第02章數(shù)據(jù)通信(第4版)

1、第02章數(shù)據(jù)通信(第4版)本章學(xué)習(xí)要求本章學(xué)習(xí)要求：掌握：數(shù)據(jù)通信的基本概念掌握：數(shù)據(jù)通信的基本概念了解：傳輸介質(zhì)類(lèi)型及主要特性了解：傳輸介質(zhì)類(lèi)型及主要特性了解：無(wú)線(xiàn)與衛(wèi)星通信技術(shù)的基本概念了解：無(wú)線(xiàn)與衛(wèi)星通信技術(shù)的基本概念掌握：數(shù)據(jù)編碼的類(lèi)型和基本方法掌握：數(shù)據(jù)編碼的類(lèi)型和基本方法了解：基帶傳輸?shù)幕靖拍盍私猓夯鶐鬏數(shù)幕靖拍钫莆眨侯l帶傳輸?shù)幕靖拍钫莆眨侯l帶傳輸?shù)幕靖拍钫莆眨憾嗦窂?fù)用的分類(lèi)與特點(diǎn)掌握：多路復(fù)用的分類(lèi)與特點(diǎn)掌握：廣域網(wǎng)中的數(shù)據(jù)交換技術(shù)類(lèi)型與工作原理掌握：廣域網(wǎng)中的數(shù)據(jù)交換技術(shù)類(lèi)型與工作原理 掌握：差錯(cuò)控制方法掌握：差錯(cuò)控制方法 2.1 數(shù)據(jù)通信的基本概念數(shù)據(jù)通信的基本概念

2、 2.1.1 信息、數(shù)據(jù)與信號(hào)信息、數(shù)據(jù)與信號(hào)通信的目的是交換信息，通信的目的是交換信息， 信息的載體可以是數(shù)字、文信息的載體可以是數(shù)字、文字、語(yǔ)音、圖形或圖像，計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的信息一般是字字、語(yǔ)音、圖形或圖像，計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的信息一般是字母、數(shù)字、語(yǔ)音、圖形或圖像的組合；母、數(shù)字、語(yǔ)音、圖形或圖像的組合； 為了傳送這些信息，首先要將字母、數(shù)字、語(yǔ)音、圖為了傳送這些信息，首先要將字母、數(shù)字、語(yǔ)音、圖形或圖像用二進(jìn)制代碼的數(shù)據(jù)來(lái)表示；形或圖像用二進(jìn)制代碼的數(shù)據(jù)來(lái)表示； 為了傳輸二進(jìn)制代碼的數(shù)據(jù)，必須將它們用模擬或數(shù)為了傳輸二進(jìn)制代碼的數(shù)據(jù)，必須將它們用模擬或數(shù)字信號(hào)編碼的方式表示；字信號(hào)編碼的方式表示；

3、數(shù)據(jù)通信是指在不同計(jì)算機(jī)之間傳送表示字母、數(shù)字、數(shù)據(jù)通信是指在不同計(jì)算機(jī)之間傳送表示字母、數(shù)字、符號(hào)的二進(jìn)制代碼符號(hào)的二進(jìn)制代碼0、1比特序列的模擬或數(shù)字信號(hào)的比特序列的模擬或數(shù)字信號(hào)的過(guò)程。過(guò)程。 信息編碼標(biāo)準(zhǔn)信息編碼標(biāo)準(zhǔn)ASCII 碼被國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織碼被國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO接受，成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)接受，成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO 646，又稱(chēng)為國(guó)際，又稱(chēng)為國(guó)際5號(hào)碼號(hào)碼;它用于計(jì)算機(jī)內(nèi)碼，也用做數(shù)據(jù)通信中的編碼標(biāo)準(zhǔn)它用于計(jì)算機(jī)內(nèi)碼，也用做數(shù)據(jù)通信中的編碼標(biāo)準(zhǔn);ASCII碼采用碼采用7位二進(jìn)制比特編碼，可以表示位二進(jìn)制比特編碼，可以表示128個(gè)字個(gè)字符符;字符分為圖形字符與控制字符兩類(lèi)。圖形字符包括數(shù)字符

4、分為圖形字符與控制字符兩類(lèi)。圖形字符包括數(shù)字、字母、運(yùn)算符號(hào)、商用符號(hào)等。字、字母、運(yùn)算符號(hào)、商用符號(hào)等。 多媒體網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用多媒體網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，多媒體技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用；隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，多媒體技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用；利用數(shù)字通信系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)多媒體信息的傳輸是通信技術(shù)研究的重利用數(shù)字通信系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)多媒體信息的傳輸是通信技術(shù)研究的重要內(nèi)容之一；要內(nèi)容之一；與文本、圖形信息傳輸相比較，語(yǔ)音、圖像信息傳輸要求數(shù)據(jù)通與文本、圖形信息傳輸相比較，語(yǔ)音、圖像信息傳輸要求數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)具有高速率與低延時(shí)的特性；信系統(tǒng)具有高速率與低延時(shí)的特性；如果每幀圖像由如果每幀圖像由1024768個(gè)點(diǎn)陣組成，圖

5、像顏色有個(gè)點(diǎn)陣組成，圖像顏色有256種，每個(gè)種，每個(gè)點(diǎn)陣用點(diǎn)陣用1字節(jié)二進(jìn)制數(shù)表示，每秒鐘傳送字節(jié)二進(jìn)制數(shù)表示，每秒鐘傳送30幀圖像，那么每秒鐘幀圖像，那么每秒鐘需要傳送需要傳送235,929,601字節(jié)；字節(jié)；如果傳送數(shù)字化的語(yǔ)音信號(hào)，每秒鐘對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行如果傳送數(shù)字化的語(yǔ)音信號(hào)，每秒鐘對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行22,050次取次取樣，每次取樣值用樣，每次取樣值用1字節(jié)表示，那么單聲道每秒鐘需要傳送字節(jié)表示，那么單聲道每秒鐘需要傳送22,050字節(jié)；雙聲道立體聲每秒鐘需要傳送字節(jié)；雙聲道立體聲每秒鐘需要傳送44,100字節(jié)；字節(jié)；多媒體技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用，將對(duì)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)提出更高要求多媒體技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)中的

6、應(yīng)用，將對(duì)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)提出更高要求。 信號(hào)的概念信號(hào)的概念 信號(hào)是數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中電信號(hào)的表示形式；信號(hào)是數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中電信號(hào)的表示形式；模擬信號(hào)（模擬信號(hào)（analog signal）的信號(hào)電平是連續(xù)變化的；）的信號(hào)電平是連續(xù)變化的；數(shù)字信號(hào)（數(shù)字信號(hào)（digital signal）是用兩種不同的電平去表示）是用兩種不同的電平去表示0、1比特序列的電壓脈沖信號(hào)表示；比特序列的電壓脈沖信號(hào)表示；按照在傳輸介質(zhì)上傳輸?shù)男盘?hào)類(lèi)型，通信系統(tǒng)分為模按照在傳輸介質(zhì)上傳輸?shù)男盘?hào)類(lèi)型，通信系統(tǒng)分為模擬通信系統(tǒng)與數(shù)字通信系統(tǒng)兩種。擬通信系統(tǒng)與數(shù)字通信系統(tǒng)兩種。 模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)波形模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)波形

7、2.1.2 數(shù)據(jù)傳輸類(lèi)型與通信方式數(shù)據(jù)傳輸類(lèi)型與通信方式 網(wǎng)絡(luò)中兩臺(tái)計(jì)算機(jī)的通信過(guò)程網(wǎng)絡(luò)中兩臺(tái)計(jì)算機(jī)的通信過(guò)程 網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)中要解決的幾個(gè)基本問(wèn)題網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)中要解決的幾個(gè)基本問(wèn)題：數(shù)據(jù)傳輸類(lèi)型數(shù)據(jù)傳輸類(lèi)型 模擬通信模擬通信 數(shù)字通信數(shù)字通信 數(shù)據(jù)通信方式數(shù)據(jù)通信方式 串行通信、并行通信串行通信、并行通信 單工通信、半雙工或全雙工通信單工通信、半雙工或全雙工通信同步方式同步方式 同步通信同步通信 異步通信異步通信串行通信與并行通信串行通信與并行通信 單工、半雙工與全雙工通信單工、半雙工與全雙工通信 同步通信與異步通信同步通信與異步通信一個(gè)或多個(gè)SYN字符控制字符數(shù)據(jù)字符SYNSYN控制

8、字符t字節(jié)5字節(jié)4字節(jié)3字節(jié)3字節(jié)2字節(jié)1bbbbbbb終止位(邏輯 0 )起始位(邏輯 1 )65432102.2 傳輸介質(zhì)及其主要特性傳輸介質(zhì)及其主要特性2.2.1 傳輸介質(zhì)的主要類(lèi)型傳輸介質(zhì)的主要類(lèi)型雙絞線(xiàn)雙絞線(xiàn)同軸電纜同軸電纜光纖電纜光纖電纜無(wú)線(xiàn)與衛(wèi)星通信信道無(wú)線(xiàn)與衛(wèi)星通信信道傳輸介質(zhì)的特性傳輸介質(zhì)的特性：物理特性：傳輸介質(zhì)物理結(jié)構(gòu)的描述；物理特性：傳輸介質(zhì)物理結(jié)構(gòu)的描述；傳輸特性：傳輸介質(zhì)允許傳送數(shù)字或模擬信號(hào)，以及傳輸特性：傳輸介質(zhì)允許傳送數(shù)字或模擬信號(hào)，以及 調(diào)制技術(shù)、傳輸容量、傳輸?shù)念l率范圍；調(diào)制技術(shù)、傳輸容量、傳輸?shù)念l率范圍；連通特性：允許點(diǎn)連通特性：允許點(diǎn)- -點(diǎn)或多點(diǎn)連接

9、；點(diǎn)或多點(diǎn)連接；地理范圍：傳輸介質(zhì)最大傳輸距離；地理范圍：傳輸介質(zhì)最大傳輸距離；抗干擾性：傳輸介質(zhì)防止噪聲與電磁干擾對(duì)傳輸數(shù)據(jù)抗干擾性：傳輸介質(zhì)防止噪聲與電磁干擾對(duì)傳輸數(shù)據(jù) 影響的能力；影響的能力；相對(duì)價(jià)格：器件、安裝與維護(hù)費(fèi)用。相對(duì)價(jià)格：器件、安裝與維護(hù)費(fèi)用。2.2.2 雙絞線(xiàn)的主要特性雙絞線(xiàn)的主要特性 屏蔽雙絞線(xiàn)屏蔽雙絞線(xiàn) STP 非屏蔽雙絞線(xiàn)非屏蔽雙絞線(xiàn)UTP銅線(xiàn)絕緣層外屏蔽層外部保護(hù)層（a ） 屏蔽雙絞線(xiàn)（a ） 屏蔽雙絞線(xiàn)銅線(xiàn)絕緣層外部保護(hù)層（b ） 非屏蔽雙絞線(xiàn)（b ） 非屏蔽雙絞線(xiàn)2.2.3 同軸電纜的主要特性同軸電纜的主要特性 粗同軸電纜粗同軸電纜 細(xì)同軸電纜細(xì)同軸電纜2.2.

10、4 光纖的主要特性光纖的主要特性2.3 無(wú)線(xiàn)與衛(wèi)星通信技術(shù)無(wú)線(xiàn)與衛(wèi)星通信技術(shù)2.3.1 電磁波譜與移動(dòng)通信電磁波譜與移動(dòng)通信2.3.2 無(wú)線(xiàn)通信無(wú)線(xiàn)通信 視距傳播視距傳播電離層反射電離層反射2.3.3 微波通信微波通信 微波信號(hào)沒(méi)有繞射功能，兩個(gè)微波信號(hào)只能在可視情微波信號(hào)沒(méi)有繞射功能，兩個(gè)微波信號(hào)只能在可視情況下才能正常接收；況下才能正常接收； 大氣對(duì)微波信號(hào)的吸收與散射影響較大。大氣對(duì)微波信號(hào)的吸收與散射影響較大。 2.3.4 蜂窩無(wú)線(xiàn)通信蜂窩無(wú)線(xiàn)通信 多址接入方法：多址接入方法：頻分多址接入（頻分多址接入（FDMA）時(shí)分多址接入（時(shí)分多址接入（TDMA）碼分多址接入（碼分多址接入（CDM

11、A） 2.3.5 衛(wèi)星通信衛(wèi)星通信 2.4 數(shù)據(jù)編碼技術(shù)數(shù)據(jù)編碼技術(shù)2.4.1 數(shù)據(jù)編碼類(lèi)型數(shù)據(jù)編碼類(lèi)型數(shù)據(jù)編碼方法模擬數(shù)據(jù)編碼數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)編碼振幅鍵控ASK移頻鍵控FSK移相鍵控PSK非歸零碼NRZ曼徹斯特編碼差分曼徹斯特編碼2.4.2 模擬數(shù)據(jù)編碼方法模擬數(shù)據(jù)編碼方法 2.4.3 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)編碼方法數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)編碼方法 01001011數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)(a)非歸零碼同步時(shí)鐘(b)曼徹斯特編碼(c)差分曼徹斯特編碼2.4.4 脈沖編碼脈沖編碼 調(diào)制方法調(diào)制方法 PCM用于數(shù)字語(yǔ)音系統(tǒng)用于數(shù)字語(yǔ)音系統(tǒng)：聲音分為聲音分為128個(gè)量化級(jí)；個(gè)量化級(jí)；每個(gè)量化級(jí)采用每個(gè)量化級(jí)采用7位二進(jìn)制編碼表示；位二進(jìn)制編碼表示；采

12、樣速率為采樣速率為8000樣本樣本/秒；秒；數(shù)據(jù)傳輸速率應(yīng)達(dá)到數(shù)據(jù)傳輸速率應(yīng)達(dá)到7位位8000/秒秒=56Kbps；如果每個(gè)量化級(jí)采用如果每個(gè)量化級(jí)采用7+1=8位二進(jìn)制編碼表示位二進(jìn)制編碼表示;數(shù)據(jù)傳輸速率應(yīng)達(dá)到數(shù)據(jù)傳輸速率應(yīng)達(dá)到8位位8000 /秒秒= 64Kbps。2.5 基帶傳輸技術(shù)基帶傳輸技術(shù) 2.5.1 基帶傳輸?shù)亩x基帶傳輸?shù)亩x 在數(shù)據(jù)通信中，表示計(jì)算機(jī)二進(jìn)制的比特序列的數(shù)字?jǐn)?shù)在數(shù)據(jù)通信中，表示計(jì)算機(jī)二進(jìn)制的比特序列的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)是典型的矩形脈沖信號(hào)據(jù)信號(hào)是典型的矩形脈沖信號(hào); ;矩形脈沖信號(hào)的固有頻帶稱(chēng)做基本頻帶矩形脈沖信號(hào)的固有頻帶稱(chēng)做基本頻帶, ,簡(jiǎn)稱(chēng)為基帶簡(jiǎn)稱(chēng)為基帶,

13、,矩矩形脈沖信號(hào)就叫做基帶信號(hào)形脈沖信號(hào)就叫做基帶信號(hào); ;在數(shù)字通信信道上，直接傳送基帶信號(hào)的方法稱(chēng)為基帶在數(shù)字通信信道上，直接傳送基帶信號(hào)的方法稱(chēng)為基帶傳輸傳輸; ;在發(fā)送端，基帶傳輸?shù)臄?shù)據(jù)經(jīng)過(guò)編碼器變換變?yōu)橹苯觽髟诎l(fā)送端，基帶傳輸?shù)臄?shù)據(jù)經(jīng)過(guò)編碼器變換變?yōu)橹苯觽鬏數(shù)幕鶐盘?hào)，例如曼徹斯特編碼或差分曼徹斯特編碼輸?shù)幕鶐盘?hào)，例如曼徹斯特編碼或差分曼徹斯特編碼信號(hào)信號(hào); ;在接收端由解碼器恢復(fù)成與發(fā)送端相同的矩形脈沖信號(hào)在接收端由解碼器恢復(fù)成與發(fā)送端相同的矩形脈沖信號(hào); ;基帶傳輸是一種最基本的數(shù)據(jù)傳輸方式?；鶐鬏斒且环N最基本的數(shù)據(jù)傳輸方式。 2.5.2 通信信道帶寬對(duì)基帶傳輸?shù)挠绊懲ㄐ判诺?/p>

14、帶寬對(duì)基帶傳輸?shù)挠绊?E(t)E(t)E(t)E(t)E(t)E(t)E(t)E(t)E(t)E(t)000000ttttt1 2 3 4 5 6 7 8 9 1001100010(a)(b)(c)(d)(e)0 10 1 20 1 2 3 40 1 2 3 4 5 6 7 8ttttt2.5.3 數(shù)據(jù)傳輸速率的定義與信道速率的極限數(shù)據(jù)傳輸速率的定義與信道速率的極限 數(shù)據(jù)傳輸速率的定義數(shù)據(jù)傳輸速率的定義 數(shù)據(jù)傳輸速率是描述數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的重要技術(shù)指標(biāo)；數(shù)據(jù)傳輸速率是描述數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的重要技術(shù)指標(biāo)；數(shù)據(jù)傳輸速率在數(shù)值上，等于每秒鐘傳輸構(gòu)成數(shù)據(jù)代數(shù)據(jù)傳輸速率在數(shù)值上，等于每秒鐘傳輸構(gòu)成數(shù)據(jù)代碼的二進(jìn)

15、制比特?cái)?shù)，單位為比特碼的二進(jìn)制比特?cái)?shù)，單位為比特/秒，記做秒，記做bps；常用的數(shù)據(jù)傳輸速率單位有：常用的數(shù)據(jù)傳輸速率單位有：Kbps、Mbps、Gbps與與Tb/s，其中：，其中： 1Kbps = 1103 bps 1Mbps = 1106 bps 1Gbps = 1109 bps 1Tbps = 11012 bps信道速率的極限值信道速率的極限值奈奎斯特準(zhǔn)則奈奎斯特準(zhǔn)則：二進(jìn)制數(shù)據(jù)信號(hào)的最大數(shù)據(jù)傳輸速率：二進(jìn)制數(shù)據(jù)信號(hào)的最大數(shù)據(jù)傳輸速率 Rmax與通信信道帶寬與通信信道帶寬B（B=f，單位，單位Hz） 的關(guān)系為的關(guān)系為Rmax=2f（bps）；）；香農(nóng)定理香農(nóng)定理：在有隨機(jī)熱噪聲的信道上傳

16、輸數(shù)據(jù)信號(hào)時(shí)，：在有隨機(jī)熱噪聲的信道上傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)時(shí)， 數(shù)據(jù)傳輸速率數(shù)據(jù)傳輸速率Rmax與信道帶寬與信道帶寬B，信噪比，信噪比S/N 的關(guān)系為的關(guān)系為Rmax = Blog2（1+S/N） S/N為信噪比；為信噪比；2.6 頻帶傳輸技術(shù)頻帶傳輸技術(shù)2.6.1 頻帶傳輸?shù)亩x頻帶傳輸?shù)亩x利用模擬信道傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)的方法稱(chēng)為頻帶傳輸；利用模擬信道傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)的方法稱(chēng)為頻帶傳輸；調(diào)制解調(diào)器（調(diào)制解調(diào)器（modem）是頻帶傳輸中最典型的通信設(shè)）是頻帶傳輸中最典型的通信設(shè)備。備。2.6.2 調(diào)制解調(diào)器的基本工作原理調(diào)制解調(diào)器的基本工作原理在發(fā)送端將計(jì)算機(jī)中的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成能在在發(fā)送端將計(jì)算機(jī)中的數(shù)字信號(hào)

17、轉(zhuǎn)換成能在 線(xiàn)上傳線(xiàn)上傳輸?shù)哪M信號(hào)；輸?shù)哪M信號(hào)；在接收端將從在接收端將從 線(xiàn)路上接收到的模擬信號(hào)還原成數(shù)字線(xiàn)路上接收到的模擬信號(hào)還原成數(shù)字信號(hào)。信號(hào)。FSK方式方式Modem的工作原理的工作原理 Modem實(shí)現(xiàn)全雙工通信的工作原理實(shí)現(xiàn)全雙工通信的工作原理2.6.3 調(diào)制解調(diào)器的分類(lèi)與應(yīng)用調(diào)制解調(diào)器的分類(lèi)與應(yīng)用 外置外置Modem與計(jì)算機(jī)的連接與計(jì)算機(jī)的連接 2.7 多路復(fù)用技術(shù)多路復(fù)用技術(shù)2.7.1 多路復(fù)用技術(shù)的分類(lèi)多路復(fù)用技術(shù)的分類(lèi)頻分多路復(fù)用頻分多路復(fù)用FDM波分多路復(fù)用波分多路復(fù)用WDM時(shí)分多路復(fù)用時(shí)分多路復(fù)用TDM2.7.2 頻分多路復(fù)用在一條通信線(xiàn)路設(shè)計(jì)多路通信信道在一條通信線(xiàn)

18、路設(shè)計(jì)多路通信信道; ;每路信道的信號(hào)以不同的載波頻率進(jìn)行調(diào)制每路信道的信號(hào)以不同的載波頻率進(jìn)行調(diào)制; ;各個(gè)載波頻率是不重疊的各個(gè)載波頻率是不重疊的, , 一條通信線(xiàn)路就可以同時(shí)獨(dú)立地傳輸一條通信線(xiàn)路就可以同時(shí)獨(dú)立地傳輸多路信號(hào)。多路信號(hào)。 2.7.3 波分多路復(fù)用波分多路復(fù)用 光纖通道技術(shù)采用了波長(zhǎng)分隔多路復(fù)用方法，簡(jiǎn)稱(chēng)為波分復(fù)用光纖通道技術(shù)采用了波長(zhǎng)分隔多路復(fù)用方法，簡(jiǎn)稱(chēng)為波分復(fù)用WDM;在一根光纖上復(fù)用在一根光纖上復(fù)用80路或更多路的光載波信號(hào)稱(chēng)為密集波分復(fù)用路或更多路的光載波信號(hào)稱(chēng)為密集波分復(fù)用DWDM； 目前單模光纖的數(shù)據(jù)傳輸速率最高可以達(dá)到目前單模光纖的數(shù)據(jù)傳輸速率最高可以達(dá)到2

19、0Gbps 。2.7.4 時(shí)分多路復(fù)用時(shí)分多路復(fù)用 時(shí)分多路復(fù)用是將信道用于傳輸?shù)臅r(shí)間劃分為若干個(gè)時(shí)間片；時(shí)分多路復(fù)用是將信道用于傳輸?shù)臅r(shí)間劃分為若干個(gè)時(shí)間片；每個(gè)用戶(hù)分得一個(gè)時(shí)間片；每個(gè)用戶(hù)分得一個(gè)時(shí)間片；在每個(gè)用戶(hù)占有的時(shí)間片內(nèi)，用戶(hù)使用通信信道的全部帶寬。在每個(gè)用戶(hù)占有的時(shí)間片內(nèi)，用戶(hù)使用通信信道的全部帶寬。 時(shí)分多路復(fù)用的分類(lèi)時(shí)分多路復(fù)用的分類(lèi) 同步時(shí)分多路復(fù)用同步時(shí)分多路復(fù)用 統(tǒng)計(jì)時(shí)分多路復(fù)用統(tǒng)計(jì)時(shí)分多路復(fù)用 2.8 數(shù)據(jù)交換方法數(shù)據(jù)交換方法2.8.1 線(xiàn)路交換方式線(xiàn)路交換方式線(xiàn)路交換是面向連接的服務(wù)；線(xiàn)路交換是面向連接的服務(wù)；兩臺(tái)計(jì)算機(jī)通過(guò)通信子網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換之前，首先要兩臺(tái)計(jì)算機(jī)

20、通過(guò)通信子網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換之前，首先要在通信子網(wǎng)中建立一個(gè)實(shí)際的物理線(xiàn)路連接；在通信子網(wǎng)中建立一個(gè)實(shí)際的物理線(xiàn)路連接；線(xiàn)路交換在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中要經(jīng)過(guò)建立連接、數(shù)據(jù)傳線(xiàn)路交換在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中要經(jīng)過(guò)建立連接、數(shù)據(jù)傳輸與釋放連接的三個(gè)階段；輸與釋放連接的三個(gè)階段；線(xiàn)路交換方式的優(yōu)點(diǎn)：通信實(shí)時(shí)性強(qiáng)，適用于交互式線(xiàn)路交換方式的優(yōu)點(diǎn)：通信實(shí)時(shí)性強(qiáng)，適用于交互式會(huì)話(huà)類(lèi)通信；會(huì)話(huà)類(lèi)通信；線(xiàn)路交換方式的缺點(diǎn)：對(duì)突發(fā)性通信不適應(yīng)，系統(tǒng)效線(xiàn)路交換方式的缺點(diǎn)：對(duì)突發(fā)性通信不適應(yīng)，系統(tǒng)效率低，系統(tǒng)沒(méi)有存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的能力，不能平滑交通量。率低，系統(tǒng)沒(méi)有存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的能力，不能平滑交通量。 線(xiàn)路交換方式的工作原理線(xiàn)路交換方式的工作原

21、理2.8.2 存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換方式存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換方式 存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換方式與線(xiàn)路交換方式的主要區(qū)別：存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換方式與線(xiàn)路交換方式的主要區(qū)別：發(fā)送的數(shù)據(jù)與目的地址、源地址、控制信息按照一定發(fā)送的數(shù)據(jù)與目的地址、源地址、控制信息按照一定格式組成一個(gè)數(shù)據(jù)單元（報(bào)文或報(bào)文分組）進(jìn)入通信格式組成一個(gè)數(shù)據(jù)單元（報(bào)文或報(bào)文分組）進(jìn)入通信子網(wǎng)；子網(wǎng)；通信子網(wǎng)中的結(jié)點(diǎn)是通信控制處理機(jī)，它負(fù)責(zé)完成數(shù)通信子網(wǎng)中的結(jié)點(diǎn)是通信控制處理機(jī)，它負(fù)責(zé)完成數(shù)據(jù)單元的接收、差錯(cuò)校驗(yàn)、存儲(chǔ)、路選和轉(zhuǎn)發(fā)功能。據(jù)單元的接收、差錯(cuò)校驗(yàn)、存儲(chǔ)、路選和轉(zhuǎn)發(fā)功能。 存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換方式分類(lèi)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換方式分類(lèi)： 數(shù)據(jù)通過(guò)通信子網(wǎng)傳輸時(shí)可以有報(bào)文（數(shù)據(jù)通過(guò)

22、通信子網(wǎng)傳輸時(shí)可以有報(bào)文（message）與報(bào)）與報(bào)文分組（文分組（packet）兩種方式；）兩種方式；報(bào)文傳輸：不管發(fā)送數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度是多少，都把它當(dāng)作報(bào)文傳輸：不管發(fā)送數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度是多少，都把它當(dāng)作一個(gè)邏輯單元發(fā)送；一個(gè)邏輯單元發(fā)送；報(bào)文分組傳輸：限制一次傳輸數(shù)據(jù)的最大長(zhǎng)度，如果報(bào)文分組傳輸：限制一次傳輸數(shù)據(jù)的最大長(zhǎng)度，如果傳輸數(shù)據(jù)超過(guò)規(guī)定的最大長(zhǎng)度，發(fā)送結(jié)點(diǎn)就將它分成傳輸數(shù)據(jù)超過(guò)規(guī)定的最大長(zhǎng)度，發(fā)送結(jié)點(diǎn)就將它分成多個(gè)報(bào)文分組發(fā)送。多個(gè)報(bào)文分組發(fā)送。報(bào)文和報(bào)文分組結(jié)構(gòu)報(bào)文和報(bào)文分組結(jié)構(gòu) 由于分組長(zhǎng)度較短，在傳輸出錯(cuò)時(shí)，檢錯(cuò)容易并且重由于分組長(zhǎng)度較短，在傳輸出錯(cuò)時(shí)，檢錯(cuò)容易并且重發(fā)花費(fèi)的時(shí)間較少；

23、發(fā)花費(fèi)的時(shí)間較少；限定分組最大數(shù)據(jù)長(zhǎng)度，有利于提高存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)結(jié)點(diǎn)的限定分組最大數(shù)據(jù)長(zhǎng)度，有利于提高存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)結(jié)點(diǎn)的存儲(chǔ)空間利用率與傳輸效率；存儲(chǔ)空間利用率與傳輸效率；公用數(shù)據(jù)網(wǎng)采用的是分組交換技術(shù)。公用數(shù)據(jù)網(wǎng)采用的是分組交換技術(shù)。報(bào)文分組報(bào)文分組報(bào)文報(bào)文報(bào)文號(hào)目的地址源地址校驗(yàn)報(bào)文號(hào)目的地址源地址報(bào)文分組數(shù)據(jù)校驗(yàn)報(bào)文分組號(hào)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)方式的優(yōu)點(diǎn)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)方式的優(yōu)點(diǎn)由于通信子網(wǎng)中的通信控制處理機(jī)可以存儲(chǔ)分組，多由于通信子網(wǎng)中的通信控制處理機(jī)可以存儲(chǔ)分組，多個(gè)分組可以共享通信信道，線(xiàn)路利用率高；個(gè)分組可以共享通信信道，線(xiàn)路利用率高；通信子網(wǎng)中通信控制處理機(jī)具有路選功能，可以動(dòng)態(tài)通信子網(wǎng)中通信控制處理機(jī)具

24、有路選功能，可以動(dòng)態(tài)選擇報(bào)文分組通過(guò)通信子網(wǎng)的最佳路徑；選擇報(bào)文分組通過(guò)通信子網(wǎng)的最佳路徑；可以平滑通信量，提高系統(tǒng)效率；可以平滑通信量，提高系統(tǒng)效率；分組在通過(guò)通信子網(wǎng)中的每個(gè)通信控制處理機(jī)時(shí)，均分組在通過(guò)通信子網(wǎng)中的每個(gè)通信控制處理機(jī)時(shí)，均要進(jìn)行差錯(cuò)檢查與糾錯(cuò)處理，因此可以減少傳輸錯(cuò)誤，要進(jìn)行差錯(cuò)檢查與糾錯(cuò)處理，因此可以減少傳輸錯(cuò)誤，提高系統(tǒng)可靠性；提高系統(tǒng)可靠性；通過(guò)通信控制處理機(jī)可以對(duì)不同通信速率的線(xiàn)路進(jìn)行通過(guò)通信控制處理機(jī)可以對(duì)不同通信速率的線(xiàn)路進(jìn)行轉(zhuǎn)換，也可以對(duì)不同的數(shù)據(jù)代碼格式進(jìn)行變換。轉(zhuǎn)換，也可以對(duì)不同的數(shù)據(jù)代碼格式進(jìn)行變換。 2.8.3 數(shù)據(jù)報(bào)方式數(shù)據(jù)報(bào)方式 數(shù)據(jù)報(bào)是分組存儲(chǔ)

25、轉(zhuǎn)發(fā)的一種形式；數(shù)據(jù)報(bào)是分組存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的一種形式；在數(shù)據(jù)報(bào)方式中，分組傳送之間不需要預(yù)先在源主機(jī)在數(shù)據(jù)報(bào)方式中，分組傳送之間不需要預(yù)先在源主機(jī)與目的主機(jī)之間建立與目的主機(jī)之間建立“線(xiàn)路連接線(xiàn)路連接”；源主機(jī)所發(fā)送的每一個(gè)分組都可以獨(dú)立地選擇一條傳源主機(jī)所發(fā)送的每一個(gè)分組都可以獨(dú)立地選擇一條傳輸路徑；輸路徑；每個(gè)分組在通信子網(wǎng)中可能是通過(guò)不同的傳輸路徑到每個(gè)分組在通信子網(wǎng)中可能是通過(guò)不同的傳輸路徑到達(dá)目的主機(jī)。達(dá)目的主機(jī)。數(shù)據(jù)報(bào)方式的工作原理數(shù)據(jù)報(bào)方式的工作原理數(shù)據(jù)報(bào)方式的特點(diǎn)數(shù)據(jù)報(bào)方式的特點(diǎn)同一報(bào)文的不同分組可以由不同的傳輸路徑通過(guò)通信同一報(bào)文的不同分組可以由不同的傳輸路徑通過(guò)通信子網(wǎng)；子網(wǎng)；同

26、一報(bào)文的不同分組到達(dá)目的結(jié)點(diǎn)時(shí)可能出現(xiàn)亂序、同一報(bào)文的不同分組到達(dá)目的結(jié)點(diǎn)時(shí)可能出現(xiàn)亂序、重復(fù)與丟失現(xiàn)象；重復(fù)與丟失現(xiàn)象；每個(gè)分組在傳輸過(guò)程中都必須帶有目的地址與源地址；每個(gè)分組在傳輸過(guò)程中都必須帶有目的地址與源地址；數(shù)據(jù)報(bào)方式報(bào)文傳輸延遲較大，適用于突發(fā)性通信，數(shù)據(jù)報(bào)方式報(bào)文傳輸延遲較大，適用于突發(fā)性通信，不適用于長(zhǎng)報(bào)文、會(huì)話(huà)式通信。不適用于長(zhǎng)報(bào)文、會(huì)話(huà)式通信。 2.8.4 虛電路方式虛電路方式 虛電路方式試圖將數(shù)據(jù)報(bào)方式與線(xiàn)路交換方式結(jié)合起虛電路方式試圖將數(shù)據(jù)報(bào)方式與線(xiàn)路交換方式結(jié)合起來(lái)，處分發(fā)揮兩種方法的優(yōu)點(diǎn)，以達(dá)到最佳的數(shù)據(jù)交來(lái)，處分發(fā)揮兩種方法的優(yōu)點(diǎn)，以達(dá)到最佳的數(shù)據(jù)交換效果換效果;

27、 ;數(shù)據(jù)報(bào)方式在分組發(fā)送之前，發(fā)送方與接收方之間不數(shù)據(jù)報(bào)方式在分組發(fā)送之前，發(fā)送方與接收方之間不需要預(yù)先建立連接。虛電路方式在分組發(fā)送之前，需需要預(yù)先建立連接。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邏輯連接的虛電路要在發(fā)送方和接收方建立一條邏輯連接的虛電路; ;虛電路方式與線(xiàn)路交換方式相同，整個(gè)通信過(guò)程分為虛電路方式與線(xiàn)路交換方式相同，整個(gè)通信過(guò)程分為以下三個(gè)階段：虛電路建立、數(shù)據(jù)傳輸與虛電路釋放以下三個(gè)階段：虛電路建立、數(shù)據(jù)傳輸與虛電路釋放階段。階段。 虛電路方式虛電路方式的工作原理的工作原理虛電路方式的特點(diǎn)虛電路方式的特點(diǎn)在每次分組發(fā)送之前，必須在發(fā)送方與接收方之間建立在每

28、次分組發(fā)送之前，必須在發(fā)送方與接收方之間建立一條邏輯連接。這是因?yàn)椴恍枰嬲ソ⒁粭l物理鏈一條邏輯連接。這是因?yàn)椴恍枰嬲ソ⒁粭l物理鏈路，連接發(fā)送方與接收方的物理鏈路已經(jīng)存在；路，連接發(fā)送方與接收方的物理鏈路已經(jīng)存在；一次通信的所有分組都通過(guò)這條虛電路順序傳送，因此一次通信的所有分組都通過(guò)這條虛電路順序傳送，因此報(bào)文分組不必帶目的地址、源地址等輔助信息。分組到報(bào)文分組不必帶目的地址、源地址等輔助信息。分組到達(dá)目的結(jié)點(diǎn)時(shí)不會(huì)出現(xiàn)丟失、重復(fù)與亂序的現(xiàn)象；達(dá)目的結(jié)點(diǎn)時(shí)不會(huì)出現(xiàn)丟失、重復(fù)與亂序的現(xiàn)象；分組通過(guò)虛電路上的每個(gè)結(jié)點(diǎn)時(shí)，結(jié)點(diǎn)只需要做差錯(cuò)檢分組通過(guò)虛電路上的每個(gè)結(jié)點(diǎn)時(shí)，結(jié)點(diǎn)只需要做差錯(cuò)檢

29、測(cè)，而不需要做路徑選擇；測(cè)，而不需要做路徑選擇；每個(gè)結(jié)點(diǎn)可以和任何結(jié)點(diǎn)建立多條虛電路連接。每個(gè)結(jié)點(diǎn)可以和任何結(jié)點(diǎn)建立多條虛電路連接。 2.8.5 ATM交換方式交換方式 ATM的基本數(shù)據(jù)傳輸單元是信元；的基本數(shù)據(jù)傳輸單元是信元；信元長(zhǎng)度固定為信元長(zhǎng)度固定為53字節(jié)；字節(jié)；信元包括信元包括5字節(jié)的信元頭與字節(jié)的信元頭與48字節(jié)的用戶(hù)數(shù)據(jù)。字節(jié)的用戶(hù)數(shù)據(jù)。53字節(jié)信元頭用戶(hù)數(shù)據(jù)48字節(jié)5字節(jié)物理鏈路、虛通路與虛通道的關(guān)系物理鏈路、虛通路與虛通道的關(guān)系 物理鏈路（物理鏈路（Physical Link）虛通路（虛通路（VP，Virtual Path）虛通道（虛通道（VC，Virtual Channel

30、） 支持遠(yuǎn)程教學(xué)的支持遠(yuǎn)程教學(xué)的ATM網(wǎng)網(wǎng) 2.9 差錯(cuò)控制方法差錯(cuò)控制方法2.9.1 差錯(cuò)產(chǎn)生的原因與差錯(cuò)類(lèi)型差錯(cuò)產(chǎn)生的原因與差錯(cuò)類(lèi)型傳輸差錯(cuò)是通過(guò)通信信道后接收的數(shù)據(jù)與發(fā)送數(shù)據(jù)傳輸差錯(cuò)是通過(guò)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)象不一致的現(xiàn)象;差錯(cuò)控制是檢查是否出現(xiàn)差錯(cuò)以及如何糾正差錯(cuò)；差錯(cuò)控制是檢查是否出現(xiàn)差錯(cuò)以及如何糾正差錯(cuò)；通信信道的噪聲分為兩類(lèi)：熱噪聲和沖擊噪聲；通信信道的噪聲分為兩類(lèi)：熱噪聲和沖擊噪聲；由熱噪聲引起的差錯(cuò)是隨機(jī)差錯(cuò)（或隨機(jī)錯(cuò)）；由熱噪聲引起的差錯(cuò)是隨機(jī)差錯(cuò)（或隨機(jī)錯(cuò)）；沖擊噪聲引起的差錯(cuò)是突發(fā)差錯(cuò)（或突發(fā)錯(cuò)）；沖擊噪聲引起的差錯(cuò)是突發(fā)差錯(cuò)（或突發(fā)錯(cuò)）；在通信過(guò)

31、程中產(chǎn)生的傳輸差錯(cuò)，是由隨機(jī)差錯(cuò)與突發(fā)在通信過(guò)程中產(chǎn)生的傳輸差錯(cuò)，是由隨機(jī)差錯(cuò)與突發(fā)差錯(cuò)共同構(gòu)成的。差錯(cuò)共同構(gòu)成的。 傳輸差錯(cuò)傳輸差錯(cuò)產(chǎn)生過(guò)程產(chǎn)生過(guò)程2.9.2 誤碼率的定義誤碼率的定義 誤碼率是指二進(jìn)制碼元在數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中被傳錯(cuò)的概率，它在數(shù)誤碼率是指二進(jìn)制碼元在數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中被傳錯(cuò)的概率，它在數(shù)值上近似等于：值上近似等于：Pe=Ne/N，其中，其中N為傳輸?shù)亩M(jìn)制碼元總數(shù)，為傳輸?shù)亩M(jìn)制碼元總數(shù)，Ne為被傳錯(cuò)的碼元數(shù)；為被傳錯(cuò)的碼元數(shù)；誤碼率應(yīng)該是衡量數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)正常工作狀態(tài)下傳輸可靠性的參誤碼率應(yīng)該是衡量數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)正常工作狀態(tài)下傳輸可靠性的參數(shù)之一；數(shù)之一；對(duì)于一個(gè)實(shí)際的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，

32、不能籠統(tǒng)地說(shuō)誤碼率越低越好，對(duì)于一個(gè)實(shí)際的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，不能籠統(tǒng)地說(shuō)誤碼率越低越好，要根據(jù)實(shí)際傳輸要求提出誤碼率要求；要根據(jù)實(shí)際傳輸要求提出誤碼率要求；對(duì)于實(shí)際數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，如果傳輸?shù)牟皇嵌M(jìn)制比特，要折合成對(duì)于實(shí)際數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，如果傳輸?shù)牟皇嵌M(jìn)制比特，要折合成二進(jìn)制比特來(lái)計(jì)算；二進(jìn)制比特來(lái)計(jì)算；差錯(cuò)的出現(xiàn)具有隨機(jī)性，在實(shí)際測(cè)量一個(gè)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)時(shí)，只有差錯(cuò)的出現(xiàn)具有隨機(jī)性，在實(shí)際測(cè)量一個(gè)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)時(shí)，只有被測(cè)量的傳輸二進(jìn)制比特?cái)?shù)越大，才會(huì)越接近于真正的誤碼率值。被測(cè)量的傳輸二進(jìn)制比特?cái)?shù)越大，才會(huì)越接近于真正的誤碼率值。 2.9.3 檢錯(cuò)碼與糾錯(cuò)碼檢錯(cuò)碼與糾錯(cuò)碼 糾錯(cuò)碼：糾錯(cuò)碼： 每個(gè)傳輸?shù)姆纸M帶上足夠的冗余信息；每個(gè)傳輸?shù)姆纸M帶上足夠的冗余信息； 接收端能發(fā)現(xiàn)并自動(dòng)糾正傳輸差錯(cuò)。接收端能發(fā)現(xiàn)并自動(dòng)糾正傳輸差錯(cuò)。檢錯(cuò)碼檢錯(cuò)碼: : 分組僅包含足以使接收端發(fā)現(xiàn)差錯(cuò)的冗余信息；分組僅包含足以使接收端發(fā)現(xiàn)差錯(cuò)的冗余信息； 接收端能夠發(fā)現(xiàn)出錯(cuò)，但不能確定哪位是錯(cuò)的，并且接收端能夠發(fā)現(xiàn)出錯(cuò)，但不能確定哪位是錯(cuò)的，并且自己不能糾正傳輸差錯(cuò)。自己不能糾正傳輸差錯(cuò)。 2.9.4 循環(huán)冗余編碼工作原理循環(huán)冗余編碼工作原理 標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)CRC生成多項(xiàng)式生成多項(xiàng)式G（x）CRC-12 G（x）= x12+x11+x3+x2+x+1CRC-16 G（x）= x16+x15+