第3章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)課件

第3章數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)3.1數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)模型3.2數(shù)據(jù)通信相關(guān)的基本概念3.3數(shù)據(jù)通信技術(shù)3.4傳輸媒體3.1數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)模型計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是通信技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物。

1、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是建立在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)之上的；

2、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)充分調(diào)用了數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的功能，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)通訊。數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)傳輸數(shù)據(jù)傳輸21、數(shù)據(jù)通信數(shù)據(jù)通信是一門獨(dú)立的學(xué)科，它涉及的范圍較廣。它的任務(wù)是利用通信媒體傳輸信息。

1.數(shù)據(jù)通信就是利用數(shù)據(jù)通信技術(shù)將信息在通信節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行轉(zhuǎn)移；

2.通信節(jié)點(diǎn)則可以簡(jiǎn)單理解為信息發(fā)出節(jié)點(diǎn)和接收接點(diǎn)。

3.通常將信息的發(fā)出節(jié)點(diǎn)稱為信源；而將信息的接收節(jié)點(diǎn)稱為信宿。

4.信息從信源傳送到信宿，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)移。信源與信宿

1.信源（Source）：在通信中，向另一部件（信宿）發(fā)出信息的部件。又稱為源點(diǎn)或源站。

2.信宿（Sink）：在通信中，從另一部件（信源）接收信息的部件。又稱為終點(diǎn)或目的站。32、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的構(gòu)成與功能信源、信宿、傳輸媒體和通信技術(shù)有機(jī)的結(jié)合，就構(gòu)成了數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)。其主要功能是將信息從信源轉(zhuǎn)移到信宿。涉及了通信系統(tǒng)模型、編碼與調(diào)制技術(shù)、信道極限容量、數(shù)據(jù)通信的基本方式、多路復(fù)用技術(shù)、數(shù)據(jù)交換方式和差錯(cuò)校驗(yàn)和控制等技術(shù)。數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)構(gòu)成與功能示意圖43、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型

1、一個(gè)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)可以劃分為三大部分：源系統(tǒng)、傳輸系統(tǒng)和目的系統(tǒng)；

2、源系統(tǒng)一般包括源點(diǎn)和發(fā)送器兩部分；目的系統(tǒng)一般包括接收器和終點(diǎn)兩部分。（1）發(fā)送器（Sender）：通常把將源點(diǎn)生成的數(shù)據(jù)比特流通過(guò)發(fā)送器編碼后才能夠在傳輸系統(tǒng)中進(jìn)行傳輸。（2）接收器（Receiver）：接收傳輸系統(tǒng)傳送過(guò)來(lái)的信號(hào)，并把它轉(zhuǎn)換為能夠被目的設(shè)備處理的信息。數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型

54、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)模型的另一種表述數(shù)據(jù)終端設(shè)備（DTE，DataTerminalEquipment）：數(shù)據(jù)終端設(shè)備包括所有具有作為二進(jìn)制數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)源點(diǎn)或終點(diǎn)能力的單元。數(shù)據(jù)電路終端設(shè)備（DCE，DataCircuitterminalEquipment）：任何能夠通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送和接收模擬或數(shù)字形式數(shù)據(jù)的功能單元。64、通信系統(tǒng)涉及的內(nèi)容數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)模型相關(guān)的基本概念數(shù)據(jù)通信技術(shù)

1、編碼與調(diào)制

2、信道極限容量

3、數(shù)據(jù)通信的基本方式

4、數(shù)據(jù)交換方式

5、多路復(fù)用技術(shù)

6、差錯(cuò)校驗(yàn)和控制73.2數(shù)據(jù)通信相關(guān)的基本概念通信線路物理鏈路信息、數(shù)據(jù)與信號(hào)信道、帶寬模擬數(shù)據(jù)與數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)基帶信號(hào)與寬帶信號(hào)

81、通信線路為了不失一般性，可以簡(jiǎn)單地將兩個(gè)通信節(jié)點(diǎn)（簡(jiǎn)稱節(jié)點(diǎn)）之間用于通信的路徑稱為通信線路（communicationline）或通信路徑。1.很顯然，通信線路是由物理鏈路和交換設(shè)備構(gòu)成。2.至于交換設(shè)備（switching）或交換節(jié)點(diǎn)則可以理解為一個(gè)具有n個(gè)輸入，m個(gè)輸出的物理設(shè)備，該設(shè)備可以在一條輸入線路和一條輸出線路之間創(chuàng)建一個(gè)臨時(shí)連接，利用該連接實(shí)現(xiàn)信息交換，達(dá)到動(dòng)態(tài)分配資源的目的。92、物理鏈路所謂鏈路（link）就是從一個(gè)節(jié)點(diǎn)到相鄰節(jié)點(diǎn)的一段物理線路段，中間沒(méi)有任何其他的交換設(shè)備，是一條無(wú)源的點(diǎn)到點(diǎn)的物理線路段，也稱物理鏈路。1.在進(jìn)行數(shù)據(jù)通信時(shí)，兩個(gè)通信節(jié)點(diǎn)之間的通信線路往往要經(jīng)過(guò)許多段這樣的鏈路。2.兩個(gè)通信節(jié)點(diǎn)間的通信線路往往是由許多的鏈路串接而成的。3.因此，鏈路只是一條通信線路的組成部分。103、物理鏈路、通信線路與交換設(shè)備信源和信宿通過(guò)通信線路傳輸信息

1.交換設(shè)備與物理鏈路組成通信線路；

2.交換設(shè)備、物理鏈路是一條通信線路的組成部分。物理鏈路、通信線路、交換設(shè)備關(guān)系示意圖114、信息、數(shù)據(jù)與信號(hào)1.信息（Information）：一般認(rèn)為信息是人對(duì)現(xiàn)實(shí)世界事物存在方式或運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的某種認(rèn)識(shí)。

2.數(shù)據(jù)（Data）:是指用來(lái)描述客觀事物的數(shù)字、字母和符號(hào)的集合。

3.信號(hào)（Signal）：通過(guò)編碼技術(shù)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成電編碼的形式。125、信息、數(shù)據(jù)和信號(hào)相互關(guān)系信息可以用數(shù)值、文字、圖形、聲音以及圖像等不同的形式表現(xiàn)出來(lái)，是數(shù)據(jù)的一種表示形式，是信息的載體，信息則是數(shù)據(jù)的具體含義。利用編碼技術(shù)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成信號(hào)在介質(zhì)上傳輸，信號(hào)是數(shù)據(jù)的電磁能力變換的表示形式。136、模擬數(shù)據(jù)與數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)從表示形式上，數(shù)據(jù)分為模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。

1.模擬數(shù)據(jù)：模擬數(shù)據(jù)是用連續(xù)的物理量來(lái)表示。如溫度、壓力的變化等；再如聲音、電視圖像等。

2.數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)：數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)是用離散的物理量來(lái)表示。用來(lái)反映在取值上為離散文字或符號(hào)的數(shù)據(jù)形式。147、模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)當(dāng)采用物理量參數(shù)的變化來(lái)表示信號(hào)時(shí)，可以采用連續(xù)的變化來(lái)表示，也可以采用離散的變化來(lái)表示。采用連續(xù)的變化來(lái)表示的信號(hào)稱為模擬信號(hào)；采用離散的變化來(lái)表示的信號(hào)稱為數(shù)字信號(hào)。

1、模擬信號(hào)：或稱連續(xù)信號(hào)，代表數(shù)據(jù)的參數(shù)取值是連續(xù)的。

2、數(shù)字信號(hào)：或稱離散信號(hào)，代表數(shù)據(jù)的參數(shù)取值是離散的。數(shù)字信號(hào)示意圖

模擬信號(hào)示意圖

158、信道信道（channel）是信息論中的一個(gè)主要概念。關(guān)于信道，有很多的解釋。針對(duì)不同的側(cè)重點(diǎn)，解釋也不盡相同。不管哪種解釋，究其根本，可以得出以下的事實(shí)：（1）信道是用來(lái)在通信節(jié)點(diǎn)之間傳輸信息的，是信號(hào)的通道；（2）信道是有方向的；（3）信道是建立在通信線路之上的，一條通信線路可包括多個(gè)不同方向的信道；（4）信道是一個(gè)邏輯的概念。168、信道（續(xù)）信道的分類：按傳輸媒體類型，可分為有線信道和無(wú)線信道；按傳輸信號(hào)類型可分為模擬信道和數(shù)字信道；按使用權(quán)可分為專用信道和公用信道。信號(hào)在信道上傳輸信號(hào)的方式可分為：?jiǎn)喂?、半雙工和全雙工。179、信道帶寬一個(gè)具體的信道僅允許一定頻率范圍內(nèi)的信號(hào)通過(guò)。

1.允許通過(guò)的所有頻率稱為頻譜；

2.最高頻率（f2）與最低頻率（f1）之差稱為帶寬（f2-f1）。振幅頻譜圖1810、基帶信號(hào)和寬帶信號(hào)直接來(lái)自信源的、沒(méi)有經(jīng)過(guò)調(diào)制（進(jìn)行頻譜搬移和變換）的原始電信號(hào)稱為基帶信號(hào)，即基本頻率信號(hào)。調(diào)制分為基帶調(diào)制和帶通調(diào)制。

1.僅對(duì)基帶信號(hào)的波形進(jìn)行交換，使它能夠與信道特性相適應(yīng)，變換后的信號(hào)還是基帶信號(hào)，稱為基帶調(diào)制；

2.利用載波信號(hào)將基帶信號(hào)搬移到較高頻段進(jìn)行傳輸，調(diào)制后的信號(hào)稱為帶通信號(hào)（也稱寬帶信號(hào)），這類調(diào)制稱為帶通調(diào)制。

3.基本的調(diào)制方法有調(diào)幅（AM）、調(diào)頻（FM）和調(diào)相（PM）。193.3數(shù)據(jù)通信技術(shù)3.3.1編碼與調(diào)制3.3.2信道極限容量3.3.3數(shù)據(jù)通信的基本方式3.3.4數(shù)據(jù)交換方式3.3.5多路復(fù)用技術(shù)3.3.6差錯(cuò)校驗(yàn)和控制203.3.1編碼與調(diào)制無(wú)論是數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)還是模擬數(shù)據(jù)均可用數(shù)字信號(hào)或模擬信號(hào)發(fā)送或傳送。

1、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)用模擬信號(hào)編碼

2、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)用數(shù)字信號(hào)編碼

3、模擬數(shù)據(jù)用數(shù)字信號(hào)編碼

4、模擬數(shù)據(jù)用模擬信號(hào)編碼211、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)用數(shù)字信號(hào)編碼將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)用信號(hào)的波形來(lái)表示稱為編碼

1.數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)可以由許多不同形式的電信號(hào)的波形來(lái)表示；

2.電信號(hào)的波形可用電壓或電流的脈沖序列來(lái)表示；

3.在使用時(shí)間域的波形表示數(shù)字信號(hào)時(shí)，代表不同離散數(shù)值的基本波形稱為碼元；

4.每個(gè)基本波形的時(shí)間間隔是相同的，這個(gè)間隔被稱為碼元長(zhǎng)度或碼元時(shí)間間隔。碼元與數(shù)據(jù)的關(guān)系

1.一個(gè)碼元可攜帶一位或多位數(shù)據(jù)；

2.碼元時(shí)間內(nèi)的電平級(jí)數(shù)（n，也稱調(diào)制電平數(shù)）決定碼元攜帶的數(shù)據(jù)位數(shù)（b）。

22波特率與比特率碼元的傳輸單位是波特（baud），每秒鐘傳輸?shù)拇a元數(shù)稱為波特率（波特/秒）。數(shù)據(jù)的傳輸單位是位（bit），每秒鐘傳輸?shù)臄?shù)據(jù)位數(shù)稱為比特率（比特/秒），又稱數(shù)據(jù)傳輸率。 比特率（C）=波特率（B）×每碼元攜帶的比特?cái)?shù)。n是每碼元時(shí)間間隔內(nèi)電平級(jí)數(shù)。23誤碼率誤碼率是衡量信息傳輸可靠性的一個(gè)參數(shù)。

1、指二進(jìn)制碼元在傳輸系統(tǒng)中被傳錯(cuò)的概率。

2、當(dāng)所傳輸?shù)臄?shù)字序列足夠長(zhǎng)時(shí)，它近似等于被傳錯(cuò)的二進(jìn)制位數(shù)與所傳總位數(shù)的比值。在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中誤碼率要求低于10-6～10-11。實(shí)際應(yīng)用中，也可用誤字率來(lái)表示。誤字率指錯(cuò)誤接收的字符數(shù)占傳輸總字符數(shù)的比例。24信息傳輸?shù)耐暾^(guò)程數(shù)據(jù)是信息的表達(dá)方式，信息是數(shù)據(jù)的內(nèi)容；信息通過(guò)字符集形成數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)編碼成信號(hào)，信號(hào)則以碼元的形式表現(xiàn)。信息數(shù)據(jù)碼元信號(hào)信源信息數(shù)據(jù)碼元信號(hào)信宿自然語(yǔ)言比特流基本波形基本波形電磁能量比特流自然語(yǔ)言參數(shù)選擇字符集編碼編碼字符集參數(shù)選擇25不同的編碼方案表示不同數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的碼元的形式不同，產(chǎn)生出不同的編碼方案。

1.單極性遍碼

2.雙極性編碼

3.曼徹斯特編碼和差分曼徹斯特編碼261.單極性編碼所謂單極性編碼，是指在每一碼元時(shí)間間隔內(nèi)，有電流發(fā)出表示二進(jìn)制“1”，無(wú)電流發(fā)出表示二進(jìn)制“0”。 （1）如果整個(gè)碼元時(shí)間內(nèi)維持有效電平，則屬于全寬碼，稱為單極性不歸零型編碼（NRZ）； （2）如果邏輯“1”只在該碼元時(shí)間維持一段時(shí)間就變成0電平，稱為單極性歸零型編碼（RZ）。單極性不歸零編碼

單極性歸零編碼

272.雙極性編碼所謂雙極性編碼，是指在每一個(gè)碼元時(shí)間間隔內(nèi)，發(fā)出正電流表示二進(jìn)制“1”，發(fā)出負(fù)電流表示二進(jìn)制“0”，正和負(fù)的幅值相等。（1）如果整個(gè)碼元時(shí)間內(nèi)維持有效電平，則屬于全寬碼，稱為雙極性不歸零型編碼（NRZ）； （2）如果邏輯“1”和邏輯”0”只在該碼元時(shí)間維持一段時(shí)間就變成0電平，稱為雙極性歸零型編碼（RZ）。雙極性不歸零編碼

雙極性歸零編碼

283.曼徹斯特編碼和差分曼徹斯特編碼所謂曼徹斯特編碼，是指在每一個(gè)碼元時(shí)間間隔內(nèi)，每位中間有一個(gè)電平跳變，從高到低表示“1”，從低到高表示“0”。差分曼徹斯特編碼中，每位中間也有一個(gè)跳變，每個(gè)碼元開(kāi)始有跳變表示“0”，沒(méi)有跳變表示“1”。曼徹斯特編碼和差分曼徹斯特編碼可進(jìn)行同步，稱為自同步編碼。曼徹斯特編碼

差分曼徹斯特編碼

2930注：關(guān)于曼徹斯特編碼電平的解釋雷振甲編寫的<<網(wǎng)絡(luò)工程師教程>>：從低電平到高電平的轉(zhuǎn)換表示1，從高電平到低電平的轉(zhuǎn)換表示0；電子工業(yè)出版社謝希仁《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》：高電平到低電平的轉(zhuǎn)換為1，低電平到高電平的轉(zhuǎn)換為0。清華大學(xué)的《計(jì)算機(jī)通信與網(wǎng)絡(luò)教程》：從高到低的跳變是1從低到高的跳變是0。在維基百科網(wǎng)站：從低到高是0，從高到低是1。國(guó)外的資料：網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中由低電平到高電平是“1”，由高電平到低電平是“0”。這種說(shuō)法是網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中的通俗用法。本課程采用：高電平到低電平的轉(zhuǎn)換為1，低電平到高電平的轉(zhuǎn)換為0。312、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)用模擬信號(hào)編碼在模擬線路上直接傳送數(shù)字信號(hào)會(huì)失真。

1.基帶信號(hào)包含各種頻率成分，不能全部通過(guò)線路；

2.即使能通過(guò)的那部分頻率，衰減程度也不同；

3.電話線路中存在各種干擾信號(hào)；

4.傳送的碼元速率越高，信號(hào)的失真越嚴(yán)重。為能在模擬線路上傳輸數(shù)字信號(hào)，必須將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)。調(diào)制與解調(diào)

1.基于傅立葉變換，選擇一個(gè)正弦波作為載波，利用數(shù)字信號(hào)的變化對(duì)載波的某些特性進(jìn)行控制，從而達(dá)到編碼的目的，使數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)“寄載”到載波上的過(guò)程稱為調(diào)制。

2.從載波上取出攜帶的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)過(guò)程稱為解調(diào)。

3.基本的調(diào)制方法有：調(diào)輻（ASK）、調(diào)頻（FSK）和調(diào)相（PSK）。

32典型的模擬傳輸系統(tǒng)典型的模擬傳輸系統(tǒng)是傳統(tǒng)的電話通信系統(tǒng)

1.電話網(wǎng)絡(luò)分為5級(jí)（大區(qū)中心、省中心、地區(qū)中心、縣中心和市話網(wǎng)）；

2.用戶線采用二線制，通信距離為1-10km，長(zhǎng)途采用頻分復(fù)用；

3.目前，我國(guó)電話系統(tǒng)的中繼線路已經(jīng)數(shù)字化，只有用戶線路還采用模擬線路。33調(diào)制解調(diào)器實(shí)現(xiàn)調(diào)制解調(diào)功能的設(shè)備稱為調(diào)制解調(diào)器?？砂磻?yīng)用環(huán)境（音頻、基帶、無(wú)線）、傳輸速率（低速：600b/s以下/s、中速：1200b/s-9600b/s、高速：9600b以上）、調(diào)制方式（頻移鍵控、相移鍵控、相位幅度調(diào)制）以及特性（人工撥號(hào)、自動(dòng)撥號(hào)/應(yīng)答、智能）對(duì)調(diào)制解調(diào)器進(jìn)行分類。利用調(diào)制解調(diào)器變換基帶信號(hào)，使數(shù)字信號(hào)變成模擬信號(hào)，調(diào)制的方式有3類：調(diào)幅、調(diào)頻和調(diào)相。343、模擬數(shù)據(jù)用數(shù)字信號(hào)編碼數(shù)字信號(hào)在傳輸過(guò)程中是用有限個(gè)離散值的信號(hào)來(lái)表達(dá)信息。

1.失真小

2.誤碼率低

3.費(fèi)用低

4.傳輸速率高典型的模擬數(shù)據(jù)用數(shù)字信號(hào)編碼的方法---脈沖編碼調(diào)制（PCM）

35脈沖編碼調(diào)制PCM體制數(shù)字傳輸系統(tǒng)中的脈碼調(diào)制PCM（PulseCodeModulation）是一種利用數(shù)字鏈路傳輸模擬信號(hào)的方法；現(xiàn)在的數(shù)字傳輸系統(tǒng)大多采用PCM調(diào)制方法；由于歷史的原因，PCM有兩個(gè)不兼容的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，即北美的24路PCM（簡(jiǎn)稱T1）和歐洲的30路PCM（簡(jiǎn)稱E1），我國(guó)采用的是歐洲的E1。T1的速率為1.544Mb/s，E1的速率為2.048Mb/s。36脈碼調(diào)制PCM體制基本思想PCM的理論基礎(chǔ)是采樣定理。采用PCM進(jìn)行數(shù)字化變換的過(guò)程

1.采樣：每隔一定的時(shí)間間隔，把模擬信號(hào)的值取出來(lái)，獲得幅度采樣脈沖，采樣過(guò)程遵循采樣定理。

2.量化：決定采樣值屬于哪個(gè)量級(jí)，并將其幅度按量化級(jí)取整，使每個(gè)采樣值多近似地量化為對(duì)應(yīng)等級(jí)值。

3.編碼：確定碼元，將采樣值轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制編碼。371.采樣采樣定理 只有取樣頻率（fs）不低于模擬信號(hào)最高頻率（fm）的2倍，才能從脈沖信號(hào)中無(wú)失真的恢復(fù)原來(lái)的模擬信號(hào)，采樣周期為Ts。針對(duì)電話信號(hào)的采樣 （1）電話信號(hào)的最高頻率為3.4kHz，為方便，取整為4kHz； （2）采用頻率可定位8kHz，采用周期T=125us； （3）每秒為8000個(gè)離散脈沖信號(hào)，振幅對(duì)應(yīng)于電話信號(hào)的數(shù)值。382.量化量化后的采樣值為離散的整數(shù)值，而不是連續(xù)值。 （1）采樣值是不規(guī)范的； （2）通過(guò)量化將不規(guī)范的數(shù)值規(guī)范化為要求的整數(shù)值。對(duì)于量化后的采樣值劃分多少個(gè)量化級(jí)，要根據(jù)對(duì)精度的要求來(lái)決定。 （1）常用的有8級(jí)、16級(jí)； （2）當(dāng)前聲音數(shù)字化常分為128個(gè)量級(jí)。393.編碼對(duì)量化的采樣值進(jìn)行編碼。 （1）將每個(gè)采樣值用相應(yīng)的二進(jìn)制編碼來(lái)表示； （2）按照公式?jīng)Q定每個(gè)碼元攜帶多少位數(shù)據(jù)。40利用PCM發(fā)送和接收信息在發(fā)送端，PCM系統(tǒng)的步驟是抽樣、量化和編碼；在接收端，PCM系統(tǒng)的步驟是畸變信號(hào)的再生、量化樣值的重構(gòu)和譯碼；為有效地利用傳輸線路，通?？偸菍⒃S多個(gè)話路的PCM信號(hào)用時(shí)分復(fù)用TDM的方式成幀，然后再送到線路上進(jìn)行傳輸。413.3.2信道極限容量尋找提高數(shù)據(jù)傳輸速率的途徑一直是人們的努力方向。

1、數(shù)據(jù)以碼元的形式在信道上傳輸；

2、如果在接收端能識(shí)別出原來(lái)的信號(hào)，失真對(duì)通信質(zhì)量沒(méi)有影響，否則則不然；

3、事實(shí)上，碼元傳輸?shù)乃俾试礁?，或信?hào)傳輸?shù)木嚯x越遠(yuǎn)，或噪聲干擾越大，或傳輸媒體質(zhì)量越差，在接收端的失真越嚴(yán)重。421、影響信道極限容量的因素1.信道能夠通過(guò)的頻率范圍 （1）碼間串?dāng)_問(wèn)題。 （2）在任何信道中，碼元的傳輸速率都是有上限的，傳輸速率超過(guò)此上限，就會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的碼間串?dāng)_問(wèn)題，使接收端對(duì)碼元的判決成為不可能。 （3）帶寬越大，傳輸速率越高。

2.信噪比（1）信號(hào)的平均功率與噪聲的平均功率之比，稱為信噪比，常記為S/N。并用分貝作為度量單位。（2）信噪比越高，信號(hào)相對(duì)噪聲越強(qiáng)，傳輸速率越高。

432、評(píng)估信道極限容量的理論利用奈奎斯特準(zhǔn)則和香農(nóng)定理解決信道的極限容量問(wèn)題。

1.奈奎斯特準(zhǔn)則

2.香農(nóng)定理443、奈奎斯特準(zhǔn)則1924年，AT&T工程師奈奎斯特針對(duì)理想信道推導(dǎo)出了奈氏準(zhǔn)則；奈奎斯特準(zhǔn)則的具體內(nèi)容:形式1：如果一個(gè)任意的信號(hào)通過(guò)帶寬為W的低通濾波器，那么每秒采樣2W次就能完整地重現(xiàn)通過(guò)這個(gè)濾波器的信號(hào)。

形式2：如果一個(gè)任意的信號(hào)通過(guò)帶寬為W的帶通濾波器，那么每秒采樣W次就能完整地重現(xiàn)通過(guò)這個(gè)濾波器的信號(hào)。

454、香農(nóng)定理香農(nóng)定理內(nèi)容（1948年）

1.噪聲存在于所有電子設(shè)備和通信信道中，噪聲會(huì)使接收端對(duì)碼元的判決產(chǎn)生錯(cuò)誤；

2.針對(duì)有噪聲的信道；

3.信噪比就是信號(hào)的平均功率和噪聲的平均功率之比，用分貝作為單位。465、香農(nóng)定理的意義只要信息傳輸速率低于信道的極限信息傳輸速率，就一定可以找到某種方法來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)差錯(cuò)的傳輸。473.3.3數(shù)據(jù)通信的基本方式數(shù)據(jù)通信的操作方式

1、單工通信

2、半雙工通信

3、全雙工通信數(shù)據(jù)傳輸模式

1、同步傳輸

2、異步傳輸48數(shù)據(jù)傳輸模式異步傳輸方式每傳送一個(gè)字符，都要在每個(gè)字符前加一個(gè)起始位，而在每個(gè)字符后加停止位。這種方式的字符發(fā)送是獨(dú)立的，所以又稱為面向字符的異步傳輸方式。同步傳輸方式不加起始位和停止位，而是在發(fā)送字符前發(fā)送一組同步字符（同步標(biāo)識(shí)），使雙方進(jìn)入發(fā)送和接收的同步狀態(tài)。同步傳輸方式將字符組作為發(fā)送單位，在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中提供額外的時(shí)間鏈路或在數(shù)據(jù)中加入時(shí)間信息解決時(shí)間漂移（滑動(dòng)）的問(wèn)題。493.3.4數(shù)據(jù)交換方式電路交換分組交換報(bào)文交換501、電路交換電路交換是一種動(dòng)態(tài)分配通信資源的技術(shù)，利用交換機(jī)和物理線路，在進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的結(jié)點(diǎn)機(jī)之間動(dòng)態(tài)建立一條物理鏈路；電路交換具有如下特點(diǎn)：

1.電路交換是面向連接的；

2.存在建立請(qǐng)求的阻塞；

3.通信鏈路中一個(gè)結(jié)點(diǎn)出現(xiàn)了問(wèn)題，通信失敗。如需繼續(xù)通信，必須重新建立鏈路。

4.無(wú)冗余路由，無(wú)路由選擇機(jī)制，可靠性差；

5.在參與通信的雙方之間有一條獨(dú)占的物理鏈路；

6.通信期間，獨(dú)占通信鏈路資源，無(wú)法動(dòng)態(tài)重新分配物理鏈路，導(dǎo)致傳輸效率低（<=1%）；

7.傳輸?shù)男畔⒂猩舷挛年P(guān)系，數(shù)據(jù)以流的方式進(jìn)行傳輸；

8.為提高鏈路利用效率，可多路復(fù)用。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義51交換機(jī)與電路交換網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)：一個(gè)具有n個(gè)輸入，m個(gè)輸出的物理設(shè)備，該設(shè)備可以在一條輸入線路和一條輸出線路之間創(chuàng)建一個(gè)臨時(shí)連接，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)分配資源。因?yàn)橘Y源緊缺，所以要實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)分配。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義52電路交換示意圖交換機(jī)一交換機(jī)二交換機(jī)三交換機(jī)四中繼線中繼線中繼線用戶線用戶線電路交換組成示意圖AB計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義53電路交換延遲電路交換是面向連接的，在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中需要經(jīng)歷電路建立階段、數(shù)據(jù)傳輸階段和電路拆除階段。在這個(gè)過(guò)程中產(chǎn)生了三個(gè)時(shí)間量，分別為：

1.建立電路時(shí)間（Tc）

2.發(fā)送延遲（Ts）

3.傳播延遲（Td）

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義541.電路建立時(shí)間（Tc）通信的發(fā)起方主動(dòng)連接通信的接收方并建立通信物理鏈路過(guò)程所需的時(shí)間。

(1)這個(gè)時(shí)間的大小受組成物理鏈路各元素的繁忙程度以及通信的接收方響應(yīng)速度的影響，這里所說(shuō)的物理鏈路各元素指物理線路和交換機(jī)；

(2)存在請(qǐng)求阻塞情況。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義552.發(fā)送時(shí)延（Ts）發(fā)送數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)的第一位到達(dá)物理鏈路到發(fā)送數(shù)據(jù)的最后一位到達(dá)物理鏈路上所需的時(shí)間，該時(shí)間由發(fā)送節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)的大小以及發(fā)送的速度決定,即Ts=L/C，其中L為發(fā)送數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度，C為發(fā)送的速度發(fā)送時(shí)延是發(fā)送節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)所需要的時(shí)間，也稱為傳輸時(shí)延。 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義563.傳播時(shí)延（Td）信號(hào)在物理線路上傳輸所需要的時(shí)間，該時(shí)間由信號(hào)在物理線路上傳播的速度和物理線路的長(zhǎng)度決定，即Td=S/v，其中S為物理線路長(zhǎng)度，v為信號(hào)在物理線路上傳播的速度。

(1)是電磁波在物理線路傳播一定的距離需要花費(fèi)的時(shí)間；

(2)電磁波在自由空間傳輸速率：3.0X105km/s，電纜傳輸速率：2.3X105km/s，光纖傳輸速率：2.0X105km/s

。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義57發(fā)送時(shí)延與傳播時(shí)延網(wǎng)絡(luò)接口網(wǎng)絡(luò)接口緩存緩存總線接口總線接口網(wǎng)絡(luò)接口適配器網(wǎng)絡(luò)接口適配器發(fā)送時(shí)延傳播時(shí)延AB長(zhǎng)度：S速率：v傳播時(shí)延=S/v計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義58電路交換延遲分析電路交換的延遲是指通信發(fā)起方開(kāi)始建立物理鏈路開(kāi)始到發(fā)送數(shù)據(jù)的最后一位到達(dá)接收方所需的時(shí)間，包括：

1、建立電路時(shí)間（Tc）

2、發(fā)送延遲（Ts）

3、傳播延遲（Td） 電路交換延遲（Te）=Tc+Ts+Td。從電路交換的過(guò)程來(lái)看，只有數(shù)據(jù)發(fā)送階段對(duì)數(shù)據(jù)傳輸是有效的，因此，電路交換的效率可以表示為：

Pe=Ts/Te=Ts/(Tc+Ts+Td)。

1、當(dāng)Ts<<Tc+Ts+Td時(shí)，線路利用率非常低；

2、既傳輸少量、零星數(shù)據(jù)時(shí)，效率非常低。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義59電路交換延遲分析（續(xù)）要實(shí)現(xiàn)電路交換的高利用率

1、必須努力減少電路建立時(shí)間和傳播延遲占電路交換延遲的比例；

2、當(dāng)Ts>>Tc+Td時(shí)效率較高。

3、因此，電路交換適合大批量、穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸任務(wù)，不適用于小批量、突法數(shù)據(jù)的傳輸。因此，電路交換對(duì)于傳輸突發(fā)流量效率低，導(dǎo)致線路的傳輸效率低（<=1%）。

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義60電路交換效率分析（續(xù)）電路交換無(wú)法動(dòng)態(tài)重新分配物理鏈路的資源。

1、建立連接階段確定通信資源，中間不能改變；

2、兩個(gè)通信節(jié)點(diǎn)獨(dú)占通信資源；

3、要改變通信資源，結(jié)束前一個(gè)連接，建立新的連接。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義61電路交換可靠性分析（續(xù)）可靠性差

1、物理鏈路中任一元素出現(xiàn)問(wèn)題，通信失?。?/p>

2、如需繼續(xù)通信，需要重新建立物理鏈路；

3、無(wú)冗余路由，無(wú)路由選擇機(jī)制。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義62電路交換的結(jié)論綜上所述，可以得出如下結(jié)論：

1、電路交換可靠性差；

2、電路交換效率低；

3、電路交換不適用突發(fā)數(shù)據(jù)流量的傳輸。而計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸是突發(fā)數(shù)據(jù)流量的傳輸，所以電路交換不適用于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義63計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義642、分組交換20世紀(jì)80年代冷戰(zhàn)期間，美國(guó)為抵御以前蘇聯(lián)為首的華約組織的核攻擊，計(jì)劃建立一個(gè)專用于計(jì)算機(jī)之間通訊的網(wǎng)絡(luò)，希望利用該網(wǎng)絡(luò)可以快速、可靠的傳遞命令，以期進(jìn)行反擊。要達(dá)到上述目標(biāo)，該網(wǎng)絡(luò)要求具有如下特點(diǎn)：（1）與傳統(tǒng)的電信網(wǎng)不同，用于計(jì)算機(jī)之間的通信；（2）能夠連接不同類型的計(jì)算機(jī)；（3）所有的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)都同樣重要；（4）必須有冗余的路由；（5）網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)盡可能簡(jiǎn)單，能非?？煽康膫魉蛿?shù)據(jù)。很顯然，基于電路交換的分時(shí)聯(lián)機(jī)系統(tǒng)不符合要求，于是，產(chǎn)生了以分組交換為基礎(chǔ)的基于交換的計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義64計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義65分組交換幾個(gè)基本的概念消息、報(bào)文、分組與數(shù)據(jù)包

1、用戶要傳輸?shù)男畔⒖梢钥醋魇窍ⅲ?/p>

2、消息中的成塊數(shù)據(jù)可以看作是報(bào)文，大多數(shù)情況下，可以將報(bào)文看成是消息；

3、將報(bào)文分成更小的數(shù)據(jù)塊稱為分組，又稱為數(shù)據(jù)包；

4、在討論方便的前提下，報(bào)文或分組都可以稱為數(shù)據(jù)包。

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義65計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義66分組交換的基本思想

1、將較長(zhǎng)的報(bào)文劃分成等長(zhǎng)的分組；

2、分組交換采用存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的技術(shù)；

3、在每個(gè)分組中添加標(biāo)記；

4、每個(gè)分組可獨(dú)立傳送；

5、可采用面向連接和面向非連接。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義66計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義67為什么要?jiǎng)澐址纸M?為保證信息準(zhǔn)確的傳送，提高線路利用率。

1、信息的接收方，對(duì)收到的信息進(jìn)行校驗(yàn)，如果出錯(cuò)，通知發(fā)送方重發(fā)；

2、報(bào)文成功發(fā)送了99%，僅在最后的1%出現(xiàn)了錯(cuò)誤，也必須重發(fā)，極大浪費(fèi)；將報(bào)文劃分成等長(zhǎng)的分組（packet），又稱包，將包作為傳輸單位，即使出錯(cuò)，僅重傳出錯(cuò)的包，提高性能。另外，將報(bào)文劃分成分組，也可提高的線路的利用率。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義67計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義68如何將報(bào)文劃分為分組?分組通常由頭部、分組體和尾部組成：

1.頭部包含地址；

2.分組體包含要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)；

3.尾部包含輔助信息。為討論方便，分組也可只包含頭部和分組體。由報(bào)文到分組需要一個(gè)分組拆分的過(guò)程，反之則需要一個(gè)分組組裝的過(guò)程。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義68計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義69將報(bào)文劃分為分組的示例010110101010101001010001110101010101011首部數(shù)據(jù)首部數(shù)據(jù)首部數(shù)據(jù)報(bào)文分組1分組2分組3下層上層首部是由不同的層增加上去的，與報(bào)文內(nèi)容無(wú)關(guān)。首部是無(wú)效的數(shù)據(jù)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義69計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義70為什么在每個(gè)分組中添加標(biāo)記？由于分組交換采用分組作為數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯挝?/p>

1.各個(gè)分組獨(dú)立傳輸；

2.每個(gè)分組需要攜帶源地址和目的地址以及序號(hào)；

3.源地址和目的地址以及其他控制信息既為標(biāo)記，這些信息組成分組的頭；

4.采用路由選擇協(xié)議支持自動(dòng)尋找路由，確定分組傳輸路徑。交換機(jī)一交換機(jī)二交換機(jī)三交換機(jī)四主機(jī)A主機(jī)B報(bào)文(消息)分組1分組2分組3分組4分組1分組2分組3分組4分組1分組3分組2分組4報(bào)文(消息)分組1分組2分組3分組4計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義70計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義71存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換機(jī)1、在交換機(jī)的不同端口之間建立連接；2、利用連接發(fā)送數(shù)據(jù)報(bào)文；3、拆除連接。1、交換機(jī)內(nèi)置緩存，采用隊(duì)列的方式組織緩存，可分為輸入隊(duì)列和輸出隊(duì)列；2、將數(shù)據(jù)包通過(guò)交換機(jī)的一個(gè)端口輸入到交換機(jī)的緩存中；3、交換機(jī)確定將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到哪個(gè)端口；4、將數(shù)據(jù)包直接轉(zhuǎn)發(fā)到確定的端口。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義71計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義72分組交換的優(yōu)點(diǎn)動(dòng)態(tài)分配鏈路的使用，逐段占用鏈路（高效）。每個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以為每個(gè)分組獨(dú)立的選擇轉(zhuǎn)發(fā)路由（靈活）。以分組作為單位，可以不必預(yù)先建立連接（迅速）。采用路由選擇協(xié)議，提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性（可靠）。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義72計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義73分組交換帶來(lái)的問(wèn)題產(chǎn)生一定的傳輸時(shí)延，可能產(chǎn)生擁塞

1.分組交換可能產(chǎn)生分組丟失；

2.為彌補(bǔ)上述缺陷，開(kāi)發(fā)了用于減少丟包概率的方法和技術(shù)，稱為：服務(wù)質(zhì)量和流量工程。增加傳輸?shù)拈_(kāi)銷。分組交換網(wǎng)需要專門的控制和管理。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義73計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義74分組交換可靠性分析可靠性高

1.通信鏈路中一個(gè)結(jié)點(diǎn)出現(xiàn)了問(wèn)題，可通過(guò)改變路由利用其他的鏈路進(jìn)行通信。 （1）分組獨(dú)立傳輸； （2）有冗余路由； （3）提供路由選擇協(xié)議。

2.支持面向連接和面向非連接的傳輸服務(wù)。分組交換可動(dòng)態(tài)重新分配物理鏈路的帶寬

1.采用存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)；

2. 分段占用通訊資源；

3.通過(guò)重用技術(shù)動(dòng)態(tài)分配鏈路的帶寬。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義74計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義75分組交換延遲分析分組交換的延遲是指報(bào)文的第一位從發(fā)送方發(fā)送開(kāi)始到報(bào)文的最后一位到達(dá)接收方所需要的時(shí)間。在這段時(shí)間內(nèi)，分組經(jīng)過(guò)了發(fā)送、傳輸、接收、存儲(chǔ)、排隊(duì)、轉(zhuǎn)發(fā)六個(gè)步驟，其延遲則包括發(fā)送延遲、傳播延遲、排隊(duì)延遲和處理延遲。

1.發(fā)送延遲（Ts）:Ts=L/C 2.傳播延遲（Td）:Td=S/v 3.排隊(duì)延遲（Tq）

4.處理延遲（Th）分組交換延遲（Tp）=Tq+Ts+Td+Th。

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義75計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義76處理時(shí)延（Th）1.交換機(jī)在收到分組時(shí)花費(fèi)的處理時(shí)間稱為處理時(shí)延；2.處理包括：提取數(shù)據(jù)部分、進(jìn)行差錯(cuò)校驗(yàn)、查找適當(dāng)路由等。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義76計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義77排隊(duì)時(shí)延（Tq）1.分組在進(jìn)入交換機(jī)的隊(duì)列等待發(fā)送的時(shí)間稱為排隊(duì)時(shí)延；2.有輸入隊(duì)列和輸出隊(duì)列。分組1分組2分組3分組n分組j分組m交換機(jī)制輸入輸出交換機(jī)緩存排隊(duì)時(shí)延計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義77計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義78分組交換延遲分析由于采用劃分分組、獨(dú)立傳輸和路由選擇協(xié)議，因此，不需要建立連接的時(shí)間。由于采用存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)，在不考慮流量控制的前提下，不存在請(qǐng)求阻塞，也不存在獨(dú)占線路的情況。事實(shí)上，除排隊(duì)延遲不可精確計(jì)算外，處理延遲和發(fā)送延遲都可通過(guò)硬件設(shè)備以及分組大小了控制，而傳播延遲則是一個(gè)相對(duì)固定的值。因此，可以得出結(jié)論。1.排隊(duì)延遲可通過(guò)流量控制、擁塞控制來(lái)解決；2.在不考慮排隊(duì)延遲的情況下，分組交換延遲中主要因素是發(fā)送延遲；3.分組交換線路利用率Pe=Ts/Tp=Ts/(Tq+Ts+Td+Th)。在控制好的情況下，Tq=0,Th和Td相對(duì)Ts很小。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義78計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義79分組交換效率分析分組交換線路利用率較高，但數(shù)據(jù)傳輸效率受影響。對(duì)于面向連接服務(wù)，在建立連接階段確定路由；面向非連接服務(wù)，不需要事先確定路由。因此，不需要電路建立時(shí)間；通過(guò)流量控制、擁塞控制可最大限度減少排隊(duì)延遲；處理延遲很??；因此，當(dāng)選擇了合適的分組大小時(shí)，分組交換鏈路利用率Pe=Ts/Tp=Ts/(Tq+Ts+Td+Th)較高；但由于增加了分組頭、尾，影響了數(shù)據(jù)傳輸效率。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義79計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義80分組交換示意圖計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義80計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義81分組交換總結(jié)綜上所述，相對(duì)電路交換，可以得出如下結(jié)論：

1、分組交換可靠性高；

2、分組交換效率較高；

3、分組交換適用于突發(fā)數(shù)據(jù)流量的傳輸。計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸是突發(fā)數(shù)據(jù)流量的傳輸，所以分組交換適用于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。分組交換技術(shù)出現(xiàn)后，一般認(rèn)為，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)由通信子網(wǎng)和資源子網(wǎng)構(gòu)成。

1、通信子網(wǎng)：一般是公用網(wǎng)，由集線器、交換機(jī)、路由器和通信線纜等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備構(gòu)成。

2、資源子網(wǎng)：向網(wǎng)絡(luò)用戶提供可共享的硬件、軟件和信息資源的計(jì)算機(jī)集合。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義81計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義823、報(bào)文交換不采用將報(bào)文劃分分組的思想，而將報(bào)文作為分組發(fā)送，其他則與分組交換相同，可理解為報(bào)文交換。

1.可靠性差；

2.效率低。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義82計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義83報(bào)文交換示意圖計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義833.3.5多路復(fù)用技術(shù)所謂的多路復(fù)用可以理解為在同一條信道上傳輸多路信號(hào)。

1、多路：多個(gè)不同的信號(hào)源。

2、復(fù)用：同一信道上同時(shí)傳輸多個(gè)不同的信號(hào)。采用多路復(fù)用技術(shù)，在發(fā)送端，可用復(fù)用器（MUX）以將多路信號(hào)組合在一條信道上進(jìn)行傳輸，到接收端再用分用器（DEMUX）將各路信號(hào)分離開(kāi)來(lái)。多路復(fù)用極大地提高了信道的利用率。實(shí)現(xiàn)多路復(fù)用的前提是信道實(shí)際傳輸能力超過(guò)單個(gè)信號(hào)所要求的的能力。841、常用多路復(fù)用技術(shù)頻分多路復(fù)用技術(shù)（FDM）時(shí)分多路復(fù)用技術(shù)（TDM）85頻分復(fù)用基本思想頻分復(fù)用（FDM，F(xiàn)requencyDivisionMultiplexing）

1、將信道有效帶寬劃分成不同的頻段；

2、在不同的頻段上同時(shí)傳輸不同的頻率的信號(hào)。頻分復(fù)用是一種模擬信號(hào)技術(shù)，在信道有效帶寬大于要傳輸?shù)男盘?hào)所需的帶寬時(shí)使用。86頻分復(fù)用的信道劃分在頻分復(fù)用中，各個(gè)頻段都有一定的帶寬稱之為邏輯信道。為防止相鄰信道信號(hào)頻率覆蓋造成的干擾，在相鄰兩個(gè)信號(hào)的頻率段之間設(shè)立一定的保護(hù)帶，保護(hù)帶對(duì)應(yīng)的頻譜未被使用。87頻分復(fù)用的應(yīng)用頻分復(fù)用在模擬信號(hào)傳輸系統(tǒng)中使用，不同的信號(hào)同時(shí)占用不同的頻率資源。一旦為某個(gè)信號(hào)分配了頻率資源，將不再改變。頻分復(fù)用技術(shù)成熟，但不夠靈活。常用的頻分復(fù)用系統(tǒng)

1、電話系統(tǒng)

2、有線電視

3、ADSL88時(shí)分多路復(fù)用技術(shù)基本思想時(shí)分復(fù)用（TDM，TimeDivisionMultiplexing）是一種數(shù)字過(guò)程，當(dāng)信道的最大數(shù)據(jù)傳輸率大于各路信號(hào)的數(shù)據(jù)傳輸率的總和時(shí)采用。時(shí)分復(fù)用將信道的使用時(shí)間劃分成等長(zhǎng)的時(shí)間片，每個(gè)信號(hào)輪流使用時(shí)間片；所有信號(hào)使用一次時(shí)間片的和為一個(gè)周期。每個(gè)周期內(nèi)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)可以看成一個(gè)時(shí)分復(fù)用幀。89時(shí)分復(fù)用的幀構(gòu)成一個(gè)時(shí)分復(fù)用幀中包含N個(gè)信號(hào)的數(shù)據(jù)；

1、N個(gè)信號(hào)共享同一條信道；

2、在一定的時(shí)間內(nèi)，可以看到N個(gè)信號(hào)“同時(shí)”使用同一條信道傳輸；

3、在時(shí)刻t0信道只接受一個(gè)信號(hào)的發(fā)送；

4、信號(hào)占用信道的全部帶寬，適合基帶傳輸；一般來(lái)講，幾個(gè)低速設(shè)備以時(shí)分復(fù)用的方式共享一條高速信道。90時(shí)分復(fù)用分類1、同步時(shí)分復(fù)用（Synchronous

TDM）采用固定時(shí)間片分配方式，將傳輸信號(hào)的時(shí)間按特定的長(zhǎng)度連續(xù)地劃分成特定的時(shí)間段，再將每個(gè)時(shí)間段劃分成等長(zhǎng)的多個(gè)時(shí)間片，每個(gè)時(shí)間片以固定的方式分配給各路數(shù)字信號(hào)。2、異步時(shí)分復(fù)用（Asynchronous

TDM），又稱為統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用（Statistic

TDM）采用按需分配時(shí)間片的方式分配時(shí)間片，只有某路用戶有數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)才將時(shí)間片分配給該用戶；當(dāng)沒(méi)有數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，將時(shí)間片動(dòng)態(tài)分配給其他的用戶；共享物理鏈路的用戶數(shù)可以大于統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用幀中的時(shí)間片數(shù)。91時(shí)分復(fù)用示例ABCDaabbcdbcattttt4個(gè)時(shí)分復(fù)用幀#1④③②①acbcd時(shí)分復(fù)用#2#3#4用戶92統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用示例用戶ABCDabcdttttt3個(gè)STDM幀#1④③②①acbabbcacd#2#3統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用93同步時(shí)分復(fù)用與統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用總結(jié)同步時(shí)分復(fù)用可能會(huì)造成線路資源的浪費(fèi)。采用統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用的方式對(duì)同步時(shí)分復(fù)用進(jìn)行改進(jìn)，該方式可明顯地提高信道利用率。942、其他的多路復(fù)用技術(shù)波分多路復(fù)用（WDM）碼分多址技術(shù)（CDMA）95波分復(fù)用基本思想波分復(fù)用（WDM，WavelengthDivisionMultiplexing）

1、光在光纖中的傳輸已經(jīng)達(dá)到了10Gbit/s，幾乎達(dá)到了單個(gè)光載波信號(hào)傳輸?shù)臉O限，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到光纖的帶寬（25000GHz）極限。

2、在借用了頻分復(fù)用的概念之后，能作到在一個(gè)光纖上同時(shí)傳輸多個(gè)頻率很接近的光載波信號(hào)，使傳輸速率提高。

3、在一根光纖上復(fù)用兩路以上光載波信號(hào)稱為波分復(fù)用（WDM）。（1）在光傳輸信號(hào)過(guò)程中，由于光的頻率很高，表示不方便，因此，常用光的波長(zhǎng)來(lái)表示所使用的光信號(hào)，因此，光纖的復(fù)用又稱為波分復(fù)用。（2）事實(shí)上，光信號(hào)的波分復(fù)用就是光的的頻分復(fù)用。96波分復(fù)用的發(fā)展隨著技術(shù)的發(fā)展，在一根光纖上可以復(fù)用的路數(shù)越來(lái)越多，于是產(chǎn)生了密集波分復(fù)用（DWDM）技術(shù)。波分復(fù)用的討論

1、不同的信號(hào)具有不同的頻率。

2、不同頻率的信號(hào)對(duì)應(yīng)光信號(hào)中不同的波長(zhǎng)；

3、因此，可以將不同頻率的信號(hào)對(duì)應(yīng)到不同波長(zhǎng)的光信號(hào)上；

4、只要光纖可以傳輸不同波長(zhǎng)的光信號(hào)，光的頻分復(fù)用既波分復(fù)用就能夠?qū)崿F(xiàn)。97波分復(fù)用示例98碼分復(fù)用基本思想各通信用戶使用經(jīng)過(guò)特殊挑選的不同碼型，在同樣的時(shí)間內(nèi)使用同樣的頻帶進(jìn)行通訊，可以理解為碼分復(fù)用。

1、由于各通信用戶使用經(jīng)過(guò)特殊挑選的不同碼型，因此各用戶之間不會(huì)造成干擾。

2、事實(shí)上，碼分復(fù)用（CDM）是另一種信道復(fù)用技術(shù)，也稱為碼分多址（CDMA）。

3、該方式具有很強(qiáng)的抗干擾能力。99碼分復(fù)用工作原理1、在CDMA中，每個(gè)比特時(shí)間再劃分為m個(gè)短的間隙，稱為碼片。通常m的值為64或128；2、使用CDMA的每一個(gè)站被指派一個(gè)唯一的mbit碼片序列；3、要發(fā)送1則發(fā)送mbit碼片序列，如果發(fā)送0則發(fā)送mbit碼片序列的反碼；4、按雙極性碼慣例，將0寫成-1，1寫成+1。5、如果一個(gè)站要發(fā)送的數(shù)據(jù)率b（b/s），由于一個(gè)比特要轉(zhuǎn)換成m個(gè)比特碼片，因此該站的實(shí)際發(fā)送的數(shù)據(jù)率為mb（b/s）；6、同時(shí)該站所占用的帶寬也提高到原來(lái)的m倍，這種通信方式稱為擴(kuò)頻；7、擴(kuò)頻分為直接序列擴(kuò)頻和跳頻擴(kuò)頻。100碼分復(fù)用的特點(diǎn)CDMA的一個(gè)重要特點(diǎn)是每個(gè)分站分配的碼片序列不僅必須各不相同，并且必須相互正交；

1、令向量S表示s站的碼片序列向量，令T表示其他任何站的碼片向量，則S和T的規(guī)格化內(nèi)積都是0。

2、向量S和各站碼片反碼的向量?jī)?nèi)積也是0；

3、任何一個(gè)碼片向量和該碼片自己的規(guī)格化內(nèi)積都是1；

4、任何一個(gè)碼片向量和該碼片反碼的規(guī)格化內(nèi)積都是-1。

101CDMA工作原理舉例S站的碼片序列S110ttttttm

個(gè)碼片tS站發(fā)送的信號(hào)SxT站發(fā)送的信號(hào)Tx總的發(fā)送信號(hào)Sx+Tx規(guī)格化內(nèi)積S

Sx規(guī)格化內(nèi)積S

Tx數(shù)據(jù)碼元比特發(fā)送端接收端102例題：P64：2-161033.3.6差錯(cuò)校驗(yàn)和控制數(shù)據(jù)通信要求信息傳輸具有高度的可靠性，即要求誤碼率足夠低。

1、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中誤碼率要求低于10-6～10-11；

2、但數(shù)據(jù)信號(hào)在傳輸過(guò)程中不可避免地會(huì)產(chǎn)生差錯(cuò)；

3、產(chǎn)生差錯(cuò)的主要原因 （1）信道不理想造成的符號(hào)間干擾，可通過(guò)技術(shù)手段消除； （2）噪聲對(duì)信號(hào)的干擾是產(chǎn)生差錯(cuò)的主要原因。差錯(cuò)校驗(yàn)和控制的主要內(nèi)容

1、差錯(cuò)類型

2、差錯(cuò)控制

3、常用的差錯(cuò)檢驗(yàn)方法1041、差錯(cuò)類型危害數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑肼暣篌w上分為隨機(jī)噪聲和脈沖噪聲，對(duì)應(yīng)引發(fā)的差錯(cuò)分為：

1.隨機(jī)差錯(cuò) 由信道中的熱噪聲引起的，產(chǎn)生差錯(cuò)的碼元與前后碼元無(wú)關(guān)。如果傳輸信號(hào)的信噪比較高，這種差錯(cuò)是可以減少的。

2.突發(fā)差錯(cuò)前后碼元發(fā)生的錯(cuò)誤有相關(guān)性，一個(gè)錯(cuò)誤的出現(xiàn)往往引起前后碼元也出現(xiàn)錯(cuò)誤。

1052、差錯(cuò)控制的主要方法1.差錯(cuò)檢驗(yàn)2.反饋糾錯(cuò)3.前向糾錯(cuò)4.混合糾錯(cuò)106

3、常用的差錯(cuò)檢驗(yàn)方法垂直冗余校驗(yàn)（VRC）水平冗余校驗(yàn)（LRC）水平垂直冗余校驗(yàn)（TRC）循環(huán)冗余校驗(yàn)（CRC）107垂直冗余校驗(yàn)（VRC）1、以字符為單位；2、若一個(gè)字符為8位，其中7位為信息位，最后1位為附加的冗余校驗(yàn)位；3、如果整個(gè)字符中1的個(gè)數(shù)為奇數(shù)，則該位為1，否則為0；4、該方法能檢查出任意個(gè)奇數(shù)錯(cuò)誤，但不能發(fā)現(xiàn)偶數(shù)個(gè)錯(cuò)誤。XXXXXXX0/1108水平冗余校驗(yàn)（LRC）1、將要發(fā)送的數(shù)據(jù)以適當(dāng)?shù)拈L(zhǎng)度劃分成組；2、對(duì)組內(nèi)所有字符的相同位置上的位進(jìn)行奇偶校驗(yàn)；3、將得到的一組校驗(yàn)信息附加到信息后；4、這種方法能發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)度小于n（字符的長(zhǎng)度）的突發(fā)錯(cuò)誤和其他錯(cuò)誤。XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX1234XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX1234校驗(yàn)碼109水平垂直冗余校驗(yàn)（TRC）同時(shí)使用垂直冗余校驗(yàn)和水平冗余校驗(yàn)XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX1234XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX1234校驗(yàn)碼1、水平垂直冗余校驗(yàn)同時(shí)使用水平校驗(yàn)和垂直校驗(yàn)；2、水平冗余校驗(yàn)檢查不同分組相同位置上的錯(cuò)誤；3、垂直冗余校驗(yàn)檢查分組內(nèi)的錯(cuò)誤。110循環(huán)冗余校驗(yàn)（CRC）

1、采用在發(fā)送的信息后增加校驗(yàn)碼的形式進(jìn)行差錯(cuò)檢測(cè)；

2、具體方法如下（1）假設(shè)要發(fā)送的消息為M，長(zhǎng)度為k位，在M后附加差錯(cuò)檢測(cè)用的n位冗余碼作為差錯(cuò)校驗(yàn)碼；（2）用二進(jìn)制的模2運(yùn)算計(jì)算進(jìn)行2n乘M的運(yùn)算，相當(dāng)于在M后添加n個(gè)0，得到的（k+n）位的數(shù)除以事先選定的長(zhǎng)度為（n+1）位的除數(shù)P，得到的商為Q，余數(shù)是R，余數(shù)R比除數(shù)P的長(zhǎng)度少1位；（3）將得到的余數(shù)附加在M后，得到消息2nM+R發(fā)送出去；（4）接收端將2nM+R除以P（模2運(yùn)算），得到余數(shù)為0，則沒(méi)有錯(cuò)誤，否則出現(xiàn)錯(cuò)誤。

3、發(fā)送方和接收方必須有一個(gè)共同的多項(xiàng)式P；

4、除數(shù)比余數(shù)多1位。111循環(huán)冗余校驗(yàn)（CRC）除數(shù)P的選擇

1、為保證檢測(cè)錯(cuò)誤的概率足夠大，必須正確選擇P；

2、它的最高位和最低位必須是1；

3、選擇的P常用多項(xiàng)式表示（1）CRC-16=X16+X15+X2+1

（2）CRC-CCITT=X16+X12+X5+1(16位校驗(yàn)和）（3）CRC-32=X32+X26+X23+X22+X16+X12+X11+X10+X8+X7+X5+X4+X2+X+1

1123.4傳輸媒體在網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中，傳輸媒體在物理層之外。傳輸媒體又稱為媒體、傳輸介質(zhì)或傳輸媒介。傳輸媒體是數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中在發(fā)送器和接收器之間的物理線路。媒體分為導(dǎo)向媒體和非導(dǎo)向媒體。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義1133.4.1導(dǎo)向傳輸媒體所謂的導(dǎo)向傳輸媒體是指信號(hào)沿著媒體鋪設(shè)的方向傳播并被限制在媒體的物理邊界內(nèi)的媒體。

1、雙絞線

2、同軸電纜

3、光纜計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義1141、雙絞線雙絞線由兩條包著絕緣材料的導(dǎo)體組成，這兩條導(dǎo)體交叉纏繞在一起。

1.之所以采用雙絞線是因?yàn)橥ㄟ^(guò)交叉可以抵消導(dǎo)線上的噪聲，從而減少對(duì)雙絞線中信號(hào)的影響。

2.根據(jù)是否提供對(duì)其他線路引起的干擾屏蔽功能，雙絞線分為屏蔽雙絞線(STP)和非屏蔽雙絞線(UTP)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義115屏蔽雙絞線屏蔽雙絞線（STP）是屏蔽的雙絞線由8根4對(duì)外部包有絕緣材料的導(dǎo)體組成，在4對(duì)雙絞線的外層加上一層金屬箔或金屬網(wǎng)格，然后再加一層聚氯乙烯外皮。

1、之所以加一層金屬箔或金屬網(wǎng)格，是用來(lái)屏蔽外來(lái)的干擾。

2、需要注意的是，如果使用屏蔽的雙絞線進(jìn)行布線，則屏蔽層必須接地。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義116非屏蔽雙絞線非屏蔽雙絞線（UTP）

是經(jīng)常使用的一種雙絞線。與屏蔽雙絞線唯一不同的是沒(méi)有金屬箔或金屬網(wǎng)格。

1、抗干擾能力不如屏蔽雙絞線序號(hào)電纜種類抗干擾能力1UTP電纜（無(wú)屏蔽層）40dB2STP電纜（鋁箔屏蔽）85dB2、在非屏蔽雙絞線中8根導(dǎo)體具有不同的顏色，通常是：（1）白橙、橙：纏繞在一起，成為一對(duì)；（2）白藍(lán)、藍(lán)：纏繞在一起，成為一對(duì)；（3）白綠、綠：纏繞在一起，成為一對(duì)；（4）白褐、褐：纏繞在一起，成為一對(duì)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義117雙絞線分類雙絞線按質(zhì)量劃分為如下8種：

1、1類雙絞線750kHZ

在電話系統(tǒng)中使用的雙絞線，這種類別的雙絞線只適合傳輸語(yǔ)音信號(hào)和低速的數(shù)據(jù)信號(hào)。

2、2類雙絞線1MHz

適用于傳輸語(yǔ)音信號(hào)和4Mbps的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸。

3、3類雙絞線16MHz

絞合長(zhǎng)度為2.5—3.3cm，適用于語(yǔ)音傳輸和最大10Mbps的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸。

4、4類雙絞線20MHz

絞合長(zhǎng)度小于2.5cm，加上其他條件使線路適用于語(yǔ)音傳輸和最大16Mbps的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸。

5、5類雙絞線100MHz

絞合長(zhǎng)度為0.6—0.85cm,適用于語(yǔ)音傳輸和最大100Mbps的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸。

6、超5類雙絞線100MHz

適用于語(yǔ)音傳輸和最大155Mbps的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸。

7、6類雙絞線250MHz

適用于語(yǔ)音傳輸和最大1000Mbps的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸。

8、7類雙絞線600MHz

在10G以太網(wǎng)中使用。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義118雙絞線接線標(biāo)準(zhǔn)1991年，針對(duì)在工程中如何使用雙絞線，美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)EIA和電信工業(yè)協(xié)會(huì)TIA聯(lián)合發(fā)布了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，EIA/TIA-586。1995更新為EIA/TIA-568A，隨后又產(chǎn)生了EIA/TIA-568B。EIA/TIA-568B是工程中經(jīng)常采用的標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了在工程如何進(jìn)行雙絞線的連接。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義119EIA/TIA-568B標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容—線序表EIA/TIA-568B標(biāo)準(zhǔn)鉸接線的線序序號(hào)顏色色標(biāo)對(duì)應(yīng)于RJ45序號(hào)1橙白12橙23綠白34藍(lán)45藍(lán)白56綠67棕白78棕8EIA/TIA-568B標(biāo)準(zhǔn)接線示意圖EIA/TIA-568B標(biāo)準(zhǔn)RJ45接線示意圖計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義120EIA/TIA-568B標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容-接線方法Tx+1Tx-2Rx+3Rx-6Tx+1Tx-2Rx+3Rx-6EIA/TIA-568B標(biāo)準(zhǔn)定義普通線的連接示意圖

Tx+1Tx-2Rx+3Rx-6Tx+1Tx-2Rx+3Rx-6EIA/TIA-568B標(biāo)準(zhǔn)定義鉸接線的連接示意圖計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義1212、同軸電纜同軸電纜分為50?和75?兩種。

1.同軸電纜比雙絞線屏蔽性好，因此可以以更高的速度傳輸?shù)酶h(yuǎn)；

2.同軸電纜的連接采用T型頭和BNC頭；

3.50?的同軸電纜采用基帶傳輸，75?采用寬帶傳輸。寬帶電纜系統(tǒng)分為雙電纜系統(tǒng)和單電纜系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義1223、光纜光纜主要使用其中的光纖傳輸光信號(hào)，光纖通常由纖芯和包層構(gòu)成。

1.非常透明的石英玻璃拉成細(xì)絲，稱為纖芯，然后和包層一起構(gòu)成雙層通信圓柱體。纖芯很細(xì)，其直徑只有8至100um。光波通過(guò)纖芯進(jìn)行傳導(dǎo)；

2.光線在光纖中利用全反射進(jìn)行傳播，之所以產(chǎn)生全反射是因?yàn)楣庠诓煌芏鹊慕橘|(zhì)中的傳輸速度不一致，具體體現(xiàn)在折射率上；

3.由于包層和纖芯具有不同的折射率，當(dāng)光線從高折射率射向低折射率時(shí)，其折射角大于入射角，如果入射角足夠大，就會(huì)出現(xiàn)全反射。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義123光纜構(gòu)成光纜由光纖及其輔助材料組成。外護(hù)套遠(yuǎn)供電源線光纖及其包層填充物加強(qiáng)芯外徑內(nèi)徑光纖示意圖4芯光纜構(gòu)成示意圖光纜通信至少需要收發(fā)兩條光纖。光纜可以有2芯、4芯等。光纜可以分為室外光纜和室內(nèi)光纜。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義124光纖中的光信號(hào)與光傳播系統(tǒng)光的全反射，解決了光信號(hào)在介質(zhì)中傳播的問(wèn)題，為光信號(hào)在光纖中的傳輸?shù)於嘶A(chǔ)。光信號(hào)利用光傳播系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)。光傳播系統(tǒng)包括光源、傳輸介質(zhì)和檢測(cè)器；在光傳播系統(tǒng)中利用光脈沖表示數(shù)據(jù)，一個(gè)光脈沖表示1，無(wú)光脈沖表示0。

1、主要使用的波段為0.85um、1.30um和1.55um，0.85um衰減較大；

2、每個(gè)波段具有25000-30000GHz的帶寬。光通訊系統(tǒng)的模型應(yīng)用示例如下：光電轉(zhuǎn)換器光電轉(zhuǎn)換器電信號(hào)光信號(hào)電信號(hào)電介質(zhì)光介質(zhì)電介質(zhì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義125多模光纖與單模光纖根據(jù)傳播機(jī)制