數(shù)據(jù)通信與計算機網(wǎng)絡(luò)

數(shù)據(jù)通信與計算機網(wǎng)絡(luò)

第3章物理層

□物理層的基本概念

□數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識

□物理層下面的傳輸媒體

□模擬傳輸與數(shù)字傳輸

口信道復(fù)用技術(shù)

□數(shù)據(jù)交換技術(shù)

重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院電能質(zhì)量監(jiān)測與控制課題組

UMMkSXn

3.1物理層的基本概念

用于物理層的協(xié)議也常稱為物理層規(guī)程(procedure)。

可以將物理層的主要任務(wù)描述為確定與傳輸媒體的接

口的一些特性,即：

(1)機械特性。

(2)電氣特性。

(3)功能特性。

(4)規(guī)程特性。

重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院電能質(zhì)量監(jiān)測與控制課題組

在物理連接上的傳輸方式一般都是串行傳輸，即一個

比特一個比特地按照時間順序傳輸。但，有時也可以

采用多個比特的并行傳輸方式。

重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院電能質(zhì)量監(jiān)測與控制課題組

I簸）“月及李

UMMkSXn

3.2數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識

3.2.1數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型

兩個PC機經(jīng)過普通電話機的連線，再經(jīng)過公用

電話網(wǎng)進行通信。

如圖3?1所示，一個數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)可劃分為三大

部分，即源系統(tǒng)（或發(fā)送端）、傳輸系統(tǒng)（或傳輸網(wǎng)絡(luò)）

和目的系統(tǒng)（或接收端）。

重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院電能質(zhì)量監(jiān)測與控制課題組

CtlONGQ減50VDWH

數(shù)據(jù)通幡系境

數(shù)宇出將旗叔松借號模擬住號數(shù)字比構(gòu)部

一WM

正文-

公用電裾網(wǎng)）—...

PC機期前解調(diào)粉調(diào)制解調(diào)君

-囂系笠極谿系統(tǒng)目的系統(tǒng)

工

恢

發(fā)送

蹲點役輸系統(tǒng)接

發(fā)

箱

箍接軸

箱

送

入

人校出

出

的

信

救的敏

信

信

息

期信

燧息

號

號

圖3」數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型

重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院電能質(zhì)量監(jiān)測與控制課題組

源系統(tǒng)一般包括以下兩個部分：

(1)源點。

(2)發(fā)送器。

目的系統(tǒng)一般包括以下兩個部分:

(1)接收器。

(2)終點。

重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院電能質(zhì)量監(jiān)測與控制課題組

數(shù)據(jù)（data）是運送信息的實體,而信號（signal）

則是數(shù)據(jù)的電氣的或電磁的表現(xiàn)。無論數(shù)據(jù)或信號，

都可以是模擬的或數(shù)字的。所謂“模擬的”就是連續(xù)變

化的，而“數(shù)字的”就表示取值是離散的。因此，數(shù)字

數(shù)據(jù)（digitaldata）就是用不連續(xù)形式表示的數(shù)據(jù)。

將數(shù)字數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為模擬信號的過程叫作調(diào)制。

重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院電能質(zhì)量監(jiān)測與控制課題組

般說來，模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字數(shù)據(jù)都可以轉(zhuǎn)換為模擬信號或數(shù)

字信號。因此我們有以下四種情況:

(1)模擬數(shù)據(jù)、模擬信號。

(2)模擬數(shù)據(jù)、數(shù)字信號。

(3)數(shù)字數(shù)據(jù)、模擬信號。

(4)數(shù)字數(shù)據(jù)、數(shù)字信號。

圖3?2給出了模擬的和數(shù)字的數(shù)據(jù)、信號的示意圖。

重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院電能質(zhì)量監(jiān)測與控制課題組

模擬數(shù)我

模擬數(shù)據(jù)

梭柢格號

JTTLTL

數(shù)不

數(shù)宇欲報,數(shù)字格號

圖3-2不擬數(shù)據(jù)、模擬信號、數(shù)字數(shù)據(jù)孽字信號

重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院電能質(zhì)量監(jiān)測與控制課題組

ClQHGQtMGWMXOT9

3.2.2有關(guān)信道的幾個基本概念

從通信的雙方信息交互的方式來看，可以有以下

三種基本方式。

(1)單向通信：又稱為單工通信，即只能有一個

方向的通信而沒有反方向的交互。無線電廣播或有線

電廣播以及電視廣播就屬于這種類型。

(2)雙向交替通信：又稱為半雙工通信，即通信

的雙方都可以發(fā)送信息，但不能雙方同時發(fā)送(當(dāng)然也

就不能同時接收)。這種通信方式是一方發(fā)送另一方接

收，過一段時間后再反過來。

重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院電能質(zhì)量監(jiān)測與控制課題組

(3)雙向同時通信：又稱為全雙工通信，即通信的雙方可

以同時發(fā)送和接收信息。

有時也常用“單工”這個名詞表示“雙向交替通信”。

信道可以分成傳送模擬信號的模擬信道和傳送數(shù)字信號的數(shù)

字信道兩大類。但應(yīng)注意，數(shù)字信號在經(jīng)過數(shù)模變換后就可以在

模擬信道上傳送，模擬信號在經(jīng)過模數(shù)變換后也可在數(shù)字信道上

傳送。

信道上傳送的信號還有基帶(baseband)信號和寬帶

(broadband)信號之分。

重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院電能質(zhì)量監(jiān)測與控制課題組

□(1)數(shù)據(jù)傳輸速率

□數(shù)據(jù)傳輸速率是指單位時間內(nèi)傳輸信息量的

多少。它是衡量數(shù)據(jù)傳輸有效性的主要指

標。

□咨據(jù)傳輸速率通常用波特率和比特率來表

O

重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院電能質(zhì)量監(jiān)測與控制課題組

□波特率：是指單位時間內(nèi)傳輸碼元的個數(shù)，單

位為波特(Baud)。每個碼元表示一個波形或

一個電平。波特率又叫調(diào)制速率、碼元速

率。調(diào)制速率是指信號經(jīng)過調(diào)制后的傳輸速

率，表示調(diào)制后信號每秒鐘變化的次數(shù)。若

用T(秒)表示調(diào)制周期，則波特率為：

Rs=1/T(Baud)

可見，1波特表示每秒鐘傳送一個碼元

重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院電能質(zhì)量監(jiān)測與控制課題組

比特率：指單位時間內(nèi)傳輸二進制碼的位數(shù)(記為

b/s或bps),也叫信息速率。

比特率公式：

Rb=(1/T)log2N(bps)

式中T為傳輸?shù)拿}沖信號周期，N為脈沖信號所有

可能的狀態(tài)數(shù)，Rb為比特率。

重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院電能質(zhì)量監(jiān)測與控制課題組

I［就4方火多

tlKiNGQ^ibUWMJQim

當(dāng)信號的狀態(tài)數(shù)N=2時，則每個電信號脈沖只傳

送1位二進制數(shù)據(jù)，此時比特率與波特率相同，為：

Rb=1/T(bps)

由以上分析知，比特率和波特率的關(guān)系為：

Rb=RJogzN(bps)

在數(shù)值上“比特”單位等于“波特”的logzN倍。

重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院電能質(zhì)量監(jiān)測與控制課題組

3.2.3信道上的最高碼元傳輸速率

奈奎斯特(Nyquist)推導(dǎo)出在理想低通信道下的最高碼

元傳輸速率的公式：

理想低通信道的最高碼元傳輸速率=2WBaud(3-1)

這里W是理想低通信道的帶寬，單位為赫(Hz)；

Baud是波特，是碼元傳輸速率的單位，1波特為

每秒傳送1個碼元。

式(3?1)就是著名的奈氏準則。奈氏準則的另一種

表達方法是：每赫帶寬的理想低通信道的最高碼元傳

輸速率是每秒2個碼元。

重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院電能質(zhì)量監(jiān)測與控制課題組

藏彳月-學(xué)

對于具有理想帶通矩形特性的信道(帶寬為W),奈氏準

則就變?yōu)椋?/p>

理想帶通信道的最高碼元傳輸速率=WBaud(3-2)

即每赫帶寬的帶通信道的最高碼元傳輸速率為每

秒1個碼元。

強調(diào)以下兩點：

(1)一個實際的信道所能傳輸?shù)淖罡叽a元速率，

要明顯地低于奈氏準則給出的這個上限數(shù)值。

(2)波特是碼元傳輸?shù)乃俾蕟挝?，它說明每秒傳

多少個碼元。碼元傳輸速率也稱為調(diào)制速率、波形速

率或符號速率。

比特是信息量的單位，與碼元的傳輸速率“波特”

是兩個完全不同的概念。

重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院電能質(zhì)量監(jiān)測與控制課題組

奈奎斯特公式

在理想信道情況下，信道的容量為：

C=2Wlog2N

式中W為信道帶寬，N為信號的狀態(tài)個數(shù)，C為信道容

量(最大傳輸速率)，即每秒所能傳輸?shù)淖畲蟊忍財?shù)

為：

C=2Wlog2N(bps)

重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院電能質(zhì)量監(jiān)測與控制課題組

□3.2.4信道的極限信息傳輸速率

圖3-3給出了一個數(shù)字信號通過實際的信道和質(zhì)量

很差的信道時的輸出波形。

ML用是限差的信道

檢人信號波形輸出信號液形

圖3-3數(shù)字信號逋過實際的信道和質(zhì)量很差的信道時的輸出波形

重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院電能質(zhì)量監(jiān)測與控制課題組

信道的極限信息傳輸速率C可表達為

C=Wlog2(1+S//V)bit/s(3-3)

其中：W為信道的帶寬(以Hz為單位)；

S為信道內(nèi)所傳信號的平均功率；

N為信道內(nèi)部的高斯噪聲功率。

式(3?3)就是著名的香農(nóng)公式。香農(nóng)公式表明，信道

的帶寬或信道中的信噪比越大，則信息的極限傳輸速率

就越局。

重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院電能質(zhì)量監(jiān)測與控制課題組

由于碼元的傳輸速率受奈氏準則的制約，所以要

提高信息的傳輸速率，就必須設(shè)法使每一個碼元能攜

帶更多個比特的信息量。這就需要采用多元制（又稱為

多進制）的調(diào)制方法。

圖3?4說明了奈氏準則和香農(nóng)公式在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)

中的作用范圍。

重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院電能質(zhì)量監(jiān)測與控制課題組

CtlONGQ減50VDWH

圖3-4奈氏準則和香農(nóng)公式在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中的作用范圍

重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院電能質(zhì)量監(jiān)測與控制課題組

奈奎斯特定理和香農(nóng)定理給出的是信道容量，即信

道的最大傳輸速率的極限值，實際上很難達到該

值。

例3.電視信道帶寬為6MHz,理想情況下，如果數(shù)

字信號取4種離散值，那么可獲得的最大傳輸速率

是多少？

C=2*6M*log24=24Mbps

重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院電能質(zhì)量監(jiān)測與控制課題組

物理層下面的傳輸媒體

傳輸媒體也稱為傳輸介質(zhì)或傳輸媒介，它就是數(shù)

據(jù)傳輸系統(tǒng)中在發(fā)送器和接收器之間的物理通路。傳

輸媒體可分為兩大類，即導(dǎo)向傳輸媒體和非導(dǎo)向傳輸

媒體。在導(dǎo)向傳輸媒體中，電磁波被導(dǎo)向沿著固體媒

體（銅線或光纖）傳播，而非導(dǎo)向傳輸媒體就是指自由

空間，在非導(dǎo)向傳輸媒體中電磁波的傳輸常稱為無線

傳輸。圖3?5是電信領(lǐng)域使用的電磁波的頻譜。

重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院電能質(zhì)量監(jiān)測與控制課題組

CtlONGQ減50VDWH

/(Hz)

/畫

圖3-5電信領(lǐng)域使用的電磁波的頻譜

重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院電能質(zhì)量監(jiān)測與控制課題組

□3.3.1導(dǎo)向傳輸媒體

1.雙絞線

把兩根互相絕緣的銅導(dǎo)線并排放在一起，然后用規(guī)則的方法

絞合(twist)起來就構(gòu)成了雙絞線。

從用戶電話機到交換機的這段線稱為用戶線或用戶環(huán)路

(subscriberloop)。

圖3?6是無屏蔽雙絞線和屏蔽雙絞線的示意圖。

聚靠煽麗層絕綠層銅線

⑥無屏蔽雙姣線(b)屏蔽雙姣線：

圖3?6雙蛟線示意圖

重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院電能質(zhì)量監(jiān)測與控制課題組

2.同軸電纜

同軸電纜由內(nèi)導(dǎo)體銅質(zhì)芯線（單股實心線或多股絞合線）、絕

緣層、網(wǎng)狀編織的外導(dǎo)體屏蔽層（也可以是單股的）以及保護塑料

外層所組成（圖3?7）。

維級保護套層外導(dǎo)體屏蔽層維等層

內(nèi)景體

圖3，同軸電瓏的結(jié)構(gòu)

重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院電能質(zhì)量監(jiān)測與控制課題組

通常按特性阻抗數(shù)值的不同，將同軸電纜分為兩

類：

(1)50Q同軸電纜

50。同軸電纜又稱為基帶同軸電纜。

在傳輸基帶數(shù)字信號時，可以有多種不同的編碼

方法。圖3?8畫的是未經(jīng)編碼的原基帶數(shù)字信號和在計

算機網(wǎng)絡(luò)中常用的兩種編碼方法，即：曼徹斯特

(Manchester)編碼和差分曼徹斯特編碼。

重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院電能質(zhì)量監(jiān)測與控制課題組

CtlONGQ減50VDWH

0

炭港

數(shù)字信號

曼徹斯特

編碼信號

追分—

曼徹斯特

編碼信號

圖3-8三種常用的編碼方法

重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院電能質(zhì)量監(jiān)測與控制課題組

(2)75Q同軸電纜

75。同軸電纜又稱為寬帶同軸電纜。在計算機通

信中，“寬帶系統(tǒng)”是指采用了頻分復(fù)用和模擬傳輸技

術(shù)的同軸電纜網(wǎng)絡(luò)。

雙電纜系統(tǒng)的示意圖如圖3?9(a)所示。頭端

(headend)的作用是將各計算機從發(fā)送電纜發(fā)過來的

信息轉(zhuǎn)換到接收電纜，使得各計算機能從接收電纜上

收到發(fā)送給它們的信息。

圖3?9(b)為單電纜系統(tǒng)。

重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院電能質(zhì)量監(jiān)測與控制課題組

⑥雙電纜系統(tǒng)（b）單電纜系統(tǒng)

圖3-9、寬帶網(wǎng)絡(luò)

重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院電能質(zhì)量監(jiān)測與控制課題組

3.光纜

光纖通常由非常透明的石英玻璃拉成細絲，主要由纖芯和包層構(gòu)成

雙層通信圓柱體。纖芯很細，其直徑只有8?100Rm。正是這個纖芯用

來傳導(dǎo)光波。包層較纖芯有較低的折射率。當(dāng)光線從高折射率的媒體射

向低折射率的媒體時，其折射角將大于入射角（如圖3?10所示）。

折射角

-I.包層（低折射率的媒體）

纖若（高折射率的媒體）

“射角

包層（低折射率的媒體）

圖3-10光線在光纖中的折射

重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院電能質(zhì)量監(jiān)測與控制課題組

atONGQOkjwwmtvt

圖3-11畫出了光波在纖芯中傳播的示意

圖。

低析捫率（包層）

/高夕射率（纖芯）光線在野芯中傳輸?shù)姆绞绞遣粩嗟厝瓷?/p>

圖3-11光波在纖芯中的傳播

重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院電能質(zhì)量監(jiān)測與控制課題組

只要從纖芯中射到纖芯表面的光線的入射角大于

某一個臨界角度，就可產(chǎn)生全反射。因此，可以存在

許多條不同角度入射的光線在一條光纖中傳輸。這種

光纖就稱為多模光纖(如圖3?12(a)所示)。若光纖的直

徑減小到只有一個光的波長，則光纖就像一根波導(dǎo)那

樣，它可使光線一直向前傳播，而不會產(chǎn)生多次反

射。這樣的光纖就稱為單模光纖(圖3?12(b))。

重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院電能質(zhì)量監(jiān)測與控制課題組

彳月大季

OIOMGQ加tmtvmm

幃人脈沖輸出昧沖

㈤多模光纖

輸入味沖輸出昧沖

ffl-

(b)單模光纖

圖3-12多模光纖和單模光纖的比較

重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院電能質(zhì)量監(jiān)測與控制課題組

atONGQOkjwwmtvt

圖3?13為四芯光纜剖面的示意圖。

遠供電源線

光纖及其包層

雄光物

加做芯

包喈層

圖3」3四芯光纜剖面的示意圖

重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院電能質(zhì)量監(jiān)測與控制課題組

光纖不僅具有通信容量非常大的優(yōu)點，而且還具

有其他的一些特點：

(1)傳輸損耗小，中繼距離長，對遠距離傳輸特

別經(jīng)濟。

(2)抗雷電和電磁干擾性能好。這在有大電流脈

沖干擾的環(huán)境下尤為重要。

(3)無串音干擾，保密性好，也不易被竊聽或截

取數(shù)據(jù)。

(4)體積小，重量輕。

重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院電能質(zhì)量監(jiān)測與控制課題組

當(dāng)采用光纖連網(wǎng)時，常常將一段段點到點的鏈路

串接起來構(gòu)成一個環(huán)路，通過T形接頭連接到計算機。

T形接頭有兩種：無源的和有源的。無源的T形接

頭由于完全是無源的，因此非?？煽?。

有源的T形接頭實際上就是一個有源轉(zhuǎn)發(fā)器（如圖

3?14所示）。

重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院電能質(zhì)量監(jiān)測與控制課題組

重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院電能質(zhì)量監(jiān)測與控制課題組

□3.3.2非導(dǎo)向傳輸媒體

1.無線傳輸

2.地面微波接力通信

其主要特點是：

*微波波段頻率很高，其頻段范圍也很寬，因此其通信

信道的容量很大；

來因為工業(yè)干擾和天電干擾的主要頻譜成分比微波頻率

低得多，對微波通信的危害比對短波和米波通信小得

多，因而微波傳輸質(zhì)量較高；

橐與相同容量和長度的電纜載波通信比較，微波接力通

信建設(shè)投資少，見效快。

重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院電能質(zhì)量監(jiān)測與控制課題組

微波接力通信缺點：

*相鄰站之間必須直視，不能有障礙物，有時一個天線

發(fā)射出的信號也會分成幾條略有差別的路徑到達接收

天線，因而造成失真；

來微波的傳播有時也會受到惡劣氣候的影響；

警與電纜通信系統(tǒng)比較，微波通信的隱蔽性和保密性較

差；

奈對大量中繼站的使用和維護要耗費一定的人力和物

力。

重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院電能質(zhì)量監(jiān)測與控制課題組

3.衛(wèi)星通信

衛(wèi)星通信的最大特點是通信距離遠，且通信費用

與通信距離無關(guān)。

衛(wèi)星通信的另一特點就是具有較大的傳播時延。

重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院電能質(zhì)量監(jiān)測與控制課題組

I簸）“月及李

UMMkSXn

3.4模擬傳輸與數(shù)學(xué)傳輸

3.4.1模擬傳輸系統(tǒng)

主要討論數(shù)字數(shù)據(jù)在模擬信道上傳輸問題，即數(shù)字數(shù)據(jù)

的模擬信號編碼過程（即調(diào)制過程）

3.4.2調(diào)制解調(diào)器

1.調(diào)制解調(diào)器的作用

圖3?15表示了出現(xiàn)一個誤碼的示意圖。

重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院電能質(zhì)量監(jiān)測與控制課題組

01-0011100

出現(xiàn)空—三

S3-15基帶信號經(jīng)電話線路傳輸后產(chǎn)生誤碼

重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院電能質(zhì)量監(jiān)測與控制課題組

若所傳送的碼元速率越高，信號的失真就越嚴

重。

調(diào)制解調(diào)器(modem)就是由調(diào)制器(MOdulator)

和解調(diào)器(DEModulator)這兩個字各取其字頭合并而

成的。

調(diào)制器的主要作用就是個波形變換器，解調(diào)器的

作用就是個波形識別器。

重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院電能質(zhì)量監(jiān)測與控制課題組

2.幾種最基本的調(diào)制方法

所謂調(diào)制就是進行波形變換?；蛘吒鼑栏裥?/p>

進行頻譜變換，將基帶數(shù)字信號的頻譜變換成為適合

于在模擬信道中傳輸?shù)念l譜。最基本的二元制調(diào)制方

法有以下幾種(如圖3-16所示)：

(1)調(diào)幅(AM)

(2)調(diào)頻(FM)

(3)調(diào)相(PM)

重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院電能質(zhì)量監(jiān)測與控制課題組

ASXZ*，.或

寸

□twr*

提街信號

網(wǎng)幅

阿卿

上述的對數(shù)字信號的調(diào)頻和調(diào)相，分別稱

為頻移鍵控FSK(FrequencyShiftKeying)和

相移鍵控PSK(PhaseShiftKeying)o

而對移相鍵控還可再分為絕對相移鍵控和相

對相移鍵控(DPSK)。

重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院電能質(zhì)量監(jiān)測與控制課題組

□ASK（幅移鍵控）：就是利用基帶脈沖信號對

模擬載波信號的幅度進行控制，使其隨基帶

脈沖的變化而變化，頻率和相位均不變。

口其實現(xiàn)方法有：乘法器和鍵控開關(guān)。

□ASK技術(shù)簡單，實現(xiàn)容易，但抗干擾能力較

差。

重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院電能質(zhì)量監(jiān)測與控制課題組

基帶

脈沖

載波

ASK

載波信號、基帶脈沖及ASK調(diào)制波形

重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院電能質(zhì)量監(jiān)測與控制課題組

□FSK（頻移鍵控）：利用基帶脈沖信號對模擬載波信號的

頻率進行控制，使其隨基帶脈沖的變化而變化（通過改

變載波信號的角頻率來表示數(shù)字信號中的“1”和“0”），幅

度和相位均不變。

□FSK由鍵控方法實現(xiàn)，利用數(shù)字信號控制開關(guān)對兩個不

同的獨立載波頻率源進行選通。

□FSK技術(shù)較簡單，實現(xiàn)較容易，抗干擾能力較強。是目

前較常用的調(diào)制方法。

重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院電能質(zhì)量監(jiān)測與控制課題組

10110010

基帶

脈沖

載波

FSK

載波信號、基帶脈沖及頻率調(diào)制波形

重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院電能質(zhì)量監(jiān)測與控制課題組

□PSK（相移鍵控）：利用基帶脈沖信號對模擬載波

信號的相位進行控制，使其隨基帶脈沖的變化而

變化（通過改變載波信號的相位值來表示數(shù)字信號

中的“廠和“0”），幅度和頻率均不變。相移鍵控又

有絕對相移鍵控和相對相移鍵控，在模擬通信

中，為了提高數(shù)據(jù)傳輸速率，常采用多相調(diào)制方

法。

重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院電能質(zhì)量監(jiān)測與控制課題組

CIIOMGQtJtQuwtvExmrv

10110010

基帶

脈沖

載波

PSK

^VWVUVYWVMVMAAA?

載波信號、基帶脈沖及相位調(diào)制波形

重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院電能質(zhì)量監(jiān)測與控制課題組

圖3?17畫的是一種正交調(diào)制QAM(QuadratureAmplitude

Modulation)的星座圖。

若每一個碼元可表示的比特數(shù)越多(即在星座圖中的點數(shù)越多),

則在接收端進行解調(diào)時要正確識別每一種狀態(tài)就越困難。

圖3」、可得到I眄元表示43的正交幅度調(diào)制的星生且

重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院電能質(zhì)量監(jiān)測與控制課題組

3.關(guān)于調(diào)制解調(diào)器的速率

圖3-18(a)表示兩個計算機用戶A和B通過V.34調(diào)制

解調(diào)器(33.6kbit/s)進行通信。

由于大部分的ISP都使用租用數(shù)字專線接入到電話

交換機，因此用戶與ISP之間的通信信道是圖3?18(b)

所示的那樣。

經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換后到用戶環(huán)路，只有在模擬信號到達

用戶的調(diào)制解調(diào)器后才進行數(shù)模轉(zhuǎn)換，這時才產(chǎn)生量

化噪聲。

重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院電能質(zhì)量監(jiān)測與控制課題組

CtlONGQ減50VDWH

交換機2

用戶環(huán)踣

模旗信號

V.3433.6WbiVs

網(wǎng)漸解網(wǎng)黔

㈤用尸到用戶的通信

(b)用戶到ISP的通信

圖??3??,-18量??化噪聲產(chǎn)生的地方

重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院電能質(zhì)量監(jiān)測與控制課題組

OlOHGQ^ibSOVUcsm

3.4.3數(shù)字傳輸系統(tǒng)

討論的主要問題是模擬數(shù)據(jù)在數(shù)字信道的傳

輸，即模擬數(shù)據(jù)對數(shù)字信號的轉(zhuǎn)化

重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院電能質(zhì)量監(jiān)測與控制課題組

［施彳及火季

二小cIK>NGQ出口UW5,Ucsmr

模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字信號編碼

□模擬數(shù)據(jù)經(jīng)過調(diào)制后可實現(xiàn)模擬信號的數(shù)字化

傳輸。

□常用的這種調(diào)制方法有脈沖編碼調(diào)制(PCM)和

增量調(diào)制(AM)。

□利用PCM對音頻信號進行數(shù)字化編碼，一般包

括三個過程：取樣、量化利編碼。

重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院電能質(zhì)量監(jiān)測與控制課題組

月麥季

CtlONGQ9UjUWtVDUtfn

□取樣：指在每隔固定長度的時間點上抽取模擬數(shù)據(jù)的瞬

時值，作為模擬數(shù)據(jù)的代表值。這是把連續(xù)信號變?yōu)殡x

散信號的關(guān)鍵一步。

□取樣要求符合取樣定理：當(dāng)取樣的頻率F大于或等于模擬

信號的頻率寬度f的兩倍時（F》2f）,所得的離散信號可

以無失真地代表被取樣的模擬數(shù)據(jù)。

□例如：標準的電話信號的最高頻率為3.4kHz,為方便起

見，采樣頻率就定為8kHz,相當(dāng)于采樣周期為125

|LlSo

重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院電能質(zhì)量監(jiān)測與控制課題組

□量化：是把取樣得到的不同的離散幅值，按照

一定的量化級轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的數(shù)據(jù)值，并取整

數(shù)，得到離散信號的具體數(shù)值。

口量化級數(shù)一般為2的整數(shù)次塞，如64,128,256

等。量化級別越高，表示離散信號的精度越

重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院電能質(zhì)量監(jiān)測與控制課題組

口編碼：是將量化后的離散值轉(zhuǎn)換為一定位數(shù)的

二進制數(shù)值。

口量化級別越高，需要二進制數(shù)碼的位數(shù)越多。

□PCM調(diào)制過程如下圖：

重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院電能質(zhì)量監(jiān)測與控制課題組

CtlONGQ減50VDWH

㈤模擬電話信號（b）采樣后的脈沖信號

⑹編碼后的數(shù)字信號0）解碼后的脈沖信號（e）還原后的模擬電話信號

圖3-19PCM的基本原理

重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院電能質(zhì)量監(jiān)測與控制課題組

OH月及季

ClKiMGQ^b5OVEJ0m

3.5多路復(fù)用技術(shù)

口多路復(fù)用：利用一條物理信道同時傳輸多路

信息的過程。這是共享信道的應(yīng)用。

□多路復(fù)用技術(shù)能把多個信源信號組合在一條物

理信道上傳輸，使多個計算機或終端設(shè)備共享

信道資源，提高信道的利用率。

重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院電能質(zhì)量監(jiān)測與控制課題組

“CtlONGQtHGUWIXTWn

□多路復(fù)用技術(shù)包括復(fù)用、傳輸和分離三個過

程。實現(xiàn)多路復(fù)用功能的設(shè)備叫多路復(fù)用器。

復(fù)用器成對使用。

nn

個

個

輸

輸

入

出

多路復(fù)用原理圖

重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院電能質(zhì)量監(jiān)測與控制課題組

□多路復(fù)用技術(shù)應(yīng)用在共享式信道上。

口多路復(fù)用技術(shù)通常有頻分多路復(fù)用、時分多

路復(fù)用、波分多路復(fù)用和碼分多路復(fù)用等。

重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院電能質(zhì)量監(jiān)測?？刂普n題組

(1)頻分多路復(fù)用(FDM)

□頻分多路復(fù)用：就是將具有一定帶寬的信道分

割為若干個有較小頻帶的子信道，每個子信道

供一個用戶使用。這樣在信道中就可同時傳送

多個不同頻率的信號。

重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院電能質(zhì)量監(jiān)測與控制課題組

□頻分多路復(fù)用實現(xiàn)的條件是信道的帶寬遠遠大

于每個子信道的帶寬

□采用頻分多路復(fù)用時數(shù)據(jù)在各子信道上是并行

傳輸?shù)?。由于各子信道相互獨立，故一個信道

發(fā)生故障時不會影響其他信道。

重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院電能質(zhì)量監(jiān)測與控制課題組

□FDM信號是頻帶信號。

口被復(fù)用的信號是模擬的，但信源信號可以是模

擬的，也可以是數(shù)字的。不同的信號在進入頻

分復(fù)用信道前要做相應(yīng)變換，使之成為模擬信

號。

重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院電能質(zhì)量監(jiān)測與控制課題組

f

子信道nfn

信

道

=警帶

子信道3f3、減寬

手嗇12?f.?頻

2一帶

子信道1L

t

頻分多路復(fù)用

重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院電能質(zhì)量監(jiān)測與控制課題組

(藏)彳方火學(xué)

ClKiMGQ^IG"ZUOim

(2)時分多路復(fù)用(TDM)

□時分多路復(fù)用：是將一條物理信道的傳輸時間分成若干

個時隙，把這些時隙輪流地給多個信號源使用，每個時

隙被復(fù)用的一路信號占用。這樣，當(dāng)多路信號準備傳輸

時，一個信道就能在不同的時隙傳輸多路信號。

重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院電能質(zhì)量監(jiān)測與控制課題組

CtlONGQ9UjUWtVDUtfn

f

子信道A的間隙

AIBCDABCDABCDABCD

t

時分多路復(fù)用

重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院電能質(zhì)量監(jiān)測與控制課題組

□時分多路復(fù)用實現(xiàn)的條件是信道能達到的最高

傳輸速率超過待傳輸?shù)母髀沸盘柕膫鬏斔俾手?/p>

利。

□時分多路復(fù)用又可分為固定時分多路復(fù)用和統(tǒng)

計時分多路復(fù)用，或叫同步時分多路復(fù)用

(STDM)和異步時分多路復(fù)用(ATDM)。

重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院電能質(zhì)量監(jiān)測與控制課題組

①同步時分多路復(fù)用(STDM)：

□采用固定的時隙分配方式：即把信道中的各時隙

以固定的方式分配各信源，每路信號固定占用每

幀一個時隙。無論信源是否有數(shù)據(jù)傳輸，都要占

用一個時隙。而有的信源有大的信息量要發(fā)送，

也只能依次輪流分得時隙而不能利用其他的空閑

時隙。因此這種方式的效率較低。

重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院電能質(zhì)量監(jiān)測與控制課題組

②異步時分多路復(fù)用(ATDM)：

口動態(tài)地分配時隙，它將每幀中的時隙只分配給那

些需要發(fā)送數(shù)據(jù)的信源。對沒有數(shù)據(jù)發(fā)送的信

源，就不分配時隙。但因該方式的時隙序號與信

道序號之間不存在一一對應(yīng)關(guān)系，為此要求在發(fā)

送數(shù)據(jù)中要加入信道號、雙方地址等標識，以便

達到同步要求。

重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院電能質(zhì)量監(jiān)測與控制課題組

二小CIKIMGQtwiiUWZkkjm

(3)碼分多路復(fù)用(CDM)

口碼分多路復(fù)用：是一種用于移動通信、無線計

算機網(wǎng)絡(luò)以及移動性計算機聯(lián)網(wǎng)的復(fù)用技術(shù)。

筆記本電腦、掌上電腦、手機等移動性設(shè)備的

通信將會大量使用碼分多路復(fù)用技術(shù)。

重慶大學(xué)電”(工程學(xué)院電能質(zhì)量監(jiān)測與控制課題組

□CDM的復(fù)用原理是基于碼型分割信道。每個用

戶分配有一個地址碼，而這些碼型互不重疊，以

區(qū)分每個用戶。信道的頻率和時間資源均為各用

戶共享。因此，在頻率和時間資源緊缺的情況

下，CDM技術(shù)的優(yōu)勢突現(xiàn)，CDM已受到人們的

普遍關(guān)注。

重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院電能質(zhì)量監(jiān)測與控制課題組

□CDM的基礎(chǔ)是移動通信中的擴頻技術(shù)。擴頻就

是利用擴頻編碼發(fā)生器產(chǎn)生的偽隨機碼對基帶

信號進行擴頻調(diào)制，形成遠大于原信號帶寬的

范圍的碼。在接收端，用相同的偽隨機碼所擴

頻解調(diào)，即壓縮其頻帶，將信號恢復(fù)成原基帶

信號。

重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院電能質(zhì)量監(jiān)測與控制課題組

口不同碼型的用戶得到不同的擴頻編碼，這些擴頻

編碼就可以同時使用同一頻率進行通信，互不干

擾。

□發(fā)送者可用不同的擴頻編碼分別向不同接收者發(fā)

送數(shù)據(jù)，同樣，接收者也可使用不同的擴頻編碼

接收不同發(fā)送者的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)多址通信。

重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院電能質(zhì)量監(jiān)測與控制課題組

月滅季

CtlONGQ9UjUWtVDUtfn

擴頻通信原理圖

重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院電能質(zhì)量監(jiān)測與控制課題組

□碼分多路復(fù)用技術(shù)具有抗干擾能力強和通信隱蔽性好

等優(yōu)點。

□抗干擾能力強：信號帶寬擴展多少倍，在相同干擾強

度下，噪聲功率也需擴展多少倍，這就相當(dāng)于噪聲功

率不變時干擾強度只是原來的多少分之一。

□隱蔽性好：信號頻帶變寬，單位頻帶內(nèi)的信號功率變

小，隱藏或淹沒在噪聲中，通信隱蔽。

重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院電能質(zhì)量監(jiān)測與控制課題組

(藏4方火字

(4)波分多路復(fù)用(WDM)

□波分多路復(fù)用：是在一根光纖上能同時傳送多

個波長不同的光載波信號的復(fù)用技術(shù)。通過

WDM,將光纖信道分為多個波段，每個波段傳

輸一種波長的光信號，這樣在一根光纖上可同

時傳輸多個不同波長的光信號。

重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院電能質(zhì)量監(jiān)測與控制課題組

口光信號具有不同波長，波分多路復(fù)用利用了衍

射光柵來實現(xiàn)不同光波的合成和分解。發(fā)送端

的波分復(fù)用設(shè)備叫合波器，它將不同信道的信

號調(diào)制成不同波長的光，并復(fù)用到一條光纖信

道上。接收端的波分復(fù)用設(shè)備叫分波器，它分

離出不同波長的光信號,分送給不同的信道。

重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院電能質(zhì)量監(jiān)測與控制課題組

修彳

ClKiMGQ^bUWfXVJOim

多路復(fù)用的類型

「頻分多路復(fù)用

r固定時分多路復(fù)用

時分多路復(fù)用＜

多路復(fù)用，〔統(tǒng)計時分多路復(fù)用

波分多路復(fù)用

碼分多路復(fù)用

I

重慶大學(xué)電/（工程學(xué)院電能質(zhì)量監(jiān)測與控制課題組

4.同步技術(shù)

□同步：統(tǒng)一收發(fā)兩端動作、保持收發(fā)步調(diào)一致

的過程。接收方按照發(fā)送方發(fā)送信息的重復(fù)頻

率和起止時間來接受數(shù)據(jù)。

□數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)能否可靠而有效地工作，在很大

程度上依賴于是否能很好實現(xiàn)同步。

重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院電能質(zhì)量監(jiān)測與控制課題組

□同步形式：位同步、字符同步和幀同步。

□常用的數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐椒绞接挟惒绞酵胶屯?/p>

步式同步。兩者的區(qū)別在于發(fā)送端和接收段的

時鐘是獨立的還是同步的。前者有位同步和字

符同步形式，后者有位同步、字符同步和幀同

步形式。

重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院電能質(zhì)量監(jiān)測與控制課題組

月麥季

CtlONGQ9UjUWtVDUtfn

□異步傳輸是指同一個字符內(nèi)相鄰兩位的間隔是固

定的，而兩個字符間的間隔是不固定的，即所謂

字符內(nèi)同步，字符間異步。

口異步傳輸是面向字符的，每個字符獨立傳輸。異

步式同步方式又稱起止式同步。

□異步傳輸不需在發(fā)收兩端間傳輸時鐘信號，實現(xiàn)

簡單，但傳輸效率較低。

重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院電能質(zhì)量監(jiān)測與控制課題組

月及季

CIIONGQ3tGUWIXTWn

01OOOOO1O

停

起校

止

驗

始位

位

位一

—司官位-----一

二

二---------------個字符+一

一

一

X

字符1字符2字符3字符4

、字符間隔一

異步方式的同步過程

重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院電能質(zhì)量監(jiān)測與控制課題組

（就4

LIIOHGQtWUUWMJCKTH

□同步傳輸可以面向字符，也可以面向比特。

口面向字符時數(shù)據(jù)以字符為單位傳輸，多個字符構(gòu)

成一個字符組（串），由一個或幾個同步字符（如

SYN）為組頭和組尾做同步標識；接收方識別出

SYN后，即可接收數(shù)據(jù)組，直至組尾。

重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院電能質(zhì)量監(jiān)測與控制課題組

□面向比特時，數(shù)據(jù)由任意比特組成數(shù)據(jù)塊

(幀)，在每個數(shù)據(jù)塊的前后加上起始和結(jié)束標

志序列(0111110),以固定時鐘節(jié)拍串行發(fā)送

數(shù)據(jù)。接收端要建立與發(fā)送端一樣的時鐘，才

可便于實現(xiàn)同步。

重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院電能質(zhì)量監(jiān)測與控制課題組

□同步傳輸時，發(fā)送端以固定的時鐘信號頻率串

行發(fā)送數(shù)據(jù)，每比特與時鐘嚴格對應(yīng)；因接收

端有與之一樣的時鐘，接收端可從接收的數(shù)據(jù)

中區(qū)分出每個比特，達到同步目的。

□遠距離傳輸時，接收端可從數(shù)據(jù)流中提取同步

時鐘，從而實現(xiàn)位同步，這就是內(nèi)同步或自同

IH

/J/O

重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院電能質(zhì)量監(jiān)測與控制課題組

月滅季

CtlONGQ9UjUWtVDUtfn

SS字字字S

YY符符?????????符Y

NN12NN

一組(串)字符

(a)字符同步

0111111011:文01111110

V-~Y,

標志位任意組合的比特流標志位

(b)幀同步

同步傳輸

重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院電能質(zhì)量監(jiān)測與控制課題組

□異步傳輸方式不需要在發(fā)送端和接收端之間傳

輸時鐘信號，而是靠它的起始位和停止位來確

定的。因此實現(xiàn)簡單，控制容易，如果出現(xiàn)錯

誤，只需重發(fā)一個字符即可，但傳輸效率較

低，開銷大。適于低速率場合。

重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院電能質(zhì)量監(jiān)測與控制課題組

□同步傳輸方式的傳輸效率高，開銷小，但收發(fā)

雙方需建立同步時鐘，實現(xiàn)和控制比較復(fù)雜；

在傳輸?shù)臄?shù)據(jù)中有一位出錯，就必須重新傳輸

整個數(shù)據(jù)塊。同步傳輸方式適合于高速場合。

重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院電能質(zhì)量監(jiān)測與控制課題組

籟彳4k

r并行通信

按數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r空順

序區(qū)分L串行通信

單工通信

按線路上數(shù)據(jù)傳輸?shù)?/p>

方向區(qū)分Y半雙工通信

數(shù)據(jù)I全雙工通信

「點到點通信

按線路連接方式和信

通信息方向區(qū)分1廣播式通信

方式「基帶通信

按信道中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)形:

式區(qū)分I頻帶通信

同步通信

按數(shù)據(jù)傳輸所使用的同

步方式區(qū)分

異步通信

重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院電能質(zhì)量監(jiān)測與控制課題組

（施彳方火多

OKiNGQ^b"NUcsm

3.6數(shù)據(jù)交換技術(shù)

1.數(shù)據(jù)交換的概念

口數(shù)據(jù)交換是指在任意拓撲結(jié)構(gòu)的通信網(wǎng)絡(luò)中，

通過網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的某種轉(zhuǎn)換方式實現(xiàn)任意兩個或

多個系統(tǒng)之間的連接。

□數(shù)據(jù)交換是多節(jié)點網(wǎng)絡(luò)中實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠行?/p>

手段。

重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院電能質(zhì)量監(jiān)測與控制課題組

口數(shù)據(jù)交換通過中間網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)，這個中間網(wǎng)絡(luò)只為

數(shù)據(jù)從一個節(jié)點到另一個節(jié)點直至到達目的點提

供交換的功能。這個中間網(wǎng)絡(luò)也叫交換網(wǎng)絡(luò)，組

成交換網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點叫交換節(jié)點，一般的交換網(wǎng)絡(luò)

都是通信子網(wǎng)。

重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院電能質(zhì)量監(jiān)測與控制課題組

（就彳

口按交換原理區(qū)分，數(shù)據(jù)交換有電路交換、存儲

交換和混合交換。

□而具體實現(xiàn)的交換技術(shù)有：電路交換、報文交

換、報文分組交換、ATM交換、幀中繼交換

等。

重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院電能質(zhì)量監(jiān)測與控制課題組

I1卷d方火學(xué)

與二^tIIONGQ出心UWMJcsm

2.電路交換

□電路交換是數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域最早使用的交換方式，

多用于電話網(wǎng)絡(luò)交換。電路交換就是要通過中

間交換節(jié)點在兩個站點之間建立一條專用的通

信線路。

口利用電路交換進行通信包括建立線路、傳輸數(shù)

據(jù)和拆除線路三個階段。

重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院電能質(zhì)量監(jiān)測與控制課題組

口建立線路：源點向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送帶目的點地址的請求

連接信號。該信號先到達連接源點的第一個交換

節(jié)點，該節(jié)點根據(jù)請求中的目的點地址，按一定

的規(guī)則將請求傳送到下一個節(jié)點；依此類推，直

到目的點。目的點接到請求信號后，若同意通

信，從剛才的來路返回一個應(yīng)答信號，此時，源

木節(jié)點之間的線路即已建成。

重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院電能質(zhì)量監(jiān)測與控制課題組

口傳輸數(shù)據(jù)：源點在已建立的線路上發(fā)送數(shù)據(jù)和

控制信息，直至全部發(fā)送完畢。

口拆除線路：源點數(shù)據(jù)發(fā)送完畢，且目的點也正

確接收完畢，就可由某一點提出拆線請求，拆

除原來建立的線路。

重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院電能質(zhì)量監(jiān)測與控制課題組

通信雙方物理信道的建立

重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院電能質(zhì)量監(jiān)測與控制課題組

□電路交換方式的特點：用戶就可以固定的速率傳

輸數(shù)據(jù)，中間節(jié)點也不對數(shù)據(jù)進行其他緩沖和處

理，數(shù)據(jù)不丟失、不亂序，傳輸可靠，傳輸實時

性好，透明性好。但該方式線路建立時間延遲較

大，傳輸效率較低；線路建立后即為專用線路，

線路利用率低；不具備數(shù)據(jù)存儲和差錯控制能

力。

重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院電能質(zhì)量監(jiān)測與控制課題組

3.存儲交換

口存儲交換的過程（原理）是：交換節(jié)點將輸入的信

息先在存儲區(qū)暫存，并對存儲的信息進行處理，

待指定輸出線空閑時，再分別將信息轉(zhuǎn)發(fā)出去。

交換設(shè)備可控制輸入信息存入緩沖區(qū)等待出口的

空閑，接通輸出并傳送信息。

重慶大學(xué)電”（匚程學(xué)院電能質(zhì)量監(jiān)測與控制課題組

月滅季

CtlONGQ9UjUWtVDUtfn

輸輸

入＜卜出

交換節(jié)點存儲交換原理圖

重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院電能質(zhì)量監(jiān)測與控制課題組

口存儲交換方式：具有均衡負荷、不需建立線

路、線路利用率高、差錯控制、速率匹配、靈

活性好等優(yōu)點。但其實時性不好，網(wǎng)絡(luò)傳輸延

遲大。適用于對一些實時性要求不高（如計算機

數(shù)據(jù)處理）的場合。

重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院電能質(zhì)量監(jiān)測與控制課題組

II（^）4月女學(xué)

LIKINGQ出口UKMJCKm

4.混合交換

□近幾年出現(xiàn)了綜合線路交換和分組交換的高速交換

方式，也叫混合交換。

□混合交換采用動態(tài)時分復(fù)用技術(shù)，將一部分帶寬分

配給電路交換用，而將另一部分帶寬分配給分組交

換用。這兩種交換所占的帶寬比例也是動態(tài)可調(diào)

的，以便使這兩種交換都能得到充分利用，提供多

媒體傳輸服務(wù)。

重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院電能質(zhì)量監(jiān)測與控制課題組

□典型的ATM（異步傳輸模式）交換、DQDB（分布

式隊列雙總線）交換等均屬混合交換，幀中繼

（FR）交換也是近年來發(fā)展起來的高速交換技

術(shù)。

重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院電能質(zhì)量監(jiān)測與控制課題組

簸）彳月支季

5.報文交換

□報文交換過程：發(fā)方把待傳送的正文信息再加上相

應(yīng)的控制信息形成一份份報文；再以報文為單位送

到各節(jié)點；交換節(jié)點在接收報文后進行緩存和必要

的處理；待指定輸出端線路和下一節(jié)點空閑時，再

將報文轉(zhuǎn)發(fā)出去，直到目的節(jié)點；目的節(jié)點將收到

的各份報文中的正文信息交付給收端DTE。

重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院電能質(zhì)量監(jiān)測與控制課題組

□報文交換方式是以報文為單位交換信息。每個

報文包括三部分：報頭、報文正文和報尾。報

頭通常由報文編號、發(fā)送端地址、接收端地址

及報文起始、數(shù)據(jù)起始和結(jié)束標志等控制信息

組成。報尾通常包括差錯控制信息等。

重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院電能質(zhì)量監(jiān)測與控制課題組

LlKiNGQ^bUWMJcsm

6.報文分組交換

□報文分組交換簡稱分組交換（包交換）。報文分

組交換方式是把信息正文再分成若干個正文

組，每個組再加上相應(yīng)的頭部和尾部控制信

息，就形成了報文分組，在線路和節(jié)點上是以

報文分組為單位進行存儲、處理和轉(zhuǎn)發(fā)的。

重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院電能質(zhì)量監(jiān)測與控制課題組

口在原理上，分組交換技術(shù)類似于報文交換，只是

它們的數(shù)據(jù)單位不同。報文分組交換中規(guī)定了分

組的長度。通常分組的長度小于報文交換中報文

的長度。如果站點的信息超過限定的分組長度，

該信息必須被分為若干個分組。

重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院電能質(zhì)量監(jiān)測與控制課題組

口與報文交換相比，報文分組交換有如下特點：

①利用節(jié)點主存進行存儲轉(zhuǎn)發(fā)，不需訪問外存，處

理速度加快，降低了傳輸延遲；

②較短的信息分組，其下一節(jié)點和線路的響應(yīng)時間

也較短，可提高傳輸速率；

③短信息傳輸中出錯的概率小，即使有差錯重發(fā)的

也只是一個分組，提高了傳輸效率；

重慶大學(xué)電/11:程學(xué)院電能質(zhì)舊監(jiān)測?？刂普n題組

④分組交換的數(shù)據(jù)報形式可使多個分組在網(wǎng)絡(luò)的

不同鏈路上并發(fā)傳送，提高傳輸效率和線路利用

率；

⑤可大大降低對節(jié)點存儲容量的要求。

⑥分組交換要進行組包、拆包和重裝過程，增加

了報文的加工處理時間。

重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院電能質(zhì)量監(jiān)測與控制課題組

□報文分組交換技術(shù)是由數(shù)據(jù)報分組利虛電路分

組兩種傳輸方式實現(xiàn)的。

,數(shù)據(jù)報傳輸是一種面向無連接的傳輸方

式；

/虛電路傳輸是一種面向連接的傳輸方式。

重慶大學(xué)電/（工程學(xué)院電能質(zhì)量監(jiān)測與控制課題組

□數(shù)據(jù)報分組交換：數(shù)據(jù)報傳輸類似于郵政系統(tǒng)的

信件投遞。每個分組都攜帶完整的源、目的節(jié)點

的地址信息，獨立地傳輸。每經(jīng)過一個中間節(jié)點

時，都要根據(jù)目標地址、網(wǎng)絡(luò)流量及故障等網(wǎng)絡(luò)

當(dāng)時的狀態(tài)，按一定路由選擇算法選擇一條最佳

的輸出線，直至傳輸?shù)侥康墓?jié)點。

重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院電能質(zhì)量監(jiān)測與控制課題組

口虛