工業(yè)網(wǎng)絡-第2章數(shù)字數(shù)據(jù)通信基礎(簡)

工業(yè)網(wǎng)絡-第2章數(shù)字數(shù)據(jù)通信基礎(簡)第一頁，共80頁。第2章數(shù)字數(shù)據(jù)通信基礎1通信系統(tǒng)的基本組成2信號表示3傳輸方式4傳輸差錯處理5傳輸控制規(guī)程6信道利用7數(shù)據(jù)交換技術(shù)第二頁，共80頁。1通信系統(tǒng)的基本組成通信三要素：

信源：

信宿：

載體：信源信宿載體（信道）噪聲源電話線數(shù)字網(wǎng)光纖ModemCodec電話線光纖ModemCodec第三頁，共80頁。

信道傳輸媒體類型劃分：

◆有線信道

◆無線信道傳輸方式劃分：

◆模擬信道（電話線、電視線）支持模擬信號傳輸模擬傳輸系統(tǒng):模擬信道構(gòu)成的傳輸系統(tǒng)（電話網(wǎng)、X.25分組交換網(wǎng)等）◆數(shù)字信道：支持數(shù)字信號傳輸（光纖、串行通信線等），對所有頻率的信號作同等比例的衰減，用中繼器來識別、還原數(shù)字傳輸系統(tǒng):數(shù)字信道構(gòu)成的傳輸系統(tǒng)（寬帶ISDN等）(1)雙絞線(2)同軸電纜(3)光導纖維（光纖）第四頁，共80頁。信道帶寬：信道可以不失真地傳輸信號的頻率范圍(Hz)信道容量：信道在單位時間內(nèi)可以傳輸?shù)淖畲笮盘柫?/p>

(碼元/秒)(當1碼元=1bit時，用bps)數(shù)據(jù)傳輸速率(bps)：信道在單位時間內(nèi)可以傳輸?shù)淖畲蟊忍財?shù)。信道容量和信道帶寬成正比：帶寬越大，容量越大局域網(wǎng)帶寬：10Mbps，100Mbps，1000Mbps廣域網(wǎng)：64Kbps、2Mbps、155Mbps、622Mbps、2.5Gbps信道帶寬與信道容量第五頁，共80頁。

差錯率/誤碼率差錯率/誤碼率：傳輸比特總數(shù)與其中出錯比特數(shù)的比值

Pe=出錯比特數(shù)/傳輸比特總數(shù)例：傳輸10000bit,有2bit出錯，

Pe＝2/10000

差錯率越高表示信道的質(zhì)量越差

信道的差錯率與信號的傳輸速率

和傳輸距離成正比返回第六頁，共80頁。（1）調(diào)制/解調(diào)利用模擬信道支持數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)募夹g(shù)（2）編碼/解碼

(COdingandDECoding)實現(xiàn)模擬信息與數(shù)字信號之間的轉(zhuǎn)換。用于數(shù)字信道傳輸模擬信息在數(shù)字傳輸系統(tǒng)中使用的信號表示技術(shù)：傳輸編碼利用0和1比特的特定組合來表示字符、圖形和控制符（傳輸控制、格式控制）例如ASCII碼通信編碼（數(shù)字數(shù)據(jù)編碼）利用特定的電平信號來表示0、1比特值，并通過計算機或者其它通信設備的輸入輸出端口傳輸.

2信號表示第七頁，共80頁。利用特定的電平信號來表示0、1比特值，并通過計算機或者其它通信設備的輸入輸出端口傳輸.

0101000101a）RS232編碼方案＋15V－15V(1)RS-232編碼：利用不同的電平表示不同的二進制值，正電平（+15v）表示數(shù)字信號“0”

負電平（-15v）表示數(shù)字信號“1”PC機的RS232串行通信端口通信編碼（數(shù)字數(shù)據(jù)編碼）第八頁，共80頁。0101000101＋15V－15V(2)不歸0交替編碼(NRZI)：

根據(jù)相鄰比特的電平變化狀況確定，比特間隔發(fā)生電平變化表示“1”；比特間隔不發(fā)生電平變化表示“0”。發(fā)送脈沖接收取樣脈沖收發(fā)設備的誤差積累RS232、NRZI編碼特點：編碼中不含同步信息發(fā)送/接收設備的時鐘略有差異時，可能造成誤差積累,造成取樣脈沖的偏移，出現(xiàn)差錯。通信編碼第九頁，共80頁。(3)曼徹斯特編碼一個比特時間一分為二比特時間內(nèi)發(fā)生低電平到高電平的變化表示“1”

高電平到低電平的變化表示“0”特點：編碼中含有同步信息(每個比特中部的電平躍變信號)

接收方可以根據(jù)該同步信息及時調(diào)整接收脈沖的產(chǎn)生，可以支持較大數(shù)據(jù)塊的傳輸。要求發(fā)送/接收設備支持較高頻率的發(fā)/收脈沖

0100110100通信編碼第十頁，共80頁。通信編碼(4)差分曼徹斯特編碼編碼特征：一個比特時間一分為二，比特時間的中部發(fā)生電平變化，表示的值依賴于前一比特的最終電平狀態(tài)＃當前比特的前半部分電平不同于前一比特的最終電平狀態(tài)，表示“0”

＃當前比特的前半部分電平相同于前一比特的最終電平狀態(tài)，表示“1”0100110100第十一頁，共80頁。

用5位(5b)的符號表示4位(4b)的信息(數(shù)據(jù))

采用不歸0交替編碼(NRZI)表示這5位符號。

選用符號的規(guī)則是，這些符號無論如何排列都不會出現(xiàn)超過連續(xù)3個“0”或連續(xù)7個“1”的現(xiàn)象。

(5)4b/5b碼

信息輸入

0001

4b/5b01001NRZI發(fā)往信道

10010碼轉(zhuǎn)換通信編碼（高位在先）第十二頁，共80頁。11110

01001

10100

10101

01010

01011

01110

01111

0

1

2

3

4

5

6

7

0000

0001

0010

0011

0100

0101

0110

0111

10010

10011

10110

10111

11010

11011

11100

111018

9

A

B

C

D

E

F1000

1001

1010

1011

1100

1101

1110

1111在光纖通信中，4個連續(xù)“暗”和8個連續(xù)“亮”，在接收端將非常困難偵測到底有幾個“亮”或“暗”的訊號，而且也非常困難達到時序的同步。由于NRZI編碼中數(shù)據(jù)為“1”一定有電位變化（亮暗變化），剛好可解決連續(xù)8個“1”的問題。因此數(shù)據(jù)經(jīng)過4B/5B編碼后再經(jīng)過NRZI第二次編碼，所產(chǎn)生的連續(xù)訊號之中最多只會發(fā)生連續(xù)3個『暗』的光。不但可以解決連續(xù)資料（0或1）的問題，對于時序同步的問題也改進許多。第十三頁，共80頁。5bit碼共有32種組合，但只采用其中的16種對應4bit碼的16種，其他的16種或者未用或者用作控制碼，以表示幀的開始和結(jié)束、光纖線路的狀態(tài)（靜止、空閑、暫停）等。

三種應用實例是FDDI、100BASE－TX和100BASE－FX

8B/10B編碼與4B/5B的概念類似，例如在千兆以太網(wǎng)中就采用了8B/10B的編碼方式。返回第十四頁，共80頁。（1）并行/串行3傳輸方式第十五頁，共80頁。傳輸方式（2）同步/異步＃同步傳輸：以多個字符或者多個比特組合成的數(shù)據(jù)塊為單位進行傳輸，利用獨特的同步模式來限定數(shù)據(jù)塊，達到同步接收的目的。以固定的時鐘節(jié)拍串行地發(fā)送數(shù)據(jù)信號。發(fā)送：同步符號（起始字符）＋數(shù)據(jù)塊＋同步符號（結(jié)束字符）接收：遇到同步符號，開始接收數(shù)據(jù)，直到結(jié)束符號為止。同步符號：標識數(shù)據(jù)塊的開始和結(jié)束具有較高的數(shù)據(jù)傳輸速率假同步現(xiàn)象：數(shù)據(jù)塊中含有與同步符號相同的內(nèi)容接入X.25分組交換網(wǎng)：同步端口第十六頁，共80頁。常用的同步串行傳輸規(guī)程有：1.二進制同步通信BSC2.同步數(shù)據(jù)鏈路控制SDLC3.高級數(shù)據(jù)鏈路控制HDLC4.高級數(shù)字通信控制規(guī)程ADCCP5.X.25(由國際電報電話咨詢委員會CCITT制定)6.數(shù)字數(shù)據(jù)通信報文規(guī)程DDCMP第十七頁，共80頁。＃異步傳輸特點：字符內(nèi)部的各個比特采用固定的時間模式，單個字符獨立傳輸，字符之間間隔任意，用獨特的起始位和終止位來限定每個字符。附加開銷大，傳輸效率較低。接入電話網(wǎng)：異步端口

起終始止位11101010位

線路空閑

線路空閑起始位一個字符下一字符傳輸方式第十八頁，共80頁。接收方如何在時間上與發(fā)送方取得同步，以便能夠正確地識別和接收發(fā)送方發(fā)來的數(shù)據(jù)。位同步：使接收方可以正確地接收各個比特自同步法：接收方直接從數(shù)據(jù)波中獲取同步信號。外同步法：發(fā)送方在發(fā)數(shù)據(jù)前，先向接收方發(fā)一串同步時鐘序列，接收方根據(jù)這一同步時序鎖定接收頻率。（異步傳輸?shù)钠鹗?終止位也是外同步的形式）字符同步：使接收方可以正確地識別數(shù)據(jù)群同步傳輸時的同步字符（SYN）接收方在識別到獨特的同步字符或同步模式后，才開始真正的數(shù)據(jù)接收。同步傳輸中的同步技術(shù)第十九頁，共80頁。幀同步：識別一個幀的起始和結(jié)束。幀（Frame）：數(shù)據(jù)鏈路中的傳輸單位——包含數(shù)據(jù)和控制信息的數(shù)據(jù)塊面向字符的——以同步字符（SYN，16H）來標識一個幀的開始，適用于數(shù)據(jù)為字符類型的幀面向比特的——以特殊位序列（7EH，即）來標識一個幀的開始，適用于任意數(shù)據(jù)類型的幀幀起始控制信息數(shù)據(jù)幀結(jié)束校驗和0–nbit8bit8bit8-32m7EH7EH第二十頁，共80頁。根據(jù)收發(fā)雙方信息交換的方向性:

單工傳輸：任意時刻只允許向一個方向進行信息傳輸，

半雙工傳輸：可以交替改變方向的信息傳輸，但在任一特定時刻，信息只能向一個方向傳輸，

全雙工傳輸：任意時刻信息都可進行雙向的信息傳輸。半雙工（一個信道）Half-Duplex全雙工（兩個信道）Full-Duplex（3）單工/雙工返回第二十一頁，共80頁。目的：保證信息傳輸?shù)恼_性傳輸過程中的差錯是不可避免的，需進行差錯處理與語音、圖像傳輸不同，計算機通信要求極低的差錯率。產(chǎn)生差錯的原因：信號衰減和熱噪聲信道的電氣特性引起信號幅度、頻率、相位的畸變；信號反射，串擾；沖擊噪聲，閃電、大功率電機的啟停等。通常接收方應能檢錯，甚至糾錯4傳輸差錯處理第二十二頁，共80頁。糾錯碼和檢錯碼糾錯碼：糾錯碼是除m個數(shù)據(jù)位外增加r個冗余位作為糾錯位，整個長度為n=m+r

海明（Hamming）碼正反碼檢錯碼：檢錯碼＝信息字段＋校驗字段校驗字段越長，編碼的檢錯能力越強，編碼/解碼設施越復雜，附加的冗余信息在整個編碼中所占的比例越大，傳輸?shù)挠行С煞衷降?。傳輸順序：信息字段在前，校驗字段在?/p>

校驗和（CheckSum）塊校驗碼（BlockCheckCode）奇/偶校驗碼循環(huán)冗余檢錯碼CRC(CyclicRedundancyCheck)

第二十三頁，共80頁。差錯控制方法三種基本的差錯控制方法：反饋重傳法(automaticrepeatrequest-ARQ)：接收端的譯碼器只是檢測有無誤碼，發(fā)現(xiàn)誤碼則利用反向通道發(fā)送要求重傳的消息。自動糾錯(前向糾錯forwarderrorcontrol-FEC):接收端檢測到有錯后，通過一定的運算，確定差錯的位置，自動加以糾正?；旌戏绞?hybridFEC-ARQ):接收端對少量的差錯自動糾正，而對超出糾正能力的差錯通過反饋重傳法加以糾正。第二十四頁，共80頁。三種ARQ停－等ARQ1、一次發(fā)送一塊，發(fā)送一塊數(shù)據(jù)后，就停止發(fā)送動作，開始計時。等待接收方的反饋結(jié)果，2、僅當收到正確的接收確認之后，才繼續(xù)發(fā)送后繼塊數(shù)據(jù)。3、如果接到否定確認，或者計時器超時，重新傳輸本數(shù)據(jù)塊。退回N或連續(xù)傳輸如果沒有收到出錯應答或應答信息沒有超時，則發(fā)送端連續(xù)發(fā)送；如果第N幀出錯或超時，則從第N幀開始重新發(fā)送。選擇性重傳第二十五頁，共80頁。(1)發(fā)送方可一次連續(xù)發(fā)送多塊數(shù)據(jù)（可發(fā)送的最大數(shù)據(jù)塊數(shù)稱為窗口數(shù)）

(2)接收方對每塊數(shù)據(jù)進行差錯分析，如果發(fā)現(xiàn)錯誤，立即反饋發(fā)送方，

(3)接收方可對接收到的多個正確的數(shù)據(jù)塊進行一次性確認

(4)發(fā)送方根據(jù)反饋的結(jié)果，重發(fā)指定的數(shù)據(jù)塊特點：效率高，控制復雜，全雙工方式選擇性重傳返回第二十六頁，共80頁。目的：協(xié)調(diào)通信雙方的動作，保證數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)恼_性。異步傳輸控制規(guī)程：實現(xiàn)以字符為單位的傳輸；同步傳輸控制規(guī)程：實現(xiàn)以許多字符或許多比特組合成的數(shù)據(jù)塊為單位的傳輸；1.二進制同步通信規(guī)程(BSC)

2.高級鏈路控制規(guī)程（HDLC--HighDataLinkControl）3.CSMA/CD

4.令牌環(huán)（TokenRing）

5傳輸控制規(guī)程第二十七頁，共80頁。1.二進制同步通信規(guī)程(BSC)支持字符數(shù)據(jù)（或組合成字符的數(shù)據(jù)）的傳輸。(1)目標：支持任意字符型數(shù)據(jù)在計算機之間的傳輸。當用于支持位序列傳輸時，位序列將以7位一組形成字符，不足位補‘0’，最終形成字符串。用戶以其他方式說明位序列的實際長度。例：01010111010101110001010111011010000（補0）

ASCII+Ub]P+Ub]P第二十八頁，共80頁。二進制同步通信規(guī)程(BSC)(2)控制字符采用ASCII中的10個特殊的字符（控制字符），SOH、STX、ETX、EOT、SYN、ACK、NAK等，見下頁表

字符的轉(zhuǎn)義：在控制字符之前增加一個轉(zhuǎn)義字符（DLE），因此實際發(fā)送的是：DLESOH、DLESTX、DLEACK、DLENAK等(除了SYN）

“字符填充法”：數(shù)據(jù)中若出現(xiàn)控制字符DEL，再增加一個DLE：DLEDLE。接收方每收到兩個DEL就丟棄一個發(fā)送序列ADLEBSTXCDLESTX傳輸序列DLESTX

A

DLE

DLEBSTXC

DLE

DLESTX

DLEETX

接收序列ADLEBSTXCDLESTX第二十九頁，共80頁。標記名稱ASCΠ碼值EDCDIC碼值功能說明SOH序始01H01H表示數(shù)據(jù)塊中標題的開始STX文始02H02H表示數(shù)據(jù)塊中正文的開始ETX文終03H03H表示數(shù)據(jù)塊中正文的結(jié)束EOT送畢04H37H表示整個數(shù)據(jù)塊的結(jié)束ENQ詢問05H2DH請求對方予以響應ACK確認06H2EH接收方正確接收數(shù)據(jù)塊的響應NAK否認15H3DH接收方未正確接收數(shù)據(jù)塊的響應DLE轉(zhuǎn)義10H10H用于修改緊隨其后字符的語義SYN同步16H32H用于收發(fā)雙方的字符同步ETB組終17H26H成組傳輸時的組結(jié)束標記第三十頁，共80頁。（4）BSC工作過程建立鏈路：建立鏈路指建立通信雙方的收發(fā)關(guān)系（發(fā)送方詢問接收方地址并詢問對方是否可以接收，如果可以，建立數(shù)據(jù)傳輸通道）數(shù)據(jù)傳輸：在鏈路建立的基礎上，傳輸數(shù)據(jù)（發(fā)送方發(fā)送一塊數(shù)據(jù)，然后等待接收方確認。得到確認再發(fā)下一塊。得到否認或者回答超時，則重發(fā)。數(shù)據(jù)傳輸過程中，收發(fā)雙方的角色可以互換）拆除鏈路：釋放通信雙方已建的收發(fā)關(guān)系（發(fā)送方發(fā)送拆鏈請求，接收方如果不做應答，則數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束）第三十一頁，共80頁。半雙工的停-等協(xié)議、超時重發(fā)技術(shù)，傳輸效率較低。數(shù)據(jù)塊和控制序列格式不統(tǒng)一，易引起二義性?？刂疲捍_認（ACK）：SYNSYN0/1DLEACK

數(shù)據(jù)：SYNSYNDLESOH

標題

DLESTX正文

DLEETX校驗碼控制序列的差錯校驗能力僅依賴于控制字符本身的字符奇偶校驗，可靠性較低。（控制序列沒有專門的校驗碼）采用奇偶校驗時，可靠性較低。僅需要很少的緩存容量，規(guī)程簡單，易于實現(xiàn)。BSC的特點第三十二頁，共80頁。2.高級鏈路控制規(guī)程（HDLC--HighDataLinkControl）是面向二進制位的成熟控制規(guī)程，它可以支持任意二進制數(shù)據(jù)的傳輸。1、HDLC數(shù)據(jù)幀格式：

起始標志

要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)塊

結(jié)束標志

1

包括起始和終止標志的信息塊稱為HDLC的“數(shù)據(jù)幀”。起始和終止標志采用相同的幀間隔符“01111110”，即在HDLC規(guī)程中，幀與幀之間用“01111110”所分隔，“幀”構(gòu)成了通信雙方交換的最小單位。第三十三頁，共80頁。2、一些術(shù)語：

HDLC來源于IBM公司的SDLC，因此也采用了一些SDLC的術(shù)語和說明。術(shù)語名說

明

主

站(PrimaryStation)

控制整個鏈路的工作，可發(fā)出命令來確定和改變鏈路的狀態(tài)，包括確定次站、組織數(shù)據(jù)傳輸和鏈路恢復等次

站(SecondaryStation)

次站也稱從站，指受主站控制，只能發(fā)出響應的站

主站與每一次站均維持一條獨立的邏輯鏈路非平衡結(jié)構(gòu)

由一個主站和一個或多個次站組成，適用于點-點、點-多點操作

組合站(CombinedStation)

兼有主/次站功能的站。平衡結(jié)構(gòu)

由兩個組合站組成，適用于點-點操作第三十四頁，共80頁。3、HDLC數(shù)據(jù)傳輸模式：（1）正常響應模式(NRM)：主站具有選擇、輪詢次站的能力，并可向次站發(fā)送命令或數(shù)據(jù)；次站只有在主站詢問時才能作為響應傳輸數(shù)據(jù)；（2）異步響應模式(ARM)：主站具有初始鏈路，差錯校正和邏輯拆鏈功能；次站可以主動傳輸數(shù)據(jù)；（3）異步平衡模式(ABM)：任一組合站均可控制鏈路，主動傳送數(shù)據(jù)。第三十五頁，共80頁。4、HDLC一般幀格式：說明：（1）F：幀間隔模式：“01111110”－－同步符號、幀之間的填充字符。

111110001111101110（2）A：地址字段：通信對方的地址（3）C：控制字段：用于區(qū)分幀的類型（數(shù)據(jù)幀、監(jiān)控幀、無編號幀）（4）I：信息字段：攜帶高層用戶數(shù)據(jù)，可以是任意的二進制位串；（5）FCS：校驗碼：對A、C、I字段進行循環(huán)校驗。

g(x)=x16+x12+x5+1（CCITT和ISO使用）；

g(x)=x16+x15+x2+1（IBM的SDLC使用）。由于幀中至少含有A（地址）、C（控制）和FCS（幀校驗序列）字段，因此整個幀長度應大于32位。第三十六頁，共80頁。5、“0”比特插入法

為了保證幀間隔符“01111110”的唯一性和幀內(nèi)數(shù)據(jù)的透明性，保證A（地址字段）、C（控制字段）、I（信息字段）、FCS（幀校驗序列）中不出現(xiàn)的位模式，HDLC采用了‘0’比特插入法。發(fā)送端：發(fā)送“01111110”后，開始數(shù)據(jù)發(fā)送，并在數(shù)據(jù)發(fā)送過程中，檢查發(fā)送的位流，一旦發(fā)現(xiàn)連續(xù)的5個‘1’，則自動在其后插(附)上1個‘0’，并繼續(xù)傳輸后繼的位流；數(shù)據(jù)發(fā)送結(jié)束后，追加幀間隔符“01111110”。接收端：執(zhí)行相反的動作：一旦識別出幀間隔符“01111110”之后的位流不是“01111110”，則啟動接收過程；若識別出連續(xù)5個‘1’和1個‘0’，則自動丟棄該‘0’，以恢復原來的位流；若識別出連續(xù)的6個‘1’，表示數(shù)據(jù)結(jié)束，該數(shù)據(jù)幀接收完成。第三十七頁，共80頁。6、HDLC控制字段格式：說明：信息幀（I）：用于傳輸用戶數(shù)據(jù)，其控制字段的第0位規(guī)定為‘0’；Ns（發(fā)送幀序號）：說明本幀對應的幀序號（采用模8計數(shù)），發(fā)送端可以不必等待確認，而連續(xù)地發(fā)送若干幀（不超過8幀），每發(fā)一幀，Ns模8計數(shù)一次；Nr（待收幀序號）：說明希望接收對方幀的序號（采用模8計數(shù)），Nr隱含指示該序號之前的所有幀已被正確接收；P/F（查詢/終止指示符）：對于不同的傳輸模式，該位具有不同的含義。當采用ARM和ABM傳輸模式時，P=1要求對方立即予以響應，并在響應中置F=1。無論使用何種傳輸模式，P/F總是一一對應的，在接到F=1的幀之前，不允許再發(fā)P=1的幀。

0

1

2

3

4

5

6

7信息幀I監(jiān)控幀S無編號幀U

0NsP/FNr10typeP/FNr11M1P/FM2第三十八頁，共80頁。7、HDLC窗口機制和捎帶應答機制：為了減少應答次數(shù)，提高傳輸效率，HDLC控制規(guī)程中引入了窗口機制和稍帶應答。（1）傳輸窗口：通信雙方同意在同一條鏈路上連續(xù)使用的信息幀序號集。（2）窗口尺寸：通信雙方協(xié)商同意的在同一條鏈路上可連續(xù)發(fā)送、且未被認可的信息幀個數(shù)；

HDLC窗口尺寸確定為

23-1=7；

即任一方可以最多連續(xù)發(fā)送7幀而無需對方的確認。

在信息幀中用Nr,Ns來表示當前窗口的情況。（3）捎帶應答：是HDLC傳輸控制規(guī)程用于提高傳輸效率的又一措施。

允許在反向傳輸?shù)男畔懈綆Т_認信息。（4）超時重發(fā)：為了防止發(fā)送方無期限地等待接收方的確認，收發(fā)雙方均設置計時器。發(fā)送方在一定的時間內(nèi)未收到接收方傳來的確認，表示傳輸有故障，準備重發(fā)所有未被確認的幀。

發(fā)送方：每發(fā)送一信息幀，計時,直到收到接收方的確認（包括捎帶應答）；若超時，則重發(fā)；

接收方：在正確接收到信息幀后，計時；若在一定的時間內(nèi)未收到后繼信息，則發(fā)RR幀，準備接收，并告訴發(fā)送方前面已接收第三十九頁，共80頁。HDLC的流量控制流量控制的目的是克服通信擁擠或阻塞現(xiàn)象，保證收發(fā)雙方的數(shù)據(jù)率相容，以免丟失數(shù)據(jù)。常用的流量控制方法有停止發(fā)送等待方法、預約緩沖區(qū)法、滑動窗口控制法、許可證法和限制管道容量法。

HDLC采用滑動窗口控制法。窗口機制是為了提高信道的利用率，而允許發(fā)方連續(xù)發(fā)送多個幀，但不需要逐個等待應答。發(fā)送窗口——是發(fā)方可以不等待對方

應答而連續(xù)發(fā)送的幀的序號集合。接收窗口——是收方可接

收的幀的序號集合。窗口大小——允許一次傳

送的最多幀數(shù)。01234567前沿后沿窗口大小第四十頁，共80頁。8、HDLC規(guī)程特點：（1）使用統(tǒng)一的幀格式：實現(xiàn)數(shù)據(jù)、命令和響應的傳輸，實施起來方便；（2）采用‘0’位插入法：使得規(guī)程可以支持任意的位流傳輸，保證了信息傳輸?shù)耐该餍?；?）采用窗口機制和捎帶應答：支持全雙工工作方式，允許在未收到確認的情況下，連續(xù)發(fā)送多個幀，提高了信息傳輸?shù)男?；?）采用幀校驗序列，并設置窗口序號：可以提高信息傳輸?shù)恼_性和可靠性。

面向二進制位的控制規(guī)程比面向字符型的控制規(guī)程具有較高的優(yōu)越性。第四十一頁，共80頁。3.CSMA/CD多個站點如何安全地使用共享信道？最簡單的思路：發(fā)送前先檢測一下其它站點是否正在發(fā)送（即信道忙否）。若信道空閑，是否可以立即發(fā)送？若有多個站點都在等待發(fā)送，必然沖突！解決：等待一段隨機時間后再發(fā)（降低了沖突概率）若信道忙，如何處理？繼續(xù)監(jiān)聽：等到信道空閑后立即發(fā)送等到信道空閑后等待隨機時間后再發(fā)送等待一段隨機時間后再重新檢測信道一旦出現(xiàn)兩個站點同時發(fā)送的情況，如何處理？以上方法均無法處理！第四十二頁，共80頁。CSMA/CD—帶沖突檢測的載波監(jiān)聽多路訪問用于IEEE802.3以太網(wǎng)工作原理：發(fā)送前先監(jiān)聽信道是否空閑，若空閑則立即發(fā)送；如果信道忙，則繼續(xù)監(jiān)聽，一旦空閑就立即發(fā)送；在發(fā)送過程中，仍需繼續(xù)監(jiān)聽。若監(jiān)聽到?jīng)_突，則立即停止發(fā)送數(shù)據(jù)，然后發(fā)送一串干擾信號（Jam）；發(fā)送Jam信號的目的是強化沖突，以便使所有的站點都能檢測到發(fā)生了沖突。等待一段隨機時間（稱為退避）以后，再重新嘗試。歸結(jié)為四句話：先聽后發(fā)，邊發(fā)邊聽，強化沖突，隨機退避。第四十三頁，共80頁。CSMA/CD操作的流程圖媒體忙？發(fā)送幀碰撞？發(fā)送完？發(fā)送JamN≥16?YesNoNoYes發(fā)送成功Yes發(fā)送失敗No延遲隨機時間NoYes發(fā)送碰撞次數(shù)N+1數(shù)據(jù)發(fā)送過程第四十四頁，共80頁。監(jiān)聽媒體媒體上有無數(shù)據(jù)？接收數(shù)據(jù)，組成MAC幀分析MAC幀是否為本結(jié)點的幀？將數(shù)據(jù)發(fā)往LLC（高層）有數(shù)據(jù)是無數(shù)據(jù)不是丟棄數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)接收過程第四十五頁，共80頁。前導碼（F）110……….10101010，同步用幀開始標志（SFD）10101011信宿地址（DA）、信源地址（SA）

單地址的地址字段最高位為0，

成組地址的地址字段最高位為1，

廣播地址的地址字段的所有位均為1，數(shù)據(jù)長度（L）：0～1500。0字節(jié)是合法的用戶數(shù)據(jù)（DATA）：小于1500字節(jié)，存放高層LLC的信息填充字段（PAD）：不大于46字節(jié)，采用填充無用字符的方式（以字節(jié)為單位）保證整個幀長度不小于64個字節(jié)。幀校驗序列（FCS）：采用循環(huán)冗余校驗碼712/62/620-15000-464FSFDDASALDATAPADFCSCSMA/CD幀的一般格式第四十六頁，共80頁。CSMA/CD的優(yōu)缺點控制簡單，易于實現(xiàn)；網(wǎng)絡負載輕時，有較好的性能：30％－40％以內(nèi)延遲時間短、速度快網(wǎng)絡負載重時，性能急遽下降：70％－80％以上沖突數(shù)量的增長使網(wǎng)絡速度大幅度下降第四十七頁，共80頁。

4.令牌環(huán)（TokenRing）ABDC站點干線耦合器單向環(huán)點到點鏈路主要用于IEEE802.5令牌環(huán)網(wǎng)

拓撲結(jié)構(gòu)：點到點鏈路連接，構(gòu)成閉合環(huán)第四十八頁，共80頁。TokenRing/802.5的操作哪個站點可以發(fā)送幀，是由一個沿著環(huán)旋轉(zhuǎn)的稱為“令牌”（TOKEN）的特殊幀來控制的。只有持有令牌的站可以發(fā)送幀，而沒有拿到令牌的站只能等待；拿到令牌的站將令牌轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)幀頭，后面加掛上自己的數(shù)據(jù)進行發(fā)送；目的站點從環(huán)上復制該幀，幀則沿環(huán)繼續(xù)往下循環(huán)；數(shù)據(jù)幀循環(huán)一周后由源站點回收，并送出一個空令牌，使其余的站點能獲得幀的發(fā)送權(quán)。第四十九頁，共80頁。IEEE802.5的幀結(jié)構(gòu)令牌幀數(shù)據(jù)幀/控制幀起始訪問控制幀控制目的地址源地址數(shù)據(jù)FCS結(jié)束幀狀態(tài)1112/62/6≥0411PPPTM

RRR優(yōu)先級位令牌位監(jiān)督位預約位起始訪問控制結(jié)束111訪問控制字段包括：優(yōu)先級位與優(yōu)先級預約位。令牌位：幀類型標識。

0：令牌幀；

1：信息/控制幀監(jiān)督位：防止無效幀無限循環(huán)。第五十頁，共80頁。令牌環(huán)網(wǎng)的實際結(jié)構(gòu)——星型環(huán)路ABCDE集線器第五十一頁，共80頁。令牌總線(TokenBus)搞自動化的人對CSMA/CD不喜歡，因為傳輸?shù)牡却龝r間不受控；也不喜歡令牌環(huán)，因為一旦環(huán)斷開，整個網(wǎng)都不工作了。于是就出現(xiàn)了IEEE802.4令牌總線網(wǎng)。令牌總線網(wǎng)的優(yōu)點是可以確知最長的等待時間，而又不擔心網(wǎng)絡停止工作。然而IEEE802.4是一個最復雜的協(xié)議。它比IEEE802.3多出了控制幀，用于令牌的傳送和”環(huán)”的管理。第五十二頁，共80頁。令牌總線幀格式幀尾符校驗和數(shù)據(jù)源地址目的地址幀控制幀始符先導字節(jié)數(shù)≥1112or62or60~818241返回第五十三頁，共80頁。通信的質(zhì)和量兩方面的要求：“質(zhì)”：要求通信系統(tǒng)可以保證傳輸信息的可靠性，采用的方法主要為差錯處理；“量”：要求通信系統(tǒng)可以充分地利用昂貴的通信線路資源，盡可能地為較多的用戶傳輸較多的信息多路復用和集中傳輸技術(shù)主要解決如何充分利用通信信道的問題。多路復用

目的：使得多路信號可以共用一個信道，將多路信號組合在一條物理信道上傳輸，以充分利用信道容量。原理：當物理信道的可用帶寬超過單個原始信號的帶寬時，將物理信道的總帶寬分割成若干個和被傳輸?shù)膯蝹€信號帶寬相同或者略為寬一點）的子信道，并利用每個子信道傳輸一路信號，達到多路信號共用一個信道的目的，節(jié)省線路資源。6信道利用第五十四頁，共80頁。

頻分多路復用對整個物理信道的可用帶寬進行分割，并利用載波調(diào)制技術(shù)，實現(xiàn)原始信號的頻譜遷移，使得多路信號在整個物理信道帶寬允許的范圍內(nèi)，實現(xiàn)頻譜上的不重疊，從而共用一個信道。頻分多路復用主要用于模擬信道的復用（銅線、微波線路）

頻段1（60－64）

頻段2（50－54）

頻段3（40－44）

頻段4（30－34）

信號A

信號B

信號C

信號D頻分多路復用器

信號B

信號C

信號D

信號A

頻分多路復用器a）頻分多路復用頻普遷移第五十五頁，共80頁。時分多路復用（TDM）主要用于數(shù)字信道的復用。原理：當物理信道可支持的比特傳輸速率超過單個原始信號要求的數(shù)據(jù)傳輸速率時，可以將該物理信道劃分成若干時間片，并將各個時間片輪流地分配給多路信號，使得它們在時間上不重疊。

信號A

信號B

信號C

信號D時分多路復用器

信號B

信號C

信號D

信號A

時分多路復用器

DC

B

ADC

B

A

幀1

幀2b）時分多路復用第五十六頁，共80頁。

使用時分多路復用技術(shù)來支持語音信號的傳輸T1系統(tǒng)：24路、8bit/路、一個周期：24×8＝192bit+1（同步位）,125微秒/周期，傳輸速率：193/125微秒＝1.544Mbps1路2路3路4路22路23路24路同步位193bit(125usec)時分多路復用復用復用4路T1（1.544）T2（6.312）T37路T2TDM技術(shù)可以使得更多路信號復用到速率更高的信道上T-標準（北美、日本）E-標準（歐洲、中國、南美）第五十七頁，共80頁。ch0ch1ch2ch3ch30ch312.048Mbps傳輸線路ch0ch1ch2ch3ch30ch31tch0ch1ch2ch3ch15ch16ch17ch3115個話路15個話路同步幀傳送信令T(125us)時分復用幀E1系統(tǒng)：32路、8bit/路、125微秒/周期傳輸速率：32×8/125微秒＝2.048Mbps時分多路復用第五十八頁，共80頁。對E1進一步復用，還可構(gòu)成E2到E5等高次群。E5可承載7680個話路，數(shù)據(jù)率約為565Mb/s。新的TDM標準是同步光網(wǎng)絡（SONET）和ITU-T的同步數(shù)字系列（SDH）。常用的線路速率為（近似值）155Mb/s，622Mb/s，2.5Gb/s和10Gb/s。第五十九頁，共80頁。碼分復用CDM原理：每個用戶把發(fā)送信號用接收方的地址碼序列編碼（任意兩個地址碼序列相互正交）。不同用戶發(fā)送的信號在發(fā)送端被疊加，然后接收者用同樣的地址碼序列解碼。由于地址碼的正交性，只有與自己地址碼相關(guān)的信號才能被檢出，由此恢復出原始數(shù)據(jù)。地址碼序列兩兩相互正交：碼序列A、B，應滿足

AB=0，AB'=0，AA=1，AA'=-1

其中為內(nèi)積運算。在無線移動通信中應用廣泛。第六十頁，共80頁。波分復用——光的頻分復用原理：整個波長頻帶被劃分為若干個波長范圍，每路信號占用一個波長范圍來進行傳輸。F2F1F3光譜F1F2F3共享光纖的光譜光纖2光纖3光纖1共享光纖棱柱/衍射光柵第六十一頁，共80頁。(對多路復用技術(shù)的進一步提高和改進)

多路復用的特點：各個子信道（頻分復用：子頻段，時分復用：時間片，波分復用：波長）被靜態(tài)地分配給多路信號傳輸，接收方可以直接通過識別固定子頻段、時間片或者波長來完成。

不足之處：

信道的利用率不夠高,

因為信號的傳輸往往是間斷的，在某個時刻，子信道會出現(xiàn)空閑狀態(tài)（無數(shù)據(jù)）集中傳輸：動態(tài)按需分配子信道。加地址標識：區(qū)分哪個子信道的數(shù)據(jù)，要求：集中傳輸設備具有緩沖存儲的能力，臨時保存輸入的信息，并等待空閑的信道。集中傳輸（統(tǒng)計（異步）TDM——STDM

）第六十二頁，共80頁。t4t3t2t1D3C3B3A3D2C2B2A2D1C1B1A1a)TDM傳輸C3A3B2A2D1A1b)集中傳輸

時分多路復用和集中傳輸?shù)谋容^↓ABCD集中傳輸返回第六十三頁，共80頁。7數(shù)據(jù)交換技術(shù)利用中間結(jié)點將通信雙方連接起來。中間結(jié)點（交換設備）：不關(guān)心被傳輸?shù)臄?shù)據(jù)內(nèi)容，僅執(zhí)行交換的動作，起數(shù)據(jù)交換的功能，將數(shù)據(jù)從一個端口交換到另一端口，繼而傳輸?shù)搅硪慌_中間結(jié)點，直至目的地。結(jié)點：用于數(shù)據(jù)交換的中間設備，站點：發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的終端設備。數(shù)據(jù)交換方式：線路交換報文交換分組交換。第六十四頁，共80頁。

工作過程類似于電話系統(tǒng),需要在通信的設備之間建立物理連接。電路交換的過程包括三個階段：建立線路、占用線路并進行數(shù)據(jù)傳輸、釋放線路。建立線路：發(fā)起方站點向接收方站點發(fā)送請求，該請求將通過中間結(jié)點傳輸至終點；中間結(jié)點分配線路。線路一旦被分配，在未釋放前，將不能被其它站點所使用，即使線路上并沒有數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)據(jù)傳輸：物理線路建立后，站點之間進行數(shù)據(jù)傳輸。釋放線路：站點之間的數(shù)據(jù)傳輸完畢，執(zhí)行釋放線路的動作。線路被釋放之后，進入空閑狀態(tài)，可由其它站點通信所用。線路交換（電路交換）第六十五頁，共80頁。原理：

中間結(jié)點由具有存儲能力的計算機承擔，用戶信息可以暫時保存在中間結(jié)點上，報文交換無需同時占用整個物理線路。將目的地地址附加在報文上，然后將整個報文傳遞給中間結(jié)點，該結(jié)點暫存報文，根據(jù)地址確定輸出端口和線路，排隊等待線路空閑時再轉(zhuǎn)發(fā)給下一結(jié)點，直至終點。

報文交換第六十六頁，共80頁。報文交換特點：“存儲－轉(zhuǎn)發(fā)”；不獨占線路，多個用戶的數(shù)據(jù)可以通過存儲和排隊共享一條線路；無線路建立的過程，提高了線路的利用率；可以支持多點傳輸（一個報文傳輸給多個用戶，報文中增加“地址字段”，中間結(jié)點根據(jù)地址字段進行復制和轉(zhuǎn)發(fā)，）中間結(jié)點可進行數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換，方便接收站點的收??；增加差錯檢測功能，避免出錯數(shù)據(jù)的無謂傳輸?shù)?。第六十七頁，?0頁。不足之處：1。由于“存儲－轉(zhuǎn)發(fā)”和排隊，增加了數(shù)據(jù)傳輸?shù)难舆t，2。報文長度未作規(guī)定，報文只能暫存在磁盤上，磁盤讀取占用了額外的時間；3。任何報文都必須排隊等待：即使非常短小的報文（例如：交互式通信中的會話信息）。不同長度的報文要求不同長度的處理和傳輸時間，同樣也會有不同的延時要求。4。報文交換難以支持實時通信和交互式通信的要求。報文交換第六十八頁，共80頁。

結(jié)合線路交換和報文交換兩者的優(yōu)點，使其性能達到最優(yōu)類似報文交換，只是它規(guī)定了交換設備處理和傳輸?shù)臄?shù)據(jù)長度（稱之為分組），將長報文分成若干個小分組進行傳輸。不同站點的數(shù)據(jù)分組可以交織在同一線路上傳輸。提高了線路的利用率可以固定分組的長度，系統(tǒng)可以采用高速緩存技術(shù)來暫存分組，提高了轉(zhuǎn)發(fā)的速度；分組交換第六十九頁，共80頁。分組交換實現(xiàn)的關(guān)鍵：分組長度的選擇，分組越小，冗余量（分組中的控制信息等）在整個分組中所占的比例越大，最終將影響用戶數(shù)據(jù)傳輸?shù)男剩环纸M越大，數(shù)據(jù)傳輸出錯的概率也越大，增加重傳的次數(shù)，也影響用戶數(shù)據(jù)傳輸?shù)男?。X.25分組交換網(wǎng)：分組長度定義為131字節(jié)，（包括128字節(jié)的用戶數(shù)據(jù)和3字節(jié)的控制信息）以太網(wǎng)中：分組長度定義為1500字節(jié)左右（較好的線路質(zhì)量和較高的傳輸速率，分組的長度可以略有增加）。ATM網(wǎng)中，分組長度為53個字節(jié)分組交換第七十頁，共80頁。1。分配通信資源（主要是線路）的方式線路交換：靜態(tài)地事先分配線路，造成線路資源的浪費，并導致接續(xù)時的困難。分組交換：動態(tài)地（按序）分配線路，提高了線路的利用率，由于使用內(nèi)存來暫存分組，可能出現(xiàn)因為內(nèi)存資源耗盡，而中間結(jié)點不得不丟棄接到的分組的現(xiàn)象。2。用戶的靈活性