計算機網絡技術-第2章_數(shù)據(jù)通信基礎.ppt

第2章數(shù)據(jù)通信基礎 本章目錄 知識結構 網絡數(shù)據(jù)通信 數(shù)據(jù)通信的基本概念 數(shù)據(jù)交換技術 異步傳輸與同步傳輸 多路復用技術 數(shù)據(jù)編碼技術 數(shù)據(jù)傳輸方向 數(shù)據(jù)通信方式 頻分多路復用 時分多路復用 基帶傳輸與頻帶傳輸 碼分多路得用 差錯檢測與控制 數(shù)據(jù)編碼類型 數(shù)據(jù)編碼方法 串行通信與并行通信 波分多路復用 2 1數(shù)據(jù)通信的基本概念 2 1 1數(shù)據(jù)通信系統(tǒng) 2 1 1數(shù)據(jù)通信系統(tǒng) 2 數(shù)據(jù)通信類型在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中 將傳輸模擬信號的系統(tǒng)稱為模擬通信系統(tǒng) 將傳輸數(shù)字信號的系統(tǒng)稱為數(shù)字通信系統(tǒng) 1 模擬通信系統(tǒng) 普通的電話 廣播 電視等信號都屬于模擬信號 由模擬信號所構成的通信系統(tǒng)屬于模擬通信系統(tǒng) 模擬通信系統(tǒng)通常由信源 調制器 信道 解調器 信宿以及噪音源組成 其基本結構模型如下圖所示 2 1 1數(shù)據(jù)通信系統(tǒng) 2 數(shù)字通信系統(tǒng) 計算機通信 數(shù)字電話以及數(shù)字電視等信號都屬于數(shù)字信號 由數(shù)字信號構成的通信系統(tǒng)屬于數(shù)字通信系統(tǒng) 數(shù)字通信系統(tǒng)通常由信源 編碼器 信道 解碼器 信宿以及噪音源組成 其基本結構模型如下圖所示 由于數(shù)字信號不適合遠距離傳輸 所以在傳輸前將其變?yōu)槟M信號 因此 數(shù)字通信系統(tǒng)通常由信源 信源編碼器 調制器 信道 解調器 信道譯碼器 信源譯碼器 信宿 噪音源組成 其結構模型如下頁圖所示 2 1 1數(shù)據(jù)通信系統(tǒng) 在數(shù)字通信系統(tǒng)中 調制器用于將發(fā)送端數(shù)字信號變換成模擬信號 解調器用于將模擬信號還原成數(shù)字信號 我們將具備調制與解調功能的設備稱為調制解調器 它在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中的連接如下頁圖所示 數(shù)字通信系統(tǒng)結構模型 2 1 1數(shù)據(jù)通信系統(tǒng) 以上介紹了數(shù)據(jù)通信技術的基本概念 事實上 無論是實現(xiàn)模擬通信 還是實現(xiàn)數(shù)字通信 都涉及到一系列的技術問題 包括數(shù)據(jù)調制與編碼技術 數(shù)據(jù)傳輸技術 多路復用技術 數(shù)據(jù)交換技術 數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟铄e檢測與控制技術等 調制解調器的功能作用 1 信息信息泛指那些通過各種方式傳播的 可被感受的聲音 文字 圖像 符號等所表征的某一特定事物的消息 情報或知識 2 數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)是對客觀事物的符號表示 在計算機科學中是指所有輸入到計算機中并被計算機程序處理的符號的總稱 數(shù)據(jù)分為模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字數(shù)據(jù)兩種 模擬數(shù)據(jù) 在時間和幅值取值上都是連續(xù)變化的 例如聲音 語音 視頻和動畫片等 模擬數(shù)據(jù)通常用傳感器收集 數(shù)字數(shù)據(jù) 在時間上是離散的 在幅值上是經過量話的 它一般是由0 1構成的二進制代碼組成的數(shù)字序列 2 1 2信息 信號和數(shù)據(jù) 3 信號信號是數(shù)據(jù)的具體物理表現(xiàn)形式 它具有確定的物理描述 如電信號 光信號或磁場強度等 信號分為數(shù)字信號和模擬信號兩種 2 1 2信息 信號和數(shù)據(jù) 模擬傳輸是傳輸模擬信號的一種方法 這些信號與模擬數(shù)據(jù)或數(shù)字數(shù)據(jù)無關 它們可以代表模擬數(shù)據(jù) 如聲音 也可以代表數(shù)字數(shù)據(jù) 如通過調制解調器變換了的二進制數(shù)據(jù) 模擬信號傳送一定距離后 由于幅度衰減而失真變形 所以在長距離傳送時 需在沿途加若干放大器將信號放大 相反 數(shù)字傳輸是用以數(shù)字信號形式傳輸?shù)?它可以直接傳輸二進制數(shù)據(jù)或編碼的二進制數(shù)據(jù) 為了更適合傳輸介質的要求 也可以傳輸數(shù)字化了的模擬數(shù)據(jù) 如數(shù)字化了的聲音 模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字數(shù)據(jù)兩者均可由模擬信號和數(shù)字信號表示和傳輸 通常 模擬數(shù)據(jù)是時間的函數(shù)并占有一定的頻率范圍 這種數(shù)據(jù)可直接由占有相同頻率范圍的電磁信號表示 2 1 3模擬傳輸和數(shù)字傳輸 2 1 3模擬傳輸和數(shù)字傳輸 2 1 4信道帶寬和信道容量 1 信道帶寬 ChannelBroadband 信道帶寬是指信道中傳輸?shù)男盘栐诓皇д娴那闆r下所占用的頻率范圍 通常稱為信道的通頻帶 單位用赫茲 調制速率 表示 信道帶寬由信道的物理特性所決定 例如電話線路的頻率范圍在300 3400Hz 那么 它的帶寬范圍也在300 3400Hz 信道寬度用W表示 2 信道容量 ChannelCapacity 信道容量是指信道能傳輸信息的最大能力 一般用時間內最大可傳送的字節(jié)數(shù)來表示 信道容量由信道帶寬F 可使用的時間T以及信道質量決定 信道容量和信道帶寬具有正比關系 帶寬越寬 則容量越大 傳輸效率也就越高 關于信道容量的計算有兩條著名的定理 2 1 4信道帶寬和信道容量 奈奎斯特 Nyquist 定理 1942年 H Nyquist證明 任何一個信號如果通過帶寬為W Hz 的理想低通濾波器 若每秒取樣2W次 就可以完整地重現(xiàn)該濾波過后的信號 在理想條件下 無噪音有限帶寬W的信道 其最大的數(shù)據(jù)傳輸速率C 信道容量 為 式中 N為離散性信號或電平的個數(shù) 例2 1 一個無噪音的3000Hz信道傳輸二進制信號 試問信道容量 可允許的數(shù)據(jù)傳輸速率 是多少 解 由于傳輸?shù)亩M制信號是 1 0 兩個電平 即N 2 W 3000Hz 則信道容量 2 1 4信道帶寬和信道容量 式中 Rmax為最大功率 W為信道帶寬 L為信道上傳輸?shù)男盘柨扇〉碾x散值的個數(shù) 例2 2 一個數(shù)字信號通過兩種物理狀態(tài) 經信噪比為20dB的3kHz帶寬信道傳送 其數(shù)據(jù)率不會超過多少 香農 Shannon 定理 1948年 ClaudeShannon在Nyquist定理基礎上進而給出了在噪音的環(huán)境中 信道容量將與信噪功率比有關 信道容量與信道帶寬之間的關系 式中 N為噪音功率 S為信號功率 信道傳輸?shù)男畔⒍嗌偻耆蓭捤鶝Q定 此時 信道中的每秒所傳輸?shù)淖畲蟊忍財?shù)由奈奎斯特 Nyquist 準則決定 數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|量參數(shù)是衡量數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠行院涂煽啃缘膮?shù) 有效性主要由數(shù)據(jù)傳輸速率 調制速率 信道帶寬 通信容量 誤碼率 傳輸延遲等來衡量 可靠性一般用數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼`碼率指標來衡量 比特率和波特率是用來描述系統(tǒng)傳輸率的參量 數(shù)據(jù)傳輸單位 DataTransferUnit 數(shù)據(jù)傳輸單位通常可用比特 碼元 碼字 碼字來表示 比特 是二進制的縮寫 即計算機常用術語 位 在數(shù)據(jù)通信中用來度量消息的信息量 碼元 是對計算機網絡傳送的二進制數(shù)字中的每一位的通稱 例如二進制數(shù)字1000001是由7個碼元組成的序列 碼字 在7位ASCII碼中 1000001這7個碼元組成的序列代表字母A 通常將這個字母A稱為 碼字 2 1 5其他相關術語 2 1 5其他相關術語 1 數(shù)據(jù)傳輸速率 DataTransferSpeed 數(shù)據(jù)傳輸速率是指每秒能傳輸?shù)亩M制信息位數(shù) 又稱為比特率 用bps標記 表示每秒傳輸?shù)亩M制位數(shù) 單位用比特 每秒表示 它可由下式確定 式中 T為數(shù)字信號脈沖重復周期 N為一個脈沖信號代表的有效狀態(tài)數(shù) 是2的整數(shù)倍 例如二進制的一個脈沖可以表示 0 和 1 兩個狀態(tài) 故N 2 Log2N為單位脈沖能表示的比特數(shù) 如N 4時表示一個單位脈沖為2bit 一個數(shù)字脈沖也稱為一個碼元 N為一個碼元所取的有效離散值個數(shù) 若一個碼元僅可取0和1兩種離散值 則N 2 若一個碼元可取00 01 10 11四種離散值 則N 4 2 1 5其他相關術語 2 波特率波特率也稱調制速率 或碼元速率 碼元對應于網絡中傳輸?shù)拿恳晃欢M制數(shù)字 調制速率是脈沖信號在調制過程中信號狀態(tài)變化的次數(shù) 或者說是信號經過調制后的傳輸速率 單位是波特 Baud 通常用于表示調制解調器之間傳輸信號的速率 3 誤碼率誤碼率是衡量數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)或通信信道傳輸可靠性的一個參數(shù) 其定義是 二進制位在傳輸中被傳錯的概率 當所傳送的數(shù)字序列足夠長時 它近似地等于被傳錯的二進制位與所傳輸總位數(shù)的比值 在計算機網絡中 誤碼率要求低于10 6 即平均每傳輸1兆位 才允許錯l位 4 傳播速度在通信線路上 信號在單位時間內傳送的距離稱為傳播速度 2 1 5其他相關術語 5 延遲 時延 Delay 時延是指一個報文或分組從一條鏈路的一端傳送到另一端所需的時間 它包括3部分 時延 發(fā)送時延 傳播時延 處理時延 發(fā)送時延 發(fā)送數(shù)據(jù)時使數(shù)據(jù)塊 分組或報文 從結點進入到傳輸媒體所需要的時間 發(fā)送時延 傳輸時延 數(shù)據(jù)塊長度 信道寬度 傳播時延 電磁波在信道上的傳播一定的距離所需要花費的時間速度傳播時延 信道長度 電磁波在信道上的傳播速度 m s 處理時延 數(shù)據(jù)在交換結點為存儲轉發(fā)而進行一些必要處理所花費的時間 處理時延的長短取決于數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中當時的通信量 當通信量很大時 還會發(fā)生溢出 使分組丟失 2 1 5其他相關術語 例2 3 若A B兩臺計算機之間的距離為1000km 假設在電纜內信號的傳播速度是2 108m s 試對下列兩種鏈路分別計算發(fā)送時延和傳播時延 數(shù)據(jù)塊長度為108bit 數(shù)據(jù)發(fā)送速率為1Mbps 數(shù)據(jù)塊長度為1000bit 數(shù)據(jù)發(fā)送速率為1Gbps 解 根據(jù)上述計算發(fā)送時延公式和計算傳播時延公式 分別求出不同鏈路的不同時延 發(fā)送時延 108bit 1Mbps 100s傳播時延 1000bit 2 108m s 5ms 發(fā)送時延 1000bit 1Gbps 1 s傳播時延 1000km 2 108m s 5ms通過此例說明 并非信道帶寬越寬 數(shù)據(jù)在信道上跑的速度越快 2 2數(shù)據(jù)通信方式 2 2 1串行通信與并行通信 2 2 1串行通信與并行通信 2 并行通信 ParallelTransmission 并行通信是指數(shù)據(jù)以成組的方式在多個并行信道上傳輸 將表示一個字符的8位二進制代碼同時通過8條并行的通信信道發(fā)送出去 這種工作方式稱為并行通信 如下圖所示 并行通信示意圖 在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中 整個計算機通信系統(tǒng)能否正確有效地工作 在相當程度上依賴于是否能很好地實現(xiàn)同步 目前 串行通信的傳輸按通信約定的格式分為兩種 即同步通信方式和異步通信方式 1 同步傳輸 Synchronous 位同步 在數(shù)據(jù)通信過程中 接收端根據(jù)發(fā)送端發(fā)送數(shù)據(jù)的起止時間和時鐘頻率來校正自己的時間基準與時鐘頻率 這個過程就叫做位同步 實現(xiàn)位同步的方法主要有以下兩種 外同步法 是在發(fā)送端發(fā)送一路數(shù)據(jù)信號的同時 另外發(fā)送一路同步時鐘信號 接收端根據(jù)接收到的同步時鐘信號來校正時間基準與時鐘頻率 實現(xiàn)收發(fā)雙方的位同步 2 2 2異步傳輸與同步傳輸 內同步法 是從自含時鐘編碼的發(fā)送數(shù)據(jù)中提取同步時鐘的方法 曼徹斯特編碼與差分曼徹斯特編碼都是自含時鐘的編碼方法 字符同步 為保證收發(fā)雙方正確傳輸字符 將字符以組為單位傳送 在每組字符之前加上一個用于同步控制的同步字符SYN 數(shù)據(jù)結束后加上后同步信號 接收端根據(jù)SYN與后同步信號確定數(shù)據(jù)字符的起始與終止 同步傳輸方式如下圖所示 2 2 2異步傳輸與同步傳輸 2 異步傳輸 asynchronous 異步傳輸一次只傳輸一個字符 每個字符用一位起始位引導 一位停止位結束 起始位為 0 占一位 停止位為 1 占1 2位 在沒有數(shù)據(jù)發(fā)送時發(fā)送方可發(fā)送連續(xù)的停止位 接收方根據(jù) 1 至 0 的跳變來判別一個新字符的開始 然后接收字符中的所有位 異步傳輸方式如下圖所示 同步傳輸方式示意圖 2 2 2異步傳輸與同步傳輸 數(shù)據(jù)在通信線路上傳輸是有方向的 根據(jù)信號傳送的方向與時間關系 數(shù)據(jù)通信可分為三種基本工作方式 單工通信 半雙工通信與全雙工通信 2 2 3數(shù)據(jù)傳輸方向 在計算機網絡中 根據(jù)傳輸介質的信道帶寬可分為基帶 頻帶和寬帶 局域網中主要采用基帶和頻帶傳輸 有線電視和無線局域網中主要采用寬帶傳輸 2 2 4基帶傳輸與頻帶傳輸 2 3數(shù)據(jù)編碼技術 2 3 1數(shù)據(jù)編碼類型 在計算機中的數(shù)據(jù)是用二進制0 1比特序列表示的 在物理上是用低電平和高電平來呈現(xiàn)的 由于在線路上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)有模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字數(shù)據(jù) 因而數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄐ判诺烙心M信道與數(shù)字信道之分 為了便于不同數(shù)據(jù)在不同的信道中傳輸 適應不同的傳輸特性 在數(shù)據(jù)送入信道之前必須對其進行調制和編碼 在通信系統(tǒng)中 數(shù)據(jù)的調制和編碼可分為4種基本形式 2 3 2數(shù)據(jù)編碼方法 數(shù)字數(shù)據(jù)的數(shù)字編碼就是如何把數(shù)字數(shù)據(jù)用物理信號的波形表示 是用高低電平的不同組合來表示二進制的方法 常用的編碼方式主要有3種 不歸零編碼 曼徹斯特編碼和差分曼徹斯特編碼 1 不歸零碼 Non ReturntoZero NRZ 不歸零碼是一種全寬碼 即信號波形在一個碼元全部時間內發(fā)出或不發(fā)出電流 每一位碼占全部碼元的寬度 不歸零碼可分為單極性和雙極性兩種 單極性不歸零碼 SinglePolarityNRZ 是以無電壓 無電流 表示 0 而用恒定的正電壓表示 1 雙極性不歸零碼 DoublePolarityNRZ 是以負電壓表示 0 而用恒定的正電壓表示 1 以上反之亦然 即負電壓表示 1 正電壓表示 0 2 曼徹斯特編碼曼徹斯特編碼是目前應用最廣泛的編碼方法之一 其編碼規(guī)則是 每個比特的周期T分為前T 2與后T 2兩部分 通過前T 2傳送該比特的反碼 通過后T 2傳送該比特的原碼 3 差分曼徹斯特編碼是對曼徹斯特編碼的改進 它將時鐘和數(shù)據(jù)包含在信號中 在傳輸代碼信息的同時將時鐘同步信號一起傳輸?shù)綄Ψ?所以都屬于自同步編碼 其數(shù)據(jù)傳輸速率只有調制速率的1 2 2 3 2數(shù)據(jù)編碼方法 2 4多路復用技術 傳輸信號要求的帶寬與傳輸介質允許通過的帶寬是不一樣的 為了節(jié)省開銷 應當充分利用傳輸介質的帶寬 在一條介質上同時傳送多于一路以上信號的傳輸方式 叫做該介質的多路復用 多路復用傳輸技術的基本原理如下圖所示 多路復用基本原理示意圖 2 4 1頻分多路復用 1 頻分多路復用的概念在物理信道的可用帶寬超過單個原始信號所需帶寬情況下 可將該物理信道的總帶寬分割成若干個與傳輸單個信號帶寬相同的子信道 每個子信道傳輸一路信號 這就是頻分多路復用 頻分多路復用的基本工作原理如下圖所示 2 4 1頻分多路復用 頻分多路技術實現(xiàn)示意圖 2 頻分多路復用的技術實現(xiàn)頻分多路復用主要用于電話模擬信號的傳輸 頻分多路復用技術用于模擬信號的頻分傳輸 主要用于電話和電視系統(tǒng) 一根CATV電纜的帶寬大約是500MHz 可傳送80個頻道的電視節(jié)目 每個頻道6MHz的帶寬中又進一步劃分為聲音子通道 視頻子通道以及彩色子通道 并留有警戒頻帶 2 4 2時分多路復用 1 時分多路復用的概念時分多路復用 TDM 是將一條物理信道的傳輸時間劃分為若干個時間片 每個用戶分得一個時間片 在其占有的時間片內用戶使用通信信道的全部帶寬 如果與FDM相比較 由于FDM是以信道頻帶作為分割對象 通過為多個信道分配互不重疊的頻率范圍的方法來實現(xiàn)多路復用 因此頻分多路復用更適于模擬數(shù)據(jù)信號的傳輸 而TDM則以信道傳輸時間作為分割對象 通過為多個信道分配互不重疊的時間片的方法來實現(xiàn)多路復用 因此更適合于數(shù)字數(shù)據(jù)信號的傳輸 2 時分多路復用的實現(xiàn)時分多路復用在技術實現(xiàn)上 可分為同步時分多路復用和異步時分多路復用兩種方式 2 4 2時分多路復用 1 同步時分 指發(fā)送端的多臺計算機通過一條線路向接收端發(fā)送數(shù)據(jù)時進行分時處理 它們以固定的時隙進行分配 2 異步時分 又被稱為統(tǒng)計時分復用技術 它能動態(tài)地按需分配時隙 以避免每個時隙段中出現(xiàn)空閑時隙 異步時分在分配時隙時是不固定的 而是只給想發(fā)送數(shù)據(jù)的發(fā)送端分配其時隙段 當用戶暫停發(fā)送數(shù)據(jù)時 則不給它分配時隙 2 4 3波分多路復用 1 波分多路復用 WDM 采用的是波長分隔多路復用技術 在同一傳輸信道內傳輸多路不同波長的光信號 WDM和FDM基本上都基于相同原理 所不同的是WDM應用于光纖信道上的光波傳輸過程 而FDM應用于電模擬傳輸 波分多路復用原理如下圖所示 波分多路復用原理 2 4 3波分多路復用 2 密集波分多路復用密集波分多路復用 DWDM 是在WDM上發(fā)展起來的 最初 在一根光纖上只能傳送兩路光波信號 CIENA首先推出了16路信道系統(tǒng) 現(xiàn)在已能做到在一根光纖上復用80路甚至更多路數(shù)的光載波信號 DWDM的工作原理如下圖所示 密集波分多路復用原理示意圖 2 4 4碼分多路復用 1 碼分多路復用的概念碼分多路復用 CDM 是一種用于移動通信系統(tǒng)的新技術 筆記本電腦和掌上電腦等移動性計算機的連網通信將會大量使用碼分多路復用技術 在CDM系統(tǒng)中 所有用戶占用相同的帶寬 使用同一頻率同時發(fā)送或接收信號 各個用戶的信號用各自不同的地址碼序列來區(qū)分 2 碼分多路復用的基本原理CDM的理論基礎是微波擴頻通信 利用擴頻通信中不同碼型的擴頻碼之間的相關性 為每個用戶分配一個擴頻編碼 以區(qū)別不同的用戶信號 發(fā)送端可用不同的擴頻編碼分別向不同的接收端發(fā)送數(shù)據(jù) 接收端用不同的擴頻編碼進行解碼 就可得到不同發(fā)送端送來的數(shù)據(jù) 實現(xiàn)多址通信 2 4 4碼分多路復用 3 碼分多路復用的實現(xiàn)CDM是建立在波分多路復用的基礎上 既利用了一個波長不同的信道 又可使不同的用戶共享一個信道 但不同用戶具有不同的正交碼形 互不重疊 其實現(xiàn)技術如下圖所示 2 5數(shù)據(jù)交換技術 各種數(shù)據(jù)經過編碼后在通信線路上進行傳輸 實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信 數(shù)據(jù)通信最簡單的方式是利用傳輸介質將兩個端點直接相連 但每個通信系統(tǒng)都采用把收發(fā)兩端直接相連的形式是不可能的 通常通過一個由多個結點組成的中間網絡 把數(shù)據(jù)從源結點轉發(fā)到目的結點 實現(xiàn)相互通信 因此 數(shù)據(jù)交換是研究如何通過中間網絡實現(xiàn)聯(lián)網計算機之間的數(shù)據(jù)交換問題 目前 常用的網絡數(shù)據(jù)交換方式可歸結為以下3種 電路交換 報文交換 分組交換 2 5 1電路交換 1 電路交換概念電路交換是根據(jù)電話交換原理發(fā)展起來的一種直接交換方式 在數(shù)字通信中 電路交換傳輸主要是應用同步傳輸模式來實現(xiàn)的 電路交換的過程分為3個步驟 電路交換原理如下圖所示 2 5 1電路交換 2 5 1電路交換 2 電路交換的優(yōu)點 1 連接建立后 數(shù)據(jù)以固定的傳輸率傳輸 傳輸延遲小 2 由于物理線路被單獨占用 故不可能發(fā)生沖突 3 適用于實時大批量連續(xù)的數(shù)據(jù)傳輸 3 電路交換的缺點 1 建立連接將跨多個設備或線纜 則會需要花費很長的時間 2 連接建立后 由于線路是專用的 即使空閑 也不能被其它設備使用造成一定的浪費 3 對通信雙方而言 必須做到雙方的收發(fā)速度 編碼方法 信息格式和傳輸控制等一致才能完成通信 2 5 2報文交換 1 報文交換的工作原理報文交換類似于發(fā)送信件 是以報文為單位發(fā)送信息 不管發(fā)送數(shù)據(jù)的長度是多少都把它當作一個邏輯單元 每個報文由報頭 正文和報尾3部分組成 報頭中包含發(fā)送計算機的地址和接收信息的計算機地址 通信子網根據(jù)報頭目的地址選擇路徑在兩個結點之間的一段鏈路上逐段傳輸 不需要在兩個主機之間建立多個結點組成的通道 報文交換過程如下圖所示 報文交換過程 2 5 2報文交換 2 報文交換的優(yōu)點 電路利用率高 報文可以分時共享交換設備間的線路 在電路交換網絡上 當通信量變得很大時 就不能接受新的呼叫 而在報文交換網絡上 通信量大時仍然可以接收報文 不過傳送延遲會增加 報文交換系統(tǒng)可以把一個報文發(fā)送到多個目的地 而電路交換網絡很難做到這一點 報文交換網絡可以進行速度和代碼的轉換 3 報文交換的缺點 數(shù)據(jù)的傳輸延遲比較長 且延遲時間長短不一 因此不適用于實時或交互式的通信系統(tǒng) 當報文傳輸錯誤時 必須重傳整個報文 2 5 3分組交換 分組交換是報文交換的改進 因而又稱為報文分組交換 它將報文分成若干個分組 每個分組的長度有一個上限 有限長度的分組使得每個節(jié)點所需的存儲能力降低了 以提高交換速度 分組交換適用于交互式通信 如終端與主機通信 報文分組的結構如下圖所示 報文分組的組成 報文分組交換是在電路交換和報文交換的基礎上發(fā)展起來的 因而結合了兩者的優(yōu)點 并且有數(shù)據(jù)報方式和虛電路方式 2 5 3分組交換 1 數(shù)據(jù)報方式在數(shù)據(jù)報方式中子網接收主機A發(fā)送的報文經編址 拆卸后分成若干分組 設有3個分組P1 P2 P3 CA將根據(jù)子網當前的通路情況及通信量情況 將分組P1 P2 P3沿不同的子網路徑發(fā)送出去 接收端將接收的分組重新組裝成報文 這類服務沒有建立鏈路和拆除鏈路的過程 如下圖所示 數(shù)據(jù)報方式交換過程 2 5 3分組交換 2 虛電路方式虛電路方式是試圖將數(shù)據(jù)報方式與電路交換方式結合起來 發(fā)揮兩種方法的優(yōu)點 達到最佳的數(shù)據(jù)交換效果 與電路交換方式類似 虛電路方式在數(shù)據(jù)傳輸前也要建立一條傳輸通路 但這條通絡是邏輯的而非物理的 虛電路方式兩個用戶的終端設備在開始互相發(fā)送和接收數(shù)據(jù)之前需要通過通信網絡建立邏輯上的連接 用戶不需要在發(fā)送和接收時清除連接 虛電路可以通過呼叫請求建立 并要賦予虛電路號 子網中的結點之間就是通過虛電路號將分組沿子網中的結點逐站傳遞 虛電路的工作方式如下頁圖所示 2 5 3分組交換 A1一B1虛電路 VC1 LCl 3 LC2 2 LC3 1 A2一C1虛電路 VC2 LCl 2 LC2 1 LC4 3 A3一Dl虛電路 VC3 LC1 1 LC5 4 用戶A1與用戶B1建立的虛電路為VCl LCl 3 LC2 2 LC3 1 用戶A2與用戶C1建立的虛電路為VC2 LCl 2 LC2 1 LC4 3 用戶A3與用戶D1建立的虛電路為VC3 LCl 1 LC5 4 虛電路的工作方式 2 5 3分組交換 由于虛電路方式具有電路交換與分組交換技術的優(yōu)點 因此在計算機網絡中得到了廣泛的應用 虛電路服務與數(shù)據(jù)報服務的主要區(qū)別如下表 2 6差錯檢測與控制 差錯產生的過程 1 差錯的產生在數(shù)據(jù)通信過程中 由于信號的衰減 噪音的干擾 通信線路上的數(shù)據(jù)信號與干擾信號疊加在一起 會造成接收端接收到發(fā)生差錯的數(shù)據(jù) 例如 把 1 變?yōu)?0 和把 0 變?yōu)?1 我們把通過通信信道后接收的數(shù)據(jù)與發(fā)送數(shù)據(jù)不一致的現(xiàn)象稱為傳輸差錯 通常簡稱為差錯 產生差錯的過程如下圖所示 2 差錯的類型 2 6差錯檢測與控制 2 6 1差錯檢測方法 檢錯法 在計算機通信中 檢測接收到的數(shù)據(jù)是否受到噪聲影響而發(fā)生了差錯的方法是利用檢錯碼來判斷 常用的檢錯碼有兩種 即奇偶校驗碼和循環(huán)冗余碼 1 奇偶校驗碼奇偶校驗碼是一種通過增加冗余位使得碼字中 的個數(shù)為奇數(shù)或偶數(shù)的編碼方法 它是一種檢錯碼 2 循環(huán)冗余校驗 CRC碼 在發(fā)送端產生一個循環(huán)冗余碼 附加在信息位后面一起發(fā)送到接收端 接收端收到的信息按發(fā)送端形成循環(huán)冗余碼同樣的算法進行校驗 若有錯 需重發(fā) 例如已知信息碼 110011 信息多項式 K X X5 X4