第3章：物理層-工碩

吳功宜編著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》第3章物理層2第3章物理層《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》第3章物理層3本章學(xué)習(xí)要求：掌握：物理層與物理層協(xié)議的基本概念掌握：數(shù)據(jù)通信的基本概念了解：無線與衛(wèi)星通信技術(shù)的基本概念掌握：數(shù)據(jù)編碼的類型和基本方法了解：基帶傳輸?shù)幕靖拍钫莆眨侯l帶傳輸?shù)幕靖拍钫莆眨憾嗦窂?fù)用的分類與特點(diǎn)掌握：廣域網(wǎng)中的數(shù)據(jù)交換技術(shù)掌握：同步數(shù)字體系SDH的基本概念《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》第3章物理層43.1物理層與物理層協(xié)議的基本概念

3.1.1物理層的基本概念

通信子網(wǎng)分為點(diǎn)-點(diǎn)通信線路通信子網(wǎng)與廣播信道通信子網(wǎng);廣域網(wǎng)主要采用點(diǎn)到點(diǎn)通信線路，局域網(wǎng)與城域網(wǎng)一般采用廣播信道;由于技術(shù)上存在較大的差異，因此在物理層和數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議上出現(xiàn)了兩個(gè)分支，一類是基于點(diǎn)-點(diǎn)通信線路，另一類是基于廣播信道?！队?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》第3章物理層53.1.2物理層基本服務(wù)功能物理層設(shè)計(jì)時(shí)主要考慮的是如何在連接開放系統(tǒng)的傳輸介質(zhì)上傳輸各種數(shù)據(jù)的比特流；計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可以利用的物理傳輸介質(zhì)與傳輸設(shè)備存在著很大的差異，設(shè)計(jì)物理層的主要目的是向數(shù)據(jù)鏈路層屏蔽通信技術(shù)的差異性；數(shù)據(jù)鏈路實(shí)體通過與物理層的接口，將數(shù)據(jù)傳送給物理層，通過物理層按比特流的順序，將信號(hào)傳輸?shù)搅硪粋€(gè)數(shù)據(jù)鏈路實(shí)體。《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》第3章物理層63.1.3物理層向數(shù)據(jù)鏈路層提供的服務(wù)

物理連接的建立、維護(hù)與釋放；物理連接分為點(diǎn)-點(diǎn)連接與多點(diǎn)連接；數(shù)據(jù)傳輸分為全雙工、半雙工與單工方式；數(shù)據(jù)傳輸分為串行傳輸方式與并行傳輸方式；串行傳輸方式的物理數(shù)據(jù)服務(wù)單元是位；并行傳輸方式的物理數(shù)據(jù)服務(wù)單元是N位，N為并行連接的物理通道數(shù)?！队?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》第3章物理層73.2數(shù)據(jù)通信的基本概念

3.2.1信息、數(shù)據(jù)與信號(hào)1.信息的基本概念通信的目的是交換信息，信息的載體可以是數(shù)字、文字、語音、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、語音、圖形或圖像用二進(jìn)制代碼的數(shù)據(jù)來表示；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)字信號(hào)編碼的方式表示；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0、1比特序列的模擬或數(shù)字信號(hào)的過程?！队?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》第3章物理層8信息編碼標(biāo)準(zhǔn)ASCII碼被國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO接受，成為國際標(biāo)準(zhǔn)ISO646，又稱為國際5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);ASCII碼采用7位二進(jìn)制比特編碼，可以表示128個(gè)字符;字符分為圖形字符與控制字符兩類。圖形字符包括數(shù)字、字母、運(yùn)算符號(hào)、商用符號(hào)等。《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》第3章物理層9多媒體網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用利用數(shù)字通信系統(tǒng)來實(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；與文本、圖形信息傳輸相比較，語音、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；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)提出更高的要求。《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》第3章物理層102.信號(hào)的概念

信號(hào)是數(shù)據(jù)在傳輸過程中電信號(hào)的表示形式；模擬信號(hào)（analogsignal）的信號(hào)電平是連續(xù)變化的；數(shù)字信號(hào)（digitalsignal）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；按照在傳輸介質(zhì)上傳輸?shù)男盘?hào)類型，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?！队?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》第3章物理層11

模擬信號(hào)波型數(shù)字信號(hào)波型《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》第3章物理層123.2.2數(shù)據(jù)傳輸類型與通信方式

網(wǎng)絡(luò)中兩臺(tái)計(jì)算機(jī)的通信過程

《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》第3章物理層13網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)中要解決的幾個(gè)基本問題：數(shù)據(jù)傳輸類型模擬通信數(shù)字通信

數(shù)據(jù)通信方式串行通信、并行通信單工通信、半雙工或全雙工通信同步方式同步通信異步通信《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》第3章物理層14串行通信與并行通信

《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》第3章物理層15單工、半雙工與全雙工通信

《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》第3章物理層16同步通信與異步通信《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》第3章物理層173.2.3傳輸介質(zhì)的主要類型雙絞線同軸電纜光纖電纜無線與衛(wèi)星通信信道《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》第3章物理層181.雙絞線的主要特性屏蔽雙絞線STP

非屏蔽雙絞線UTP《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》第3章物理層192.同軸電纜的主要特性

《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》第3章物理層203.光纖電纜的主要特性《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》第3章物理層21單模光纖與多模光纖的比較

《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》第3章物理層224.無線與衛(wèi)星通信技術(shù)電磁波的傳播有兩種方式：

—以無線方式一種是在自由空間中傳播

—以有線方式在同軸電纜、雙絞線、光纖中傳輸目前以無線方式進(jìn)行通信的主要有：—無線（radio）—微波（microwave）—紅外（infrared）—可見光（visiblelight）

《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》第3章物理層23（1）微波通信

視距傳播

電離層反射《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》第3章物理層24（2）蜂窩無線通信

多址接入方法：頻分多址接入（FDMA）時(shí)分多址接入（TDMA）碼分多址接入（CDMA）《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》第3章物理層25（3）衛(wèi)星通信

《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》第3章物理層263.3數(shù)據(jù)編碼技術(shù)3.3.1數(shù)據(jù)編碼類型《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》第3章物理層273.3.2模擬數(shù)據(jù)編碼方法

《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》第3章物理層28傳統(tǒng)的電話通信信道是為傳輸語音信號(hào)設(shè)計(jì)的，只適用于傳輸音頻范圍（300Hz～3400Hz）的模擬信號(hào)，無法直接傳輸計(jì)算機(jī)的數(shù)字信號(hào)；為了利用模擬語音通信的電話交換網(wǎng)實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)的傳輸，必須首先將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)；將發(fā)送端數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)變換成模擬數(shù)據(jù)信號(hào)的過程稱為調(diào)制，將調(diào)制設(shè)備稱為調(diào)制器（modulator）；將接收端模擬數(shù)據(jù)信號(hào)還原成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)的過程稱為解調(diào)，將解調(diào)設(shè)備稱為解調(diào)器（demodulator）；同時(shí)具備調(diào)制與解調(diào)功能的設(shè)備稱為調(diào)制解調(diào)器（modem）?！队?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》第3章物理層29在調(diào)制過程中，選擇音頻范圍內(nèi)的某一角頻率ω的正（余）弦信號(hào)作為載波，該正（余）弦信號(hào)可以寫為：

u（t）=um·sin（ωt+φ0）3個(gè)可以改變的電參量：—振幅um

—角頻率ω—相位φ可以通過變化3個(gè)電參量，來實(shí)現(xiàn)模擬數(shù)據(jù)信號(hào)編碼的目的?！队?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》第3章物理層301.振幅鍵控（amplitudeshiftkeying,ASK）

um·sin（ω1t+φ0）數(shù)字1

u（t）=0數(shù)字0振幅鍵控ASK信號(hào)實(shí)現(xiàn)容易，技術(shù)簡單，但抗干擾能力較差。《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》第3章物理層312.移頻鍵控（frequency-shiftkeying

，F(xiàn)SK）

um·sin（ω1t+φ0）數(shù)字1

u（t）=um·sin（ω2t+φ0）數(shù)字0移頻鍵控FSK信號(hào)實(shí)現(xiàn)容易，技術(shù)簡單，抗干擾能力較強(qiáng)，是目前最常用的調(diào)制方法之一。

《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》第3章物理層323.移相鍵控（phase-shiftkeying，PSK）絕對(duì)調(diào)相

um·sin（ωt+0）數(shù)字1

u（t）=um·sin（ωt+π）數(shù)字0移相鍵控可以分為：絕對(duì)調(diào)相相對(duì)調(diào)相二相調(diào)相多相調(diào)相《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》第3章物理層333.3.3數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)編碼方法基帶傳輸在基本不改變數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)頻帶（即波形）的情況下直接傳輸數(shù)字信號(hào)，可以達(dá)到很高的數(shù)據(jù)傳輸速率與系統(tǒng)效率;在基帶傳輸數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)的編碼方式主要有：非歸零碼NRZ

曼徹斯特（manchester）編碼差分曼徹斯特（differencemanchester）編碼《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》第3章物理層341.非歸零碼NRZNRZ碼的缺點(diǎn)是無法判斷一位的開始與結(jié)束，收發(fā)雙方不能保持同步；為保證收發(fā)雙方的同步，必須在發(fā)送NRZ碼的同時(shí)，用另一個(gè)信道同時(shí)傳送同步信號(hào)；如果信號(hào)中“1”與“0”的個(gè)數(shù)不相等時(shí)，存在直流分量?！队?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》第3章物理層352.曼徹斯特（manchester）編碼曼徹斯特編碼的規(guī)則：每比特的周期T分為前T/2與后T/2兩部分；通過前T/2傳送該比特的反碼，通過后T/2傳送該比特的原碼；曼徹斯特編碼的優(yōu)點(diǎn)：每個(gè)比特的中間有一次電平跳變，兩次電平跳變的時(shí)間間隔可以是T/2或T利用電平跳變可以產(chǎn)生收發(fā)雙方的同步信號(hào)

曼徹斯特編碼信號(hào)又稱做“自含鐘編碼”信號(hào)，發(fā)送曼徹斯特編碼信號(hào)時(shí)無需另發(fā)同步信號(hào)。

《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》第3章物理層36差分曼徹斯特（differencemanchester）編碼差分曼徹斯特編碼是對(duì)曼徹斯特編碼的改進(jìn)。差分曼徹斯特編碼與曼徹斯特編碼不同點(diǎn)主要是：

每比特的中間跳變僅做同步之用；每比特的值根據(jù)其開始邊界是否發(fā)生跳變來決定;一個(gè)比特開始處出現(xiàn)電平跳變表示傳輸二進(jìn)制0,不發(fā)生跳變表示傳輸二進(jìn)制1?！队?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》第3章物理層37數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)編碼信號(hào)的波形《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》第3章物理層383.3.4脈沖編碼

調(diào)制方法

采樣量化編碼《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》第3章物理層39PCM用于數(shù)字語音系統(tǒng)：聲音分為128個(gè)量化級(jí)；每個(gè)量化級(jí)采用7位二進(jìn)制編碼表示；采樣速率為8000樣本/秒；數(shù)據(jù)傳輸速率應(yīng)達(dá)到7位×8000/秒=56kb/s；如果每個(gè)量化級(jí)采用7+1=8位二進(jìn)制編碼表示;數(shù)據(jù)傳輸速率應(yīng)達(dá)到8位×8000/秒=64kb/s?！队?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》第3章物理層403.4基帶傳輸技術(shù)

3.4.1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)據(jù)信號(hào)是典型的矩形脈沖信號(hào);矩形脈沖信號(hào)的固有頻帶稱做基本頻帶,簡稱為基帶,矩形脈沖信號(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)的方法稱為基帶傳輸;在發(fā)送端，基帶傳輸?shù)臄?shù)據(jù)經(jīng)過編碼器變換變?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?！队?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》第3章物理層413.4.2通信信道帶寬對(duì)基帶傳輸?shù)挠绊?/p>

通信信道帶寬對(duì)數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸中失真的影響很大；信道帶寬越寬，信號(hào)傳輸?shù)氖д嬖叫　?/p>

《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》第3章物理層423.4.3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

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)之一；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)制比特?cái)?shù)，單位為比特/秒，記做b/s；常用的數(shù)據(jù)傳輸速率單位有：Kb/s、Mb/s、Gb/s與Tb/s，其中：1Kb/s=1×103b/s1Mb/s=1×106b/s1Gb/s=1×109b/s1Tb/s=1×1012b/s《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》第3章物理層43信道速率的極限值奈奎斯特準(zhǔn)則：二進(jìn)制數(shù)據(jù)信號(hào)的最大數(shù)據(jù)傳輸速率

Rmax與通信信道帶寬B（B=f，單位Hz）

的關(guān)系為Rmax=2·f（b/s）；香農(nóng)定理：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Rmax與信道帶寬B，信噪比S/N

的關(guān)系為Rmax=B·log2（1+S/N）

S/N為信噪比；《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》第3章物理層443.5頻帶傳輸技術(shù)3.5.1電話交換網(wǎng)的結(jié)構(gòu)《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》第3章物理層453.5.2頻帶傳輸?shù)亩x

利用模擬信道傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)的方法稱為頻帶傳輸；調(diào)制解調(diào)器（modem）是頻帶傳輸中最典型的通信設(shè)備；調(diào)制解調(diào)器的作用是：在數(shù)據(jù)的發(fā)送端將計(jì)算機(jī)中的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成能在電話線上傳輸?shù)哪M信號(hào)；在接收端將從電話線路上接收到的模擬信號(hào)還原成數(shù)字信號(hào)?！队?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》第3章物理層46

3.5.3調(diào)制解調(diào)器的基本工作原理

《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》第3章物理層47modem實(shí)現(xiàn)全雙工通信的工作原理《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》第3章物理層483.6多路復(fù)用技術(shù)

多路復(fù)用的基本概念《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》第3章物理層493.6.1多路復(fù)用技術(shù)的分類頻分多路復(fù)用FDM波分多路復(fù)用WDM時(shí)分多路復(fù)用TDM《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》第3章物理層503.6.2頻分多路復(fù)用在一條通信線路設(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;各個(gè)載波頻率是不重疊的,那么一條通信線路就可以同時(shí)獨(dú)立地傳輸多路信號(hào)。《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》第3章物理層51貝爾系統(tǒng)的T1載波24路音頻信道復(fù)用在一條通信線路上；每路音頻模擬信號(hào)在送到多路復(fù)用器之前，要通過一個(gè)PCM編碼器；編碼器每秒取樣8000次；24路PCM信號(hào)的每一路輪流將一個(gè)字節(jié)插入到幀中；每個(gè)字節(jié)的長度為8位，其中7位是數(shù)據(jù)位，1位用于信道控制；每幀由24×8=192位組成，附加一位作為幀開始標(biāo)志位，所以每幀共有193位；發(fā)送一幀需要125毫秒；T1載波的數(shù)據(jù)傳輸速率為1.544Mb/s。《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》第3章物理層52

3.6.3波分多路復(fù)用

光纖通道（fiberopticchannel）技術(shù)采用了波長分隔多路復(fù)用方法，簡稱為波分復(fù)用WDM;在一根光纖上復(fù)用80路或更多路的光載波信號(hào)稱為密集波分復(fù)用DWDM；目前一根單模光纖的數(shù)據(jù)傳輸速率最高可以達(dá)到20Gb/s?！队?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》第3章物理層533.6.4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；每個(gè)用戶分得一個(gè)時(shí)間片；在其占有的時(shí)間片內(nèi)，用戶使用通信信道的全部帶寬。

《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》第3章物理層54時(shí)分多路復(fù)用的分類

同步時(shí)分多路復(fù)用

統(tǒng)計(jì)時(shí)分多路復(fù)用

《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》第3章物理層553.7廣域網(wǎng)中的數(shù)據(jù)交換技術(shù)廣域網(wǎng)中的數(shù)據(jù)交換技術(shù)

線路交換（circuitexchanging）

存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換技術(shù)

報(bào)文（messageexchanging）

分組交換（packetexchanging）

《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》第3章物理層563.7.1線路交換方式線路交換是面向連接的服務(wù)；兩臺(tái)計(jì)算機(jī)通過通信子網(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)際的物理線路連接；線路交換在數(shù)據(jù)傳輸過程中要經(jīng)過建立連接、數(shù)據(jù)傳輸與釋放連接的三個(gè)階段；線路交換方式的優(yōu)點(diǎn)是：通信實(shí)時(shí)性強(qiáng)，適用于交互式會(huì)話類通信；線路交換方式的缺點(diǎn)是：對(duì)突發(fā)性通信不適應(yīng)，系統(tǒng)效率低，系統(tǒng)不具有存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的能力，不能平滑交通量?！队?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》第3章物理層57線路交

換過程

示意圖

《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》第3章物理層58報(bào)文與報(bào)文分組數(shù)據(jù)通過通信子網(wǎng)傳輸時(shí)可以有報(bào)文（message）與報(bào)文分組（packet）兩種方式；報(bào)文傳輸：不管發(fā)送數(shù)據(jù)的長度是多少，都把它當(dāng)作一個(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)的最大長度，如果傳輸數(shù)據(jù)超過規(guī)定的最大長度，發(fā)送結(jié)點(diǎn)就將它分成多個(gè)報(bào)文分組發(fā)送。《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》第3章物理層59報(bào)文和報(bào)文分組結(jié)構(gòu)

由于分組長度較短，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；限定分組最大數(shù)據(jù)長度，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；公用數(shù)據(jù)網(wǎng)采用的是分組交換技術(shù)?！队?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》第3章物理層603.7.3數(shù)據(jù)報(bào)方式

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)與目的主機(jī)之間建立“線路連接”；源主機(jī)所發(fā)送的每一個(gè)分組都可以獨(dú)立地選擇一條傳輸路徑；每個(gè)分組在通信子網(wǎng)中可能是通過不同的傳輸路徑到達(dá)目的主機(jī)?！队?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》第3章物理層61數(shù)據(jù)報(bào)方式的工作原理示意圖

《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》第3章物理層62數(shù)據(jù)報(bào)工作方式的特點(diǎn)同一報(bào)文的不同分組可以由不同的傳輸路徑通過通信子網(wǎng)；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；每一個(gè)分組在傳輸過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，不適用于長報(bào)文、會(huì)話式通信。

《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》第3章物理層633.7.4虛電路方式

虛電路方式試圖將數(shù)據(jù)報(bào)方式與線路交換方式結(jié)合起來，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;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;虛電路方式與線路交換方式相同，整個(gè)通信過程分為以下三個(gè)階段：虛電路建立、數(shù)據(jù)傳輸與虛電路釋放階段。

《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》第3章物理層64虛電路方式

原理示意圖《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》第3章物理層65虛電路的特點(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；一次通信的所有分組都通過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)檢測(cè)，而不需要做路徑選擇；通信子網(wǎng)中每個(gè)結(jié)點(diǎn)可以和任何結(jié)點(diǎn)建立多條虛電路連接。

《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》第3章物理層66虛電路方式與線路交換方式的不同之處虛電路是在傳輸分組時(shí)建立起的邏輯連接，稱為“虛電路”是因?yàn)檫@種電路不是專用的。每個(gè)結(jié)點(diǎn)到其它結(jié)點(diǎn)間可能有無數(shù)條虛電路存在；一個(gè)結(jié)點(diǎn)可以同時(shí)與多個(gè)結(jié)點(diǎn)之間具有虛電路；每條虛電路支持特定的兩個(gè)結(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)傳輸。由于虛電路方式具有分組交換與線路交換兩種方式的優(yōu)點(diǎn)，因此在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中得到了廣泛的應(yīng)用。

《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》第3章物理層673.7.5ATM交換方式ATM是一種面向連接的技術(shù)；采用小的、固定長度53字節(jié)的信元作為數(shù)據(jù)傳輸單元；能夠支持?jǐn)?shù)字、語音、圖像、視頻等多媒體通信；ATM以統(tǒng)計(jì)時(shí)分多路復(fù)用方式動(dòng)態(tài)分配網(wǎng)絡(luò)帶寬，網(wǎng)絡(luò)傳輸延時(shí)小，適應(yīng)實(shí)時(shí)通信的要求；ATM沒有鏈路級(jí)糾錯(cuò)與流量控制，協(xié)議簡單，數(shù)據(jù)交換效率高；ATM采用兩級(jí)虛電路機(jī)制，增加了虛電路分配的靈活性；ATM的數(shù)據(jù)傳輸速率可以在155Mb/s～2.4Gb/s?！队?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》第3章物理層68ATM信元結(jié)構(gòu)ATM是一種高速分組交換技術(shù)，交換的基本數(shù)據(jù)傳輸單元是信元；在ATM交換方式中，文本、語音、視頻等所數(shù)據(jù)將被分解為長度固定的信元（Cell）；信元有一個(gè)5字節(jié)的信元頭（header）與一個(gè)48字節(jié)的用戶數(shù)據(jù)（userdata），信元長度為53字節(jié)?！队?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》第3章物理層69物理鏈路（PhysicalLink）虛通路（VP，VirtualPath）虛通道（VC，VirtualChannel）《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》第3章物理層70虛通路連接與虛通道連接

《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》第3章物理層71支持遠(yuǎn)程教學(xué)的ATM網(wǎng)《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》第3章物理層72用于多媒體傳輸?shù)奶撏ǖ?/p>

《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》第3章物理層733.8同步數(shù)字體系SDH

3.8.1SDH發(fā)展的背景

早期的數(shù)字傳輸系統(tǒng)與設(shè)備在運(yùn)行過程中暴露出固有的弱點(diǎn):

數(shù)據(jù)傳輸速率不標(biāo)準(zhǔn),存在著T1與E1兩個(gè)互不兼容的標(biāo)準(zhǔn)，在高次群的速率方面，日本又使用了第三種不兼容的標(biāo)準(zhǔn)；光設(shè)備接口標(biāo)準(zhǔn)不規(guī)范，沒有國際的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，各個(gè)廠家使用自己標(biāo)準(zhǔn)；數(shù)據(jù)傳輸速率不斷提高，解決復(fù)用系統(tǒng)中的同步問題困難較大?！队?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》第3章物理層74同步光纖網(wǎng)SONET同步光纖網(wǎng)的概念是由美國貝爾通信研究所首先提出來的；設(shè)計(jì)同步光纖網(wǎng)的目的是解決光接口標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范問題，定義同步傳輸?shù)木€路速率的等級(jí)體系，以使不同的廠家的產(chǎn)品可以互連，從而能夠建立大型的光纖網(wǎng)絡(luò)；