第2章數(shù)據(jù)通信技術2015

1、第第2章章 數(shù)據(jù)通信技術數(shù)據(jù)通信技術n2.1 數(shù)據(jù)通信數(shù)據(jù)通信的的基本概念基本概念 n2.2 數(shù)據(jù)的傳輸數(shù)據(jù)的傳輸n2.3 數(shù)據(jù)的交換技術數(shù)據(jù)的交換技術n2.4 差錯控制技術差錯控制技術n2.5 傳輸介質(zhì)傳輸介質(zhì)主主 要要 內(nèi)內(nèi) 容容2.1 數(shù)據(jù)通信基礎數(shù)據(jù)通信基礎主要內(nèi)容主要內(nèi)容2.1.1 數(shù)據(jù)通信的基本概念數(shù)據(jù)通信的基本概念 2.1.2 數(shù)據(jù)通信模型數(shù)據(jù)通信模型 2.1.3 數(shù)據(jù)通信、數(shù)字通信和模擬通信 2.1.4 數(shù)據(jù)通信的技術指標n返回返回2.1 基本概念n通信的目的是交換信息。n信息則是數(shù)據(jù)的具體內(nèi)容和解釋,有具體含義.n信息的載體可以是多媒體，包含語音、音樂、圖形圖像、文字和數(shù)據(jù)等

2、。計算機的終端產(chǎn)生的信息一般是字母、數(shù)字和符號的組合。為了傳送這些信息，首先要將每一個字母、數(shù)字或括號用二進制代碼表示。2.1.1 信息、數(shù)據(jù)和信號 2.1.1 信息、數(shù)據(jù)和信號信息、數(shù)據(jù)和信號n被傳輸?shù)亩M制代碼稱為被傳輸?shù)亩M制代碼稱為數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)（Data）,是信息的表示是信息的表示形式。形式。n信號是數(shù)據(jù)在傳輸過程中的電信號的表示形式。主要形信號是數(shù)據(jù)在傳輸過程中的電信號的表示形式。主要形式有：式有：n模擬信號：連續(xù)變換的電信號，它的取值可以是無限個。模擬信號：連續(xù)變換的電信號，它的取值可以是無限個。n數(shù)字信號：是一種離散信號，它的取值是有限的數(shù)字信號：是一種離散信號，它的取值是有限的返回

3、返回2.1.1 信息、數(shù)據(jù)和信號信息、數(shù)據(jù)和信號模擬與數(shù)字的特點傳輸系統(tǒng)輸入信息輸入數(shù)據(jù)發(fā)送的信號接收的信號輸出數(shù)據(jù)源點終點發(fā)送器接收器調(diào)制解調(diào)器PC 機公用電話網(wǎng)調(diào)制解調(diào)器數(shù)字比特流數(shù)字比特流模擬信號模擬信號 正文正文數(shù)據(jù)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2.1.2 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)是指通過通信線路和通信控制處理設備將分布在各處的數(shù)據(jù)終端設備連接起來，執(zhí)行數(shù)據(jù)傳輸功能的系統(tǒng)。2.1.3. 數(shù)據(jù)通信、數(shù)字通信和模擬通信不同類型的數(shù)據(jù)以不同類型的信號形式傳輸有不同類型的數(shù)據(jù)以不同類型的信號形式傳輸有4種組合種組合模擬數(shù)據(jù)模擬信號放大器調(diào)制器模擬數(shù)據(jù)數(shù)字信號 PCM編碼器

4、數(shù)字數(shù)據(jù)模擬信號調(diào)制器數(shù)字數(shù)據(jù)數(shù)字信號 數(shù)字發(fā)送器2.1.4 數(shù)據(jù)通信的技術指標 1.信道帶寬與信道容量n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，通常稱為信道的通用頻帶，單位用赫茲（Hz）表示。n信道帶寬是由信道的物理特性所決定的，例如，電話線路的頻率范圍在3003400Hz，則它的帶寬3003400Hz。n信道容量是衡量一個信道傳輸數(shù)字信號的重要參數(shù)。信道容量是指單位時間內(nèi)信道上所能傳輸?shù)淖畲蟊忍財?shù)，用每秒比特數(shù)（bps）表示。當傳輸?shù)男盘査俾食^信道的最大信號速率時，就會產(chǎn)生失真。1. 信道帶寬與信道容量 n通常，信道容量和信道帶寬具有正比的關系，帶寬越大，容量越高，

5、所以要提高信號的傳輸率，信道就要有足夠的帶寬。n從理論上看，增加信道帶寬是可以增加信道容量的，但在實際上，信道帶寬的無限增加并不能使信道容量無限增加，其原因是在一些實際情況下，信道中存在噪聲或干擾，制約了帶寬的增加。 n無噪聲信道和有噪聲信道的最大傳輸速率與信道帶寬的關系，有兩個重要的準則，即奈奎斯特定理和香農(nóng)定理。1. 信道帶寬與信道容量n奈奎斯特(Nyquist)定理n1942年，H.Nyquist證明：如果一個任意信號通過帶寬為W的理想低通濾波器,在理想的條件下(即無噪聲),有限帶寬為W的信道，其最大的數(shù)據(jù)傳輸速率C(信道容量)為 C=2Wlog2N （b/s） (2.1)n式中N是離散

6、性信號或電平的個數(shù)。n這就是著名的奈奎斯特(Nyquist)公式，也稱奈奎斯特(Nyquist)定理或取樣定理。例如，一個無噪聲帶寬為2000 Hz的信道不能傳送速率超過4000 b/s的二進制數(shù)字信號。1. 信道帶寬與信道容量n奈奎斯特(Nyquist)定理n例1 對一個無噪聲的3000Hz信道，若傳送二進制信號，試問可允許的數(shù)據(jù)傳輸速率是多少？n解 由于傳送的二進制信號是“1”、“0”兩個電平，所以N=2;又因為W=3000Hz，則信道容量，即數(shù)據(jù)傳輸速率C=2Wlog2N=6000b/s。n例2 一個無噪聲的話音帶寬為4000Hz，采用8相調(diào)制解調(diào)器傳送二進制信號，試問信道容量是多少？n

7、 解 由于8相調(diào)制解調(diào)器傳送二進制信號的離散信號數(shù)為8，即N=8，則信道容量，即數(shù)據(jù)傳輸速率C=24000log28=24kb/s。1. 信道帶寬與信道容量n香農(nóng)(CShannon)定理n1948年，香農(nóng)(CShannon)把奈奎斯特的定理進一步擴展到了信道受到隨機噪聲干擾的情況，即香農(nóng)定理。nClaude Shannon認為，在有噪聲的環(huán)境中，信道容量將與信噪功率比有關。 根據(jù)香農(nóng)(Shannon)定理，在給定帶寬為W、信噪功率比為S/N的信道中，最大數(shù)據(jù)傳輸速率C為n式中,S/N常用分貝形式來表示，為信噪功率比，其計算公式如下：2log (1)SCWN1. 信道帶寬與信道容量 n香農(nóng)(CS

8、hannon)定理n由香農(nóng)定律可知，在信道容量不變時增加帶寬就允許降低信噪比。如果通信系統(tǒng)擴展到寬帶上，就可以在保持誤碼率性能以及保證信道容量達到預期水平的情況下降低信噪比。 返回10lgSN信號功率P1 噪聲功率P2 (dB) 1. 信道帶寬與信道容量n 例： 一個數(shù)字信號通過兩種物理狀態(tài)，經(jīng)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？n解 按Shannon定理，在信噪比為20dB的信道上，信道最大容量為n已知信噪比電平為20dB，信噪功率比S/N用分貝表示，其計算公式如下：n則信噪功率比S/N=100，由此得n C=3000log2 (1+100)=30006.66=19

9、.98kb/s n即數(shù)據(jù)率不會超過19.98kb/s。2. 數(shù)據(jù)傳輸速率2. 數(shù)據(jù)傳輸速率T1碼元速率和信息速率3. 誤碼率4. 時延4. 時延2.2.1 數(shù)據(jù)傳輸方式數(shù)據(jù)傳輸方式 1 1并行傳輸方式并行傳輸方式 采用并行傳輸方式，可以一次傳輸多位數(shù)據(jù)。相應地，從發(fā)送采用并行傳輸方式，可以一次傳輸多位數(shù)據(jù)。相應地，從發(fā)送端到接收端的信道需要若干根傳輸線。例如，計算機的并行口常用端到接收端的信道需要若干根傳輸線。例如，計算機的并行口常用于連接打印機，每次并行輸出于連接打印機，每次并行輸出8 8位數(shù)據(jù)，位數(shù)據(jù)，如圖所示如圖所示。2 2串行傳輸方式串行傳輸方式 串行傳輸是一位一位地傳送的，從發(fā)送端到

10、接收端只要一根傳串行傳輸是一位一位地傳送的，從發(fā)送端到接收端只要一根傳輸線即可輸線即可如圖所示如圖所示。 串行數(shù)據(jù)通信又有三種不同的方向性結構：單工、半雙工和全串行數(shù)據(jù)通信又有三種不同的方向性結構：單工、半雙工和全雙工，雙工，如圖所示如圖所示。返回返回并行傳輸方式并行傳輸方式返回返回發(fā)送端接收端信道1信道2信道3信道4信道5信道6信道7信道8串行傳輸方式串行傳輸方式 返回返回發(fā)送端并串轉換12345678串并轉換接收端123456781 2 3 4 5 6 7 8單工、半雙工和全雙工單工、半雙工和全雙工返回返回發(fā) 送 設 備接 收 設 備數(shù) 據(jù) 流通 信 連 接（ a ） 單 工發(fā) 送 設 備

11、接 收 設 備發(fā) 送 設 備接 收 設 備數(shù) 據(jù) 流（ b ） 半 雙 工通 信 連 接發(fā) 送 設 備接 收 設 備接 收 設 備發(fā) 送 設 備數(shù) 據(jù) 流（ c ） 全 雙 工通 信 連 接2.2.2 多路復用技術多路復用技術n在長途通信中，常常用到一些帶寬很大的傳輸介質(zhì)，如同軸電纜、地面微波、衛(wèi)星以及光纖等。它們的傳輸帶寬很寬，為了有效利用這些通信資源，通常使用復用技術，在同一介質(zhì)上，同時傳輸多個有限帶寬信號的方法，被稱為多路復用(Multiplexing)，使得多路信號可以共同使用同一條線路。信道復用的目的是讓不同的計算機連接到相同的信道上，共享信道資源。 2.2.2 多路復用技術多路復用

12、技術多路復用的原理如下圖所示，在發(fā)送端，多路復用器合并多路復用的原理如下圖所示，在發(fā)送端，多路復用器合并N個輸入信個輸入信號，在接收端，多路復用器通過譯碼，從復合信號中分離出原始信號，在接收端，多路復用器通過譯碼，從復合信號中分離出原始信號。整個過程包含復合、傳輸、分離三個過程。號。整個過程包含復合、傳輸、分離三個過程。分為三大類：分為三大類：頻分多路復用頻分多路復用（FDMFDM）、）、時分多路復用時分多路復用（TDMTDM）和）和 波分多路復用波分多路復用 返回返回多路復用器MUX多路復用器MUXN個信源N個輸出頻分多路復用頻分多路復用 在物理信道的可用帶寬超過單路信號所需帶寬的情況下，可

13、將該物理信在物理信道的可用帶寬超過單路信號所需帶寬的情況下，可將該物理信道的總帶寬分割成若干個子信道，每個子信道傳輸一路信號。（例如語道的總帶寬分割成若干個子信道，每個子信道傳輸一路信號。（例如語音信號音信號300-3400Hz300-3400Hz）頻分復用技術常用于模擬信號傳輸，如無線電廣播、頻分復用技術常用于模擬信號傳輸，如無線電廣播、電視和載波電話等，必須與調(diào)制解調(diào)技術結合使用。電視和載波電話等，必須與調(diào)制解調(diào)技術結合使用。 為了避免相臨頻為了避免相臨頻段互擾段互擾，頻段之間必須保留一定的間隙，該間隙稱為保護帶。，頻段之間必須保留一定的間隙，該間隙稱為保護帶。 返回返回多路復用器MUX多

14、路復用器MUXS1S2S3頻分多路復用FDM時分多路復用時分多路復用時分多路復用（時分多路復用（Time Division Multiplexing,TDM) ：當信道：當信道能達到的數(shù)據(jù)傳輸率大于各路信號的數(shù)據(jù)傳輸率總和時，能達到的數(shù)據(jù)傳輸率大于各路信號的數(shù)據(jù)傳輸率總和時，可以將使用信道的時間分成一個個的時間片，按一定規(guī)則可以將使用信道的時間分成一個個的時間片，按一定規(guī)則將這些時間片分配給各路信號，每一路信號只能在自己的將這些時間片分配給各路信號，每一路信號只能在自己的時間片內(nèi)獨占信道進行傳輸時間片內(nèi)獨占信道進行傳輸返回返回S1S2S3S1S2時間頻率波分多路復用波分多路復用WDMnWDM主

15、要用于全光纖網(wǎng)組成的通信系統(tǒng)。波分復用就是光的頻分復用。人們借用傳統(tǒng)的載波電話的頻分復用的概念，可以做到使用一根光纖來同時傳輸多個頻率很接近的光載波信號,提高了光纖的傳輸能力。n最初，在一根光纖上只能復用兩路光載波信號，隨著技術的發(fā)展，在一根光纖上復用的路數(shù)越來越多?，F(xiàn)在已達到在一根光纖上復用80路或更多路數(shù)的光載波信號，這種復用方式就是密集波分復用DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing)。波分多路復用（續(xù)）波分多路復用（續(xù)）n波分復用WDM(Wavelength Division Multiplexing)是將兩種或多種不同波長的光載波信號（

16、攜帶各種信息）在發(fā)送端經(jīng)復用器(亦稱合波器，Multiplexer)匯合在一起，并耦合到光線路的同一根光纖中進行傳輸?shù)募夹g；在接收端，經(jīng)解復用器(亦稱分波器或稱去復用器，Demultiplexer)將各種波長的光載波分離，波分多路復用（續(xù)）波分多路復用（續(xù)）n然后由光接收機作進一步處理以恢復原信號。這種在同一根光纖中同時傳輸兩個或眾多不同波長光信號的技術，稱為波分復用。（光波為載波）波分多路復用（續(xù)）波分多路復用（續(xù)）2.3 數(shù)據(jù)交換技術n通信子網(wǎng)由傳輸線路和中間節(jié)點組成，當信源和信宿間沒有線路直接相連時，信源發(fā)出的數(shù)據(jù)先到達與之相連的中間節(jié)點，再從該中間節(jié)點傳到下一個中間節(jié)點，直至到信宿，這

17、個過程稱為交換。n數(shù)據(jù)交換數(shù)據(jù)交換:在多個數(shù)據(jù)終端設備之間,為任意兩個終端設備建立數(shù)據(jù)通信臨時的互連通路的過程稱數(shù)據(jù)交換n交換系統(tǒng)的基本功能是提供用戶通信接口之間的連接。在不同的交換方式中，其連接可以是物理的，也可以是邏輯的。2.3 數(shù)據(jù)交換技術n物理連接，是指用戶通信過程中，不論用戶有無信息傳送，交換網(wǎng)絡始終按預先分配的方法保持其專用的接續(xù)通路；n邏輯連接則只有在用戶有信息傳送時，才按需分配提供接續(xù)通路。因此，邏輯連接也稱之為虛連接(Virtual Connection)。2.3數(shù)據(jù)交換技術n交換方式分類n由電信網(wǎng)可知，數(shù)據(jù)交換方式基本上分為三種：n電路交換(CS，Circuit Switc

18、h)n報文交換(MS，Message Switch)n分組交換(PS，Packet Switch) 。1. 電電路交換路交換 進行數(shù)據(jù)通信時，在數(shù)據(jù)傳輸期間，源結點進行數(shù)據(jù)通信時，在數(shù)據(jù)傳輸期間，源結點與目標結點之間存在一條由中轉結點構成的專與目標結點之間存在一條由中轉結點構成的專用物理線路。需要線路建立、數(shù)據(jù)傳送和線路用物理線路。需要線路建立、數(shù)據(jù)傳送和線路拆除三個過程。如圖示拆除三個過程。如圖示返回返回7653142BDFECA網(wǎng)絡站網(wǎng)絡通信結點電路交換 電路交換舉例nC 和 D 通話只經(jīng)過一個本地交換機n通話在 C 到 D 的連接上進行電路交換特點電路交換特點返回返回(1)電路交換是一種

19、實時交換，適用于實時要求高的話音通信電路交換是一種實時交換，適用于實時要求高的話音通信(全程的傳輸時間全程的傳輸時間200ms)。(2)在通信前要通過呼叫為主、被叫用戶建立一條局間邏輯的在通信前要通過呼叫為主、被叫用戶建立一條局間邏輯的端端-端連接。如果呼叫請求數(shù)超過交換網(wǎng)的連接能力端連接。如果呼叫請求數(shù)超過交換網(wǎng)的連接能力(過負過負荷荷)，用戶會聽到忙音。衡量電話交換服務質(zhì)量的指標之一，用戶會聽到忙音。衡量電話交換服務質(zhì)量的指標之一是呼叫損失率，簡稱為呼損率。是呼叫損失率，簡稱為呼損率。 (3)電路交換預分配帶寬，話路接通后，即使無信息傳送也虛電路交換預分配帶寬，話路接通后，即使無信息傳送也

20、虛占電路。據(jù)統(tǒng)計，傳送數(shù)字話音時電路利用率僅為占電路。據(jù)統(tǒng)計，傳送數(shù)字話音時電路利用率僅為36%。(4)在傳送信息時，沒有任何差錯控制措施，不利于傳輸可靠在傳送信息時，沒有任何差錯控制措施，不利于傳輸可靠性要求高的突發(fā)性數(shù)據(jù)業(yè)務。采用電路交換方式的交換節(jié)性要求高的突發(fā)性數(shù)據(jù)業(yè)務。采用電路交換方式的交換節(jié)點在建立的連接通路上通常只提供一種基本的傳送速率點在建立的連接通路上通常只提供一種基本的傳送速率(如如64kb/s)。2. 存儲轉發(fā)交換存儲轉發(fā)交換存儲轉發(fā)方式：（存儲轉發(fā)方式：（Store and Fordward Switching)Store and Fordward Switching)

21、是指網(wǎng)絡節(jié)點是指網(wǎng)絡節(jié)點（交換設備）先將途徑的數(shù)據(jù)按傳輸單元接收下并存儲下來，然后（交換設備）先將途徑的數(shù)據(jù)按傳輸單元接收下并存儲下來，然后選擇一條適當?shù)逆溌忿D發(fā)出去。根據(jù)轉發(fā)單元的不同存儲轉發(fā)交換選擇一條適當?shù)逆溌忿D發(fā)出去。根據(jù)轉發(fā)單元的不同存儲轉發(fā)交換又分為報文交換又分為報文交換和和分組交換。分組交換。報文交換：是一種基于報文交換：是一種基于“存儲存儲/ /轉發(fā)轉發(fā)”原理的的一種交換技術原理的的一種交換技術報文報文: : 在發(fā)送數(shù)據(jù)時，不管發(fā)送數(shù)據(jù)的長度是多少，都把它在發(fā)送數(shù)據(jù)時，不管發(fā)送數(shù)據(jù)的長度是多少，都把它當做一個邏輯單元，在發(fā)送的數(shù)據(jù)上加上目的地址、源地址當做一個邏輯單元，在發(fā)送的

22、數(shù)據(jù)上加上目的地址、源地址與控制信息，按一定的格式打包后組成一個報文。優(yōu)點如下：與控制信息，按一定的格式打包后組成一個報文。優(yōu)點如下：（1）線路利用率較高）線路利用率較高（2）目的節(jié)點可以為目的端系統(tǒng)暫存報文，可以對報文進行）目的節(jié)點可以為目的端系統(tǒng)暫存報文，可以對報文進行 差錯控制差錯控制（3）可以將一個報文發(fā)送到多個目的地）可以將一個報文發(fā)送到多個目的地返回返回報文交換（續(xù)）報文交換（續(xù)）（4）可以設置優(yōu)先權）可以設置優(yōu)先權（5）每個報文都要進行路由）每個報文都要進行路由缺點：缺點：（1）實時性較差）實時性較差（2）有時接收數(shù)據(jù)較多，不得不丟失報文，）有時接收數(shù)據(jù)較多，不得不丟失報文，同時

23、會阻止其它報文的傳送。同時會阻止其它報文的傳送。3. 分組交換分組交換分組交換的傳輸方式也屬于分組交換的傳輸方式也屬于“存儲存儲轉發(fā)轉發(fā)”方方式，不是以報文為單位進行數(shù)據(jù)交換的，而是以式，不是以報文為單位進行數(shù)據(jù)交換的，而是以更短的更短的“報文分組報文分組”為單位進行交換傳輸。為單位進行交換傳輸。分組交換與報文交換的區(qū)別在于限制所傳輸數(shù)據(jù)分組交換與報文交換的區(qū)別在于限制所傳輸數(shù)據(jù)的最大長度的最大長度,典型的最大長度是典型的最大長度是1000或幾千特?；驇浊亍０l(fā)送站將一個長報文分成多個報文分組，接收站發(fā)送站將一個長報文分成多個報文分組，接收站將多個報文分組按順序重新組織成一個長報文。將多個報文

24、分組按順序重新組織成一個長報文。返回返回分組交換（續(xù)）分組交換（續(xù)）返回返回分組交換網(wǎng)在實際應用中有兩種工作方式為數(shù)據(jù)報和虛電分組交換網(wǎng)在實際應用中有兩種工作方式為數(shù)據(jù)報和虛電路方式。路方式。（1）數(shù)據(jù)報方式：數(shù)據(jù)報方式：交換網(wǎng)把進網(wǎng)的任一分組都當作單獨交換網(wǎng)把進網(wǎng)的任一分組都當作單獨的的“小報文小報文”來處理，而不管它屬于哪個報文的分組，就來處理，而不管它屬于哪個報文的分組，就像報文交換中把一份報文進行單獨處理一樣。這種分組交像報文交換中把一份報文進行單獨處理一樣。這種分組交換方式簡稱為數(shù)據(jù)報傳輸方式，作為基本傳輸單位的換方式簡稱為數(shù)據(jù)報傳輸方式，作為基本傳輸單位的“小小報文報文”被稱為數(shù)據(jù)

25、報（被稱為數(shù)據(jù)報（datagram）。）。 在數(shù)據(jù)報方式中，每個數(shù)據(jù)包都獨立進行處理，每個在數(shù)據(jù)報方式中，每個數(shù)據(jù)包都獨立進行處理，每個節(jié)點根據(jù)一個路由選擇算法，為每個數(shù)據(jù)包選擇一條路徑。節(jié)點根據(jù)一個路由選擇算法，為每個數(shù)據(jù)包選擇一條路徑。 一個大的數(shù)據(jù)各個數(shù)據(jù)包可能從不同的路徑達到目的地，一個大的數(shù)據(jù)各個數(shù)據(jù)包可能從不同的路徑達到目的地，每個數(shù)據(jù)包都有相應的分割信息，到達終點以后，接收端每個數(shù)據(jù)包都有相應的分割信息，到達終點以后，接收端可以根據(jù)這些信息把它們重新組裝起來，恢復原來的數(shù)據(jù)可以根據(jù)這些信息把它們重新組裝起來，恢復原來的數(shù)據(jù)塊。塊。數(shù)據(jù)報交換數(shù)據(jù)報交換數(shù)據(jù)報交換返回返回同一報文的不

26、同分組可以有不同的傳輸路徑。同一報文的不同分組可以有不同的傳輸路徑。 同一報文的不同分組到達目的結點時可能出現(xiàn)同一報文的不同分組到達目的結點時可能出現(xiàn)亂序、重復與丟失現(xiàn)象。亂序、重復與丟失現(xiàn)象。 每一個分組在傳輸過程中都必須帶有目的地每一個分組在傳輸過程中都必須帶有目的地址與源地址。址與源地址。 數(shù)據(jù)報方式報文傳輸延遲較大，適用于突發(fā)性數(shù)據(jù)報方式報文傳輸延遲較大，適用于突發(fā)性通信，不適用于長報文、會話式通信。通信，不適用于長報文、會話式通信。 在研究數(shù)據(jù)報交換方式的優(yōu)缺點的基礎上，人們進一步提出了在研究數(shù)據(jù)報交換方式的優(yōu)缺點的基礎上，人們進一步提出了虛電路交換方式。虛電路交換方式。虛電路交換虛

27、電路交換返回返回（2）虛電路方式虛電路方式：類似于線路交換方式。：類似于線路交換方式。虛電路方式試圖將數(shù)據(jù)報方式與線路交換方式虛電路方式試圖將數(shù)據(jù)報方式與線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。虛電路方式在分組發(fā)送之前，數(shù)據(jù)交換效果。虛電路方式在分組發(fā)送之前，需要在發(fā)送方和接收方建立一條在邏輯上連接需要在發(fā)送方和接收方建立一條在邏輯上連接的路徑稱虛電路。的路徑稱虛電路。分組交換（續(xù)）分組交換（續(xù)）返回返回虛電路方式的特點虛電路方式的特點(1) 在每次報文分組發(fā)送之前，必須在發(fā)送方與接收方在每次報文分組發(fā)送之前，必須在發(fā)送方與接收

28、方之間建立一條邏輯連接。之間建立一條邏輯連接。(2) 一次通信的所有報文分組都通過這條虛電路順序傳一次通信的所有報文分組都通過這條虛電路順序傳送，因此報文分組不必帶目的地址、源地址等輔助信息。送，因此報文分組不必帶目的地址、源地址等輔助信息。報文分組到達目的結點時不會出現(xiàn)丟失、重復與亂序的報文分組到達目的結點時不會出現(xiàn)丟失、重復與亂序的現(xiàn)象?，F(xiàn)象。(3) 報文分組通過虛電路上的每個結點時，結點只需要報文分組通過虛電路上的每個結點時，結點只需要做差錯檢測，而不需要做路徑選擇。做差錯檢測，而不需要做路徑選擇。(4) 通信子網(wǎng)中每個結點可以和任何結點建立多條虛電通信子網(wǎng)中每個結點可以和任何結點建立多

29、條虛電路連接。路連接。電路交換、報文交換和分組交換比較電路交換、報文交換和分組交換比較2.4 差錯控制差錯控制 根據(jù)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型，當數(shù)據(jù)根據(jù)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型，當數(shù)據(jù)從信源發(fā)出，經(jīng)過通信信道傳輸，由于從信源發(fā)出，經(jīng)過通信信道傳輸，由于信道總存在著一定的噪聲，數(shù)據(jù)到達信信道總存在著一定的噪聲，數(shù)據(jù)到達信宿端后，接收的信號實際上是數(shù)據(jù)信號宿端后，接收的信號實際上是數(shù)據(jù)信號和噪聲信號的疊加。接收端在取樣時鐘和噪聲信號的疊加。接收端在取樣時鐘作用下接收數(shù)據(jù)，并根據(jù)閾值電平判斷作用下接收數(shù)據(jù)，并根據(jù)閾值電平判斷信號電平。如果噪聲對信號的影響非常信號電平。如果噪聲對信號的影響非常大時，就會造成數(shù)據(jù)的

30、傳輸錯誤，大時，就會造成數(shù)據(jù)的傳輸錯誤， 返回返回數(shù)據(jù)通信中的實際情況數(shù)據(jù)通信中的實際情況通信信道中的噪聲 n通信信道中的噪聲分為熱噪聲和沖擊噪聲。n熱噪聲：熱噪聲：是由傳輸媒體的電子熱運動產(chǎn)生的，其特點是時刻存在，幅度小，干擾強度與頻率無關，但頻譜很寬，屬于隨機噪聲。n由熱噪聲引起的差錯屬于一種隨機差錯。n沖擊噪聲：沖擊噪聲：是由外界電磁干擾引起的，與熱噪聲相比，沖擊噪聲的幅度較大，是引起差錯的主要原因。沖擊噪聲持續(xù)時間與數(shù)據(jù)傳輸中每個比特的發(fā)送時間相比，可能較長，因而沖擊噪聲引起的相鄰多個數(shù)據(jù)位出錯呈突發(fā)性。n沖擊噪聲引起的傳輸差錯稱為突發(fā)差錯。 差錯的控制 n在數(shù)據(jù)通信中，原發(fā)送信息，不

31、具備抗干擾性能，如果引入冗余度后，就可以使新的碼組具有一定的抗干擾能力。n例如，兩個碼元構成四種碼組00、01、10、11，無法檢錯，而使用三個碼元，有用碼組為000、011、101和110；n目前差錯控制常采用冗余編碼方案，檢測和糾正信息傳輸中產(chǎn)生的錯誤。n冗余編碼思想就是：把要發(fā)送的有效數(shù)據(jù)在發(fā)送時按照所使用的某種差錯編碼規(guī)則加上控制碼（冗余碼），當信息到達接收端后，再按照相應的校驗規(guī)則檢驗收到的信息是否正確。差錯編碼n差錯檢測編碼：n奇偶校驗碼；nCRC循環(huán)冗余碼等奇偶校驗碼n 奇偶校驗是一種最基本的校驗方法，其規(guī)則是在原始數(shù)據(jù)位后附加一個校驗位，構成一個帶有校驗位的碼組，使得碼組中“1

32、”的個數(shù)成為偶數(shù)（稱為偶校驗）或者奇數(shù)（稱為奇校驗），并把整個碼組一起發(fā)送出去。n 接收端在收到信號后，對每一個碼組檢查其中“1”的個數(shù)是否為偶數(shù)（對奇校驗則檢查“1”的個數(shù)是否為奇數(shù)），如果檢查通過就認為收到的數(shù)據(jù)正確，否則發(fā)回一個信號給發(fā)送端，要求重新發(fā)送該數(shù)據(jù)。奇偶校驗又可分為垂直奇偶校驗、水平奇偶校驗和水平垂直奇偶校驗。n（1）垂直奇偶校驗垂直奇偶校驗（2）水平奇偶校驗 為了降低對突發(fā)錯誤的漏檢率，可以采用水平奇偶校驗的方法。水平奇偶校驗又稱為橫向奇偶校驗，它是對各個信息段的相應位橫向進行編碼，產(chǎn)生一個奇偶校驗冗余位。水平奇偶校驗循環(huán)冗余碼CRCn循環(huán)冗余校驗碼（Cycle Redun

33、dancy Check，簡稱CRC）是一種被廣泛采用的多項式編碼。所謂多項式碼，就是將二進制形式的碼元看作是僅具有“0”或“1”兩種取值的多項式的系數(shù)，k個碼元看做是k項多項式xk-1+x0表達式的系數(shù)。例如101101對應的多項式是x5+x3+x2+1,而多項式x5+x3+x2+x+1對應的代碼為101111。nCRC的原理為：假設要傳送的信息有k位，則發(fā)送端會自動加上r位的校驗序列，然后再傳送出去，這k+r位數(shù)可以被某個事先設定好的數(shù)整除。當接收端收到數(shù)據(jù)后用原先那個設定好的數(shù)來除，若沒有余數(shù)出現(xiàn)，則表示數(shù)據(jù)傳送正確，相反地，若有余數(shù)出現(xiàn)，則表示數(shù)據(jù)傳送有誤。循環(huán)冗余碼CRC循環(huán)冗余碼CR

34、CnCRC碼在發(fā)送端編碼和接收端校驗碼時，都可以利用生成多項式G（x）來得到。K位要發(fā)送的信息可對應（k-1）次的多項式K（x），r位的冗余位則對應于一個（r-1）次的多項式R（x），由k位信息位加r位冗余位組成的n=k+r位碼字則對應于一個（n-1）次的多項式p（x）= xrm（x） +R（x）。n由信息位產(chǎn)生冗余位的編碼過程，就是已知m（x）求R（x）的過程。在CRC碼中可以通過找到一個特定的r次多項式G（x），然后用xrm（x）去除以G（x），得到的余式就是R（x）。 循環(huán)冗余碼CRCn例如：要發(fā)送的信息位101011011，雙方約定G(x)=x4+x3+x2+1作為生成多項式,求出CR

35、C碼的校驗序列碼，并驗證收到的碼字的正確性。n編碼 信息序列101011011對應的碼多項式為K（x）=x8+x6+x4+x3+x+1；xrm（x）=x12+x10+x8+x7+x5+x4，對應的代碼為1010110110000(其實就是在原信息位101011011后加4個0,其中4為生成多項式G(x)=x4+x3+x2+1的最高次冪)；生成多項式G（x）=x4+x3+x2+1對應的代碼為11101。n 用模2除法進行1010110110000除以11101，過程如圖2.22所示,得到的最后余數(shù)0110就是冗余位，相應的R（x）=x2+x。n由于p（x）=xrm（x）+R（x）= x12+x1

36、0+x8+x7+x5+x4+x2+x,對應的要傳輸?shù)腃RC為1010110110110(即在信息位101011011的后面加上0110,熟練后可直接在信息位后面加冗余位來得到要傳輸?shù)拇a字。循環(huán)冗余碼CRC循環(huán)冗余碼CRCn在接收方收到此碼字后,再將此碼字除以生成多項式G(x)所對應二進制位串11101,若能整除,即余數(shù)為零,則表明傳輸中沒有錯,否則,表明傳輸有差錯2.5 數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì) 2.5.1 有線傳輸介質(zhì)有線傳輸介質(zhì) 2.5.2 無線傳輸介質(zhì)無線傳輸介質(zhì) 返回返回主要內(nèi)容主要內(nèi)容2.3.1 有線傳輸介質(zhì)有線傳輸介質(zhì)2.3.1 有線傳輸介質(zhì)有線傳輸介質(zhì) 1雙絞線雙絞線 雙絞線由兩根彼此絕緣的銅導線組成，如下圖。雙絞線既能傳輸雙絞線由兩根彼此絕緣的銅導線組成，如下圖。雙絞線既能傳輸模擬信號，也能傳輸數(shù)字信號。雙絞線分為屏蔽雙絞線（模擬信號，也能傳輸數(shù)字信號。雙絞線分為屏蔽雙絞線（STPSTP）與）與非屏蔽雙絞線（非屏蔽雙絞線（UTPUTP）兩大