 是 時(shí) 分 多 路 復(fù) 用 ( T i m e D i v i s i o n Multiplexing, TDM)。 在目的端通過(guò)采用定時(shí)脈沖分別對(duì)各路時(shí)隙序 列

20、定時(shí)掃描電路，即可將各路數(shù)據(jù)分離開(kāi)來(lái)。 38 A2 A1 A3 原始信號(hào)原始信號(hào) D2 D1 D3 數(shù)字化信號(hào)數(shù)字化信號(hào) MUX 復(fù)用后數(shù)據(jù)復(fù)用后數(shù)據(jù) 時(shí)隙時(shí)隙 1234 D3D2D1 時(shí)分多路復(fù)用時(shí)分多路復(fù)用 39 統(tǒng)計(jì)統(tǒng)計(jì)TDM與同步與同步TDM比較比較 A B C D 待發(fā)數(shù)據(jù)待發(fā)數(shù)據(jù) t1 t2 t3 A1B1C1D1C2D2A2B2 周期周期1 周期周期2 同步同步 TDM 帶寬浪費(fèi)帶寬浪費(fèi) A1B1C2B2 周期周期1周期周期2 統(tǒng)計(jì)統(tǒng)計(jì)TDM 可用帶寬 40 數(shù)字載波標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字載波標(biāo)準(zhǔn) 北美、日本 歐洲、中國(guó)、南美 帶寬4kHz的電話信號(hào)，每秒采樣為8000次不 失真地恢復(fù)話音信息

21、脈沖編碼調(diào)制（Pulse Code Modulation PCM） 若每個(gè)采樣點(diǎn)用8位，則1路電話所需數(shù)據(jù)傳輸 率：8800064Kbps 24路電話則要24個(gè)采樣值； 41 波分多路復(fù)用波分多路復(fù)用 F1 42 棱柱棱柱/ /衍射光柵衍射光柵 F2 F3 光譜光譜 F1F2F3 共享光纖的光譜共享光纖的光譜 光纖光纖2 2 光纖光纖3 3 光纖光纖1 1 共享光纖共享光纖 F1 光纖波分復(fù)用示意圖光纖波分復(fù)用示意圖 采用無(wú)源設(shè)備，更可靠采用無(wú)源設(shè)備，更可靠 波分多路復(fù)用波分多路復(fù)用 43 碼分多址（碼分多址（ CDMA） 44 網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì) 45 網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì) 46

22、網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì) 47 網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì) 48 網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì) 49 l電路交換電路交換：電路交換是在通信的雙方之間建 立一條實(shí)際的物理通路，并且在整個(gè)通信過(guò) 程中，這條通路被獨(dú)占。 數(shù)據(jù)交換技術(shù)數(shù)據(jù)交換技術(shù) 通信子網(wǎng)由傳輸線路和中間節(jié)點(diǎn)組成，當(dāng)信源 和信宿間沒(méi)有線路直接相連時(shí)，信源發(fā)出的數(shù)據(jù)先 到達(dá)與之相連的中間節(jié)點(diǎn)，再?gòu)脑撝虚g節(jié)點(diǎn)傳到下 一個(gè)中間節(jié)點(diǎn)，直至到信宿，這個(gè)過(guò)程稱為交換交換。 交換分為三種：電路交換、分組交換和報(bào)文交換。 50 數(shù)據(jù)交換技術(shù)數(shù)據(jù)交換技術(shù) l報(bào)文交換報(bào)文交換：發(fā)送方先把待傳送的信息分為多 個(gè)報(bào)文正文，在報(bào)文正文上附加發(fā)、收站地 址及其他控制

23、信息，形成一分完整的報(bào)文， 以報(bào)文為單位在交換網(wǎng)絡(luò)的各節(jié)點(diǎn)間傳送。 l分組交換分組交換：將一個(gè)大報(bào)文分割成一定長(zhǎng)度的 分組，以分組為單位存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)，在接收端再 將各分組重新組裝成一個(gè)完整的報(bào)文 51 電路交換的基本框架電路交換的基本框架 話機(jī) A A 終端設(shè)備 Modem 調(diào)制解調(diào)器 電話網(wǎng) 或 CSPDN Modem 調(diào)制解調(diào)器傳輸系統(tǒng) 交換機(jī)交換機(jī) 話機(jī) B B 52 包括呼叫建立呼叫建立、信息傳送信息傳送、連接釋放連接釋放三個(gè)階段 電路交換的過(guò)程電路交換的過(guò)程 1) 呼叫建立階段呼叫建立階段 主叫(Calling Party)用戶取機(jī)，聽(tīng)撥號(hào)音，撥 被叫(Called Party)號(hào)碼。若

24、被叫用戶不在同一個(gè)交 換局，則A局(本地局)向B局(中轉(zhuǎn)局)發(fā)送占用信號(hào)， 轉(zhuǎn)接被叫號(hào)碼，再由B局轉(zhuǎn)發(fā)到C局(遠(yuǎn)端局)。最終 C局按被叫號(hào)碼向被叫發(fā)送振鈴信號(hào)。當(dāng)被叫用戶取 機(jī)后，C局接收應(yīng)答信號(hào)，然后通知各局加以連接。 53 2)通信階段通信階段 此時(shí)始終在主叫與被叫用戶間保持這一條物理連接。 3) 連接釋放階段連接釋放階段 當(dāng)主叫或被叫任一方掛機(jī)，局間互送正向或 反向拆線信號(hào)，經(jīng)證實(shí)后釋放連接。 電路交換的過(guò)程電路交換的過(guò)程 54 電路交換的基本處理過(guò)程電路交換的基本處理過(guò)程 主叫用戶 A局 B局 C局 被叫用戶 撥號(hào)音 撥號(hào) 占用信號(hào) 占用信號(hào) 振鈴 取機(jī) 通話(信息傳送) 被叫掛機(jī) 反

25、向拆線信號(hào) 主叫掛機(jī) 正向拆線信號(hào) 掛機(jī) 正向證實(shí)信號(hào) 呼叫建立 連接釋放 回鈴音 掛機(jī) 55 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 1、電路交換是一種實(shí)時(shí)交換，傳輸延遲小 2、主、被叫用戶間建立端-端連接，共享信道 電路交換的主要特點(diǎn)電路交換的主要特點(diǎn) 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 1、建立物理線路時(shí)間比較長(zhǎng)，不適合的 傳輸； 2、預(yù)分配帶寬，即使無(wú)信息傳送也虛占電路，帶 寬不能為其它用戶占用 56 報(bào)文交換報(bào)文交換(Message Switch) 不事先建立連接， 當(dāng)發(fā)送方有數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)，它將數(shù)據(jù)做為一個(gè)整體交 給中間交換設(shè)備，中間交換設(shè)備先將報(bào)文存儲(chǔ)存儲(chǔ)起來(lái)， 然后選擇一條合適的空閑輸出線將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)轉(zhuǎn)發(fā)給下一 交換設(shè)備，循環(huán)往復(fù)

26、直，到數(shù)據(jù)到達(dá)目的地。 專業(yè)說(shuō)法專業(yè)說(shuō)法：在報(bào)文交換節(jié)點(diǎn)接收一份份報(bào)文，予以 存儲(chǔ)存儲(chǔ)，再按報(bào)文的報(bào)頭(內(nèi)含收?qǐng)?bào)人地址、流水號(hào)等) 進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)轉(zhuǎn)發(fā)。 報(bào)文交換報(bào)文交換 57 報(bào)文交換的基本處理過(guò)程報(bào)文交換的基本處理過(guò)程 58 報(bào)文交換的優(yōu)缺點(diǎn)報(bào)文交換的優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)： 線路利用率高；不需要同時(shí)啟動(dòng)發(fā)送器 和接收器來(lái)傳輸數(shù)據(jù)，網(wǎng)絡(luò)可暫存；通信量大時(shí) 仍可接收?qǐng)?bào)文，但傳輸延遲會(huì)增加；一份報(bào)文可 發(fā)往多個(gè)目的地；交換網(wǎng)絡(luò)可對(duì)報(bào)文進(jìn)行速度和 代碼等的轉(zhuǎn)換。 缺點(diǎn)：中間節(jié)點(diǎn)必須具備很大的存儲(chǔ)空間；大報(bào) 文的傳輸，增加小報(bào)文在網(wǎng)絡(luò)種的延遲時(shí)間；當(dāng)信 道誤碼率高時(shí)，頻繁重發(fā)。 59 報(bào)文和報(bào)文分組結(jié)構(gòu)報(bào)文和報(bào)文分組結(jié)構(gòu) l由于分組長(zhǎng)度較短，在傳輸出錯(cuò)時(shí)，檢錯(cuò)容易并且 重傳花費(fèi)的時(shí)間較少； l限定分組最大數(shù)據(jù)長(zhǎng)度，有利于提高存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)結(jié)點(diǎn) 的存儲(chǔ)