第二章數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)-李正淳

第二章數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)

廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院李正淳QQ:276124912手機錄計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展過程1數(shù)據(jù)的基本概念及主要指標(biāo)2常見傳輸介質(zhì)及特性2.1數(shù)據(jù)編碼技術(shù)1.3數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)1.4數(shù)據(jù)編碼技術(shù)2.3數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)2.4數(shù)據(jù)交換技術(shù)2.5差錯控制與檢測2.6目錄2.1基本概念

2.1.1信息、數(shù)據(jù)與信號

2.1.2數(shù)據(jù)傳輸類型與通信方式

2.1.3數(shù)據(jù)通信中的主要技術(shù)指標(biāo) 2.2常見傳輸介質(zhì)及特性

2.2.1傳輸介質(zhì)的主要類型、

2.2.2同軸電纜

2.2.3雙絞線

2.2.4光纖

2.2.5無線通信2.3數(shù)據(jù)編碼技術(shù)

2.3.1數(shù)據(jù)編碼類型

2.3.2數(shù)字數(shù)據(jù)的模擬信號編碼方法

2.3.3數(shù)字數(shù)據(jù)的數(shù)字信號編碼方法

2.3.4模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字信號編碼方法

2.4數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)

2.4.1傳輸方式

2.4.2同步技術(shù)

2.4.3多路復(fù)用技術(shù) 2.5數(shù)據(jù)交換技術(shù)

2.5.1電路交換

2.5.2存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換

2.5.3其他高速交換技術(shù) 2.6差錯控制與檢測

2.6.1差錯的產(chǎn)生

2.6.2差錯控制方法學(xué)習(xí)目標(biāo):1）了解并識記數(shù)據(jù)通信的基本概念2）理解并掌握數(shù)據(jù)編碼的類型和基本方法3）掌握數(shù)據(jù)通信的主要技術(shù)指標(biāo)及計算4）掌握多路復(fù)用技術(shù)的分類和特點5）理解數(shù)據(jù)交換技術(shù)的分類和特點6）識記差錯控制和檢測的基本概念2.1基本概念信息人對現(xiàn)實世界事物存在方式或運動狀態(tài)的某種認識表示信息的形式可以是數(shù)值、文字、圖形、圖像、聲音等數(shù)據(jù)把事件的某些屬性規(guī)范化后的表現(xiàn)形式信號是數(shù)據(jù)的具體的物理表現(xiàn)。在傳輸前，信息必須轉(zhuǎn)換成物理信號。信息→數(shù)據(jù)→信號→在信道上傳輸→信號→數(shù)據(jù)→信息數(shù)據(jù)編碼調(diào)制解調(diào)數(shù)據(jù)解碼01000001“A”01000001“A”信道信息編碼信息解碼2.模擬信號和數(shù)字信號tta)模擬信號b)數(shù)字信號2.1.1信息、數(shù)據(jù)與信號2.1.2數(shù)據(jù)傳輸類型與通信方式1.數(shù)據(jù)傳輸類型模擬傳輸和數(shù)字傳輸（1）模擬信號的模擬傳輸（2）模擬信號的數(shù)字傳輸

2.1.2數(shù)據(jù)傳輸類型與通信方式（4）數(shù)字信號的數(shù)字傳輸

（3）數(shù)字信號的模擬傳輸

2.1.2數(shù)據(jù)傳輸類型與通信方式信息通過數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)進行傳輸?shù)倪^程把攜帶信息的數(shù)據(jù)用物理信號形式通過信道傳送到目的地信息和數(shù)據(jù)（二進制位）不能直接在信道上傳輸編碼：數(shù)據(jù)→適合傳輸?shù)臄?shù)字信號——便于同步、識別、糾錯調(diào)制：數(shù)字信號→適合傳輸?shù)男问健搭l率、幅度、相位解調(diào)：接收波形→數(shù)字信號解碼：數(shù)字信號→原始數(shù)據(jù)信息→數(shù)據(jù)→信號→在信道上傳輸→信號→數(shù)據(jù)→信息數(shù)據(jù)編碼調(diào)制解調(diào)數(shù)據(jù)解碼01000001“A”01000001“A”信道信息編碼信息解碼2.1.2數(shù)據(jù)傳輸類型與通信方式2.1.2數(shù)據(jù)傳輸類型與通信方式1．串行通信串行通信中的物理信道只有一條，信號的傳輸一位一位地進行。這種傳輸?shù)奶攸c是：數(shù)據(jù)傳輸速率較慢，節(jié)省通信線路，適合于遠距離傳輸。2．并行通信并行通信中的物理信道有若干條，可以同時傳輸若干位的數(shù)據(jù)。這種傳輸?shù)奶攸c是：數(shù)據(jù)傳輸速率較快，需要多條通信線路，適合于近距離高速傳輸。

數(shù)據(jù)通信的方式按使用的信道數(shù)，分為串行和并行通信。

并行傳輸

串行傳輸傳輸方式圖

2.1.2數(shù)據(jù)傳輸類型與通信方式優(yōu)點：因為只需要一條通信信道，串行傳輸?shù)馁M用大約只是并行傳輸?shù)膎分之一。

因為在設(shè)備內(nèi)部的傳輸是并行的，所以在發(fā)送端和線路之間以及接收端和線路之間的接口上，都需要有轉(zhuǎn)換器（前者是并/串轉(zhuǎn)換，后者是串/并轉(zhuǎn)換）。

串行通信2.1.2數(shù)據(jù)傳輸類型與通信方式并行通信機制：一次使用n條導(dǎo)線來傳輸n個比特，每個比特都使用專用的線路，而一組中的n個比特就可以在每個時鐘脈沖從一個設(shè)備傳輸?shù)搅硪粋€設(shè)備。

優(yōu)勢：速度缺點：費用高

2.1.2數(shù)據(jù)傳輸類型與通信方式數(shù)據(jù)通信按信號傳送方向與時間，分為單工、半雙工、全雙工單向通信（單工通信）——只能有一個方向的通信而沒有反方向的交互。雙向交替通信（半雙工通信）——通信的雙方都可以發(fā)送信息，但不能雙方同時發(fā)送(當(dāng)然也就不能同時接收)。雙向同時通信（全雙工通信）——通信的雙方可以同時發(fā)送和接收信息。2.1.2數(shù)據(jù)傳輸類型與通信方式單工、半雙工與全雙工通信

單向通信（單工通信）——只能有一個方向的通信而沒有反方向的交互無線電傳播器雙向交替通信（半雙工通信）——通信的雙方都可以發(fā)送信息，但不能雙方同時發(fā)送(當(dāng)然也就不能同時接收)雙向同時通信（全雙工通信）——通信的雙方可以同時發(fā)送和接收信息電話線、計算機通信2.1.2數(shù)據(jù)傳輸類型與通信方式信號傳輸速率B--每秒傳輸?shù)拇a元數(shù)，單位為波特，記作Baud。也稱波特率。 計算公式:B=1/T(Baud)

......⑴

式中T為信號碼元的寬度，單位為秒．?dāng)?shù)據(jù)傳輸速率S--每秒傳輸二進制信息的位數(shù)，單位為位/秒，記作bps。

計算公式:S=1/T*log2N(bps)

......⑵

式中T為一個碼元信號的寬度，單位為秒；

N為對一個碼元編碼采樣的離散值的個數(shù)；

log2N為每個碼元的bit數(shù)。 數(shù)據(jù)傳輸速率也稱比特率。波特率與比特率t碼元1碼元2碼元3碼元4碼元5信號碼元（Codecell）：時間軸上一個信號的編碼單元。T2.1.3數(shù)據(jù)通信中的主要技術(shù)指標(biāo)

信道容量（信道最大數(shù)據(jù)傳輸速率）

信道容量：一個信道的最大數(shù)據(jù)傳輸速率，單位：位/秒(bps)

信道容量與數(shù)據(jù)傳輸速率的區(qū)別：信道容量表示信道的最大數(shù)據(jù)傳輸速率，是信道傳輸數(shù)據(jù)能力的極限；數(shù)據(jù)傳輸速率是實際的數(shù)據(jù)傳輸速率。像公路上的最大限速與汽車實際速度的關(guān)系一樣。影響信道容量的主要因素是噪音。

2.1.3數(shù)據(jù)通信中的主要技術(shù)指標(biāo)誤碼率

誤碼率Pe是傳送中數(shù)據(jù)出錯的概率，也稱為“出錯率”，它是通信系統(tǒng)中衡量系統(tǒng)傳輸可靠性的重要指標(biāo)。設(shè)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)碼元總數(shù)為N，出錯的位數(shù)為Ne，則誤碼率為：

Pe=Ne/N2.1.3數(shù)據(jù)通信中的主要技術(shù)指標(biāo)2.2常見傳輸介質(zhì)及特性有線介質(zhì)同軸電纜雙絞線光纖無線介質(zhì)微波（大地微波、衛(wèi)星微波）無線電衛(wèi)星移動通信2.2.1同軸電纜基帶同軸電纜：用于傳輸數(shù)字信號阻抗50，有粗纜和細纜兩種應(yīng)用：總線局域網(wǎng)（以太網(wǎng)）性能：10Mb/s寬帶同軸電纜傳輸模擬信號，在CATV中使用。被分為多個信道，可以傳輸電視、數(shù)據(jù)。銅芯絕緣層外導(dǎo)體屏蔽層保護套2.2.2雙絞線屏蔽雙絞線STP(ShieldedTwistedPair)非屏蔽雙絞線UTP(UnshieldedTwistedPair)

銅線聚氯乙烯套層屏蔽層絕緣層屏蔽雙絞線STP銅線聚氯乙烯套層絕緣層無屏蔽雙絞線UTP屏蔽雙絞線(STP)非屏蔽雙絞線(UTP)以鋁箔屏蔽以減少干擾和串音，應(yīng)用較少雙絞線外無任何屏蔽層，應(yīng)用廣泛2.2.3光纖2.2.3光纖高折射率(纖芯)低折射率(包層)光線在纖芯中傳輸?shù)姆绞绞遣粩嗟厝瓷涔饫w的工作原理光纖：性能最好，應(yīng)用前途最廣泛的傳輸介質(zhì)。利用折射定律和全反射規(guī)律，傳播光信號。低損耗、高帶寬、高數(shù)據(jù)傳輸速率、安全性好。光纖的特點優(yōu)點高帶寬、高數(shù)據(jù)傳輸率抗電磁干擾強，數(shù)據(jù)傳輸安全、可靠抗腐蝕衰減小缺點單向傳輸光纖接口價格昂貴工藝復(fù)雜、安裝技術(shù)復(fù)雜2.2.4無線通信無線通信介質(zhì)：常用的有微波、紅外線和可見光。無線通信系統(tǒng)有：微波通信、蜂窩移動通信和衛(wèi)星通信。

微波只能沿直線傳播，在地面一般采用點對點方式通信。

蜂窩移動通信是廣播式傳輸，采用多址接入技術(shù)區(qū)分用戶。衛(wèi)星通信覆蓋面積大，通信距離遠，通信費用和距離無關(guān)，有傳輸延遲。微波通信通過地面站之間接力傳送接力站之間距離：50～100km速率：每信道45Mb/s地球地面站之間的直視線路微波傳送塔

地球同步衛(wèi)星與地面站相對固定位置使用三顆衛(wèi)星即可覆蓋全球傳輸延遲時間長（≈270ms）廣播式傳輸應(yīng)用領(lǐng)域：電視傳輸長途電話專用網(wǎng)絡(luò)廣域網(wǎng)35,784km地球衛(wèi)星通信覆蓋面積大，通信距離遠，通信費用和距離無關(guān)，有傳輸延遲。2.3數(shù)據(jù)編碼技術(shù)2.3.1數(shù)據(jù)編碼類型數(shù)字數(shù)據(jù)的模擬信號編碼。主要用于數(shù)字信號的模擬傳輸。數(shù)字數(shù)據(jù)的數(shù)字信號編碼。主要用于數(shù)字信號的數(shù)據(jù)傳輸。模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字信號編碼。主要用于模擬信號的數(shù)字傳輸。語音移頻,調(diào)制模擬數(shù)字模擬模擬PCM編碼數(shù)字數(shù)字數(shù)字編碼數(shù)字模擬數(shù)據(jù)，模擬信號（書上沒有）數(shù)字數(shù)據(jù)，模擬信號數(shù)字數(shù)據(jù)，數(shù)字信號模擬數(shù)據(jù)，數(shù)字信號10101010調(diào)制2.3.1數(shù)據(jù)編碼類型2.3.2數(shù)字數(shù)據(jù)的模擬信號編碼方法幅移鍵控ASK（AmplitudeShiftKeying）：載波的振幅隨基帶數(shù)字信號而變化。

頻移鍵控FSK（FrequencyShiftKeying）：載波的頻率隨基帶數(shù)字信號而變化。相移鍵控PSK（PhaseShiftKeying）：載波的初始相位隨基帶數(shù)字信號而變化。原理：用數(shù)字信號對載波的不同參量進行調(diào)制。載波信號S(t)=Acos(t+)

S(t)的參量包括：幅度A、頻率

、初相位調(diào)制就是要使A、或隨數(shù)字基帶信號的變化而變化幾種最基本的調(diào)制方法振幅鍵控ASK：用載波的兩個不同振幅表示0和1移頻鍵控FSK：用載波的兩個不同頻率表示0和1移相鍵控PSK：用載波的起始相位的變化表示0和100110100010ASKFSKPSK基帶信號2.3.2數(shù)字數(shù)據(jù)的模擬信號編碼方法2.3.3數(shù)字數(shù)據(jù)的數(shù)字信號編碼方法頻帶傳輸頻帶傳輸是指利用模擬通信信道通過調(diào)制解調(diào)器傳輸模擬數(shù)據(jù)信號的方法。將基帶信號變換（調(diào)制）成具有較高頻率范圍的頻帶信號適用于遠距離傳輸電話通信信道。基帶傳輸系帶傳輸時在基本不改變數(shù)字數(shù)據(jù)信號頻帶（波形）的情況下直接傳輸數(shù)字信號。編碼后的數(shù)字脈沖信號直接在信道上傳送基帶傳輸中常用的編碼方式NRZ(Non—ReturntoZero)高電平代表“1”，低電平代表“0”(用正電壓表示數(shù)據(jù)“1”，負電壓表示數(shù)據(jù)“0”，即所謂的“雙極性”編碼；).電壓無需回到零值，故稱“非歸零碼”曼徹斯特編碼每一位的中間有一跳變，位中間的跳變既作時鐘信號，又作數(shù)據(jù)信號；從低到高跳變表示“0”，從高到低跳變表示“1，常用于以太網(wǎng)。差分曼徹斯特編碼每位中間的跳變僅提供時鐘定時，而用每位開始時有無跳變表示“0”或“1”，有跳變?yōu)椤?”，無跳變?yōu)椤?”。常用于令牌環(huán)網(wǎng)

2.3.3數(shù)字數(shù)據(jù)的數(shù)字信號編碼方法不歸零碼(NRZ)曼徹斯特碼差分曼徹斯特碼曼徹斯特編碼與差分曼徹斯特編碼起始有跳變起始無跳變2.3.3數(shù)字數(shù)據(jù)的數(shù)字信號編碼方法NRZ碼特點：（1）簡單（2）編碼中不包含同步信息（3）連續(xù)多個“0”或“1”到來時，不容易區(qū)分（4）存在直流分量曼徹斯特碼和差分曼徹斯特碼特點（1）自帶時鐘（2）利用跳變?nèi)菀着袛唷?”和“1”（3）無直流分量（4）傳輸效率低一半。2.3.3數(shù)字數(shù)據(jù)的數(shù)字信號編碼方法2.3.4模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字信號編碼方法要轉(zhuǎn)換的模擬數(shù)據(jù)主要是電話語音信號，模擬數(shù)據(jù)要在數(shù)字線路上傳輸，必須將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。采樣定理：如果模擬信號的最高頻率為F，若以≥2F的采樣頻率對其采樣，則從采樣得到的離散信號序列就能完整地恢復(fù)出原始信號。PCM編碼：采樣：按一定間隔對語音信號進行采樣量化：把每個樣本舍入到最接近的量化級別上編碼：對每個舍入后的樣本進行編碼編碼后的信號稱為PCM信號（PulseCodedModulation，脈碼調(diào)制）。語音帶寬f<4kHz采樣時鐘頻率：8kHz（>2倍語音最大頻率）樣本量化級數(shù)：256級（8b/每樣本）數(shù)據(jù)率：8000次/s×8b=64kb/s每路PCM信號的速率=64kb/s模擬語音信號采樣時鐘PCM信號采樣電路量化和編碼數(shù)字化語音信號f<4kHzfs=8kHz語音信號的數(shù)字化2.3.4模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字信號編碼方法PCM編碼過程舉例

語音信號011100011011001100

PCM輸出343314011100011011001100

PCM信號（有量化誤差）3.23.92.83.41.24.2

PAM信號2.3.4模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字信號編碼方法2.4數(shù)據(jù)傳輸方式基帶傳輸方波固有的頻率稱為基帶，方波信號稱為基帶信號。在信道上直接傳送數(shù)據(jù)的基帶信號稱為基帶傳輸（編碼解碼器）。應(yīng)用之一：計算機與外設(shè)之間的通信。頻帶傳輸是指數(shù)字信號調(diào)制成音頻信號后再發(fā)送和傳輸，到達接收端后把音頻信號解調(diào)成原來的數(shù)字信號。（調(diào)制解調(diào)器）。通信方式之一：電話交換網(wǎng)。寬帶傳輸寬度傳輸是頻帶寬度較寬的信息傳輸方式。頻帶寬度0ＭＨＺ～4００ＭＨＺ。頻帶劃分為若干個子頻帶，分別用來傳送音頻信號，視頻信號以及數(shù)字信號。計算機內(nèi)的信息是由“0”和“1”組成數(shù)字信號，而在電話線上傳遞的卻只能是模擬電信號。于是，當(dāng)兩臺計算機要通過電話線進行數(shù)據(jù)傳輸時，就需要一個設(shè)備負責(zé)數(shù)模的轉(zhuǎn)換。這個數(shù)模轉(zhuǎn)換器就是Modem。計算機在發(fā)送數(shù)據(jù)時，先由Modem把數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的模擬信號，這個過程稱為“調(diào)制”。經(jīng)過調(diào)制的信號通過電話載波傳送到另一臺計算機之前，也要經(jīng)由接收方的Modem負責(zé)把模擬信號還原為計算機能識別的數(shù)字信號，這個過程稱為“解調(diào)”。正是通過這樣一個“調(diào)制”與“解調(diào)”的數(shù)模轉(zhuǎn)換過程，從而實現(xiàn)了兩臺計算機之間的遠程通訊。調(diào)制解調(diào)器調(diào)制解調(diào)器調(diào)制解調(diào)器2.4數(shù)據(jù)傳輸方式移頻方式的調(diào)制解調(diào)器工作原理2.4數(shù)據(jù)傳輸方式2.4.2同步技術(shù)同步，就是要求通信的接收端要按照發(fā)送端所發(fā)送的每個比例的重復(fù)頻率已經(jīng)起止時間來接收數(shù)據(jù)，即收發(fā)雙方在時間基準上保持一致。1．位同步(Synchronous)

位同步是指接收端對每一位數(shù)據(jù)都要和發(fā)送端保持同步。位同步有外同步法與自同步法兩種。（1）外同步法：外同步法是指接收端的同步信號是先由發(fā)送端發(fā)過來的，而不是自己產(chǎn)生的，也不是從信號中提取出來的。（2）自同步法：能從數(shù)據(jù)信號中提取同步信號的方法稱自同步法。典型的自同步法是曼徹斯特編碼信號的接收，2.4.2同步技術(shù)為解決串行通信的發(fā)送和接收問題1.單詞“Hello”被編碼，然后被發(fā)送。每8位信息描述一個字符。成功發(fā)送后，“Hello”將到達它的目的地接收設(shè)備C+CCX接收設(shè)備傳輸設(shè)備傳輸設(shè)備3.被接收設(shè)備丟失的3位4.當(dāng)起始3位丟失，接收設(shè)備認為其次的8位為一個ASCII碼，字母“H”的后5位和字母“e”的前3位是01000011或字母“C”2.如果接收設(shè)備丟失數(shù)據(jù)的最初3位，消息將變得混淆2.4.2同步技術(shù)位同步大多數(shù)發(fā)生在計算機主板上的通信都是同步的；然而，兩臺微機之間的通信很少使用同步協(xié)議。采用同步協(xié)議，發(fā)送者和接收者通過時鐘信號同步。發(fā)送計算機以固定的速度發(fā)送數(shù)據(jù)，并且接收計算機希望數(shù)據(jù)以同樣的速度接收數(shù)據(jù)·同步字符常記作SYN，其8位編碼為00010110，SYN告知接收裝置是一個數(shù)據(jù)塊的開始；·每幀以一個或多個同步字符開始；·接收裝置一接收到SYN字符，就得知已發(fā)送了數(shù)據(jù)塊，而開始接收數(shù)據(jù)；·直到接收到后同步字符，一幀數(shù)據(jù)就告結(jié)束2.4.2同步技術(shù)字符同步：保證收發(fā)雙方正確傳輸字符。（1）同步式——由同步控制字符領(lǐng)先，以組為單位連續(xù)傳送?！爱惒酵ㄐ拧笔且环N很常用的通信方式。異步傳輸?shù)奶攸c，每個字符是作為一個獨立的整體進行發(fā)送，字符之間的時間間隔可以是任意的。發(fā)送端可以在任意時刻開始發(fā)送字符，因此必須在每一個字符的開始和結(jié)束的地方加上標(biāo)志，即加上開始位和停止位，以便使接收端能夠正確地將每一個字符接收下來。異步通信的好處是通信設(shè)備簡單、便宜，但傳輸效率較低（因為開始位和停止位的開銷所占比例較大）。2.4.2同步技術(shù)異步通信稱為塊的成串?dāng)?shù)據(jù)位一個接一個發(fā)送起始位是數(shù)據(jù)準備傳輸?shù)男盘柾Ｖ刮槐砻鲏K的結(jié)束2.4.2同步技術(shù)2.4.3多路復(fù)用技術(shù)指在一條物理線路上建立多條通信信道的技術(shù)。發(fā)送方通過復(fù)用器將多個用戶的數(shù)據(jù)匯集，經(jīng)一條物理線路傳送到接收設(shè)備，接收設(shè)備再通過分用器將數(shù)據(jù)分離成單獨的數(shù)據(jù)，分發(fā)給接收方的多個用戶。信道A1A2B1B2C1C2信道信道(a)不使用復(fù)用技術(shù)共享信道A1A2B1B2C1C2復(fù)用分用(b)使用復(fù)用技術(shù)頻分多路復(fù)用(FDM)

波分多路復(fù)用(WDM)

時分多路復(fù)用(TDM)2.4.3多路復(fù)用技術(shù)頻分復(fù)用FDM

(FrequencyDivisionMultiplexing)

用戶在分配到一定的頻帶后，在通信過程中自始至終都占用這個頻帶。頻分復(fù)用的所有用戶在同樣的時間占用不同的帶寬資源（請注意，這里的“帶寬”是頻率帶寬而不是數(shù)據(jù)的發(fā)送速率）。

2.4.3多路復(fù)用技術(shù)原理：整個傳輸頻帶被劃分為若干個頻率通道，每個用戶占用一個頻率通道。頻率通道之間留有防護頻帶。CH2CH1CH3原帶寬CH1CH2CH3移頻后帶寬MUXCH1CH2CH3帶寬復(fù)用f適用于模擬信號傳輸頻分多路復(fù)用

原來的帶寬3003100頻率/KHZ通道1.2.360646872通道1通道2通道3頻率/KHZ多路復(fù)用的通道2.4.3多路復(fù)用技術(shù)波分多路復(fù)用（WDM）

WavelengthDivisionMultiplexing

波分多路復(fù)用技術(shù)是在一根光釬中能同時傳輸多個光波信號的技術(shù)。在發(fā)送端將不同波長的光信號組合起來，復(fù)用到一根光釬上，在接收端又將組合的光信號分開，并送入不同的終端。

1550nm01551nm11552nm21553nm31554nm41555nm51556nm61557nm701550nm11551nm21552nm31553nm41554nm51555nm61556nm71557nm82.5Gb/s1310nm20Gb/s復(fù)用器分用器EDFA120km光調(diào)制器光解調(diào)器2.4.3多路復(fù)用技術(shù)波長功率光釬1的波譜波長功率光釬2的波譜波長功率光釬3的波譜波長功率光釬4的波譜波長功率共享光釬的波譜

光釬1

光釬3

光釬4

光釬2光柵光柵共享光釬波分多路復(fù)用單釬傳輸波分多路復(fù)用

2.4.3多路復(fù)用技術(shù)時分多路復(fù)用時分多路復(fù)用是將信道用于傳輸?shù)膶嶋H劃分為若干個時間片，每個用戶分得一個時間片，在其占有的實際片內(nèi)，用戶使用通信信道的全部帶寬。頻率時間BCDBCDBCDBCDAAAAA在

TDM

幀中的位置不變TDM幀TDM幀TDM幀TDM幀…TDM幀2.4.3多路復(fù)用技術(shù)ABCDaabbcdbcattttt4個時分復(fù)用幀#1④③②①acbcd時分復(fù)用#2#3#4用戶時分復(fù)用可能會造成線路資源的浪費，使用時分復(fù)用系統(tǒng)傳送計算機數(shù)據(jù)時，由于計算機數(shù)據(jù)的突發(fā)性質(zhì)，用戶對分配到的子信道的利用率一般是不高的。2.4.3多路復(fù)用技術(shù)統(tǒng)計時分復(fù)用STDM

(StatisticTDM)

用戶ABCDabcdttttt3個STDM幀#1④③②①acbabbcacd#2#3統(tǒng)計時分復(fù)用2.4.3多路復(fù)用技術(shù)2.5數(shù)據(jù)交換技術(shù)

為降低通信線路造價，大型網(wǎng)絡(luò)主要采用部分連接的拓撲結(jié)構(gòu),兩個端節(jié)點之間的通信連接一般都要通過中間節(jié)點的轉(zhuǎn)接，中間節(jié)點要在它所連接幾條線路中選擇一條進行接續(xù),就像電話交換機為通話雙方接續(xù)線路一樣，這個過程被稱為交換。

實現(xiàn)交換的方法主要有：電路交換、報文交換和分組交換。報文交換和分組交換均采用的是存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式。

所謂電路交換服務(wù)，就是在兩個用戶要進行通信時，首先建立一條臨時的專用線路，用戶通信時獨占這條線路，不與其它用戶共享，直到通信一方釋放這條專用線路。建立連接數(shù)據(jù)傳輸拆除線路2.5.1電路交換A節(jié)點B節(jié)點C節(jié)點D節(jié)點2.5.1電路交換電路交換的特點(1)電路交換的優(yōu)點是：數(shù)據(jù)傳輸可靠、連續(xù)穩(wěn)定、實時性強，數(shù)據(jù)不會丟失，適用于交互式會話類通信。(2)電路交換的缺點是：對突發(fā)性通信不適應(yīng)，存在對線路的獨占，再加上通信建立時間、拆除時間和呼叫損耗，通信線路使用效率低。(3)系統(tǒng)不具備存儲數(shù)據(jù)的能力，不具備差錯控制能力。2.5.1電路交換2.5.2存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換1.概念存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換不事先建立電路，當(dāng)發(fā)送方有數(shù)據(jù)要發(fā)送時，它把要發(fā)送的數(shù)據(jù)當(dāng)作一個整體交給中間交換設(shè)備，中間交換設(shè)備先將數(shù)據(jù)單元（報文）存儲起來，然后選擇一條合適的輸出線將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給下一個中間交換設(shè)備，直到將數(shù)據(jù)發(fā)送到目的結(jié)點。數(shù)據(jù)報方式優(yōu)點：(1)由于交換設(shè)備有存儲能力，所以，可以實現(xiàn)信道的資源共享，提高線路利用率；(2)有路選功能，可以均衡流量；(3)有差錯控制功能，可以提高系統(tǒng)可靠性；(4)可以實現(xiàn)不同通信速率線路之間的數(shù)據(jù)傳送。因此，存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式在計算機網(wǎng)絡(luò)中得到了廣泛的應(yīng)用。2.5.2存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換存儲轉(zhuǎn)發(fā)分類存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換方式可以分為報文交換與報文分組交換。(1)報文交換報文交換(MessageSwitching)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)單位是“報文(Message)”，報文中包括要發(fā)送的數(shù)據(jù)、目的地址、源地址與控制信息。將待傳送數(shù)據(jù)作為一個單元，打包后形成報文，不管報文大小作為整體一起發(fā)送。特點：報文大小不一，造成緩沖區(qū)管理復(fù)雜；大報文造成存儲轉(zhuǎn)發(fā)的延時過長；出錯后整個報文需全部重發(fā)。2.5.2存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換報文交換的優(yōu)點報文交換不需要為通信雙方預(yù)先建立一條專用的通信線路，不存在連接建立時延，用戶可隨時發(fā)送報文由于采用存儲轉(zhuǎn)發(fā)的傳輸方式，交換結(jié)點具有路由選擇功能某條傳輸路徑發(fā)生故障時，重新選擇另一條路徑傳輸數(shù)據(jù)，提高了傳輸?shù)目煽啃员阌陬愋汀⒁?guī)格和速度不同的設(shè)備之間進行通信提供多目標(biāo)服務(wù)允許建立數(shù)據(jù)傳輸?shù)膬?yōu)先級，使優(yōu)先級高的報文優(yōu)先轉(zhuǎn)發(fā)通信雙方不是固定占有一條通信線路，而是在不同的時間逐段地部分占有這條物理通路，因而大大提高了線路的利用率2.5.2存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換報文交換的缺點由于數(shù)據(jù)進入交換結(jié)點后要經(jīng)歷存儲和轉(zhuǎn)發(fā)的過程，包括接收報文、檢驗正確性、排隊和發(fā)送等，從而引起轉(zhuǎn)發(fā)時延。網(wǎng)絡(luò)的通信量愈大，造成的時延就愈大，因此報文交換的實時性差，不適合傳送實時或交互式業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)只適用于數(shù)字信號由于報文長度沒有限制，而每個中間結(jié)點都要完整地接收傳來的整個報文，當(dāng)輸出線路被占用時，還可能要存儲幾個完整報文等待轉(zhuǎn)發(fā)，這要求網(wǎng)絡(luò)中每個結(jié)點有較大的緩沖區(qū)。為了降低成本，減少結(jié)點的緩沖存儲器的容量，有時要把等待轉(zhuǎn)發(fā)的報文存在磁盤上，這進一步增加了傳送時延2.5.2存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換(2)報文分組交換（分組交換）發(fā)送方將長報文劃分成多個報文分組進行存儲轉(zhuǎn)發(fā)，接收方再將各報文分組按順序重組成報文，這就是報文分組交換，常稱為分組交換。特點：對轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備存儲容量要求較小，可以用內(nèi)存來緩沖分組——速度快；轉(zhuǎn)發(fā)延時小——適用于交互式通信；某個分組出錯僅重發(fā)該分組——效率高；各分組可通過不同路徑傳輸，可靠性高。

在實際應(yīng)用中，分組交換有數(shù)據(jù)報和虛電路兩種方式。2.5.2存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換3.數(shù)據(jù)報方式1）工作原理：3個步驟2.5.2存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換H1A子網(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！路由器主機分組交換2.5.2存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換2）數(shù)據(jù)報特點：同一報文的各分組獨立進行路由選擇；同一報文的分組到達目的結(jié)點時可能出現(xiàn)亂序、丟失等現(xiàn)象；每一個分組都需