第三章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)1

1、計算機控制網(wǎng)計算機控制網(wǎng)絡(luò)與通信絡(luò)與通信-數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)3.13.1數(shù)據(jù)通信的基本術(shù)語數(shù)據(jù)通信的基本術(shù)語3.1.1數(shù)據(jù)通信的基本概念數(shù)據(jù)通信的基本概念按照達(dá)成的協(xié)議，信息在人、地點、進(jìn)程和機器之間進(jìn)行的傳送通信（通信（communication）信息：信息：是事物的表征，它代表了事物的狀態(tài)和形式。是事物的表征，它代表了事物的狀態(tài)和形式。是通信技術(shù)和計算機技術(shù)相結(jié)合而產(chǎn)生的一種新的通信方式。其特征是信息的載體是數(shù)據(jù)。信息的載體是數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)（data）：是客觀事物的符號表示。）：是客觀事物的符號表示。 或定義為或定義為數(shù)據(jù)是數(shù)據(jù)是傳遞傳遞(攜帶攜帶)信息的載體，它是對客觀事實進(jìn)行描述

2、與記信息的載體，它是對客觀事實進(jìn)行描述與記載的物理符號。載的物理符號。數(shù)據(jù)通信數(shù)據(jù)通信:信號：信號：是數(shù)據(jù)的電磁波表示形式。是數(shù)據(jù)的電磁波表示形式。 信號可分為：模擬信號和數(shù)字信號。信號可分為：模擬信號和數(shù)字信號。3.1.13.1.1數(shù)據(jù)通信的基本概念數(shù)據(jù)通信的基本概念n信道：信道：傳送信息的線路傳送信息的線路( (或通路或通路) )。和信號的這。和信號的這種分類相似，信道也可以分成傳送模擬信號的種分類相似，信道也可以分成傳送模擬信號的模擬信道模擬信道和傳送數(shù)字信號的和傳送數(shù)字信號的數(shù)字信道數(shù)字信道兩大類。兩大類。n注意注意：數(shù)字信號在經(jīng)過數(shù)模變換后就可以在模：數(shù)字信號在經(jīng)過數(shù)模變換后就可以在

3、模擬信道上傳送，而模擬信號在經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換后擬信道上傳送，而模擬信號在經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換后也可以在數(shù)字信道上傳送。也可以在數(shù)字信道上傳送。 3.1.2 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)3.1.2數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的一般模型數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的一般模型調(diào)制解調(diào)器調(diào)制解調(diào)器PC 機機公用電話網(wǎng)公用電話網(wǎng)調(diào)制解調(diào)器調(diào)制解調(diào)器數(shù)字比特流數(shù)字比特流數(shù)字比特流數(shù)字比特流模擬信號模擬信號模擬信號模擬信號 正文正文正文正文數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)PC 機機3.1.2 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的一般模型實例數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的一般模型實例3.1.2 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)3.1.2 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)計算機網(wǎng)絡(luò)中，數(shù)據(jù)通信系

4、統(tǒng)的任務(wù)是：把數(shù)據(jù)源計算機所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)迅速、可靠、準(zhǔn)確地傳輸?shù)綌?shù)據(jù)宿（目的）計算機或?qū)Ｓ猛庠O(shè)。從計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的組成部分來看，一個完整的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，一般有以下幾個部分組成：數(shù)據(jù)終端設(shè)備，通信控制器，通信信道，信號變換器。定義：由數(shù)據(jù)終端設(shè)備，通信控制器，通信信道，信號變換器等設(shè)備所組成的，用于把數(shù)據(jù)源計算機所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)迅速、可靠、準(zhǔn)確地傳輸?shù)綌?shù)據(jù)宿（目的）計算機或?qū)Ｓ猛庠O(shè)的系統(tǒng)。3.1.2 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)固定電話固定電話通信系統(tǒng)通信系統(tǒng)3.1.2 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)衛(wèi)星衛(wèi)星通信系統(tǒng)通信系統(tǒng)3.1.2 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)移動移動通信系統(tǒng)通信系統(tǒng)3.1.2 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)

5、通信系統(tǒng)計算機網(wǎng)絡(luò)計算機網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)通信系統(tǒng)3.1.2 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng) 3.1.3 數(shù)據(jù)通信基本過程數(shù)據(jù)通信基本過程n包含兩項內(nèi)容：數(shù)據(jù)傳輸和通信控制包含兩項內(nèi)容：數(shù)據(jù)傳輸和通信控制 過程過程 與打電話的對比與打電話的對比建立物理連接建立物理連接 撥號，撥通對方撥號，撥通對方 建立邏輯連接建立邏輯連接 互相確認(rèn)身份互相確認(rèn)身份數(shù)據(jù)傳送數(shù)據(jù)傳送 互相通話互相通話斷開邏輯連接斷開邏輯連接 互相確認(rèn)要結(jié)束通話互相確認(rèn)要結(jié)束通話斷開物理連接斷開物理連接 雙方掛機雙方掛機3.1.4 發(fā)送與接收設(shè)備發(fā)送與接收設(shè)備光纖收發(fā)器接收機通信接收機智能壓差變送器3.1.4 發(fā)送與接收設(shè)備發(fā)送與接收設(shè)備3.

6、1.5 網(wǎng)絡(luò)的傳輸介質(zhì)網(wǎng)絡(luò)的傳輸介質(zhì)3.1.5 網(wǎng)絡(luò)的傳輸介質(zhì)網(wǎng)絡(luò)的傳輸介質(zhì)n網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送方與接收方之間的物理通路（1）機械特性。）機械特性。（2）電氣特性。）電氣特性。（3）功能特性。）功能特性。（4）規(guī)程特性。）規(guī)程特性。需要確定與傳輸媒體接口的一些特性需要確定與傳輸媒體接口的一些特性接口的形狀、尺寸、引線數(shù)目與排列接口的形狀、尺寸、引線數(shù)目與排列直流、交流、頻率、電壓、允許電流直流、交流、頻率、電壓、允許電流 信號的意義？信號的意義？ 不同功能的各種不同事件的出現(xiàn)順序不同功能的各種不同事件的出現(xiàn)順序 在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中，為物理層。物理層協(xié)議在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中，為物理層。物理層協(xié)議 （proce

7、dure）1）雙絞線n特點：特點：布線容易、便宜布線容易、便宜直接傳輸距離有直接傳輸距離有限，傳輸速率不限，傳輸速率不是很高是很高n適用于：適用于：局域網(wǎng)布線局域網(wǎng)布線n性能：性能：傳輸速率：傳輸速率：100Mbps傳輸距離：傳輸距離：100m2.1.5 網(wǎng)絡(luò)的傳輸介質(zhì)網(wǎng)絡(luò)的傳輸介質(zhì)2）同軸電纜n適用于：適用于：較大型的局域網(wǎng)較大型的局域網(wǎng)n性能：性能：傳輸速率：傳輸速率：100Mbps傳輸距離：傳輸距離：1000m3.1.5 網(wǎng)絡(luò)的傳輸介質(zhì)網(wǎng)絡(luò)的傳輸介質(zhì)3）光纜n適用于：適用于：長距離，信息量長距離，信息量大，要求高度安大，要求高度安全的場合全的場合n性能：性能：傳輸速率：傳輸速率：100M

8、bps傳輸距離：傳輸距離：10000m鎧裝光纜層絞非金屬光纜 光纜3.1.5 網(wǎng)絡(luò)的傳輸介質(zhì)網(wǎng)絡(luò)的傳輸介質(zhì)4）無線傳輸媒體3.1.5 網(wǎng)絡(luò)的傳輸介質(zhì)網(wǎng)絡(luò)的傳輸介質(zhì)折射角折射角入射入射角角 包層包層（低折射率的媒體）（低折射率的媒體） 包層包層（低折射率的媒體）（低折射率的媒體） 纖芯纖芯（高折射率的媒體）（高折射率的媒體） 包層包層纖纖芯芯5）光纖光纖通信基本原理光纖通信基本原理3.1.5 網(wǎng)絡(luò)的傳輸介質(zhì)網(wǎng)絡(luò)的傳輸介質(zhì)高折射率高折射率( (纖芯纖芯) )低折射率低折射率( (包層包層) )光線在纖芯中傳輸?shù)姆绞绞遣粩嗟厝瓷涔饩€在纖芯中傳輸?shù)姆绞绞遣粩嗟厝瓷涔饫w的工作原理光纖的工作原理3.1

9、.5 網(wǎng)絡(luò)的傳輸介質(zhì)網(wǎng)絡(luò)的傳輸介質(zhì)光纖光纖 昂貴的傳輸媒介（發(fā)展最為迅速昂貴的傳輸媒介（發(fā)展最為迅速） 不受電信號的干擾不受電信號的干擾 使用于長距離、高速率的信號傳輸使用于長距離、高速率的信號傳輸3.1.5 網(wǎng)絡(luò)的傳輸介質(zhì)網(wǎng)絡(luò)的傳輸介質(zhì)電信領(lǐng)域使用的電磁波的頻譜電信領(lǐng)域使用的電磁波的頻譜3.1.5 網(wǎng)絡(luò)的傳輸介質(zhì)網(wǎng)絡(luò)的傳輸介質(zhì)電磁波電磁波無線局域網(wǎng)使用的無線局域網(wǎng)使用的ISM頻段頻段3.1.6 通信軟件通信軟件n報文：文本、命令、參數(shù)值、圖片、聲音等。報文：文本、命令、參數(shù)值、圖片、聲音等。n通信協(xié)議：設(shè)備之間用于控制數(shù)據(jù)通信與理解通信協(xié)議：設(shè)備之間用于控制數(shù)據(jù)通信與理解通信數(shù)據(jù)意義的一組規(guī)

10、則。通信數(shù)據(jù)意義的一組規(guī)則。 通信協(xié)議組成通信協(xié)議組成3.2 3.2 數(shù)字信道的特性數(shù)字信道的特性信道：信道：傳送信息的線路傳送信息的線路(或通路或通路)。從通信的雙方信息交互的方式來看，信道有以下三種基本方式從通信的雙方信息交互的方式來看，信道有以下三種基本方式（1）單向通信：）單向通信：（2）雙向交替通信：）雙向交替通信：（3）雙向同時通信：）雙向同時通信：又稱為單工通信，即只能有一個方向的通信而沒有反方向的交又稱為單工通信，即只能有一個方向的通信而沒有反方向的交互。無線電廣播或有線電廣播以及電視廣播就屬于這種類型?；?。無線電廣播或有線電廣播以及電視廣播就屬于這種類型。又稱為半雙工通信，即

11、通信的雙方都可以發(fā)送信息，又稱為半雙工通信，即通信的雙方都可以發(fā)送信息，但不能雙方同時發(fā)送但不能雙方同時發(fā)送(當(dāng)然也就不能同時接收當(dāng)然也就不能同時接收)。這種。這種通信方式是一方發(fā)送另一方接收，過一段時間后再反通信方式是一方發(fā)送另一方接收，過一段時間后再反過來。過來。又稱為全雙工通信，即通信的雙方可以同時發(fā)送和接又稱為全雙工通信，即通信的雙方可以同時發(fā)送和接收信息。收信息。信道上傳送的信號還可分為信道上傳送的信號還可分為 基帶基帶(baseband)信號、信號、寬帶寬帶(broadband)信號信號信道上傳送的信號可分為信道上傳送的信號可分為模擬信號模擬信號數(shù)字信號數(shù)字信號模擬信道模擬信道數(shù)字

12、信道數(shù)字信道3.2 3.2 數(shù)字信道的特性數(shù)字信道的特性信源（信息源，也稱發(fā)終端）發(fā)出的沒有經(jīng)過調(diào)制的原始電信號所固有的頻帶（頻率帶寬），稱為基本頻帶，簡稱基帶。帶寬，即信道帶寬，指信道可以不失真地傳輸信號的頻率范圍。即在固定的時間可傳輸?shù)馁Y料數(shù)量，亦即在傳輸管道中可以傳遞數(shù)據(jù)的能力。寬帶并沒有很嚴(yán)格的定義。從一般的角度理解，它是能夠滿足人們感觀所能感受到的各種媒體在網(wǎng)絡(luò)上傳輸所需要的帶寬，因此它也是一個動態(tài)的、發(fā)展的概念?；鶐拰拵數(shù)字信道的特性參數(shù)數(shù)字信道的特性參數(shù)3.2 3.2 數(shù)字信道的特性數(shù)字信道的特性信道帶寬，（band width），又叫頻寬，單位 Hz波特率、數(shù)據(jù)速率和信道

13、容量誤碼率信道延遲帶寬模擬信道的帶寬 W=f2-f1 其中f1是信道能夠通過的最低頻率，f2是信道能夠通過的最高頻率，兩者都是由信道的物理特性決定的。數(shù)字信道是一種離散信道，它只能傳送離散值的數(shù)字信號，信道的帶寬決定了信道中能不失真的傳輸脈序列的最高速率。3.2 3.2 數(shù)字信道的特性數(shù)字信道的特性n一個數(shù)字脈沖稱為一個一個數(shù)字脈沖稱為一個碼元碼元。碼元攜帶的信息量由。碼元攜帶的信息量由碼元可能取的離散值的個數(shù)決定。一般的，一個碼碼元可能取的離散值的個數(shù)決定。一般的，一個碼元攜帶的元攜帶的信息量n（比特比特,bit,bit）與碼元取的離散值）與碼元取的離散值個數(shù)個數(shù)N N具有如下關(guān)系：具有如下

14、關(guān)系：2lognN信息量信息量是指從N個相等可能事件中選出一個事件所需要的信息度量或含量，也就是在辯識N個事件中特定的一個事件的過程中所需要提問是或否的最少次數(shù).在信息論中，認(rèn)為信源輸出的消息是隨機的。即在未收到消息之前，是不能肯定信源到底發(fā)送什么樣的消息。而通信的目的也就是要使接收者在接收到消息后，盡可能多的解除接收者對信源所存在的疑義（不定度），因此這個被解除的不定度實際上就是在通信中所要傳送的信息量。164中任選一個數(shù)，提問多少次，可以猜出其值？3.2 3.2 數(shù)字信道的特性數(shù)字信道的特性n波特率波特率 B B 碼元速率碼元速率也叫波特率。它表示單位時間內(nèi)信號波形的變換也叫波特率。它表示

15、單位時間內(nèi)信號波形的變換次數(shù)，即通過信道傳輸?shù)拇a元個數(shù)。次數(shù)，即通過信道傳輸?shù)拇a元個數(shù)。 若信號碼元寬度為若信號碼元寬度為T T秒，則碼元速率秒，則碼元速率 B=1/T B=1/T ，單位，單位叫波特（叫波特（BaudBaud） 。 19241924年奈奎斯特推導(dǎo)出年奈奎斯特推導(dǎo)出有限帶寬無噪聲信道的極限波特率有限帶寬無噪聲信道的極限波特率，稱為稱為奈氏定理奈氏定理。若信道帶寬為。若信道帶寬為W W，則奈氏定理的最大碼元速，則奈氏定理的最大碼元速率為：率為： B=2W B=2W （BaudBaud）波特率有限帶寬無噪聲信道的極限波特率有限帶寬無噪聲信道的極限波特率3.2 3.2 數(shù)字信道的特性

16、數(shù)字信道的特性n數(shù)據(jù)傳輸速率（數(shù)據(jù)傳輸速率（R R）指單位時間內(nèi)信道上傳送的指單位時間內(nèi)信道上傳送的信息量（比特數(shù)）信息量（比特數(shù)）, ,亦即亦即信道容量信道容量。n在一定波特率下提高數(shù)據(jù)速率的途徑是用一個在一定波特率下提高數(shù)據(jù)速率的途徑是用一個碼元表示更多的比特數(shù)。碼元表示更多的比特數(shù)。n若把兩比特編碼為一碼元，則數(shù)據(jù)速率可成倍若把兩比特編碼為一碼元，則數(shù)據(jù)速率可成倍提高，公式如下：提高，公式如下：22log2 logR BNWN(bps)數(shù)據(jù)傳輸速率（數(shù)據(jù)傳輸速率（R）3.2 3.2 數(shù)字信道的特性數(shù)字信道的特性n數(shù)據(jù)速率數(shù)據(jù)速率R“R“比特比特/ /秒秒”與碼元的傳輸速率與碼元的傳輸速率

17、B“B“波特波特”是兩個是兩個不同的概念。不同的概念。n兩者在數(shù)量上由上述公式所描述的關(guān)系。兩者在數(shù)量上由上述公式所描述的關(guān)系。n若若1 1個碼元只攜帶個碼元只攜帶1bit1bit的信息量，則兩者在數(shù)值上是相等的。的信息量，則兩者在數(shù)值上是相等的。n但若使但若使1 1個碼元攜帶個碼元攜帶 n n （bitbit）的信息量，則）的信息量，則 M M （BaudBaud）的碼元傳輸速率時的的碼元傳輸速率時的數(shù)據(jù)傳輸速率（數(shù)據(jù)傳輸速率（R） 為為 R = MR = Mn n （bpsbps）。）。數(shù)據(jù)傳輸速率（數(shù)據(jù)傳輸速率（R）22log2 logRBNWN2lognNn例如，有一個帶寬為例如，有一

18、個帶寬為3kHz3kHz的理想低通信道，其的理想低通信道，其碼元傳輸速率為碼元傳輸速率為_baud_baud。而最高數(shù)據(jù)速率可。而最高數(shù)據(jù)速率可隨編碼方式的不同而有不同的取值。若隨編碼方式的不同而有不同的取值。若1 1個碼個碼元能攜帶元能攜帶3bit3bit的信息量，則最高的數(shù)據(jù)速率為的信息量，則最高的數(shù)據(jù)速率為 _bps_bps。n這些都是不考慮噪聲的理想情況下的極限值。這些都是不考慮噪聲的理想情況下的極限值。至于有噪聲影響的實際信道，則遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到這至于有噪聲影響的實際信道，則遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到這個極限值。個極限值。6000180003.2 數(shù)字信道的特性數(shù)字信道的特性波特率（碼元傳輸速率）波特率（

19、碼元傳輸速率） B 與數(shù)據(jù)傳輸速率與數(shù)據(jù)傳輸速率R香農(nóng)（香農(nóng)（shannonshannon）公式）公式n香農(nóng)（香農(nóng)（shannonshannon）提出）提出有噪聲信道的極限數(shù)據(jù)速率計算公式計算公式 式中，式中，W W為信道帶寬，為信道帶寬，S S為信號的平均功率，為信號的平均功率，N N為噪為噪聲平均功率，聲平均功率， S/NS/N叫叫信噪比信噪比。 2log (1/)C WS N3.2 數(shù)字信道的特性數(shù)字信道的特性我給你說話，聲音就是信號，空間是信道，空氣是介質(zhì)，內(nèi)容是信息，你猜不到我要說什么是信息量，其他人的交頭接耳就是噪聲聲音的大小*說話的時間=信號的能量聲音的大小=信號的功率形象解釋信

20、號的平均功率信號的平均功率信號函數(shù)f(x)的平方在一個周期內(nèi)的積分除時間 3.2 3.2 數(shù)字信道的特性數(shù)字信道的特性n在有噪聲的信道中，數(shù)據(jù)速率的增加意味著傳輸中在有噪聲的信道中，數(shù)據(jù)速率的增加意味著傳輸中出錯的概率增加，用出錯的概率增加，用誤碼率誤碼率來表示來表示 P Pe e=N=Ne e/N/N 式中式中P Pe e表示誤碼率，表示誤碼率，N Ne e表示出錯位數(shù)，表示出錯位數(shù)，N N為傳為傳送的總位數(shù)。計算機通信網(wǎng)絡(luò)中，要求誤碼率低于送的總位數(shù)。計算機通信網(wǎng)絡(luò)中，要求誤碼率低于1010-6-6，即平均傳送一百萬位才允許錯，即平均傳送一百萬位才允許錯1 1位。當(dāng)誤碼位。當(dāng)誤碼率高于一定

21、數(shù)值時，可用差錯控制進(jìn)行檢查和糾正。率高于一定數(shù)值時，可用差錯控制進(jìn)行檢查和糾正。誤碼率誤碼率3.2 3.2 數(shù)字信道的特性數(shù)字信道的特性n對于數(shù)字信道，對于數(shù)字信道，帶寬帶寬是指在信道上能夠是指在信道上能夠傳送的數(shù)字信號的速率，即數(shù)據(jù)傳輸速傳送的數(shù)字信號的速率，即數(shù)據(jù)傳輸速率或比特率。一個比特就是二進(jìn)制數(shù)字率或比特率。一個比特就是二進(jìn)制數(shù)字中的一個中的一個1 1或或0 0。在計算機網(wǎng)絡(luò)中，帶寬。在計算機網(wǎng)絡(luò)中，帶寬的單位就是比特每秒（的單位就是比特每秒（bit/sbit/s，bpsbps）。）。帶寬3.2 3.2 數(shù)字信道的特性數(shù)字信道的特性n 信道延遲信道延遲 信號在信道中從源端到達(dá)宿端需

22、信號在信道中從源端到達(dá)宿端需要的時間即為信道延遲。要的時間即為信道延遲?？倳r延總時延= =轉(zhuǎn)發(fā)時延轉(zhuǎn)發(fā)時延 + +發(fā)送時間發(fā)送時間+ +傳播時延傳播時延信道延遲信道延遲ABAB寬帶線路窄帶線路在寬帶線路上比特傳播得快在窄帶線路上比特傳播得慢3.2 數(shù)字信道的特性數(shù)字信道的特性寬帶線路窄帶線路寬帶線路：每秒有更多比特從計算機 注入到線路。寬帶線路和窄帶線路上比特的傳播速率是一樣的。3.2 數(shù)字信道的特性數(shù)字信道的特性比喻：汽車行進(jìn)寬帶線路窄帶線路寬帶和窄帶線路：車速一樣寬帶線路：車距縮短3.2 數(shù)字信道的特性數(shù)字信道的特性n時延帶寬乘積時延帶寬乘積n某一鏈路所能容納的比特數(shù)某一鏈路所能容納的比特

23、數(shù)n時延帶寬乘積時延帶寬乘積=帶寬帶寬傳播時延傳播時延n例如，某鏈路的例如，某鏈路的時延帶寬乘積為時延帶寬乘積為100萬比特，萬比特，這意味著第一個比特到達(dá)目的端時，源端已這意味著第一個比特到達(dá)目的端時，源端已發(fā)送了發(fā)送了100萬比特。萬比特。鏈路鏈路帶寬帶寬傳播時延傳播時延體積體積=時延帶寬乘積時延帶寬乘積3.2 數(shù)字信道的特性數(shù)字信道的特性3.3 3.3 信號和編碼信號和編碼1）模擬信號和數(shù)字信號3.3.1 3.3.1 模擬數(shù)據(jù)編碼模擬數(shù)據(jù)編碼n三種常用的調(diào)制技術(shù)：三種常用的調(diào)制技術(shù)：n幅移鍵控幅移鍵控ASK (Amplitude Shift ASK (Amplitude Shift Ke

24、ying)Keying)n頻移鍵控頻移鍵控FSK (Frequency Shift FSK (Frequency Shift Keying)Keying)n相移鍵控相移鍵控PSK (Phase Shift Keying)PSK (Phase Shift Keying)n基本原理：用數(shù)字信號對載波的不同參基本原理：用數(shù)字信號對載波的不同參量進(jìn)行調(diào)制，及調(diào)幅、調(diào)頻和調(diào)相。量進(jìn)行調(diào)制，及調(diào)幅、調(diào)頻和調(diào)相。 nASKASK：用載波的兩個不同振幅表示：用載波的兩個不同振幅表示0 0和和1 1nFSKFSK：用載波的兩個不同頻率表示：用載波的兩個不同頻率表示0 0和和1 1nPSKPSK：用載波的起始相位

25、的變化表示：用載波的起始相位的變化表示0 0和和1 1010011100基帶信號基帶信號ASKFSKPSK數(shù)據(jù)編碼-數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的模擬信號編碼數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的模擬信號編碼數(shù)據(jù)編碼-幅值鍵控幅值鍵控數(shù)據(jù)編碼-數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字信號編碼數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字信號編碼2）信號變換3）數(shù)據(jù)編碼4）調(diào)制與解調(diào)調(diào)制：將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號。調(diào)制：將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號。解調(diào)：將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。解調(diào)：將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。應(yīng)用舉例-固定電話固定電話應(yīng)用舉例-訪問互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)訪問互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用舉例-IPIP電話電話3.4 3.4 數(shù)字傳輸數(shù)字傳輸n脈碼調(diào)制脈碼調(diào)制 將模擬信號變換為數(shù)字信號的常用方法是脈碼調(diào)將模擬信號變換

26、為數(shù)字信號的常用方法是脈碼調(diào)制制PCMPCM（Pulse Code ModulationPulse Code Modulation）。）。 為了將模擬信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號，必須對信號進(jìn)行取為了將模擬信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號，必須對信號進(jìn)行取樣。即每隔一定的時間間隔，取模擬信號的當(dāng)前值作樣。即每隔一定的時間間隔，取模擬信號的當(dāng)前值作為樣本。為樣本。 該樣本代表了模擬信號在某一時刻的瞬時值。一系列該樣本代表了模擬信號在某一時刻的瞬時值。一系列連續(xù)的樣本可用來代表模擬信號在某一區(qū)間隨時間變連續(xù)的樣本可用來代表模擬信號在某一區(qū)間隨時間變化的值?；闹?。 取樣的頻率可根據(jù)奈氏取樣定理確定。取樣的頻率可根據(jù)奈氏取

27、樣定理確定。 PCMPCM的基本原理的基本原理（a a）模擬信號）模擬信號 （b b）取樣后的脈沖信號）取樣后的脈沖信號 （c c）編碼后的數(shù)字信）編碼后的數(shù)字信號（號（d d）解碼后的脈沖信號）解碼后的脈沖信號 （e e）恢復(fù)后的模擬信號）恢復(fù)后的模擬信號采樣周期 Tt信號t采樣1001001111000010t編碼t解碼t還原數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號編碼數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號編碼 1. 1. 不歸零編碼不歸零編碼 不歸零編碼（不歸零編碼（NRZNRZ，Non-Return to Non-Return to ZeroZero）。雙極性）。雙極性NRZNRZ碼規(guī)定用負(fù)電平表示碼規(guī)定用負(fù)電平表示“0”0”，用正電平表

28、示，用正電平表示“1”1”。如果接收端無。如果接收端無法確定每個比特從什么時候開始，什么時候法確定每個比特從什么時候開始，什么時候結(jié)束，則還是不能從高低電平的矩形波中讀結(jié)束，則還是不能從高低電平的矩形波中讀出正確的比特串。出正確的比特串。數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號編碼數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號編碼2. 2. 曼氏編碼曼氏編碼 曼氏編碼（曼氏編碼（ManchesterManchester）自帶同步信）自帶同步信號。在曼氏編碼中每個比特持續(xù)時間分號。在曼氏編碼中每個比特持續(xù)時間分為兩半。在發(fā)送比特為兩半。在發(fā)送比特“0”0”時，前一半時時，前一半時間為高電平，后一半時間為低電平；在間為高電平，后一半時間為低電平；在發(fā)送比特發(fā)

29、送比特“1”1”時則相反。時則相反。數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號編碼數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號編碼3. 3. 差分曼氏編碼差分曼氏編碼 差分曼氏編碼差分曼氏編碼 Difference ManchesterDifference Manchester是對曼氏編碼的改進(jìn)。它與曼氏編碼的不同是對曼氏編碼的改進(jìn)。它與曼氏編碼的不同之處主要是：每比特的中間跳變僅做同步之處主要是：每比特的中間跳變僅做同步用；每比特的值根據(jù)其開始邊界是否發(fā)生跳用；每比特的值根據(jù)其開始邊界是否發(fā)生跳變決定，每比特開始處出現(xiàn)電平跳變表示二變決定，每比特開始處出現(xiàn)電平跳變表示二進(jìn)制進(jìn)制“0”0”，不發(fā)生跳變表示二進(jìn)制，不發(fā)生跳變表示二進(jìn)制“1”1”。 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)

30、信號編碼數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號編碼（a）NRZ （b）曼氏編碼 （c）差分曼氏編碼共享信道n復(fù)用復(fù)用是通信技術(shù)中的基本概念是通信技術(shù)中的基本概念 信道A1A2B1B2C1C2信道信道A1A2B1B2C1C2復(fù)用分用(a) 不使用復(fù)用技術(shù)(b) 使用復(fù)用技術(shù) 信道復(fù)用技術(shù)信道復(fù)用技術(shù) 信道復(fù)用技術(shù)信道復(fù)用技術(shù)n頻分復(fù)用頻分復(fù)用 FDMFDMn時分復(fù)用時分復(fù)用 TDMTDMn異步時分復(fù)用異步時分復(fù)用 STDMSTDMFrequency Division MultiplexingTime Division MultiplexingSynchronization Time-Division Multiplexi

31、ngn頻分復(fù)用頻分復(fù)用 FDMn原理：整個傳輸頻帶被劃分為若干個頻率通道，原理：整個傳輸頻帶被劃分為若干個頻率通道，每路信號占用一個頻率通道進(jìn)行傳輸。頻率通每路信號占用一個頻率通道進(jìn)行傳輸。頻率通道之間留有防護(hù)頻帶以防相互干擾。道之間留有防護(hù)頻帶以防相互干擾。CH2CH1CH3原帶寬原帶寬CH1CH2CH3移頻后帶寬移頻后帶寬MUXCH1 CH2 CH3帶寬復(fù)用信號帶寬復(fù)用信號f復(fù)用器復(fù)用器 頻分復(fù)用頻分復(fù)用FDMFDM的特點的特點n所有用戶在同樣的時間占用不同的帶寬所有用戶在同樣的時間占用不同的帶寬資源。資源。頻率頻率時間時間頻率頻率 1頻率頻率 2頻率頻率 3頻率頻率 4頻率頻率 5n時分

32、復(fù)用時分復(fù)用 TDMn原理：把時間分割成小的時間片，每個時間片原理：把時間分割成小的時間片，每個時間片分為若干個時隙，每路數(shù)據(jù)占用一個時隙進(jìn)行分為若干個時隙，每路數(shù)據(jù)占用一個時隙進(jìn)行傳輸。傳輸。A2A1A3原始信號原始信號D2D1D3數(shù)字化信號數(shù)字化信號MUX復(fù)用后的數(shù)據(jù)流復(fù)用后的數(shù)據(jù)流時隙號時隙號1231D3D2D1時間片時間片12時間片時間片2D1時隙時隙D2復(fù)用器復(fù)用器 時分復(fù)用時分復(fù)用TDMTDM的特點的特點n所有用戶在不同的時間占用同樣的頻帶所有用戶在不同的時間占用同樣的頻帶寬度。寬度。 頻率頻率時間時間B C DB C DB C DB C DAAAA在在 TDM 幀中的位置不變幀中

33、的位置不變TDM 幀幀TDM 幀幀TDM 幀幀TDM 幀幀TDM 幀幀頻率頻率時間時間C DC DC DAAAABBBB C D在在 TDM 幀中的幀中的位置不變位置不變TDM 幀幀TDM 幀幀TDM 幀幀TDM 幀幀TDM 幀幀頻率頻率時間時間BDBDBDAAAA BCCCC D在在 TDM 幀中的幀中的位置不變位置不變TDM 幀幀TDM 幀幀TDM 幀幀TDM 幀幀TDM 幀幀頻率頻率時間時間B CB CB CAAAA B CDDDD在在 TDM 幀中的幀中的位置不變位置不變TDM 幀幀TDM 幀幀TDM 幀幀TDM 幀幀TDM 幀幀時分復(fù)用可能會造成線路資源的浪費時分復(fù)用可能會造成線路資

34、源的浪費ABCDaabbcdb cattttt4 個時分復(fù)用幀個時分復(fù)用幀#1acbcd時分復(fù)用時分復(fù)用#2#3#4用戶時分復(fù)用時分復(fù)用數(shù)字載波復(fù)用標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字載波復(fù)用標(biāo)準(zhǔn)nT-標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn) (北美、日本北美、日本)nE-標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn) (歐洲、中國、南美歐洲、中國、南美)nE1(一次群一次群)標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)n每每125us為一個時間片，每時間片分為為一個時間片，每時間片分為32個通道。個通道。n通道通道0用于同步，通道用于同步，通道16用于信令，其他用于信令，其他30個通道用于傳輸個通道用于傳輸30個個PCM話音數(shù)據(jù)。話音數(shù)據(jù)。nE1速率速率 = (32x8bit)/125us = 2.048 Mb/sn對對E

35、1進(jìn)一步復(fù)用，還可構(gòu)成進(jìn)一步復(fù)用，還可構(gòu)成E2、E3、E4和和E5。nE5可承載可承載7680個話路，數(shù)據(jù)率約為個話路，數(shù)據(jù)率約為565Mbit/sn新的新的TDM標(biāo)準(zhǔn)是同步光網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)是同步光網(wǎng)絡(luò)(SONET)和和ITU-T的的同步數(shù)字系列同步數(shù)字系列(SDH)。常用的線路速率為。常用的線路速率為(近似值近似值) 155Mbit/s，622Mbit/s，2.5Gbit/s和和10Gbit/s。E1-E1-幀格式幀格式0121631幀同步幀同步信令信令30 路話音數(shù)據(jù)路話音數(shù)據(jù)(PCM數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)) + 2 路控制路控制用戶話路用戶話路用戶話路用戶話路n異步異步TDMSTDMTDMSTDMnTDM的

36、缺點：某用戶無數(shù)據(jù)發(fā)送，其他用戶也的缺點：某用戶無數(shù)據(jù)發(fā)送，其他用戶也不能占用該時隙，將會造成帶寬浪費。不能占用該時隙，將會造成帶寬浪費。n改進(jìn)：用戶不固定占用某個時隙，有空時隙就改進(jìn)：用戶不固定占用某個時隙，有空時隙就將數(shù)據(jù)放入。將數(shù)據(jù)放入。ABCD待發(fā)數(shù)據(jù)待發(fā)數(shù)據(jù)t1 t2 t3A1B1C1D1C2D2A2B2時間片時間片1時間片時間片2同步同步TDM帶寬浪費帶寬浪費A1B1B2時間片時間片1時間片時間片2異步異步TDM可用帶寬可用帶寬C2 異步時分復(fù)用異步時分復(fù)用 STDMSTDM用戶用戶ABCDabcdttttt3 個個 STDM 幀幀#1acbab bcacd#2#3亦稱為亦稱為 統(tǒng)

37、計時分復(fù)用統(tǒng)計時分復(fù)用STDM，Statistic Time-Division MultiplexingATDM，Asynchronous Time-Division Multiplexing n不同類型的信號在不同類型的信道上傳輸不同類型的信號在不同類型的信道上傳輸有有4 4種情況種情況數(shù)據(jù)：模擬數(shù)據(jù)、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)數(shù)據(jù)：模擬數(shù)據(jù)、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號：模擬信號、數(shù)字信號信號：模擬信號、數(shù)字信號 信道：模擬信道、數(shù)字信道信道：模擬信道、數(shù)字信道小結(jié)：小結(jié)：模擬的和數(shù)字的數(shù)據(jù)、信號模擬的和數(shù)字的數(shù)據(jù)、信號 模擬數(shù)據(jù)模擬信號放大器調(diào)制器模擬數(shù)據(jù)數(shù)字信號 PCM編碼器數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)模擬信號調(diào)制器數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)數(shù)字信號 數(shù)字

38、發(fā)送器3.5 3.5 數(shù)據(jù)傳輸方式數(shù)據(jù)傳輸方式n數(shù)據(jù)同步方式數(shù)據(jù)同步方式p目的是使接收端與發(fā)送端在時間基準(zhǔn)上目的是使接收端與發(fā)送端在時間基準(zhǔn)上一致一致 ( (包括開始時間、位邊界、重復(fù)頻包括開始時間、位邊界、重復(fù)頻率等率等) )。p有三種同步方法：有三種同步方法：位同步位同步 字符同步字符同步幀同步幀同步n字符同步：以字符為邊界實現(xiàn)字符的同步字符同步：以字符為邊界實現(xiàn)字符的同步接收，也稱為起止式或異步制。接收，也稱為起止式或異步制。n每個字符的傳輸需要：每個字符的傳輸需要：n1 1個起始位個起始位n5 58 8個數(shù)據(jù)位個數(shù)據(jù)位n1 1個停止位個停止位起始位數(shù)據(jù)位停止位間隔, 不固定 數(shù)據(jù)同步方

39、式數(shù)據(jù)同步方式n幀同步：識別一個幀的起始和結(jié)束。幀同步：識別一個幀的起始和結(jié)束。幀幀(Frame)(Frame)數(shù)據(jù)鏈路中的傳輸單位數(shù)據(jù)鏈路中的傳輸單位包含數(shù)據(jù)和控制信包含數(shù)據(jù)和控制信息的數(shù)據(jù)塊息的數(shù)據(jù)塊n面向字符的面向字符的以同步字符以同步字符(SYN(SYN，16H)16H)來標(biāo)識一個幀來標(biāo)識一個幀的開始，適用于數(shù)據(jù)為字符類型的幀的開始，適用于數(shù)據(jù)為字符類型的幀n面向比特的面向比特的以特殊位序列以特殊位序列(7EH(7EH，即，即01111110)01111110)來標(biāo)來標(biāo)識一個幀的開始，適用于任意數(shù)據(jù)類型的幀識一個幀的開始，適用于任意數(shù)據(jù)類型的幀幀起始幀起始控制信息控制信息數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)幀結(jié)束

40、幀結(jié)束校驗和校驗和0 n bit8bit8bit8-32mn位同步：目的是使接收端接收的每一位位同步：目的是使接收端接收的每一位信息都與發(fā)送端保持同步信息都與發(fā)送端保持同步n外同步外同步雙方采用統(tǒng)一的基準(zhǔn)定時時鐘。雙方采用統(tǒng)一的基準(zhǔn)定時時鐘。n內(nèi)同步內(nèi)同步通過特殊編碼通過特殊編碼(如曼徹斯特編碼如曼徹斯特編碼)，這些數(shù)據(jù)編碼信號包含了同步信號，接收方這些數(shù)據(jù)編碼信號包含了同步信號，接收方從中提取同步信號來鎖定自己的時鐘脈沖頻從中提取同步信號來鎖定自己的時鐘脈沖頻率。率。傳輸方式傳輸方式串行和并行串行和并行同步和異步同步和異步位、字符、幀同步位、字符、幀同步3.5 3.5 數(shù)據(jù)傳輸方式數(shù)據(jù)傳輸方

41、式n指數(shù)據(jù)代碼的傳輸順序和數(shù)據(jù)信號傳輸時的同步方式3.5.1 串行和并行傳輸串行和并行傳輸Serial transmission:數(shù)據(jù)流以串行方式逐步地在一條信道上傳輸。Parallel transmission: 數(shù)據(jù)以成組的方式在兩條以上的并行通道上同時傳輸。3.5.2 同步和異步傳輸同步和異步傳輸- -通信處通信處理中使用時鐘信號的不同方式理中使用時鐘信號的不同方式同步傳輸同步傳輸特點：使用一個共同的時鐘；特點：使用一個共同的時鐘；傳輸效率高，適合高速傳輸?shù)囊螅粋鬏斝矢?，適合高速傳輸?shù)囊?；長距離，代價高，易受噪聲干擾；長距離，代價高，易受噪聲干擾；異步傳輸異步傳輸特點：每個通信節(jié)點

42、都有時鐘信號；特點：每個通信節(jié)點都有時鐘信號；實現(xiàn)簡單容易，對線路及收發(fā)器要求較低；實現(xiàn)簡單容易，對線路及收發(fā)器要求較低；3.6 3.6 通信線路的工作方式通信線路的工作方式 n單工單工：數(shù)據(jù)單向傳輸：數(shù)據(jù)單向傳輸n半雙工半雙工：數(shù)據(jù)可以雙向：數(shù)據(jù)可以雙向交替?zhèn)鬏?，但不能在同交替?zhèn)鬏?，但不能在同一時刻雙向傳輸一時刻雙向傳輸n全雙工全雙工：數(shù)據(jù)可以雙向：數(shù)據(jù)可以雙向同時傳輸同時傳輸n或者具有兩條物理上獨立或者具有兩條物理上獨立的傳輸線路的傳輸線路n或者具有一條物理線路上或者具有一條物理線路上的兩個信道，分別用于不的兩個信道，分別用于不同方向的信號傳輸同方向的信號傳輸3.6.1 3.6.1 單工通

43、信單工通信3.6.2 3.6.2 半雙工通信半雙工通信3.6.3 3.6.3 全雙工通信全雙工通信3.7 3.7 信號的傳輸模式信號的傳輸模式n基帶傳輸：不需調(diào)制，編碼后的數(shù)字脈基帶傳輸：不需調(diào)制，編碼后的數(shù)字脈沖信號直接在信道上傳送。沖信號直接在信道上傳送。n例如：以太網(wǎng)例如：以太網(wǎng)n寬帶傳輸：數(shù)字信號需調(diào)制成頻帶為幾寬帶傳輸：數(shù)字信號需調(diào)制成頻帶為幾十十MHZMHZ到幾百到幾百MHZMHZ的模擬信號后再傳送，的模擬信號后再傳送，接收方需要解調(diào)接收方需要解調(diào)n例如：閉路電視的信號傳輸例如：閉路電視的信號傳輸3.7.1 基帶傳輸基帶傳輸特點：特點：不包含調(diào)不包含調(diào)制（頻率變換），制（頻率變換）

44、，按數(shù)據(jù)波原樣傳按數(shù)據(jù)波原樣傳輸。輸。應(yīng)用：應(yīng)用：控制局域控制局域網(wǎng)網(wǎng)傳輸速率：傳輸速率：1Mb/s-10Mb/s傳輸距離：傳輸距離：不超不超過過25Km3.7.2 載波傳輸載波傳輸3.7.3 寬帶傳輸寬帶傳輸-建筑工地?zé)o線視建筑工地?zé)o線視 頻監(jiān)控系統(tǒng)頻監(jiān)控系統(tǒng)3.8 3.8 數(shù)據(jù)交換方式數(shù)據(jù)交換方式n交換就是按某種方式動態(tài)地分配傳輸線交換就是按某種方式動態(tài)地分配傳輸線路資源。路資源。n數(shù)據(jù)交換方式按照網(wǎng)絡(luò)結(jié)點對途徑的數(shù)數(shù)據(jù)交換方式按照網(wǎng)絡(luò)結(jié)點對途徑的數(shù)據(jù)流所轉(zhuǎn)接的方法不同來分類。目前廣據(jù)流所轉(zhuǎn)接的方法不同來分類。目前廣泛采用的交換方式有兩大類：泛采用的交換方式有兩大類： 線路交換（線路交換（

45、Circuit SwitchingCircuit Switching） 存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換（存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換（Store-and-forward Store-and-forward ExchangingExchanging） 線路交換線路交換 n線路交換方式是把發(fā)送方和接收方用一線路交換方式是把發(fā)送方和接收方用一系列鏈路直接連通。系列鏈路直接連通。n三個階段三個階段 u 線路建立階段線路建立階段 u 數(shù)據(jù)傳輸階段數(shù)據(jù)傳輸階段 u 線路拆除階段線路拆除階段線路交換舉例線路交換舉例nA A 和和 B B 通話經(jīng)過四個交換機通話經(jīng)過四個交換機n通話在通話在 A A 到到 B B 的連接上進(jìn)行的連接上進(jìn)行(交換

46、機交換機交換機交換機用戶線用戶線中繼線中繼線BDCA線路交換舉例線路交換舉例nC C 和和 D D 通話只經(jīng)過一個本地交換機通話只經(jīng)過一個本地交換機n通話在通話在 C C 到到 D D 的連接上進(jìn)行的連接上進(jìn)行(交換機交換機交換機交換機用戶線用戶線中繼線中繼線BDCA 線路交換線路交換n特點：數(shù)據(jù)傳輸前需要建立一條端到端的通路特點：數(shù)據(jù)傳輸前需要建立一條端到端的通路n優(yōu)缺點：優(yōu)缺點：n建立連接的時間長；建立連接的時間長；n一旦建立連接就獨占線路，線路利用率低；一旦建立連接就獨占線路，線路利用率低；n無糾錯機制；無糾錯機制；n建立連接后，傳輸延遲小。建立連接后，傳輸延遲小。n不適用于計算機通信，

47、因為計算機數(shù)據(jù)具有不適用于計算機通信，因為計算機數(shù)據(jù)具有突發(fā)性的特點，真正傳輸數(shù)據(jù)的時間不到突發(fā)性的特點，真正傳輸數(shù)據(jù)的時間不到10%10%。 報文交換報文交換 n整個報文整個報文(Message)(Message)作為一個整體一起發(fā)送。作為一個整體一起發(fā)送。n在交換過程中，交換設(shè)備將接收到的報文先存在交換過程中，交換設(shè)備將接收到的報文先存儲，待信道空閑時再轉(zhuǎn)發(fā)出去，一級一級中轉(zhuǎn)，儲，待信道空閑時再轉(zhuǎn)發(fā)出去，一級一級中轉(zhuǎn)，直到目的地。直到目的地。n傳輸之前不需要建立端到端的連接，僅在相鄰傳輸之前不需要建立端到端的連接，僅在相鄰結(jié)點傳輸報文時建立結(jié)點間的連接。結(jié)點傳輸報文時建立結(jié)點間的連接。n缺

48、點：缺點：n報文大小不一，造成存儲管理復(fù)雜。報文大小不一，造成存儲管理復(fù)雜。n大報文造成存儲轉(zhuǎn)發(fā)的延時過長；大報文造成存儲轉(zhuǎn)發(fā)的延時過長；n出錯后整個報文全部重發(fā)。出錯后整個報文全部重發(fā)。 分組交換分組交換 n將報文劃分為若干個大小相等的分組將報文劃分為若干個大小相等的分組(Packet)(Packet)進(jìn)行存儲轉(zhuǎn)發(fā)。進(jìn)行存儲轉(zhuǎn)發(fā)。n數(shù)據(jù)傳輸前不需要建立一條端到端的通路。數(shù)據(jù)傳輸前不需要建立一條端到端的通路。n有強大的糾錯機制、流量控制和路由選擇功能。有強大的糾錯機制、流量控制和路由選擇功能。報文分組交換的原理（一）分組交換的原理（一）n在發(fā)送端，先把較長的報文在發(fā)送端，先把較長的報文劃分成較

49、短劃分成較短的、固定長度的數(shù)據(jù)段的、固定長度的數(shù)據(jù)段。 1101000110101010110101011100010011010010假定這個報文較長不便于傳輸數(shù) 據(jù)數(shù) 據(jù)數(shù) 據(jù)報文分組交換的原理（二）分組交換的原理（二）n每一個數(shù)據(jù)段前面添加上每一個數(shù)據(jù)段前面添加上首部首部構(gòu)成分組。構(gòu)成分組。首部首部首部分組 1分組 2分組 3分組交換的原理（三）分組交換的原理（三）n分組交換網(wǎng)以分組交換網(wǎng)以“分組分組”作為數(shù)據(jù)傳輸單元。作為數(shù)據(jù)傳輸單元。n依次依次把各分組發(fā)送到接收端。把各分組發(fā)送到接收端。數(shù) 據(jù)首部分組 1數(shù) 據(jù)首部分組 2數(shù) 據(jù)首部分組 3分組首部的重要性分組首部的重要性n每一個每一

50、個分組的首部都含有分組的首部都含有地址地址等控制信等控制信息。息。n分組交換網(wǎng)中的結(jié)點交換機根據(jù)收到的分組交換網(wǎng)中的結(jié)點交換機根據(jù)收到的分組的首部中的分組的首部中的地址信息地址信息，把分組，把分組轉(zhuǎn)發(fā)轉(zhuǎn)發(fā)到下一個結(jié)點交換機。到下一個結(jié)點交換機。n用這樣的用這樣的存儲轉(zhuǎn)發(fā)存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式，最后分組就能方式，最后分組就能到達(dá)到達(dá)最終目的地最終目的地。分組交換的原理（四）分組交換的原理（四）n接收端收到分組后剝?nèi)ナ撞窟€原成報文。接收端收到分組后剝?nèi)ナ撞窟€原成報文。數(shù) 據(jù)首部分組 1數(shù) 據(jù)首部分組 2數(shù) 據(jù)首部分組 3收到的數(shù)據(jù)數(shù) 據(jù)數(shù) 據(jù)數(shù) 據(jù)分組交換的原理（五）分組交換的原理（五）n最后，在接收端把收

51、到的數(shù)據(jù)最后，在接收端把收到的數(shù)據(jù)恢復(fù)成為恢復(fù)成為原來的報文原來的報文。n這里我們假定分組在傳輸過程中沒有出這里我們假定分組在傳輸過程中沒有出現(xiàn)差錯，在轉(zhuǎn)發(fā)時也沒有被丟棄?，F(xiàn)差錯，在轉(zhuǎn)發(fā)時也沒有被丟棄。報文1101000110101010110101011100010011010010分組交換網(wǎng)的示意圖分組交換網(wǎng)的示意圖H1A分組交換網(wǎng)BDECH5H6H4H2H3H1 向 H5 發(fā)送分組H2 向 H6 發(fā)送分組注意分組路徑的變化！結(jié)點交換機主機注意分組的注意分組的存儲轉(zhuǎn)發(fā)存儲轉(zhuǎn)發(fā)過程過程H1A分組交換網(wǎng)BDECH5H6H4H2H3H1 向 H5 發(fā)送分組結(jié)點交換機主機在結(jié)點交換機 A 暫存,查

52、找轉(zhuǎn)發(fā)表,找到轉(zhuǎn)發(fā)的端口在結(jié)點交換機 C 暫存,查找轉(zhuǎn)發(fā)表,找到轉(zhuǎn)發(fā)的端口在結(jié)點交換機 E 暫存,查找轉(zhuǎn)發(fā)表,找到轉(zhuǎn)發(fā)的端口最后到達(dá)目的主機 H5分組交換的優(yōu)點分組交換的優(yōu)點n高效高效 動態(tài)分配傳輸帶寬，對通信鏈路動態(tài)分配傳輸帶寬，對通信鏈路是逐段占用。是逐段占用。 n靈活靈活 以分組為傳送單位和查找路由。以分組為傳送單位和查找路由。n迅速迅速 不必先建立連接就能向其他主機不必先建立連接就能向其他主機發(fā)送分組；充分使用鏈路的帶寬。發(fā)送分組；充分使用鏈路的帶寬。n可靠可靠 完善的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議；自適應(yīng)的路由完善的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議；自適應(yīng)的路由選擇協(xié)議使網(wǎng)絡(luò)有很好的生存性。選擇協(xié)議使網(wǎng)絡(luò)有很好的生存性。 分組交

53、換帶來的問題分組交換帶來的問題n分組在各結(jié)點存儲轉(zhuǎn)發(fā)時需要分組在各結(jié)點存儲轉(zhuǎn)發(fā)時需要排隊排隊，這，這就會造成一定的就會造成一定的時延時延。 n分組必須攜帶的首部（里面有必不可少分組必須攜帶的首部（里面有必不可少的控制信息）也造成了一定的的控制信息）也造成了一定的開銷開銷。 三種交換的比較三種交換的比較 P1P2P3P4P1P2P3P4P3P4報文報文報文A B C D A B C DA B C D報文交換電路交換分組交換t連接建立數(shù)據(jù)傳送報文P2P1連接釋放數(shù)據(jù)傳送數(shù)據(jù)傳送的特點的特點比特流直達(dá)終點比特流直達(dá)終點報文報文報文報文報文報文分組分組 分組分組 分組分組存儲存儲轉(zhuǎn)發(fā)轉(zhuǎn)發(fā)存儲存儲轉(zhuǎn)發(fā)轉(zhuǎn)

54、發(fā)存儲存儲轉(zhuǎn)發(fā)轉(zhuǎn)發(fā)存儲存儲轉(zhuǎn)發(fā)轉(zhuǎn)發(fā) 3.9 3.9 差錯控制差錯控制 n與語音、圖像傳輸不同，計算機通信要求極低與語音、圖像傳輸不同，計算機通信要求極低的差錯率。的差錯率。n產(chǎn)生差錯的原因：產(chǎn)生差錯的原因：n信號衰減和熱噪聲信號衰減和熱噪聲n信道的電氣特性引起信號幅度、頻率、相位信道的電氣特性引起信號幅度、頻率、相位的畸變；的畸變；n信號反射，串?dāng)_；信號反射，串?dāng)_；n沖擊噪聲，閃電等。沖擊噪聲，閃電等。 3.9 3.9 差錯控制差錯控制n差錯控制的差錯控制的基本方法是：接收方基本方法是：接收方進(jìn)行差錯檢測，并向發(fā)送方應(yīng)答，進(jìn)行差錯檢測，并向發(fā)送方應(yīng)答，告知是否正確接收。告知是否正確接收。 奇偶校驗奇偶校驗n奇偶校驗（奇偶校驗（Parity CheckingParity Checking） 奇偶校驗以字符為單位校驗，一個字符由奇偶校驗以字符為單位校驗，一個字符由8 8位組成，低位組成，低7 7位為信息字符的位為信息字符的ASCIIASCII代碼，最高位代碼，最高位為為“奇偶校驗位奇偶校驗位”。 B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0原理：接收端、發(fā)送端原理：接收端、發(fā)送端“字符字