第2章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理通信基礎(chǔ)

第2章數(shù)據(jù)通信技術(shù)基礎(chǔ)內(nèi)容2.1數(shù)據(jù)通信技術(shù)2.1.1模擬數(shù)據(jù)通信和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信2.1.2數(shù)據(jù)通信中的主要技術(shù)指標(biāo)2.1.3通信方式2.2數(shù)據(jù)編碼技術(shù)和時(shí)鐘同步2.2.1數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的模擬信號(hào)編碼2.2.2數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)編碼2.2.3模擬信號(hào)的數(shù)字編碼2.2.4多路復(fù)用技術(shù)2.2.5異步傳輸和同步傳輸2.3數(shù)據(jù)交換技術(shù)2.3.1電路交換的工作原理2.3.2報(bào)文交換的工作原理2.3.3分組交換的工作原理2.3.4各種數(shù)據(jù)交換技術(shù)的性能比較2.4傳輸媒體2.4.1有線傳輸媒體2.4.2無線傳輸媒體2.4.3常用接口及其標(biāo)準(zhǔn)2.5差錯(cuò)控制方法2.5.1差錯(cuò)的產(chǎn)生原因及其控制方法2.5.2常見差錯(cuò)控制編碼2.1數(shù)據(jù)通信技術(shù)

2.1.1數(shù)據(jù)通信和模擬通信傳輸系統(tǒng)輸入信息輸入數(shù)據(jù)發(fā)送的信號(hào)接收的信號(hào)輸出數(shù)據(jù)源點(diǎn)終點(diǎn)發(fā)送器接收器調(diào)制解調(diào)器PC機(jī)公用電話網(wǎng)調(diào)制解調(diào)器數(shù)字比特流數(shù)字比特流模擬信號(hào)模擬信號(hào)正文正文通信系統(tǒng)源系統(tǒng)目的系統(tǒng)傳輸系統(tǒng)輸出信息PC機(jī)幾個(gè)術(shù)語數(shù)據(jù)(data)——運(yùn)送信息的實(shí)體。信號(hào)(signal)——數(shù)據(jù)的電氣的或電磁的表現(xiàn)?！澳M的”(analogous)——連續(xù)變化的。“數(shù)字的”(digital)——取值是離散數(shù)值。調(diào)制——把數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)的過程。解調(diào)——把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的過程。模擬的和數(shù)字的數(shù)據(jù)、信號(hào)模擬數(shù)據(jù)模擬信號(hào)放大器調(diào)制器模擬數(shù)據(jù)數(shù)字信號(hào)

PCM編碼器數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)模擬信號(hào)調(diào)制器數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)數(shù)字信號(hào)

數(shù)字發(fā)送器2.1.2主要技術(shù)指標(biāo)數(shù)據(jù)通信的任務(wù)是傳輸數(shù)據(jù),希望達(dá)到速度出錯(cuò)率低、信息量大、可靠性高,并且既經(jīng)濟(jì)又便于使用維護(hù)。

1.數(shù)據(jù)傳輸速率

數(shù)據(jù)傳輸速率--每秒傳輸二進(jìn)制信息的位數(shù)，單位為位/秒，記作bps或b/s。任何實(shí)際的信道都不是理想的，在傳輸信號(hào)時(shí)會(huì)產(chǎn)生各種失真以及帶來多種干擾。

碼元傳輸?shù)乃俾试礁?，或信?hào)傳輸?shù)木嚯x越遠(yuǎn)，在信道的輸出端的波形的失真就越嚴(yán)重。數(shù)字信號(hào)通過實(shí)際的信道失真不嚴(yán)重失真嚴(yán)重實(shí)際的信道（帶寬受限、有噪聲、干擾和失真）輸入信號(hào)波形輸出信號(hào)波形(失真不嚴(yán)重)輸入信號(hào)波形實(shí)際的信道（帶寬受限、有噪聲、干擾和失真）輸出信號(hào)波形(失真嚴(yán)重)2.信道容量

信道容量表示一個(gè)信道的最大數(shù)據(jù)傳輸速率，單位：位/秒(bps)奈氏(Nyquist)準(zhǔn)則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(gè)碼元。Baud是波特，是碼元傳輸速率的單位，1波特為每秒傳送1個(gè)碼元。理想低通信道的最高碼元傳輸速率=2WBaudW是理想低通信道的帶寬，單位為赫(Hz)不能通過能通過0頻率(Hz)W(Hz)香農(nóng)公式信道的極限信息傳輸速率C可表達(dá)為

C=Wlog2(1+S/N)b/sW為信道的帶寬（以Hz為單位）；S為信道內(nèi)所傳信號(hào)的平均功率；N為信道內(nèi)部的高斯噪聲功率。

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高。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辦法來實(shí)現(xiàn)無差錯(cuò)的傳輸。若信道帶寬

W

或信噪比

S/N

沒有上限（當(dāng)然實(shí)際信道不可能是這樣的），則信道的極限信息傳輸速率

C

也就沒有上限。奈氏準(zhǔn)則和香農(nóng)公式

在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中的作用范圍源系統(tǒng)傳輸系統(tǒng)目的系統(tǒng)傳輸系統(tǒng)源點(diǎn)終點(diǎn)發(fā)送器接收器輸入信息輸出信息輸入數(shù)據(jù)輸出數(shù)據(jù)發(fā)送的信號(hào)接收的信號(hào)碼元傳輸速率受奈氏準(zhǔn)則的限制信息傳輸速率受香農(nóng)公式的限制3.誤碼率

它是衡量數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)在正常工作情況下的傳輸可靠性的指標(biāo)。誤碼率公式：Pe=Ne/N

式中Ne為其中出錯(cuò)的位數(shù)；

N為傳輸?shù)臄?shù)據(jù)總數(shù)。2.1.3通信方式數(shù)據(jù)通信可分為同步通信和異步通信兩大類：同步通信要求接收端時(shí)鐘頻率和發(fā)送端時(shí)鐘頻率一致。發(fā)送端發(fā)送連續(xù)的比特流。異步通信時(shí)不要求接收端時(shí)鐘和發(fā)送端時(shí)鐘同步。發(fā)送端發(fā)送完一個(gè)字節(jié)后，可經(jīng)過任意長(zhǎng)的時(shí)間間隔再發(fā)送下一個(gè)字節(jié)。

異步通信的通信開銷較大，但接收端可使用廉價(jià)的、具有一般精度的時(shí)鐘來進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。并行通信方式

并行通信傳輸中有多個(gè)數(shù)據(jù)位，同時(shí)在兩個(gè)設(shè)備之間傳輸。串行通信方式

串行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，數(shù)據(jù)是一位一位地在通信線上傳輸?shù)摹４型ㄐ诺姆较蛐越Y(jié)構(gòu)

單向通信（單工通信）——只能有一個(gè)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(shí)發(fā)送(當(dāng)然也就不能同時(shí)接收)。雙向同時(shí)通信（全雙工通信）——通信的雙方可以同時(shí)發(fā)送和接收信息。數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的傳輸方式基帶傳輸：不需調(diào)制，編碼后的數(shù)字脈沖信號(hào)直接在信道上傳送。例如：以太網(wǎng)頻帶傳輸：數(shù)字信號(hào)需調(diào)制成音頻模擬信號(hào)后再傳送，接收方需要解調(diào)。例如：通過電話模擬信道傳輸寬帶傳輸：數(shù)字信號(hào)需調(diào)制成頻帶為幾十MHZ到幾百M(fèi)HZ的模擬信號(hào)后再傳送，接收方需要解調(diào)例如：閉路電視的信號(hào)傳輸早期：利用寬帶同軸電纜在0-300MHz的頻帶上傳輸信息的技術(shù)?，F(xiàn)在:傳輸速率大于1Mb/s的廣域網(wǎng)接入技術(shù)。如ADSL,DDN2.2數(shù)據(jù)編碼技術(shù)和時(shí)鐘同步2.2.1數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的模擬信號(hào)編碼為了利用廉價(jià)的公共電話交換網(wǎng)實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)之間的遠(yuǎn)程通信，必須將發(fā)送端的數(shù)字信號(hào)變換成能夠在公共電話網(wǎng)上傳輸?shù)囊纛l信號(hào)，經(jīng)傳輸后再在接收端將音頻信號(hào)逆變換成對(duì)應(yīng)的數(shù)字信號(hào)。實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)與模擬信號(hào)互換的設(shè)備稱作調(diào)制解調(diào)器(Modem)。調(diào)制解調(diào)器數(shù)據(jù)經(jīng)過模擬傳輸系統(tǒng)后可能會(huì)出現(xiàn)差錯(cuò)。出現(xiàn)差錯(cuò)010010100還原后的數(shù)據(jù)t接收到的失真信號(hào)010011100t發(fā)送的基帶信號(hào)t采樣時(shí)刻對(duì)基帶數(shù)字信號(hào)的幾種調(diào)制方法010011100基帶信號(hào)調(diào)幅ASK調(diào)頻FSK調(diào)相PSK調(diào)制解調(diào)器的作用調(diào)制解調(diào)器(modem)包括：調(diào)制器(Modulator)：把要發(fā)送的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻率范圍在300~3400Hz之間的模擬信號(hào)，以便在電話用戶線上傳送。解調(diào)器(DEModulator)：把電話用戶線上傳送來的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。調(diào)制器的主要作用就是個(gè)波形變換器，它把基帶數(shù)字信號(hào)的波形變換成適合于模擬信道傳輸?shù)牟ㄐ谓庹{(diào)器的作用就是個(gè)波形識(shí)別器，它將經(jīng)過調(diào)制器變換過的模擬信號(hào)恢復(fù)成原來的數(shù)字信號(hào)。若識(shí)別不正確，則產(chǎn)生誤碼。在調(diào)制解調(diào)器中還要有差錯(cuò)檢測(cè)和糾正的設(shè)施。幾種最基本的調(diào)制方法調(diào)制就是進(jìn)行波形變換（頻譜變換）。最基本的二元制調(diào)制方法有以下幾種：調(diào)幅(AM)：載波的振幅隨基帶數(shù)字信號(hào)而變化。調(diào)頻(FM)：載波的頻率隨基帶數(shù)字信號(hào)而變化。調(diào)相(PM)：載波的初始相位隨基帶數(shù)字信號(hào)而變化。

2.2.3模擬信號(hào)的數(shù)字編碼對(duì)模擬數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字信號(hào)編碼的最常見例子是脈碼調(diào)制PCM(PulseCodeModulation),它常用于對(duì)聲音信號(hào)進(jìn)行編碼

圖2-11

脈碼調(diào)制(PCM)原理

2.2.2數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)編碼1.數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)表示

a)單極性脈沖b)雙極性脈沖c)單極性歸零脈沖d)雙極性歸零脈沖e)交替雙極性歸零脈沖脈碼調(diào)制

PCM采樣周期Tt信號(hào)t采樣1001001111000010t編碼t解碼t還原2.2.4多路復(fù)用技術(shù)多路復(fù)用技術(shù)就是把許多個(gè)單個(gè)信號(hào)在一個(gè)信道上同時(shí)傳輸?shù)募夹g(shù)。FDMTDMCDMWDM頻分復(fù)用頻率時(shí)間頻率1頻率2頻率3頻率4頻率5時(shí)分復(fù)用頻率時(shí)間BCDBCDBCDBCDAAAA在

TDM

幀中的位置不變TDM幀TDM幀TDM幀TDM幀…TDM幀1550nm01551nm11552nm21553nm31554nm41555nm51556nm61557nm701550nm11551nm21552nm31553nm41554nm51555nm61556nm71557nm波分復(fù)用WDM波分復(fù)用就是光的頻分復(fù)用。復(fù)用器分用器

碼分復(fù)用CDM常用的名詞是碼分多址CDMA(CodeDivisionMultipleAccess)。各用戶使用經(jīng)過特殊挑選的不同碼型，因此彼此不會(huì)造成干擾。這種系統(tǒng)發(fā)送的信號(hào)有很強(qiáng)的抗干擾能力，其頻譜類似于白噪聲，不易被敵人發(fā)現(xiàn)。每一個(gè)比特時(shí)間劃分為m個(gè)短的間隔，稱為碼片(chip)。

2.2.5異步傳輸和同步傳輸異步傳輸方式中，一次只傳輸一個(gè)字符。每個(gè)字符用一位起始位引導(dǎo)、一位停止位結(jié)束。在沒有數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)，發(fā)送方可發(fā)送連續(xù)的停止位。接收方根據(jù)"1"至"0"的跳變來判斷一個(gè)新字符的開始,然后接收字符中的所有位。同步傳輸時(shí)，為使接收雙方能判別數(shù)據(jù)塊的開始和結(jié)束，還需要在每個(gè)數(shù)據(jù)塊的開始處和結(jié)束處各加一個(gè)幀頭和一個(gè)幀尾，加有幀頭、幀尾的數(shù)據(jù)稱為一幀。數(shù)據(jù)同步方式目的是使接收端與發(fā)送端在時(shí)間基準(zhǔn)上一致(包括開始時(shí)間、位邊界、重復(fù)頻率等)。有三種同步方法：位同步字符同步幀同步數(shù)據(jù)同步方式為了讓計(jì)算機(jī)的各部件協(xié)調(diào)工作，需要靠時(shí)鐘對(duì)其分別定時(shí)和定序。接收和發(fā)送的時(shí)序協(xié)調(diào)也要靠時(shí)鐘定時(shí)，決定發(fā)送方每一位的起始和終止，接收方對(duì)信號(hào)的每一位的采樣取值和時(shí)間間隔。完全同步是不可能的。需要對(duì)每一個(gè)間隔，校對(duì)一次時(shí)間。我們將收發(fā)段校對(duì)時(shí)間稱為收發(fā)兩端的同步。一般在幀級(jí)、字節(jié)級(jí)和位級(jí)進(jìn)行。1)位同步：位同步又稱同步傳輸，它是使接收端對(duì)每一位數(shù)據(jù)都要和發(fā)送端保持同步。實(shí)現(xiàn)位同步的方法可分為外同步法和自同步法兩種。

外同步——發(fā)送端發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)同時(shí)發(fā)送同步時(shí)鐘信號(hào)，接收方用同步信號(hào)來鎖定自己的時(shí)鐘脈沖頻率。

自同步——通過特殊編碼(如曼徹斯特編碼,詳見馮P462.4)，這些數(shù)據(jù)編碼信號(hào)包含了同步信號(hào)，接收方從中提取同步信號(hào)來鎖定自己的時(shí)鐘脈沖頻率。2)字符同步：可分為異步制和同步制；以字符為邊界實(shí)現(xiàn)字符的同步接收，也稱為起止式或異步制。每個(gè)字符的傳輸需要：1個(gè)起始位、5～8個(gè)數(shù)據(jù)位、1，1.5，2個(gè)停止位。（如圖3所示）－同步制：同步傳輸時(shí)，不是以字符為單位的，而是面向成組傳遞。它在一組信息的開頭和結(jié)尾有開始和結(jié)束傳遞的信息位。3)幀同步：識(shí)別一個(gè)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(biāo)識(shí)一個(gè)幀的開始，適用于數(shù)據(jù)為字符類型的幀。2.3數(shù)據(jù)交換技術(shù)數(shù)據(jù)經(jīng)編碼后在通信線路上進(jìn)行傳輸，按數(shù)據(jù)傳送技術(shù)劃分，交換網(wǎng)絡(luò)又可分為電路交換網(wǎng)、報(bào)文交換網(wǎng)和分組交換網(wǎng)。2.3.1電路交換傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換方式有電路交換和存儲(chǔ)交換。電路交換電路交換要經(jīng)過3個(gè)階段建立通路傳輸數(shù)據(jù)撤消通路主機(jī)B主機(jī)C主機(jī)D結(jié)點(diǎn)A結(jié)點(diǎn)B結(jié)點(diǎn)E結(jié)點(diǎn)F結(jié)點(diǎn)G結(jié)點(diǎn)C結(jié)點(diǎn)D通信子網(wǎng)主機(jī)A

電路交換:三個(gè)過程

1)電路建立：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。若主機(jī)B要與主機(jī)C連接，主機(jī)B先向與其相連的B節(jié)點(diǎn)提出請(qǐng)求，然后B節(jié)點(diǎn)在通向C節(jié)點(diǎn)的路徑中找到下一個(gè)支路。比如C節(jié)點(diǎn)選擇經(jīng)E節(jié)點(diǎn)的電路，在此電路上分配一個(gè)未用的通道，并告訴E它還要連接G節(jié)點(diǎn)；E再呼叫G，建立電路BCEG，最后，節(jié)點(diǎn)G完成到主機(jī)B的連接。這樣主機(jī)B與主機(jī)C之間就有一條專用電路BCEG，用于主機(jī)B與主機(jī)C之間的數(shù)據(jù)傳輸；2)數(shù)據(jù)傳輸：電路BCEG建立以后，數(shù)據(jù)就可以從B發(fā)送到C，再由C交換到E；E經(jīng)G發(fā)送數(shù)據(jù)。在整個(gè)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)。3)電路拆除：數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束后，由某一方（B或G）發(fā)出拆除請(qǐng)求，然后逐節(jié)拆除到對(duì)方節(jié)點(diǎn)。建立信道撤消信道數(shù)據(jù)傳輸

BCEG呼叫請(qǐng)求撤消呼叫呼叫應(yīng)答撤消應(yīng)答報(bào)文或分組應(yīng)答電路交換的特點(diǎn)

1)由于需要建立連接過程，建立連接需要時(shí)間，因此適合傳輸大量數(shù)據(jù)，而傳輸少量數(shù)據(jù)時(shí)效率不高。

2)連接一旦建立，便可以固定的速率傳輸數(shù)據(jù)，除了傳輸延遲外，不再有別的延遲。

3)一旦連接成功，就建立了一條臨時(shí)專線，即使不通信，他人也不可使用。缺點(diǎn):

線路的利用率比較低不適合少量的突發(fā)性數(shù)據(jù)的傳輸要求收發(fā)雙方不“忙”，有相同的數(shù)據(jù)傳輸速率不能完成編碼格式、通信規(guī)程等方面的轉(zhuǎn)換中間節(jié)點(diǎn)不具備差錯(cuò)控制能力當(dāng)網(wǎng)絡(luò)通信量很大時(shí)，會(huì)使線路的連接失敗優(yōu)點(diǎn):傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性好，適合實(shí)時(shí)性要求高的交互式信息的傳輸。存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換分為報(bào)文交換和報(bào)文分組交換特點(diǎn)信道的利用率高可以對(duì)數(shù)據(jù)單元進(jìn)行差錯(cuò)檢查和糾正每個(gè)節(jié)點(diǎn)可以動(dòng)態(tài)選擇路徑，不存在呼叫失敗可以平衡網(wǎng)絡(luò)的流量分布，提高網(wǎng)絡(luò)的整體性能沒有呼叫請(qǐng)求的等待時(shí)間，對(duì)于數(shù)據(jù)量小和突發(fā)性數(shù)據(jù)的傳輸有比較高的效率節(jié)點(diǎn)可以進(jìn)行數(shù)據(jù)編碼、傳輸速率的轉(zhuǎn)換等工作每個(gè)節(jié)點(diǎn)要有一定的處理和存儲(chǔ)能力實(shí)時(shí)性比電路交換差2.3.2報(bào)文交換的工作原理報(bào)文（Message）交換方式的數(shù)據(jù)傳輸單位是報(bào)文，報(bào)文就是站點(diǎn)一次性要發(fā)送的數(shù)據(jù)塊，其長(zhǎng)度不限且可變。當(dāng)一個(gè)站要發(fā)送報(bào)文時(shí)，它將一個(gè)目的地址附加到報(bào)文上，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)根據(jù)報(bào)文上的目的地址信息，把報(bào)文發(fā)送到下一個(gè)節(jié)點(diǎn)，一直逐個(gè)節(jié)點(diǎn)地轉(zhuǎn)送到目的節(jié)點(diǎn)。在交換過程中，交換設(shè)備將接收到的報(bào)文先存儲(chǔ)，待信道空閑時(shí)再轉(zhuǎn)發(fā)出去，一級(jí)一級(jí)中轉(zhuǎn)，直到目的地。這種數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)即存儲(chǔ)-轉(zhuǎn)發(fā)（store-and-forwardswitching）。缺點(diǎn)：報(bào)文大小不一，造成存儲(chǔ)管理復(fù)雜。大報(bào)文造成存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的延時(shí)過長(zhǎng)；出錯(cuò)后整個(gè)報(bào)文全部重發(fā)。2.3.3分組交換分組交換也稱包交換，它是將用戶傳送的數(shù)據(jù)劃分成一定的長(zhǎng)度，每個(gè)部分叫做一個(gè)分組。在每個(gè)分組的前面加上一個(gè)分組頭，用以指明該分組發(fā)往何地址，然后由交換機(jī)根據(jù)每個(gè)分組的地址標(biāo)志，將他們轉(zhuǎn)發(fā)至目的地，這一過程稱為分組交換。分組交換技術(shù)包括數(shù)據(jù)報(bào)分組（datagram）和虛電路（virtualcircuit）分組兩種方式。優(yōu)點(diǎn)：對(duì)轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)的存儲(chǔ)要求較低，可以用內(nèi)存來緩沖分組——速度快；轉(zhuǎn)發(fā)延時(shí)小——適用于交互式通信；某個(gè)分組出錯(cuò)可以僅重發(fā)出錯(cuò)的分組——效率高；各分組可通過不同路徑傳輸，容錯(cuò)性主機(jī)A通信子網(wǎng)主機(jī)D數(shù)據(jù)報(bào)方式主機(jī)C主機(jī)B數(shù)據(jù)報(bào)方式數(shù)據(jù)報(bào)分組交換原理與特點(diǎn)

在數(shù)據(jù)報(bào)分組交換中，每個(gè)分組的傳送是被單獨(dú)處理的。每個(gè)分組稱為一個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)，每個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)自身攜帶足夠的地址信息。一個(gè)節(jié)點(diǎn)收到一個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)后，根據(jù)數(shù)據(jù)報(bào)中的地址信息和節(jié)點(diǎn)所儲(chǔ)存的路由信息，找出一個(gè)合適的出路，把數(shù)據(jù)報(bào)原樣地發(fā)送到下一節(jié)點(diǎn)。由于各數(shù)據(jù)報(bào)所走的路徑不一定相同，因此不能保證各個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)按順序到達(dá)目的地，有的數(shù)據(jù)報(bào)甚至?xí)型緛G失。整個(gè)過程中，沒有虛電路建立，但要為每個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)做路由選擇。適合于突發(fā)性通信，不適合于長(zhǎng)報(bào)文通信主機(jī)A主機(jī)C通信子網(wǎng)主機(jī)D虛電路方式主機(jī)B虛電路方式虛電路分組交換原理與特點(diǎn)

在虛電路分組交換中，為了進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，網(wǎng)絡(luò)的源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)之間要先建一條邏輯通路。每個(gè)分組除了包含數(shù)據(jù)之外還包含一個(gè)虛電路標(biāo)識(shí)符。在預(yù)先建好的路徑上的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都知道把這些分組引導(dǎo)到哪里去，不再需要路由選擇判定。最后，由某一個(gè)站用清除請(qǐng)求分組來結(jié)束這次連接。它之所以是“虛”的，是因?yàn)檫@條電路不是專用的。虛電路分組交換的主要特點(diǎn)是：在數(shù)據(jù)傳送之前必須通過虛呼叫設(shè)置一條虛電路。但并不像電路交換那樣有一條專用通路，分組在每個(gè)節(jié)點(diǎn)上仍然需要緩沖，并在線路上進(jìn)行排隊(duì)等待輸出。報(bào)文分組交換特點(diǎn)減少了延遲出現(xiàn)誤碼后，只重發(fā)有誤碼的分組在接收下一個(gè)分組的同時(shí)，就可以轉(zhuǎn)發(fā)上

一個(gè)分組，提高了吞吐量由于分組比較短，可以存儲(chǔ)在內(nèi)存中，減

少了存儲(chǔ)時(shí)間技術(shù)實(shí)現(xiàn)比較復(fù)雜快速分組交換

包括幀中繼（FrameRelay）和異步傳輸模式（ATM）。在第五章詳述。2.4傳輸媒體傳輸媒體是通信網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送方和接收方之間的物理通路，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中采用的傳輸媒體分有線和無線兩大類。導(dǎo)向傳輸媒體雙絞線屏蔽雙絞線STP(ShieldedTwistedPair)無屏蔽雙絞線UTP(UnshieldedTwistedPair)

同軸電纜50

同軸電纜75

同軸電纜光纜各種電纜銅線銅線聚氯乙烯套層聚氯乙烯套層屏蔽層絕緣層絕緣層外導(dǎo)體屏蔽層絕緣層絕緣保護(hù)套層內(nèi)導(dǎo)體無屏蔽雙絞線UTP屏蔽雙絞線STP同軸電纜內(nèi)導(dǎo)體芯線絕緣箔屏蔽銅屏蔽外套--螺旋絞合的雙導(dǎo)線，

≈1mm--每根4對(duì)、25對(duì)、1800對(duì)--典型連接距離100m（LAN）--連接部件：RJ45插座、插頭--優(yōu)缺點(diǎn)：成本低密度高、節(jié)省空間安裝容易（綜合布線系統(tǒng)）平衡傳輸（高速率）抗干擾性一般連接距離較短由兩根彼此絕緣、相互纏繞成螺旋狀的銅線組成。纏繞的目的是減少電磁干擾，提高傳輸質(zhì)量。●雙絞線屏蔽雙絞線

(STP，ShieldedTwistedPair)以鋁箔屏蔽以減少

干擾和串音3類、5類、6類（16M、155M、1200M）雙絞線外沒有任何附加屏蔽屏蔽雙絞線非屏蔽雙絞線非屏蔽雙絞線(UTP，UnshieldedTwistedPair)●同軸電纜基帶同軸電纜

一條電纜只用于一個(gè)信道，特性阻抗為50

，用于數(shù)字傳輸寬帶同軸電纜

一條電纜同時(shí)傳輸不同頻率的多路模擬信號(hào)，特性阻抗為75

，用于模擬傳輸，300—450MHz，100km，需要放大器

銅芯絕緣層外導(dǎo)體屏蔽層保護(hù)套由內(nèi)外兩個(gè)導(dǎo)體組成，內(nèi)導(dǎo)體是一根金屬線，外導(dǎo)體是一根柱形的套管，一般是金屬線編織成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，內(nèi)外導(dǎo)體之間有絕緣層。基帶同軸電纜分為：

細(xì)纜

--阻抗：50

，D=1.02cm，傳輸速率：10Mbps

--單段距離：185m、4中繼、5段（925m）

--兩站點(diǎn)間最短距離0.5m，每段最多站點(diǎn)數(shù)30

--優(yōu)缺點(diǎn)：價(jià)格低 安裝方便（T型連接器、BNC接頭、Terminator）

抗干擾能力強(qiáng) 距離短 可靠性差

粗纜

--阻抗：50

，D=2.54cm，傳輸速率：

10Mbps--單段距離：

500m、4中繼、5段（2500m）

--優(yōu)缺點(diǎn)：價(jià)格稍高 安裝方便（收發(fā)器、收發(fā)器電纜、Terminator）

抗干擾能力強(qiáng) 距離中等

可靠性好

同軸電纜用于10Base2LAN細(xì)同軸電纜，可靠性稍差

BNCT型接頭連接

總線型拓?fù)溆糜谵k公室LAN細(xì)纜BNC接頭NIC每段最大長(zhǎng)度185m每段最多站點(diǎn)數(shù)30兩站點(diǎn)間最短距離

0.5m網(wǎng)絡(luò)最大跨度

925m網(wǎng)絡(luò)最多5個(gè)段

粗纜在10Base5LAN中的應(yīng)用粗同軸電纜，可靠性好，抗干擾能力強(qiáng)收發(fā)器

:發(fā)送/接收,沖突檢測(cè),電氣隔離AUI:連接件單元接口總線型拓?fù)溆糜诰W(wǎng)絡(luò)骨干連接最大段長(zhǎng)度500米每段最多站點(diǎn)數(shù)100兩站點(diǎn)間最小距離2.5米

粗纜VampiretapBNC端子收發(fā)器AUI電纜NIC網(wǎng)絡(luò)最大跨度

2.5公里

插入式分接頭●光纖纖細(xì)、柔韌、能夠傳導(dǎo)光信號(hào)的媒體。特點(diǎn)：依靠光波承載信息速率高，通信容量大帶寬:25000~30000GHz

僅受光電轉(zhuǎn)換器件的限制（＞100Gb/s）傳輸損耗小，適合長(zhǎng)距離傳輸抗干擾性能極好，保密性好輕便光纖傳輸原理——利用了光的反射

光從一種介質(zhì)入射到另一種介質(zhì)時(shí)會(huì)產(chǎn)生折射。折射量取決于兩種介質(zhì)的折射率。當(dāng)入射角≥臨界值時(shí)產(chǎn)生全反射，不會(huì)泄漏。

光纖：纖芯-折射率高、玻璃包層-折射率低

亮度調(diào)制，有脈沖-1，無脈沖-0

光傳輸系統(tǒng)：光源、介質(zhì)、光檢測(cè)器 光源:850nm/1300nm/1500nm

發(fā)光二極管/激光二極管

介質(zhì):光纖 光檢測(cè)器:光電二極管PIN/雪崩二極管APD

單向傳輸，雙向需兩根光纖光線在光纖中的折射折射角入射角

包層（低折射率的媒體）

包層（低折射率的媒體）

纖芯（高折射率的媒體）包層纖芯光纖的工作原理高折射率(纖芯)低折射率(包層)光線在纖芯中傳輸?shù)姆绞绞遣粩嗟厝瓷漭斎朊}沖輸出脈沖單模光纖多模光纖與單模光纖輸入脈沖輸出脈沖多模光纖●典型的光纜玻璃封套塑料外套玻璃內(nèi)芯單芯光纜多芯光纜玻璃內(nèi)芯塑料外套玻璃封套外殼常見規(guī)格：玻璃內(nèi)芯——50um緩變型MMF 62.5um緩變/增強(qiáng)型MMF 8.3um突變型SMF

玻璃包層——125um非導(dǎo)向傳輸媒體無線傳輸所使用的頻段很廣。短波通信主要是靠電離層的反射，但短波信道的通信質(zhì)量較差。微波在空間主要是直線傳播。地面微波接力通信衛(wèi)星通信

無線電固定終端點(diǎn)（基站）和終端之間是無線鏈路BS基站用戶計(jì)算機(jī)和終端BS基站覆蓋的無線電區(qū)域F2F3F1F2F3F1F2F3F1F2F2F3F1F1,F2,F3=使用的頻率地面微波接力頻率：100MHz—10GHz兩個(gè)地面站之間傳送可視范圍距離：50-100km速率低，幾百kb/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(duì)固定位置使用3個(gè)衛(wèi)星覆蓋全球傳輸距離遠(yuǎn)傳輸延遲時(shí)間長(zhǎng)36,000公里地球常用傳輸媒體的比較2.4.3常用接口及其標(biāo)準(zhǔn)在數(shù)據(jù)通信、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)以及分