計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)教程-網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信

第2章網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信問題原由數(shù)據(jù)通信技術(shù)完成數(shù)據(jù)的編碼、傳輸和處理，為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用提供必要的技術(shù)支持和可靠的通信環(huán)境。那么，它是如何實(shí)現(xiàn)這些功能的呢？這就是本章所要討論的問題。本章重點(diǎn)討論數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)和常用通信信道類型、數(shù)據(jù)調(diào)制與編碼技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)、多路復(fù)用技術(shù)、數(shù)據(jù)交換技術(shù)和差錯控制等技術(shù)。教學(xué)重點(diǎn)要求掌握:數(shù)據(jù)通信的基本概念,數(shù)據(jù)傳輸與編碼技術(shù).了解：數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的發(fā)展趨勢。熟悉:多路復(fù)用技術(shù)、數(shù)據(jù)交換技術(shù)、差錯控制技術(shù)等。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)教程-網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信

§2.1

數(shù)據(jù)通信的基本概念

§2.6網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸差錯控制

§2.5網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換

§2.4網(wǎng)絡(luò)多路復(fù)用

§2.2數(shù)據(jù)調(diào)制與編碼

§2.3網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸本章目錄計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)教程-網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信知識結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信數(shù)據(jù)通信的基本概念網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換數(shù)據(jù)傳輸帶寬數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)數(shù)字傳輸?shù)馁|(zhì)量參數(shù)網(wǎng)絡(luò)多路復(fù)用網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸幀中繼交換分組交換報文交換電路交換數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)信息、數(shù)據(jù)與信號串行傳輸與并行傳輸數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的模擬調(diào)制模擬數(shù)據(jù)的模擬調(diào)制數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字編碼數(shù)據(jù)調(diào)制與編碼頻分多路復(fù)用時分多路復(fù)用單向傳輸與雙向傳輸同步傳輸與異步傳輸模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字編碼密集波分多路復(fù)用碼分多路得用網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸差錯控制差錯控制方法差錯檢測方法差錯的產(chǎn)生于類型ATM交換計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)教程-網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信§2.1

數(shù)據(jù)通信的基本概念1、信息信息泛指那些通過各種方式傳播的、可被感受的聲音、文字、圖像、符號等所表征的某一特定事物的消息、情報或知識。

2、數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)是對客觀事物的符號表示，在計(jì)算機(jī)科學(xué)中是指所有輸入到計(jì)算機(jī)中并被計(jì)算機(jī)程序處理的符號的總稱。數(shù)據(jù)分為模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)兩種。⑴模擬數(shù)據(jù)：在時間和幅值取值上都是連續(xù)變化的,例如聲音、語音、視頻和動畫片等。模擬數(shù)據(jù)通常用傳感器收集。⑵數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)：在時間上是離散的,在幅值上是經(jīng)過量話的,它一般是由0、1構(gòu)成的二進(jìn)制代碼組成的數(shù)字序列。2.1.1信息、數(shù)據(jù)與信號計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)教程-網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信3、信號信號是數(shù)據(jù)的具體物理表現(xiàn)形式，它具有確定的物理描述,如電信號、光信號或磁場強(qiáng)度等。信號分為數(shù)字信號和模擬信號兩種。圖2-2模擬信號與數(shù)字信號波形ty（a）連續(xù)的模擬信號ty（b）離散的數(shù)字信號⑴模擬信號：是一種連續(xù)變化的電脈沖序列，例如語音信號、電視信號等，它是隨時間變化的函數(shù)曲線，如圖2-2（a）所示。2.1.1信息、數(shù)據(jù)與信號

⑵數(shù)字信號：是離散的不連續(xù)的電信號,通常用“高”和“低”電平脈沖序列組成的編碼來表示數(shù)據(jù),如圖2-2(b)所示。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)教程-網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信2.1.2數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)

1、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)

任何一個通信系統(tǒng)都可以看作是由發(fā)送設(shè)備、傳輸信道和接收設(shè)備三大部分組成。我們把產(chǎn)生和發(fā)送信息的一端稱為信源，把接收信息的一端稱為信宿，把信源傳送到信宿的通信線路稱為信道。在實(shí)際通信系統(tǒng)中，難免受到外界電磁波等噪音源的干擾影響。因此，數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)如圖2-3所示。圖2-3通信系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)+噪音噪音源信源信道信宿計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)教程-網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信2.1.2數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)2、數(shù)據(jù)通信類型在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中，將傳輸模擬信號的系統(tǒng)稱為模擬通信系統(tǒng)，將傳輸數(shù)字信號的系統(tǒng)稱為數(shù)字通信系統(tǒng)。(1)模擬通信系統(tǒng)：普通的、廣播、電視等信號都屬于模擬信號,由模擬信號所構(gòu)成的通信系統(tǒng)屬于模擬通信系統(tǒng)。模擬通信系統(tǒng)通常由信源、調(diào)制器、信道、解調(diào)器、信宿以及噪音源組成，其基本結(jié)構(gòu)模型如圖2-4所示。圖2-4模擬通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)信源調(diào)制器解調(diào)器信宿信道噪音源計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)教程-網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信2.1.2數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)(2)數(shù)字通信系統(tǒng)：計(jì)算機(jī)通信、數(shù)字以及數(shù)字電視等信號都屬于數(shù)字信號，由數(shù)字信號構(gòu)成的通信系統(tǒng)屬于數(shù)字通信系統(tǒng)。數(shù)字通信系統(tǒng)通常由信源、編碼器、信道、解碼器、信宿以及噪音源組成，其基本結(jié)構(gòu)模型如圖2-5所示。圖2-5數(shù)字通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)信源編碼器解碼器信宿信道噪音源由于數(shù)字信號不適合遠(yuǎn)距離傳輸，所以在傳輸前將其變?yōu)槟M信號。因此，數(shù)字通信系統(tǒng)通常由信源、信源編碼器、調(diào)制器、信道、解調(diào)器、信道譯碼器、信源譯碼器、信宿、噪音源組成，其結(jié)構(gòu)模型如圖2-6所示。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)教程-網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信2.1.2數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)在數(shù)字通信系統(tǒng)中，調(diào)制器用于將發(fā)送端數(shù)字信號變換成模擬信號；解調(diào)器用于將模擬信號還原成數(shù)字信號。我們將具備調(diào)制與解調(diào)功能的設(shè)備稱為調(diào)制解調(diào)器，它在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中的連接如圖2-7所示。信宿噪音源信道編碼器信源譯碼器信源編碼器信源解調(diào)器調(diào)制器信道信道譯碼器圖2-6數(shù)字通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)教程-網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信2.1.2數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)以上介紹了數(shù)據(jù)通信技術(shù)的基本概念。事實(shí)上，無論是實(shí)現(xiàn)模擬通信,還是實(shí)現(xiàn)數(shù)字通信,都涉及到一系列的技術(shù)問題，包括數(shù)據(jù)調(diào)制與編碼技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)、多路復(fù)用技術(shù)、數(shù)據(jù)交換技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟铄e檢測與控制技術(shù)等。圖2-7調(diào)制解調(diào)器的功能作用電話線電話交換網(wǎng)計(jì)算機(jī)Modem電話機(jī)Modem電話機(jī)計(jì)算機(jī)電話線計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)教程-網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信§2.2數(shù)據(jù)調(diào)制與編碼在計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)是用二進(jìn)制0、1比特序列表示的，在物理上是用低電平和高電平來呈現(xiàn)的。由于在線路上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)有模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，因而數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄐ判诺烙心M信道與數(shù)字信道之分。為了便于不同數(shù)據(jù)在不同的信道中傳輸（適應(yīng)不同的傳輸特性),在數(shù)據(jù)送入信道之前必須對其進(jìn)行調(diào)制和編碼。在通信系統(tǒng)中,數(shù)據(jù)的調(diào)制和編碼可分為4種基本形式：數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的模擬調(diào)制12模擬數(shù)據(jù)的模擬調(diào)制3數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字編碼模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字編碼4計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)教程-網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信2.2.1數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的模擬調(diào)制數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的調(diào)制基于調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相3種調(diào)制技術(shù)，分別稱為振幅鍵控、移頻鍵控和移相鍵控。圖2-10顯示了對數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)“010010”進(jìn)行不同調(diào)制方法的波形。圖2-10數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的調(diào)制原理示意圖計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)教程-網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信2.2.1數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的模擬調(diào)制

1、振幅鍵控（Amplitude-ShiftKeying，ASK）

振幅鍵控是通過改變載波信號振幅來表示數(shù)字信號1、0。例如，我們可以用載波幅度Um表示數(shù)字1，用載波幅度0表示數(shù)字0。ASK信號波形如圖2-10（a）所示。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：2、移頻鍵控（Frequency-ShiftKeying，F(xiàn)SK）

移頻鍵控方法是通過改變載波信號角頻率來表示數(shù)字信號1、0。例如，我們可以用角頻率ω1t表示數(shù)字l，用角頻率ω2t表示數(shù)字0。FSK信號波形如圖2-10（b）所示。u(t)＝Um?sin（ω1t＋φ）數(shù)字10數(shù)字0u(t)＝振幅鍵控ASK信號實(shí)現(xiàn)容易,技術(shù)簡單,但抗干擾能力較差。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)教程-網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信2.2.1數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的模擬調(diào)制其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

由于移頻鍵控FSK信號實(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-ShiftKeying，PSK）

移相鍵控方法是通過改變載波信號的相位值來表示數(shù)字信號1、0。如果用相位的絕對值表示數(shù)字信號1、0，則稱為絕對調(diào)相。如果用相位的相對偏移值表示數(shù)字信號1、0，則稱為相對調(diào)相。Um?sin（ω2t＋φ）

數(shù)字0Um?sin（ω1t＋φ）

數(shù)字1u(t)＝計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)教程-網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信2.2.1數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的模擬調(diào)制Um?sin（ωt＋0）

數(shù)字1

接收端可以通過檢測載波相位的方法來確定它所表示的數(shù)字信號值。絕對調(diào)相波形如圖2-10（c）所示。

⑴絕對調(diào)相（AbsolutePSK）：在載波信號u(t)中,φ為載波信號的相位。當(dāng)表示數(shù)字1時,取φ＝0；當(dāng)表示數(shù)字0時,取φ＝π。這種最簡單的絕對調(diào)相方法可以用下式表示：Um?sin（ωt＋π）

數(shù)字0u(t)＝

⑵相對調(diào)相（DifferentialPSK）：是用載波在兩位數(shù)字信號的交接處產(chǎn)生的相位偏移來表示載波數(shù)字信號。最簡單的相對調(diào)相方法是：兩比特信號交接處遇0，載波信號相位不變；兩比特信號交接處遇1，載波信號相位偏移π。相對調(diào)相波形如圖2-10（d）所示。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)教程-網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信2.2.1數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的模擬調(diào)制

4、多相調(diào)制（MultiplePhaseModulation，MPM）在模擬數(shù)據(jù)通信中，為了提高數(shù)據(jù)傳輸速率，人們常采用多相調(diào)制方法，將待發(fā)送的數(shù)字信號按兩個比特一組的方式組織，兩位二進(jìn)制比特可以有4種組合，即00、01、10、11每組是一個雙比特碼元，我們可以用4個不同的相位值去表示這4組雙比特碼元。那么，在調(diào)相信號傳輸過程中，相位每改變一次，傳送兩個二進(jìn)制比特。我們把這種調(diào)相方法稱為4相調(diào)制。同理，如果將發(fā)送的數(shù)據(jù)每3個比特組成一個3比特碼元組，3位二進(jìn)制數(shù)共有八種組合，那么對應(yīng)可以用八種不同的相位值去表示，我們把這種調(diào)相方法稱為八相調(diào)制。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)教程-網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信2.2.1數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的模擬調(diào)制

1、振幅鍵控（Amplitude-ShiftKeying，ASK）

振幅鍵控是通過改變載波信號振幅來表示數(shù)字信號1、0。例如，我們可以用載波幅度Um表示數(shù)字1，用載波幅度0表示數(shù)字0。ASK信號波形如圖2-10（a）所示。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

Um?sin（ω1t＋φ）數(shù)字1

2、移頻鍵控（Frequency-ShiftKeying，F(xiàn)SK）

移頻鍵控方法是通過改變載波信號角頻率來表示數(shù)字信號1、0。例如，我們可以用角頻率ω1t表示數(shù)字l，用角頻率ω2t表示數(shù)字0。FSK信號波形如圖2-10（b）所示。0數(shù)字0u(t)＝振幅鍵控ASK信號實(shí)現(xiàn)容易,技術(shù)簡單,但抗干擾能力較差。

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)教程-網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信2.2.2模擬數(shù)據(jù)的模擬調(diào)制對模擬數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬調(diào)制的目的：其一是將低頻信號搬遷到較高的頻帶進(jìn)行傳輸；其二是將模擬信號放大；其三是通過調(diào)制可以使用頻分多路復(fù)用技術(shù)。模擬數(shù)據(jù)調(diào)制可通過調(diào)幅、調(diào)頻和調(diào)相3種方法來實(shí)現(xiàn)，如圖2-11所示?；鶐鬏斝盘柛哳l載波信號(a)振幅調(diào)制(b)頻率調(diào)制(c)相位調(diào)制圖2-11模擬信號的模擬調(diào)制計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)教程-網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信2.2.2模擬數(shù)據(jù)的模擬調(diào)制

1、振幅調(diào)制（Amplitudemodulation，AM）振幅調(diào)制是以原來的模擬數(shù)據(jù)為調(diào)制信號對載波的幅值按調(diào)制信號的幅值進(jìn)行調(diào)制，調(diào)制后載波信號的頻率和相位不變,幅值隨調(diào)制信號的幅值變化而變化,如圖2-11(a)所示。

2、頻率調(diào)制（Frequencymodulation，F(xiàn)M）頻率調(diào)制是以原來的模擬數(shù)據(jù)為調(diào)制信號,對載波的頻率按調(diào)制信號的頻率進(jìn)行調(diào)制,調(diào)制后載波信號的相位和幅值不變，頻率隨調(diào)制信號的幅值變化而變化，如圖2-11(b)所示。

3、相位調(diào)制（Phasemodulation，PM）相位調(diào)制是以原來的模擬數(shù)據(jù)為調(diào)制信號,對載波的相位按調(diào)制信號的相位進(jìn)行調(diào)制，調(diào)制后載波信號的頻率和幅值不變,相位隨調(diào)制信號的幅值變化而變化,如圖2-11(c)所示。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)教程-網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信2.2.3數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字編碼數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字編碼就是如何把數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)用物理信號的波形表示，是用高低電平的不同組合來表示二進(jìn)制的方法。常用的編碼方式主要有3種：不歸零編碼、曼徹斯特編碼和差分曼徹斯特編碼。

1、不歸零碼（Non-ReturntoZero，NRZ）

不歸零碼是一種全寬碼，即信號波形在一個碼元全部時間內(nèi)發(fā)出或不發(fā)出電流，每一位碼占全部碼元的寬度。不歸零碼可分為單極性和雙極性兩種：⑴單極性不歸零碼(SinglePolarityNRZ)：是以無電壓（無電流）表示“0”，而用恒定的正電壓表示“1”。⑵雙極性不歸零碼(DoublePolarityNRZ)：是以負(fù)電壓表示“0”，而用恒定的正電壓表示“1”。以上反之亦然，即負(fù)電壓表示“1”，正電壓表示“0”。

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)教程-網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信2.2.3數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字編碼

2、曼徹斯特編碼曼徹斯特編碼是目前應(yīng)用最廣泛的編碼方法之一。其編碼規(guī)則是：每個比特的周期T分為前T/2與后T/2兩部分；通過前T/2傳送該比特的反碼，通過后T/2傳送該比特的原碼。

3、差分曼徹斯特編碼

是對曼徹斯特編碼的改進(jìn),它將時鐘和數(shù)據(jù)包含在信號中,在傳輸代碼信息的同時將時鐘同步信號一起傳輸?shù)綄Ψ?，所以都屬于自同步編碼，其數(shù)據(jù)傳輸速率只有調(diào)制速率的1/2。

01101001tO曼徹斯特編碼差分曼徹斯特編碼01101001tO計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)教程-網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信模擬信號PAM信號PAM信號數(shù)字信號2.2.4模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字編碼模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字編碼是把模擬數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的編碼方法。由于數(shù)字信號傳輸失真小、誤碼率低、傳輸速率高、便于計(jì)算機(jī)存儲，所以將模擬數(shù)據(jù)數(shù)字化已成為必然趨勢。模擬數(shù)據(jù)數(shù)字編碼的最常用方法是脈沖編碼調(diào)制（PulseCodeModulation，PCM),PCM的工作過程包括3個步驟：采樣、量化與編碼，其相應(yīng)的波形信號如圖2-13所示。圖2-13PCM脈沖編碼調(diào)制過程示意圖采樣速率8000t/s指定數(shù)值給對應(yīng)的PAM信號將量化值進(jìn)行編碼計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)教程-網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信2.2.4模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字編碼

1、采樣（Sampling）

采樣是模擬信號數(shù)字化的第一步。模擬信號是電平連續(xù)變化的信號,采樣是隔一定的時間間隔,將模擬信號的電平幅度值取出來作為樣本,讓其表示原來的信號。采樣頻率f應(yīng)為：f≥2B或f＝l／T≥2·f式中：B為通信信道帶寬；T為采樣周期；f為信道允許通過的信號最高頻率。

2、量化（Quantizing）量化是將采樣樣本幅度按量化級決定取值的過程，經(jīng)量化后的樣本幅度為離散的量化級值已不是連續(xù)值。量化的目的是為每一個PAM信號設(shè)定一個信號值。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)教程-網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信2.2.4模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字編碼量化之前要將信號分為若干量化級,同時,要規(guī)定好每一級對應(yīng)的幅度范圍。若量化范圍在0～127,則每個采樣用7位二進(jìn)制(27＝128)來表示,量化速率需要56000bps(8000×7)；若量化的范圍在0～255,則每個采樣用8位二進(jìn)制（28＝256）來表示，量化速率需要64000bps（8000×8）。3、編碼（Encoding）

編碼是用相應(yīng)位數(shù)的二進(jìn)制代碼表示量化后的采樣樣本的量級。為了能精確地還原成原來的模擬信號，量化值編碼在傳送數(shù)字至數(shù)模轉(zhuǎn)換器時，其速率必須和采樣時一樣。經(jīng)過轉(zhuǎn)換后，信號才會和原來模擬信號波形接近?！纠?-2】聲音的帶寬為4000Hz，采用頻率為8000次/s，用8位二進(jìn)制編碼，則信道的數(shù)據(jù)傳輸速率為：8×8000＝64000bps＝64kbps。

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)教程-網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信數(shù)據(jù)傳輸是網(wǎng)絡(luò)通信的物質(zhì)基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)涉及的內(nèi)容很多，包括數(shù)據(jù)傳輸媒介、數(shù)據(jù)傳輸帶寬、數(shù)據(jù)傳輸方式和數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量參數(shù)等。數(shù)據(jù)傳輸涉及的主要內(nèi)容數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量參數(shù)傳輸方式傳輸帶寬傳輸媒介§2.3網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)教程-網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信2.3.1數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)是網(wǎng)絡(luò)中連接收發(fā)雙方的物理通路，是數(shù)據(jù)通信中實(shí)際傳送信息的載體。網(wǎng)絡(luò)中常用的傳輸介質(zhì)有：同軸電纜、雙絞線、光纖、微波、衛(wèi)星、紅外線等。1、同軸電纜（CoaxialCable）

同軸電纜是局域網(wǎng)中最早使用而且應(yīng)用十分廣泛的傳輸介質(zhì)，可以通過專用的中同軸電纜(俗稱粗纜)或小同軸電纜(俗稱細(xì)纜)來組網(wǎng)，并廣泛應(yīng)用于局域網(wǎng)中。同軸電纜由內(nèi)導(dǎo)體、絕緣層、屏蔽層及外部保護(hù)層組成，其結(jié)構(gòu)如圖2-14所示。保護(hù)層、屏蔽層、絕緣層、導(dǎo)體圖2-14同軸電纜結(jié)構(gòu)示意圖同軸電纜的最大優(yōu)點(diǎn)是抗干擾性強(qiáng),而且支持多點(diǎn)連接。缺點(diǎn)是物理可靠性不好，所以現(xiàn)在基本上已被雙絞線所替代。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)教程-網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信2.3.1數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)2、雙絞線（TwistedPair）雙絞線的物理結(jié)構(gòu)是由按規(guī)則螺旋結(jié)構(gòu)排列的2根、4根或8根絕緣導(dǎo)線組成。一對線可以作為一條通信線路，各個線對螺旋排列的目的是為了使各線對之間的電磁干擾最小。雙絞線是模擬和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信最普通的傳輸媒體，它的主要應(yīng)用范圍是系統(tǒng)中的模擬話音傳輸，最適合于較短距離的信息傳輸，當(dāng)超過幾千米時信號因衰減可能會產(chǎn)生畸變，這時就要使用中繼器（Repeater）來放大信號和再生波形。雙絞線的價格在傳輸媒體中是最便宜的，并且安裝簡單，所以得到廣泛的使用。在局域網(wǎng)中一般也采用雙絞線作為傳輸媒體。雙絞線可分為非屏蔽雙絞線UTP（UnshieldedTwistedPair）和屏蔽雙絞線STP（ShieldedTwistedPair）。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)教程-網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信2.3.1數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)單模光纖多模光纖3、光纖（Fiber）

光纖是光導(dǎo)纖維（FiberOptics）的簡稱，采用光導(dǎo)纖維作為傳輸介質(zhì)，是網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)領(lǐng)域中發(fā)展最快、性能最好、應(yīng)用前途最廣泛的一種。光纖分為單模（8.3/125um）和多模（50/125um，62.5/125um）兩種。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)教程-網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)教程-網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信2.3.1數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)4、微波通信（MicrowaveCommunication）

微波在空間主要是直線傳播，并且能穿透電離層進(jìn)入宇宙空間,其傳播距離受到限制且與天線的高度有關(guān),一般只有50km左右,長途通信時必須建立多個中繼站,中繼站把前一站發(fā)來的信號經(jīng)過放大后再發(fā)往下一站,類似于“接力”,所以又把微波通信稱為數(shù)字微波接力通信。如果中繼站采用100m高的天線塔，則接力距離可增大到100km，如圖2-19所示。地球視線傳輸視線傳輸微波中繼站圖2-19地面微波接力通信計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)教程-網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信2.3.1數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)5、衛(wèi)星通信（SatelliteCommunication）1945年,英國人阿塞·克拉克提出了利用衛(wèi)星進(jìn)行通信的設(shè)想。1957年，蘇聯(lián)發(fā)射了第一顆人造地球衛(wèi)星Sputnik，使人們看到了實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星通信的希望。1962年，美國成功地發(fā)射了第一顆通信衛(wèi)星Telsat，試驗(yàn)了橫跨大西洋的和電視傳輸。由于衛(wèi)星通信具有通信距離遠(yuǎn)、費(fèi)用與通信距離無關(guān)、覆蓋面積大、不受地理?xiàng)l件的限制、通信信道帶寬寬、可進(jìn)行多址通信與移動通信等優(yōu)點(diǎn)，因此它在最近的30多年里獲得了迅速的發(fā)展，并成為現(xiàn)代主要的通信手段之一。衛(wèi)星通信是利用位于3萬6千公里高空的人造地球衛(wèi)星作為太空無人值守的微波中繼站的一種特殊形式的微波接力通信。衛(wèi)星通信能克服地面微波通信的距離限制,最大特點(diǎn)是通信距離遠(yuǎn),且通信費(fèi)用與距離無關(guān)。衛(wèi)星通信的組成如圖2-20所示。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)教程-網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信2.3.1數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)20世紀(jì)80年代末發(fā)展了稱為“甚小口徑終端”(VSAT)的新一代數(shù)字衛(wèi)星通信系統(tǒng)，90年代廣泛應(yīng)用于遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，如各國的大使館與國內(nèi)之間的通信都是通過VSAT來通信的。VSAT網(wǎng)通常由一個衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器、一個大型主站和大量的VSAT小站組成，能單雙向傳輸數(shù)據(jù)、語音、圖像、視頻等多媒體綜合業(yè)務(wù)。VSAT網(wǎng)的基本組成如圖2-21所示。衛(wèi)星衛(wèi)星地球站衛(wèi)星地球站3.6χ104km地球圖2-20衛(wèi)星通信計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)教程-網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信2.3.1數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)圖2-21VSAT網(wǎng)的組成計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)教程-網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信2.3.1數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)

VSAT的小站和主站通過衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器構(gòu)成星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),主站采用大口徑天線，且發(fā)射功率大，小口徑天線發(fā)射功率小，小站與大站之間可以直接通信。【例2-3】衛(wèi)星通信有較大的傳播延時，如果從地球站到衛(wèi)星的距離為40000km，那么從一個地球站經(jīng)過衛(wèi)星到另一個地球站的傳播時延有多大？解：在自由空間中,電磁撥的傳輸速度為300000km/s，從一個地球站經(jīng)過衛(wèi)星到另一個地球站的距離為40000km×2＝80000km所以傳播延時為80000km÷300000km/s＝267ms。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)教程-網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信2.3.1數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)以上介紹了雙絞線、同軸電纜、光纖、微波、衛(wèi)星通信5種介質(zhì)，其區(qū)別如下：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)教程-網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信2.3.2數(shù)據(jù)傳輸帶寬基帶傳輸頻帶傳輸寬帶傳輸基帶傳輸是指數(shù)字脈沖信號在傳輸介質(zhì)上保持?jǐn)?shù)據(jù)波形按原樣進(jìn)行傳輸。頻帶傳輸指把數(shù)字信號調(diào)制成模擬信號后再發(fā)送和傳輸，到達(dá)接收端再把音頻信號解調(diào)成原來的數(shù)字信號。寬帶傳輸指比音頻更寬的頻帶，若是采用75Ω的CATV同軸電纜或光纖作傳輸介質(zhì)，帶寬為300MHz。在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，根據(jù)傳輸介質(zhì)的信道帶寬可分為基帶、頻帶和寬帶。局域網(wǎng)中主要采用基帶和頻帶傳輸,有線電視和無線局域網(wǎng)中主要采用寬帶傳輸。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)教程-網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信2.3.2數(shù)據(jù)傳輸帶寬數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|(zhì)量參數(shù)是衡量數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠行院涂煽啃缘膮?shù)。有效性主要由數(shù)據(jù)傳輸速率、調(diào)制速率、信道帶寬、通信容量、誤碼率、傳輸延遲等來衡量；可靠性一般用數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼`碼率指標(biāo)來衡量；比特率和波特率是用來描述系統(tǒng)傳輸率的參量。

1、數(shù)據(jù)傳輸單位（DataTransferUnit）數(shù)據(jù)傳輸單位通常可用比特、碼元、碼字、碼字來表示。⑴比特：是二進(jìn)制的縮寫，即計(jì)算機(jī)常用術(shù)語“位”，在數(shù)據(jù)通信中用來度量消息的信息量。⑵碼元：是對計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳送的二進(jìn)制數(shù)字中的每一位的通稱。例如二進(jìn)制數(shù)字1000001是由7個碼元組成的序列。⑶碼字：在7位ASCII碼中，1000001這7個碼元組成的序列代表字母A，通常將這個字母A稱為“碼字”。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)教程-網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信2.3.2數(shù)據(jù)傳輸帶寬

2、數(shù)據(jù)傳輸速率（DataTransferSpeed）數(shù)據(jù)傳輸速率是指每秒能傳輸?shù)亩M(jìn)制信息位數(shù)，又稱為比特率，用bps標(biāo)記，表示每秒傳輸?shù)亩M(jìn)制位數(shù)，單位用比特/每秒表示，它可由下式確定：

式中：T為數(shù)字信號脈沖重復(fù)周期；N為一個脈沖信號代表的有效狀態(tài)數(shù)，是2的整數(shù)倍。例如二進(jìn)制的一個脈沖可以表示“0”和“1”兩個狀態(tài)，故N＝2。Log2N為單位脈沖能表示的比特?cái)?shù)，如N＝4時表示一個單位脈沖為2bit。一個數(shù)字脈沖也稱為一個碼元，N為一個碼元所取的有效離散值個數(shù),若一個碼元僅可取0和1兩種離散值,則N＝2；若一個碼元可取00、01、10、11四種離散值，則N＝4。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)教程-網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信2.3.2數(shù)據(jù)傳輸帶寬【例2-4】脈碼調(diào)制系統(tǒng)PCM每秒鐘測量取樣800次，量化電平為256個，求數(shù)據(jù)傳輸率。解：信號周期T＝l／8000，量化電平數(shù)N＝256＝28當(dāng)一個碼元僅取兩種離散值時，S=1／T，表示數(shù)據(jù)傳輸速率等于碼元脈沖的重復(fù)頻率。此時的S叫信號傳輸速率，也稱碼元率、調(diào)制速率或波特率，單位為波特(Baud)。若信號碼元的寬度為T秒，則碼元速率定義為：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)教程-網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信2.3.3數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|(zhì)量參數(shù)

3、調(diào)制速率（ModulationSpeed）調(diào)制速率也稱為波形速率或碼元速率，它是數(shù)字信號經(jīng)過調(diào)制后的傳輸速率，表示數(shù)據(jù)傳輸過程中線路上每秒鐘傳送的波形個數(shù)。顯然，波形持續(xù)時間越短，單位時間內(nèi)傳輸?shù)牟ㄐ螖?shù)就越多，則數(shù)據(jù)傳輸速率也越高。數(shù)據(jù)傳輸速率與調(diào)制速率的區(qū)別與聯(lián)系如圖2-22所示。模擬信道解調(diào)器調(diào)制速率傳輸速率計(jì)算機(jī)調(diào)制器計(jì)算機(jī)圖2-22數(shù)據(jù)傳輸速率與調(diào)制速率的區(qū)別計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)教程-網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信2.3.3數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|(zhì)量參數(shù)4、信道帶寬（ChannelBroadband）信道帶寬是指信道中傳輸?shù)男盘栐诓皇д娴那闆r下所占用的頻率范圍，通常稱為信道的通頻帶，單位用赫茲（調(diào)制速率）表示。信道帶寬由信道的物理特性所決定，例如線路的頻率范圍在300～3400Hz，那么，它的帶寬范圍也在300～3400Hz。信道寬度用W表示。5、信道容量（ChannelCapacity）信道容量是指信道能傳輸信息的最大能力，一般用時間內(nèi)最大可傳送的字節(jié)數(shù)來表示。信道容量由信道帶寬F、可使用的時間T以及信道質(zhì)量決定。信道容量和信道帶寬具有正比關(guān)系，帶寬越寬，則容量越大，傳輸效率也就越高。關(guān)于信道容量的計(jì)算有兩條著名的定理。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)教程-網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信2.3.3數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|(zhì)量參數(shù)

⑴奈奎斯特(Nyquist)定理：1942年,H.Nyquist證明，任何一個信號如果通過帶寬為W（Hz）的理想低通濾波器，若每秒取樣2W次，就可以完整地重現(xiàn)該濾波過后的信號。在理想條件下(無噪音有限帶寬W的信道)，其最大的數(shù)據(jù)傳輸速率C（信道容量）為：式中：N為離散性信號或電平的個數(shù)?！纠?-6】一個無噪音的3000Hz信道傳輸二進(jìn)制信號，試問信道容量（可允許的數(shù)據(jù)傳輸速率）是多少？解：由于傳輸?shù)亩M(jìn)制信號是“1”、“0”兩個電平,即N=2，W=3000Hz，則信道容量：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)教程-網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信式中：Rmax為最大功率；W為信道帶寬；L為信道上傳輸?shù)男盘柨扇〉碾x散值的個數(shù)?！纠?-8】一個數(shù)字信號通過兩種物理狀態(tài)，經(jīng)信噪比為20dB的3kHz帶寬信道傳送，其數(shù)據(jù)率不會超過多少？2.3.3數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|(zhì)量參數(shù)

⑵香農(nóng)（Shannon）定理：1948年，ClaudeShannon在Nyquist定理基礎(chǔ)上進(jìn)而給出了在噪音的環(huán)境中，信道容量將與信噪功率比有關(guān)。信道容量與信道帶寬之間的關(guān)系：式中：N為噪音功率；S為信號功率。信道傳輸?shù)男畔⒍嗌偻耆蓭捤鶝Q定。此時，信道中的每秒所傳輸?shù)淖畲蟊忍財(cái)?shù)由奈奎斯特（Nyquist）準(zhǔn)則決定：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)教程-網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信2.3.3數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|(zhì)量參數(shù)解：按照Shannon定理，已知信噪比電平為20dB，信噪功率比S/N，最大數(shù)據(jù)傳輸率為：C=WLog2(1+S/N)=3000×Log2(1+100)=19.88kbit/s

6、誤碼率（ErrorRates）誤碼率也稱為出錯率，是指數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)在正常工作情況下信息傳輸?shù)腻e誤率。在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)中，要求誤碼率低于10-6。誤碼率可以用以下幾種表示方法：誤比特率Pb＝b1(接收的錯誤比特?cái)?shù))/b0(傳輸總比特?cái)?shù)接收的錯誤比特?cái)?shù))誤碼率Pe＝e1(接收碼元中錯誤碼元數(shù))/e2(傳輸總碼元數(shù))誤字率Pw＝w1(接收的錯誤碼字)/w0(傳輸總碼字?jǐn)?shù))誤組率PBw＝bw1(接收的錯誤組數(shù))/bw0(傳輸信息總組數(shù))計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)教程-網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信2.3.3數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|(zhì)量參數(shù)

7、時延（Delay）時延是指一個報文或分組從一條鏈路的一端傳送到另一端所需的時間，它包括3部分：時延＝發(fā)送時延＋傳播時延＋處理時延⑴發(fā)送時延：發(fā)送數(shù)據(jù)時使數(shù)據(jù)塊(分組或報文)從結(jié)點(diǎn)進(jìn)入到傳輸媒體所需要的時間。發(fā)送時延（傳輸時延）＝數(shù)據(jù)塊長度／信道寬度⑵傳播時延：電磁波在信道上的傳播一定的距離所需要花費(fèi)的時間速度傳播時延＝信道長度/電磁波在信道上的傳播速度(m/s)⑶處理時延：數(shù)據(jù)在交換結(jié)點(diǎn)為存儲轉(zhuǎn)發(fā)而進(jìn)行一些必要處理所花費(fèi)的時間。處理時延的長短取決于數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中當(dāng)時的通信量。當(dāng)通信量很大時,還會發(fā)生溢出,使分組丟失。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)教程-網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信2.3.3數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|(zhì)量參數(shù)【例2-10】若A、B兩臺計(jì)算機(jī)之間的距離為1000km,假設(shè)在電纜內(nèi)信號的傳播速度是2×108m/s,試對下列兩種鏈路分別計(jì)算發(fā)送時延和傳播時延。⑴數(shù)據(jù)塊長度為108bit，數(shù)據(jù)發(fā)送速率為1Mbps；⑵數(shù)據(jù)塊長度為1000bit，數(shù)據(jù)發(fā)送速率為1Gbps；解：根據(jù)上述計(jì)算發(fā)送時延公式和計(jì)算傳播時延公式，分別求出不同鏈路的不同時延。⑴發(fā)送時延＝108bit/(1Mbps)＝100s傳播時延＝1000bit/(2×108m/s)＝5ms⑵發(fā)送時延＝1000bit/(1Gbps)＝1μs傳播時延＝1000km/(2×108m/s)＝5ms通過此例說明，并非信道帶寬越寬，數(shù)據(jù)在信道上跑的速度越快。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)教程-網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信2.3.4串行傳輸與并行傳輸

1、串行傳輸（SerialTransmission）

串行傳輸是指數(shù)據(jù)以串行方式，在一條信道上傳輸。在計(jì)算機(jī)中，通常是用8位的二進(jìn)制代碼來表示一個字符。在數(shù)據(jù)通信中，串行傳輸方式如圖2-23所示。接收設(shè)備發(fā)送設(shè)備1234567812387645并行到串行的轉(zhuǎn)換串行到并行的轉(zhuǎn)換圖2-23串行傳輸示意圖計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)教程-網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信2.3.4串行傳輸與并行傳輸接收設(shè)備發(fā)送設(shè)備12345678校驗(yàn)數(shù)據(jù)位1數(shù)據(jù)線

2、并行傳輸（ParallelTransmission）

并行傳輸是指數(shù)據(jù)以成組的方式在多個并行信道上傳輸。將表示一個字符的8位二進(jìn)制代碼同時通過8條并行的通信信道發(fā)送出去，這種工作方式稱為并行通信，如圖圖2-24所示。圖2-24并行傳輸示意圖計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)教程-網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信2.3.5同步傳輸與異步傳輸

在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中，整個計(jì)算機(jī)通信系統(tǒng)能否正確有效地工作，在相當(dāng)程度上依賴于是否能很好地實(shí)現(xiàn)同步。目前,串行通信的傳輸按通信約定的格式分為兩種，即同步通信方式和異步通信方式。

1、同步傳輸（Synchronous）⑴位同步：在數(shù)據(jù)通信過程中，接收端根據(jù)發(fā)送端發(fā)送數(shù)據(jù)的起止時間和時鐘頻率來校正自己的時間基準(zhǔn)與時鐘頻率，這個過程就叫做位同步。實(shí)現(xiàn)位同步的方法主要有以下兩種：①外同步法。是在發(fā)送端發(fā)送一路數(shù)據(jù)信號的同時，另外發(fā)送一路同步時鐘信號。接收端根據(jù)接收到的同步時鐘信號來校正時間基準(zhǔn)與時鐘頻率，實(shí)現(xiàn)收發(fā)雙方的位同步。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)教程-網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信2.3.5同步傳輸與異步傳輸②內(nèi)同步法。是從自含時鐘編碼的發(fā)送數(shù)據(jù)中提取同步時鐘的方法，曼徹斯特編碼與差分曼徹斯特編碼都是自含時鐘的編碼方法。⑵字符同步：為保證收發(fā)雙方正確傳輸字符,將字符以組為單位傳送，在每組字符之前加上一個用于同步控制的同步字符SYN，數(shù)據(jù)結(jié)束后加上后同步信號，接收端根據(jù)SYN與后同步信號確定數(shù)據(jù)字符的起始與終止。同步傳輸方式如圖2-25所示。圖2-25同步傳輸方式示意圖1011010101101100...11110101101101000111111001111110同步字節(jié)數(shù)據(jù)幀同步字節(jié)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)教程-網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信2.3.5同步傳輸與異步傳輸2.異步傳輸（asynchronous）

異步傳輸一次只傳輸一個字符,每個字符用一位起始位引導(dǎo)、一位停止位結(jié)束。起始位為“0”,占一位;停止位為“1”,占1-2位。在沒有數(shù)據(jù)發(fā)送時發(fā)送方可發(fā)送連續(xù)的停止位，接收方根據(jù)“1”至“0”的跳變來判別一個新字符的開始,然后接收字符中的所有位。異步傳輸方式如圖2-26所示。11011010101001101100100010110101101100數(shù)據(jù)傳輸方向停止位數(shù)據(jù)位起始位圖2-26同步傳輸方式示意圖計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)教程-網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信指傳送的信息始終是一個方向傳送,沒反方向的交互。其信道一般是二線制，一根用于傳輸數(shù)據(jù),另一根用于監(jiān)測信號。允許數(shù)據(jù)在兩個方向上傳輸,但在某一時刻，只允許數(shù)據(jù)在一個方向上傳輸,它實(shí)際上是一種切換方向的單工通信。允許數(shù)據(jù)同時在兩個方向上傳輸,它是兩個單工通信方式的結(jié)合,它要求發(fā)送設(shè)備和接收設(shè)備都有獨(dú)立的接收和發(fā)送能力。2.3.6單向傳輸與雙向傳輸單工數(shù)據(jù)傳輸半雙工數(shù)據(jù)傳輸全雙工數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)在通信線路上傳輸是有方向的，根據(jù)信號傳送的方向與時間關(guān)系，數(shù)據(jù)通信可分為三種基本工作方式：單工通信、半雙工通信與全雙工通信。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)教程-網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信§2.4網(wǎng)絡(luò)多路復(fù)用傳輸多路復(fù)用器多路復(fù)用器一條傳輸線路傳輸多路信號計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)傳輸信號要求的帶寬與傳輸介質(zhì)允許通過的帶寬是不一樣的，為了節(jié)省開銷，應(yīng)當(dāng)充分利用傳輸介質(zhì)的帶寬。在一條介質(zhì)上同時傳送多于一路以上信號的傳輸方式，叫做該介質(zhì)的多路復(fù)用。多路復(fù)用傳輸技術(shù)的基本原理如圖2-30所示。圖2-30多路復(fù)用基本原理示意圖計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)教程-網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信2.4.1頻分多路復(fù)用

1、頻分多路復(fù)用的概念

在物理信道的可用帶寬超過單個原始信號所需帶寬情況下，可將該物理信道的總帶寬分割成若干個與傳輸單個信號帶寬相同的子信道，每個子信道傳輸一路信號，這就是頻分多路復(fù)用。頻分多路復(fù)用的基本工作原理如圖2-31所示。圖2-31頻分多路復(fù)用原理示意圖信道（1）f1信道（2）f2信道（3）f3信道（4）f4信道（5）f5信道（6）f6多路復(fù)用器多路復(fù)用器源1源2源3源4源5源6目標(biāo)1目標(biāo)2目標(biāo)3目標(biāo)4目標(biāo)5目標(biāo)6信道帶寬Bm警戒頻帶Bg計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)教程-網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信2.4.1頻分多路復(fù)用圖2-32頻分多路技術(shù)實(shí)現(xiàn)示意圖104～108kHz108kHz0～4Hz60～64kHz64kHz0～4Hz100～104kHz104kHz0～4Hz0～4Hz108kHz104～108kHz0～4Hz104kHz100～104kHz電話機(jī)1電話機(jī)n電話機(jī)20～4Hz64kHz60～64kHz低通調(diào)制器帶通多路復(fù)用器低通調(diào)制器帶通調(diào)制器帶通低通帶通調(diào)制器低通帶通調(diào)制器低通調(diào)制器低通帶通多路復(fù)用器2、頻分多路復(fù)用的技術(shù)實(shí)現(xiàn)頻分多路復(fù)用主要用于模擬信號的傳輸。頻分多路復(fù)用技術(shù)用于模擬信號的頻分傳輸，主要用于和電視系統(tǒng)。一根CATV電纜的帶寬大約是500MHz，可傳送80個頻道的電視節(jié)目。每個頻道6MHz的帶寬中又進(jìn)一步劃分為聲音子通道、視頻子通道以及彩色子通道，并留有警戒頻帶。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)教程-網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信2.4.2時分多路復(fù)用

1、時分多路復(fù)用的概念時分多路復(fù)用（TDM）是將一條物理信道的傳輸時間劃分為若干個時間片，每個用戶分得一個時間片，在其占有的時間片內(nèi)用戶使用通信信道的全部帶寬。如果與FDM相比較,由于FDM是以信道頻帶作為分割對象,通過為多個信道分配互不重疊的頻率范圍的方法來實(shí)現(xiàn)多路復(fù)用，因此頻分多路復(fù)用更適于模擬數(shù)據(jù)信號的傳輸，而TDM則以信道傳輸時間作為分割對象，通過為多個信道分配互不重疊的時間片的方法來實(shí)現(xiàn)多路復(fù)用，因此更適合于數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號的傳輸。

2、時分多路復(fù)用的實(shí)現(xiàn)時分多路復(fù)用在技術(shù)實(shí)現(xiàn)上，可分為同步時分多路復(fù)用和異步時分多路復(fù)用兩種方式。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)教程-網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信2.4.2時分多路復(fù)用(1)同步時分：指發(fā)送端的多臺計(jì)算機(jī)通過一條線路向接收端發(fā)送數(shù)據(jù)時進(jìn)行分時處理，它們以固定的時隙進(jìn)行分配。(2)異步時分：又被稱為統(tǒng)計(jì)時分復(fù)用技術(shù)，它能動態(tài)地按需分配時隙，以避免每個時隙段中出現(xiàn)空閑時隙。異步時分在分配時隙時是不固定的，而是只給想發(fā)送數(shù)據(jù)的發(fā)送端分配其時隙段，當(dāng)用戶暫停發(fā)送數(shù)據(jù)時，則不給它分配時隙。要接收的數(shù)據(jù)AAAABBCDDDBCDABDADAAAAAABBCDDD復(fù)用器解復(fù)器要發(fā)送的數(shù)據(jù)時隙浪費(fèi),信道資源利用率底一個周期的數(shù)據(jù)塊(幀)在不同時刻，開關(guān)切換到不同的輸入設(shè)備計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)教程-網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信2.4.3密集波分多路復(fù)用

1、波分多路復(fù)用（WDM）

采用的是波長分隔多路復(fù)用技術(shù),在同一傳輸信道內(nèi)傳輸多路不同波長的光信號。WDM和FDM基本上都基于相同原理,所不同的是WDM應(yīng)用于光纖信道上的光波傳輸過程,而FDM應(yīng)用于電模擬傳輸。波分多路復(fù)用原理如圖2-34所示。圖2-34波分多路復(fù)用原理計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)教程-網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信2.4.3密集波分多路復(fù)用

2、密集波分多路復(fù)用密集波分多路復(fù)用(DWDM)是在WDM上發(fā)展起來的。最初，在一根光纖上只能傳送兩路光波信號，CIENA首先推出了16路信道系統(tǒng)，現(xiàn)在已能做到在一根光纖上復(fù)用80路甚至更多路數(shù)的光載波信號。

DWDM的工作原理如圖2-35所示。

圖2-35密集波分多路復(fù)用原理示意圖復(fù)用器012345671550nm1551mn1552nm1553nm1554nm1555nm1556nm1557nm1550nm1551mn1552nm1553nm1554nm1555nm1556nm1557nm0123456720GbpsEDFA120km分用器計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)教程-網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信2.4.4碼分多路復(fù)用1、碼分多路復(fù)用的概念碼分多路復(fù)用(CDM)是一種用于移動通信系統(tǒng)的新技術(shù),筆記本電腦和掌上電腦等移動性計(jì)算機(jī)的連網(wǎng)通信將會大量使用碼分多路復(fù)用技術(shù)。在CDM系統(tǒng)中,所有用戶占用相同的帶寬，使用同一頻率同時發(fā)送或接收信號，各個用戶的信號用各自不同的地址碼序列來區(qū)分。2、碼分多路復(fù)用的基本原理CDM的理論基礎(chǔ)是微波擴(kuò)頻通信，利用擴(kuò)頻通信中不同碼型的擴(kuò)頻碼之間的相關(guān)性，為每個用戶分配一個擴(kuò)頻編碼，以區(qū)別不同的用戶信號,發(fā)送端可用不同的擴(kuò)頻編碼分別向不同的接收端發(fā)送數(shù)據(jù)，接收端用不同的擴(kuò)頻編碼進(jìn)行解碼,就可得到不同發(fā)送端送來的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)多址通信。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)教程-網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信2.4.4碼分多路復(fù)用3、碼分多路復(fù)用的實(shí)現(xiàn)

CDM是建立在波分多路復(fù)用的基礎(chǔ)上,既利用了一個波長不同的信道，又可使不同的用戶共享一個信道，但不同用戶具有不同的正交碼形，互不重疊，其實(shí)現(xiàn)技術(shù)如圖2-36所示。

圖2-36直接擴(kuò)頻CDM的衛(wèi)星通信系統(tǒng)接收端基礎(chǔ)調(diào)制多路調(diào)制…信碼輸出載波產(chǎn)生器偽碼產(chǎn)生器∑信源上變頻本地碼產(chǎn)生器下變頻帶通積分判決同步/載波IBDDBKJHGFEAC其它地址信號多路解調(diào)基礎(chǔ)解調(diào)發(fā)送端衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)教程-網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信§2.5網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換

各種數(shù)據(jù)經(jīng)過編碼后在通信線路上進(jìn)行傳輸，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。數(shù)據(jù)通信最簡單的方式是利用傳輸介質(zhì)將兩個端點(diǎn)直接相連，但每個通信系統(tǒng)都采用把收發(fā)兩端直接相連的形式是不可能的，通常通過一個由多個結(jié)點(diǎn)組成的中間網(wǎng)絡(luò)，把數(shù)據(jù)從源結(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)到目的結(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)相互通信。因此，數(shù)據(jù)交換是研究如何通過中間網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)交換問題。目前，常用的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換方式可歸結(jié)為以下4種:

★電路交換★報文交換★分組交換★快速交換計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)教程-網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信2.5.1電路交換在傳輸任何數(shù)據(jù)之前，要先經(jīng)過呼叫過程建立一條端到端的電路。在整個數(shù)據(jù)傳輸過程中，所建立的電路必須始終保持連接狀態(tài)。數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束后，由某一方發(fā)出拆除請求然后逐節(jié)拆除到對方節(jié)點(diǎn)。(1)電路建立(2)數(shù)據(jù)傳輸(3)電路拆除1、電路交換概念電路交換是根據(jù)交換原理發(fā)展起來的一種直接交換方式。在數(shù)字通信中，電路交換傳輸主要是應(yīng)用同步傳輸模式來實(shí)現(xiàn)的。電路交換的過程分為3個步驟：電路交換原理如下圖所示。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)教程-網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信2.5.1電路交換源節(jié)點(diǎn)A交換節(jié)點(diǎn)1交換節(jié)點(diǎn)6呼叫請求呼叫應(yīng)答數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)釋放請求釋放應(yīng)答目的節(jié)點(diǎn)B電路建立數(shù)據(jù)傳輸電路拆除源節(jié)點(diǎn)A目的節(jié)點(diǎn)B公用電話交換網(wǎng)123456計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)教程-網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信2.5.1電路交換2、電路交換的優(yōu)點(diǎn)(1)

連接建立后,數(shù)據(jù)以固定的傳輸率傳輸,傳輸延遲小。(2)

由于物理線路被單獨(dú)占用,故不可能發(fā)生沖突;(3)

適用于實(shí)時大批量連續(xù)的數(shù)據(jù)傳輸。3、電路交換的缺點(diǎn)(1)

建立連接將跨多個設(shè)備或線纜，則會需要花費(fèi)很長的時間。(2)

連接建立后，由于線路是專用的，即使空閑，也不能被其它設(shè)備使用造成一定的浪費(fèi)。(3)

對通信雙方而言，必須做到雙方的收發(fā)速度、編碼方法、信息格式和傳輸控制等一致才能完成通信。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)教程-網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信2.5.2報文交換1、報文交換的工作原理報文交換類似于發(fā)送信件，是以報文為單位發(fā)送信息，不管發(fā)送數(shù)據(jù)的長度是多少都把它當(dāng)作一個邏輯單元，每個報文由報頭、正文和報尾3部分組成，報頭中包含發(fā)送計(jì)算機(jī)的地址和接收信息的計(jì)算機(jī)地址。通信子網(wǎng)根據(jù)報頭目的地址選擇路徑在兩個結(jié)點(diǎn)之間的一段鏈路上逐段傳輸，不需要在兩個主機(jī)之間建立多個結(jié)點(diǎn)組成的通道,報文交換過程如圖2-39所示。主機(jī)A主機(jī)BCCCDCGCA通信子網(wǎng)CFCBCE圖2-39報文交換過程計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)教程-網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信2.5.2報文交換

2、報文交換的優(yōu)點(diǎn)

⑴電路利用率高。報文可以分時共享交換設(shè)備間的線路。

⑵在電路交換網(wǎng)絡(luò)上，當(dāng)通信量變得很大時,就不能接受新的呼叫。而在報文交換網(wǎng)絡(luò)上,通信量大時仍然可以接收報文,不過傳送延遲會增加。

⑶報文交換系統(tǒng)可以把一個報文發(fā)送到多個目的地，而電路交換網(wǎng)絡(luò)很難做到這一點(diǎn)。

⑷

報文交換網(wǎng)絡(luò)可以進(jìn)行速度和代碼的轉(zhuǎn)換。3、報文交換的缺點(diǎn)

⑴數(shù)據(jù)的傳輸延遲比較長，且延遲時間長短不一，因此不適用于實(shí)時或交互式的通信系統(tǒng)。

⑵當(dāng)報文傳輸錯誤時，必須重傳整個報文。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)教程-網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信2.5.3分組交換分組交換是報文交換的改進(jìn)，因而又稱為報文分組交換。它將報文分成若干個分組,每個分組的長度有一個上限,有限長度的分組使得每個節(jié)點(diǎn)所需的存儲能力降低了，以提高交換速度。分組交換適用于交互式通信，如終端與主機(jī)通信。報文分組的結(jié)構(gòu)如圖2-40所示。1010010101…0110011010首部數(shù)據(jù)首部數(shù)據(jù)首部數(shù)據(jù)報文報文圖2-40報文分組的組成報文分組交換是在電路交換和報文交換的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,因而結(jié)合了兩者的優(yōu)點(diǎn),并且有數(shù)據(jù)報方式和虛電路方式。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)教程-網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信2.5.3分組交換

1、數(shù)據(jù)報方式在數(shù)據(jù)報方式中子網(wǎng)接收主機(jī)A發(fā)送的報文經(jīng)編址、拆卸后分成若干分組,設(shè)有3個分組P1、P2、P3。CA將根據(jù)子網(wǎng)當(dāng)前的通路情況及通信量情況,將分組P1、P2、P3沿不同的子網(wǎng)路徑發(fā)送出去,接收端將接收的分組重新組裝成報文。這類服務(wù)沒有建立鏈路和拆除鏈路的過程，如圖2-42所示。圖2-42數(shù)據(jù)報方式交換過程主機(jī)ACCCDCGCA通信子網(wǎng)CFCBCEP1P2P3P3P2P1P2P1P1P2P3P3P1P3主機(jī)B計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)教程-網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信2.5.3分組交換

2、虛電路方式

虛電路方式是試圖將數(shù)據(jù)報方式與電路交換方式結(jié)合起來，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。與電路交換方式類似，虛電路方式在數(shù)據(jù)傳輸前也要建立一條傳輸通路，但這條通絡(luò)是邏輯的而非物理的。虛電路方式兩個用戶的終端設(shè)備在開始互相發(fā)送和接收數(shù)據(jù)之前需要通過通信網(wǎng)絡(luò)建立邏輯上的連接，用戶不需要在發(fā)送和接收時清除連接。虛電路可以通過呼叫請求建立，并要賦予虛電路號。子網(wǎng)中的結(jié)點(diǎn)之間就是通過虛電路號將分組沿子網(wǎng)中的結(jié)點(diǎn)逐站傳遞。虛電路的工作方式如圖2-43所示。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)教程-網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信2.5.3分組交換A1一B1虛電路：VC1＝LCl(3)＋LC2(2)＋LC3(1)A2一C1虛電路：VC2＝LCl(2)＋LC2(1)＋LC4(3)A3一Dl虛電路：VC3＝LC1(1)＋LC5(4)用戶A1與用戶B1建立的虛電路為VCl＝LCl(3)+LC2(2)+LC3(1)用戶A2與用戶C1建立的虛電路為VC2＝LCl(2)+LC2(1)+LC4(3)用戶A3與用戶D1建立的虛電路為VC3＝LCl(1)＋LC5(4)3LC32用戶B1用戶C1用戶A1用戶A2用戶A3用戶D1結(jié)點(diǎn)B結(jié)點(diǎn)C結(jié)點(diǎn)A結(jié)點(diǎn)D中繼結(jié)點(diǎn)1中繼結(jié)點(diǎn)2傳輸媒體411213LC1LC5LC2LC4圖2-43虛電路的工作方式計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)教程-網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信2.5.3分組交換由于虛電路方式具有電路交換與分組交換技術(shù)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。虛電路服務(wù)與數(shù)據(jù)報服務(wù)的主要區(qū)別如下表：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)教程-網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信2.5.4幀中繼交換由于在數(shù)據(jù)鏈路層的數(shù)據(jù)單元被稱為幀，故將此技術(shù)稱為幀中繼（FRS），它是在OSI數(shù)據(jù)鏈路層上用簡化的方法傳送和交換數(shù)據(jù)單元的一種技術(shù)。幀中繼交換結(jié)構(gòu)如下圖所示。作為DTE的交換機(jī)DTE作為DTE的路由器FRADFRSFRSFRSFRSDCEDCEDCEDCE幀中繼交換結(jié)構(gòu)圖計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)教程-網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信2.5.4幀中繼交換高效性經(jīng)濟(jì)性可靠性靈活性幀中繼交換的特點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下4個方面

1、幀中繼交換的特點(diǎn)

幀中繼使用分組交換協(xié)議，該協(xié)議采用統(tǒng)計(jì)復(fù)用技術(shù)，從單條線路上的用戶站點(diǎn)多個信息源處裝載數(shù)據(jù)到幀中繼網(wǎng)絡(luò)。幀中繼是以分組交換技術(shù)為基礎(chǔ)，利用數(shù)字系統(tǒng)低誤碼率的特點(diǎn)和虛電路交換的優(yōu)點(diǎn)，簡化了可靠性傳輸和差錯控制機(jī)制，從而獲得良好性能的革新技術(shù)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)教程-網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信2.5.4幀中繼交換2、幀中繼交換的主要應(yīng)用幀中繼探測誤碼和阻塞的能力非常小。這是由于幀中繼的開發(fā)是基于傳輸媒介，是相對可靠和無誤碼的，終端用戶的應(yīng)用程序能夠探測和恢復(fù)分組的誤碼。正是由于幀中繼具有良好的性能特點(diǎn)，因此得到廣泛應(yīng)用，主要體現(xiàn)在以下5個方面：數(shù)據(jù)幀是以數(shù)據(jù)塊（幾千個比特）進(jìn)行交換的，因此很適合高分辨率的圖像傳輸，這類應(yīng)用的特點(diǎn)是低延遲和高吞吐率。高吞吐率特別適合大型文件的傳輸，以便在較短的時間內(nèi)完成。數(shù)據(jù)塊交互文件傳輸計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)教程-網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信2.5.4幀中繼交換文字僅使用較短的幀，因而這類應(yīng)用的特點(diǎn)是低延遲和低吞吐率。幀中繼適用于處理突發(fā)性信息和可變長度幀的信息,因此特別適用于局域網(wǎng)的互聯(lián)。目前，幀中繼交換技術(shù)已廣泛地應(yīng)用于公共和專用網(wǎng)絡(luò)上。字符交互通信突發(fā)性信息把大量低效率的應(yīng)用通過幀中繼復(fù)用起來可以取得較好的經(jīng)濟(jì)效果。低效率復(fù)用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)教程-網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信2.5.5ATM信元交換

ATM

是異步傳輸模式的簡稱，是建立在電路交換和分組交換基礎(chǔ)上的一種面向連接的快速分組交換技術(shù),它能最大限度地發(fā)揮電路交換與分組交換技術(shù)的優(yōu)點(diǎn),具有從實(shí)時的話音信號到高清晰度電視圖像等各種高速綜合業(yè)務(wù)的傳輸能力。它采用定長分組做為傳輸和交換的單位，這種分組被稱為信元。1、ATM信元結(jié)構(gòu)分組交換的基本數(shù)據(jù)傳輸單元是分組,為了與X.25協(xié)議的分組(Packet)相區(qū)分，所以在ATM中稱為信元(Cell)。圖2-47ATM信元結(jié)構(gòu)

ATM由一個長度為5字節(jié)的信元頭和一個長度為48字節(jié)的用戶數(shù)據(jù)組成，其結(jié)構(gòu)如圖2-47所示。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)教程-網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信2.5.5ATM信元交換

2、ATM信元通道ATM信元交換是通過物理鏈路(PL)來實(shí)現(xiàn)的,PL是連接ATM交換機(jī)─ATM交換機(jī)、ATM交換機(jī)─ATM主機(jī)的物理線路。每條物理鏈路可以包含一條或多條虛通路(VP),虛通路可以是永久的,也可以是交換式的。每條虛通路中可以有單向或雙向的數(shù)據(jù)流，ATM支持不對稱的數(shù)據(jù)速率，即允許兩個方向的數(shù)據(jù)速率可以是不同的。每條虛通路可包含一條或多條虛通道(VC)。PL、VP、VC三者之間的關(guān)系如圖2-48所示。圖2-48PL、VP、VC之間的關(guān)系VCVCVCVCPLVPVPATM的傳輸是在端用戶之間建立直接的虛連接,ATM定義了兩種類型的虛連接，即虛通路連接(VPC)與虛通道連接(VCC)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)教程-網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信2.5.5ATM信元交換3、

ATM信元傳送在ATM交換中，文本、語音、視頻等所有數(shù)據(jù)被分解為長度固定的信元在網(wǎng)絡(luò)中傳遞,在接收端恢復(fù)成所需的格式。信元在網(wǎng)絡(luò)中傳輸期間出現(xiàn)的一切問題都由終端來處理，使得傳送機(jī)制變得十分簡單。正是由于ATM采用固定長度的信元，并將信道劃分為時間片序列，每個時間片用來傳輸一個信元，時間片與信元一一對應(yīng)，因而大大簡化了對信元的傳輸控制和網(wǎng)內(nèi)協(xié)議。信元方式的信息傳送如圖2-50所示。