模塊2網(wǎng)絡數(shù)據(jù)通信基礎

1、模塊二模塊二網(wǎng)絡數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡數(shù)據(jù)通信1計算機網(wǎng)絡基礎（第計算機網(wǎng)絡基礎（第2版）版）任務任務2.1 制作網(wǎng)線制作網(wǎng)線 任務描述：計算機網(wǎng)絡技術是計算機技術與通信技術相結(jié)合的產(chǎn)物，計算機之間要通過傳輸介質(zhì)才能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)通信。那么計算機之間是如何連接的？使用什么樣的傳輸介質(zhì)呢？通過下面的學習來實現(xiàn)常用網(wǎng)線的制作。22.1.1 數(shù)據(jù)通信的基本概念數(shù)據(jù)通信的基本概念1信息：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動狀態(tài)，是對客觀事物存在形式的一種反應。例如我們常說的文字信息、語音信息、圖像像信息和數(shù)據(jù)信息等。2數(shù)據(jù)：是數(shù)字化的信息。分為模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字數(shù)據(jù)：模擬數(shù)據(jù)取值是連續(xù)的

2、，如語音強度、電壓高低、溫度等；數(shù)字數(shù)據(jù)取值是離散的，如文本信息和整數(shù)值。3信號：是數(shù)據(jù)的電、磁、光等形式的編碼形式。信號可分為數(shù)字信號和模擬信號。 模擬信號是指在時間上和幅度取值上都連續(xù)變化的信號。 數(shù)字信號是指在時間上離散的、在幅值上經(jīng)過量化的信號。如計算機輸出的脈沖信號是數(shù)字信號，電話機輸出的信號就是頻率和振幅連續(xù)改變的模擬信號。34信源是指在通信的過程中產(chǎn)生和發(fā)送信號的設備或計算機。5信宿是指在通信的過程中接收和處理信息的設備或計算機。6信道是指信源和信宿之間的傳輸線路和傳輸設備，分為物理信道和邏輯信道。在同一物理信道上可以提供多條邏輯信道，而在每一邏輯信道上只允許一路信號通過。7信號

3、變換器的作用是將信源發(fā)出的信息變換成適合在信道上傳輸?shù)男盘?，如編碼器、調(diào)制器、譯碼器或解調(diào)器等。8碼元是承載信息的基本信號單位。模擬信號的一個波形單元稱為一個碼元。若用脈沖信號表示數(shù)據(jù)的有效值狀態(tài)，一個單位脈沖就是一個碼元。49信號傳輸速率B（波特率）：指在有效帶寬上單位時間傳送的碼元數(shù)，單位波特（baud）。10數(shù)據(jù)傳輸速率S（比特率）：指單位時間內(nèi)所傳送的二進制代碼的有效位數(shù)，單位bit/s或bps，另外常用的還有kbps，mbps等。11帶寬是指物理信道的頻帶寬度，即信道允許的最高頻率和最低頻率之差，單位為赫茲（Hz）。有效帶寬是指單位大小的信號通過信道時，幅度衰減至原信號的0.707倍

4、（）時，最高頻率和最低頻率之差。通常所說的帶寬是指有效帶寬。512信道容量是用來表征一個信道傳輸數(shù)字信號的能力，它以數(shù)據(jù)傳輸速率作為指標，即信道所能支持的最大數(shù)據(jù)傳輸速率。（1）無噪聲時的信道容量公式：C=2Flog2N其中，N為每個碼元所能攜帶的離散值的個數(shù)，即二進制數(shù)的位數(shù)。（2）有噪聲時的信道容量公式：C=Flog2(1+S/N)其中各項參數(shù)如下：F為信道帶寬，單位赫茲（Hz）；S/N為信噪比，單位分貝（dB）；S為信道上所傳送信號的平均功率，單位為瓦特（W）；N為信道內(nèi)部的噪聲功率，單位為瓦特（W）。在實際應用中信噪比一般表示為：10lg(S/N)，單位分貝（dB）。613誤碼率：二進

5、制碼元在數(shù)據(jù)傳輸中被傳錯的概率。它是衡量系統(tǒng)可靠性的指標。它以接收信息中錯誤位數(shù)占總傳輸位數(shù)的比例來衡量。網(wǎng)絡中要求誤碼率低于10-6。14傳輸效率是指原始數(shù)據(jù)量與整個傳送數(shù)據(jù)的比率，數(shù)值上等于數(shù)據(jù)包中數(shù)據(jù)的長度與整個包長度的比值。15吞吐量指單位時間內(nèi)整個網(wǎng)絡能夠處理的信息總量，單位是B/s或b/s。在單信道總線型網(wǎng)絡里，吞吐量信道容量傳輸效率。這里信道容量指信道上的最大的數(shù)據(jù)傳輸率。16網(wǎng)絡負荷量是指單位面積中數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡中的分布量，即數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡中分布密度。17信道的傳播延遲是指信號在信道中傳播，從源端到達目的端所需要的時間。72.1.2 數(shù)據(jù)的傳輸形式數(shù)據(jù)的傳輸形式1數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的組成數(shù)據(jù)

6、通信系統(tǒng)是通過數(shù)據(jù)電路將分布在異地的數(shù)據(jù)終端設備與計算機系統(tǒng)連接起來，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸、交換、存儲和處理的系統(tǒng)。 8一個完整的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)一般由以下幾部分組成：（1）數(shù)據(jù)終端設備（DTE）。在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中，用于發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的設備稱為數(shù)據(jù)終端設備。最常見的數(shù)據(jù)終端設備就是計算機。（2）通信控制器。該設備主要進行通信狀態(tài)的連接、監(jiān)控和拆除等操作，另外它還可接收來自多個數(shù)據(jù)終端設備的信息，并進行信息格式的轉(zhuǎn)換。如網(wǎng)卡就是通信控制器。（3）通信信道。它是數(shù)據(jù)在信號變換器之間傳輸所經(jīng)過的通道，如電話線路、專用數(shù)字通信信道、CATV電纜和光纖等。（4）信號變換器（DCE）。它的功能是把通信控制器提供的數(shù)據(jù)

7、變換成適合在通信信道進行傳輸?shù)男盘栃问?，或者把信道中傳來的信號變換成可供數(shù)據(jù)終端設備使用的數(shù)據(jù)，以保證傳輸質(zhì)量，同時也為用戶設備提供入網(wǎng)的連接點。最常見用的信號變換器是調(diào)制解調(diào)器和光纖通信網(wǎng)中的光電轉(zhuǎn)換器。 92數(shù)據(jù)通信的基本方式 通信所使用的信號分為模擬信號和數(shù)字信號，所以數(shù)據(jù)通信的方式也分為模擬數(shù)據(jù)通信和數(shù)字數(shù)據(jù)通信兩種。 （1）模擬數(shù)據(jù)通信 模擬數(shù)據(jù)通信用來傳輸模擬數(shù)據(jù)或數(shù)字數(shù)據(jù)對應的模擬信號。例如當前廣泛使用的電話系統(tǒng)和電視系統(tǒng)就是典型的模擬數(shù)據(jù)通信。 （2）數(shù)字數(shù)據(jù)通信 數(shù)字數(shù)據(jù)通信是利用數(shù)字傳輸技術在數(shù)字設備之間傳輸數(shù)字數(shù)據(jù)或模擬數(shù)據(jù)對應的數(shù)字信號。由于計算機自身使用二進制的數(shù)字信

8、號，所以計算機與其外部設備以及計算機局域網(wǎng)、城域網(wǎng)大多數(shù)直接采用數(shù)字數(shù)據(jù)進行通信。10數(shù)字數(shù)據(jù)通信具有以下特點：聲音、視頻和其他各類數(shù)據(jù)都可統(tǒng)一為數(shù)字信號的形式，并通過數(shù)字通信系統(tǒng)進行傳輸。數(shù)字設備能較容易地通過集成電路來實現(xiàn)，并與計算機直接相結(jié)合。目前由于超大規(guī)模集成電路技術的迅速發(fā)展，數(shù)字設備的集成度大大提高而成本卻大幅下降，性價比很高。在數(shù)據(jù)的傳送中以幀為單位，并能通過檢錯編碼和重發(fā)數(shù)據(jù)幀來發(fā)現(xiàn)與糾正通信當中的錯誤，保證了通信的可靠性。使用加密技術可充分保證通信的安全性。在遠距離數(shù)字通信中可利用中繼器放大和整形來保證數(shù)字信號的完整性。113數(shù)據(jù)通信的方向通信線路可由一個或多個信道組成，根

9、據(jù)信道中某一時間信息傳輸?shù)姆较颍梢苑譃閱喂?、半雙工和全雙工三種方式。（1）單工通信 信號只能向一個方向傳輸，任何時候都不能改變信號的傳送方向，發(fā)送方不能接收，接收方也不能發(fā)送。信道的全部帶寬都用于由發(fā)送方到接收方的數(shù)據(jù)傳送。如聽廣播和看電視就是單工通信 。12（2）半雙工通信 信號可以雙向傳送，但必須交替進行，即某一時刻只能向一個方向傳輸。平時的對講機就是這種方式。13（3）全雙工通信 信號可以雙向同時傳送。要求信道能夠提供雙向傳輸?shù)碾p倍帶寬。例如計算機與計算機之間的通信。144基帶傳輸與頻帶傳輸（1）基帶傳輸計算機中二進制比特序列的數(shù)字數(shù)據(jù)信號是典型的矩形脈沖信號。將矩形脈沖信號的固有頻帶

10、稱為基本頻帶，簡稱基帶。在數(shù)字通信信道上，直接傳送基帶信號（數(shù)字信號）的方法就是基帶傳輸。基帶傳輸一般用在較近距離的數(shù)據(jù)通信中，如在計算機局域網(wǎng)中。（2）頻帶傳輸即用占據(jù)小范圍帶寬的模擬信號作為載波來傳送數(shù)字信號方式，它是一種利用模擬信道傳輸數(shù)字信號的傳輸方式。152.1.3 數(shù)據(jù)的傳輸介質(zhì)數(shù)據(jù)的傳輸介質(zhì)傳輸介質(zhì)是組成信道的主要部分，信號的傳輸質(zhì)量不僅與數(shù)據(jù)信號和收發(fā)特性有關，而且還與傳輸介質(zhì)的特性密切相關。傳輸介質(zhì)的特性有以下幾個：物理特性：它主要說明傳輸媒體的特性。傳輸特性：它主要說明是使用模擬信號傳輸還是使用數(shù)字信號傳輸、調(diào)制技術、傳輸?shù)娜萘亢蛡鬏數(shù)念l率范圍。地理范圍：在不使用中間設備并

11、將失真控制在允許范圍內(nèi)的情況下，整個網(wǎng)絡所能傳輸?shù)淖畲缶嚯x?？垢蓴_性：防止噪聲、電磁干擾對傳輸影響的能力。連通性：使用點到點連接還是多點連接。相對價格：元器件、安裝和維護等方面的價格。161有線傳輸媒體（1）雙絞線雙絞線(Twisted Pair Cable)也稱為雙扭線，它價格便宜而且安裝十分方便，是最常用的傳輸介質(zhì)。雙絞線是由一對絕緣銅線絞在一起形成的有規(guī)則的螺旋形線，采用扭絞結(jié)構是為了減小在一根導線流發(fā)射的能量對另一根導線的干擾，也有助于減少其他導線中的信號對這根導線的干擾。所以扭絞得越密，抗干擾就越強，性能也越好，但是價格就越高。 17 雙絞線分為非屏蔽雙絞線UTP(Unshielde

12、d Twisted Pair)和屏蔽雙絞線STP(ShieldedTwisted Pair)兩大類。STP外面有一圈保護層，可大大提高抗干擾能力，但成本較高。UTP外面沒有保護層，易受各種電信號的干擾，但成本較低。電話系統(tǒng)中使用的雙絞線一般是一對雙絞線，而計算機網(wǎng)絡中使用的雙絞線一般是四對。18雙絞線的分類如下：1類線(UTP-1，Catl)：一對線，用于模擬電話線和低速數(shù)字傳輸，這一類電纜沒有固定的性能要求，不用于數(shù)據(jù)傳輸。在UTP中1類是最低檔次。2類線(UTP-2，Cat2)：4對雙絞線，用于數(shù)字電話用戶線、ISDN和T1線路(1544Mbps)等。3類線(UTP-3，Cat3)：4對雙

13、絞線，要求每英尺至少扭絞3次，用于4Mbps令牌環(huán)網(wǎng)、10Mbps以太網(wǎng)及ISDN話音線路等，它是大多數(shù)電話系統(tǒng)的標準電纜。4類線(UTP-4，Cat4)：4對雙絞線，要求每英尺至少扭絞3次，用于語音傳輸和16Mbps令牌環(huán)網(wǎng)和10Mbps大型以太網(wǎng)等。5類線(UTP-5，Cat5)：4對雙絞線，要求每英寸至少扭絞3次，用于16Mbps以上令牌環(huán)網(wǎng)和100Mbps以太網(wǎng)等，還支持異步傳輸模式ATM。還有超5類線(Cat 5e) 和6類線(UTP-6，Cat6) 19（2）同軸電纜同軸電纜是由一根空心的外圓柱形的導體圍繞著單根內(nèi)導體構成的。內(nèi)導體為實芯或多芯硬質(zhì)銅線電纜，外導體為硬金屬或金屬網(wǎng)。

14、內(nèi)外導體之間有絕緣材料隔離，外導體外還有外皮套或屏蔽物。 20（3）光導纖維光導纖維（簡稱光纖）是采用超純的熔凝石英玻璃拉成的比人頭發(fā)絲還細的芯線。一般的做法是在給定的頻率下以光的出現(xiàn)和消失分別代表兩個二進制數(shù)字，就像在電路中用通電和不通電來表示二進制數(shù)一樣。光纖通信就是通過光纖傳遞光脈沖進行通信的。 21 光纖可以分為多模光纖和單模光纖。所謂單模光纖是指直徑小到只有單個波長的光纖，此種光纖形成了一種波導管，光線不需經(jīng)過多次反射而是一直向前傳播；而多模光纖是指可以傳播多條光線的光纖，因為只要光線到達光纖表面的入射角大于臨界角，就產(chǎn)生全反射，因此只要入射角不同，多條光線可以在同一條光纖中傳播。2

15、2光纖傳輸具有如下優(yōu)點：光纖的傳輸速率高，能超過千兆位秒。光纖傳輸頻帶非常寬，因而通信容量大。光纖的誤碼率極低，傳輸衰減小，無中繼距離長，特別適合遠距離傳輸。光纖無串音干擾和輻射，不易被竊聽或截取數(shù)據(jù)，因而安全保密性好。光纖不受雷電和外界電磁波的干擾，適合在電氣干擾嚴重的環(huán)境中應用。光纖的體積小，重量輕，成纜后彎曲性能較好。但光纖也有缺點，光纖價格較貴；連接兩根光纖時需要專用設備，施工要求精確高，技術難度大，需要專業(yè)技術人員操作。另外，由于光的傳輸是單向的，雙向傳輸需要兩根光纖或一根光纖上的兩個頻段。232無線傳輸媒體無線傳輸是利用空氣等作為傳輸介質(zhì)實現(xiàn)信號傳播。（1）無線電波通信（2）微波通

16、信 微波通信的載波頻率為240GHz。（3）衛(wèi)星通信 衛(wèi)星通信可以克服地面微波通信距離的限制，三個同步衛(wèi)星可以覆蓋地球上全部通信區(qū)域。（4）紅外通信和激光通信 紅外通信及激光通信有很強的方向性，都是沿直線傳播的。紅外通信和激光通信要把傳輸?shù)男盘柗謩e轉(zhuǎn)換為紅外光信號和激光信號后才能自由的在空間沿直線傳播，它們難以被竊聽、插入數(shù)據(jù)和干擾，但是它們對雨霧環(huán)境比較敏感。24任務完成：雙絞線的制作 在將網(wǎng)線插入水晶頭前，要對8條線排序。根據(jù)EIA/TIA接線標準，RJ-45接口制作有兩種排序標準：EIA/TIA 568B標準和EIA/TIA 568A標準。8條線根據(jù)顏色從左到右排列順序如圖所示。EIA/

17、TIA 568B標準的線序為：白橙、橙、白綠、藍、白藍、綠、白棕、棕（a）。EIA/TIA 568A標準的線序為：白綠、綠、白橙、藍、白藍、橙、白棕、棕（b）。25 根據(jù)雙絞線兩端線序的不同，有兩種不同的連接法：直接連接法和交叉連接法。 直接連接法是線纜的兩端使用同一種線序。直接連接法通常用于不同類型的設備的相互聯(lián)接。如計算機連接集線器、計算機連接交換機等。 交叉連接法是線纜的兩端使用不同的線序。這種排序用于連接同種設備，如兩臺計算機直接之間相連。我們這里用到的就是交叉雙絞線。26 制作雙絞線通常要用到兩種工具：網(wǎng)線鉗和測線儀 (b)測線儀(a)網(wǎng)線鉗27雙絞線制作過程如下：用網(wǎng)線鉗將網(wǎng)線兩端

18、的表皮（長度為1315mm）剝?nèi)?，按前面介紹的線序為網(wǎng)線排序。將排好序的網(wǎng)線并攏，注意并攏時不要使線序發(fā)生變化。將排好序的網(wǎng)線剪齊（留下約12mm）。將網(wǎng)線插入水晶頭，注意插入時使水晶頭有金屬片的一端對著自己。將網(wǎng)線插入水晶頭后，將水晶頭放入網(wǎng)線鉗的壓線槽中，合攏鉗子，將其壓緊。這樣，網(wǎng)線也就制作好了。網(wǎng)線作好后，需要用測線儀測試是否連通。測試的方法是將制作好的網(wǎng)線的兩端插入測線儀的接口，打開電源開關后觀察指示燈是否按順序點亮：若8條線對應的燈都按順序點亮，說明網(wǎng)線已連通；若有哪個燈不亮，則此條線不通。28任務任務2.2 利用示波器查看數(shù)據(jù)傳輸?shù)男盘柪檬静ㄆ鞑榭磾?shù)據(jù)傳輸?shù)男盘?任務描述任務描

19、述：通過波形可以形象地理解電信號的傳輸，因為示波器可以根據(jù)信號參數(shù)的不同，生成不同波形。通過示波器來觀察各種信號的波形形狀，加深對信號編碼與調(diào)制的理解。292.2.1 數(shù)據(jù)到信號的編碼數(shù)據(jù)到信號的編碼 調(diào)制是在發(fā)送端將數(shù)據(jù)放到正弦波上轉(zhuǎn)換為模擬信號的過程。經(jīng)過調(diào)制的信號可以在模擬信道上傳輸，它通過調(diào)制器完成。 解調(diào)是在接收端把接收到的模擬信號還原成原來信號的過程。它通過解調(diào)器完成。 載波信號主要包含了幅度、頻率和相位三個重要的參數(shù)，所以所有的調(diào)制技術都涉及這三個參數(shù)中一個或幾個的變化。30（1）模擬數(shù)據(jù)調(diào)制為模擬信號模擬數(shù)據(jù)由模擬信號傳輸時不需進行變換，但是它要在高頻下進行調(diào)制，輸出信號也是一

20、種頻率極高的模擬信號。最常用的兩種調(diào)制技術分別是幅度調(diào)制(AM)和頻率調(diào)制(FM)。幅度調(diào)制技術中，載波的幅度會隨著原始模擬數(shù)據(jù)幅度變化而變化。調(diào)制過程中只是改變了載波的幅度而頻率沒有發(fā)生改變。31（2）頻率調(diào)制技術中，高頻載波的頻率隨著原始模擬信號的頻率的而變化。此調(diào)制過程中，載波頻率會發(fā)生波動，而載波的幅度是不變的。32（2）數(shù)字數(shù)據(jù)調(diào)制為模擬信號該調(diào)制過程也是圍繞著振幅、頻率、相位這三個載波信號的特性進行，所以分為三種調(diào)制方式：幅移鍵控法（ASK）、頻移鍵控法（FSK）、相移鍵控法（PSK）。幅移鍵控法(AmplitudeShift Keying，ASK)是通過改變載波信號的振幅來表示數(shù)

21、字信號的“0”和“1”。有幅度值表示“1”，無幅度值表示“0”，波形的頻率和初始相位不變。它實現(xiàn)簡單，但是抗干擾性能差，在音頻線路上一般只能達到1200bps。頻移鍵控法(FrequencyShift Keying，F(xiàn)SK)是通過改變載波信號的頻率來表示數(shù)字信號的“0”和“1”。用高頻率表示“1”，低頻率表示“0”。它的抗干擾能力強，但是占用較寬的帶寬。相移鍵控法(PhaseShift Keying，PSK)是通過改變載波的初始相位來表示數(shù)字信號的“0”或“1”，波形的幅度和頻率不變。用相位的絕對值來表示“0”或“1”。正弦波初始相位0表示“0”，初始相位表示“1”。 33342數(shù)據(jù)的編碼技術

22、調(diào)制技術是把數(shù)據(jù)調(diào)制成模擬信號進行傳輸，而編碼技術是將數(shù)據(jù)變換為數(shù)字信號，其中也有兩個基本概念：編碼和解碼。編碼是將模擬數(shù)據(jù)或數(shù)字數(shù)據(jù)變換成數(shù)字信號。解碼指在接收端將數(shù)字信號變換成原來的形式。（1）數(shù)字數(shù)據(jù)編碼為數(shù)字信號數(shù)字信號其實就是用兩個電平來表示兩個二進制數(shù)字。無電壓(也就是無電流)用來表示“0”，而恒定的正電壓用來表示“1”。 35常見的數(shù)字數(shù)據(jù)的數(shù)字信號編碼有以下幾種。雙極性不歸零碼（BNRZ），如圖（a）所示。相應的編碼規(guī)則是在每一碼元時間間隔內(nèi)，發(fā)正電流表示“1”，發(fā)負電流表示“0”。正的幅度值和負的幅度值相等，所以被稱為雙極性碼。它的判決門限定為零電平，接收信號的值在零電平以上

23、，判為“1”；在零電平以下，判為“0”。曼徹斯特編碼，如圖（b）所示。相應的編碼規(guī)則是在每一碼元時間間隔內(nèi)，當傳送“0”時，電平從低向高跳變；當傳“1”時，電平從高向低跳變。每一位的中間都有一次電平的跳變。該編碼技術的優(yōu)點是不包含直流分量，本身跳變可作為同步時鐘使用。差分曼徹斯特碼，如圖（c）所示。相應的編碼規(guī)則是在每一碼元時間間隔內(nèi)，用每位開始處有無跳變表示數(shù)據(jù)，開始有跳變表示“0”，開始無跳變表示“1”。每位中間的跳變只作為同步時鐘，不代表數(shù)據(jù)。該編碼技術的缺點是編碼效率低。3637將模擬信號變換為數(shù)字信號的常用方法是脈沖編碼調(diào)制(Pulse Code Modulation，PCM)，簡稱

24、脈碼調(diào)制。脈碼調(diào)制以采樣定理為基礎，其編碼過程包括采樣、量化和編碼三步。采樣：每隔一定的時問對連續(xù)模擬信號采樣，采樣得到的信號就成為一組離散的脈沖信號序列（PAM）。量化：這是一個分級過程，把采樣所得到的PAM脈沖按量級進行比較并且“取整”，此時脈沖序列就成為了數(shù)字信號。編碼：用以表示采樣序列量化后的量化幅度，它用一定位數(shù)的二進制碼表示。38392.2.2 數(shù)據(jù)的傳輸過程數(shù)據(jù)的傳輸過程1數(shù)據(jù)傳輸技術（1）數(shù)據(jù)傳送方式數(shù)據(jù)傳送有兩種方式：并行傳輸和串行傳輸。一般并行傳輸用于計算機內(nèi)部各部件之間或近距離設備之間的數(shù)據(jù)傳輸，而串行傳輸一般用于計算機與計算機或計算機與終端之間遠距離的數(shù)據(jù)傳輸。 并行傳

25、輸一般是通過計算機的并行接口(LTP )進行的，而串行傳輸一般通過串行接口(COM)進行。40并行傳輸 一次同時將待傳送信號經(jīng)由n（n1）個通信信道同時發(fā)送出去。它以字符（8個二進制位）為單位，一次傳輸一個字節(jié)的信號，所以傳輸信道需要8根數(shù)據(jù)線，同時還需要其他的控制信號線。由于并行傳輸一次只傳輸一個字符，所以收發(fā)雙方?jīng)]有字符同步的問題。 并行傳輸優(yōu)點是速度快，適應于短距離通信。缺點是費用高，維修不易，易受干擾。4142串行傳輸它是數(shù)據(jù)一位一位地傳輸，從發(fā)送端到接收端只需要一個通信信道，經(jīng)由該通信信道逐位地將待傳送信號的每個二進制代碼依次發(fā)送。它適用于遠距離的數(shù)據(jù)傳輸。由于計算機內(nèi)部操作大多使用

26、并行傳輸方式，因此當數(shù)據(jù)通信采用串行傳輸方式時，發(fā)送端需要通過并串轉(zhuǎn)換裝置將并行數(shù)據(jù)位流變?yōu)榇袛?shù)據(jù)位流，然后送到信道上傳輸，在接收端再通過串并轉(zhuǎn)換還原成8位并行數(shù)據(jù)流。43（2）數(shù)據(jù)同步的方式同步是指接收端要按發(fā)送端所發(fā)送的每個碼元的重復頻率和起止時問接收數(shù)據(jù) 常用的同步技術有兩種：同步傳輸方式和異步傳輸方式。這兩種傳輸方式的區(qū)別在于發(fā)送和接收設備的時鐘是異步的，還是同步的。同步傳輸同步傳輸方式傳輸時是將一個大的數(shù)據(jù)塊(一組數(shù)據(jù)或一個報文)一起發(fā)送的 異步傳輸異步傳輸方式就像使用鍵盤輸入字符到主機一樣，它允許碼字之間存在不確定的空閑時間。異步傳輸也叫做起止式傳輸，它以字符為單位 442.多路

27、復用技術多路復用技術是指在同一個物理信道上同時傳輸多路信號，實現(xiàn)通信信道共享的一套技術。常用的多路復用技術有：頻分多路復用(FDM)、時分多路復用(TDM)和波分多路復用(WDM)等。（1）頻分多路復用技術（Frequency Division Multiplexing，F(xiàn)DM）頻分多路復用技術主要是利用了傳輸介質(zhì)的帶寬優(yōu)勢，當傳輸介質(zhì)的有效帶寬遠遠超過被傳輸?shù)男盘枎挄r，就可以把多個信號調(diào)制在不同的載波頻率上，從而在同一介質(zhì)上實現(xiàn)多路信號并行傳輸 4546頻分多路復用技術的優(yōu)點是信道的利用率極高，允許復用的路數(shù)較多，分路也非常方便，并且頻度越大，它能容納的用戶數(shù)就越多。缺點是設備比較復雜，不

28、僅需要大量的調(diào)制器、解調(diào)器和濾波器，而且在接收端還要提供相關載波。另外，由于在傳輸過程中的非線性失真及頻分復用信號抗干擾性能差，不可避免地會產(chǎn)生路際串音干擾。所以一般情況下，都采用多級調(diào)制的方法。47（2）時分多路復用技術（Time Division Multiplexing，TDM） 時分多路復用技術是利用了傳輸介質(zhì)的高傳輸速率的優(yōu)勢，如果傳輸介質(zhì)的傳輸速率遠超過單一信源要求的數(shù)據(jù)傳輸速率時，就可以將一條線路按工作時間先劃分周期，每一周期再進一步劃分成若干時間片t1，t2，t3，tn，再將時間片輪流分配給多個信源來使用，在每個周期的每個時間片ti內(nèi)，線路只提供給一對終端使用。 TDM又有兩種

29、實現(xiàn)方式：同步時分多路復用(Synchronous Time-division Multiplexing)和異步時分多路復用(Asynchronous Time-division Multiplexing) 4849（3）波分多路復用(Wave-length Division Multiplexing，WDM) 波分多路復用的原理與頻分多路復用的類似，但它主要用于光纖通信。只是光信號是用波長而不用頻率來表示所使用的光載波，因此它被稱為波分多路復用。WDM和FDM，不同之處在于光波頻率很高，WDM是利用不同波長的光，通過共享光纖實現(xiàn)遠距離傳輸多路信號。 該技術利用光學系統(tǒng)中的衍射光柵來實現(xiàn)多路不

30、同頻率光波信號的合成與分解。503.數(shù)據(jù)交換技術 所謂交換技術就是采用交換機或結(jié)點機等交換系統(tǒng)，通過路由選擇技術在欲進行通信的雙方之間建立物理的或邏輯的連接形成一條通路，實現(xiàn)通信雙方的信息傳輸和交換的一種技術。 常用的數(shù)據(jù)交換方式有兩大類：電路交換方式(Circuit Switching)和存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換方式(Store and Forward Switching)。后一種方式中按照被轉(zhuǎn)接的信息單位不同，又可進一步分為報文交換和報文分組交換。51（1）電路交換技術（Circuit Switching）它是指在電路交換網(wǎng)絡中，通過網(wǎng)絡結(jié)點在兩個工作站之間建立一條專用的通信電路。該方式的通信過程包括

31、以下3個階段。 建立電路：在傳輸任何數(shù)據(jù)之前，都要先建立端到端(站到站)的線路，即在源結(jié)點和目的結(jié)點間建立一條由各個中間交換結(jié)點分段連接所組成的通信電路。 傳輸數(shù)據(jù)：當通信電路建立以后，就可通過這條專用電路從站點A將數(shù)據(jù)傳送到站點B。當然傳輸?shù)臄?shù)據(jù)可以是數(shù)字數(shù)據(jù)，也可以是模擬數(shù)據(jù)。 拆除電路：通信結(jié)束后，應由一方立即拆除電路，供其他用戶使用。拆除線路信號必須傳送到電路所經(jīng)過的各個結(jié)點，以便重新分配資源。5253（2）報文交換技術（Message Switching） 報文交換屬于存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換，其主要原理是把待傳送的信息先存儲起來，等到信道空閑時再發(fā)出去。只要有足夠長的存儲時間，就能夠把信道忙碌

32、和空閑的狀態(tài)均勻化，有效地壓縮了必需的信道容量和轉(zhuǎn)接設備容量，而且利用它的中間存儲可以平滑通信和充分利用信道。 報文交換的工作過程如下：發(fā)信端將發(fā)往收信端的信息分割成一份份的報文正文，再連同收信地址等輔助信息形成一份份的報文。 5455（3）報文分組交換技術（Packet Switching）CCITT（現(xiàn)已改名為ITU）給報文分組下的定義是：一組包含數(shù)據(jù)和呼叫控制信號(例如地址)的二進制數(shù)，把它作為個組合整體加以交換，按規(guī)定的格式排列這些數(shù)據(jù)、呼叫信號及可能附加的差錯控制信息。報文分組交換中通常采用兩種方法來管理分組流：虛電路和數(shù)據(jù)報。虛電路在虛電路中，數(shù)據(jù)在傳送之前，發(fā)送方和接收方先建立起

33、一條邏輯上的連接,該路徑上各個結(jié)點都有緩沖設備并服從于這條邏輯線路的和轉(zhuǎn)發(fā)，也就是按照邏輯連接的方向和接收的次序進行排隊需要進行路徑判斷和選擇，就好像收發(fā)雙方有一條專用通道一樣。發(fā)送方依次發(fā)送的每個數(shù)據(jù)報經(jīng)過若干次存儲轉(zhuǎn)發(fā)后，按順序到達接收方，雙方一旦完成數(shù)據(jù)交換就拆除這條虛電路。數(shù)據(jù)報在數(shù)據(jù)報中，每個數(shù)據(jù)報都被獨立地處理，同時，每個結(jié)點根據(jù)一個路由選擇算法為每個數(shù)據(jù)報選擇一條路徑，使它們的目的地相同。 56（4）三種交換技術的優(yōu)缺點在電路交換方式中，數(shù)據(jù)傳輸可靠、迅速、不丟失且保持原來的序列，但是線路空閑時的信道容量被浪費。當數(shù)據(jù)傳輸不長時，線路的建立和拆除反而得不償失。它比較適合于系統(tǒng)間要

34、求高質(zhì)量的大量數(shù)據(jù)傳輸?shù)那闆r。在報文交換技術中，線路效率較高，不需要同時使用發(fā)送器和接收器來傳輸數(shù)據(jù)，網(wǎng)絡可以在接收器可用之前暫時存儲報文，它能把一個報文發(fā)送到多個目的地，能夠建立報文的優(yōu)先權，可以進行速度和代碼的轉(zhuǎn)換并截獲發(fā)往未運行的終端的報文。但是，它不能滿足實時或交互式的通信要求，不能用于聲音連接，也不適合交互式終端到計算機的連接。由于傳輸延遲大，需要網(wǎng)絡結(jié)點有大容量的存儲設備。在虛電路分組交換技術中，它能用于兩端之間的長時間數(shù)據(jù)交換，提供了更可靠的通信功能，保證每個分組正確到達且保持原來的順序。缺點就是當一個結(jié)點或某條鏈路出故障而徹底失效時，所有經(jīng)過故障點的虛電路將立即被破壞。在數(shù)據(jù)報

35、分組交換技術中，沒有了呼叫建立階段，傳輸少數(shù)幾個分組的速度比虛電路方式更加簡便靈活，還可以繞過故障區(qū)而到達目的地。但是它不能保證分組的按序到達，數(shù)據(jù)的丟失也不會立即知曉。57（4）三種交換技術的優(yōu)缺點 在電路交換方式中，數(shù)據(jù)傳輸可靠、迅速、不丟失且保持原來的序列，但是線路空閑時的信道容量被浪費。它比較適合于系統(tǒng)間要求高質(zhì)量的大量數(shù)據(jù)傳輸?shù)那闆r。 在報文交換技術中，線路效率較高，不需要同時使用發(fā)送器和接收器來傳輸數(shù)據(jù)，網(wǎng)絡可以在接收器可用之前暫時存儲報文，它能把一個報文發(fā)送到多個目的地，能夠建立報文的優(yōu)先權，可以進行速度和代碼的轉(zhuǎn)換并截獲發(fā)往未運行的終端的報文。但是，它不能滿足實時或交互式的通信

36、要求，不能用于聲音連接，也不適合交互式終端到計算機的連接。由于傳輸延遲大，需要網(wǎng)絡結(jié)點有大容量的存儲設備。58 在虛電路分組交換技術中，它能用于兩端之間的長時間數(shù)據(jù)交換，提供了更可靠的通信功能，保證每個分組正確到達且保持原來的順序。缺點就是當一個結(jié)點或某條鏈路出故障而徹底失效時，所有經(jīng)過故障點的虛電路將立即被破壞。 在數(shù)據(jù)報分組交換技術中，沒有了呼叫建立階段，傳輸少數(shù)幾個分組的速度比虛電路方式更加簡便靈活，還可以繞過故障區(qū)而到達目的地。但是它不能保證分組的按序到達，數(shù)據(jù)的丟失也不會立即知曉。59（5）其他幾種高速交換技術現(xiàn)在比較新的高速交換技術主要有：數(shù)字語音插空技術、幀中繼技術、信元交換技術

37、等。數(shù)字語音插空技術（Digital Speech Interpolation，DSI）利用數(shù)字語音插空技術能提高線路交換的傳輸能力。DSI技術僅當傳輸語音信號時，才向通話用戶分配通道，其余時刻可把通道分配給數(shù)據(jù)通信。幀中繼（Frame Relay）信息以幀的形式有效地進行傳送，使用邏輯連接；完成了信道的動態(tài)復用，帶寬利用率高，可以實現(xiàn)點到多點的連接；簡化了X.25的第三層功能，鏈路層只保留核心子集部分（省去幀編號、流量控制、應答、監(jiān)視等機制）；最大幀長1600Byte/frame，適用于網(wǎng)間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)單元，協(xié)議開銷減少；可占用未預定、未使用的帶寬，提高了整個網(wǎng)絡資源的利用率，滿足用戶發(fā)送大量

38、數(shù)據(jù)和突發(fā)性業(yè)務量的要求。60異步傳輸模式（Asynchronous Transfer Mode，ATM） 異步傳輸模式(ATM)采用信元進行交換。信元由53個字符組成，前5個字符為信頭，完成尋址的功能，后48個字符為信息域。 它采用統(tǒng)計時分復用技術，可將一個物理通道劃分成不同業(yè)務特性的多條虛電路提供給用戶，實現(xiàn)網(wǎng)絡資源的按需分配；具有時延小、實時性好的特點；可提供多種業(yè)務、多種用戶接口；可實現(xiàn)任意速率的接入，用戶改變速率方便靈活；它簡化了交換過程，去除了不必要的數(shù)據(jù)校驗，信元格式固定；采用了一些有效的業(yè)務流量控制機制，對網(wǎng)上用戶數(shù)據(jù)進行實時監(jiān)控，把網(wǎng)絡擁塞發(fā)生的可能性降到最小。612.2.3

39、 差錯控制差錯控制1.差錯控制方法采用差錯控制方法，它是利用編碼的手段將傳輸中產(chǎn)生的錯碼檢測出來，并加以糾正。在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中，差錯控制包括差錯檢測和差錯糾正兩部分，具體的方法主要有以下幾種。（1）自動請求重發(fā)（Automatic Request For Repeat，ARQ）在該方式中，接收端只進行差錯檢測，一旦檢測出所接收信息中有錯，便自動要求發(fā)送端重發(fā)，直至收到正確的碼字（合法編碼）為止。 6263（2）前向糾錯法（Forward Error Correction，F(xiàn)EC）前向糾錯方式不需要反饋信道傳送請求重發(fā)消息，但必須用糾錯碼。接收端收到消息碼之后，糾錯譯碼器不僅能發(fā)現(xiàn)差錯而且能自動

40、糾正差錯，然后將正確的消息送給接收器。但是所用的譯碼設備比復雜，而且糾錯碼與信道噪聲干擾情況有關。（3）混合糾錯法混合糾錯法是將自動請求重發(fā)方法和前向糾錯方法相互結(jié)合?；旌霞m錯法是由發(fā)送端同時發(fā)出具有檢錯和糾錯能力的編碼，接收端收到編碼后檢查差錯情況，如差錯可糾正，則自動糾正；如差錯很多，超出了糾錯能力，則產(chǎn)生的反饋信息經(jīng)反饋信道送回發(fā)送端要求重發(fā)。64（4）反饋檢測方法該方法中，接收端將收到的每組(或幀)信息碼復制后再原封不動地發(fā)回發(fā)送端，在發(fā)送端與剛發(fā)的信息碼相比較。如果不一致，說明有差錯，發(fā)送端再重；如果一致，說明無錯，發(fā)送端通知接收端將復制的信息接收。這種方法的檢錯原理和實現(xiàn)很簡單，但需要雙向信道，而且每組(或幀)信息碼至少要在信道中傳輸兩次，效率較低。前向糾錯法和混合糾錯方法在理論上的優(yōu)越性，但由于對應的編碼譯碼相當復雜，編碼效率很低，因