第2章 數(shù)據(jù)通信技術(shù)2015

1、第第2章章 數(shù)據(jù)通信技術(shù)數(shù)據(jù)通信技術(shù)n2.1 數(shù)據(jù)通信數(shù)據(jù)通信的的基本概念基本概念 n2.2 數(shù)據(jù)的傳輸數(shù)據(jù)的傳輸n2.3 數(shù)據(jù)的交換技術(shù)數(shù)據(jù)的交換技術(shù)n2.4 差錯(cuò)控制技術(shù)差錯(cuò)控制技術(shù)n2.5 傳輸介質(zhì)傳輸介質(zhì)主主 要要 內(nèi)內(nèi) 容容2.1 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)主要內(nèi)容主要內(nèi)容2.1.1 數(shù)據(jù)通信的基本概念數(shù)據(jù)通信的基本概念 2.1.2 數(shù)據(jù)通信模型數(shù)據(jù)通信模型 2.1.3 數(shù)據(jù)通信、數(shù)字通信和模擬通信 2.1.4 數(shù)據(jù)通信的技術(shù)指標(biāo)n返回返回2.1 基本概念n通信的目的是交換信息。n信息則是數(shù)據(jù)的具體內(nèi)容和解釋,有具體含義.n信息的載體可以是多媒體，包含語(yǔ)音、音樂(lè)、圖形圖像、文字和數(shù)據(jù)等

2、。計(jì)算機(jī)的終端產(chǎn)生的信息一般是字母、數(shù)字和符號(hào)的組合。為了傳送這些信息，首先要將每一個(gè)字母、數(shù)字或括號(hào)用二進(jìn)制代碼表示。2.1.1 信息、數(shù)據(jù)和信號(hào) 2.1.1 信息、數(shù)據(jù)和信號(hào)信息、數(shù)據(jù)和信號(hào)n被傳輸?shù)亩M(jìn)制代碼稱為被傳輸?shù)亩M(jìn)制代碼稱為數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)（Data）,是信息的表示是信息的表示形式。形式。n信號(hào)是數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中的電信號(hào)的表示形式。主要形信號(hào)是數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中的電信號(hào)的表示形式。主要形式有：式有：n模擬信號(hào)：連續(xù)變換的電信號(hào)，它的取值可以是無(wú)限個(gè)。模擬信號(hào)：連續(xù)變換的電信號(hào)，它的取值可以是無(wú)限個(gè)。n數(shù)字信號(hào)：是一種離散信號(hào)，它的取值是有限的數(shù)字信號(hào)：是一種離散信號(hào)，它的取值是有限的返回

3、返回2.1.1 信息、數(shù)據(jù)和信號(hào)信息、數(shù)據(jù)和信號(hào)模擬與數(shù)字的特點(diǎn)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)送器接收器調(diào)制解調(diào)器PC 機(jī)公用電話網(wǎng)調(diào)制解調(diào)器數(shù)字比特流數(shù)字比特流模擬信號(hào)模擬信號(hào) 正文正文數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)源系統(tǒng)目的系統(tǒng)傳輸系統(tǒng)輸出信息PC 機(jī)2.1.2 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)是指通過(guò)通信線路和通信控制處理設(shè)備將分布在各處的數(shù)據(jù)終端設(shè)備連接起來(lái)，執(zhí)行數(shù)據(jù)傳輸功能的系統(tǒng)。2.1.3. 數(shù)據(jù)通信、數(shù)字通信和模擬通信不同類型的數(shù)據(jù)以不同類型的信號(hào)形式傳輸有不同類型的數(shù)據(jù)以不同類型的信號(hào)形式傳輸有4種組合種組合模擬數(shù)據(jù)模擬信號(hào)放大器調(diào)制器模擬數(shù)據(jù)數(shù)字信號(hào) PCM編碼器

4、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)模擬信號(hào)調(diào)制器數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)數(shù)字信號(hào) 數(shù)字發(fā)送器2.1.4 數(shù)據(jù)通信的技術(shù)指標(biāo) 1.信道帶寬與信道容量n信道帶寬是指信道中傳輸?shù)男盘?hào)在不失真的情況下所占用的頻率范圍，通常稱為信道的通用頻帶，單位用赫茲（Hz）表示。n信道帶寬是由信道的物理特性所決定的，例如，電話線路的頻率范圍在3003400Hz，則它的帶寬3003400Hz。n信道容量是衡量一個(gè)信道傳輸數(shù)字信號(hào)的重要參數(shù)。信道容量是指單位時(shí)間內(nèi)信道上所能傳輸?shù)淖畲蟊忍財(cái)?shù)，用每秒比特?cái)?shù)（bps）表示。當(dāng)傳輸?shù)男盘?hào)速率超過(guò)信道的最大信號(hào)速率時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生失真。1. 信道帶寬與信道容量 n通常，信道容量和信道帶寬具有正比的關(guān)系，帶寬越大，容量越高，

5、所以要提高信號(hào)的傳輸率，信道就要有足夠的帶寬。n從理論上看，增加信道帶寬是可以增加信道容量的，但在實(shí)際上，信道帶寬的無(wú)限增加并不能使信道容量無(wú)限增加，其原因是在一些實(shí)際情況下，信道中存在噪聲或干擾，制約了帶寬的增加。 n無(wú)噪聲信道和有噪聲信道的最大傳輸速率與信道帶寬的關(guān)系，有兩個(gè)重要的準(zhǔn)則，即奈奎斯特定理和香農(nóng)定理。1. 信道帶寬與信道容量n奈奎斯特(Nyquist)定理n1942年，H.Nyquist證明：如果一個(gè)任意信號(hào)通過(guò)帶寬為W的理想低通濾波器,在理想的條件下(即無(wú)噪聲),有限帶寬為W的信道，其最大的數(shù)據(jù)傳輸速率C(信道容量)為 C=2Wlog2N （b/s） (2.1)n式中N是離散

6、性信號(hào)或電平的個(gè)數(shù)。n這就是著名的奈奎斯特(Nyquist)公式，也稱奈奎斯特(Nyquist)定理或取樣定理。例如，一個(gè)無(wú)噪聲帶寬為2000 Hz的信道不能傳送速率超過(guò)4000 b/s的二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)。1. 信道帶寬與信道容量n奈奎斯特(Nyquist)定理n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？n解 由于傳送的二進(jìn)制信號(hào)是“1”、“0”兩個(gè)電平，所以N=2;又因?yàn)閃=3000Hz，則信道容量，即數(shù)據(jù)傳輸速率C=2Wlog2N=6000b/s。n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？n

7、 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C=24000log28=24kb/s。1. 信道帶寬與信道容量n香農(nóng)(CShannon)定理n1948年，香農(nóng)(CShannon)把奈奎斯特的定理進(jìn)一步擴(kuò)展到了信道受到隨機(jī)噪聲干擾的情況，即香農(nóng)定理。nClaude Shannon認(rèn)為，在有噪聲的環(huán)境中，信道容量將與信噪功率比有關(guān)。 根據(jù)香農(nóng)(Shannon)定理，在給定帶寬為W、信噪功率比為S/N的信道中，最大數(shù)據(jù)傳輸速率C為n式中,S/N常用分貝形式來(lái)表示，為信噪功率比，其計(jì)算公式如下：2log (1)SCWN1. 信道帶寬與信道容量 n香農(nóng)(CS

8、hannon)定理n由香農(nóng)定律可知，在信道容量不變時(shí)增加帶寬就允許降低信噪比。如果通信系統(tǒng)擴(kuò)展到寬帶上，就可以在保持誤碼率性能以及保證信道容量達(dá)到預(yù)期水平的情況下降低信噪比。 返回10lgSN信號(hào)功率P1 噪聲功率P2 (dB) 1. 信道帶寬與信道容量n 例： 一個(gè)數(shù)字信號(hào)通過(guò)兩種物理狀態(tài)，經(jīng)信噪比為20dB的3kHz帶寬信道傳送，其數(shù)據(jù)率不會(huì)超過(guò)多少？n解 按Shannon定理，在信噪比為20dB的信道上，信道最大容量為n已知信噪比電平為20dB，信噪功率比S/N用分貝表示，其計(jì)算公式如下：n則信噪功率比S/N=100，由此得n C=3000log2 (1+100)=30006.66=19

9、.98kb/s n即數(shù)據(jù)率不會(huì)超過(guò)19.98kb/s。2. 數(shù)據(jù)傳輸速率2. 數(shù)據(jù)傳輸速率T1碼元速率和信息速率3. 誤碼率4. 時(shí)延4. 時(shí)延2.2.1 數(shù)據(jù)傳輸方式數(shù)據(jù)傳輸方式 1 1并行傳輸方式并行傳輸方式 采用并行傳輸方式，可以一次傳輸多位數(shù)據(jù)。相應(yīng)地，從發(fā)送采用并行傳輸方式，可以一次傳輸多位數(shù)據(jù)。相應(yīng)地，從發(fā)送端到接收端的信道需要若干根傳輸線。例如，計(jì)算機(jī)的并行口常用端到接收端的信道需要若干根傳輸線。例如，計(jì)算機(jī)的并行口常用于連接打印機(jī)，每次并行輸出于連接打印機(jī)，每次并行輸出8 8位數(shù)據(jù)，位數(shù)據(jù)，如圖所示如圖所示。2 2串行傳輸方式串行傳輸方式 串行傳輸是一位一位地傳送的，從發(fā)送端到

10、接收端只要一根傳串行傳輸是一位一位地傳送的，從發(fā)送端到接收端只要一根傳輸線即可輸線即可如圖所示如圖所示。 串行數(shù)據(jù)通信又有三種不同的方向性結(jié)構(gòu)：?jiǎn)喂?、半雙工和全串行數(shù)據(jù)通信又有三種不同的方向性結(jié)構(gòu)：?jiǎn)喂?、半雙工和全雙工，雙工，如圖所示如圖所示。返回返回并行傳輸方式并行傳輸方式返回返回發(fā)送端接收端信道1信道2信道3信道4信道5信道6信道7信道8串行傳輸方式串行傳輸方式 返回返回發(fā)送端并串轉(zhuǎn)換12345678串并轉(zhuǎn)換接收端123456781 2 3 4 5 6 7 8單工、半雙工和全雙工單工、半雙工和全雙工返回返回發(fā) 送 設(shè) 備接 收 設(shè) 備數(shù) 據(jù) 流通 信 連 接（ a ） 單 工發(fā) 送 設(shè) 備

11、接 收 設(shè) 備發(fā) 送 設(shè) 備接 收 設(shè) 備數(shù) 據(jù) 流（ b ） 半 雙 工通 信 連 接發(fā) 送 設(shè) 備接 收 設(shè) 備接 收 設(shè) 備發(fā) 送 設(shè) 備數(shù) 據(jù) 流（ c ） 全 雙 工通 信 連 接2.2.2 多路復(fù)用技術(shù)多路復(fù)用技術(shù)n在長(zhǎng)途通信中，常常用到一些帶寬很大的傳輸介質(zhì)，如同軸電纜、地面微波、衛(wèi)星以及光纖等。它們的傳輸帶寬很寬，為了有效利用這些通信資源，通常使用復(fù)用技術(shù)，在同一介質(zhì)上，同時(shí)傳輸多個(gè)有限帶寬信號(hào)的方法，被稱為多路復(fù)用(Multiplexing)，使得多路信號(hào)可以共同使用同一條線路。信道復(fù)用的目的是讓不同的計(jì)算機(jī)連接到相同的信道上，共享信道資源。 2.2.2 多路復(fù)用技術(shù)多路復(fù)用

12、技術(shù)多路復(fù)用的原理如下圖所示，在發(fā)送端，多路復(fù)用器合并多路復(fù)用的原理如下圖所示，在發(fā)送端，多路復(fù)用器合并N個(gè)輸入信個(gè)輸入信號(hào)，在接收端，多路復(fù)用器通過(guò)譯碼，從復(fù)合信號(hào)中分離出原始信號(hào)，在接收端，多路復(fù)用器通過(guò)譯碼，從復(fù)合信號(hào)中分離出原始信號(hào)。整個(gè)過(guò)程包含復(fù)合、傳輸、分離三個(gè)過(guò)程。號(hào)。整個(gè)過(guò)程包含復(fù)合、傳輸、分離三個(gè)過(guò)程。分為三大類：分為三大類：頻分多路復(fù)用頻分多路復(fù)用（FDMFDM）、）、時(shí)分多路復(fù)用時(shí)分多路復(fù)用（TDMTDM）和）和 波分多路復(fù)用波分多路復(fù)用 返回返回多路復(fù)用器MUX多路復(fù)用器MUXN個(gè)信源N個(gè)輸出頻分多路復(fù)用頻分多路復(fù)用 在物理信道的可用帶寬超過(guò)單路信號(hào)所需帶寬的情況下，可

13、將該物理信在物理信道的可用帶寬超過(guò)單路信號(hào)所需帶寬的情況下，可將該物理信道的總帶寬分割成若干個(gè)子信道，每個(gè)子信道傳輸一路信號(hào)。（例如語(yǔ)道的總帶寬分割成若干個(gè)子信道，每個(gè)子信道傳輸一路信號(hào)。（例如語(yǔ)音信號(hào)音信號(hào)300-3400Hz300-3400Hz）頻分復(fù)用技術(shù)常用于模擬信號(hào)傳輸，如無(wú)線電廣播、頻分復(fù)用技術(shù)常用于模擬信號(hào)傳輸，如無(wú)線電廣播、電視和載波電話等，必須與調(diào)制解調(diào)技術(shù)結(jié)合使用。電視和載波電話等，必須與調(diào)制解調(diào)技術(shù)結(jié)合使用。 為了避免相臨頻為了避免相臨頻段互擾段互擾，頻段之間必須保留一定的間隙，該間隙稱為保護(hù)帶。，頻段之間必須保留一定的間隙，該間隙稱為保護(hù)帶。 返回返回多路復(fù)用器MUX多

14、路復(fù)用器MUXS1S2S3頻分多路復(fù)用FDM時(shí)分多路復(fù)用時(shí)分多路復(fù)用時(shí)分多路復(fù)用（時(shí)分多路復(fù)用（Time Division Multiplexing,TDM) ：當(dāng)信道：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)，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)，可以將使用信道的時(shí)間分成一個(gè)個(gè)的時(shí)間片，按一定規(guī)則可以將使用信道的時(shí)間分成一個(gè)個(gè)的時(shí)間片，按一定規(guī)則將這些時(shí)間片分配給各路信號(hào)，每一路信號(hào)只能在自己的將這些時(shí)間片分配給各路信號(hào)，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)行傳輸時(shí)間片內(nèi)獨(dú)占信道進(jìn)行傳輸返回返回S1S2S3S1S2時(shí)間頻率波分多路復(fù)用波分多路復(fù)用WDMnWDM主

15、要用于全光纖網(wǎng)組成的通信系統(tǒng)。波分復(fù)用就是光的頻分復(fù)用。人們借用傳統(tǒng)的載波電話的頻分復(fù)用的概念，可以做到使用一根光纖來(lái)同時(shí)傳輸多個(gè)頻率很接近的光載波信號(hào),提高了光纖的傳輸能力。n最初，在一根光纖上只能復(fù)用兩路光載波信號(hào)，隨著技術(shù)的發(fā)展，在一根光纖上復(fù)用的路數(shù)越來(lái)越多?，F(xiàn)在已達(dá)到在一根光纖上復(fù)用80路或更多路數(shù)的光載波信號(hào)，這種復(fù)用方式就是密集波分復(fù)用DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing)。波分多路復(fù)用（續(xù)）波分多路復(fù)用（續(xù)）n波分復(fù)用WDM(Wavelength Division Multiplexing)是將兩種或多種不同波長(zhǎng)的光載波信號(hào)（

16、攜帶各種信息）在發(fā)送端經(jīng)復(fù)用器(亦稱合波器，Multiplexer)匯合在一起，并耦合到光線路的同一根光纖中進(jìn)行傳輸?shù)募夹g(shù)；在接收端，經(jīng)解復(fù)用器(亦稱分波器或稱去復(fù)用器，Demultiplexer)將各種波長(zhǎng)的光載波分離，波分多路復(fù)用（續(xù)）波分多路復(fù)用（續(xù)）n然后由光接收機(jī)作進(jìn)一步處理以恢復(fù)原信號(hào)。這種在同一根光纖中同時(shí)傳輸兩個(gè)或眾多不同波長(zhǎng)光信號(hào)的技術(shù)，稱為波分復(fù)用。（光波為載波）波分多路復(fù)用（續(xù)）波分多路復(fù)用（續(xù)）2.3 數(shù)據(jù)交換技術(shù)n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

17、個(gè)過(guò)程稱為交換。n數(shù)據(jù)交換數(shù)據(jù)交換:在多個(gè)數(shù)據(jù)終端設(shè)備之間,為任意兩個(gè)終端設(shè)備建立數(shù)據(jù)通信臨時(shí)的互連通路的過(guò)程稱數(shù)據(jù)交換n交換系統(tǒng)的基本功能是提供用戶通信接口之間的連接。在不同的交換方式中，其連接可以是物理的，也可以是邏輯的。2.3 數(shù)據(jù)交換技術(shù)n物理連接，是指用戶通信過(guò)程中，不論用戶有無(wú)信息傳送，交換網(wǎng)絡(luò)始終按預(yù)先分配的方法保持其專用的接續(xù)通路；n邏輯連接則只有在用戶有信息傳送時(shí)，才按需分配提供接續(xù)通路。因此，邏輯連接也稱之為虛連接(Virtual Connection)。2.3數(shù)據(jù)交換技術(shù)n交換方式分類n由電信網(wǎng)可知，數(shù)據(jù)交換方式基本上分為三種：n電路交換(CS，Circuit Switc

18、h)n報(bào)文交換(MS，Message Switch)n分組交換(PS，Packet Switch) 。1. 電電路交換路交換 進(jìn)行數(shù)據(jù)通信時(shí)，在數(shù)據(jù)傳輸期間，源結(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信時(shí)，在數(shù)據(jù)傳輸期間，源結(jié)點(diǎn)與目標(biāo)結(jié)點(diǎn)之間存在一條由中轉(zhuǎn)結(jié)點(diǎn)構(gòu)成的專與目標(biāo)結(jié)點(diǎn)之間存在一條由中轉(zhuǎn)結(jié)點(diǎn)構(gòu)成的專用物理線路。需要線路建立、數(shù)據(jù)傳送和線路用物理線路。需要線路建立、數(shù)據(jù)傳送和線路拆除三個(gè)過(guò)程。如圖示拆除三個(gè)過(guò)程。如圖示返回返回7653142BDFECA網(wǎng)絡(luò)站網(wǎng)絡(luò)通信結(jié)點(diǎn)電路交換 電路交換舉例nC 和 D 通話只經(jīng)過(guò)一個(gè)本地交換機(jī)n通話在 C 到 D 的連接上進(jìn)行電路交換特點(diǎn)電路交換特點(diǎn)返回返回(1)電路交換是一種

19、實(shí)時(shí)交換，適用于實(shí)時(shí)要求高的話音通信電路交換是一種實(shí)時(shí)交換，適用于實(shí)時(shí)要求高的話音通信(全程的傳輸時(shí)間全程的傳輸時(shí)間200ms)。(2)在通信前要通過(guò)呼叫為主、被叫用戶建立一條局間邏輯的在通信前要通過(guò)呼叫為主、被叫用戶建立一條局間邏輯的端端-端連接。如果呼叫請(qǐng)求數(shù)超過(guò)交換網(wǎng)的連接能力端連接。如果呼叫請(qǐng)求數(shù)超過(guò)交換網(wǎng)的連接能力(過(guò)負(fù)過(guò)負(fù)荷荷)，用戶會(huì)聽(tīng)到忙音。衡量電話交換服務(wù)質(zhì)量的指標(biāo)之一，用戶會(huì)聽(tīng)到忙音。衡量電話交換服務(wù)質(zhì)量的指標(biāo)之一是呼叫損失率，簡(jiǎn)稱為呼損率。是呼叫損失率，簡(jiǎn)稱為呼損率。 (3)電路交換預(yù)分配帶寬，話路接通后，即使無(wú)信息傳送也虛電路交換預(yù)分配帶寬，話路接通后，即使無(wú)信息傳送也

20、虛占電路。據(jù)統(tǒng)計(jì)，傳送數(shù)字話音時(shí)電路利用率僅為占電路。據(jù)統(tǒng)計(jì)，傳送數(shù)字話音時(shí)電路利用率僅為36%。(4)在傳送信息時(shí)，沒(méi)有任何差錯(cuò)控制措施，不利于傳輸可靠在傳送信息時(shí)，沒(méi)有任何差錯(cuò)控制措施，不利于傳輸可靠性要求高的突發(fā)性數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。采用電路交換方式的交換節(jié)性要求高的突發(fā)性數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。采用電路交換方式的交換節(jié)點(diǎn)在建立的連接通路上通常只提供一種基本的傳送速率點(diǎn)在建立的連接通路上通常只提供一種基本的傳送速率(如如64kb/s)。2. 存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)方式：（存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)方式：（Store and Fordward Switching)Store and Fordward Switching)

21、是指網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)是指網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)（交換設(shè)備）先將途徑的數(shù)據(jù)按傳輸單元接收下并存儲(chǔ)下來(lái)，然后（交換設(shè)備）先將途徑的數(shù)據(jù)按傳輸單元接收下并存儲(chǔ)下來(lái)，然后選擇一條適當(dāng)?shù)逆溌忿D(zhuǎn)發(fā)出去。根據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)單元的不同存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換選擇一條適當(dāng)?shù)逆溌忿D(zhuǎn)發(fā)出去。根據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)單元的不同存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換又分為報(bào)文交換又分為報(bào)文交換和和分組交換。分組交換。報(bào)文交換：是一種基于報(bào)文交換：是一種基于“存儲(chǔ)存儲(chǔ)/ /轉(zhuǎn)發(fā)轉(zhuǎn)發(fā)”原理的的一種交換技術(shù)原理的的一種交換技術(shù)報(bào)文報(bào)文: : 在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，不管發(fā)送數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度是多少，都把它在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，不管發(fā)送數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度是多少，都把它當(dāng)做一個(gè)邏輯單元，在發(fā)送的數(shù)據(jù)上加上目的地址、源地址當(dāng)做一個(gè)邏輯單元，在發(fā)送的

22、數(shù)據(jù)上加上目的地址、源地址與控制信息，按一定的格式打包后組成一個(gè)報(bào)文。優(yōu)點(diǎn)如下：與控制信息，按一定的格式打包后組成一個(gè)報(bào)文。優(yōu)點(diǎn)如下：（1）線路利用率較高）線路利用率較高（2）目的節(jié)點(diǎn)可以為目的端系統(tǒng)暫存報(bào)文，可以對(duì)報(bào)文進(jìn)行）目的節(jié)點(diǎn)可以為目的端系統(tǒng)暫存報(bào)文，可以對(duì)報(bào)文進(jìn)行 差錯(cuò)控制差錯(cuò)控制（3）可以將一個(gè)報(bào)文發(fā)送到多個(gè)目的地）可以將一個(gè)報(bào)文發(fā)送到多個(gè)目的地返回返回報(bào)文交換（續(xù)）報(bào)文交換（續(xù)）（4）可以設(shè)置優(yōu)先權(quán)）可以設(shè)置優(yōu)先權(quán)（5）每個(gè)報(bào)文都要進(jìn)行路由）每個(gè)報(bào)文都要進(jìn)行路由缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：（1）實(shí)時(shí)性較差）實(shí)時(shí)性較差（2）有時(shí)接收數(shù)據(jù)較多，不得不丟失報(bào)文，）有時(shí)接收數(shù)據(jù)較多，不得不丟失報(bào)文，同時(shí)

23、會(huì)阻止其它報(bào)文的傳送。同時(shí)會(huì)阻止其它報(bào)文的傳送。3. 分組交換分組交換分組交換的傳輸方式也屬于分組交換的傳輸方式也屬于“存儲(chǔ)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)轉(zhuǎn)發(fā)”方方式，不是以報(bào)文為單位進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的，而是以式，不是以報(bào)文為單位進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的，而是以更短的更短的“報(bào)文分組報(bào)文分組”為單位進(jìn)行交換傳輸。為單位進(jìn)行交換傳輸。分組交換與報(bào)文交換的區(qū)別在于限制所傳輸數(shù)據(jù)分組交換與報(bào)文交換的區(qū)別在于限制所傳輸數(shù)據(jù)的最大長(zhǎng)度的最大長(zhǎng)度,典型的最大長(zhǎng)度是典型的最大長(zhǎng)度是1000或幾千特。或幾千特。發(fā)送站將一個(gè)長(zhǎng)報(bào)文分成多個(gè)報(bào)文分組，接收站發(fā)送站將一個(gè)長(zhǎng)報(bào)文分成多個(gè)報(bào)文分組，接收站將多個(gè)報(bào)文分組按順序重新組織成一個(gè)長(zhǎng)報(bào)文。將多個(gè)報(bào)文

24、分組按順序重新組織成一個(gè)長(zhǎng)報(bào)文。返回返回分組交換（續(xù)）分組交換（續(xù)）返回返回分組交換網(wǎng)在實(shí)際應(yīng)用中有兩種工作方式為數(shù)據(jù)報(bào)和虛電分組交換網(wǎng)在實(shí)際應(yīng)用中有兩種工作方式為數(shù)據(jù)報(bào)和虛電路方式。路方式。（1）數(shù)據(jù)報(bào)方式：數(shù)據(jù)報(bào)方式：交換網(wǎng)把進(jìn)網(wǎng)的任一分組都當(dāng)作單獨(dú)交換網(wǎng)把進(jìn)網(wǎng)的任一分組都當(dāng)作單獨(dú)的的“小報(bào)文小報(bào)文”來(lái)處理，而不管它屬于哪個(gè)報(bào)文的分組，就來(lái)處理，而不管它屬于哪個(gè)報(bào)文的分組，就像報(bào)文交換中把一份報(bào)文進(jìn)行單獨(dú)處理一樣。這種分組交像報(bào)文交換中把一份報(bào)文進(jìn)行單獨(dú)處理一樣。這種分組交換方式簡(jiǎn)稱為數(shù)據(jù)報(bào)傳輸方式，作為基本傳輸單位的換方式簡(jiǎn)稱為數(shù)據(jù)報(bào)傳輸方式，作為基本傳輸單位的“小小報(bào)文報(bào)文”被稱為數(shù)據(jù)

25、報(bào)（被稱為數(shù)據(jù)報(bào)（datagram）。）。 在數(shù)據(jù)報(bào)方式中，每個(gè)數(shù)據(jù)包都獨(dú)立進(jìn)行處理，每個(gè)在數(shù)據(jù)報(bào)方式中，每個(gè)數(shù)據(jù)包都獨(dú)立進(jìn)行處理，每個(gè)節(jié)點(diǎn)根據(jù)一個(gè)路由選擇算法，為每個(gè)數(shù)據(jù)包選擇一條路徑。節(jié)點(diǎn)根據(jù)一個(gè)路由選擇算法，為每個(gè)數(shù)據(jù)包選擇一條路徑。 一個(gè)大的數(shù)據(jù)各個(gè)數(shù)據(jù)包可能從不同的路徑達(dá)到目的地，一個(gè)大的數(shù)據(jù)各個(gè)數(shù)據(jù)包可能從不同的路徑達(dá)到目的地，每個(gè)數(shù)據(jù)包都有相應(yīng)的分割信息，到達(dá)終點(diǎn)以后，接收端每個(gè)數(shù)據(jù)包都有相應(yīng)的分割信息，到達(dá)終點(diǎn)以后，接收端可以根據(jù)這些信息把它們重新組裝起來(lái)，恢復(fù)原來(lái)的數(shù)據(jù)可以根據(jù)這些信息把它們重新組裝起來(lái)，恢復(fù)原來(lái)的數(shù)據(jù)塊。塊。數(shù)據(jù)報(bào)交換數(shù)據(jù)報(bào)交換數(shù)據(jù)報(bào)交換返回返回同一報(bào)文的不

26、同分組可以有不同的傳輸路徑。同一報(bào)文的不同分組可以有不同的傳輸路徑。 同一報(bào)文的不同分組到達(dá)目的結(jié)點(diǎn)時(shí)可能出現(xiàn)同一報(bào)文的不同分組到達(dá)目的結(jié)點(diǎn)時(shí)可能出現(xiàn)亂序、重復(fù)與丟失現(xiàn)象。亂序、重復(fù)與丟失現(xiàn)象。 每一個(gè)分組在傳輸過(guò)程中都必須帶有目的地每一個(gè)分組在傳輸過(guò)程中都必須帶有目的地址與源地址。址與源地址。 數(shù)據(jù)報(bào)方式報(bào)文傳輸延遲較大，適用于突發(fā)性數(shù)據(jù)報(bào)方式報(bào)文傳輸延遲較大，適用于突發(fā)性通信，不適用于長(zhǎng)報(bào)文、會(huì)話式通信。通信，不適用于長(zhǎng)報(bào)文、會(huì)話式通信。 在研究數(shù)據(jù)報(bào)交換方式的優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，人們進(jìn)一步提出了在研究數(shù)據(jù)報(bào)交換方式的優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，人們進(jìn)一步提出了虛電路交換方式。虛電路交換方式。虛電路交換虛

27、電路交換返回返回（2）虛電路方式虛電路方式：類似于線路交換方式。：類似于線路交換方式。虛電路方式試圖將數(shù)據(jù)報(bào)方式與線路交換方式虛電路方式試圖將數(shù)據(jù)報(bào)方式與線路交換方式結(jié)合起來(lái)，發(fā)揮兩種方法的優(yōu)點(diǎn)，達(dá)到最佳的結(jié)合起來(lái)，發(fā)揮兩種方法的優(yōu)點(diǎn)，達(dá)到最佳的數(shù)據(jù)交換效果。虛電路方式在分組發(fā)送之前，數(shù)據(jù)交換效果。虛電路方式在分組發(fā)送之前，需要在發(fā)送方和接收方建立一條在邏輯上連接需要在發(fā)送方和接收方建立一條在邏輯上連接的路徑稱虛電路。的路徑稱虛電路。分組交換（續(xù)）分組交換（續(xù)）返回返回虛電路方式的特點(diǎn)虛電路方式的特點(diǎn)(1) 在每次報(bào)文分組發(fā)送之前，必須在發(fā)送方與接收方在每次報(bào)文分組發(fā)送之前，必須在發(fā)送方與接收

28、方之間建立一條邏輯連接。之間建立一條邏輯連接。(2) 一次通信的所有報(bào)文分組都通過(guò)這條虛電路順序傳一次通信的所有報(bào)文分組都通過(guò)這條虛電路順序傳送，因此報(bào)文分組不必帶目的地址、源地址等輔助信息。送，因此報(bào)文分組不必帶目的地址、源地址等輔助信息。報(bào)文分組到達(dá)目的結(jié)點(diǎn)時(shí)不會(huì)出現(xiàn)丟失、重復(fù)與亂序的報(bào)文分組到達(dá)目的結(jié)點(diǎn)時(shí)不會(huì)出現(xiàn)丟失、重復(fù)與亂序的現(xiàn)象?，F(xiàn)象。(3) 報(bào)文分組通過(guò)虛電路上的每個(gè)結(jié)點(diǎn)時(shí)，結(jié)點(diǎn)只需要報(bào)文分組通過(guò)虛電路上的每個(gè)結(jié)點(diǎn)時(shí)，結(jié)點(diǎn)只需要做差錯(cuò)檢測(cè)，而不需要做路徑選擇。做差錯(cuò)檢測(cè)，而不需要做路徑選擇。(4) 通信子網(wǎng)中每個(gè)結(jié)點(diǎn)可以和任何結(jié)點(diǎn)建立多條虛電通信子網(wǎng)中每個(gè)結(jié)點(diǎn)可以和任何結(jié)點(diǎn)建立多

29、條虛電路連接。路連接。電路交換、報(bào)文交換和分組交換比較電路交換、報(bào)文交換和分組交換比較2.4 差錯(cuò)控制差錯(cuò)控制 根據(jù)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型，當(dāng)數(shù)據(jù)根據(jù)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型，當(dāng)數(shù)據(jù)從信源發(fā)出，經(jīng)過(guò)通信信道傳輸，由于從信源發(fā)出，經(jīng)過(guò)通信信道傳輸，由于信道總存在著一定的噪聲，數(shù)據(jù)到達(dá)信信道總存在著一定的噪聲，數(shù)據(jù)到達(dá)信宿端后，接收的信號(hào)實(shí)際上是數(shù)據(jù)信號(hào)宿端后，接收的信號(hào)實(shí)際上是數(shù)據(jù)信號(hào)和噪聲信號(hào)的疊加。接收端在取樣時(shí)鐘和噪聲信號(hào)的疊加。接收端在取樣時(shí)鐘作用下接收數(shù)據(jù)，并根據(jù)閾值電平判斷作用下接收數(shù)據(jù)，并根據(jù)閾值電平判斷信號(hào)電平。如果噪聲對(duì)信號(hào)的影響非常信號(hào)電平。如果噪聲對(duì)信號(hào)的影響非常大時(shí)，就會(huì)造成數(shù)據(jù)的

30、傳輸錯(cuò)誤，大時(shí)，就會(huì)造成數(shù)據(jù)的傳輸錯(cuò)誤， 返回返回?cái)?shù)據(jù)通信中的實(shí)際情況數(shù)據(jù)通信中的實(shí)際情況通信信道中的噪聲 n通信信道中的噪聲分為熱噪聲和沖擊噪聲。n熱噪聲：熱噪聲：是由傳輸媒體的電子熱運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的，其特點(diǎn)是時(shí)刻存在，幅度小，干擾強(qiáng)度與頻率無(wú)關(guān)，但頻譜很寬，屬于隨機(jī)噪聲。n由熱噪聲引起的差錯(cuò)屬于一種隨機(jī)差錯(cuò)。n沖擊噪聲：沖擊噪聲：是由外界電磁干擾引起的，與熱噪聲相比，沖擊噪聲的幅度較大，是引起差錯(cuò)的主要原因。沖擊噪聲持續(xù)時(shí)間與數(shù)據(jù)傳輸中每個(gè)比特的發(fā)送時(shí)間相比，可能較長(zhǎng)，因而沖擊噪聲引起的相鄰多個(gè)數(shù)據(jù)位出錯(cuò)呈突發(fā)性。n沖擊噪聲引起的傳輸差錯(cuò)稱為突發(fā)差錯(cuò)。 差錯(cuò)的控制 n在數(shù)據(jù)通信中，原發(fā)送信息，不

31、具備抗干擾性能，如果引入冗余度后，就可以使新的碼組具有一定的抗干擾能力。n例如，兩個(gè)碼元構(gòu)成四種碼組00、01、10、11，無(wú)法檢錯(cuò)，而使用三個(gè)碼元，有用碼組為000、011、101和110；n目前差錯(cuò)控制常采用冗余編碼方案，檢測(cè)和糾正信息傳輸中產(chǎn)生的錯(cuò)誤。n冗余編碼思想就是：把要發(fā)送的有效數(shù)據(jù)在發(fā)送時(shí)按照所使用的某種差錯(cuò)編碼規(guī)則加上控制碼（冗余碼），當(dāng)信息到達(dá)接收端后，再按照相應(yīng)的校驗(yàn)規(guī)則檢驗(yàn)收到的信息是否正確。差錯(cuò)編碼n差錯(cuò)檢測(cè)編碼：n奇偶校驗(yàn)碼；nCRC循環(huán)冗余碼等奇偶校驗(yàn)碼n 奇偶校驗(yàn)是一種最基本的校驗(yàn)方法，其規(guī)則是在原始數(shù)據(jù)位后附加一個(gè)校驗(yàn)位，構(gòu)成一個(gè)帶有校驗(yàn)位的碼組，使得碼組中“1

32、”的個(gè)數(shù)成為偶數(shù)（稱為偶校驗(yàn)）或者奇數(shù)（稱為奇校驗(yàn)），并把整個(gè)碼組一起發(fā)送出去。n 接收端在收到信號(hào)后，對(duì)每一個(gè)碼組檢查其中“1”的個(gè)數(shù)是否為偶數(shù)（對(duì)奇校驗(yàn)則檢查“1”的個(gè)數(shù)是否為奇數(shù)），如果檢查通過(guò)就認(rèn)為收到的數(shù)據(jù)正確，否則發(fā)回一個(gè)信號(hào)給發(fā)送端，要求重新發(fā)送該數(shù)據(jù)。奇偶校驗(yàn)又可分為垂直奇偶校驗(yàn)、水平奇偶校驗(yàn)和水平垂直奇偶校驗(yàn)。n（1）垂直奇偶校驗(yàn)垂直奇偶校驗(yàn)（2）水平奇偶校驗(yàn) 為了降低對(duì)突發(fā)錯(cuò)誤的漏檢率，可以采用水平奇偶校驗(yàn)的方法。水平奇偶校驗(yàn)又稱為橫向奇偶校驗(yàn)，它是對(duì)各個(gè)信息段的相應(yīng)位橫向進(jìn)行編碼，產(chǎn)生一個(gè)奇偶校驗(yàn)冗余位。水平奇偶校驗(yàn)循環(huán)冗余碼CRCn循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（Cycle Redun

33、dancy Check，簡(jiǎn)稱CRC）是一種被廣泛采用的多項(xiàng)式編碼。所謂多項(xiàng)式碼，就是將二進(jìn)制形式的碼元看作是僅具有“0”或“1”兩種取值的多項(xiàng)式的系數(shù)，k個(gè)碼元看做是k項(xiàng)多項(xiàng)式xk-1+x0表達(dá)式的系數(shù)。例如101101對(duì)應(yīng)的多項(xiàng)式是x5+x3+x2+1,而多項(xiàng)式x5+x3+x2+x+1對(duì)應(yīng)的代碼為101111。nCRC的原理為：假設(shè)要傳送的信息有k位，則發(fā)送端會(huì)自動(dòng)加上r位的校驗(yàn)序列，然后再傳送出去，這k+r位數(shù)可以被某個(gè)事先設(shè)定好的數(shù)整除。當(dāng)接收端收到數(shù)據(jù)后用原先那個(gè)設(shè)定好的數(shù)來(lái)除，若沒(méi)有余數(shù)出現(xiàn)，則表示數(shù)據(jù)傳送正確，相反地，若有余數(shù)出現(xiàn)，則表示數(shù)據(jù)傳送有誤。循環(huán)冗余碼CRC循環(huán)冗余碼CR

34、CnCRC碼在發(fā)送端編碼和接收端校驗(yàn)碼時(shí)，都可以利用生成多項(xiàng)式G（x）來(lái)得到。K位要發(fā)送的信息可對(duì)應(yīng)（k-1）次的多項(xiàng)式K（x），r位的冗余位則對(duì)應(yīng)于一個(gè)（r-1）次的多項(xiàng)式R（x），由k位信息位加r位冗余位組成的n=k+r位碼字則對(duì)應(yīng)于一個(gè)（n-1）次的多項(xiàng)式p（x）= xrm（x） +R（x）。n由信息位產(chǎn)生冗余位的編碼過(guò)程，就是已知m（x）求R（x）的過(guò)程。在CRC碼中可以通過(guò)找到一個(gè)特定的r次多項(xiàng)式G（x），然后用xrm（x）去除以G（x），得到的余式就是R（x）。 循環(huán)冗余碼CRCn例如：要發(fā)送的信息位101011011，雙方約定G(x)=x4+x3+x2+1作為生成多項(xiàng)式,求出CR

35、C碼的校驗(yàn)序列碼，并驗(yàn)證收到的碼字的正確性。n編碼 信息序列101011011對(duì)應(yīng)的碼多項(xiàng)式為K（x）=x8+x6+x4+x3+x+1；xrm（x）=x12+x10+x8+x7+x5+x4，對(duì)應(yīng)的代碼為1010110110000(其實(shí)就是在原信息位101011011后加4個(gè)0,其中4為生成多項(xiàng)式G(x)=x4+x3+x2+1的最高次冪)；生成多項(xiàng)式G（x）=x4+x3+x2+1對(duì)應(yīng)的代碼為11101。n 用模2除法進(jìn)行1010110110000除以11101，過(guò)程如圖2.22所示,得到的最后余數(shù)0110就是冗余位，相應(yīng)的R（x）=x2+x。n由于p（x）=xrm（x）+R（x）= x12+x1

36、0+x8+x7+x5+x4+x2+x,對(duì)應(yīng)的要傳輸?shù)腃RC為1010110110110(即在信息位101011011的后面加上0110,熟練后可直接在信息位后面加冗余位來(lái)得到要傳輸?shù)拇a字。循環(huán)冗余碼CRC循環(huán)冗余碼CRCn在接收方收到此碼字后,再將此碼字除以生成多項(xiàng)式G(x)所對(duì)應(yīng)二進(jìn)制位串11101,若能整除,即余數(shù)為零,則表明傳輸中沒(méi)有錯(cuò),否則,表明傳輸有差錯(cuò)2.5 數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì) 2.5.1 有線傳輸介質(zhì)有線傳輸介質(zhì) 2.5.2 無(wú)線傳輸介質(zhì)無(wú)線傳輸介質(zhì) 返回返回主要內(nèi)容主要內(nèi)容2.3.1 有線傳輸介質(zhì)有線傳輸介質(zhì)2.3.1 有線傳輸介質(zhì)有線傳輸介質(zhì) 1雙絞線雙絞線 雙絞線由兩根彼此絕緣的銅導(dǎo)線組成，如下圖。雙絞線既能傳輸雙絞線由兩根彼此絕緣的銅導(dǎo)線組成，如下圖。雙絞線既能傳輸模擬信號(hào)，也能傳輸數(shù)字信號(hào)。雙絞線分為屏蔽雙絞線（模擬信號(hào)，也能傳輸數(shù)字信號(hào)。雙絞線分為屏蔽雙絞線（STPSTP）與）與非屏蔽雙絞線（非屏蔽雙絞線（UTPUTP）兩大