第2章 物理層(第3版)

1、1第二章第二章 物理層物理層計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是如何連接在一起的？數(shù)字信號和電信號的關(guān)系是什么？2 2.12.1數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ) 2.2 2.2 數(shù)據(jù)交換技術(shù)數(shù)據(jù)交換技術(shù) 2.3 2.3 物理層特性物理層特性 2.42.4物理層協(xié)議舉例物理層協(xié)議舉例 2.5 ADSL2.5 ADSL技術(shù)技術(shù)332.1.1 數(shù)據(jù)通信基本概念2.1.2 數(shù)據(jù)編碼技術(shù)2.1.5 差錯(cuò)控制2.1.3 數(shù)據(jù)通信方式2.1.4 多路復(fù)用技術(shù)本節(jié)主要內(nèi)容本節(jié)主要內(nèi)容41 1數(shù)據(jù)數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)是指由數(shù)字、字符和符號等組成，可以用來描述任何概念和事物，是信息的載體； 是把事件的某些屬性規(guī)范化后的表現(xiàn)形式。是把事件的某些屬性規(guī)范

2、化后的表現(xiàn)形式。 例：例：0750-37252350750-3725235 1.90 1.90米米 數(shù)據(jù)可分為模擬數(shù)據(jù)模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)兩種形式。 5(analog data) 具有可連續(xù)變化的值,通常用各種測量單位表示 時(shí)間、身高、體重、溫度、教師上課的聲音等。(digital data) 具有離散值且可以計(jì)數(shù)的。 聽課同學(xué)的人數(shù)，教室電燈開關(guān)的狀態(tài)等。6信息信息是數(shù)據(jù)的具體內(nèi)容和解釋，有具體的含義； 是人對現(xiàn)實(shí)世界事物存在方式或運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的某種認(rèn)識是人對現(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。 某摩托車時(shí)速某摩托車時(shí)速300公里公里/小時(shí)小時(shí)72 2信號信號 信號信號是數(shù)據(jù)的表示形

3、式，是數(shù)據(jù)的具體的物理表是數(shù)據(jù)的具體的物理表現(xiàn)現(xiàn)，如電壓、磁場強(qiáng)度等。，如電壓、磁場強(qiáng)度等。數(shù)據(jù)要進(jìn)行傳輸數(shù)據(jù)要進(jìn)行傳輸, 必須將其轉(zhuǎn)換為某種信號。必須將其轉(zhuǎn)換為某種信號。 信號也有模擬信號模擬信號和數(shù)字信號數(shù)字信號兩種形式。8(analog signals) 指時(shí)間上和空間上連續(xù)變化的信號； 例如連續(xù)變化的電壓值表示。(digital signals) 是指一系列在時(shí)間上離散的信號。 例如有限個(gè)特定的電壓值。9（a）模擬信號 （b）數(shù)字信號 1011100模擬信號特點(diǎn)：模擬信號特點(diǎn)： 波動(dòng)性；波動(dòng)性； 持續(xù)變化；持續(xù)變化； 反映事物的本質(zhì)；反映事物的本質(zhì)； 在電信業(yè)已經(jīng)被廣在電信業(yè)已經(jīng)被廣

4、泛使用超過泛使用超過100年；年；數(shù)字信號特點(diǎn)：數(shù)字信號特點(diǎn)： 離散性；離散性； 躍變性；躍變性； 設(shè)備性能先進(jìn)，設(shè)備性能先進(jìn)， 較為便宜；較為便宜； 10雪六角形涼白色信息數(shù)據(jù)信號信息、數(shù)據(jù)、信號信息、數(shù)據(jù)、信號 11 信號所走過的路徑稱之為信道信道。數(shù)據(jù)以信號形式在信道上傳輸。 模擬信號所走過的路徑是模擬信道，用帶寬帶寬來描述； 數(shù)字信號所走過的路徑是數(shù)字信道，用數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)傳輸速率速率的來描述。12信道是信號在通信系統(tǒng)中傳輸?shù)耐ǖ?。信道主機(jī)AInternet主機(jī)B物理信道物理信道（傳輸介質(zhì)）（傳輸介質(zhì)）邏輯信道在一條物理信道上，可以建立多條邏輯信道，而每一條邏輯信道，只允 許一路信號通過

5、。13 數(shù)據(jù)傳輸速率數(shù)據(jù)傳輸速率也稱為比特率比特率，指每秒傳輸?shù)淖畲蟊忍財(cái)?shù)，用（bit/sbit/s） （比特每秒）表示，與信道有關(guān)。 調(diào)制速率調(diào)制速率又稱為碼元傳輸速率碼元傳輸速率。一個(gè)數(shù)字脈沖稱為一個(gè)碼元，我們用碼元傳輸速率表示單位時(shí)間內(nèi)信號波形的最大變換次數(shù)，即單位時(shí)間內(nèi)通過信道傳輸?shù)拇a元個(gè)數(shù)。若信號脈沖的寬度為T秒，則碼元傳輸速率B=1/T。單位叫做波特（Baud），所以碼元傳輸速率也叫做波特率。 數(shù)據(jù)傳輸速率與調(diào)制速率是兩個(gè)不同的概念，但是在數(shù)量上卻有一定的關(guān)系。碼元攜帶的信息量由碼元取的狀態(tài)個(gè)數(shù)決定。若碼元取2種狀態(tài)，則一個(gè)碼元攜帶1比特（bit）信息。若碼元可取4種狀態(tài)，則一個(gè)碼

6、元可攜帶2比特信息。數(shù)據(jù)傳輸速率用S表示，調(diào)制速率用B表示，碼元狀態(tài)數(shù)用N表示，則數(shù)據(jù)傳輸速率與調(diào)制速率的關(guān)系為： S=BLog S=BLog2 2N N 3 3數(shù)據(jù)傳輸速率和調(diào)制速率數(shù)據(jù)傳輸速率和調(diào)制速率14電話模擬數(shù)據(jù)模擬信號（a）模擬數(shù)據(jù)在模擬信道上傳輸調(diào)制/解調(diào)器數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)模擬信號（b）數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)在模擬信道上傳輸編碼解碼器（c）模擬數(shù)據(jù)在數(shù)字信道上傳輸模擬數(shù)據(jù)數(shù)字信號數(shù)據(jù)要進(jìn)行傳輸數(shù)據(jù)要進(jìn)行傳輸, 必須將其轉(zhuǎn)換為某種信號。必須將其轉(zhuǎn)換為某種信號。15在計(jì)算機(jī)中，數(shù)據(jù)是以離散的二進(jìn)制“0”、“1”比特序列方式表示的。計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)在傳輸過程中的數(shù)據(jù)編碼類型主要取決于它采用的通信信道所支持的數(shù)據(jù)通

7、信類型。通信信道分為模擬信道和數(shù)字信道，而依賴于信道傳輸?shù)臄?shù)據(jù)也分為模擬數(shù)據(jù)與數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。因此，數(shù)據(jù)的編碼方法包括數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的編碼與調(diào)制和模擬數(shù)據(jù)的編碼與調(diào)制。16四種具體的編碼四種具體的編碼因?yàn)槌休d數(shù)據(jù)時(shí)的信號不同，分為4種具體的編碼方式：數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)采用數(shù)字信號編碼數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)采用數(shù)字信號編碼(主要講解主要講解)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)采用模擬信號編碼模擬數(shù)據(jù)采用數(shù)字信號編碼模擬數(shù)據(jù)采用模擬信號編碼17n 數(shù)字信號(如電信號，下同)l 離散的不連續(xù)的電壓(或電流)脈沖l 一個(gè)脈沖代表一個(gè)信號元素(碼元) l 二進(jìn)制數(shù)據(jù)可直接編碼成信號元素?cái)?shù)字?jǐn)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的編碼數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的編碼1. 1. 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)用數(shù)

8、字信號表示數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)用數(shù)字信號表示問題是，如對二進(jìn)制數(shù)字問題是，如對二進(jìn)制數(shù)字0和和1，用什么代表，用什么代表0，用什，用什么代表么代表1，這就涉及到如何，這就涉及到如何編碼的問題。編碼的問題。18電子元件只電子元件只有兩種穩(wěn)定的狀態(tài):用電流表示用電流表示( (通電與斷電通電與斷電) ) 通電：表示通電：表示 1 1 斷電：表示斷電：表示 0 0I I1A電流電流I I0An 用電壓表示（正電平與負(fù)電平）用電壓表示（正電平與負(fù)電平） 正電平：表示正電平：表示 1 1 負(fù)電平：表示負(fù)電平：表示 0 05V5V電壓電壓5V5V0101011010101119“數(shù)字?jǐn)?shù)字- -數(shù)字?jǐn)?shù)字”編碼類型編碼類型

9、n單極性碼（單電平單電平） 非零電平代表一種信號邏輯狀態(tài)，零電平代表另一種n雙極性碼 (雙電平雙電平) 正電平代表一種信號邏輯狀態(tài)，負(fù)電平代表另一種n(差分)曼徹斯特編碼（多電平多電平） 無線路信號代表一種信號邏輯狀態(tài)，正電平和負(fù)電平交替代表另一種20單極性編碼l 傳送數(shù)字信號最簡單的方法l 只用一個(gè)電平即可表示兩個(gè)二進(jìn)制數(shù)字。通常0是用零電平即空閑的線路狀態(tài)表示。注：脈沖的極性指其電平的正負(fù)?！皢螛O性”得名于它的電平只有一“極”。 1 2 3 4 5 6 7 8 (ms)21單極性編碼存在的問題單極性編碼存在的問題 兩個(gè)問題使得單極性編碼在信號傳輸應(yīng)用中使用不多兩個(gè)問題使得單極性編碼在信號傳

10、輸應(yīng)用中使用不多: :n 直流分量直流分量（DC Component）l信號的平均振幅不是零。l不能由沒有處理直流分量能力的媒體傳輸，如微波或變壓器。l主要用于光纖傳輸。n 同步問題同步問題（Synchronization）l在一個(gè)碼元時(shí)間內(nèi)，不是有電壓(或電流),就是無電壓(或電流) ，電脈沖之間沒有間隔，不易區(qū)分識別。所以接收方不能正確識別每一個(gè)比特何時(shí)開始、何時(shí)結(jié)束(原始數(shù)據(jù)中出現(xiàn)連續(xù)的1或0時(shí)）。22請看下圖到底有幾個(gè)”1”（用高電平表示）?當(dāng)一臺(tái)設(shè)備發(fā)送一個(gè)比特的數(shù)字信號時(shí)，它將在一定的周期內(nèi)（假定為T）產(chǎn)生一個(gè)持續(xù)的信號。一個(gè)內(nèi)置的時(shí)鐘負(fù)責(zé)定時(shí)。接收設(shè)備必須知道信號的周期，這樣它才

11、能在每個(gè)T 時(shí)間單元內(nèi)對信號進(jìn)行采樣。它也有一個(gè)負(fù)責(zé)定時(shí)的內(nèi)置時(shí)鐘。剩下的就是確保收發(fā)兩端的兩個(gè)時(shí)鐘使用同樣的T 。但兩個(gè)時(shí)鐘能完全一致么？ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 (ms)23 答案是否定的。原因在于：任何物理設(shè)備都存在著設(shè)計(jì)上的局限性和缺陷。幾乎可以肯定任何兩個(gè)時(shí)鐘都存在著微小的差別，這使得設(shè)備無法對傳輸信號作十分精確的采樣。就象指揮家確保演奏者的同步一樣，通信設(shè)備也需要某種機(jī)制以使它們的定時(shí)保持一致。但如果信號改變的話，這種改變就可以用來保持設(shè)備的同步。有些強(qiáng)制信號改變的編碼方案就是基于這個(gè)原因。24 用戶A用戶B我發(fā)了幾個(gè)大箱幾個(gè)小箱?四個(gè)大箱四箱小箱25用戶A用戶B

12、我發(fā)了幾個(gè)大箱幾個(gè)小箱?？大概是2626 0 1 1 0 1 0 0 1 0 1 1 0 1 0 0 1（a）單極性不歸零碼 （b）單極性歸零碼0,1狀態(tài)下都沒法同步狀態(tài)下都沒法同步1狀態(tài)下可同步，但狀態(tài)下可同步，但0狀態(tài)下狀態(tài)下仍沒法同步仍沒法同步2727（a）雙極性不歸零碼 （b）雙極性歸零碼 雙極性編碼圖 0 1 1 0 1 0 0 1 0 1 1 0 1 0 0 1雙極性編碼詳細(xì)說明見課本詳細(xì)說明見課本P26還是不能解決同步問題還是不能解決同步問題可以解決同步問題可以解決同步問題28雙極性歸零編碼l歸零編碼使用兩組電平值：歸零編碼使用兩組電平值：正正- -零，負(fù)零，負(fù)- -零零l信號變

13、化不是發(fā)生在比特之信號變化不是發(fā)生在比特之間而是發(fā)生在每個(gè)比特內(nèi)。間而是發(fā)生在每個(gè)比特內(nèi)。在每個(gè)比特間隙的中段，信在每個(gè)比特間隙的中段，信號將歸零。號將歸零。l比特比特“1”1”實(shí)際上是用正電平實(shí)際上是用正電平跳變到零表示，比特跳變到零表示，比特“0”0”則則用負(fù)電平跳變到零表示，而用負(fù)電平跳變到零表示，而不是僅僅通過電平的正負(fù)來不是僅僅通過電平的正負(fù)來表示。表示。l在每個(gè)比特內(nèi)產(chǎn)生信號變化在每個(gè)比特內(nèi)產(chǎn)生信號變化可以解決同步問題?？梢越鉀Q同步問題。 缺缺 點(diǎn)點(diǎn) 但這種編碼方案但這種編碼方案中每比特需要兩次信中每比特需要兩次信號變化，從而占用了號變化，從而占用了更多的帶寬。更多的帶寬。29 數(shù)

14、據(jù)由電平變化而非電平高低表示。 檢測信號跳變比檢測信號電平高低更可靠。 在復(fù)雜傳輸系統(tǒng)中，信號的正負(fù)極性可能失去意義。如在一條多支路雙絞線線路上，當(dāng)雙絞線與某相連設(shè)備引腳的接線接反時(shí)，如果采用前面的編碼，所有的0和1都將顛倒。采用差分編碼則不會(huì)出現(xiàn)這種顛倒現(xiàn)象。差分編碼30l解決同步問題的最解決同步問題的最佳方案佳方案l信號在比特間隔中信號在比特間隔中發(fā)生改變但并不歸發(fā)生改變但并不歸零零l現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)中常用的現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)中常用的編碼方式編碼方式: :l曼徹斯特編碼曼徹斯特編碼l差分曼徹斯特編差分曼徹斯特編碼碼曼徹斯特編碼及差分曼徹斯特編碼曼徹斯特編碼及差分曼徹斯特編碼3131（a）曼徹斯特編碼）曼徹斯

15、特編碼曼徹斯特編碼曼徹斯特編碼01001011每個(gè)比特間隔的中每個(gè)比特間隔的中間位置處都存在一個(gè)跳間位置處都存在一個(gè)跳變。這種中間處的跳變變。這種中間處的跳變既含有時(shí)鐘信息，也含既含有時(shí)鐘信息，也含有數(shù)據(jù)信息：有數(shù)據(jù)信息：每一碼元每一碼元時(shí)間間隔內(nèi)，從高到低時(shí)間間隔內(nèi)，從高到低的跳變代表的跳變代表1 1，從低到高，從低到高的跳變代表的跳變代表0 (0 (注意有注意有些系統(tǒng)也可能相反些系統(tǒng)也可能相反) )。 3232（b）差分曼徹斯特編碼）差分曼徹斯特編碼差分曼徹斯特編碼差分曼徹斯特編碼01001011比特間隔中間比特間隔中間位置處的跳變僅含位置處的跳變僅含有時(shí)鐘信息。有時(shí)鐘信息。在每在每個(gè)碼元

16、開始時(shí)個(gè)碼元開始時(shí)( (處處) )如果出現(xiàn)跳變表示如果出現(xiàn)跳變表示0 0，如果沒有跳變表，如果沒有跳變表示示1 1。33332數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)用模數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)用模擬信號表示擬信號表示二進(jìn)制數(shù)字（a）調(diào)幅制（b）調(diào)頻制（c）絕對調(diào)相制（d）相對調(diào)相制 調(diào)制方式示意圖0110100134343. 模擬數(shù)據(jù)用數(shù)字信號表示模擬數(shù)據(jù)用數(shù)字信號表示采樣編碼電平量化模擬信號數(shù)字信號(a) 原始信號(b) 按周期T進(jìn)行采樣(c) 對采樣值進(jìn)行量化(d) 對量化后的樣值進(jìn)行編碼000001010011100101110111013535根據(jù)奈奎斯特（Nyquist）采樣定理：在進(jìn)行模擬/數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換過程中，當(dāng)采樣頻率大于

17、信號中最高頻率2倍時(shí)，采樣之后的數(shù)字信號完整地保留了原始信號中的信息頻率，即ssm12Tff式中：fs采樣頻率；Ts采樣周期；fm原模擬信號的最高頻率。3. 模擬數(shù)據(jù)用數(shù)字信號表示模擬數(shù)據(jù)用數(shù)字信號表示36 按信號的傳輸方向分，數(shù)據(jù)通信可以分為單工、半雙工和全雙工三種工作方式。 單工通信單工通信：只能在一個(gè)方向上傳輸。：只能在一個(gè)方向上傳輸。 半雙工通信半雙工通信：通信雙方交替發(fā)送和接收信息，但不能同：通信雙方交替發(fā)送和接收信息，但不能同時(shí)進(jìn)行。時(shí)進(jìn)行。 全雙工通信全雙工通信：同時(shí)進(jìn)行雙向信息傳送。：同時(shí)進(jìn)行雙向信息傳送。 在通信過程中，發(fā)送方和接收方必須在時(shí)間上保持同步，才能準(zhǔn)確地傳送信息。

18、在傳送由多個(gè)碼元組成的字符以及由許多字符組成的數(shù)據(jù)塊時(shí)，通信雙方要就信息的起止時(shí)間取得一致，這種同步作用有兩種不同的方式，因而也對應(yīng)了兩種不同的傳輸方式。 37 異步傳輸：異步傳輸：異步傳輸：異步傳輸： 每傳一個(gè)字節(jié)，前后加上起始位和結(jié)束位；每傳一個(gè)字節(jié)，前后加上起始位和結(jié)束位； 起始位：起始位：0 表示表示 結(jié)束位：結(jié)束位：1 表示表示 異步傳輸異步傳輸 0 1 1 0 1 1 0 1起起始始位位結(jié)結(jié)束束位位發(fā)送方發(fā)送方接收方接收方傳輸數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)01101101（1字節(jié)）字節(jié)）0 0 1 1 0 1 1 0 11實(shí)現(xiàn)簡單，但傳輸效率低，用于低速數(shù)據(jù)傳輸實(shí)現(xiàn)簡單，但傳輸效率低，用于低速數(shù)據(jù)傳

19、輸39n同步傳輸同步傳輸 取消起始位和結(jié)束位，收發(fā)雙方統(tǒng)一取消起始位和結(jié)束位，收發(fā)雙方統(tǒng)一時(shí)鐘后，以固定時(shí)鐘和節(jié)拍發(fā)送和接收時(shí)鐘后，以固定時(shí)鐘和節(jié)拍發(fā)送和接收數(shù)據(jù)數(shù)據(jù) 同步傳輸：包括比特同步和數(shù)據(jù)塊（字符）同同步傳輸：包括比特同步和數(shù)據(jù)塊（字符）同步兩種方式。步兩種方式。 同步傳輸同步傳輸發(fā)送方發(fā)送方接收方接收方傳輸數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù) （眾多眾多字節(jié)）字節(jié)）實(shí)現(xiàn)相對復(fù)雜，但傳輸效率高，用于高速數(shù)據(jù)傳輸實(shí)現(xiàn)相對復(fù)雜，但傳輸效率高，用于高速數(shù)據(jù)傳輸請求請求同步同步字符字符第一第一字節(jié)字節(jié)第二第二字節(jié)字節(jié)第第n字節(jié)字節(jié)請求請求終止終止字符字符41n 多路復(fù)用技術(shù) 定義：為提高線路利用率，使多路數(shù)據(jù)信號共同

20、使用一條線路進(jìn)行傳輸； 頻分多路復(fù)用時(shí)分多路復(fù)用波分多路復(fù)用42+( )+A1A2B1B2C1C2A1A2B1B2C1C2共享信道(a) 使用單獨(dú)的信道(b) 使用共享信道復(fù)用分用431 1頻分多路復(fù)用（頻分多路復(fù)用（Frequency Division MFrequency Division Multiplexingultiplexing，F(xiàn)DMFDM） 96kHz100kHz104kHz108kHz圖2-9 頻分多路復(fù)用44 頻分多路復(fù)用是把信道的可用頻帶分成多個(gè)互不交疊的頻段（帶） ，每個(gè)信號占其中一個(gè)頻段。接收時(shí)用適當(dāng)?shù)臑V波器分離出不同信號，分別進(jìn)行解調(diào)接收。 頻分多路復(fù)用（模擬傳輸）

21、u頻分多路復(fù)用頻分多路復(fù)用FDMFDM ( (F Frequency requency D Division ivision M Multipleultiplexing)xing)u將線路將線路頻帶資源頻帶資源劃分為多個(gè)劃分為多個(gè)子頻帶子頻帶，每個(gè)通信信道占，每個(gè)通信信道占用用所屬所屬的的子頻帶子頻帶；u即使一個(gè)即使一個(gè)子頻帶子頻帶處于處于空閑空閑時(shí)，其他通信信道時(shí)，其他通信信道不得占用不得占用；u 子頻帶子頻帶間為避免間為避免信道干繞信道干繞，設(shè)立，設(shè)立保護(hù)帶保護(hù)帶；頻帶資源珠江電視臺(tái)珠江電視臺(tái)中央電視臺(tái)中央電視臺(tái)廣東電視臺(tái)廣東電視臺(tái)462 2時(shí)分多路復(fù)用（時(shí)分多路復(fù)用（Time Divis

22、ion MultiTime Division Multiplexingplexing，TDMTDM） 圖2-10 時(shí)分多路復(fù)用n將傳輸時(shí)間劃分為特定的將傳輸時(shí)間劃分為特定的時(shí)間段時(shí)間段（幀）；（幀）；n將將每一幀每一幀劃分為若干劃分為若干時(shí)間隙時(shí)間隙，均衡均衡分配給各個(gè)分配給各個(gè)端口用戶端口用戶；n缺點(diǎn)：即使缺點(diǎn)：即使端口空閑端口空閑，也要占用時(shí)間隙，時(shí)隙浪費(fèi)嚴(yán)重；，也要占用時(shí)間隙，時(shí)隙浪費(fèi)嚴(yán)重；多多路路復(fù)復(fù)用用器器4321服務(wù)器服務(wù)器幀幀時(shí)分多路復(fù)用時(shí)分多路復(fù)用（數(shù)字傳輸）（數(shù)字傳輸）總線總線483 3波分多路復(fù)用（波分多路復(fù)用（Wave Division MultiWave Divisio

23、n Multiplexingplexing，WDMWDM） 49 根據(jù)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型，當(dāng)數(shù)據(jù)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(dá)信宿端后，接收的信號實(shí)際上是數(shù)據(jù)信號和噪聲信號的疊加。接收端在取樣時(shí)鐘作用下接收數(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大時(shí)，就會(huì)造成數(shù)據(jù)的傳輸錯(cuò)誤 50數(shù)據(jù)通信中的實(shí)際情況數(shù)據(jù)通信中的實(shí)際情況51通信信道中的噪聲通信信道中的噪聲 通信信道中的噪聲分為熱噪聲和沖擊噪聲。 熱噪聲熱噪聲 是由傳輸媒體的電子熱運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的，其特點(diǎn)是時(shí)刻存在，幅度小，干擾強(qiáng)度與頻率無關(guān)，但頻譜很寬，屬于隨機(jī)噪聲。 由熱噪聲引起的差錯(cuò)屬于一種隨

24、機(jī)差錯(cuò)。 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(cuò)的主要原因。沖擊噪聲持續(xù)時(shí)間與數(shù)據(jù)傳輸中每個(gè)比特的發(fā)送時(shí)間相比，可能較長，因而沖擊噪聲引起的相鄰多個(gè)數(shù)據(jù)位出錯(cuò)呈突發(fā)性。 沖擊噪聲引起的傳輸差錯(cuò)稱為突發(fā)差錯(cuò)。52 1差錯(cuò)控制方式差錯(cuò)控制方式 （1）前向糾錯(cuò)）前向糾錯(cuò)FEC ：在發(fā)送端將數(shù)據(jù)按糾錯(cuò)碼發(fā)送，具有一定：在發(fā)送端將數(shù)據(jù)按糾錯(cuò)碼發(fā)送，具有一定的糾錯(cuò)能力。的糾錯(cuò)能力。 （2）自動(dòng)重發(fā)請求）自動(dòng)重發(fā)請求ARQ ：在發(fā)送端將數(shù)據(jù)按檢錯(cuò)碼發(fā)送，具有：在發(fā)送端將數(shù)據(jù)按檢錯(cuò)碼發(fā)送，具有較強(qiáng)的檢錯(cuò)功能，但不能確定錯(cuò)誤位置。較強(qiáng)的檢錯(cuò)功能，但不能確定錯(cuò)誤位置

25、。 2差錯(cuò)控制編碼差錯(cuò)控制編碼 （1）奇偶校驗(yàn)碼：奇偶校驗(yàn)碼：先將要發(fā)送的數(shù)據(jù)塊分組，然后在每組的數(shù)先將要發(fā)送的數(shù)據(jù)塊分組，然后在每組的數(shù)據(jù)碼元后面附加一個(gè)冗余位，使得該組連冗余位在內(nèi)的碼字中據(jù)碼元后面附加一個(gè)冗余位，使得該組連冗余位在內(nèi)的碼字中“1”的個(gè)數(shù)為偶數(shù)（的個(gè)數(shù)為偶數(shù)（偶校驗(yàn)偶校驗(yàn)）或奇數(shù)（）或奇數(shù)（奇校驗(yàn)奇校驗(yàn)）。）。53 水平水平奇偶校驗(yàn)奇偶校驗(yàn)例子：例子：字符ASCII水平奇校驗(yàn)H10 0 1 0 0 01a11 0 0 0 0 10m11 0 1 1 0 10g11 0 0 1 1 10n11 0 1 1 1 00c11 0 0 0 1 11o11 0 1 1 1 10垂直奇

26、校驗(yàn)01 1 1 1 1 0154（2 2）循環(huán)冗余碼循環(huán)冗余碼(CRC)(CRC)前提前提:發(fā)送方和接受方必須事先商定一個(gè)二進(jìn)制數(shù)G(x) (生成多項(xiàng)式),發(fā)送端發(fā)送端:計(jì)算校驗(yàn)和,將校驗(yàn)和加在數(shù)據(jù)末尾,使這個(gè)帶校驗(yàn)和的數(shù)據(jù)能被G(x)除盡.接收端接收端:收到帶校驗(yàn)和的數(shù)據(jù)后,用G(x)去除它,如果有余數(shù),則傳輸出錯(cuò)實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn):用簡單的硬件(移位寄存器電路)即可55數(shù)據(jù)=1101011011G(x) (生成多項(xiàng)式)=10011循環(huán)冗余碼循環(huán)冗余碼(CRC)例子：例子：傳輸碼元=數(shù)據(jù)（移位后）+余數(shù) 1101011011111056 （2）循環(huán)冗余碼循環(huán)冗余碼 將數(shù)據(jù)信息用多項(xiàng)式將數(shù)據(jù)信息用多項(xiàng)

27、式K(X)表示。表示。 如如101011 K(X)=X5+X3+X+1 ，最高冪次為，最高冪次為k。 收發(fā)雙方商定一個(gè)生成多項(xiàng)式收發(fā)雙方商定一個(gè)生成多項(xiàng)式G(X) 。 G(X)的最高冪次為的最高冪次為r，最高位和最低位系數(shù)必須為，最高位和最低位系數(shù)必須為1， 且且rk。如取。如取r=4，則，則G(X)可取為可取為X4+X3+1 ，對應(yīng)二進(jìn)制序列為，對應(yīng)二進(jìn)制序列為11001。57 發(fā)送端編碼：發(fā)送端編碼： A K(X)*Xr即在數(shù)據(jù)信息位的未尾添加即在數(shù)據(jù)信息位的未尾添加r個(gè)零，即為個(gè)零，即為 1010110000。 B K(X)*Xr/ G(X) (作二進(jìn)制除作二進(jìn)制除)，不進(jìn)位不借位，余數(shù)

28、為，不進(jìn)位不借位，余數(shù)為 R(X) 。如：。如：1010110000/11001，余數(shù)為，余數(shù)為1001。 C實(shí)際傳送的位串多項(xiàng)式實(shí)際傳送的位串多項(xiàng)式T(X)= K(X)*Xr+ R(X) ，如：，如： 1010111001。 接收端解碼：接收端解碼： 將將T(X)/ G(X) ，若余數(shù)為零，則傳輸無誤，否則判為有，若余數(shù)為零，則傳輸無誤，否則判為有 誤。如：誤。如：1010111001/11001，余數(shù)為零，傳輸無誤。，余數(shù)為零，傳輸無誤。58 標(biāo)準(zhǔn)生成多項(xiàng)式：標(biāo)準(zhǔn)生成多項(xiàng)式： CRC-12：X12+X11+X3+X2+X+1 CRC-16：X16+X15+X2+1 CRC-ITU：X16+

29、X12+X5+1 CRC-32： X32+X26+X23+X22+X16+X12+X11+X10+X8+X7+X5+X4+X2+X+159 網(wǎng)絡(luò)中通常使用3種交換技術(shù)： 電路交換、報(bào)文交換、分組交換。1電路交換電路交換 電路交換就是指在源主機(jī)和目的主機(jī)之間利用中間節(jié)點(diǎn)建立一條實(shí)際的物理通路，在整個(gè)傳輸過程中，這條通路被獨(dú)占，直到通信結(jié)束。 整個(gè)通信過程包括三個(gè)階段：（詳見課本P35) 建立連接；建立連接； 傳輸數(shù)據(jù)；傳輸數(shù)據(jù)； 拆除連接。拆除連接。 電路交換電路交換（公共電話網(wǎng)絡(luò)）電路交換（公共電話網(wǎng)絡(luò)）為通信站之間提供一條為通信站之間提供一條物理專用臨時(shí)物理專用臨時(shí)通道；通道；u電路建立（建

30、立連接）電路建立（建立連接） 發(fā)送方發(fā)送請求，完成交換網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送方發(fā)送請求，完成交換網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)每個(gè)節(jié)點(diǎn)的連接，建立一條的連接，建立一條臨時(shí)物理傳輸臨時(shí)物理傳輸通道；通道；呼叫方呼叫方接聽方接聽方 電路交換為通信站之間提供一條為通信站之間提供一條物理專用臨時(shí)物理專用臨時(shí)通道；通道；u 電路建立電路建立u 數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)傳輸u電路拆除電路拆除 發(fā)送方發(fā)送方接收方接收方電路交換的特點(diǎn)：電路交換的特點(diǎn)：u 呼叫建立時(shí)間呼叫建立時(shí)間長長，存在，存在呼損呼損u 信號傳輸時(shí)延短，適合用于信號傳輸時(shí)延短，適合用于連續(xù)數(shù)據(jù)連續(xù)數(shù)據(jù)傳輸（語音）傳輸（語音）u 線路利用率線路利用率低低（線路獨(dú)占）（線路獨(dú)占） 占

31、用占用發(fā)送方發(fā)送方接收方接收方 電路交換電路交換632CBA14753D6E電路交換示意圖電路交換示意圖特點(diǎn)特點(diǎn):1.有通話的有通話的建立過程建立過程2.通話建立通話建立以后源與目以后源與目的間有一條的間有一條專用的通路專用的通路存在存在64 兩部電話機(jī)只需要用一對電線就能夠互相連接起來。65但若要將 5 部電話機(jī)兩兩相連，則需要 10 對電線。 66 交換機(jī)當(dāng)電話機(jī)的數(shù)量很大時(shí)，就必須使用電話交換機(jī)進(jìn)行連接。 67A1.通話前先撥號建立連接。 可能只要經(jīng)過一個(gè)交換機(jī)（如 A 到 B） 可能要經(jīng)過多個(gè)交換機(jī)（如 C 到 D）2.通話過程中，通信雙方一直占用所建立的連接。3.通話結(jié)束后，掛機(jī)釋放

32、連接。交換機(jī)交換機(jī)交換機(jī)交換機(jī)交換機(jī)交換機(jī)BCDCABD發(fā)送呼叫信號發(fā)送呼叫信號傳輸傳輸1.交換交換2.發(fā)送發(fā)送 呼叫信呼叫信號號傳輸傳輸1.交換交換2.發(fā)送發(fā)送 呼叫信呼叫信號號傳輸傳輸1.作出反應(yīng)作出反應(yīng) 2.發(fā)送回應(yīng)發(fā)送回應(yīng) 信號信號68計(jì)算機(jī)終端那時(shí)計(jì)算機(jī)很少，非常昂貴。遠(yuǎn)地終端（沒有處理功能）通過通信線路（可能要經(jīng)過許多個(gè)交換機(jī)）使用處于網(wǎng)絡(luò)中心的計(jì)算機(jī)的資源。69 2 2報(bào)文交換報(bào)文交換 這種交換技術(shù)是以報(bào)文為傳輸單位，報(bào)文的長度報(bào)文的長度沒有限制沒有限制。 在使用這種交換方式時(shí)，收發(fā)雙方不需要建立物理連接，而是將要發(fā)送的數(shù)據(jù)存放在第一個(gè)路由器中，隨后再轉(zhuǎn)發(fā)出去，一次一級的中轉(zhuǎn)，直

33、到每塊數(shù)據(jù)都被完整地接收，檢查無誤然后再發(fā)送出去。使用這種技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)被稱為存儲(chǔ)存儲(chǔ)-轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)絡(luò)。 70ADCB發(fā)送報(bào)文發(fā)送報(bào)文傳輸傳輸?shù)却却?發(fā)送發(fā)送傳輸傳輸?shù)却却?發(fā)送發(fā)送傳輸傳輸報(bào)文交換例報(bào)文交換例特點(diǎn)特點(diǎn):1.無呼叫建立和專用通路無呼叫建立和專用通路 2.存儲(chǔ)存儲(chǔ)-轉(zhuǎn)發(fā)轉(zhuǎn)發(fā) 式的發(fā)送技術(shù)式的發(fā)送技術(shù) 報(bào)文交換報(bào)文交換（存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)）報(bào)文交換（存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)） 節(jié)點(diǎn)接收到發(fā)送方節(jié)點(diǎn)接收到發(fā)送方報(bào)文報(bào)文后，暫存于后，暫存于網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)( (服務(wù)器，交換機(jī)，路由器服務(wù)器，交換機(jī)，路由器) )中，節(jié)點(diǎn)中，節(jié)點(diǎn)空閑時(shí)空閑時(shí)再根據(jù)再根據(jù)報(bào)文報(bào)文目的地址目的地址轉(zhuǎn)發(fā)到轉(zhuǎn)發(fā)到下一節(jié)點(diǎn)下一節(jié)點(diǎn)，直到，

34、直到接收方接收方。1001.1011目標(biāo)地址目標(biāo)地址源地址源地址報(bào)報(bào) 頭頭數(shù)數(shù) 據(jù)據(jù) 報(bào)文交換報(bào)文交換發(fā)送方發(fā)送方接收方接收方4 41 15 57 76 63 32 2u特點(diǎn)：特點(diǎn)：u報(bào)文以報(bào)文以接力接力方式在節(jié)點(diǎn)中傳輸，不存在方式在節(jié)點(diǎn)中傳輸，不存在建立整條電路建立整條電路和和拆除整拆除整條電路條電路的過程（減少的過程（減少延時(shí)延時(shí)）u傳輸可靠性高（節(jié)點(diǎn)間可進(jìn)行傳輸可靠性高（節(jié)點(diǎn)間可進(jìn)行糾錯(cuò)糾錯(cuò)）u線路利用率高線路利用率高( (一節(jié)點(diǎn)可接收相鄰多個(gè)節(jié)點(diǎn)的報(bào)文一節(jié)點(diǎn)可接收相鄰多個(gè)節(jié)點(diǎn)的報(bào)文) )u兩節(jié)點(diǎn)間要進(jìn)行兩節(jié)點(diǎn)間要進(jìn)行接收、存儲(chǔ)、檢錯(cuò)、糾錯(cuò)、轉(zhuǎn)發(fā)接收、存儲(chǔ)、檢錯(cuò)、糾錯(cuò)、轉(zhuǎn)發(fā)，產(chǎn)生重大延，

35、產(chǎn)生重大延時(shí)，不利于時(shí)，不利于實(shí)時(shí)通信實(shí)時(shí)通信發(fā)送方發(fā)送方接收方接收方1 16 62 27 74 45 53 374 3 3分組交換分組交換 分組交換是對報(bào)文交換方式的改進(jìn)，它將一個(gè)報(bào)文分成一個(gè)個(gè)較小的長度固定長度固定的分組的分組，然后以分組為單位存儲(chǔ)存儲(chǔ)-轉(zhuǎn)發(fā)轉(zhuǎn)發(fā)，在接收端再將分組重組分組重組。 75分組交換例分組交換例特點(diǎn)特點(diǎn):1.無呼叫建立和專用通路無呼叫建立和專用通路 2.存儲(chǔ)存儲(chǔ)-轉(zhuǎn)發(fā)轉(zhuǎn)發(fā)式的發(fā)送技術(shù)式的發(fā)送技術(shù) 3.將數(shù)據(jù)分成有大小限制將數(shù)據(jù)分成有大小限制 的的分組分組后發(fā)送后發(fā)送 分組交換分組交換n為避免報(bào)文交換的的缺點(diǎn)，采取為避免報(bào)文交換的的缺點(diǎn)，采取分組交換分組交換；n分組交

36、換（包交換）分組交換（包交換） 思想：思想：以比報(bào)文以比報(bào)文更短更短的的分組分組( (數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)包) )進(jìn)行進(jìn)行交換傳輸；交換傳輸；100100011101110000111011目標(biāo)地址目標(biāo)地址源地址源地址報(bào)文報(bào)文100100011101110000111011目標(biāo)地址目標(biāo)地址源地址源地址差錯(cuò)控制差錯(cuò)控制目標(biāo)地址目標(biāo)地址源地址源地址差錯(cuò)控制差錯(cuò)控制目標(biāo)地址目標(biāo)地址源地址源地址差錯(cuò)控制差錯(cuò)控制數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)包77數(shù) 據(jù)數(shù) 據(jù)數(shù) 據(jù)F 在發(fā)送端把要發(fā)送的報(bào)文分隔為較短的數(shù)據(jù)塊F 每個(gè)塊增加帶有控制信息的首部構(gòu)成分組（包）F 依次把各分組發(fā)送到接收端F 接收端剝?nèi)ナ撞?，抽出?shù)據(jù)部分，還原成報(bào)文數(shù) 據(jù)分

37、組報(bào)文發(fā)送端首部分組數(shù) 據(jù)首部分組首部數(shù) 據(jù)發(fā)送發(fā)送發(fā)送在前發(fā)送接收端數(shù) 據(jù)首部數(shù) 據(jù)首部數(shù) 據(jù)首部78n每一個(gè)每一個(gè)分組的首部都含有分組的首部都含有地址地址等控等控制信息。制信息。n分組交換網(wǎng)中的結(jié)點(diǎn)交換機(jī)（路由分組交換網(wǎng)中的結(jié)點(diǎn)交換機(jī)（路由器）根據(jù)收到的分組的首部中的器）根據(jù)收到的分組的首部中的地地址信息址信息，把分組，把分組轉(zhuǎn)發(fā)轉(zhuǎn)發(fā)到下一個(gè)結(jié)點(diǎn)到下一個(gè)結(jié)點(diǎn)交換機(jī)（路由器）交換機(jī)（路由器） 。n用這樣的用這樣的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)方式，最后分組方式，最后分組就能到達(dá)就能到達(dá)最終目的地最終目的地。79三種交換方式的比較 電路建立數(shù)據(jù)傳輸報(bào)文時(shí)間報(bào)文ABCDABCDABCDp1p2p3p1p2p3

38、p1p2p3電路交換報(bào)文交換分組交換三種交換方式比較三種交換方式比較80 在分組交換中為了吸收電路交換的長處引入了虛電路的概念，分組交換可分為兩種工作方式:數(shù)據(jù)報(bào)數(shù)據(jù)報(bào)和虛電路虛電路。 數(shù)據(jù)報(bào)方式數(shù)據(jù)報(bào)方式： 在數(shù)據(jù)報(bào)方式中，分組被獨(dú)立的對待，每一個(gè)分組都包含終點(diǎn)地址信息，彼此之間相互獨(dú)立的尋找路徑，同一份報(bào)文的不同分組可能沿著不同的路徑到達(dá)終點(diǎn)。在這種技術(shù)中，一個(gè)被獨(dú)立對待的分組就稱為一個(gè)數(shù)據(jù)報(bào) 。 數(shù)據(jù)報(bào)方式特點(diǎn)：數(shù)據(jù)報(bào)方式特點(diǎn)：（1）無連接的工作方式；（2）存在分組失序現(xiàn)象（3）分組頭復(fù)雜；（4）對網(wǎng)絡(luò)故障適應(yīng)性較強(qiáng) 思想思想：交換網(wǎng)將：交換網(wǎng)將報(bào)文數(shù)據(jù)切片（數(shù)據(jù)包）報(bào)文數(shù)據(jù)切片（數(shù)據(jù)包

39、）方法，各數(shù)據(jù)包進(jìn)行方法，各數(shù)據(jù)包進(jìn)行編號編號后在節(jié)點(diǎn)間后在節(jié)點(diǎn)間各自各自轉(zhuǎn)發(fā)轉(zhuǎn)發(fā)，到達(dá)接收方后根據(jù)編號，到達(dá)接收方后根據(jù)編號組裝組裝成完整成完整報(bào)文報(bào)文。4 41 15 56 63 32 2發(fā)送方發(fā)送方接收方接收方報(bào)文報(bào)文123123123數(shù)據(jù)報(bào)傳輸分組交換數(shù)據(jù)報(bào)傳輸分組交換83 虛電路方式虛電路方式：虛電路方式是兩個(gè)用戶終端設(shè)備在開始互相傳輸數(shù)據(jù)之前必須通過網(wǎng)絡(luò)建立一條邏輯上的連接（稱為虛電路），一旦這種連接建立以后，用戶發(fā)送的數(shù)據(jù)（以分組為單位）將通過該路徑按順序通過網(wǎng)絡(luò)傳送到達(dá)終點(diǎn)。當(dāng)通信完成之后用戶發(fā)出拆鏈請求，網(wǎng)絡(luò)清除連接。 虛電路方式的特點(diǎn)：虛電路方式的特點(diǎn)：（1 1）面向連接的

40、工作方式；（）面向連接的工作方式；（2 2）分組按序傳送）分組按序傳送（3 3）分組頭簡單；（）分組頭簡單；（4 4）對故障敏感）對故障敏感更詳細(xì)的說明：（1）一次通信具有呼叫建立、數(shù)據(jù)傳輸和呼叫清除3個(gè)階段。對于數(shù)據(jù)量較大的通信傳輸效率高。84（2）終端之間的路由在數(shù)據(jù)傳送前已被決定。不必像數(shù)據(jù)報(bào)那樣節(jié)點(diǎn)要為每個(gè)分組作路由選擇的決定，但分組還是要在每個(gè)節(jié)點(diǎn)上存儲(chǔ)、排隊(duì)等待輸出。（3）數(shù)據(jù)分組按已建立的路徑順序通過網(wǎng)絡(luò)，在網(wǎng)絡(luò)終點(diǎn)不需要對分組重新排序，分組傳輸時(shí)延小，而且不容易產(chǎn)生數(shù)據(jù)分組的丟失。（4）虛電路方式的缺點(diǎn)是當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中由于線路或設(shè)備故障可能使虛電路中斷時(shí)，需要重新呼叫建立新的連接，但

41、現(xiàn)在許多采用虛電路方式的網(wǎng)絡(luò)已能提供重連接的功能，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時(shí)將由網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)選擇并建立新的虛電路，不需要用戶重新呼叫，并且不丟失用戶數(shù)據(jù)。虛電路傳輸分組交換虛電路傳輸分組交換 定義定義: :類似于類似于電路交換電路交換，發(fā)送方請求，建立一條通往目，發(fā)送方請求，建立一條通往目的站的的站的邏輯虛擬電路邏輯虛擬電路；一個(gè)報(bào)文一個(gè)報(bào)文的的所有分組所有分組沿著沿著虛擬電路存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)，不得單獨(dú)選擇路徑；存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)，不得單獨(dú)選擇路徑；發(fā)送方發(fā)送方接收方接收方虛電路傳輸分組交換虛電路傳輸分組交換電路交換，物理通路電路交換，物理通路1 16 62 27 74 45 53 3發(fā)送方發(fā)送方接收方接收方虛電路傳輸分組交

42、換虛電路傳輸分組交換邏輯電路已經(jīng)建立好邏輯電路已經(jīng)建立好發(fā)送請求報(bào)文發(fā)送請求報(bào)文報(bào)文報(bào)文報(bào)文報(bào)文報(bào)文報(bào)文報(bào)文報(bào)文回應(yīng)確認(rèn)連接回應(yīng)確認(rèn)連接報(bào)文報(bào)文1 16 62 27 74 45 53 3發(fā)送方發(fā)送方接收方接收方報(bào)文報(bào)文12313123虛電路傳輸分組交換虛電路傳輸分組交換2發(fā)送方發(fā)送方接收方接收方4 41 12 25 57 76 63 3虛電路傳輸分組交換虛電路傳輸分組交換報(bào)文接收方接收方驗(yàn)收驗(yàn)收組裝無誤后，發(fā)送組裝無誤后，發(fā)送清除連接請求清除連接請求報(bào)文，報(bào)文，拆除拆除虛擬電路虛擬電路123？虛擬電路傳輸分組交換虛擬電路傳輸分組交換與與電路交換電路交換有何區(qū)別有何區(qū)別發(fā)送方發(fā)送方接收方接收方電

43、路交換，存在物理通路電路交換，存在物理通路發(fā)送方發(fā)送方接收方接收方虛擬電路傳輸分組交換，選擇傳輸路徑，不存在物理臨時(shí)通路虛擬電路傳輸分組交換，選擇傳輸路徑，不存在物理臨時(shí)通路1 16 62 27 74 45 53 391永久虛電路：由客戶書面申請，一般數(shù)月或數(shù)年。路由器必須維持一張地址表項(xiàng)（表空間及可能保留的帶寬和緩沖區(qū)）。交換式虛電路：它們在需要時(shí)建立，完畢以后撤消。 H1H2虛電路ABDEF虛電路示意圖C92本節(jié)主要內(nèi)容本節(jié)主要內(nèi)容 2.3.1 2.3.1 物理層的基本概念物理層的基本概念 2.3.2 2.3.2 傳輸介質(zhì)（媒體）傳輸介質(zhì)（媒體） 2.3.3 2.3.3 有線傳輸介質(zhì)有線傳

44、輸介質(zhì) 2.3.4 2.3.4 無線傳輸介質(zhì)無線傳輸介質(zhì)93 物理層研究的是怎樣才能在連接各種計(jì)算機(jī)的傳輸物理層研究的是怎樣才能在連接各種計(jì)算機(jī)的傳輸媒體上傳輸數(shù)據(jù)的比特流，而不是指連接計(jì)算機(jī)的媒體上傳輸數(shù)據(jù)的比特流，而不是指連接計(jì)算機(jī)的具體物理設(shè)備或具體的傳輸媒體。具體物理設(shè)備或具體的傳輸媒體。 物理層協(xié)議主要解決的是主機(jī)、工作站等數(shù)據(jù)終端物理層協(xié)議主要解決的是主機(jī)、工作站等數(shù)據(jù)終端設(shè)備與通信線路上的通信設(shè)備之間的接口問題。設(shè)備與通信線路上的通信設(shè)備之間的接口問題。 物理層是物理層是OSIOSI模型的最低層，它向下直接與傳模型的最低層，它向下直接與傳輸介質(zhì)相連接，是開放系統(tǒng)和物理傳輸介質(zhì)的接

45、輸介質(zhì)相連接，是開放系統(tǒng)和物理傳輸介質(zhì)的接口，向上相鄰且服務(wù)于數(shù)據(jù)鏈路層。是整個(gè)開放口，向上相鄰且服務(wù)于數(shù)據(jù)鏈路層。是整個(gè)開放系統(tǒng)的基礎(chǔ)，它是惟一直接提供原始比特流傳輸系統(tǒng)的基礎(chǔ)，它是惟一直接提供原始比特流傳輸?shù)膶?。的層?94 機(jī)械特性機(jī)械特性：指明接口所用接線器的形狀和尺寸、引：指明接口所用接線器的形狀和尺寸、引腳數(shù)目和排列方式，定義接插及鎖緊方式等。腳數(shù)目和排列方式，定義接插及鎖緊方式等。 電氣特性電氣特性：指明在接口電纜的線路上出現(xiàn)的電壓、：指明在接口電纜的線路上出現(xiàn)的電壓、電流等范圍。電流等范圍。 功能特性功能特性：指明某條線上出現(xiàn)的某一電平的電壓信：指明某條線上出現(xiàn)的某一電平的電壓

46、信號表示何種意義，通信過程中完成何種功能。號表示何種意義，通信過程中完成何種功能。 規(guī)程特性規(guī)程特性：指明對于不同功能的各種可能事件的出：指明對于不同功能的各種可能事件的出現(xiàn)順序，是功能事件時(shí)序的描述現(xiàn)順序，是功能事件時(shí)序的描述。物理層有物理層有4 4個(gè)特性：個(gè)特性：95傳輸介質(zhì)傳輸介質(zhì)的特性見的特性見P37P3796雙絞線雙絞線同軸電纜同軸電纜 光纖光纖9798(a) Category 3 UTP.(b) Category 5 UTP.99雙絞線雙絞線100雙絞線雙絞線101102103 4對非屏蔽雙絞線電纜結(jié)構(gòu)圖導(dǎo)線雙絞線對外皮拉繩：外皮下面超5類4對S-FTP截面圖104105橙綠藍(lán)綠藍(lán)

47、棕，順順序鋪開鋪開；花線線在前，46交叉。助記記：橙綠藍(lán)綠藍(lán)棕46交左邊=106綠綠橙藍(lán)藍(lán)棕，順順序鋪開鋪開；花線線在前，46交叉。助記記：綠綠橙藍(lán)藍(lán)棕46交左邊=107端端1端端2白橙白橙白橙白橙 橙橙 橙橙 白綠白綠 白綠白綠 藍(lán)藍(lán) 白藍(lán)白藍(lán) 綠綠 白棕白棕 棕棕 藍(lán)藍(lán) 白藍(lán)白藍(lán) 綠綠 白棕白棕 棕棕直通線一般用來連接異型設(shè)備，直通線一般用來連接異型設(shè)備，如計(jì)算機(jī)和交換機(jī)之間的連接。如計(jì)算機(jī)和交換機(jī)之間的連接。108端端1端端2白橙白橙白綠白綠 橙橙 綠綠 白綠白綠 白橙白橙 藍(lán)藍(lán) 白藍(lán)白藍(lán) 綠綠 白棕白棕 棕棕 藍(lán)藍(lán) 白藍(lán)白藍(lán) 橙橙 白棕白棕 棕棕交叉線一般用來連接同種設(shè)備，交叉線一般用

48、來連接同種設(shè)備，如兩臺(tái)計(jì)算機(jī)之間的連接。如兩臺(tái)計(jì)算機(jī)之間的連接。 色彩標(biāo)記和連接方法：n直通直通(連連)線：線： PC-路由器路由器 PC-交換機(jī)交換機(jī) n交叉線：交叉線：PC-PC、交換機(jī)、交換機(jī)-交換機(jī)、交換機(jī)、 路由器路由器-路由器路由器線色彩碼1，2白橙，橙3，4白綠，藍(lán)5，6白藍(lán)，綠7，8白棕，棕12345678123456781234567812345678交叉線交叉線直連線直連線110相關(guān)圖片111112113114115116細(xì)纜連接器細(xì)纜連接器N型連接器117（a） BNC頭 （b） BNC T型頭BNC型連接器細(xì)纜連接器細(xì)纜連接器118119 光纖通信中，傳輸數(shù)據(jù)的介質(zhì)是光

49、導(dǎo)光纖通信中，傳輸數(shù)據(jù)的介質(zhì)是光導(dǎo)纖維簡稱光纖纖維簡稱光纖，介質(zhì)中傳輸?shù)男盘柺羌す饨橘|(zhì)中傳輸?shù)男盘柺羌す? (或熒光或熒光) )，即光信號。即光信號。 光纖是一種由石英玻璃纖維或塑料制成的，直徑很細(xì)，能傳導(dǎo)光信號的媒體。光纖由一束玻璃芯組成，它的外面包了一層折射率較低的反光材料，稱為覆層。由于覆層的作用，在玻璃芯中傳輸?shù)墓庑盘枎缀醪粫?huì)從覆層中折射出去。這樣當(dāng)光束進(jìn)入光纖中的芯線后，可以減少光通過光纜時(shí)的損耗，并且在芯線邊緣產(chǎn)生全反射，使光束曲折前進(jìn)。 120光纖纖芯光纖纖芯包層包層涂覆層涂覆層玻璃封玻璃封套套塑料外塑料外套套玻璃內(nèi)玻璃內(nèi)芯芯玻璃內(nèi)玻璃內(nèi)芯芯塑料外塑料外套套玻璃封套玻璃封套外外殼

50、殼121折射角折射角入射角入射角 包層包層（低折射率的媒體）（低折射率的媒體） 包層包層（低折射率的媒體）（低折射率的媒體） 纖芯纖芯（高折射率的媒體）（高折射率的媒體） 包層包層纖纖芯芯122低折射率低折射率(包層包層)高折射率高折射率(纖芯纖芯)光線在纖芯中傳輸?shù)姆绞绞遣粩嗟厝瓷涔饩€在纖芯中傳輸?shù)姆绞绞遣粩嗟厝瓷?23(詳見課本詳見課本P41)124激光器激光器光光檢波器檢波器按傳輸光束的模式不同按傳輸光束的模式不同單模光纖單模光纖和和多模光纖多模光纖：單模光纖單模光纖：傳輸直徑很傳輸直徑很小小，只能傳輸，只能傳輸一種一種模式，不會(huì)引起模式，不會(huì)引起色散色散傳輸容量大，但由于直徑小，不

51、利于光源的耦合傳輸容量大，但由于直徑小，不利于光源的耦合n多模光纖直徑較大多條光沿不同的方向同時(shí)傳播，光束間會(huì)引起色散激光器激光器光檢波器單條光束傳輸容量較單條光束傳輸容量較小小，速度，速度稍慢稍慢直徑較大，利于光信號的耦合直徑較大，利于光信號的耦合127光纖纖的信息傳輸傳輸原理（2）光纖的傳輸原理（詳見課本）光纖的傳輸原理（詳見課本P33）128（a） ST光纖連接器 （b） SC光纖連接器 （c） FC光纖連接器 （d） LC光纖連接器129l 光纖收發(fā)器光纖收發(fā)器 l 光接口網(wǎng)卡光接口網(wǎng)卡 l 帶光纖接口的交換機(jī)帶光纖接口的交換機(jī) 130傳輸介質(zhì)價(jià)格帶寬安裝難度抗干擾能力UTP最便宜低非

52、常容易較敏感STP比UTP貴中等細(xì)纜比雙絞線貴高一般一般粗纜比細(xì)纜貴較高多模光纖比同軸電纜貴極高難不敏感單模光纖最貴最高詳見（詳見（P42P43）1311、無線電波通信 無線電波通信是利用無線電波在地表或電離層中的反射而傳播信號的，頻率范圍是10kHz1GHz。2、微波通信頻率范圍300MHz-300GHz，主要是使用2GHz-40GHz直線傳播微波通信主要分為地表微波和衛(wèi)星微波。無線電波通信無線電波通信無線傳輸定義：n 信息使用自然界介質(zhì)自然界介質(zhì)進(jìn)行傳輸 氣體氣體，固體，液體，真空n無線電波全方向全方向傳播，收發(fā)裝置不需要很準(zhǔn) 頻率越低，波長越長，爬波性能越好，越過障礙物；傳輸距離越遠(yuǎn)；高

53、山n 信息使用自然界介質(zhì)進(jìn)行傳輸 氣體，固體，液體，真空n無線電波全方向傳播，收發(fā)裝置不需要很準(zhǔn) 頻率越低，波長越長，爬波性能越好，越過障礙物；傳輸距離越遠(yuǎn)； 頻率越高高，波長越短短，越趨于直線直線傳播，易受阻擋；建筑物建筑物無線電波通信無線電波通信n 環(huán)境對電磁波的影響 地表層： 地表建筑影響，長波、中波等低頻低頻；大氣層： 大量灰塵吸收部分能量，中頻、甚高頻；電離層：電磁波與帶電粒子帶電粒子碰撞損失大量大量能量， 特高頻特高頻、超高頻超高頻、極高頻極高頻；n 頻率相同相同或相近相近，電磁波易受干擾干擾；n 微波(中頻到高頻)及紅外線（低頻）；無線電波通信無線電波通信135(1)地表微波 在

54、物理線路昂貴或地理?xiàng)l件不允許的情況下適用； 通過地球表面的大氣傳播，易受到建筑物或天氣的影響； 兩個(gè)地面站之間傳送，距離為30 50 km；136 衛(wèi)星位于35860km地球同步軌道上 覆蓋區(qū)跨度18000km 傳播時(shí)延250ms-300ms(2)衛(wèi)星微波137衛(wèi)星通信衛(wèi)星通信 優(yōu)點(diǎn)： 通信距離遠(yuǎn)，在電波覆蓋范圍內(nèi)，任何一處都可以通信，且通信費(fèi)用與通信距離無關(guān)。 受陸地災(zāi)害影響小，可靠性高； 易于實(shí)現(xiàn)廣播通信和多址通信； 缺點(diǎn)： 通信費(fèi)用高，延時(shí)較大； 10GHZ以上衰減較大； 易受太陽噪聲的干擾；C波段 4/6 GHz上行5.9256.425 GHz下行3.74.2 GHzKU波段 11/1

55、4 GHz上行上行141414.5 GHz14.5 GHz下行下行11.711.712.2 GHz12.2 GHz138地球同步衛(wèi)星 從技術(shù)角度上講，只要在地球赤道上空的同步軌道上，等距離地放置三顆相隔120度的衛(wèi)星，就能基本上實(shí)現(xiàn)全球的通信。 為了避免產(chǎn)生干擾，衛(wèi)星之間的相隔不能小于2度，因此，整個(gè)赤道上空只能放置180個(gè)同步衛(wèi)星。一個(gè)典型的衛(wèi)星通常擁有1220個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器。每個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器的頻帶寬度為36或72MHz。1393、紅外通信 紅外通信是利用發(fā)光二極管或激光二極管來進(jìn)行站與站之間的數(shù)據(jù)交換。 不能有阻斷1402.4.1. EIA RS-232-C 2.4.1. EIA RS-232-C 接

56、口標(biāo)準(zhǔn)接口標(biāo)準(zhǔn) 該標(biāo)準(zhǔn)是1969年頒布的一種目前使用最廣泛的串行物理接口標(biāo)準(zhǔn)。141 1、機(jī)械特性 使用9根引腳與25根引腳，在PC的后面分別為COM1、COM2口2、電氣特性 邏輯“1”-15V-5V，邏輯“0”為+5V +15V當(dāng)連接長度不超過15米時(shí)，允許速率不超過20kbit/s 3、功能特性(詳見課本P46） 4、規(guī)程特性(詳見課本）142RS-232接口使用圖例143計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)（第三版） 第二章 物理層143項(xiàng)目IEEE 802.11IEEE 802. IEEE 802.11bIEEE 發(fā)布時(shí)間1997.71999.91999.92003.6合法頻寬83.5MHz325MHz83.5MHz83.5MHz頻率范圍2.40002.483GHz5.1505.350GHz5.7255.850GHz2.40002.483GHz2.40002.483GHz非重疊信道31233調(diào)制傳輸技術(shù)BPSK/QPSKFHSS64QAMOFDMCCKDSSSCCK/64QAMOFDM物理發(fā)送速率（Mbit/s）1，26，9，12，18，24，36，48，541，2，