計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)---物理層課件

1、第3章 物理層本章學(xué)習(xí)要求：掌握：物理層與物理層協(xié)議的基本概念。掌握：數(shù)據(jù)通信的基本概念。了解：無線與衛(wèi)星通信技術(shù)的基本概念。掌握：數(shù)據(jù)編碼的類型和基本方法。了解：基帶傳輸?shù)幕靖拍睢Ｕ莆眨侯l帶傳輸?shù)幕靖拍?。掌握：多路?fù)用的分類與特點(diǎn)。掌握：廣域網(wǎng)中的數(shù)據(jù)交換技術(shù)。掌握：同步數(shù)字體系SDH的基本概念。3.1 物理層與物理層協(xié)議的基本概念3.1.1 物理層的基本概念 通信子網(wǎng)分為點(diǎn)-點(diǎn)通信線路通信子網(wǎng)與廣播信道通信子網(wǎng);廣域網(wǎng)主要采用點(diǎn)到點(diǎn)通信線路，局域網(wǎng)與城域網(wǎng)一般采用廣播信道;由于技術(shù)上存在較大的差異，因此在物理層和數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議上出現(xiàn)了兩個(gè)分支:一類是基于點(diǎn)-點(diǎn)通信線路另一類是基于廣播信

2、道。3.1.2 物理層基本服務(wù)功能物理層設(shè)計(jì)時(shí)主要考慮的是如何在連接開放系統(tǒng)的傳輸介質(zhì)上傳輸各種數(shù)據(jù)的比特流；計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可以利用的物理傳輸介質(zhì)與傳輸設(shè)備存在著很大的差異，設(shè)計(jì)物理層的主要目的是向數(shù)據(jù)鏈路層屏蔽通信技術(shù)的差異性；數(shù)據(jù)鏈路實(shí)體通過與物理層的接口，將數(shù)據(jù)傳送給物理層，通過物理層按比特流的順序，將信號(hào)傳輸?shù)搅硪粋€(gè)數(shù)據(jù)鏈路實(shí)體。 解決的核心問題是:上一層在實(shí)現(xiàn)時(shí)不需要考慮物理傳輸設(shè)備和傳輸介質(zhì)的差異. 3.1.3 物理層向數(shù)據(jù)鏈路層提供的服務(wù) 物理連接的建立、維護(hù)與釋放 ；物理連接分為點(diǎn)-點(diǎn)連接與多點(diǎn)連接 ；數(shù)據(jù)傳輸分為全雙工、半雙工與單工方式 ；數(shù)據(jù)傳輸分為串行傳輸方式與并行傳輸方式

3、；串行傳輸方式的物理數(shù)據(jù)服務(wù)單元是位；并行傳輸方式的物理數(shù)據(jù)服務(wù)單元是N位，N為并行連接的物理通道數(shù)。 3.2 數(shù)據(jù)通信的基本概念3.2.1 信息、數(shù)據(jù)與信號(hào)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的任務(wù)：能在發(fā)送和接收主機(jī)間正確的傳送表示這些信息的比特流。達(dá)到不同傳輸數(shù)據(jù)的不同傳輸質(zhì)量要求（速度、準(zhǔn)確率）。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)：關(guān)心信息用什么樣的編碼體制表示出來。1.信息的基本概念通信的目的是交換信息， 信息的載體可以是數(shù)字、文字、語音、圖形或圖像，計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的信息一般是字母、數(shù)字、語音、圖形或圖像的組合； 為了傳送這些信息，首先要將字母、數(shù)字、語音、圖形或圖像用二進(jìn)制代碼的數(shù)據(jù)來表示； 為了傳輸二進(jìn)制代碼的數(shù)據(jù)，必須將它們用模擬

4、或數(shù)字信號(hào)編碼的方式表示；數(shù)據(jù)通信是指在不同計(jì)算機(jī)之間傳送表示字母、數(shù)字、符號(hào)的二進(jìn)制代碼0、1比特序列的模擬或數(shù)字信號(hào)的過程。 信息編碼標(biāo)準(zhǔn)ASCII 碼被國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO接受，成為國際標(biāo)準(zhǔn)ISO 646，又稱為國際5號(hào)碼;它用于計(jì)算機(jī)內(nèi)碼，也用做數(shù)據(jù)通信中的編碼標(biāo)準(zhǔn);ASCII碼采用7位二進(jìn)制比特編碼，可以表示128個(gè)字符;ASCII 碼的字符分為圖形字符與控制字符兩類。圖形字符包括數(shù)字、字母、運(yùn)算符號(hào)、商用符號(hào)等。 參看:p60表3-1 數(shù)據(jù)與信息的區(qū)別：數(shù)據(jù):數(shù)據(jù)是用二進(jìn)制比特序列表示的文本、數(shù)字、語音、圖象、圖形與視頻。信息：是對數(shù)據(jù)在二進(jìn)制比特序列所表示意義的解釋。多媒體網(wǎng)絡(luò)應(yīng)

5、用利用數(shù)字通信系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)多媒體信息的傳輸是通信技術(shù)研究的重要內(nèi)容之一；與文本、圖形信息傳輸相比較，語音、圖像信息傳輸要求數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)具有高速率與低延時(shí)的特性；多媒體技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用，將對數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)提出更高的要求。 2.信號(hào)的概念 信號(hào)是數(shù)據(jù)在傳輸過程中電信號(hào)的表示形式；模擬信號(hào)（analog signal）的信號(hào)電平是連續(xù)變化的；數(shù)字信號(hào)（digital signal）是用兩種不同的電平去表示0、1比特序列的電壓脈沖信號(hào)表示；按照在傳輸介質(zhì)上傳輸?shù)男盘?hào)類型，通信系統(tǒng)分為模擬通信系統(tǒng)與數(shù)字通信系統(tǒng)兩種。 模擬信號(hào)波型數(shù)字信號(hào)波型3.2.2 數(shù)據(jù)傳輸類型與通信方式 網(wǎng)絡(luò)中兩臺(tái)計(jì)算機(jī)的通信過程

6、網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)中要解決的幾個(gè)基本問題數(shù)據(jù)傳輸類型：通信信道所允許傳輸?shù)男盘?hào)類型模擬通信數(shù)字通信數(shù)據(jù)通信方式串行通信、并行通信單工通信、半雙工或全雙工通信同步方式同步通信異步通信串行通信與并行通信 單工、半雙工與全雙工通信 同步通信與異步通信3.2.3 傳輸介質(zhì)的主要類型雙絞線同軸電纜光纖電纜無線與衛(wèi)星通信信道1. 雙絞線的主要特性 屏蔽雙絞線 STP 非屏蔽雙絞線UTP雙絞線：電話線2. 同軸電纜的主要特性同軸電纜：有線電視線同軸電纜和計(jì)算機(jī)連接3 光纖（光纖通訊一定是單向通訊，否則會(huì)有損失）光纖通常由非常透明的石英玻璃拉成細(xì)絲，主要由纖芯和包層構(gòu)成雙層通信圓柱體。纖芯很細(xì)，其直徑只有8 1

7、00 mm。正是這個(gè)纖芯用來傳導(dǎo)光波。包層較纖芯有較低的折射率。當(dāng)光線從高折射率的媒體射向低折射率的媒體時(shí)，其折射角將大于入射角(如圖3-10)。光纖電纜的主要特性光纖通信系統(tǒng)的基本構(gòu)成光源是光波產(chǎn)生的根源光纖是傳輸光波的導(dǎo)體光發(fā)送機(jī)的功能是產(chǎn)生光束,將電信號(hào)轉(zhuǎn)變成光信號(hào),再將光信號(hào)導(dǎo)入光纖光接收機(jī)的功能負(fù)責(zé)接收從光纖上傳輸?shù)墓庑盘?hào),并將它轉(zhuǎn)變成電信號(hào),經(jīng)解碼后再作相應(yīng)處理光纖光纖是數(shù)據(jù)傳輸中最有效的一種傳輸介質(zhì),它有以個(gè)優(yōu)點(diǎn)：頻帶較寬電磁絕緣性能好衰減較小中繼器的間隔較大多模光纖：只要從纖芯中射到纖芯表面的光線的入射角大于某一個(gè)臨界角度，就可產(chǎn)生全反射。因此，可以存在許多條不同角度入射的光線

8、在一條光纖中傳輸。這種光纖就稱為多模光纖。單模光纖：若光纖的直徑減小到只有一個(gè)光的波長，則光纖就像一根波導(dǎo)那樣，它可使光線一直向前傳播，而不會(huì)產(chǎn)生多次反射。這樣的光纖就稱為單模光纖。單模光纖與多模光纖的比較 常見光纖接頭4. 無線與衛(wèi)星通信技術(shù)電磁波的傳播有兩種方式：以無線方式一種是在自由空間中傳播；以有線方式在同軸電纜、雙絞線、光纖中傳輸。目前以無線方式進(jìn)行通信的主要有：無線（radio）；微波（microwave）；紅外（infrared）；可見光（visible light）。 無線通信無線電波：傳輸數(shù)據(jù)速度為2-6Mbps，適用于短距離微波：地面微波的速度為4-6GHz，衛(wèi)星微波為11

9、-14GHz紅外線：一個(gè)方向16Mbps，多個(gè)方向不超過1Mbps （1）微波通信 視距傳播電離層反射（2） 蜂窩無線通信 偽繼站不能打電話多址接入方法：頻分多址接入（FDMA）時(shí)分多址接入（TDMA）碼分多址接入（CDMA） （3）衛(wèi)星通信 3.3 數(shù)據(jù)編碼技術(shù)3.3.1 數(shù)據(jù)編碼類型3.3.2 模擬數(shù)據(jù)編碼方法 傳統(tǒng)的電話通信信道是為傳輸語音信號(hào)設(shè)計(jì)的，只適用于傳輸音頻范圍（300Hz3400Hz）的模擬信號(hào)，無法直接傳輸計(jì)算機(jī)的數(shù)字信號(hào)；為了利用模擬語音通信的電話交換網(wǎng)實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)的傳輸，必須首先將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)；將發(fā)送端數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)變換成模擬數(shù)據(jù)信號(hào)的過程稱為調(diào)制，

10、將調(diào)制設(shè)備稱為調(diào)制器（modulator）；將接收端模擬數(shù)據(jù)信號(hào)還原成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)的過程稱為解調(diào)，將解調(diào)設(shè)備稱為解調(diào)器（demodulator）；同時(shí)具備調(diào)制與解調(diào)功能的設(shè)備稱為調(diào)制解調(diào)器（modem）。在調(diào)制過程中，選擇音頻范圍內(nèi)的某一角頻率的正（余）弦信號(hào)作為載波，該正（余）弦信號(hào)可以寫為：u（t）= um·sin（t+0）3個(gè)可以改變的電參量： 振 幅 um 角頻率 相 位 可以通過變化3個(gè)電參量，來實(shí)現(xiàn)模擬數(shù)據(jù)信號(hào)編碼的目的。 1. 振幅鍵控（amplitude shift keying , ASK） 振幅鍵控ASK信號(hào)實(shí)現(xiàn)容易，技術(shù)簡單，但抗干擾能力較差。 2.移頻鍵控（

11、frequency-shift keying ，F(xiàn)SK ） 移頻鍵控FSK信號(hào)實(shí)現(xiàn)容易，技術(shù)簡單，抗干擾能力較強(qiáng)，是目前最常用的調(diào)制方法之一。 3.移相鍵控（phase-shift keying，PSK） 絕對調(diào)相 移相鍵控可以分為：絕對調(diào)相 相對調(diào)相 二相調(diào)相 多相調(diào)相 3.3.3 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)編碼方法基帶傳輸在基本不改變數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)頻帶（即波形）的情況下直接傳輸數(shù)字信號(hào)，可以達(dá)到很高的數(shù)據(jù)傳輸速率與系統(tǒng)效率;在基帶傳輸數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)的編碼方式主要有：非歸零碼NRZ； 曼徹斯特（manchester）編碼；差分曼徹斯特（difference manchester）編碼。3.3.4 脈沖編碼調(diào)制方法

12、 采樣采樣頻率決定不同質(zhì)量的聲音傳輸至少是最高頻率的兩倍，否則無法應(yīng)對突變量化量化的精度越高，精細(xì)度多高編碼PCM用于數(shù)字語音系統(tǒng)：聲音分為128個(gè)量化級(jí)；每個(gè)量化級(jí)采用7位二進(jìn)制編碼表示；采樣速率為8000樣本/秒；平均采樣數(shù)據(jù)傳輸速率應(yīng)達(dá)到7位×8000/秒 =56kb/s；如果每個(gè)量化級(jí)采用7+1=8位二進(jìn)制編碼表示;數(shù)據(jù)傳輸速率應(yīng)達(dá)到8位×8000/秒 = 64kb/s。采樣頻率最好的是CD， 接近人聲3.4 基帶傳輸技術(shù) 與寬帶向相對應(yīng)3.4.1 基帶傳輸?shù)亩x在數(shù)據(jù)通信中，表示計(jì)算機(jī)二進(jìn)制的比特序列的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)是典型的矩形脈沖信號(hào);矩形脈沖信號(hào)的固有頻帶稱做基

13、本頻帶,簡稱為基帶,矩形脈沖信號(hào)就叫做基帶信號(hào);在數(shù)字通信信道上，直接傳送基帶信號(hào)的方法稱為基帶傳輸;在發(fā)送端，基帶傳輸?shù)臄?shù)據(jù)經(jīng)過編碼器變換變?yōu)橹苯觽鬏數(shù)幕鶐盘?hào)，例如曼徹斯特編碼或差分曼徹斯特編碼信號(hào);在接收端由解碼器恢復(fù)成與發(fā)送端相同的矩形脈沖信號(hào);基帶傳輸是一種最基本的數(shù)據(jù)傳輸方式。 3.4.2 通信信道帶寬對基帶傳輸?shù)挠绊?通信信道帶寬對數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸中失真的影響很大；信道帶寬越寬，信號(hào)傳輸?shù)氖д嬖叫　?.4.3 數(shù)據(jù)傳輸速率的定義與信道速率的極限數(shù)據(jù)傳輸速率的定義：數(shù)據(jù)傳輸速率是描述數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的重要技術(shù)指標(biāo)之一；數(shù)據(jù)傳輸速率在數(shù)值上，等于每秒鐘傳輸構(gòu)成數(shù)據(jù)代碼的二進(jìn)制比特?cái)?shù)，單位為比

14、特/秒，記做b/s；常用的數(shù)據(jù)傳輸速率單位有：Kb/s、Mb/s、Gb/s與Tb/s，其中：1Kb/s = 1×103 b/s1Mb/s = 1×106 b/s1Gb/s = 1×109 b/s1Tb/s = 1×1012 b/s信道速率的極限值奈奎斯特準(zhǔn)則：二進(jìn)制數(shù)據(jù)信號(hào)的最大數(shù)據(jù)傳輸速率 Rmax與通信信道帶寬B（B=f，單位Hz）的關(guān)系為Rmax=2·f（b/s）。香農(nóng)定理：在有隨機(jī)熱噪聲的信道上傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)時(shí)，數(shù)據(jù)傳輸速率Rmax與信道帶寬B，信噪比S/N的關(guān)系為Rmax = B·log2（1+S/N）S/N為信噪比。3.5

15、頻帶傳輸技術(shù)3.5.1 電話交換網(wǎng)的結(jié)構(gòu)3.5.2 頻帶傳輸?shù)亩x 利用模擬信道傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)的方法稱為頻帶傳輸；調(diào)制解調(diào)器（modem）是頻帶傳輸中最典型的通信設(shè)備；調(diào)制解調(diào)器的作用是：在數(shù)據(jù)的發(fā)送端將計(jì)算機(jī)中的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成能在電話線上傳輸?shù)哪M信號(hào)；在接收端將從電話線路上接收到的模擬信號(hào)還原成數(shù)字信號(hào)。 3.5.3 調(diào)制解調(diào)器的基本工作原理 modem實(shí)現(xiàn)全雙工通信的工作原理3.6 多路復(fù)用技術(shù)多路復(fù)用的基本概念3.6.1 多路復(fù)用技術(shù)的分類頻分多路復(fù)用FDM波分多路復(fù)用WDM時(shí)分多路復(fù)用TDM3.6.2 頻分多路復(fù)用收音機(jī)在一條通信線路設(shè)計(jì)多路通信信道;每路信道的信號(hào)以不同的載波頻率進(jìn)行

16、調(diào)制;各個(gè)載波頻率是不重疊的,那么一條通信線路就可以同時(shí)獨(dú)立地傳輸多路信號(hào)。 3.6.3 波分多路復(fù)用 光纖通道（fiber optic channel）技術(shù)采用了波長分隔多路復(fù)用方法，簡稱為波分復(fù)用WDM;在一根光纖上復(fù)用80路或更多路的光載波信號(hào)稱為密集波分復(fù)用DWDM； 目前一根單模光纖的數(shù)據(jù)傳輸速率最高可以達(dá)到20Gb/s 。3.6.4 時(shí)分多路復(fù)用 時(shí)分多路復(fù)用是將信道用于傳輸?shù)臅r(shí)間劃分為若干個(gè)時(shí)間片；每個(gè)用戶分得一個(gè)時(shí)間片；在其占有的時(shí)間片內(nèi)，用戶使用通信信道的全部帶寬。 貝爾系統(tǒng)的T1載波24路音頻信道復(fù)用在一條通信線路上；每路音頻模擬信號(hào)在送到多路復(fù)用器之前，要通過一個(gè)PCM編

17、碼器；編碼器每秒取樣8000次；24路PCM信號(hào)的每一路輪流將一個(gè)字節(jié)插入到幀中；每個(gè)字節(jié)的長度為8位，其中7位是數(shù)據(jù)位，1位用于信道控制；每幀由24×8=192位組成，附加一位作為幀開始標(biāo)志位，所以每幀共有193位；發(fā)送一幀需要125毫秒；T1載波的數(shù)據(jù)傳輸速率為1.544Mb/s。 時(shí)分多路復(fù)用的分類 同步時(shí)分多路復(fù)用 統(tǒng)計(jì)時(shí)分多路復(fù)用 3.7 廣域網(wǎng)中的數(shù)據(jù)交換技術(shù)廣域網(wǎng)中的數(shù)據(jù)交換技術(shù)線路交換（circuit exchanging）存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)（store-and-forward exchanging）交換存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換技術(shù)報(bào)文（message exchanging ）報(bào)文分組交換

18、（packet exchanging ）3.7.1 線路交換方式線路交換是面向連接的服務(wù)；兩臺(tái)計(jì)算機(jī)通過通信子網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換之前，首先要在通信子網(wǎng)中建立一個(gè)實(shí)際的物理線路連接；線路交換在數(shù)據(jù)傳輸過程中要經(jīng)過建立連接、數(shù)據(jù)傳輸與釋放連接的三個(gè)階段；線路交換方式的優(yōu)點(diǎn)是：通信實(shí)時(shí)性強(qiáng)，適用于交互式會(huì)話類通信；線路交換方式的缺點(diǎn)是：對突發(fā)性通信不適應(yīng)，系統(tǒng)效率低，系統(tǒng)不具有存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的能力，不能平滑交通量。 線路交換過程示意圖3.7.2 存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換方式存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換方式與線路交換方式的主要區(qū)別發(fā)送的數(shù)據(jù)與目的地址、源地址、控制信息按照一定格式組成一個(gè)數(shù)據(jù)單元（報(bào)文或報(bào)文分組）進(jìn)入通信子網(wǎng)；通信子網(wǎng)中的

19、結(jié)點(diǎn)是通信控制處理機(jī)，它負(fù)責(zé)完成數(shù)據(jù)單元的接收、差錯(cuò)校驗(yàn)、存儲(chǔ)、路選和轉(zhuǎn)發(fā)功能。 存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)方式的優(yōu)點(diǎn)由于通信子網(wǎng)中的通信控制處理機(jī)可以存儲(chǔ)分組，多個(gè)分組可以共享通信信道，線路利用率高；通信子網(wǎng)中通信控制處理機(jī)具有路選功能，可以動(dòng)態(tài)選擇報(bào)文分組通過通信子網(wǎng)的最佳路徑；可以平滑通信量，提高系統(tǒng)效率；分組在通過通信子網(wǎng)中的每個(gè)通信控制處理機(jī)時(shí)，均要進(jìn)行差錯(cuò)檢查與糾錯(cuò)處理，因此可以減少傳輸錯(cuò)誤，提高系統(tǒng)可靠性；通過通信控制處理機(jī)可以對不同通信速率的線路進(jìn)行轉(zhuǎn)換，也可以對不同的數(shù)據(jù)代碼格式進(jìn)行變換。 報(bào)文與報(bào)文分組數(shù)據(jù)通過通信子網(wǎng)傳輸時(shí)可以有報(bào)文（message）與報(bào)文分組（packet）兩種方式；報(bào)文

20、傳輸：不管發(fā)送數(shù)據(jù)的長度是多少，都把它當(dāng)作一個(gè)邏輯單元發(fā)送；報(bào)文分組傳輸：限制一次傳輸數(shù)據(jù)的最大長度，如果傳輸數(shù)據(jù)超過規(guī)定的最大長度，發(fā)送結(jié)點(diǎn)就將它分成多個(gè)報(bào)文分組發(fā)送。報(bào)文和報(bào)文分組結(jié)構(gòu) 由于分組長度較短，在傳輸出錯(cuò)時(shí)，檢錯(cuò)容易并且重發(fā)花費(fèi)的時(shí)間較少；限定分組最大數(shù)據(jù)長度，有利于提高存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)結(jié)點(diǎn)的存儲(chǔ)空間利用率與傳輸效率；公用數(shù)據(jù)網(wǎng)采用的是分組交換技術(shù)。一旦分組一定存儲(chǔ)，可以進(jìn)行敏感詞檢測，觸發(fā)后可以進(jìn)行錄音。網(wǎng)絡(luò)電話可以存儲(chǔ)的，電信局也是可以存儲(chǔ)的3.7.3 數(shù)據(jù)報(bào)方式 數(shù)據(jù)報(bào)是分組存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的一種形式；在數(shù)據(jù)報(bào)方式中，分組傳送之間不需要預(yù)先在源主機(jī)與目的主機(jī)之間建立“線路連接”；源主機(jī)所發(fā)

21、送的每一個(gè)分組都可以獨(dú)立地選擇一條傳輸路徑；每個(gè)分組在通信子網(wǎng)中可能是通過不同的傳輸路徑到達(dá)目的主機(jī)。數(shù)據(jù)報(bào)方式的工作原理示意圖 數(shù)據(jù)報(bào)工作方式的特點(diǎn)同一報(bào)文的不同分組可以由不同的傳輸路徑通過通信子網(wǎng)；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；每一個(gè)分組在傳輸過程中都必須帶有目的地址與源地址；數(shù)據(jù)報(bào)方式報(bào)文傳輸延遲較大，適用于突發(fā)性通信，不適用于長報(bào)文、會(huì)話式通信。不是不能做，是不太好3.7.4 虛電路方式 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，處分發(fā)揮兩種方法的優(yōu)點(diǎn)，以達(dá)到最佳的數(shù)據(jù)交換效果;數(shù)據(jù)報(bào)方式在分組發(fā)送之前，發(fā)送方與接收方之間不需要預(yù)先建立連接。虛電

22、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邏輯連接的虛電路;虛電路方式與線路交換方式相同，整個(gè)通信過程分為以下三個(gè)階段：虛電路建立、數(shù)據(jù)傳輸與虛電路釋放階段。 虛電路方式原理示意圖虛電路的特點(diǎn)在每次分組發(fā)送之前，必須在發(fā)送方與接收方之間建立一條邏輯連接。這是因?yàn)椴恍枰嬲ソ⒁粭l物理鏈路，連接發(fā)送方與接收方的物理鏈路已經(jīng)存在；一次通信的所有分組都通過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。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；分組通過虛電路上的每個(gè)結(jié)點(diǎn)時(shí)，結(jié)點(diǎn)只需要做差錯(cuò)檢測，而不需要做路徑選擇；通信子網(wǎng)中每個(gè)結(jié)點(diǎn)可以和任何結(jié)點(diǎn)建立多條虛電路連接

23、。 虛電路方式與線路交換方式的不同之處虛電路是在傳輸分組時(shí)建立起的邏輯連接，稱為“虛電路”是因?yàn)檫@種電路不是專用的。每個(gè)結(jié)點(diǎn)到其他結(jié)點(diǎn)間可能有無數(shù)條虛電路存在；一個(gè)結(jié)點(diǎn)可以同時(shí)與多個(gè)結(jié)點(diǎn)之間具有虛電路；每條虛電路支持特定的兩個(gè)結(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)傳輸。由于虛電路方式具有分組交換與線路交換兩種方式的優(yōu)點(diǎn)，因此在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中得到了廣泛的應(yīng)用。 討論題傳統(tǒng)廣域網(wǎng)使用的交換技術(shù)主要有哪些？不同的交換技術(shù)適用的場合有何不同？不同交換方式適用的場合線路交換:高負(fù)荷持續(xù)通信,會(huì)話式通信、語音、圖象通信；不適合突發(fā)性通信。報(bào)文交換：適合長報(bào)文、無實(shí)時(shí)要求的通信，不適合會(huì)話式通信。數(shù)據(jù)報(bào)：適合靈活的突發(fā)性短報(bào)文傳輸，

24、不適合會(huì)話式和有實(shí)時(shí)性要求的通信。虛電路：適合于定時(shí)、定對象、長報(bào)文通信，也適合會(huì)話式通信、語音、圖象通信局域網(wǎng)一般不采用報(bào)文分組和存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)，為什么？常用的廣域網(wǎng)接入技術(shù)X.25分組交換網(wǎng)幀中繼ISDNADSLATMX.25分組交換網(wǎng)1、X.25是一個(gè)對公用分組交換網(wǎng)接口的規(guī)約，是面向連接的虛電路服務(wù)為基礎(chǔ)。X.25規(guī)定了DTE（Data Terminal Equipmental )與DCE(Data circuit-terminal equipment)接口的標(biāo)準(zhǔn)。將X.25建議所規(guī)定的DTE與DCE接口標(biāo)準(zhǔn)的公用分組交換網(wǎng)叫做X.25網(wǎng)。傳輸速率較低64Kb/s。幀中繼FR幀中繼概述幀

25、中繼(Frame Relay,FR)技術(shù)是一種支持高速交換的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的技術(shù)。帶寬達(dá)2Mb /S幀中繼減少結(jié)點(diǎn)處理時(shí)間。只要查出幀的目的地址就開始轉(zhuǎn)發(fā)該幀。幀中繼僅完成OSI物理層和鏈路層核心層的功能，將流量控制、糾錯(cuò)等留給智能終端去完成，大大簡化了節(jié)點(diǎn)機(jī)之間協(xié)議，參考 圖6-11、圖6-12 。出現(xiàn)差錯(cuò)即終止并丟棄傳輸?shù)膸?。幀中繼采用虛電路技術(shù)，能充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，因而幀中繼具有吞吐量高、時(shí)延低、適合突發(fā)性業(yè)務(wù)等特點(diǎn)。幀中繼特點(diǎn)：載送呼叫控制信令的是在與用戶分開的邏輯連接上，中間結(jié)點(diǎn)不需維持有關(guān)呼叫控制的狀態(tài)表。邏輯連接的復(fù)用發(fā)生在第二層。結(jié)點(diǎn)間無需差錯(cuò)控制和流量控制，由高層端到端控制。幀

26、中繼技術(shù)適用于以下三種情況帶寬要求為64kbit/s2Mbit/s，而參與通信的各方多于兩個(gè)的時(shí)候。通信距離較長時(shí)。當(dāng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量為突發(fā)性時(shí)，由于幀中繼具有動(dòng)態(tài)分配帶寬的功能，選用幀中繼可以有效地處理突發(fā)性數(shù)據(jù)。幀中繼面向連接服務(wù)：交換虛電路(SVC)永久虛電路 (PVC)幀中繼網(wǎng)絡(luò)虛電路服務(wù)過程綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)ISDNISDN最基本的概念就是在用戶和ISDN之間的連線相當(dāng)于一個(gè)數(shù)字比特管道。管道中的雙向比特流可來自數(shù)字電話機(jī)或數(shù)字傳真機(jī)等其他終端。這種數(shù)字比特管道用時(shí)分復(fù)用方式可支持多個(gè)獨(dú)立通路 (channel)。ISDN定義了一些標(biāo)準(zhǔn)化的通路，都各用一個(gè)英文字母表示。其中最常見的是B通路(6

27、4 kbit/s的數(shù)字PCM話音或數(shù)據(jù)通路)和D通路(16k bit/s或64 kbit/s用作帶外信令的數(shù)字通路)。2B+1D寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)B-ISDN寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)B-ISDN也是企圖將各種業(yè)務(wù)，如話音、數(shù)據(jù)、圖像以及活動(dòng)圖像都綜合在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中傳送和交換。B-ISDN與N-ISDN相比，具有以下的一些重大區(qū)別：（1）N-ISDN使用的是電路交換，它只是在傳送信令的D通路使用分組交換。B-ISDN則使用一種快速分組交換，稱為異步傳遞方式ATM。（2）N-ISDN是以目前正在使用的電話網(wǎng)為基礎(chǔ)，其用戶環(huán)路采用雙絞線(銅線)。但在B-ISDN中，其用戶環(huán)路和干線都采用光纜(但短距離也可使

28、用雙絞線)。（3）N-ISDN各通路的比特率是預(yù)先設(shè)置的。（4）N-ISDN無法傳送高速圖像，但B-ISDN可以傳送。xDSL技術(shù)xDSL 概述xDSL是DSL(Digital Subscriber Line)的統(tǒng)稱,意即數(shù)字用戶線路,是以銅電話線為傳輸介質(zhì)的點(diǎn)對點(diǎn)傳輸技術(shù)。DSL技術(shù)在傳統(tǒng)的電話網(wǎng)絡(luò)(POTS)的用戶環(huán)路上支持對稱和非對稱傳輸模式.1989年有人提出：用普通的電話雙絞線傳輸視頻信號(hào)、圖象以及高清晰度的畫面等信息，這些信息需要每秒上兆位的數(shù)據(jù)傳輸率。不對稱傳輸:客戶服務(wù)器結(jié)構(gòu)是客戶機(jī)從服務(wù)器上大量讀取信息而相對較少向服務(wù)器傳送數(shù)據(jù)的模式，設(shè)想以不對稱的形式傳送信息，下行速率設(shè)計(jì)

29、為1.5Mbps，上行速率為16kbps或64kbps。下行信道的速率從1.5Mbps上升到了8Mbps，上行信道的速率也升到了640kbps。· xDSL技術(shù)原理DSL技術(shù)是利用在電話系統(tǒng)中沒有被利用的高頻信號(hào)傳輸數(shù)據(jù)，利用了更加先進(jìn)的調(diào)制技術(shù):DMT-將高頻段劃分為多個(gè)頻率窗口,每個(gè)頻率窗口分別調(diào)制一路信道, DMT已成為ANSI制訂的ADSL應(yīng)用的調(diào)制標(biāo)準(zhǔn)-T1.413。而ADSL采用DMT（離散多音頻）技術(shù)，將原先電話線路0Hz到1.1MHz頻段劃分成256個(gè)頻寬為4.3kHz的子頻帶。4kHz以下頻段仍用于傳送傳統(tǒng)電話業(yè)務(wù)；20kHz到138kHz的頻段用來傳送上行信號(hào)；1

30、38kHz到1.1MHz的頻段用來傳送下行信號(hào)。xDSL技術(shù)分類xDSL中,"x"代表著不同種類的數(shù)字用戶線路技術(shù)。不同之處,主要表現(xiàn)在信號(hào)的傳輸速率和距離,還有對稱和非對稱的區(qū)別上。對稱DSL技術(shù)1) HDSL-High-bit-rate DSL(高比特率DSL)HDSL是xDSL技術(shù)中最成熟的一種,已經(jīng)得到了較為廣泛的應(yīng)用。其特點(diǎn)是: 利用兩對雙絞線傳輸; 支持N×64kbps各種速率,最高可達(dá)E1速率;HDSL是T1/E1的一種替代技術(shù),主要用于數(shù)字交換機(jī)的連接、高帶寬視頻會(huì)議、遠(yuǎn)程教學(xué)、蜂窩電話基站連接、專用網(wǎng)絡(luò)建立等。 2） SDSL-Single-li

31、ne DSL，這是HDSL的單線版本，它可以提供雙向高速可變比特率連接,速率范圍從160Kbps到2.084Mbps。 利用單對雙絞線;支持多種速率到T1/E1;用戶可根據(jù)數(shù)據(jù)流量,選擇最經(jīng)濟(jì)合適的速率,最高可達(dá)E1速率,比用HDSL節(jié)省一對銅線;在0.4mm雙絞線上的最大傳輸距離為3公里以上。 3） IDSL(ISDN數(shù)字用戶線) 通過在用戶端使用ISDN終端適配器和在雙絞線的另一端使用與ISDN兼容的接口卡,這種技術(shù)可以提供128Kbps的服務(wù)。2） VDSL-Very High Data Rate DSL(甚高速數(shù)字用戶線) 在用戶回路長度小于5000英尺的情況下,可以提供的速率高達(dá)13

32、Mbps甚至還可能更高,這種技術(shù)可作為光纖到路邊網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的一部分。此技術(shù)可在較短的距離上提供極高的傳輸速率,但應(yīng)用還不是很多。3.7.5 ATM交換方式ATM (Asynchronous Transfer Mode) 建立在電路交換和分組交換的基礎(chǔ)上的一種面向連接的快速分組交換技術(shù)，它采用定長分組，能夠較好地對寬帶信息進(jìn)行交換。ATM特點(diǎn)：采用小的、固定長度53字節(jié)的信元作為數(shù)據(jù)傳輸單元；能夠支持?jǐn)?shù)字、語音、圖像、視頻等多媒體通信；ATM以統(tǒng)計(jì)時(shí)分多路復(fù)用方式動(dòng)態(tài)分配網(wǎng)絡(luò)帶寬，網(wǎng)絡(luò)傳輸延時(shí)小，適應(yīng)實(shí)時(shí)通信的要求；ATM沒有鏈路級(jí)糾錯(cuò)與流量控制，協(xié)議簡單，數(shù)據(jù)交換效率高；ATM采用兩級(jí)虛電路機(jī)制

33、，增加了虛電路分配的靈活性；ATM的數(shù)據(jù)傳輸速率可以在155Mb/s2.4Gb/s。 ATM信元結(jié)構(gòu)ATM是一種高速分組交換技術(shù)，交換的基本數(shù)據(jù)傳輸單元是信元；在ATM交換方式中，文本、語音、視頻等所數(shù)據(jù)將被分解為長度固定的信元（Cell）；信元有一個(gè)5字節(jié)的信元頭（header）與一個(gè)48字節(jié)的用戶數(shù)據(jù)（user data），信元長度為53字節(jié)。 物理鏈路（Physical Link）虛通路（VP，Virtual Path）虛通道（VC，Virtual Channel） 虛通路連接與虛通道連接 支持遠(yuǎn)程教學(xué)的ATM網(wǎng)用于多媒體傳輸?shù)奶撏ǖ?3.8 同步數(shù)字體系SDH（自學(xué)） 3.8.1 SDH發(fā)展的背景 早期的數(shù)字傳輸系統(tǒng)