高職高專周珂(第四版).第二章 數(shù)據(jù)通信技術(shù)

1、第二章第二章 數(shù)據(jù)通信技術(shù)數(shù)據(jù)通信技術(shù) 本章學習要點：本章學習要點： 數(shù)據(jù)通信的基本概念數(shù)據(jù)通信的基本概念 傳輸介質(zhì)的主要特性和應(yīng)用傳輸介質(zhì)的主要特性和應(yīng)用 無線與衛(wèi)星通信技術(shù)無線與衛(wèi)星通信技術(shù) 數(shù)據(jù)交換技術(shù)數(shù)據(jù)交換技術(shù) 數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)數(shù)據(jù)傳輸技術(shù) 數(shù)據(jù)編碼技術(shù)數(shù)據(jù)編碼技術(shù) 差錯控制技術(shù)差錯控制技術(shù) 2.1 數(shù)據(jù)通信數(shù)據(jù)通信的基本概念的基本概念 2.1.1 信息、數(shù)據(jù)與信號信息、數(shù)據(jù)與信號 l 信息信息是人對現(xiàn)實世界事物存在方式或運動狀態(tài)的某種認識。任何事是人對現(xiàn)實世界事物存在方式或運動狀態(tài)的某種認識。任何事物的存在，都伴隨著相應(yīng)的信息的存在，信息不僅能反映事物的特征、物的存在，都伴隨著相應(yīng)的信

2、息的存在，信息不僅能反映事物的特征、運動和行為，而且還能夠借助媒體（如空氣、光波、電磁波等）傳播運動和行為，而且還能夠借助媒體（如空氣、光波、電磁波等）傳播和擴散。信息的載體可以是數(shù)值、文字、圖形、聲音、圖像以及動畫和擴散。信息的載體可以是數(shù)值、文字、圖形、聲音、圖像以及動畫等。等。l 數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)是指把事件的某些屬性規(guī)范化后的表現(xiàn)形式，它能被識別，也是指把事件的某些屬性規(guī)范化后的表現(xiàn)形式，它能被識別，也可以被描述。數(shù)據(jù)可分為模擬數(shù)據(jù)與數(shù)字數(shù)據(jù)兩種?？梢员幻枋觥?shù)據(jù)可分為模擬數(shù)據(jù)與數(shù)字數(shù)據(jù)兩種。 l 信號信號是數(shù)據(jù)的具體物理表現(xiàn)，它是信息（數(shù)據(jù)）的一種電磁編碼，是數(shù)據(jù)的具體物理表現(xiàn)，它是信息（數(shù)據(jù)

3、）的一種電磁編碼，具有確定的物理描述，信號中包含了所要傳遞的信息。例如電壓、磁具有確定的物理描述，信號中包含了所要傳遞的信息。例如電壓、磁場強度等。信號一般以時間為自變量，以表示信息（數(shù)據(jù)）的某個參場強度等。信號一般以時間為自變量，以表示信息（數(shù)據(jù)）的某個參量（振幅、頻率或相位）為因變量。量（振幅、頻率或相位）為因變量。2.1.2 模擬信號和數(shù)字信號模擬信號和數(shù)字信號 模擬信號模擬信號是指信號的波高和頻率（每秒的波數(shù)）是連續(xù)變化的信號是指信號的波高和頻率（每秒的波數(shù)）是連續(xù)變化的信號,如圖如圖2-1(a)所示，如電視圖像信號、語音信號、溫度壓力傳感器的輸出所示，如電視圖像信號、語音信號、溫度壓

4、力傳感器的輸出信號等。信號等。 數(shù)字信號數(shù)字信號是指離散的信號是指離散的信號,如圖如圖2-1(b)所示，如計算機使用的由所示，如計算機使用的由“0”和和“1”組成的信號。數(shù)字信號在通信線路上傳輸時要借助電信號的狀組成的信號。數(shù)字信號在通信線路上傳輸時要借助電信號的狀態(tài)來表示二進制代碼的值。因為電信號可呈現(xiàn)兩種狀態(tài)，可以分別表態(tài)來表示二進制代碼的值。因為電信號可呈現(xiàn)兩種狀態(tài)，可以分別表示示“0”和和“1”。圖圖2-1 模擬信號和數(shù)字信號波形模擬信號和數(shù)字信號波形 2.1.3 基帶信號與寬帶信號基帶信號與寬帶信號 2.1.4 信道、數(shù)字信道與模擬信道信道、數(shù)字信道與模擬信道 信道信道是信號傳輸?shù)谋?/p>

5、經(jīng)之路，包括傳輸媒體和通信設(shè)備。傳輸媒體是信號傳輸?shù)谋亟?jīng)之路，包括傳輸媒體和通信設(shè)備。傳輸媒體可以是有形媒體，如電纜、光纖等，也可以是無形媒體，如傳輸電磁可以是有形媒體，如電纜、光纖等，也可以是無形媒體，如傳輸電磁波的空間。波的空間。l 基帶信號基帶信號就是將計算機發(fā)送的數(shù)字信號就是將計算機發(fā)送的數(shù)字信號“0 0”或或“1 1”用兩種不同的用兩種不同的電壓表示后，直接送到通信線路上傳輸?shù)男盘?。電壓表示后，直接送到通信線路上傳輸?shù)男盘?。l 寬帶信號寬帶信號是基帶信號經(jīng)過調(diào)制后形成的頻分復用模擬信號。是基帶信號經(jīng)過調(diào)制后形成的頻分復用模擬信號。按傳輸信號的類型分類，信道可以分為按傳輸信號的類型分類

6、，信道可以分為數(shù)字信道數(shù)字信道與與模擬信道模擬信道；l 數(shù)字信道數(shù)字信道是用來傳輸離散數(shù)字信號的。離散的數(shù)字信號在計算機中是用來傳輸離散數(shù)字信號的。離散的數(shù)字信號在計算機中指由指由“0”和和“1”的二進制代碼組成的數(shù)字序列，當利用數(shù)字信道傳的二進制代碼組成的數(shù)字序列，當利用數(shù)字信道傳輸數(shù)字信號時不需要進行變換，通常需要進行數(shù)字編碼。輸數(shù)字信號時不需要進行變換，通常需要進行數(shù)字編碼。l 模擬信道模擬信道是用來傳輸模擬信號的。模擬信號的電平隨時間連續(xù)變化，是用來傳輸模擬信號的。模擬信號的電平隨時間連續(xù)變化，語音信號就是典型的模擬信號。如果利用模擬信道傳送數(shù)字信號，則語音信號就是典型的模擬信號。如果

7、利用模擬信道傳送數(shù)字信號，則必須經(jīng)過數(shù)字與模擬信號之間的變換（必須經(jīng)過數(shù)字與模擬信號之間的變換（A/D變換器）。調(diào)制解調(diào)器就變換器）。調(diào)制解調(diào)器就是完成這種變換的。是完成這種變換的。2.1.5 傳輸速率與帶寬傳輸速率與帶寬 傳輸速率是指通信線路上傳輸信息的速度傳輸速率是指通信線路上傳輸信息的速度,它是描述數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的它是描述數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的重要技術(shù)指標之一。傳輸速率一般有兩種表示方法，即重要技術(shù)指標之一。傳輸速率一般有兩種表示方法，即信號速率信號速率和和調(diào)調(diào)制速率制速率。 l 信號速率信號速率是指單位時間內(nèi)所傳送的二制位代碼的有效位數(shù)，以每秒是指單位時間內(nèi)所傳送的二制位代碼的有效位數(shù)，以每秒多

8、少比特數(shù)計，單位為比特多少比特數(shù)計，單位為比特/秒（秒（bit/s），），即即BPS。數(shù)字信號的傳輸速數(shù)字信號的傳輸速率通常用率通常用“比特比特”來表示。來表示。 l 調(diào)制速率調(diào)制速率是指每秒傳送的脈沖數(shù)，單位為波特（是指每秒傳送的脈沖數(shù)，單位為波特（Baud），），是指信號是指信號在調(diào)制過程中，調(diào)制狀態(tài)每秒鐘轉(zhuǎn)換的次數(shù)。模擬信號的速率通常用在調(diào)制過程中，調(diào)制狀態(tài)每秒鐘轉(zhuǎn)換的次數(shù)。模擬信號的速率通常用“波特波特”來表示。來表示。注意：注意： “波特波特”與與“比特比特”的意義是不同的，每一的意義是不同的，每一“波特波特”，即模，即模擬信號的一個狀態(tài)不僅僅表示一位數(shù)據(jù)，而是代表了多位數(shù)據(jù)。擬信號

9、的一個狀態(tài)不僅僅表示一位數(shù)據(jù)，而是代表了多位數(shù)據(jù)。2.1.6 通信方式通信方式 1、單工、半雙工與全雙工通信、單工、半雙工與全雙工通信 單工通信是指數(shù)據(jù)信號僅沿一個方向傳輸，發(fā)送方只能發(fā)送不能接單工通信是指數(shù)據(jù)信號僅沿一個方向傳輸，發(fā)送方只能發(fā)送不能接收，接收方只能接收而不能發(fā)送，任何時候都不能改變信號傳送方向。收，接收方只能接收而不能發(fā)送，任何時候都不能改變信號傳送方向。如圖如圖2-2所示：所示：發(fā)發(fā)送送端端接接收收端端數(shù)據(jù)的單方向性數(shù)據(jù)的單方向性主機主機顯示器顯示器圖圖2-2 單工通信示意圖單工通信示意圖l 單工通信單工通信l 半雙工通信半雙工通信 半雙工通信是指信號可以沿兩個方向傳送，但

10、同一時刻一個信道只半雙工通信是指信號可以沿兩個方向傳送，但同一時刻一個信道只允許單方向傳送，即兩個方向的傳輸只能交替進行，而不能同時進行。允許單方向傳送，即兩個方向的傳輸只能交替進行，而不能同時進行。如圖如圖2-3所示：所示：發(fā)送端/接收端發(fā)送端/接收端不同時刻的數(shù)據(jù)雙向傳輸不同時刻的數(shù)據(jù)雙向傳輸對講機對講機對講機對講機圖圖2-3 半雙工通信示意圖半雙工通信示意圖l 全雙工通信全雙工通信 全雙工通信是指數(shù)據(jù)可以同時沿相反的兩個方向作雙向傳輸，比如，全雙工通信是指數(shù)據(jù)可以同時沿相反的兩個方向作雙向傳輸，比如，電話通話。電話通話。全雙工通信需要兩條信道，一條用來接收信息，一條用來全雙工通信需要兩條

11、信道，一條用來接收信息，一條用來發(fā)送信息，因此其通信效率很高。如圖發(fā)送信息，因此其通信效率很高。如圖2-42-4所示所示。發(fā)送端接收端任何時刻的數(shù)據(jù)雙向傳輸電話機電話機圖圖2- 4 全雙工通信示意圖全雙工通信示意圖 2、串行通信和并行通信、串行通信和并行通信 l 串行通信串行通信 串行通信串行通信，是將待傳送的每個字符的二進制代碼按由低到高的順，是將待傳送的每個字符的二進制代碼按由低到高的順序，依次發(fā)送，如圖序，依次發(fā)送，如圖2-5所示。其優(yōu)點是：收、發(fā)雙方只需要一條所示。其優(yōu)點是：收、發(fā)雙方只需要一條傳輸信道，易于實現(xiàn)，成本低；缺點是：速度比較慢。在遠程數(shù)據(jù)傳輸信道，易于實現(xiàn)，成本低；缺點是

12、：速度比較慢。在遠程數(shù)據(jù)通信中，一般都采用串行通信方式。通信中，一般都采用串行通信方式。圖圖2- 5 串行通信示意圖串行通信示意圖 l 并行通信并行通信 并行通信并行通信，是指數(shù)據(jù)以成組的方式在多個并行信道上同時進行傳，是指數(shù)據(jù)以成組的方式在多個并行信道上同時進行傳輸，如圖輸，如圖2-6所示。其優(yōu)點是速度快，但發(fā)送與接收端之間有若干條所示。其優(yōu)點是速度快，但發(fā)送與接收端之間有若干條線路，費用高，僅適合于近距離和高速數(shù)據(jù)通信的環(huán)境下使用。線路，費用高，僅適合于近距離和高速數(shù)據(jù)通信的環(huán)境下使用。圖圖2- 6 并行通信示意圖并行通信示意圖 3、同步技術(shù)、同步技術(shù) 同步同步，就是要求通信的收發(fā)雙方在時

13、間基準上保持一致，它是數(shù)，就是要求通信的收發(fā)雙方在時間基準上保持一致，它是數(shù)字通信中必須要解決的一個重要問題。字通信中必須要解決的一個重要問題。 在數(shù)據(jù)通信過程中，常用的同步技術(shù)有以下兩種。在數(shù)據(jù)通信過程中，常用的同步技術(shù)有以下兩種。l 異步通信方式異步通信方式 每傳送每傳送1個字符都要在每個字符碼前加個字符都要在每個字符碼前加1個個起始位起始位，以表示字符代碼，以表示字符代碼的開始；在字符代碼和校驗位后面加的開始；在字符代碼和校驗位后面加1或或2個個停止位停止位，表示字符結(jié)束。，表示字符結(jié)束。 接收方根據(jù)接收方根據(jù)起始位起始位和和停止位停止位來判斷一個新字符的開始和結(jié)束，從來判斷一個新字符的

14、開始和結(jié)束，從而起到通信雙方的同步作用。異步通信方式如圖而起到通信雙方的同步作用。異步通信方式如圖2-7所示。所示。 圖圖2- 7 異步通信方式異步通信方式 異步方式的實現(xiàn)比較簡單，但每傳輸一個字符都需要多使用異步方式的實現(xiàn)比較簡單，但每傳輸一個字符都需要多使用2到到3位，所以適合于低速通信。位，所以適合于低速通信。 l 同步通信方式同步通信方式 該方式中，傳輸?shù)男畔⒏袷绞且唤M字符或一個二進制位組成的數(shù)該方式中，傳輸?shù)男畔⒏袷绞且唤M字符或一個二進制位組成的數(shù)據(jù)塊（幀）。據(jù)塊（幀）。 對這些數(shù)據(jù)，不需要附加起始位和停止位，而是在發(fā)送一組字符或?qū)@些數(shù)據(jù)，不需要附加起始位和停止位，而是在發(fā)送一組字

15、符或數(shù)據(jù)塊之前先發(fā)送一個同步字符數(shù)據(jù)塊之前先發(fā)送一個同步字符SYN（以（以01101000表示）或一個同步表示）或一個同步字節(jié)（字節(jié)（01111110），用于接收方進行同步檢測，從而使收發(fā)雙方進入），用于接收方進行同步檢測，從而使收發(fā)雙方進入同步狀態(tài)。同步狀態(tài)。 在同步字符或字節(jié)之后，可以連續(xù)發(fā)送任意多個字符或數(shù)據(jù)塊，發(fā)在同步字符或字節(jié)之后，可以連續(xù)發(fā)送任意多個字符或數(shù)據(jù)塊，發(fā)送數(shù)據(jù)完畢后，再使用同步字符或字節(jié)來標識整個發(fā)送過程的結(jié)束，送數(shù)據(jù)完畢后，再使用同步字符或字節(jié)來標識整個發(fā)送過程的結(jié)束，如圖如圖2-8所示。所示。 返回本節(jié)首頁返回本節(jié)首頁返回本章首頁返回本章首頁圖圖2- 8 同步通信方

16、式同步通信方式 在同步傳送時，由于發(fā)送方和接收方將整個字符組作為一個單位傳在同步傳送時，由于發(fā)送方和接收方將整個字符組作為一個單位傳送，且附加位又非常少，從而提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)男?。這種方法一般送，且附加位又非常少，從而提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)男?。這種方法一般用在高速傳輸數(shù)據(jù)的系統(tǒng)中，例如，計算機之間的數(shù)據(jù)通信。用在高速傳輸數(shù)據(jù)的系統(tǒng)中，例如，計算機之間的數(shù)據(jù)通信。2.2 傳輸介質(zhì)的主要特性和應(yīng)用傳輸介質(zhì)的主要特性和應(yīng)用 2.2.1 傳輸介質(zhì)的主要類型傳輸介質(zhì)的主要類型 常用的網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)可分為兩類：一類是有線的，一類是無線常用的網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)可分為兩類：一類是有線的，一類是無線的。有線傳輸介質(zhì)主要有雙

17、絞線（的。有線傳輸介質(zhì)主要有雙絞線（Twisted Pair，包括屏蔽雙絞線，包括屏蔽雙絞線和非屏蔽雙絞線）、同軸電纜（和非屏蔽雙絞線）、同軸電纜（Coaxial Cable）及光纖（）及光纖（Fiber Optics），如圖），如圖2-9所示；無線傳輸介質(zhì)有無線電和微波等。所示；無線傳輸介質(zhì)有無線電和微波等。圖圖2- 9 常用的有線傳輸介質(zhì)常用的有線傳輸介質(zhì) 2.2.2 雙絞線（雙絞線（Twisted-pair） 1、雙絞線的物理特性、雙絞線的物理特性 l 雙絞線是由相互絕緣的兩根銅線按一定扭距相互絞合在一起的類似雙絞線是由相互絕緣的兩根銅線按一定扭距相互絞合在一起的類似于電話線的傳輸媒體，

18、為了減少信號傳輸中串擾及電磁干擾（于電話線的傳輸媒體，為了減少信號傳輸中串擾及電磁干擾（EMI）影響的程度，通常將這些線按一定的密度互相纏繞在一起。每根銅線影響的程度，通常將這些線按一定的密度互相纏繞在一起。每根銅線加絕緣層并有顏色來標記，如圖加絕緣層并有顏色來標記，如圖2-10所示：所示： 圖圖2-10 雙絞線結(jié)構(gòu)示意圖雙絞線結(jié)構(gòu)示意圖l 雙絞線雙絞線的價格在傳輸媒體中是最便宜的，并且安裝簡單，所以得的價格在傳輸媒體中是最便宜的，并且安裝簡單，所以得到廣泛的使用。到廣泛的使用。l 雙絞線雙絞線是模擬和數(shù)字數(shù)據(jù)通信最普通的傳輸媒體，它的主要應(yīng)用是模擬和數(shù)字數(shù)據(jù)通信最普通的傳輸媒體，它的主要應(yīng)用

19、范圍是電話系統(tǒng)中的模擬話音傳輸，最適合于較短距離的信息傳輸，范圍是電話系統(tǒng)中的模擬話音傳輸，最適合于較短距離的信息傳輸，當超過幾千米時信號會發(fā)生衰減，這時就要使用中繼器來放大信號當超過幾千米時信號會發(fā)生衰減，這時就要使用中繼器來放大信號和再生波形。和再生波形。l 在局域網(wǎng)中一般都采用雙絞線作為傳輸媒體。雙絞線可分為非屏在局域網(wǎng)中一般都采用雙絞線作為傳輸媒體。雙絞線可分為非屏蔽雙絞線（蔽雙絞線（UTP）和屏蔽雙絞線（）和屏蔽雙絞線（STP），如圖），如圖2-11所示。所示。兩者的兩者的差異在于屏蔽雙絞線在雙絞線和外皮之間增加了一個鉛箔屏蔽層，差異在于屏蔽雙絞線在雙絞線和外皮之間增加了一個鉛箔屏蔽

20、層，如圖如圖2-11(a)所示，目的是提高雙絞線的抗干擾性能所示，目的是提高雙絞線的抗干擾性能。圖圖2-11 STP與與UTP（a）屏蔽雙絞線）屏蔽雙絞線STP （b）非屏蔽雙絞線）非屏蔽雙絞線UTP 2非屏蔽雙絞線的類型非屏蔽雙絞線的類型 按照按照EIA/TIA（電氣工業(yè)協(xié)會電氣工業(yè)協(xié)會/電信工業(yè)協(xié)會）電信工業(yè)協(xié)會）568A標準，共分為標準，共分為16 類。類。l 1類線類線 可用于電話傳輸，但不適合數(shù)據(jù)傳輸，這一級電纜沒有固定可用于電話傳輸，但不適合數(shù)據(jù)傳輸，這一級電纜沒有固定的性能要求。的性能要求。l 2類線類線 可用于電話傳輸和最高為可用于電話傳輸和最高為4Mbit/s的數(shù)據(jù)傳輸，包括

21、的數(shù)據(jù)傳輸，包括4對雙絞對雙絞線。線。l 3類線類線 可用于最高為可用于最高為10Mbit/s的數(shù)據(jù)傳輸，包括的數(shù)據(jù)傳輸，包括4對雙絞線，常用于對雙絞線，常用于10BaseT以太網(wǎng)的語音和數(shù)據(jù)傳輸。以太網(wǎng)的語音和數(shù)據(jù)傳輸。l 4類線類線 可用于可用于16Mbit/s的令牌環(huán)網(wǎng)和大型的令牌環(huán)網(wǎng)和大型10BaseT以太網(wǎng)，包括以太網(wǎng)，包括4對雙絞線。其測試速度可達對雙絞線。其測試速度可達20Mbit/s。l 5類線類線 既可用于既可用于100Mbit/s的快速以太網(wǎng)連接又支持的快速以太網(wǎng)連接又支持150Mbit/s的的ATM數(shù)據(jù)傳輸，包括數(shù)據(jù)傳輸，包括4對雙絞線，是連接桌面設(shè)備的首選傳輸介質(zhì)。對雙

22、絞線，是連接桌面設(shè)備的首選傳輸介質(zhì)。 l 超超5類線類線 比比5類線具有更小的信號衰減、串擾和時延誤差，其主要類線具有更小的信號衰減、串擾和時延誤差，其主要用途是保證用途是保證5類線更好的支持類線更好的支持1000 BaseT千兆位以太網(wǎng)。千兆位以太網(wǎng)。l 6類線類線 在外形上和結(jié)構(gòu)上與在外形上和結(jié)構(gòu)上與5類和超類和超5類雙絞線都有一定的差別，它類雙絞線都有一定的差別，它比比5類和超類和超5類具有傳輸距離長，傳輸損耗小，耐磨、抗干擾強等特類具有傳輸距離長，傳輸損耗小，耐磨、抗干擾強等特性，常用在千兆位以太網(wǎng)和萬兆位以太網(wǎng)中。性，常用在千兆位以太網(wǎng)和萬兆位以太網(wǎng)中。注意注意：計算機網(wǎng)絡(luò)常用的是：

23、計算機網(wǎng)絡(luò)常用的是3類線（類線（CAT3）、）、5類線（類線（CAT5）、超）、超5類線（類線（CAT5e）和）和6類線（類線（CAT6）。）。5類線和類線和3類線的最主要區(qū)別就類線的最主要區(qū)別就是一方面大大增加了每單位長度的絞合次數(shù)。是一方面大大增加了每單位長度的絞合次數(shù)。3類線的絞合長度是類線的絞合長度是7.510cm，而，而5類線的絞合長度是類線的絞合長度是0.60.85cm。另一方面，。另一方面，5類線在類線在線對間的絞合度和線對內(nèi)兩根導線的絞合度都經(jīng)過了精心的設(shè)計，線對間的絞合度和線對內(nèi)兩根導線的絞合度都經(jīng)過了精心的設(shè)計，并在生產(chǎn)中加以嚴格的控制，使干擾在一定程度上得以抵消，從而并在

24、生產(chǎn)中加以嚴格的控制，使干擾在一定程度上得以抵消，從而提高了線路的傳輸質(zhì)量。提高了線路的傳輸質(zhì)量。6類線增加了絕緣的十字骨架，電纜的直徑類線增加了絕緣的十字骨架，電纜的直徑更粗，將雙絞線的四對線分別置于十字骨架的四個凹槽內(nèi)，保持四更粗，將雙絞線的四對線分別置于十字骨架的四個凹槽內(nèi)，保持四對雙絞線的相對位置，從而提高了電纜的平衡特性和抗干擾性，而對雙絞線的相對位置，從而提高了電纜的平衡特性和抗干擾性，而且傳輸?shù)乃p也更小。且傳輸?shù)乃p也更小。 3. 雙絞線組網(wǎng)常用的連接設(shè)備雙絞線組網(wǎng)常用的連接設(shè)備圖圖2-12 RJ-45水晶頭水晶頭 圖圖2-13 集線器集線器/交換機交換機 2.2.3 同軸電纜

25、（同軸電纜（Coaxial cable） 1同軸電纜的物理特性同軸電纜的物理特性l 同軸電纜是由繞同一軸線的兩個導體所組成，即內(nèi)導體（銅芯導線）同軸電纜是由繞同一軸線的兩個導體所組成，即內(nèi)導體（銅芯導線）和外導體和外導體(屏蔽層屏蔽層)，外導體的作用是屏蔽電磁干擾和輻射，兩導體之，外導體的作用是屏蔽電磁干擾和輻射，兩導體之間用絕緣材料隔離，如圖間用絕緣材料隔離，如圖2-14所示。同軸電纜具有較高的帶寬和極好所示。同軸電纜具有較高的帶寬和極好的抗干擾特性。的抗干擾特性。圖圖2-14 同軸電纜結(jié)構(gòu)示意圖同軸電纜結(jié)構(gòu)示意圖l 同軸電纜的規(guī)格是指電纜粗細程度的度量，按射頻級測量單位（同軸電纜的規(guī)格是指

26、電纜粗細程度的度量，按射頻級測量單位（RG）來度量，來度量，RG越高，銅芯導線越細，越高，銅芯導線越細，RG越低，銅芯導線越粗。越低，銅芯導線越粗。l 同軸電纜又可分為兩類：粗纜和細纜。經(jīng)常提到的同軸電纜又可分為兩類：粗纜和細纜。經(jīng)常提到的10BASE-2和和10Base-5以太網(wǎng)就是分別使用細同軸電纜和粗同軸電纜組網(wǎng)的。用同軸以太網(wǎng)就是分別使用細同軸電纜和粗同軸電纜組網(wǎng)的。用同軸電纜組網(wǎng)，需要在兩端連接電纜組網(wǎng)，需要在兩端連接50的反射電阻，這就是通常所說的終端匹的反射電阻，這就是通常所說的終端匹配器。配器。l 使用同軸電纜同軸電纜組網(wǎng)的其它連接設(shè)備，細纜與粗纜的不盡相使用同軸電纜同軸電纜組

27、網(wǎng)的其它連接設(shè)備，細纜與粗纜的不盡相同，即使名稱一樣，其規(guī)格、大小也是有差別的。同，即使名稱一樣，其規(guī)格、大小也是有差別的。 2.2.4 光纜（光纜（Fiber Optical Cable） 1光纖的物理特性光纖的物理特性 l 光纖是一種由石英玻璃纖維或塑料制成的，直徑很細，能傳導光信光纖是一種由石英玻璃纖維或塑料制成的，直徑很細，能傳導光信號的媒體，如圖號的媒體，如圖2-16所示。所示。 一根光纜中至少應(yīng)包括兩條獨立的導芯，一根光纜中至少應(yīng)包括兩條獨立的導芯，一條發(fā)送，另一條接收。一條發(fā)送，另一條接收。2. 細纜組網(wǎng)常用的連接設(shè)備細纜組網(wǎng)常用的連接設(shè)備圖圖2-15 細纜常用連接設(shè)備細纜常用連

28、接設(shè)備圖圖2-16 光纖結(jié)構(gòu)示意圖光纖結(jié)構(gòu)示意圖l 一根光纜可以包括二至數(shù)百根光纖，并用加強芯和填充物來提高機一根光纜可以包括二至數(shù)百根光纖，并用加強芯和填充物來提高機械強度。光束在玻璃纖維內(nèi)傳輸，防磁防電，傳輸穩(wěn)定，質(zhì)量高。因械強度。光束在玻璃纖維內(nèi)傳輸，防磁防電，傳輸穩(wěn)定，質(zhì)量高。因此光纖多適用于高速網(wǎng)絡(luò)和骨干網(wǎng)。此光纖多適用于高速網(wǎng)絡(luò)和骨干網(wǎng)。l 根據(jù)使用的光源和傳輸模式，光纖可分為根據(jù)使用的光源和傳輸模式，光纖可分為多模光纖多模光纖和和單模光纖單模光纖。l 單模光纖單模光纖采用注人式激光二極管作為光源，激光的定向性強。單模采用注人式激光二極管作為光源，激光的定向性強。單模光纖的芯線直徑

29、非常接近光波的波長，當激光束進人玻璃芯中的角度光纖的芯線直徑非常接近光波的波長，當激光束進人玻璃芯中的角度差別很小時，光線則不必經(jīng)過多次反射式的傳播，而是一直向前傳播差別很小時，光線則不必經(jīng)過多次反射式的傳播，而是一直向前傳播能以單一的模式無反射地沿直線傳播，如圖能以單一的模式無反射地沿直線傳播，如圖2-17所示。所示。 玻璃芯的直徑大于光波波長玻璃芯的直徑大于光波波長 玻璃芯的直徑接近光波波長玻璃芯的直徑接近光波波長圖圖 2-17 單模光纖傳播示意圖單模光纖傳播示意圖圖圖 2-18 多模光纖傳播示意圖多模光纖傳播示意圖l 多模光纖多模光纖采用發(fā)光二極管產(chǎn)生可見光作為光源，當光纖芯線的直徑采用

30、發(fā)光二極管產(chǎn)生可見光作為光源，當光纖芯線的直徑比光波波長大很多時，由于光束進入芯線中的角度不同傳播路徑也不比光波波長大很多時，由于光束進入芯線中的角度不同傳播路徑也不同，這時光束是以多種模式在芯線內(nèi)不斷反射而向前傳播，如圖同，這時光束是以多種模式在芯線內(nèi)不斷反射而向前傳播，如圖2-18所示。所示。2光纖的特點光纖的特點 l 光纖有較大的帶寬，通信容量大。光纖有較大的帶寬，通信容量大。l 光纖的傳輸速率高，能超過千兆位光纖的傳輸速率高，能超過千兆位/ /秒。秒。l 光纖的傳輸衰減小，連接的范圍更廣。光纖的傳輸衰減小，連接的范圍更廣。l 光纖不受外界電磁波的干擾，因而電磁絕緣性能好，適宜在電氣光纖

31、不受外界電磁波的干擾，因而電磁絕緣性能好，適宜在電氣干擾嚴重的環(huán)境中干擾嚴重的環(huán)境中使用。使用。l 光纖無串音干擾，不易被竊聽和截取數(shù)據(jù)，因而安全保密性好。光纖無串音干擾，不易被竊聽和截取數(shù)據(jù)，因而安全保密性好。 3光纖的規(guī)格光纖的規(guī)格 返回本節(jié)首頁返回本節(jié)首頁返回本章首頁返回本章首頁2.3 無線與衛(wèi)星通信技術(shù)無線與衛(wèi)星通信技術(shù) 2.3.1 電磁波譜電磁波譜 描述電磁波的參數(shù)有三個：描述電磁波的參數(shù)有三個：波長波長 、頻率頻率f 和和光速光速C。三者間的關(guān)系三者間的關(guān)系為：為：C=f 電磁波的傳播有兩種方式：一種是在有限空間領(lǐng)域內(nèi)傳播，電磁波的傳播有兩種方式：一種是在有限空間領(lǐng)域內(nèi)傳播，如利用

32、如利用雙絞線、同軸電纜和光纖來傳輸電磁波雙絞線、同軸電纜和光纖來傳輸電磁波；另一種方式是在自由空間中另一種方式是在自由空間中傳播，即通過無線方式傳播。傳播，即通過無線方式傳播。1. 電磁波電磁波2. 電磁波的頻譜圖電磁波的頻譜圖 按照頻率由低到高的順序排列，不同頻率的電磁波可以分為無線電按照頻率由低到高的順序排列，不同頻率的電磁波可以分為無線電、微波微波、紅外線紅外線、可見光可見光、紫外線紫外線、X射線和射線和射線射線,如圖如圖2-19所示。所示。 圖圖2-19 電磁波譜與通信類型關(guān)系示意圖電磁波譜與通信類型關(guān)系示意圖 2.3.2 無線電通信無線電通信 無線電通信無線電通信主要有以下一些特點：

33、主要有以下一些特點：l 傳播距離較遠，容易穿過建筑物，而且無線電波是全方向傳播的，因傳播距離較遠，容易穿過建筑物，而且無線電波是全方向傳播的，因此無線電波的發(fā)射和接收裝置不必要求精確對準。此無線電波的發(fā)射和接收裝置不必要求精確對準。 l 無線電波極易受到電子設(shè)備的各種電磁干擾無線電波極易受到電子設(shè)備的各種電磁干擾 ，并且其傳播特性與頻率，并且其傳播特性與頻率密切相關(guān)。密切相關(guān)。 l 中、低頻（頻率在中、低頻（頻率在1MHz以下）無線電波沿地球表面?zhèn)鞑?，能輕易以下）無線電波沿地球表面?zhèn)鞑ィ茌p易地繞過一般障礙物，但其能量隨著傳播距離的增大而急劇下降，且通地繞過一般障礙物，但其能量隨著傳播距離的增

34、大而急劇下降，且通信帶寬較低，如圖信帶寬較低，如圖2-20(a)所示。所示。l 高頻和甚高頻（頻率在高頻和甚高頻（頻率在3MHz1GHz之間）無線電波趨于直線傳播，之間）無線電波趨于直線傳播，易受障礙物的阻擋并將被地球表面吸收。但是到達離地球表面大約易受障礙物的阻擋并將被地球表面吸收。但是到達離地球表面大約100km500km高度的帶電粒子層的無線電波將被反射回地球表面，高度的帶電粒子層的無線電波將被反射回地球表面，如圖如圖2-20(b)所示。所示。我們可以利用無線電波的這種特性來進行數(shù)據(jù)通信。我們可以利用無線電波的這種特性來進行數(shù)據(jù)通信。 圖圖2- -20 無線電波傳播示意圖無線電波傳播示意

35、圖 2.3.3 微波通信微波通信 微波通信主要有以下一些特點：微波通信主要有以下一些特點：l 微波的頻率范圍為微波的頻率范圍為2GHz400GHz，其典型的工作頻率為其典型的工作頻率為2GHz、4GHz、8GHz和和12GHz。微波在空間主要是直線傳播，。微波在空間主要是直線傳播，所以微波的發(fā)所以微波的發(fā)射天線和接收天線必須精確對準。又射天線和接收天線必須精確對準。又由于微波會穿透電離層而進入宇由于微波會穿透電離層而進入宇宙空間，因此它不像無線電通信可以經(jīng)電離層反射傳播到地面上很遠宙空間，因此它不像無線電通信可以經(jīng)電離層反射傳播到地面上很遠的地方。的地方。l 微波經(jīng)長距離傳送后會發(fā)生衰減，因此

36、每隔一段距離就需要架設(shè)一微波經(jīng)長距離傳送后會發(fā)生衰減，因此每隔一段距離就需要架設(shè)一個微波中繼站，兩個中繼站之間的距離一般為個微波中繼站，兩個中繼站之間的距離一般為30km50km，如圖如圖2-21所示。所示。圖圖2-21 微波通信示意圖微波通信示意圖2.3.4 衛(wèi)星通信衛(wèi)星通信 l 微波微波波段頻率很高，其頻段范圍也很寬，因此其通信信道的容量很波段頻率很高，其頻段范圍也很寬，因此其通信信道的容量很大，大，可同時傳送大量的信息，且傳輸質(zhì)量也比較穩(wěn)定?？赏瑫r傳送大量的信息，且傳輸質(zhì)量也比較穩(wěn)定。與相同容量和與相同容量和長度的電纜載波通信比較，微波通信建設(shè)投資少、見效快。長度的電纜載波通信比較，微波

37、通信建設(shè)投資少、見效快。l 微波通信的缺點是它在雨雪天氣傳輸時會被吸收，從而造成損耗，微波通信的缺點是它在雨雪天氣傳輸時會被吸收，從而造成損耗，而且微波的保密性也不如電纜和光纜好，對于保密性要求比較高的應(yīng)而且微波的保密性也不如電纜和光纜好，對于保密性要求比較高的應(yīng)用場合需要另外采取加密措施。用場合需要另外采取加密措施。 衛(wèi)星通信實質(zhì)上就是在地面站之間利用地球上空三萬六千公里的同衛(wèi)星通信實質(zhì)上就是在地面站之間利用地球上空三萬六千公里的同步地球衛(wèi)星作為中繼器的一種微波接力通信。步地球衛(wèi)星作為中繼器的一種微波接力通信。 衛(wèi)星通信主要有以下一些特點：衛(wèi)星通信主要有以下一些特點：l 通信距離遠、通信距離

38、遠、容量大、質(zhì)量穩(wěn)定、容量大、質(zhì)量穩(wěn)定、可靠性高。在電波覆蓋范圍內(nèi)，可靠性高。在電波覆蓋范圍內(nèi)，任何一處都可以通信，且通信費用與通信距離無關(guān)。任何一處都可以通信，且通信費用與通信距離無關(guān)。 l 衛(wèi)星通信可以克服地面微波通信距離的限制。一個同步衛(wèi)星可以覆衛(wèi)星通信可以克服地面微波通信距離的限制。一個同步衛(wèi)星可以覆蓋地球的三分之一以上的表面蓋地球的三分之一以上的表面只要在地球赤道上空的同步軌道上等距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離地放置三顆相隔120度的衛(wèi)星，就能基本上實現(xiàn)全球的通信，如圖度的衛(wèi)星，就能基本上實現(xiàn)全球的通信，如圖2-22所示。所示。l 信號信號受陸地災(zāi)害影響小，易

39、于實現(xiàn)廣播通信和多址通信。受陸地災(zāi)害影響小，易于實現(xiàn)廣播通信和多址通信。l 衛(wèi)星通信的缺點是衛(wèi)星通信的缺點是通信費用高，延時較大，通信費用高，延時較大，不管兩個地面站之間的不管兩個地面站之間的地面距離是多少，傳播的延遲時間都為地面距離是多少，傳播的延遲時間都為270ms，這這比比地面電纜地面電纜的的傳播傳播延遲時間要延遲時間要高高幾個數(shù)量級。幾個數(shù)量級。圖圖 2-22 衛(wèi)星通信示意圖衛(wèi)星通信示意圖返回本節(jié)首頁返回本節(jié)首頁返回本章首頁返回本章首頁2.4 數(shù)據(jù)交換技術(shù)數(shù)據(jù)交換技術(shù) 2.4.1 電路交換（電路交換（Circuit Switching） 一般我們按照通信子網(wǎng)中的網(wǎng)絡(luò)結(jié)點對進入子網(wǎng)的數(shù)據(jù)

40、所實施的轉(zhuǎn)發(fā)一般我們按照通信子網(wǎng)中的網(wǎng)絡(luò)結(jié)點對進入子網(wǎng)的數(shù)據(jù)所實施的轉(zhuǎn)發(fā)方式的不同來分類，可將數(shù)據(jù)交換的方式分為以下兩大類：方式的不同來分類，可將數(shù)據(jù)交換的方式分為以下兩大類：l 電路交換電路交換l 存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換 電路交換也稱為線路交換，是一種直接的交換方式，與電話交換方電路交換也稱為線路交換，是一種直接的交換方式，與電話交換方式的工作過程很類似。兩臺計算機通過通信子網(wǎng)交換數(shù)據(jù)之前，首先式的工作過程很類似。兩臺計算機通過通信子網(wǎng)交換數(shù)據(jù)之前，首先要在通信子網(wǎng)中通過一個一個交換設(shè)備間的線路連接，建立一條實際要在通信子網(wǎng)中通過一個一個交換設(shè)備間的線路連接，建立一條實際的專用的物理通路。

41、的專用的物理通路。 電路交換實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信需經(jīng)過電路交換實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信需經(jīng)過建立連接、數(shù)據(jù)傳輸、釋放連接建立連接、數(shù)據(jù)傳輸、釋放連接三個三個步驟，如圖步驟，如圖2-23所示所示圖圖2-23 電路交換示意圖電路交換示意圖電路交換的優(yōu)、缺點：電路交換的優(yōu)、缺點：l 實時性好，實時性好，適用于實時或交互式會話類通信，如數(shù)字語音，傳真等適用于實時或交互式會話類通信，如數(shù)字語音，傳真等通信業(yè)務(wù)。通信業(yè)務(wù)。 l 呼叫時間大大長于數(shù)據(jù)的傳送時間，通信線路的利用率不高，并且呼叫時間大大長于數(shù)據(jù)的傳送時間，通信線路的利用率不高，并且整個系統(tǒng)也不具備存儲數(shù)據(jù)的能力，無法發(fā)現(xiàn)與糾正傳輸過程中發(fā)生整個系統(tǒng)也不具備存儲數(shù)據(jù)

42、的能力，無法發(fā)現(xiàn)與糾正傳輸過程中發(fā)生的數(shù)據(jù)差錯，系統(tǒng)效率較低的數(shù)據(jù)差錯，系統(tǒng)效率較低。l 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。和傳輸控制等一致才能完成通信。2.4.2 存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換（存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換（Store-and-forward Switching） 存儲存儲/轉(zhuǎn)發(fā)式交換是指網(wǎng)絡(luò)結(jié)點先將途經(jīng)的數(shù)據(jù)按傳輸單元接受并存轉(zhuǎn)發(fā)式交換是指網(wǎng)絡(luò)結(jié)點先將途經(jīng)的數(shù)據(jù)按傳輸單元接受并存儲下來，然后選擇一條適當?shù)逆溌忿D(zhuǎn)發(fā)出去。根據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)單元的儲下來，然后選擇一條適當?shù)逆溌忿D(zhuǎn)發(fā)出去。根據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)單元

43、的不同，存儲不同，存儲/轉(zhuǎn)發(fā)方式交換又可分為兩類：轉(zhuǎn)發(fā)方式交換又可分為兩類：l 報文交換報文交換l 分組交換分組交換1. 報文交換（報文交換（Message Switching） l 報文交換是指網(wǎng)絡(luò)中的每一個結(jié)點先將整個報文（報文交換是指網(wǎng)絡(luò)中的每一個結(jié)點先將整個報文（Message）完整地）完整地接收并存儲下來，然后選擇合適的鏈路轉(zhuǎn)發(fā)到下一個結(jié)點。每個結(jié)點都接收并存儲下來，然后選擇合適的鏈路轉(zhuǎn)發(fā)到下一個結(jié)點。每個結(jié)點都對報文進行如此存儲轉(zhuǎn)發(fā)，最終到達目的地，如圖對報文進行如此存儲轉(zhuǎn)發(fā)，最終到達目的地，如圖2-24所示。所示。 圖圖2-24 報文交換示意圖報文交換示意圖 l 源結(jié)點和目標結(jié)點

44、在通信時不需要建立一條專用的通路，與電路交源結(jié)點和目標結(jié)點在通信時不需要建立一條專用的通路，與電路交換相比，報文交換沒有建立連接和釋放連接所需的等待和時延。換相比，報文交換沒有建立連接和釋放連接所需的等待和時延。l 線路的利用率高，線路的利用率高，任何時刻一份報文只占用一條鏈路的資源，不必任何時刻一份報文只占用一條鏈路的資源，不必占用通路上的所有鏈路資源，提高了網(wǎng)絡(luò)資源的共享性占用通路上的所有鏈路資源，提高了網(wǎng)絡(luò)資源的共享性。l 數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃愿?，每個結(jié)點在存儲轉(zhuǎn)發(fā)中，都進行差錯控制，即數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃愿?，每個結(jié)點在存儲轉(zhuǎn)發(fā)中，都進行差錯控制，即進行檢錯和糾錯。進行檢錯和糾錯。l 在報文交換

45、中，每一個報文由在報文交換中，每一個報文由報頭報頭和和要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)組成，報頭中有組成，報頭中有源地址和目標地址。結(jié)點根據(jù)報頭中的目標地址為報文進行路徑選擇，源地址和目標地址。結(jié)點根據(jù)報頭中的目標地址為報文進行路徑選擇，并且對收發(fā)的報文進行相應(yīng)的處理。并且對收發(fā)的報文進行相應(yīng)的處理。 報文交換的優(yōu)、缺點：報文交換的優(yōu)、缺點：l 由于每一個結(jié)點都采用了對完整報文的存儲由于每一個結(jié)點都采用了對完整報文的存儲/轉(zhuǎn)發(fā)，因此傳輸時延較轉(zhuǎn)發(fā)，因此傳輸時延較長，長，不適用于不適用于實時實時或或交互式通信。交互式通信。2. 分組交換（分組交換（Packet Switching） 分組交換又稱分組交換

46、又稱包交換包交換，與報文交換同屬于存儲，與報文交換同屬于存儲/轉(zhuǎn)發(fā)式交換，它們之轉(zhuǎn)發(fā)式交換，它們之間的差別在于參與交換的數(shù)據(jù)單元長度不同。分組交換不像報文交換間的差別在于參與交換的數(shù)據(jù)單元長度不同。分組交換不像報文交換以以“整個報文整個報文”為單位進行交換傳輸，而是以更短的、標準的為單位進行交換傳輸，而是以更短的、標準的“報文報文分組分組”（Packet）為單位進行交換傳輸。為單位進行交換傳輸。 根據(jù)網(wǎng)絡(luò)中傳輸控制協(xié)議和傳輸路徑的不同，分組交換又可分為兩種根據(jù)網(wǎng)絡(luò)中傳輸控制協(xié)議和傳輸路徑的不同，分組交換又可分為兩種方式：方式：l 數(shù)據(jù)報分組交換數(shù)據(jù)報分組交換l 虛電路分組交換虛電路分組交換（1

47、）數(shù)據(jù)報分組交換）數(shù)據(jù)報分組交換 l 每個分組被稱為一個每個分組被稱為一個數(shù)據(jù)報數(shù)據(jù)報（datagram），），若干個數(shù)據(jù)報構(gòu)成一次若干個數(shù)據(jù)報構(gòu)成一次要傳送的報文或數(shù)據(jù)塊。要傳送的報文或數(shù)據(jù)塊。l 每個數(shù)據(jù)報在傳輸?shù)倪^程中，都要進行路徑選擇，各個數(shù)據(jù)報可以每個數(shù)據(jù)報在傳輸?shù)倪^程中，都要進行路徑選擇，各個數(shù)據(jù)報可以按照不同的路徑到達目的地。按照不同的路徑到達目的地。l 各數(shù)據(jù)報不能保證按發(fā)送的順序到達目的結(jié)點，有些數(shù)據(jù)報甚至還各數(shù)據(jù)報不能保證按發(fā)送的順序到達目的結(jié)點，有些數(shù)據(jù)報甚至還可能在途中丟失。在接收端，再按分組的順序?qū)⑦@些數(shù)據(jù)報組重新合可能在途中丟失。在接收端，再按分組的順序?qū)⑦@些數(shù)據(jù)報

48、組重新合成一個完整的報文。如圖成一個完整的報文。如圖2-25所示。所示。 圖圖2-25 數(shù)據(jù)報分組交換示意圖數(shù)據(jù)報分組交換示意圖 數(shù)據(jù)報分組交換的特點：數(shù)據(jù)報分組交換的特點：l 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。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。l 同一報文的分組可以由不同的傳輸路徑通過通信子網(wǎng)，到達目的結(jié)點同一報文的分組可以由不同的傳輸路徑通過通信子網(wǎng)，到達目的結(jié)點時可能出現(xiàn)亂序、重復或丟失現(xiàn)象。時可能出現(xiàn)亂序、重復或丟失現(xiàn)象。l 每個分組都必須帶有數(shù)據(jù)、源地址和目的地址，其長度受到限制，一每個分組都必須帶有數(shù)據(jù)、源地址和目的地址，其長度受

49、到限制，一般為般為2000比特以內(nèi)，典型長度為比特以內(nèi)，典型長度為128個字節(jié)。個字節(jié)。（2 2）虛電路分組交換）虛電路分組交換 l 虛電路方式結(jié)合了數(shù)據(jù)報方式與線路交換方式的優(yōu)點，達到最佳的虛電路方式結(jié)合了數(shù)據(jù)報方式與線路交換方式的優(yōu)點，達到最佳的數(shù)據(jù)交換效果。數(shù)據(jù)交換效果。l 虛電路是為了傳送某一報文而設(shè)立和存在的，它是兩個用戶結(jié)點虛電路是為了傳送某一報文而設(shè)立和存在的，它是兩個用戶結(jié)點在開始互相發(fā)送和接收數(shù)據(jù)之前需要通過通信網(wǎng)絡(luò)建立的一條邏輯在開始互相發(fā)送和接收數(shù)據(jù)之前需要通過通信網(wǎng)絡(luò)建立的一條邏輯上的連接，所有分組都必須沿著事先建立的這條虛電路傳輸，用戶上的連接，所有分組都必須沿著事先

50、建立的這條虛電路傳輸，用戶在不需要發(fā)送和接收數(shù)據(jù)時清除該連接。在不需要發(fā)送和接收數(shù)據(jù)時清除該連接。 l 整個通信過程分為三個階段：整個通信過程分為三個階段：虛電路的建立虛電路的建立、數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)傳輸、虛電路虛電路的釋放的釋放三個步驟。如圖三個步驟。如圖2-26所示。所示。圖圖2-26 虛電路分組交換示意圖虛電路分組交換示意圖 數(shù)據(jù)報分組交換的特點：數(shù)據(jù)報分組交換的特點：l 虛電路在每次報文分組發(fā)送之前，必須在源結(jié)點與目的結(jié)點之間建立虛電路在每次報文分組發(fā)送之前，必須在源結(jié)點與目的結(jié)點之間建立一條邏輯連接。一條邏輯連接。l 報文分組不必帶目的地址、源地址等輔助信息，只需要攜帶虛電路報文分組不必帶

51、目的地址、源地址等輔助信息，只需要攜帶虛電路標識號。報文分組到達目的結(jié)點時也不會出現(xiàn)丟失、重復或亂序的現(xiàn)標識號。報文分組到達目的結(jié)點時也不會出現(xiàn)丟失、重復或亂序的現(xiàn)象。象。l 報文分組通過每個虛電路上的結(jié)點時，結(jié)點只需要做差錯檢測，而不報文分組通過每個虛電路上的結(jié)點時，結(jié)點只需要做差錯檢測，而不需要做路徑選擇。需要做路徑選擇。（3）分組交換與報文交換相比的優(yōu)點）分組交換與報文交換相比的優(yōu)點l 數(shù)據(jù)出錯時，只需要重傳錯誤分組，而不要重發(fā)整個報文，數(shù)據(jù)出錯時，只需要重傳錯誤分組，而不要重發(fā)整個報文，這樣有利這樣有利于迅速進行數(shù)據(jù)糾錯，于迅速進行數(shù)據(jù)糾錯，大大減少每次傳輸發(fā)生錯誤的概率以及重傳信息大

52、大減少每次傳輸發(fā)生錯誤的概率以及重傳信息的數(shù)量。的數(shù)量。l 分組交換把數(shù)據(jù)的最大長度限制在較小的范圍內(nèi)，這樣每個結(jié)點所需分組交換把數(shù)據(jù)的最大長度限制在較小的范圍內(nèi)，這樣每個結(jié)點所需要的存儲量減少了，要的存儲量減少了，有利于提高結(jié)點存儲資源的利用率。有利于提高結(jié)點存儲資源的利用率。l 分組交換比報文交換減少了時間延遲。因為，當?shù)谝粋€分組發(fā)送給第分組交換比報文交換減少了時間延遲。因為，當?shù)谝粋€分組發(fā)送給第一個結(jié)點后，接著可發(fā)送第二個分組，隨后可發(fā)送其他分組，這樣多個一個結(jié)點后，接著可發(fā)送第二個分組，隨后可發(fā)送其他分組，這樣多個分組可同時在網(wǎng)中傳播，總的延時大大減少，分組可同時在網(wǎng)中傳播，總的延時大

53、大減少，網(wǎng)絡(luò)信道的利用率大大提網(wǎng)絡(luò)信道的利用率大大提高高 。l 易于重新開始新的傳輸?？勺尵o急報文迅速發(fā)送出去，不會因傳輸優(yōu)易于重新開始新的傳輸。可讓緊急報文迅速發(fā)送出去，不會因傳輸優(yōu)先級較低的報文而堵塞。先級較低的報文而堵塞。（4）三種交換技術(shù)的比較）三種交換技術(shù)的比較返回本節(jié)首頁返回本節(jié)首頁返回本章首頁返回本章首頁2.5 數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)數(shù)據(jù)傳輸技術(shù) 2.5.1 基帶傳輸技術(shù)基帶傳輸技術(shù) 基帶傳輸基帶傳輸是指在通信線路上原封不動地傳輸由計算機或終端產(chǎn)生的是指在通信線路上原封不動地傳輸由計算機或終端產(chǎn)生的0或或1數(shù)字脈沖信號。這樣一個信號的基本頻帶可以從直流成分到數(shù)兆數(shù)字脈沖信號。這樣一個信號的

54、基本頻帶可以從直流成分到數(shù)兆赫，頻帶越寬赫，頻帶越寬,傳輸線路的電容電感等對傳輸信號波形衰減的影響就越傳輸線路的電容電感等對傳輸信號波形衰減的影響就越大。大?；鶐Щ鶐Ь褪侵富绢l帶，即數(shù)字信號占用的基本頻帶就是指基本頻帶，即數(shù)字信號占用的基本頻帶。2.5.2 頻帶傳輸技術(shù)頻帶傳輸技術(shù) 頻帶傳輸頻帶傳輸，有時也稱寬帶傳輸，是指將數(shù)字信號調(diào)制成音頻信號后再有時也稱寬帶傳輸，是指將數(shù)字信號調(diào)制成音頻信號后再發(fā)送和傳輸，到達接收端時再把音頻信號解調(diào)成原來的數(shù)字信號。我們發(fā)送和傳輸，到達接收端時再把音頻信號解調(diào)成原來的數(shù)字信號。我們將這種利用模擬信道傳輸數(shù)字信號的方法稱為頻帶傳輸技術(shù)。將這種利用模擬信道

55、傳輸數(shù)字信號的方法稱為頻帶傳輸技術(shù)。 圖圖 2-27 頻帶頻帶傳輸示意圖傳輸示意圖 在實現(xiàn)遠距離通信時，經(jīng)常借助于電話線路，此時就需要利用頻帶傳在實現(xiàn)遠距離通信時，經(jīng)常借助于電話線路，此時就需要利用頻帶傳輸方式。輸方式。采用頻帶傳輸時，調(diào)制解調(diào)器（采用頻帶傳輸時，調(diào)制解調(diào)器（Modem）是最典型的通信設(shè)備，是最典型的通信設(shè)備，要求在發(fā)送和接收端都要安裝調(diào)制解調(diào)器，如圖要求在發(fā)送和接收端都要安裝調(diào)制解調(diào)器，如圖2-27所示。所示。計算機計算機調(diào)制解調(diào)器調(diào)制解調(diào)器調(diào)制解調(diào)器調(diào)制解調(diào)器計算機計算機公用電話網(wǎng)1 1頻帶傳輸?shù)亩x頻帶傳輸?shù)亩x 2Modem的基本功能的基本功能 調(diào)制調(diào)制，就是將計算機輸

56、出的，就是將計算機輸出的“1”和和“0”脈沖信號調(diào)制成相應(yīng)的模脈沖信號調(diào)制成相應(yīng)的模擬信號，以便在電話線上傳輸。擬信號，以便在電話線上傳輸。解調(diào)解調(diào)，就是將電話線傳輸?shù)哪M信號，就是將電話線傳輸?shù)哪M信號轉(zhuǎn)化成計算機能識別的由轉(zhuǎn)化成計算機能識別的由“1”和和“0”組成的脈沖信號。調(diào)制和解調(diào)組成的脈沖信號。調(diào)制和解調(diào)的功能通常由一塊數(shù)字處理（的功能通常由一塊數(shù)字處理（DSP)芯片來完成。芯片來完成。 數(shù)據(jù)壓縮數(shù)據(jù)壓縮指的是發(fā)送端的指的是發(fā)送端的Modem在發(fā)送數(shù)據(jù)以前先將數(shù)據(jù)進行壓縮，在發(fā)送數(shù)據(jù)以前先將數(shù)據(jù)進行壓縮，而接收端的而接收端的Modem收到數(shù)據(jù)后再將數(shù)據(jù)還原，從而提高了收到數(shù)據(jù)后再將數(shù)

57、據(jù)還原，從而提高了Modem的有的有效數(shù)據(jù)傳輸率。效數(shù)據(jù)傳輸率。差錯控制差錯控制指的是將數(shù)據(jù)傳輸中的某些錯碼檢測出來，指的是將數(shù)據(jù)傳輸中的某些錯碼檢測出來，并采用某種方法進行糾正，以提高并采用某種方法進行糾正，以提高Modem的實際傳輸質(zhì)量。這些功能的實際傳輸質(zhì)量。這些功能通常由一塊控制芯片來完成。通常由一塊控制芯片來完成。 硬硬Modem（硬貓）：指以上兩部分功能都是由固化在（硬貓）：指以上兩部分功能都是由固化在Modem中的硬中的硬件芯片來完成的件芯片來完成的Modem，也即也即 Modem的所有功能都是由硬件來完成。的所有功能都是由硬件來完成。 半軟半軟Modem（半軟貓）：指硬件芯片中

58、只固化了（半軟貓）：指硬件芯片中只固化了DSP芯片，其協(xié)議控芯片，其協(xié)議控制部分由軟件來完成的制部分由軟件來完成的Modem。 全軟全軟Modem（全軟貓）：指以上兩部分功能都由軟件來完成的（全軟貓）：指以上兩部分功能都由軟件來完成的Modem。3. 調(diào)制解調(diào)器的分類調(diào)制解調(diào)器的分類 l 按接入按接入Internet方式的不同，可將方式的不同，可將Modem分為撥號分為撥號Modem和專線和專線Modeml 按數(shù)據(jù)傳輸方式的不同，可將按數(shù)據(jù)傳輸方式的不同，可將Modem分為同步分為同步Modem和異步和異步Modeml 按通信方式的不同，可將按通信方式的不同，可將Modem分為單工、半雙工和全

59、雙工三種分為單工、半雙工和全雙工三種 l 從接口類型的不同從接口類型的不同，可將可將Modem分為外置式分為外置式Modem、內(nèi)置式內(nèi)置式Modem、PC卡式移動卡式移動Modem等等 2.5.3 多路復用技術(shù)多路復用技術(shù) 多路復用多路復用是指在數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中，允許兩個或多個數(shù)據(jù)源共享同一是指在數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中，允許兩個或多個數(shù)據(jù)源共享同一個傳輸介質(zhì)，把若干個彼此無關(guān)的信號合并為一個在一個共用信道上個傳輸介質(zhì)，把若干個彼此無關(guān)的信號合并為一個在一個共用信道上進行傳輸，就像每一個數(shù)據(jù)源都有自己的信道一樣。進行傳輸，就像每一個數(shù)據(jù)源都有自己的信道一樣。 多路復用一般可分為以下三種基本形式：多路復用一

60、般可分為以下三種基本形式： l 頻分多路復用（頻分多路復用（FDM）l 時分多路復用（時分多路復用（TDM）l 波分多路復用（波分多路復用（WDM）1. 頻分多路復用（頻分多路復用（FDM） 圖圖2-28 頻分多路復用原理示意圖頻分多路復用原理示意圖 FDM的基本原理的基本原理：多路數(shù)字信號被同時輸入到頻分多路復用編碼器多路數(shù)字信號被同時輸入到頻分多路復用編碼器中，經(jīng)過調(diào)制后，每一路數(shù)字信號的頻率分別被調(diào)制到不同的頻帶，這中，經(jīng)過調(diào)制后，每一路數(shù)字信號的頻率分別被調(diào)制到不同的頻帶，這樣就可以將多路信號合起來放在一條信道上傳輸。接收方的頻分多路復樣就可以將多路信號合起來放在一條信道上傳輸。接收方