第2章計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信與交換技術(shù)

1、 主講：郭銀章主講：郭銀章 教授教授第四講：局域網(wǎng)第四講：局域網(wǎng)IEEE802IEEE802協(xié)議體系及以太網(wǎng)協(xié)議體系及以太網(wǎng)第五講：第五講：InternetInternet網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP/ICMPIP/ICMP第六講：存儲轉(zhuǎn)發(fā)的路由協(xié)議與路由算法第六講：存儲轉(zhuǎn)發(fā)的路由協(xié)議與路由算法第七講：第七講：InternetInternet傳輸層協(xié)議傳輸層協(xié)議TCP/UDPTCP/UDP計算機網(wǎng)絡(luò)與計算機網(wǎng)絡(luò)與INTERNETINTERNET原理及技術(shù)原理及技術(shù)第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)交換技術(shù)第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)交換技術(shù) 2.1數(shù)據(jù)通信的基本模型及概念數(shù)據(jù)通信的基本模型及概念

2、 2.3數(shù)據(jù)通信的調(diào)制編碼技術(shù)數(shù)據(jù)通信的調(diào)制編碼技術(shù) 2.4數(shù)據(jù)傳輸?shù)亩嗦窂?fù)用技術(shù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)亩嗦窂?fù)用技術(shù) 2.5數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕粨Q接入技術(shù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕粨Q接入技術(shù) 2.6物理層簡介及傳輸介質(zhì)物理層簡介及傳輸介質(zhì)計算機網(wǎng)絡(luò)與計算機網(wǎng)絡(luò)與INTERNETINTERNET原理及技術(shù)原理及技術(shù) 2.2數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)與傳輸模式數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)與傳輸模式1、通信系統(tǒng)的模型 通信的五個要素：信源、信宿、變換器、反變換器和信道。任何一個通信系統(tǒng)都可以抽象為以下模型：2.12.1、數(shù)據(jù)通信的基本概念及模型、數(shù)據(jù)通信的基本概念及模型第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)交換技術(shù)第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)交換技術(shù)噪聲噪聲信

3、源信源變換器變換器信道信道反反變換器變換器信宿信宿信息信息數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)信號信號在介質(zhì)上傳輸在介質(zhì)上傳輸信號信號數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)信息信息通信系統(tǒng)的任務(wù)通信系統(tǒng)的任務(wù)2、通信系統(tǒng)的基本概念p信息（Information）：是人們對現(xiàn)實世界的事物存在方式及其運動狀態(tài)的 認(rèn)識，是人們進(jìn)行交換的基本單元。p數(shù)據(jù)(Data)：是信息的數(shù)字化形式，通常被廣義的理解為在網(wǎng)絡(luò)中存儲、處理和傳輸?shù)亩M(jìn)制數(shù)字編碼。是傳遞（攜帶）信息的實體。 (1)模擬數(shù)據(jù)是隨時間連續(xù)變化的函數(shù)，在一定范圍內(nèi)連續(xù)的無數(shù)個值。 (2)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)是隨時間離散變化的函數(shù)，在一定范圍內(nèi)取值有限。2.12.1、數(shù)據(jù)通信的基本概念及模型、數(shù)據(jù)通信的基本概念及

4、模型第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)交換技術(shù)第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)交換技術(shù)2、通信系統(tǒng)的基本概念p信號(Signal)：數(shù)據(jù)的物理量編碼，數(shù)據(jù)以信號的形式傳播。u 模擬信號是在某一區(qū)間上是一種連續(xù)變化的電信號。具有波動性、持續(xù)性和無窮性。u 數(shù)字信號是在某一區(qū)間上是一種離散變化的電信號。具有離散性、躍變性和有限性2.12.1、數(shù)據(jù)通信的基本概念及模型、數(shù)據(jù)通信的基本概念及模型第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)交換技術(shù)第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)交換技術(shù)tta) 模擬信號b) 數(shù)字信號2、通信系統(tǒng)的基本概念p信道：是信號的傳輸系統(tǒng)，分為模擬傳輸系統(tǒng)和數(shù)字傳輸系統(tǒng)(1)模擬傳輸

5、系統(tǒng)：僅能傳輸模擬信號的通信系統(tǒng)模擬數(shù)據(jù)的模擬信號可以通過調(diào)制實現(xiàn)直接傳輸，數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)則需要通過調(diào)制和解調(diào)的過程，將其轉(zhuǎn)化為模擬信號才能傳輸(2)數(shù)字傳輸系統(tǒng)：僅能傳輸數(shù)字信號的通信系統(tǒng)數(shù)字信號可以直接傳輸，模擬數(shù)據(jù)則要通過編碼解碼的過程轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號才能進(jìn)行傳輸2.12.1、數(shù)據(jù)通信的基本概念及模型、數(shù)據(jù)通信的基本概念及模型第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)交換技術(shù)第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)交換技術(shù)3、通信系統(tǒng)的性能指標(biāo)p比特率：也稱為數(shù)據(jù)傳輸速率，速率是計算機網(wǎng)絡(luò)中最重要的一個性能指標(biāo)。速率是指單位時間內(nèi)所傳輸?shù)亩M(jìn)制位流的位數(shù)，速率的單位是 b/s，或kb/s, Mb/s, Gb/

6、s 等。其中：b為bit，即比特。1K=210103字節(jié)； 1M=220 106字節(jié); 1G=230 109字節(jié);p波特率：每秒傳送的碼元數(shù):1 B = 1/T=（log2M） bps 其中M是信號的編碼級數(shù)。也可以寫成：比特率C = BXlog2M一個信號往往可以攜帶多個二進(jìn)制位，所以在固定的信息傳輸速率下，比特率往往大于波特率。換句話說，一個碼元中可以傳送多個比特（bit）。2.12.1、數(shù)據(jù)通信的基本概念及模型、數(shù)據(jù)通信的基本概念及模型第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)交換技術(shù)第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)交換技術(shù)3、通信系統(tǒng)的性能指標(biāo)p波特率：其中，碼元(Code Cell)：時間

7、軸上的一個信號編碼單元2.12.1、數(shù)據(jù)通信的基本概念及模型、數(shù)據(jù)通信的基本概念及模型第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)交換技術(shù)第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)交換技術(shù)t碼元碼元1碼元碼元2碼元碼元3碼元碼元4碼元碼元5信號信號同步脈沖同步脈沖同步脈沖：用于碼元的同步定時，識別碼元的開始同步脈沖：用于碼元的同步定時，識別碼元的開始3、通信系統(tǒng)的性能指標(biāo)p誤碼率：信道傳輸可靠性指標(biāo)：P= 錯誤的碼元數(shù) / 傳輸?shù)目偞a元數(shù)。p利用率：分信道利用率和網(wǎng)絡(luò)利用率兩種。信道利用率=數(shù)據(jù)有效傳輸時間/信道總的占用時間。網(wǎng)絡(luò)利用率=信道利用率的加權(quán)平均值。p帶寬：在通信系統(tǒng)中是指信號通頻帶的寬度，可傳輸信

8、號的最高頻率與最低頻率之差。在計算機網(wǎng)絡(luò)中，是指信道所能傳輸?shù)淖罡咚俾省傳輸延時：由發(fā)送延時、傳播延時、處理延時、排隊延時組成。(1)發(fā)送延時=數(shù)據(jù)塊的長度（bit）/信道帶寬（bit/s）(2)傳播延時=信道長度（m）/電磁波在信道上的傳播速率（m/s）2.12.1、數(shù)據(jù)通信的基本概念及模型、數(shù)據(jù)通信的基本概念及模型第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)交換技術(shù)第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)交換技術(shù)3、通信系統(tǒng)的性能指標(biāo)傳輸延時：(3)處理延時=節(jié)點接收到分組后的處理時間。(4)排隊延時=分組在傳輸過程中，經(jīng)過通信子網(wǎng)的不同路由節(jié)點的排隊等待時間。 2.12.1、數(shù)據(jù)通信的基本概念及模型、

9、數(shù)據(jù)通信的基本概念及模型第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)交換技術(shù)第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)交換技術(shù)1 0 1 1 0 0 1發(fā)送器隊列在鏈路上產(chǎn)生傳播時延結(jié)點 B結(jié)點 A在發(fā)送器產(chǎn)生發(fā)送時延(即發(fā)送時延)在隊列中產(chǎn)生排隊時延數(shù)據(jù)鏈路交換節(jié)點存儲轉(zhuǎn)發(fā)而產(chǎn)生的處理時延目標(biāo)節(jié)點4、信道容量p奈奎斯特定律： 2.12.1、數(shù)據(jù)通信的基本概念及模型、數(shù)據(jù)通信的基本概念及模型第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)交換技術(shù)第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)交換技術(shù)C = 2W log2 MM M 最大數(shù)據(jù)率最大數(shù)據(jù)率 (C) (C) 2 6000 bps 2 6000 bps 4 12000 bps

10、4 12000 bps 8 18000 bps 8 18000 bps16 24000 bps16 24000 bps32 30000 bps32 30000 bps64 36000 bps 64 36000 bps 例如：例如：話音級線路話音級線路(3000 Hz)的信道容量計算，如右的信道容量計算，如右圖所示。圖所示。NyquistNyquist公式為估算已知帶寬信道的最高速率提供了依據(jù)。奈奎斯特定律表明公式為估算已知帶寬信道的最高速率提供了依據(jù)。奈奎斯特定律表明網(wǎng)絡(luò)傳輸速率越高，對于網(wǎng)絡(luò)的帶寬要求越高，網(wǎng)絡(luò)傳輸速率越高，對于網(wǎng)絡(luò)的帶寬要求越高，4、信道容量p香農(nóng)定律： 2.12.1、數(shù)據(jù)

11、通信的基本概念及模型、數(shù)據(jù)通信的基本概念及模型第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)交換技術(shù)第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)交換技術(shù)C = W log2 (1+SN)C = 傳輸率，單位傳輸率，單位b/sW = 帶寬，單位帶寬，單位HzS/NdB 信噪比（dB分貝）的定義S/NdB = 10 log10 S/N1010dBNSNS 即：即：例：信道帶寬例：信道帶寬W=3KHz，信信噪比為噪比為30dB，則則C=3000*log2(1+1000) 30Kbps4、信道容量實際的信道上存在三類損耗：衰減、延遲、噪聲a）衰減：信道的損耗引起信號強度減弱，導(dǎo)致信噪比降低b）延遲：信號中的各種頻率成分在信

12、道上的延遲時間各不相同，在接收端會產(chǎn)生信號畸變。c）噪聲： 熱噪聲、 串?dāng)_、 脈沖噪聲。 噪聲將破壞信號，產(chǎn)生誤碼。持續(xù)時間0.01s的干擾可以破壞約560個比特（56Kbps）。2.12.1、數(shù)據(jù)通信的基本概念及模型、數(shù)據(jù)通信的基本概念及模型第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)交換技術(shù)第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)交換技術(shù)4、信道容量2.12.1、數(shù)據(jù)通信的基本概念及模型、數(shù)據(jù)通信的基本概念及模型第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)交換技術(shù)第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)交換技術(shù)Nyquist公式和公式和Shannel公式的比較公式的比較 C = 2W log2M 此公式說明數(shù)據(jù)傳輸率C隨

13、信號編碼級數(shù)以及網(wǎng)絡(luò)的帶寬增加而增加。最大傳輸速率C給出的是一個理論上的極限值。 C = W log2(1+S/N) 無論采樣頻率多高，信號編碼分多少級，此公式給出了信道能達(dá)到的最高傳輸速率。原因：噪聲的存在將使編碼級數(shù)不可能無限增加。（1）、單工、半雙工和全雙工模式p單工模式：在發(fā)送器與接收器之間只有一個單向傳輸通道，信息只能沿著一個方向傳輸。在單工模式中，只需要一條通信信道。p半雙工模式：又稱為雙向交替通信模式，通信信道是雙向的，發(fā)送和接收設(shè)備同時具有發(fā)送和接收功能，但是在某一時刻只能在一個方向傳輸信息。一般用于通信設(shè)備和信道沒有足夠帶寬支持的情況，或者需要通信雙方的通信順序交替進(jìn)行的場合

14、，如：對講機等。p全雙工模式：又稱為雙向同時通信模式。同時需要兩條不同方向的通信信道，發(fā)送和接收設(shè)備同時具有發(fā)送和接收功能。吞吐量達(dá)，一般網(wǎng)絡(luò)和手機都是全雙工模式。2.22.2、數(shù)據(jù)通信的傳輸系統(tǒng)與傳輸模式、數(shù)據(jù)通信的傳輸系統(tǒng)與傳輸模式第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)交換技術(shù)第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)交換技術(shù)1 1、數(shù)據(jù)傳輸模式、數(shù)據(jù)傳輸模式（2）、并行傳輸與串行傳輸模式p并行傳輸：將計算機中的一個字或字節(jié)的各位分別在多條線路上同時傳輸，每個比特使用單獨的一條線路的傳輸方式稱為并行傳輸。其優(yōu)點是傳送速率高，收發(fā)雙方不存在字符間的同步問題，缺點是需要多個信道，增加了設(shè)備的成本，另外并行

15、線路的電平相互干擾也會影響傳輸質(zhì)量，主要用于短距離的計算機內(nèi)部通信。p串行傳輸：串行通信就是將比特流逐位在一條信道上傳送。需要解決的是收發(fā)雙方如何保持字符同步的問題。這種傳輸方式的優(yōu)點是易于實現(xiàn)和維護(hù)，通常用于遠(yuǎn)程通信。比如高效率總線接口PCI-E,新型的磁盤SATA接口都是串行傳輸方式。第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)交換技術(shù)第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)交換技術(shù)2.22.2、數(shù)據(jù)通信的傳輸系統(tǒng)與傳輸模式、數(shù)據(jù)通信的傳輸系統(tǒng)與傳輸模式1 1、數(shù)據(jù)傳輸模式、數(shù)據(jù)傳輸模式（3）、同步傳輸與異步傳輸模式：p異步傳輸：又稱為起止同步方式，它是以字符為單位進(jìn)行同步，以字符為傳輸單位，每個字符要附

16、加1位起始位和1位停止位，以標(biāo)記一個字符的開始和結(jié)束。并以此實現(xiàn)數(shù)據(jù)的同步。所謂異步傳輸是指字符與字符之間的時間間隔可變，不需要嚴(yán)格限制他們之間的時間關(guān)系。第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)交換技術(shù)第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)交換技術(shù)D5D5D4D4D3D3D2D2D1D1D0D0D7D7D6D6起始位（起始位（1bit1bit）字符信息（字符信息（7-8bit7-8bit）停止位（停止位（1-2bit1-2bit）異步傳輸模式優(yōu)點是每一個字符本身包括了本字符的同步信息，不需要在線路兩段設(shè)置專門的同步設(shè)備。實現(xiàn)簡單，控制容易，適用于面向字符的、低速的異步通信場合。缺點是通信開銷大，通信效

17、率低。2.22.2、數(shù)據(jù)通信的傳輸系統(tǒng)與傳輸模式、數(shù)據(jù)通信的傳輸系統(tǒng)與傳輸模式1 1、數(shù)據(jù)傳輸模式、數(shù)據(jù)傳輸模式（3）、同步傳輸與異步傳輸模式：同步傳輸：同步傳輸是以固定時鐘節(jié)拍來連續(xù)串行發(fā)送數(shù)字信號的一種方式，收發(fā)雙方一般采用同一同步時鐘，保證接受方采樣和到達(dá)速度一致。其數(shù)據(jù)格式如下。第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)交換技術(shù)第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)交換技術(shù) 同步傳輸模式要求收發(fā)兩端的時鐘必須在每個比特上保持一致。傳送時在每個幀的首部添加一個或兩個以上的同步字符sync,幀內(nèi)每個字符不再需要增加起止位。同步傳輸分為面向字符和面向位的兩種方式。syncsync字符組字符組結(jié)束控制字符

18、結(jié)束控制字符2.22.2、數(shù)據(jù)通信的傳輸系統(tǒng)與傳輸模式、數(shù)據(jù)通信的傳輸系統(tǒng)與傳輸模式1 1、數(shù)據(jù)傳輸模式、數(shù)據(jù)傳輸模式（3）、同步傳輸與異步傳輸模式：第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)交換技術(shù)第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)交換技術(shù)p面向位的同步傳輸方式： 最著名的面向位的同步傳輸規(guī)程是高級數(shù)據(jù)鏈路控制HDLC。在一幀的開始和末尾附加指定位模式“01111110”，用它作為同步標(biāo)志進(jìn)行幀同步。不定長的數(shù)據(jù)字段攜帶用戶數(shù)據(jù)，與異步相比，可以傳輸大的數(shù)據(jù)塊。為了防止偽同步，在發(fā)送信息是，遇到5個連續(xù)的1時，插入一個0.在接收過程中，遇到五個1時去掉后面的0代碼，恢復(fù)為發(fā)送前的狀態(tài)。這些功能由硬件

19、電路完成。01111110地址控制數(shù) 據(jù)FCS01111110 比特比特 8 8 8 8 8 8 可變可變 16 816 82.22.2、數(shù)據(jù)通信的傳輸系統(tǒng)與傳輸模式、數(shù)據(jù)通信的傳輸系統(tǒng)與傳輸模式1 1、數(shù)據(jù)傳輸模式、數(shù)據(jù)傳輸模式 （4）基帶傳輸與頻帶傳輸模式第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)交換技術(shù)第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)交換技術(shù)p頻帶傳輸頻帶傳輸 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成模擬信號（調(diào)制），借助于模擬信道（電話傳輸系統(tǒng)）進(jìn)行傳輸。FDM (Frequency Division Multiplexing) p基帶傳輸基帶傳輸 基帶(base band）數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行編碼變?yōu)榈臄?shù)字信號所占用的頻帶

20、; 用數(shù)字信道進(jìn)行傳輸。TDM (Time Division Multiplexing) 2.22.2、數(shù)據(jù)通信的傳輸系統(tǒng)與傳輸模式、數(shù)據(jù)通信的傳輸系統(tǒng)與傳輸模式1 1、數(shù)據(jù)傳輸模式、數(shù)據(jù)傳輸模式2、數(shù)字載波系統(tǒng)與準(zhǔn)同步數(shù)字系列PDHCCITT有兩類PDH：北美24路PCM的T1標(biāo)準(zhǔn)和歐洲32路的PCM的E1標(biāo)準(zhǔn)。 北美、日本) 數(shù)字載波系統(tǒng)是20世紀(jì)60年代由美國的AT&T發(fā)明，將24路話音模擬信號通過PCM技術(shù)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，然后采用準(zhǔn)同步時分復(fù)用技術(shù)PDH，復(fù)合傳輸?shù)南到y(tǒng)，其數(shù)字信號的格式為DS1（DIGITAL Signal 1）即T1標(biāo)準(zhǔn)：1.544Mbps. PCM 的采樣

21、頻率為8000次S，每次對24路話音信號輪流采樣一遍，每路采樣用8位編碼，則24X8192位，在加一位定幀位，構(gòu)成DS1信號的193位所以T1(DS1)的速率為：193位位X8000次次S1.544Mbps第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)交換技術(shù)第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)交換技術(shù) 光譜光譜2.22.2、數(shù)據(jù)通信的傳輸系統(tǒng)與傳輸模式、數(shù)據(jù)通信的傳輸系統(tǒng)與傳輸模式2、數(shù)字載波系統(tǒng)與準(zhǔn)同步數(shù)字系列PDH第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)交換技術(shù)第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)交換技術(shù) 光譜光譜信道信道信道信道2信道信道24123456781234567812345678125us193位

22、位 2424個信道用于數(shù)據(jù)，位用于特殊的同步位，每一路數(shù)據(jù)信道個信道用于數(shù)據(jù)，位用于特殊的同步位，每一路數(shù)據(jù)信道7 7位用于數(shù)據(jù)，位用于數(shù)據(jù)，1 1位用于信令（控制位），則每個信道提供的速率位用于信令（控制位），則每個信道提供的速率為為7X80007X800056Kbps56Kbps2.22.2、數(shù)據(jù)通信的傳輸系統(tǒng)與傳輸模式、數(shù)據(jù)通信的傳輸系統(tǒng)與傳輸模式2、數(shù)字載波系統(tǒng)與準(zhǔn)同步數(shù)字系列PDH歐洲、中國、南美) E1標(biāo)準(zhǔn)是將30路話音模擬信號和2路控制信號通過PCM技術(shù)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，然后采用準(zhǔn)同步時分復(fù)用技術(shù)PDH復(fù)合傳輸?shù)南到y(tǒng)進(jìn)行傳輸，E1標(biāo)準(zhǔn)：2.048Mbps. PCM 的采樣頻率為80

23、00次S，每次對32路話音信號輪流采樣一遍，每路采樣用8位編碼，則32X8256位，所以E1的速率為：256位位X8000次次S2.048Mbps第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)交換技術(shù)第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)交換技術(shù) 光譜光譜2.22.2、數(shù)據(jù)通信的傳輸系統(tǒng)與傳輸模式、數(shù)據(jù)通信的傳輸系統(tǒng)與傳輸模式2、數(shù)字載波系統(tǒng)與準(zhǔn)同步數(shù)字系列PDH第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)交換技術(shù)第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)交換技術(shù)0121631幀同步幀同步信令信道信令信道30 30 路話音數(shù)據(jù)信道路話音數(shù)據(jù)信道 + 2 + 2 路控制信道，路控制信道，E1標(biāo)準(zhǔn)的每個信道的速率為8000X864

24、Kbps2.22.2、數(shù)據(jù)通信的傳輸系統(tǒng)與傳輸模式、數(shù)據(jù)通信的傳輸系統(tǒng)與傳輸模式3、光纖同步時分復(fù)用技術(shù)SONET/SDHpSONET技術(shù)是20世紀(jì)80年代中期由美國BELLCORE提出，用于操作電話公司的光纖網(wǎng)SONET定義了一組標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)速率，基本信號塊是一級同步傳輸傳輸信號STS-1，其速率為51.84MBPS計算過程為： 標(biāo)準(zhǔn)信號塊由標(biāo)準(zhǔn)信號塊由9 9行行X90X90列字節(jié)，每列字節(jié)，每125us125us發(fā)送一幀，所以發(fā)送一幀，所以810X8X8000810X8X800051.84MBPS51.84MBPS一個信號標(biāo)準(zhǔn)塊可以攜帶一個DS3或一組DS，DS2,E1等標(biāo)準(zhǔn)多個STS-

25、1可以組成一個高速的信號塊，稱為N級同步數(shù)字信號STS-N，其數(shù)據(jù)速率為：51.84MBPSXN，N的取值一般為1，3，12，48.pSDH由UTI-T建立，并與1989年公布。SDH的標(biāo)準(zhǔn)信號塊為STM-1，相當(dāng)于STS-3，由由9 9行行X270X270列字節(jié)構(gòu)成，其基本信號塊的速率為：列字節(jié)構(gòu)成，其基本信號塊的速率為：9X270X8X80009X270X8X8000155.52MBPS155.52MBPS其N級數(shù)據(jù)同步塊構(gòu)成高速信號塊STM-n其速率為155.52MBPSXn，n常取1，4，8 8，1616，6464第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)交換技術(shù)第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信與

26、數(shù)據(jù)交換技術(shù)2.22.2、數(shù)據(jù)通信的傳輸系統(tǒng)與傳輸模式、數(shù)據(jù)通信的傳輸系統(tǒng)與傳輸模式1、調(diào)制與編碼的基本概念p調(diào)制與解調(diào)：調(diào)制：在模擬傳輸系統(tǒng)中，將傳輸信號轉(zhuǎn)化為適合模擬傳輸系統(tǒng)傳輸信號的過程。對于數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，要轉(zhuǎn)化為模擬信號在模擬信道傳輸。解調(diào)：當(dāng)模擬信號傳到目標(biāo)端時，將其恢復(fù)為原始數(shù)據(jù)信號的過程。調(diào)制解調(diào)器就是完成上述調(diào)制和解調(diào)功能的設(shè)備ModulatorDemodulator數(shù)字模擬信號m(t)ps(t)m(t)數(shù)字P調(diào)制參數(shù)調(diào)制第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)交換技術(shù)第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)交換技術(shù)2.32.3、數(shù)據(jù)通信的調(diào)制與編碼技術(shù)、數(shù)據(jù)通信的調(diào)制與編碼技術(shù)1、調(diào)制與編碼

27、的基本概念p編碼與解碼：編碼：在數(shù)字傳輸系統(tǒng)中，將傳輸信號轉(zhuǎn)化為適合于數(shù)字傳輸系統(tǒng)傳輸信號的過程。對于模擬數(shù)據(jù)，要轉(zhuǎn)化為可以在數(shù)字信道傳輸。解碼：在數(shù)字傳輸系統(tǒng)的接收端將數(shù)字信號恢復(fù)為原始發(fā)送信號的過程。包括數(shù)字信號轉(zhuǎn)化為模擬信號。編碼解碼器：完成編碼和解碼的設(shè)備EncoderDecoder模擬數(shù)字信號g(t)x(t)g(t)模擬編碼2.32.3、數(shù)據(jù)通信的調(diào)制與編碼技術(shù)、數(shù)據(jù)通信的調(diào)制與編碼技術(shù)第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)交換技術(shù)第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)交換技術(shù)2、調(diào)制與編碼技術(shù)的組合2.32.3、數(shù)據(jù)通信的調(diào)制與編碼技術(shù)、數(shù)據(jù)通信的調(diào)制與編碼技術(shù)第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信

28、與數(shù)據(jù)交換技術(shù)第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)交換技術(shù)數(shù)據(jù)：數(shù)據(jù)：模擬數(shù)據(jù)模擬數(shù)據(jù)、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號：信號：模擬信號模擬信號、數(shù)字信號數(shù)字信號 信道：信道：模擬信道模擬信道、數(shù)字信道數(shù)字信道模擬數(shù)據(jù)的模擬信號、模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字信號、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字信號、數(shù)字模擬數(shù)據(jù)的模擬信號、模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字信號、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字信號、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的模擬信號四種編碼與調(diào)制技術(shù)數(shù)據(jù)的模擬信號四種編碼與調(diào)制技術(shù)3、模擬數(shù)據(jù)的模擬調(diào)制技術(shù) 模擬數(shù)據(jù)在模擬傳輸系統(tǒng)中的傳輸不需要進(jìn)行變換對于由發(fā)送端產(chǎn)生的模擬信號即基波信號，需要通過載波信號的調(diào)制，才能在模擬傳輸系統(tǒng)中傳輸其調(diào)制技術(shù)有：調(diào)幅AM調(diào)頻FM2.32.3、數(shù)據(jù)通信的

29、調(diào)制與編碼技術(shù)、數(shù)據(jù)通信的調(diào)制與編碼技術(shù)第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)交換技術(shù)第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)交換技術(shù) 載波載波 S(t) = A sin (ft+ ) S(t)的參量包括： 幅度A、頻率f 、相位調(diào)制就是要使這三個參量隨數(shù)字基帶信號的變化而變化4、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的模擬調(diào)制技術(shù)三種常用的調(diào)制技術(shù)： 1） 幅移鍵控ASK(Amplitude Shift Keying)，調(diào)幅 2） 頻移鍵控FSK(Frequency Shift Keying)，調(diào)頻 3） 相移鍵控PSK(Phase Shift Keying) ， 調(diào)相基本原理：用數(shù)字信號對載波的不同參量進(jìn)行調(diào)制。 2.32.3、

30、數(shù)據(jù)通信的調(diào)制與編碼技術(shù)、數(shù)據(jù)通信的調(diào)制與編碼技術(shù)第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)交換技術(shù)第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)交換技術(shù) 載波載波 S(t) = A sin ( t+ ) S(t)的參量包括： 幅度A、頻率f 、相位調(diào)制就是要使這三個參量隨數(shù)字基帶信號的變化而變化4、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的模擬調(diào)制技術(shù)2.32.3、數(shù)據(jù)通信的調(diào)制與編碼技術(shù)、數(shù)據(jù)通信的調(diào)制與編碼技術(shù)第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)交換技術(shù)第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)交換技術(shù)PSK：用載波的兩個不同振幅表示0(0v)和1(+5v)FSK：用載波的兩個不同頻率表示0(1.2KHz)和1(2.4KHz)PSK：用載波的起始相

31、位的變化表示0 (同相)和1(反相)4、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的模擬調(diào)制技術(shù)2.32.3、數(shù)據(jù)通信的調(diào)制與編碼技術(shù)、數(shù)據(jù)通信的調(diào)制與編碼技術(shù)第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)交換技術(shù)第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)交換技術(shù) 上述數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的模擬調(diào)制技術(shù)均采用級數(shù)為2的單參量相移調(diào)制技術(shù)2PSK,在實際調(diào)制過程中可能有單參量多級調(diào)制技術(shù)和多參量多級調(diào)制技術(shù)。對于級數(shù)為N的調(diào)制信號，用log2N位二進(jìn)制組合表示。數(shù)據(jù)率 = 信號速率 x log2M， M：調(diào)制級數(shù)4、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的模擬調(diào)制技術(shù)2.32.3、數(shù)據(jù)通信的調(diào)制與編碼技術(shù)、數(shù)據(jù)通信的調(diào)制與編碼技術(shù)第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)交換技術(shù)第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)

32、的數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)交換技術(shù)多級調(diào)制方法 多參量多級調(diào)制：16-APK(多級幅相鍵控技術(shù))也稱16QAM(正交振幅調(diào)制) :使用振幅和相位的16種組合45901802701353152255、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字編碼技術(shù)p不歸零制(NRZ，Non-Return to Zero) 二進(jìn)制數(shù)字0、1分別用兩種電平來表示。常用5V表示0，5V表示1。 缺點：存在直流分量，傳輸中不能使用變壓器；不具備自同步機制，必須使用外同步。p曼徹斯特編碼(Manchester code) 用電壓的變化表示0和1， 規(guī)定在每個碼元的中間發(fā)生跳變：低 高的跳變0，高低的跳變1。每個碼元中間都要發(fā)生跳變，接收端可將此變化提取出來

33、作為同步信號，使接收端的時鐘與發(fā)送設(shè)備的時鐘保持一致。曼徹斯特編碼也稱為自同步碼。它具有自同步機制，無需外同步信號。 缺點：需要雙倍的傳輸帶寬（即信號速率是數(shù)據(jù)速率的2倍）。2.32.3、數(shù)據(jù)通信的調(diào)制與編碼技術(shù)、數(shù)據(jù)通信的調(diào)制與編碼技術(shù)第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)交換技術(shù)第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)交換技術(shù)5、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字編碼技術(shù)p差分曼徹斯特編碼(Differential Manchester code) 與曼徹斯特編碼相同，在每個碼元的中間，信號都會發(fā)生跳變；不同之處在于： 用在碼元開始處有無跳變來表示0和1 ： 碼元開始處有跳變0 碼元開始處無跳變1在解碼過程中，只要把前

34、一位的后半位于本位的前半位進(jìn)行異或運算，即可判斷0和1：異或為0，表示1；異或為1，表示0.自同步且不存在直流分量。2.32.3、數(shù)據(jù)通信的調(diào)制與編碼技術(shù)、數(shù)據(jù)通信的調(diào)制與編碼技術(shù)第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)交換技術(shù)第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)交換技術(shù)5、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字編碼技術(shù)2.32.3、數(shù)據(jù)通信的調(diào)制與編碼技術(shù)、數(shù)據(jù)通信的調(diào)制與編碼技術(shù)第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)交換技術(shù)第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)交換技術(shù)6、模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字編碼技術(shù) 脈碼調(diào)制PCM（Pulse Coded Modulation）其調(diào)制過程有三個步驟：采樣量化編碼。2.32.3、數(shù)據(jù)通信的調(diào)制與編碼技

35、術(shù)、數(shù)據(jù)通信的調(diào)制與編碼技術(shù)第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)交換技術(shù)第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)交換技術(shù)BACD采樣電路采樣電路量化和編碼量化和編碼6、模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字編碼技術(shù)p采樣按一定間隔采樣測量模擬信號的幅值，根據(jù)NYQUIST定律，采用H的采用頻率就可以捕獲到可恢復(fù)原來模擬信號的信息p量化講取樣點測得的信號幅值分級取整的過程，其分級一般采用與其最大幅值相近的的N次方表示，然后將采樣的幅值按此分級舍入取整p編碼對每個舍入后的幅值進(jìn)行編碼，其編碼的大小為分級時的冪次決定，編碼方法需要考慮信息的傳輸量問題，所以還有差分脈碼調(diào)制技術(shù)DPCM，增量調(diào)制技術(shù)，預(yù)測性編碼技術(shù)等2.32.3、數(shù)

36、據(jù)通信的調(diào)制與編碼技術(shù)、數(shù)據(jù)通信的調(diào)制與編碼技術(shù)第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)交換技術(shù)第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)交換技術(shù)6、模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字編碼技術(shù)：PCMPCM轉(zhuǎn)換過程舉例轉(zhuǎn)換過程舉例2.32.3、數(shù)據(jù)通信的調(diào)制與編碼技術(shù)、數(shù)據(jù)通信的調(diào)制與編碼技術(shù)第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)交換技術(shù)第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)交換技術(shù)1、多路復(fù)用的原理 信道的多路復(fù)用包括復(fù)合、傳輸和分離三個過程。在發(fā)送端將N條信號復(fù)合在一條大容量的通信線路上，接收端再將復(fù)合信號分離，分別送到N條輸出線路上。最早是空分多路復(fù)用技術(shù)、后來是頻分多路復(fù)用技術(shù)、時分多路復(fù)用技術(shù)、波分多路復(fù)用技術(shù)。2.42.4

37、、數(shù)據(jù)傳輸?shù)亩嗦窂?fù)用技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸?shù)亩嗦窂?fù)用技術(shù)第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)交換技術(shù)第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)交換技術(shù)2、頻分多路復(fù)用技術(shù)FDM 原理：整個傳輸頻帶被劃分為若干個頻率通道，每個用戶占用一個頻率通道。頻率通道之間留有防護(hù)頻帶。2.42.4、數(shù)據(jù)傳輸?shù)亩嗦窂?fù)用技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸?shù)亩嗦窂?fù)用技術(shù)第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)交換技術(shù)第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)交換技術(shù)CH2CH1CH3原帶寬原帶寬CH1CH2CH3移頻后帶寬移頻后帶寬MUXCH1 CH2 CH3帶寬復(fù)用帶寬復(fù)用f適用于模擬信號傳輸適用于模擬信號傳輸 2、頻分多路復(fù)用技術(shù)FDM FDM的優(yōu)點是：信道復(fù)

38、用率高，分路方便，是目前模擬通信中最常用的復(fù)用技術(shù)。但是他的缺點是：信號之間相互串?dāng)_、頻帶利用率較低，存在分頻隔離帶。約為總頻帶的4%3、時分多路復(fù)用技術(shù)TDM 原理：當(dāng)物理信道可支持的位傳輸速率大于單個信號要求的傳輸速率時，把時間分割成等長的小的時間片，即TDM幀。每個TDM幀又分為若干個通道（時隙） ，每個用戶在TDM幀中占用一個固定序號的時隙。用戶所占用的時隙是周期性的出現(xiàn)。TDM主要用于數(shù)字信道的復(fù)用。時分復(fù)用的所有用戶是在不同的時間內(nèi)占有同樣的頻帶寬度。2.42.4、數(shù)據(jù)傳輸?shù)亩嗦窂?fù)用技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸?shù)亩嗦窂?fù)用技術(shù)第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)交換技術(shù)第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信與

39、數(shù)據(jù)交換技術(shù)3、時分多路復(fù)用技術(shù)TDM2.42.4、數(shù)據(jù)傳輸?shù)亩嗦窂?fù)用技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸?shù)亩嗦窂?fù)用技術(shù)第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)交換技術(shù)第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)交換技術(shù)A2A1A3原始信號D2D1D3數(shù)字化信號MUX復(fù)用后數(shù)據(jù)復(fù)用后數(shù)據(jù)時隙時隙1234D3D2D1適用于數(shù)字信號傳輸適用于數(shù)字信號傳輸 時間片時間片3、時分多路復(fù)用技術(shù)TDM 時分復(fù)用技術(shù)分為同步TDM和異步TDM兩種，同步TDM:n每個TDM幀的時隙是預(yù)先分配好的，且固定不變n周期性的掃描每個用戶的發(fā)送數(shù)據(jù)n若用戶無數(shù)據(jù)發(fā)送，則該用戶占有的時隙空閑不用，其他用戶不可用。2.42.4、數(shù)據(jù)傳輸?shù)亩嗦窂?fù)用技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸

40、的多路復(fù)用技術(shù)第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)交換技術(shù)第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)交換技術(shù)A AA AB BB BC CC CD DA AB BC CD DA AB BB BC CC CD DA A4、統(tǒng)計時分多路復(fù)用技術(shù)STDMSTDM的每個時間片按需分配，異步STDM的時間片之間與輸入端沒有一一對應(yīng)關(guān)系，所以在傳輸?shù)臄?shù)據(jù)單元中必須包含地址信息，在每個時間片內(nèi)需要增加一些額外傳輸開銷。2.42.4、數(shù)據(jù)傳輸?shù)亩嗦窂?fù)用技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸?shù)亩嗦窂?fù)用技術(shù)第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)交換技術(shù)第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)交換技術(shù)ABCD待發(fā)數(shù)據(jù)待發(fā)數(shù)據(jù)t1 t2 t3A1B1C1D1C

41、2D2A2B2周期周期1周期周期2同步同步 TDM帶寬浪費A1B1C2B2周期周期1統(tǒng)計統(tǒng)計TDM可用帶寬4、波分多路復(fù)用技術(shù)WDM原理：整個波長頻帶被劃分為若干個波長范圍，每個用戶占用一個波長范圍來進(jìn)行傳輸。（光密集波分多路復(fù)用技術(shù)：DWDM）2.42.4、數(shù)據(jù)傳輸?shù)亩嗦窂?fù)用技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸?shù)亩嗦窂?fù)用技術(shù)第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)交換技術(shù)第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)交換技術(shù)F2F1F3 光譜光譜F1F2F3共享光纖的光譜共享光纖的光譜光纖光纖2光纖光纖3光纖光纖1共享光纖共享光纖 采用無源設(shè)備，更可靠采用無源設(shè)備，更可靠棱柱棱柱/衍射光柵衍射光柵4、波分多路復(fù)用技術(shù)WDM原理：整

42、個波長頻帶被劃分為若干個波長范圍，每個用戶占用一個波長范圍來進(jìn)行傳輸。（光密集波分多路復(fù)用技術(shù)：DWDM）2.42.4、數(shù)據(jù)傳輸?shù)亩嗦窂?fù)用技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸?shù)亩嗦窂?fù)用技術(shù)第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)交換技術(shù)第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)交換技術(shù) 光譜光譜 1550 nm 0 1551 nm 1 1552 nm 2 1553 nm 3 1554 nm 4 1555 nm 5 1556 nm 6 1557 nm 70 1550 nm 1 1551 nm 2 1552 nm 3 1553 nm 4 1554 nm 5 1555 nm 6 1556 nm 7 1557 nm 8 2.5 Gb/s

43、1310 nm20 Gb/s復(fù)用器分用器EDFA120 km光調(diào)制器光解調(diào)器 計算機網(wǎng)絡(luò)中，數(shù)據(jù)的傳輸不可能都是通過有線連接而進(jìn)行點到點的通信，許多的通信都是通過通信子網(wǎng)中的節(jié)點存儲轉(zhuǎn)發(fā)、分組交換實現(xiàn)的。在通信子網(wǎng)中，如何實現(xiàn)數(shù)據(jù)間的交換，是需要解決的問題之一。目前的數(shù)據(jù)交換技術(shù)有：線路交換、報文交換、分組交換。1、線路交換技術(shù)交換設(shè)備在通信之前需要建立一條實際的物理線路的過程。(最早的電路交換連接是由電話接線員通過插塞建立的，現(xiàn)在則由計算機化的程控交換機實現(xiàn)。)特點：數(shù)據(jù)傳輸前需要建立一條端到端的通路。 呼叫建立連接傳輸掛斷 建立連接的時間長；一旦建立連接就獨占線路，線路利用率低；無糾錯機制

44、； 建立連接后，傳輸延遲小。2.52.5、數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕粨Q與接入技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕粨Q與接入技術(shù)第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)交換技術(shù)第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)交換技術(shù)2、報文交換技術(shù) 報文交換技術(shù)采用存儲轉(zhuǎn)發(fā)的策略進(jìn)行報文的整體傳輸。發(fā)送端將報文發(fā)送給中間交換節(jié)點，每個節(jié)點將報文暫時存儲在本地，然后動態(tài)地選擇一條可用鏈路，將報文發(fā)送到下一結(jié)點，整個交換過程，兩站之間沒有分配固定的用戶，整個傳輸過程不需要預(yù)先建立鏈路，克服了線路交換中信道利用率低的缺點。報文交換所采用的存儲轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)交換技術(shù)有以下特點：1）發(fā)送報文的數(shù)據(jù)與目的地址、源地址、控制信息按照一定的格式組成一個數(shù)據(jù)單元進(jìn)入通信子

45、網(wǎng)。2)通信子網(wǎng)中的節(jié)點通信處理機負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的接收、存儲、差錯控制、路由選擇和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。2.52.5、數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕粨Q與接入技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕粨Q與接入技術(shù)第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)交換技術(shù)第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)交換技術(shù)2、報文交換技術(shù)報文交換技術(shù)的特點是：p由于通信節(jié)點可以存儲分組，數(shù)據(jù)傳輸不進(jìn)行線路獨占，多個分組可以共享通信信道，線路利用率高。p通信節(jié)點具有路由選擇功能，可動態(tài)選擇數(shù)據(jù)交換的最佳路徑，可以平滑通信量，提高系統(tǒng)的效率p通信節(jié)點完成數(shù)據(jù)的差錯檢測與控制，可以減少傳輸差錯，提高系統(tǒng)的可靠性。缺點：1）報文大小不一，造成緩沖區(qū)管理復(fù)雜。2）大報文造成存儲轉(zhuǎn)發(fā)的延時過長

46、；3）出錯后整個報文全部重發(fā)。4）對交換設(shè)備要求高，需要具有大容量的數(shù)據(jù)緩沖空間。2.52.5、數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕粨Q技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕粨Q技術(shù)第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)交換技術(shù)第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)交換技術(shù)3、分組交換技術(shù) 分組交換技術(shù)是對報文交換技術(shù)的擴展。它將用戶需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)劃分成固定長度的分組，在每個分組前面加上一個分組頭，用來指明分組信息和目的地址。分組交換在數(shù)據(jù)傳輸前不需要建立一條端到端的通路，具有強大的糾錯機制、流量控制和路由選擇功能。分組交換技術(shù)分為數(shù)據(jù)報和虛電路兩種。其特點是：1）存儲量要求較小，可以用內(nèi)存來緩沖分組速度快；2）轉(zhuǎn)發(fā)延時小適用于交互式通信；3）某個

47、分組出錯僅重發(fā)該分組效率高；4）各分組可通過不同路徑傳輸，可靠性高。2.52.5、數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕粨Q與接入技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕粨Q與接入技術(shù)第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)交換技術(shù)第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)交換技術(shù)3、分組交換技術(shù)p 數(shù)據(jù)報：數(shù)據(jù)報分組交換技術(shù)是一種無連傳輸技術(shù)。每個分組作為一個獨立的信息單位傳送，不需要連接，也無需確認(rèn)，具有完整的網(wǎng)絡(luò)地址（源和目的）信道利用率低。不保證按序到達(dá)；每個分組均需進(jìn)行路由選擇。缺點是，在目標(biāo)端需要有較大緩存空間，來存儲等待無序到達(dá)數(shù)據(jù)報。p虛電路：傳輸前先建立一條邏輯連接，傳輸結(jié)束后拆除。需要建立連接僅在建立連接時需要全網(wǎng)地址，傳輸時用虛電路號按

48、序到達(dá)；僅在建立連接時需要路由選擇?？煞譃閮深愄撾娐罚河谰锰撾娐纷庥煤蟊阌谰媒?，退租后拆除。交換虛電路需要通信時建立，通信結(jié)束便拆除。2.52.5、數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕粨Q與接入技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕粨Q與接入技術(shù)第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)交換技術(shù)第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)交換技術(shù)4、三種交換技術(shù)比較2.52.5、數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕粨Q與接入技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕粨Q與接入技術(shù)第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)交換技術(shù)第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)交換技術(shù)呼叫請求呼叫應(yīng)答數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)ABCD分組分組1分組分組2分組分組3報文報文ABCDABCD尋路延遲排隊延遲線路交換線路交換報文交換報文交換數(shù)據(jù)報數(shù)據(jù)報分

49、組分組1分組分組2分組分組3ABCD虛電路虛電路4、三種交換技術(shù)比較p線路交換：在數(shù)據(jù)傳輸開始之前必須先設(shè)置一條完全的通路；在線路釋放以前，該通路將被一對用戶完全獨占，對于猝發(fā)式通信，線路交換效率低。p報文交換：報文從源點到達(dá)目的地采用存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式，在報文傳輸時，不需要預(yù)先建立鏈路，只占用一段通路，在交換節(jié)點需要排隊，不能滿足實時通信的需求。p分組交換：交換方式與報文交換相同，但是報文被分成分組傳輸，規(guī)定了最大分組的長度，在數(shù)據(jù)報傳輸中，目的地需要重新組裝報文，分組交換技術(shù)是網(wǎng)絡(luò)中常用的數(shù)據(jù)交換方式，但是在局域網(wǎng)中一般采用線路交換技術(shù)。2.52.5、數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕粨Q與接入技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕粨Q與接

50、入技術(shù)第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)交換技術(shù)第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)交換技術(shù)5、寬帶接入技術(shù)：ADLSpADLS：非對稱數(shù)字用戶線接入技術(shù)就是采用數(shù)字技術(shù)對現(xiàn)有的模擬電話用戶線進(jìn)行改造，使其承載寬帶業(yè)務(wù)。用戶線本身可達(dá)到1MHz，將0-4KHZ作為普通的電話用戶使用，將高端頻譜留給用戶上網(wǎng)使用，由于下載量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于上傳量，所以，ADLS將下行帶寬設(shè)計成遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于上行帶寬。這就是“非對稱”的來歷。pADLS調(diào)制解調(diào)器：我國采用離散多音調(diào)DMT調(diào)制技術(shù)，采用PDM技術(shù)將40KHZ到1.1MHZ的頻帶劃分為多個子信道，25信道作為上傳信道，249作為下行信道使用。ADLS采用自適應(yīng)調(diào)制技術(shù)

51、使用戶線盡可能傳輸高的數(shù)據(jù)率。pADLS的傳輸距離取決于用戶線的線徑和數(shù)據(jù)率：用戶線越細(xì)，信號傳輸時的衰減就越大。2.52.5、數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕粨Q與接入技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕粨Q與接入技術(shù)第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)交換技術(shù)第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)交換技術(shù)5、寬帶接入技術(shù)：ADLSpADLS接入：分三部分：數(shù)字用戶線接入復(fù)用器DSLAM、用戶線和用戶設(shè)施。DSLAM由許多的ADLS組成，ADLS又稱為接入端接單元ATU，局端稱為ATU-C，用戶端稱為ATU-R。一個DLSAM可支持500-1000個用戶ATU-R。按照6Mbit/s計算，DSLAM需要有6Gbit/s的轉(zhuǎn)發(fā)處理能力。pA

52、DLS用戶：全球共有1.5億用戶。RJ45連接PC，RJ11連接電話分離器。ADLS技術(shù)也在發(fā)展，目前ITU-T頒布了ADLS2和ADLS2+,ADLS也有一些變型：HDLS（高速數(shù)字用戶線）和VDLS（超高速數(shù)字用戶線），一般用戶都采用ISDN用戶線。2.52.5、數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕粨Q與接入技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕粨Q與接入技術(shù)第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)交換技術(shù)第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)交換技術(shù)6、寬帶接入技術(shù)：光釬同軸混合網(wǎng)p光釬同軸混合網(wǎng)HFC：是一種有線電視網(wǎng)CATV基礎(chǔ)上發(fā)展起來的用戶寬帶接入網(wǎng)技術(shù)。其主要特點是：HFC將原CATV同軸電纜主干部分改換為光纖，其連接節(jié)點為光分配節(jié)點

53、ODN，還要具有計費和安全管理的功能以及選擇性尋址功能的頭端設(shè)備。ODN與頭端距離為25KM，與用戶的距離為2-3KM。pHFC的上行帶寬使用的是CATV的低頻部分，60MHZ，HFC的下行帶寬為87-1000MHZ，以傳輸調(diào)頻廣播、有線電視、數(shù)字電視、視頻點播、多媒體信息等數(shù)字信號。p電纜調(diào)制解調(diào)器，用戶利用HFC接入到INTERNET的設(shè)備。他可以單獨設(shè)置，也可以固化在機頂盒里。電纜調(diào)制解調(diào)器不同于ADLS，因為它除了解決信號轉(zhuǎn)換，還要解決共享信道中的沖突問題。2.52.5、數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕粨Q與接入技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕粨Q與接入技術(shù)第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)交換技術(shù)第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)

54、通信與數(shù)據(jù)交換技術(shù)7、寬帶接入技術(shù)：FTTxpFTTH是一種光纖到用戶的接入技術(shù)，主要是為了下載視頻文件，以更加流暢的速度欣賞高清視頻節(jié)目。接入成本很高、數(shù)據(jù)傳輸要求也沒有必要使用FTTH。pFTTx：主干傳輸目前均采用光纖傳輸技術(shù)，主要是光節(jié)點的光網(wǎng)絡(luò)單元ONU與用戶之間的連接問題。根據(jù)ONU的位置不同，出現(xiàn)了FTTC(光纖到路邊)FTTZ（光纖到小區(qū)）FTTB（光纖到大樓）FTTF（光纖到樓層）FTTO（光纖到辦公室）以及FTTD（光纖到桌面）等接入技術(shù)。2.52.5、數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕粨Q與接入技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕粨Q與接入技術(shù)第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)交換技術(shù)第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信與

55、數(shù)據(jù)交換技術(shù)8、寬帶接入技術(shù)：無線接入p無線接入：蜂窩移動通信系統(tǒng)接入、無線局域網(wǎng)接入兩種。p蜂窩移動通信系統(tǒng)接入主要有：1G模式，只能提供模擬話音通信；2G模式，以數(shù)據(jù)通信為主，GSMCDMA；3G模式，不僅話音和數(shù)據(jù)傳輸速度提高，而且可以傳輸實時多媒體信息，三個標(biāo)準(zhǔn)：歐洲的WCDMA、美國的CDMA2000中國的TDS-CDMAp無線局域網(wǎng)接入技術(shù)：就是在設(shè)備移動過程中仍然可以上網(wǎng)的連接技術(shù)?？煞譃閮深悾河泄潭ɑA(chǔ)設(shè)施的和無固定基礎(chǔ)設(shè)施。對于有固定基礎(chǔ)設(shè)施的WLAN，1997年，IEEE頒布了802.11協(xié)議無線以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，凡使用802.11的局域網(wǎng)稱為Wi-Fi(Wireless Fid

56、elity:無線保真度)。對于無固定基礎(chǔ)設(shè)施的也稱為自組織網(wǎng)絡(luò)。它沒有基本服務(wù)接入點AP，是由一些處于平等狀態(tài)的移動2.52.5、數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕粨Q與接入技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕粨Q與接入技術(shù)第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)交換技術(shù)第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)交換技術(shù)8、寬帶接入技術(shù)：無線接入p無線局域網(wǎng)接入技術(shù)：站之間相互通信組成的臨時網(wǎng)絡(luò)。自組網(wǎng)是這樣的結(jié)構(gòu)：一些可移動的設(shè)備發(fā)現(xiàn)在他們附近還有其他可移動的設(shè)備，并且要求和其他移動設(shè)備進(jìn)行通信，這時，這些設(shè)備就成了既是訪問用戶，又是路由設(shè)備。主要應(yīng)用在軍隊作戰(zhàn)領(lǐng)域（戰(zhàn)斗人員、地面車群和坦克群、海上艦艇群、空中機群等）和當(dāng)前的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)以及物聯(lián)

57、網(wǎng)中。2.52.5、數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕粨Q與接入技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕粨Q與接入技術(shù)第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)交換技術(shù)第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)交換技術(shù)1、物理傳輸介質(zhì)：引導(dǎo)型傳輸媒體（1）雙絞線2.62.6、物理層的功能、模型、特性及傳輸介質(zhì)、物理層的功能、模型、特性及傳輸介質(zhì)第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)交換技術(shù)第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)交換技術(shù)內(nèi)導(dǎo)體芯線內(nèi)導(dǎo)體芯線絕緣絕緣箔屏蔽箔屏蔽銅屏蔽銅屏蔽外套外套-螺旋絞合的雙導(dǎo)線，1mm-每根4對、25對、1800對-典型連接距離100m（LAN）-RJ45插座、插頭-優(yōu)缺點： 成本低 密度高、節(jié)省空間 安裝容易（綜合布線） 平衡傳

58、輸（高速率） 抗干擾性一般 連接距離較短1、物理傳輸介質(zhì)：引導(dǎo)型傳輸媒體（1）雙絞線2.62.6、物理層的功能、模型、特性及傳輸介質(zhì)、物理層的功能、模型、特性及傳輸介質(zhì)第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)交換技術(shù)第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)交換技術(shù)屏蔽雙絞線屏蔽雙絞線 (STP) (STP) 非屏蔽雙絞線非屏蔽雙絞線 (UTP)(UTP) 以鋁箔屏蔽以減少 干擾和串音3類、5類、6類（16M、155M、200M）雙絞線外沒有任何附加屏蔽1、物理傳輸介質(zhì)：引導(dǎo)型傳輸媒體（1）雙絞線2.62.6、物理層的功能、模型、特性及傳輸介質(zhì)、物理層的功能、模型、特性及傳輸介質(zhì)第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信

59、與數(shù)據(jù)交換技術(shù)第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)交換技術(shù)1991年，美國電子工業(yè)協(xié)會EIA和電信工業(yè)協(xié)會TIA聯(lián)合發(fā)布一個商用建筑物電信布線標(biāo)準(zhǔn)：EIA/TIA-568.即屏蔽雙絞線和非屏蔽雙絞線的標(biāo)準(zhǔn)。1995年，又做了修改： EIA/TIA-568-A。明確提出了5種類型的UTP線標(biāo)準(zhǔn)。5類UTP與3類UTP的區(qū)別是，單位長度的交合次數(shù)不同，UTP-3的絞合長度為7.5-10cm,UTP-5的絞合長度為0.6-0.85cm.類別類別帶寬帶寬典型應(yīng)用典型應(yīng)用3 316MHZ16MHZ低速網(wǎng)絡(luò)：模擬電話系統(tǒng)4 420MHZ20MHZ短距離的10BASE-T以太網(wǎng)5 5100MHZ100MHZ1

60、0BASE-T以太網(wǎng)，某些100BASE-T快速以太網(wǎng)5E5E100MHZ100MHZ100BASE-T快速以太網(wǎng)，某些1000BASE-T吉比特網(wǎng)6 6250MHZ250MHZ1000BASE-T吉比特網(wǎng)，ATM網(wǎng)7 7600MHZ600MHZ只能使用STP，可用于10吉比特以太網(wǎng)1、物理傳輸介質(zhì)：引導(dǎo)型傳輸媒體（2）同軸電纜2.62.6、物理層的功能、模型、特性及傳輸介質(zhì)、物理層的功能、模型、特性及傳輸介質(zhì)第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)交換技術(shù)第二講：計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)交換技術(shù)l基帶同軸電纜基帶同軸電纜 一條電纜只用于一個信道，50，用于數(shù)字傳輸l寬帶同軸電纜寬帶同軸電纜 一條電纜同時