計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信基礎(chǔ)

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信基礎(chǔ)第一頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日2.1數(shù)據(jù)傳輸?shù)木幋a基礎(chǔ)2.1.1有線和無(wú)線通信碼型2.1.1.1單極性不歸零碼(NRZ碼)這種編碼的規(guī)則為：對(duì)于數(shù)據(jù)代碼中的“1”用＋Ｅ（或－Ｅ）電平表示，對(duì)于數(shù)據(jù)代碼中的“0”用0電平表示。這種碼的結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)代碼中的結(jié)構(gòu)基本相同，這種碼對(duì)應(yīng)于傳輸中的信號(hào)波形也與數(shù)據(jù)并串轉(zhuǎn)換后串行移位輸出數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)完全相同。如圖2-1(a)。第二頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D2-1常見(jiàn)的編碼波形第三頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日2.1.1.2單極性歸零碼(RZ碼)這種碼的編碼規(guī)則為：對(duì)于數(shù)據(jù)代碼中“1”對(duì)應(yīng)一個(gè)＋Ｅ（或－Ｅ）脈沖，脈沖寬度比每位傳輸周期要短，即每個(gè)脈沖都要提前回到零電位；對(duì)于數(shù)據(jù)代碼中的“0”則不對(duì)應(yīng)脈沖，仍按0電平傳輸，如圖2-1(b)。第四頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日2.1.1.3雙極性不歸零碼(NRZ碼)這種碼的編碼規(guī)則為：對(duì)于數(shù)據(jù)代碼中“1”用＋Ｅ（或－Ｅ）電平傳輸，對(duì)于數(shù)據(jù)代碼中的“0”用－Ｅ（或＋Ｅ）電平傳輸。RS232即采用這種傳輸方式。如圖2-1(c)。其特點(diǎn)基本同單極性不歸零碼。第五頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日2.1.1.4雙極性歸零碼(RZ碼)這種碼的編碼規(guī)則為：對(duì)于數(shù)據(jù)代碼中“1”用一個(gè)＋Ｅ（或－Ｅ）脈沖，對(duì)于數(shù)據(jù)代碼中的“0”用一個(gè)－Ｅ（或＋Ｅ）脈沖，且相應(yīng)脈沖寬度都比每位數(shù)據(jù)所需傳輸周期要短，即每個(gè)＋Ｅ脈沖或－Ｅ脈沖都要在傳輸本位的周期時(shí)間內(nèi)回到零電位；對(duì)于任意數(shù)據(jù)組合之間都有0電位相隔，如圖2-1(d)。這種碼利于傳輸同步信號(hào)，但仍有直流分量問(wèn)題存在。第六頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日2.1.1.5差分編碼這種編碼規(guī)則為：對(duì)于數(shù)據(jù)代碼中的“1”用極性變化表示，即－Ｅ變?yōu)椋?，或＋Ｅ變?yōu)椋牛粚?duì)于數(shù)據(jù)代碼中“0”則極性不變化，即電壓（或電流）不變化。差分波形又稱為相對(duì)波形，（相應(yīng)地前4種碼的波形又稱為絕對(duì)波形），如圖2-1(e)所示。這種碼也同樣不利于同步信號(hào)提取，但由于它是一種極性波形，盡管含有直流分量，但與前4種編碼相比，對(duì)判決電路的影響不大。第七頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日2.1.1.6單極性相位編碼（曼徹斯特碼）這種碼的編碼規(guī)則為：對(duì)于數(shù)據(jù)代碼中的“1”用前半周期為0電平，后半周期為＋Ｅ（或－Ｅ）電平；對(duì)于數(shù)據(jù)代碼中的“0”則用前半周期為＋Ｅ（或－Ｅ）電平，后半周期為0電平，即通過(guò)傳輸每位數(shù)據(jù)中間的跳變方向表示傳輸數(shù)據(jù)的值，波形如圖2-1(f)。第八頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日曼徹斯特碼特點(diǎn)首先每傳輸一位數(shù)據(jù)都對(duì)應(yīng)一次跳變，利于同步信號(hào)提?。黄浯螌?duì)于每一位數(shù)據(jù)其＋Ｅ（或－Ｅ）電平和0電平占用時(shí)間相同，所以直流分量恒定不變，利于判決電路工作。其缺點(diǎn)是數(shù)據(jù)編碼后脈沖頻率為數(shù)據(jù)傳輸速度的2倍。這種編碼被廣泛地用于10Ｍ以太網(wǎng)（Ethernet）和無(wú)線尋呼的編碼中。第九頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日2.1.1.7交替反轉(zhuǎn)碼(AMI碼)這種碼的編碼規(guī)則為：對(duì)于數(shù)據(jù)代碼的“1”順序交替地用＋Ｅ和－Ｅ電平表示，對(duì)于數(shù)據(jù)代碼的“0”仍變換為傳輸碼的0電平，如圖2-1(g)所示。這種編碼具有下述特點(diǎn)：

(1)首先容易出現(xiàn)連“0”串，不利于提取同步定時(shí)信號(hào)；

(2)其次，其無(wú)直流分量，利于在不允許直流和低頻信號(hào)通過(guò)的介質(zhì)和信道中傳輸，利于判決電路工作；

(3)第三，其數(shù)據(jù)代碼“1”對(duì)應(yīng)的傳輸碼的電平正負(fù)交替，利于誤碼觀察。它是脈沖調(diào)制編碼（PCM）中較常用的一種碼型。第十頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日2.1.1.8三階高密度碼(HDB3碼)1.轉(zhuǎn)換方法

這種編碼方法建立在AMI傳輸碼基礎(chǔ)上，即先把數(shù)據(jù)代碼變換成AMI傳輸碼，再對(duì)AMI碼進(jìn)行變換。變換方法為：AMI傳輸碼開(kāi)始之后就對(duì)連“0”串進(jìn)行檢查，當(dāng)不出現(xiàn)4個(gè)或4個(gè)以上連“0”串時(shí)，則傳輸碼型不變，即AMI碼就是HDB3碼；在遇到首串4個(gè)或4個(gè)連“0”時(shí)，開(kāi)始將每4個(gè)“0”中的第4個(gè)“0”或者第1個(gè)“0”和第4個(gè)“0”轉(zhuǎn)換為＋Ｅ（或－Ｅ）電平，此位碼稱為擾碼，也被稱為破壞點(diǎn)或破壞符號(hào)（用V表示）。第十一頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日2.編碼步驟(1)先將數(shù)據(jù)代碼按AMI碼規(guī)則轉(zhuǎn)換，直到遇到4個(gè)連“0”串；每遇到4個(gè)連“0”串就須將第4個(gè)“0”碼轉(zhuǎn)換為擾碼V，其電平可為正極性，也可為負(fù)極性；擾碼V總與其前相鄰的擾碼V極性相反，首次擾碼不必滿足此條件；(2)擾碼V之前的相鄰非“0”碼極性必須與本擾碼V極性相同，若不相同，則將連“0”串中的第一個(gè)“0”碼換為與V極相同并與它之前的非零碼極性相反的B碼以保證之；(3)擾碼之后的非“0”碼極性有時(shí)需變換，以保證與本擾碼極性相反，之后再按AMI規(guī)則轉(zhuǎn)換，重復(fù)步驟（1）。第十二頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日2.1.2光纖通信碼型光纖通信中，傳輸數(shù)據(jù)的介質(zhì)是光導(dǎo)纖維，介質(zhì)中傳輸?shù)男盘?hào)是激光。在光纖數(shù)字通信系統(tǒng)中，激光光源只有發(fā)光和不發(fā)光兩種狀態(tài)，它無(wú)法傳輸?shù)谌N以上的狀態(tài)，所有三種或三以上的流行的、技術(shù)成熟的傳輸碼型都無(wú)法在光纖中使用，相應(yīng)的傳統(tǒng)技術(shù)也無(wú)法延用。所以在光纖通信系統(tǒng)中，需要重新編碼。目前光纖傳輸中最為常見(jiàn)的編碼有mBnB碼和插入比特碼。第十三頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日2.1.2.1mBnB碼（m位n位碼）mBnB碼又稱為分組碼（BlockCode），它把要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)每m位分為一組，加上冗余位，即可轉(zhuǎn)換為n位數(shù)據(jù)，故可以通過(guò)適當(dāng)?shù)木幋a規(guī)則和方法使數(shù)據(jù)中除完全包含原有數(shù)據(jù)的內(nèi)容外，還可以包含串行傳輸所必須的時(shí)鐘信號(hào)，從而可傳輸誤碼監(jiān)測(cè)信息和消除直流分量。mBnB碼型中有1B2B，2B3B，3B4B，5B6B，5B7B，6B8B等碼，這里我們只介紹最為常用的5B6B碼，通過(guò)5B6B碼可理解mBnB碼的編碼原理。第十四頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日1.5B6B碼編規(guī)則其本質(zhì)是先把所要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，每5位分一組，再變換為6位一組為傳輸信號(hào)。為什么要這樣做呢？這是因?yàn)?位二進(jìn)制數(shù)可能出現(xiàn)00000，00001，11110，01111，11111等“0”、“1”連續(xù)出現(xiàn)的數(shù)據(jù)，這種數(shù)據(jù)的傳輸碼含直流分量，不利于接收方識(shí)別和同步，也不利于檢錯(cuò)，所以把5位變成6位來(lái)編碼。我們知道5位二進(jìn)制數(shù)共有32個(gè)碼組，6位二進(jìn)制數(shù)共有64個(gè)碼組，在64個(gè)碼組中選用32個(gè)“0”、“1”個(gè)數(shù)相同或相近的碼組，就有很大的選擇余地，這種選擇方法就是5B6B碼的編碼規(guī)則。第十五頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日1.5B6B碼編規(guī)則（續(xù)）（1）首先在64個(gè)碼組中，含有3個(gè)“1”，3個(gè)“0”的碼組共有20組，如000111，001011，101010，010101等，這種碼組中“0”和“1”的個(gè)數(shù)相等，稱為平衡碼組，直流分量不明顯，當(dāng)然予以首選。（2）此外還有4個(gè)“0”、2個(gè)“1”，或4個(gè)“1”、2個(gè)“0”的碼組共15對(duì)，因其“0”和“1”的個(gè)數(shù)不同，稱為不平衡碼組，如010111，101110，110011，100111等。這15對(duì)碼組每對(duì)互為反碼，如010111為正模式，則其反碼為101000稱為負(fù)模式。在這15對(duì)碼組中，盡量選擇無(wú)4連“0”或4連“1”的碼組，共選用12對(duì)共24個(gè)碼組。上兩項(xiàng)合來(lái)共選用44個(gè)碼組，足夠用來(lái)編碼32個(gè)5位二進(jìn)制數(shù)，如表2-1所示。（3）剩下的3對(duì)不平衡碼組和其它“0”、“1”個(gè)數(shù)更為懸殊的共14個(gè)碼組，如000000，111111，011111，100000等，一概稱為禁字，不允許使用。第十六頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日2.5B6B碼使用規(guī)則首先禁字不能使用，其次在6位碼連續(xù)傳輸過(guò)程中要盡可能保證“0”“1”的個(gè)數(shù)相同（平衡）。對(duì)于平衡碼組，已滿足上述條件，對(duì)于不完全平衡碼組采取正負(fù)模式交替使用的方法，即距離最近的兩個(gè)不完全平衡碼組，分別采用正模式碼和負(fù)模式碼，這樣依序正負(fù)兩兩間隔排列，來(lái)保證傳輸?shù)臄?shù)據(jù)中“0”和“1”出現(xiàn)的概率相同。第十七頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日

3.5B6B碼的特點(diǎn)（1）誤碼監(jiān)測(cè)功能（2）傳輸數(shù)據(jù)“0”和“1”個(gè)數(shù)均衡，基線不起伏，利于判決電路工作。（3）同步數(shù)據(jù)串中連“0”和連“1”個(gè)數(shù)不超過(guò)6個(gè)，利于同步時(shí)鐘信號(hào)的提取。第十八頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日插入比特碼插入比特碼是將串行數(shù)據(jù)中每Ｍ位劃為一組，然后這一組的末尾一位之后插入一位，根據(jù)插入位功能定義，這種碼又可分為三種形式：插入奇偶校驗(yàn)碼（MBIP碼）、插入補(bǔ)碼（MBIC碼）和插入混合碼（MBIH碼）。第十九頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日1.MBIP碼在每Ｍ位串行數(shù)據(jù)后插入一位奇偶校驗(yàn)位（也稱為Ｐ碼），以保證每個(gè)碼組（Ｍ＋1位）中“1”的個(gè)數(shù)是偶數(shù)，以利于誤碼監(jiān)測(cè)。但可能出現(xiàn)長(zhǎng)的連“0”，不利于同步信號(hào)提取。第二十頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日2.MBIC碼在每Ｍ位串行數(shù)據(jù)后插入最后一位數(shù)據(jù)的反碼，若Ｍ位中最后一位為“1”則插入一位“0”；反之，若Ｍ位中最后一位為“0”則插入一位“1”。這種編碼既可以進(jìn)行誤碼監(jiān)測(cè)，又可減少連“0”連”“1”的不良影響，利于提取同步信號(hào)。第二十一頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日3.MBIH碼這種碼將串行數(shù)據(jù)中每Ｍ位分為一組，然后在其后插入一位混合碼，稱為Ｈ碼。將這些插入的混合碼提取出來(lái)，順序排列后具有特定的含義，除具有MBIP和MBIC碼的功能之外，還具有多種功能，因而使用廣泛。由于篇幅所限，MBIH碼中插入碼序列的定義以及其相關(guān)功能，請(qǐng)參考有關(guān)“光纖通信”及“數(shù)據(jù)通信原理”方面的資料。

第二十二頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日頻率、頻譜和帶寬利用付里葉（Fourier）分析的方法，無(wú)論模擬信號(hào)還是數(shù)據(jù)信號(hào)，信號(hào)對(duì)應(yīng)的時(shí)間函數(shù)都可以展開(kāi)成正弦級(jí)數(shù)或余弦數(shù)，由此可看出任何信號(hào)都是由各種頻率的正弦成分組成的。對(duì)應(yīng)于不同的信號(hào)，各正弦成分的強(qiáng)度、相位、頻率各異。這種用各種正弦頻率成分分析信號(hào)的方法稱為頻域方法。這些正弦頻率成分又稱為信號(hào)的頻譜。第二十三頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日例子信號(hào)：s(t)=sin(2πf1)t+1/3sin3(2πf1)t+1/5sin5(2πf1)t的波形及各成分的波形如圖2-2所示。第二十四頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D2-2第二十五頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日頻率組成類似于時(shí)域函數(shù)s(t)，我們可以利用頻域函數(shù)S(f)來(lái)說(shuō)明信號(hào)的頻率組成，如圖2-3所示，其中S(f)軸表示對(duì)應(yīng)頻率成分（分量）的幅值，f軸表示頻率值。又稱圖2-3為對(duì)應(yīng)信號(hào)的頻譜圖，信號(hào)頻譜中最高頻率成分與最低頻率成分的差稱為信號(hào)的絕對(duì)帶寬。如信號(hào)s(t)的絕對(duì)帶寬為4f1。在圖2-2中再給s(t)增加一個(gè)直流電壓，則其波形變?yōu)槿鐖D2-2(f)，其頻譜如圖2-3。稱頻率為0的直流信號(hào)為直流分量。第二十六頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D2-3第二十七頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日頻譜一般情況下，模擬信號(hào)（連續(xù)信號(hào)）的頻譜是離散的，即頻域函數(shù)s(f)是離散的；相反數(shù)字信號(hào)（離散信號(hào)）的頻譜是連續(xù)的，如圖2-4。第二十八頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D2-4數(shù)字信號(hào)及其頻譜第二十九頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日帶寬從圖2-4可以看出：數(shù)字脈沖的帶寬為無(wú)窮大，但信號(hào)的大部分能量都集中在0～4/Ｔ的相對(duì)較窄的頻帶里，這個(gè)頻帶稱為有效頻帶或帶寬。在數(shù)據(jù)傳輸速率和帶寬之間存在一個(gè)對(duì)應(yīng)關(guān)系：即傳輸信號(hào)中數(shù)據(jù)率越高，其帶寬越寬。從另一方面來(lái)看，信號(hào)的帶寬越寬，這種信號(hào)傳輸數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)率就越高。第三十頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日2.2數(shù)據(jù)傳輸?shù)碾娮訉W(xué)基礎(chǔ)第三十一頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日2.2.1概述在電信號(hào)的傳輸中可以用兩種基本方式進(jìn)行：

(1)一種為模擬傳輸方式

(2)一種為數(shù)字傳輸方式模擬方式追求的是波形保持不變即保真，如電話通信中的語(yǔ)音傳輸。其特點(diǎn)是：

（1）缺點(diǎn)：波形容易失真；

（2）優(yōu)點(diǎn)：模擬信號(hào)頻帶較窄，只占用了線路的部分帶寬，更多的頻帶可供頻分復(fù)用。數(shù)字通信方式傳輸?shù)氖请娖骄幋a。其特點(diǎn)是：

（1）優(yōu)點(diǎn)：各電平電位間電壓差較大，易于保持性質(zhì)不變。比模擬信號(hào)的抗干擾能力強(qiáng)；

（2）缺點(diǎn)：數(shù)字脈沖的帶寬很寬，對(duì)線路的要求嚴(yán)格，且占用了線路的全部帶寬資源。第三十二頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日2.2.1.1基帶網(wǎng)與寬帶網(wǎng)從應(yīng)用的角度講，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)依其傳輸介質(zhì)的頻帶寬度可分為兩類：

（1）寬帶網(wǎng)(BRB)

（2）基帶網(wǎng)(BAB)

兩者的差別是兩者的介質(zhì)傳輸帶寬不同，相應(yīng)允許的數(shù)據(jù)傳輸率也不同。寬帶介質(zhì)實(shí)際上可劃分為多條基帶信道。但基帶網(wǎng)僅能提供一條信道。數(shù)字信號(hào)的頻帶很寬，故其不能在寬網(wǎng)中直接傳輸，必須將其轉(zhuǎn)化為模擬信號(hào)方可在寬帶網(wǎng)中傳輸。也就是說(shuō)寬帶網(wǎng)中的多條信道，通常傳輸?shù)氖悄M信號(hào)。相反由于基帶網(wǎng)只傳輸一路信號(hào)，故其可以是數(shù)字信號(hào)也可以是模擬信號(hào)，通常基帶網(wǎng)中傳輸?shù)臄?shù)字信號(hào)。如10Ｍ以太網(wǎng)就是傳輸曼徹斯特碼構(gòu)成的數(shù)字信號(hào)的基帶網(wǎng)。第三十三頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日2.2.1.2基帶傳輸基帶傳輸即數(shù)字傳輸。這里的基帶指的是基本頻帶，也就是前面所講的傳輸數(shù)據(jù)編碼電信號(hào)所固有的頻帶，這種信號(hào)可稱為基帶信號(hào)。所謂基帶傳輸就是對(duì)基帶信號(hào)不加調(diào)制而直接在線路上進(jìn)行傳輸，它將占用線路的全部帶寬，也稱為數(shù)字基帶傳輸。上面所講的各種傳輸碼型，就是基帶信號(hào)的各種碼型。但是不能認(rèn)為數(shù)字信號(hào)只能進(jìn)行基帶傳輸，為了充分利用線路帶寬，可對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行調(diào)制后再進(jìn)行傳輸，即下面所講的頻帶傳輸。第三十四頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日2.2.1.3頻帶傳輸進(jìn)行遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，一般要借用已有的通信網(wǎng)（如電話網(wǎng)），而數(shù)據(jù)的原始形式是數(shù)字信號(hào)（基帶信號(hào)），它無(wú)法在帶寬較窄的通信網(wǎng)中傳輸，需要將帶寬很寬的數(shù)字信號(hào)（基帶信號(hào)）變換為帶寬符合通信網(wǎng)要求的模擬信號(hào)，而這種模擬信號(hào)通常由某一頻率或某幾個(gè)頻率組成，它占用了一個(gè)固有頻帶，所以稱為頻帶傳輸。第三十五頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日頻帶傳輸與傳統(tǒng)的模擬傳輸區(qū)別（1）傳統(tǒng)的模擬傳輸?shù)氖悄M信號(hào)波形，波形中的頻率、電壓隨時(shí)間的函數(shù)關(guān)系比較復(fù)雜，如聲音波形；而頻帶傳輸?shù)牟ㄐ伪容^單一，即頻率分量為很有限的一個(gè)或幾個(gè)，電壓幅度也為有限的幾個(gè)，其作用為：用不同幅度或不同頻率表示0/1電平。所以，傳統(tǒng)的模擬傳輸過(guò)程中保真度要求較高；（2）頻帶傳輸則要求較低，故適合于模擬傳輸?shù)男诺酪话愣歼m合于頻帶傳輸。

目前，大部分通信網(wǎng)都是為了模擬傳輸而設(shè)計(jì)的，所以本章中將頻帶傳輸和傳統(tǒng)的模擬傳輸都稱為模擬傳輸。第三十六頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日2.2.2數(shù)字傳輸中的常見(jiàn)電平標(biāo)準(zhǔn)2.2.2.1TTL電平標(biāo)準(zhǔn)

TTL電平標(biāo)準(zhǔn)是一種單極電平標(biāo)準(zhǔn)，用TTL電平標(biāo)準(zhǔn)可表示各種只需要單性電壓的傳輸碼型，如單極性不歸零碼、單極性歸零碼、單極性曼徹斯特碼等。通常情況，在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，用TTL電平表示的單極性不歸零碼應(yīng)用最為廣泛。TTL電平標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定芯片電源電壓為5V，電壓在0～0.8V的電壓為低電平，即0電平；電壓在1.4～5V的電壓為高電平，即1電平。第三十七頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日2.2.2.2COMS電平標(biāo)準(zhǔn)CMOS電平標(biāo)準(zhǔn)是一種單極性電平標(biāo)準(zhǔn)，其適合使用情況與TTL基本相同。CMOS電平標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：芯片電源電壓VDD可在5～18V范圍內(nèi)，電壓在0～1/2VDD為低電平（0電平），電壓在1/2VDD～VDD為高電平（1電平），并且其高電平和低電平驅(qū)動(dòng)能力（驅(qū)動(dòng)電流）相同且大于10mA，所以說(shuō)其具有“對(duì)稱”的特性。第三十八頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日2.2.2.3RS232C電平標(biāo)準(zhǔn)RS232C電平標(biāo)準(zhǔn)是一種雙極性電平不歸零標(biāo)準(zhǔn)，其通常可用于各種雙極性不歸零的傳輸碼型，如雙極性不歸零碼、雙極性曼徹斯特碼、差分編碼等。通常情況，在計(jì)算機(jī)與其外設(shè)（如打印機(jī)、繪圖儀、鼠標(biāo)器調(diào)制解器等外圍設(shè)備）之間的數(shù)據(jù)傳輸廣泛使用此電平標(biāo)準(zhǔn)。常用專用集成電路有X75188、X75189、X1489等（X表示某個(gè)英文字母，具體內(nèi)容及使用方法請(qǐng)參考有關(guān)手冊(cè)）。第三十九頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日2.2.2.3RS232C電平標(biāo)準(zhǔn)RS232C電平標(biāo)準(zhǔn)電壓最大為±15V，通常都采用±12V。電壓在＋5～＋15V范圍內(nèi)表示邏輯“0”，電壓在－5～－15V范圍內(nèi)表示邏輯“1”，在＋3～＋5V和－3～－5V區(qū)間為噪聲容限區(qū)（即遲滯區(qū)域），即允許信號(hào)受干擾等情況，波形電壓在此范圍內(nèi)抖動(dòng)。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，電源布線長(zhǎng)度不得超過(guò)15米，傳輸速度不能超過(guò)20Kb/s。由于RS232C的對(duì)稱特性和其電平的動(dòng)態(tài)范圍進(jìn)一步加寬，并且具有遲滯區(qū)域（噪聲空限區(qū)域），故其抗干擾能力比TTL和CMOS更強(qiáng)，傳輸能力也更強(qiáng)。實(shí)驗(yàn)表明，使用雙絞線做傳輸介質(zhì)，在傳遞速度不超過(guò)40Kb/s時(shí)，傳輸距離可達(dá)1km以上。第四十頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日2.2.2.4RS422A電平標(biāo)準(zhǔn)RS422A電平標(biāo)準(zhǔn)也是一種雙極性不歸零電平標(biāo)準(zhǔn)。同RS232C一樣，其可以用于表示各種雙極性不歸零傳輸碼型。RS422是為了克服RS232C電平近距離、低速度的弱點(diǎn)而提出的一種電平標(biāo)準(zhǔn)。RS422標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定電纜長(zhǎng)度不超過(guò)12米時(shí)最大傳輸速度為10Mb/s。當(dāng)傳輸速度為100Kb/s時(shí)，電纜長(zhǎng)度可達(dá)1200米。第四十一頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日特點(diǎn)與其它電平標(biāo)準(zhǔn)相比，RS422A電平是一種差動(dòng)電平，其特點(diǎn)類似于模擬電路中差動(dòng)信號(hào)的特點(diǎn)。TTL、CMOS、RS232C在傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，一路物理信號(hào)占用一條信號(hào)線，參考電平為地線（0V），而RS422A在傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，一路物理信號(hào)占用兩條信號(hào)線（正端和負(fù)端）作為差動(dòng)信號(hào)，互為參考，而不以地電平作為參考。具體規(guī)定如下：正極性電壓為正端電壓比負(fù)端電壓高200mV～6V，負(fù)極性電壓為正端電壓比負(fù)端電壓低200mV～6V。RS422A標(biāo)準(zhǔn)又稱為平衡式標(biāo)準(zhǔn)，與其類似的標(biāo)準(zhǔn)有RS423非平衡標(biāo)準(zhǔn)、RS485高速傳輸標(biāo)準(zhǔn)等。第四十二頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日2.2.2.520mA電流環(huán)20mA電流環(huán)通常用作電傳打字機(jī)的傳輸接口標(biāo)準(zhǔn)，其與前幾種標(biāo)準(zhǔn)的不同之處在于：

（1）前幾種是電壓標(biāo)準(zhǔn)，20mA電流環(huán)是電流標(biāo)準(zhǔn)

（2）20mA電流環(huán)可以驅(qū)動(dòng)打字機(jī)的線圈和繼電器線圈，具有較大的輸出功率，可以直接用于控制機(jī)械設(shè)備。在20mA電流環(huán)中，出現(xiàn)直流表示邏輯1，沒(méi)有電流就是邏輯0。電流是一種單極性電流標(biāo)準(zhǔn)，可以用于表示各種單極碼型。由于其兩種電流信號(hào)的電流差較大，其抗擾能力較強(qiáng)，傳輸距離和傳輸速度可以和RS232C相比擬，在過(guò)程控制中有廣泛的使用。第四十三頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日2.2.3數(shù)字傳輸基礎(chǔ)并行傳輸與串行傳輸

1.并行傳輸：一個(gè)數(shù)據(jù)代碼由若干位組成，在數(shù)據(jù)設(shè)備內(nèi)進(jìn)行近距離傳輸（1米或數(shù)米之內(nèi)）時(shí)，為了獲得高的數(shù)據(jù)傳輸速率，使每個(gè)代碼的傳輸時(shí)延盡量少，常采用并行傳輸方式，即數(shù)據(jù)的每一位各占一條信號(hào)線，并行傳輸。兩數(shù)據(jù)設(shè)備之間一次傳輸多位并行數(shù)據(jù)，每條連線對(duì)應(yīng)一條信道，用于傳輸代碼的對(duì)應(yīng)位，多條信道組成了多位并行信號(hào)。根據(jù)實(shí)際需要并行信道的寬度不是一成不變的，如計(jì)算機(jī)內(nèi)的數(shù)據(jù)總線就是并行傳輸?shù)囊粋€(gè)例子，有8位、16位、32位和64位等數(shù)據(jù)總線。第四十四頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日2.串行傳輸串行傳輸指的是：代碼的若干位順序接位串行排列成數(shù)據(jù)流，在一條信道上傳輸。數(shù)據(jù)源向數(shù)據(jù)宿發(fā)出了0、1組成的串行數(shù)據(jù)。由于代碼采取了串行傳輸方式，其傳輸速度與并行傳輸相比要低得多。但由于在硬信號(hào)的連接上節(jié)省了信道，利于遠(yuǎn)程傳輸，所以廣泛用于遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸中，通信網(wǎng)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)傳輸都是以串行方式進(jìn)行的。第四十五頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日2.2.3.2數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐綗o(wú)論是并行傳輸還是串行傳輸，數(shù)據(jù)發(fā)送方發(fā)出數(shù)據(jù)后，接收方如何在合適的時(shí)刻正確地接收數(shù)據(jù)，即在發(fā)送方連續(xù)不斷地送來(lái)的數(shù)據(jù)中正確地區(qū)分出每一個(gè)代碼以正確完成傳輸任務(wù)是一個(gè)必須解決的問(wèn)題。在并行傳輸中，由于其距離近，可以增加一根控制線（又稱握手信號(hào)線），由數(shù)據(jù)發(fā)送方控制此信號(hào)線，通過(guò)電平（或邊沿）變化來(lái)通知接收方數(shù)據(jù)是否有效，這就計(jì)算機(jī)中的寫控制。當(dāng)然收發(fā)雙方的握手辦法很多，通常有：寫控制、讀控制、發(fā)送端數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好、接收端空。第四十六頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日解決同步問(wèn)題為了正確識(shí)別和恢復(fù)代碼，必須解決以下問(wèn)題：

（1）正確區(qū)分和識(shí)別每個(gè)比特（即每位）。

（2）區(qū)分出每個(gè)代碼（如一個(gè)ASCII碼字符），即區(qū)分出每個(gè)代碼的起始和結(jié)束位。

（3）區(qū)分出完整的報(bào)文數(shù)據(jù)塊（數(shù)據(jù)幀）的開(kāi)始和結(jié)束位。以上三個(gè)問(wèn)題對(duì)應(yīng)著三個(gè)概念：位同步、字符同步和幀同步。第四十七頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日解決問(wèn)題的辦法（1）同步傳輸方式

（2）異步傳輸方式

這兩種方式的區(qū)別在于：發(fā)送和接收設(shè)備的時(shí)鐘是異步的，還是同步的。

下面就異步傳輸和同步傳輸分別加以說(shuō)明。第四十八頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日1.異步傳輸這種方式的原理是：每個(gè)字符都獨(dú)立傳輸，接收設(shè)備每收到一個(gè)字符的開(kāi)始位后進(jìn)行同步，如圖2-5所示。第四十九頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D2-5異步傳輸?shù)谖迨?yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日特點(diǎn)在異步傳輸方式中由于不需要發(fā)送和接收設(shè)備之間另外傳輸定時(shí)信號(hào)，因而實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較簡(jiǎn)單。其缺點(diǎn)是：（1）一方面，由于每個(gè)字符都要加上起始位和結(jié)束位，因而傳輸開(kāi)銷較大；（2）另一方面，由于發(fā)收雙方時(shí)鐘的差異（異步）使得傳輸速率不宜過(guò)高，因而傳輸效率低，常用于低速數(shù)據(jù)傳輸中。第五十一頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日2.同步傳輸這種方式的原理是：以固定的時(shí)鐘節(jié)拍來(lái)發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)，字符間順序相連，既無(wú)間隙也沒(méi)有插入位。收發(fā)雙方的時(shí)鐘信號(hào)與傳輸?shù)拿恳晃粐?yán)格對(duì)應(yīng)，以達(dá)到位同步，在開(kāi)始發(fā)送一幀數(shù)據(jù)前須發(fā)送固定長(zhǎng)度的幀同步字符，之后發(fā)送數(shù)據(jù)字符，發(fā)送完數(shù)據(jù)后再發(fā)送幀終止字符，這樣就實(shí)現(xiàn)了字符和幀同步，之后連續(xù)發(fā)送空字符，直到發(fā)送下一幀時(shí)重復(fù)上述過(guò)程，如圖2-6所示。第五十二頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D2-6同步傳輸?shù)谖迨?yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日通信方式數(shù)據(jù)傳輸是有方向的，這是傳輸電路的能力和特點(diǎn)所決定的。按傳輸?shù)姆较蛐?，可分為三種基本工作方式：1.單工通信：兩通信終端間只能由一方將數(shù)據(jù)傳輸給另一方，即一方僅可為發(fā)送端，另一方僅能為接收端。2.半雙工通信：兩通信終端可以互傳信息，即都可以發(fā)送或接收數(shù)據(jù)，但任一方都不能在同一時(shí)間既發(fā)送又接收，只能在同一時(shí)間一方發(fā)送，而另一方接收。第五十四頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日3.全雙工通信即兩通信終端可以在兩個(gè)方向上同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)的收發(fā)傳輸。一般情況，在一條物理鏈路（線路）上只能進(jìn)行單工數(shù)字通信或半雙工數(shù)字通信，要進(jìn)行全雙工數(shù)字通信，一般需要兩條物理鏈路。由于電信號(hào)在有線傳輸時(shí)要求形成回路方可傳輸信號(hào)，所以一條傳輸鏈路通常由兩條電線組成，稱為二線制線路。則雙工傳輸就需要4條線組成兩條物理鏈路，稱為四線制線路。第五十五頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日數(shù)據(jù)在通信網(wǎng)中的傳輸數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)由于是基帶信號(hào)，其頻譜很寬，通常不能直接在公用通信網(wǎng)中傳輸，為了實(shí)現(xiàn)高效率、低消耗、低價(jià)格的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通信，又必須依靠已有的通信網(wǎng)作為傳輸數(shù)據(jù)的通道，為此需要將基帶數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為適合于公用通信網(wǎng)傳輸要求的信號(hào)進(jìn)行傳輸，這就需進(jìn)行調(diào)制解調(diào)。第五十六頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日數(shù)據(jù)傳輸基本質(zhì)量指標(biāo)在數(shù)據(jù)傳輸中，既要求傳輸速度快，還要求少出錯(cuò)，這是兩個(gè)基本質(zhì)量指標(biāo)。1.數(shù)據(jù)傳輸速率：通常意義上的數(shù)據(jù)傳輸速率是指發(fā)送端和接收端之間單位時(shí)間內(nèi)傳輸數(shù)據(jù)的平均比特?cái)?shù)，其單位為每秒位(b/s或bps)，或每秒千位(Kb/s)，或每秒兆位(Mb/s)，其關(guān)系為1Kb/s=103b/s，1Mb/s=106b/s。數(shù)據(jù)傳輸速率反映了終端設(shè)備之間的信息傳輸能力，它是一段時(shí)間的平均值。我們通常用它來(lái)描述數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的性能。第五十七頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日2.數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|(zhì)量衡量數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量的指標(biāo)是差錯(cuò)率，通常用誤碼率表示：誤碼率＝(接收方出現(xiàn)差錯(cuò)的比特?cái)?shù)(位數(shù))/總的傳輸比特?cái)?shù)(位數(shù)))×100%誤碼率是一個(gè)統(tǒng)計(jì)平均值，在統(tǒng)計(jì)和測(cè)試時(shí)應(yīng)采用統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法，在足夠時(shí)間和足夠統(tǒng)計(jì)的數(shù)量后方可正確得出。第五十八頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日3.差錯(cuò)原因產(chǎn)生差錯(cuò)的原因一般有兩類，即獨(dú)立型差錯(cuò)和突發(fā)型差錯(cuò)。（1）獨(dú)立型差錯(cuò)：獨(dú)立型差錯(cuò)是指在傳輸?shù)倪B續(xù)碼元中只有單個(gè)碼元出現(xiàn)差錯(cuò)，碼元間的差錯(cuò)不存在關(guān)聯(lián)。（2）突發(fā)型差錯(cuò)：突發(fā)型差錯(cuò)是指發(fā)生突發(fā)或成片差錯(cuò)。第五十九頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日2.2.4模擬傳輸基礎(chǔ)為了能在模擬信道上傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)，我們需要進(jìn)行信號(hào)變換，變換的原則是：(1)首先，變換后的信號(hào)要適應(yīng)信道的特征，也就是這種新信號(hào)包含的頻率成分（頻譜）要落入相應(yīng)模擬信道的通頻帶范圍之內(nèi)；(2)其次，新的信號(hào)中必須包含原始的正確數(shù)據(jù)信息。這種變換如圖2-7所示。第六十頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D2-7第六十一頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日信號(hào)變換方法常見(jiàn)的變換有調(diào)幅、調(diào)頻和調(diào)相三種變換，這三種變換又分別被稱為振幅鍵控(ASK)、移頻鍵控(FSK)和移相鍵控(PSK)，如圖2-8所示。第六十二頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D2-8三種調(diào)制的基本波形

第六十三頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日2.2.5復(fù)用技術(shù)在長(zhǎng)途通信中，一些高容量的同軸電纜、地面微波、衛(wèi)星設(shè)施以及光纜，其可傳輸?shù)念l率帶寬很寬，為了高效合理地利用資源，通常采用多路復(fù)用技術(shù)，使多路數(shù)據(jù)信號(hào)共同使用一條線路進(jìn)行傳輸，如圖2-9。第六十四頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D2-9多路復(fù)用第六十五頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日

多路復(fù)用技術(shù)通常分為三種：（1）頻分復(fù)用（2）同步時(shí)分復(fù)用（3）異步時(shí)分復(fù)用下面簡(jiǎn)要介紹它們的工作原理。

第六十六頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日頻分復(fù)用(FDM)頻分多路復(fù)用在生活中就有許多應(yīng)用，如無(wú)線電廣播、無(wú)線電視中將多個(gè)電臺(tái)的多組節(jié)目對(duì)應(yīng)的聲音、圖像信號(hào)分別載在不同頻率的無(wú)線電波上，同時(shí)在同一無(wú)線空間傳播，接收者根據(jù)需要接收特定的某種頻率的信號(hào)收聽(tīng)或收看。同樣，正在普及的有線電視也是同一原理。總之，頻分復(fù)用是把線路或空間的通頻帶資源分成多個(gè)頻段（帶），將其分別分配給多個(gè)用戶，每個(gè)用戶終端的數(shù)據(jù)通過(guò)分配給它的子通路（頻段）傳輸，當(dāng)該用戶沒(méi)有數(shù)據(jù)傳輸時(shí)該通路保持空閑狀態(tài)，別的用戶不能使用該通路。頻分復(fù)用適合于模擬信號(hào)的頻分傳輸，主要用于電話和電纜電視(CATV)系統(tǒng)，在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中，應(yīng)和調(diào)制解調(diào)技術(shù)結(jié)合使用。頻分復(fù)用原理如圖2-10所示。第六十七頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D2-10頻分復(fù)用第六十八頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日同步時(shí)分復(fù)用(STDM)同步時(shí)分復(fù)用采用固定時(shí)隙分配方式，即將傳輸時(shí)間按特定長(zhǎng)度連續(xù)地劃分成特定時(shí)間段（稱為幀），再將每一幀劃分成固定長(zhǎng)度的多個(gè)時(shí)隙（時(shí)間片），各時(shí)隙以固定的方式分配給各路數(shù)字信號(hào)，即將這些時(shí)隙分配給固定的用戶終端，并且周期地重復(fù)分配每一幀；所有終端在每一幀都順序分配到一個(gè)時(shí)隙，即每幀中都有特定用戶的時(shí)隙片。如圖2-11所示。第六十九頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D2-11同步時(shí)分復(fù)用

第七十頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日異步時(shí)分復(fù)用(ATDM)異步時(shí)分復(fù)用技術(shù)又被稱為統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用或智能時(shí)分復(fù)用(ITDM)，它能動(dòng)態(tài)地按需分配時(shí)隙，避免每幀中出現(xiàn)空閑時(shí)隙。ATDM就是只有某一路用戶有數(shù)據(jù)要發(fā)送時(shí)才把時(shí)隙分配給它。當(dāng)用戶暫停發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)不給它分配線路資源（時(shí)隙）。線路的空閑時(shí)隙可用于其它用戶的數(shù)據(jù)傳輸。所以每個(gè)用戶的傳輸速率可以高于平均速率（即通過(guò)多占時(shí)隙），最高可達(dá)到線路總的傳輸能力（即占用所有時(shí)隙）。如線路總的傳輸能力為9600b/s，4個(gè)用戶公用此線路，在STDM方式時(shí)，則每個(gè)用戶的最高速率2400b/s，而在ITDM方式時(shí)，每個(gè)用戶的最高速率可達(dá)9600b/s。

第七十一頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日2.2.6光纖傳輸基礎(chǔ)光通信與電通信有兩點(diǎn)差異：（1）一是光通信用光波作傳輸信號(hào)（2）二是用光導(dǎo)纖維構(gòu)成的光纜作為信號(hào)的傳輸線路。在光纖通信中的起主導(dǎo)作用的是產(chǎn)生和接收光波的激光器、檢波器以及傳輸光波的光導(dǎo)纖維。光纖通信與傳統(tǒng)的電通信相比具有全新的特點(diǎn)，原理也不相同，下面分別簡(jiǎn)單介紹。

第七十二頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日光纖通信的基本原理目前使用光纖通信系統(tǒng)，普遍采用的是數(shù)字編碼、強(qiáng)度調(diào)制和直接檢波通信系統(tǒng)。光纖通信的基本構(gòu)成如圖2-12。第七十三頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D2-12光纖通信系統(tǒng)基本組成第七十四頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日1.強(qiáng)度調(diào)制強(qiáng)度就是光強(qiáng)，即單位面積的光功率。所謂強(qiáng)度調(diào)制，就是用信號(hào)電流去直接調(diào)制光流的光強(qiáng)，使光強(qiáng)隨信號(hào)的電流而變化。直接檢波就是光信號(hào)到達(dá)光接收機(jī)后將光強(qiáng)信號(hào)檢測(cè)轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)。第七十五頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日2.光端機(jī)光端機(jī)分為光發(fā)送機(jī)和光接收機(jī)。光發(fā)送機(jī)將載有數(shù)據(jù)的電信號(hào)調(diào)制生成的光波信號(hào)送入光導(dǎo)纖維，經(jīng)光導(dǎo)纖維傳至光接收機(jī)。光接收機(jī)是將光信號(hào)變換成電信號(hào)的設(shè)備。在光纖通信系統(tǒng)中通常把多路復(fù)用設(shè)備稱為電端機(jī)。第七十六頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日2.3數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)交換技術(shù)在兩個(gè)遠(yuǎn)距離終端間建立專用的點(diǎn)一點(diǎn)通信的方法，只適用于需要在該兩端間進(jìn)行連續(xù)高密度通信的場(chǎng)合。但實(shí)際上，任何兩個(gè)終端的通信業(yè)務(wù)量分布總是非均勻的，一般僅在一天的某些時(shí)間內(nèi)較忙，就是在忙時(shí)，兩用戶間也不需要保持連續(xù)的通信。因此，點(diǎn)——點(diǎn)間的固定通信從傳輸線路利用率來(lái)說(shuō)是很不經(jīng)濟(jì)的，特別是當(dāng)終端數(shù)目增加時(shí)，要在所有終端間建立起固定的點(diǎn)——點(diǎn)通信就既無(wú)必要也不切實(shí)際。解決這個(gè)問(wèn)題的辦法是將各地的終端連至一個(gè)具有某種交換能力的通信交換網(wǎng)。這個(gè)通信網(wǎng)包括若干條信道，而交換設(shè)備則能將網(wǎng)絡(luò)的各種信道按用戶要求連接起來(lái)，如圖2-13所示。第七十七頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D2-13信息交換示意圖第七十八頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日

數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)交換方式（1）電路交換(CircuitSwitching)；（2）報(bào)文交換(MessageSwitching)；（3）分組交換(PacketSwitching)。實(shí)際上，由于上述(2)(3)兩種交換方式均采用了信息的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)原理，因此不少人把它們都?xì)w于存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換一類。下面我們分別對(duì)這四種信息交換方式加以分析討論。

第七十九頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日電路交換概述電路交換的一個(gè)例子是電話交換機(jī)。其特點(diǎn)是在開(kāi)始正式信息傳輸之前，首先由用戶呼叫，一直等到收一發(fā)間建立起一條適當(dāng)?shù)男畔⑼?，用戶才開(kāi)始進(jìn)行信息傳輸。在整個(gè)信息傳輸期間，該信道一直為通信雙方用戶占用，通信結(jié)束后才釋放線路。電路交換系統(tǒng)有如下三個(gè)基本功能部分：（1）交換中心網(wǎng)絡(luò)（SwitchingCenterNetwork，SCN）；（2）呼叫信息處理（CallInformationProcessing，CIP）；（3）呼叫信令處理（CallSignalingProcessing，CSP）。第八十頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日以上三個(gè)功能也可分別簡(jiǎn)稱為連接、控制和信令功能。圖2-14所示為此三功能部分的相互關(guān)系。

圖2-14電路交換的基本功能第八十一頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日

功能解釋（1）連接功能實(shí)際就是執(zhí)行線路的連接和釋放；（2）而為了正確、快速地實(shí)行交換連接，就需要呼叫信息處理系統(tǒng)對(duì)交換中的網(wǎng)絡(luò)加以控制。（3）在通信過(guò)程中，呼叫信令處理系統(tǒng)負(fù)責(zé)在適當(dāng)時(shí)候向用戶提供撥號(hào)音、振鈴、回鈴音等信令信號(hào)。圖2-15流程圖的形式說(shuō)明上述各接續(xù)過(guò)程。第八十二頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D2-15電話接續(xù)流程圖

第八十三頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日工作方式電路交換系統(tǒng)有兩種組成方式：空分工作方式和時(shí)分工作方式。第八十四頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日1.空分交換所謂空分交換是指按空間劃分的交換。即各次連接采用不同的物理線路連接，從開(kāi)始交換信息直至結(jié)束，這條線路都是實(shí)際存在的交換結(jié)束后，這條線路就釋放?？辗纸粨Q是通過(guò)各種類型的空分接線器按不同方式組合連接起來(lái)的。圖2-16所示為最簡(jiǎn)單的空分接線器。在n路輸入線與n路輸出線之間有n2個(gè)接點(diǎn)。通常這些接點(diǎn)是觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)或電子開(kāi)關(guān)。只要適當(dāng)控制這些接點(diǎn)的通與斷，即可在任一路輸入線和任一路輸出線之間構(gòu)成通路。第八十五頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D2-16簡(jiǎn)單的空分接線器第八十六頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D2-17三級(jí)接續(xù)交換第八十七頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日2.時(shí)分交換時(shí)分交換是時(shí)分多路復(fù)用方式在交換上的應(yīng)用。在這種方式中，多個(gè)用戶共用一條物理線路，各用戶按所分配的時(shí)隙（時(shí)間片）輪流使用傳輸介質(zhì)。此時(shí)，用戶的傳輸在時(shí)間上是不連續(xù)的，但由于電子開(kāi)關(guān)動(dòng)作足夠快，而一般用戶終端的收發(fā)速度又比線路的傳輸速率低得多，所以用戶不會(huì)察覺(jué)還有其它用戶與他一起共享同一傳輸和交換資源。圖2-18為一最簡(jiǎn)單的時(shí)分交換機(jī)示意圖。第八十八頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D2-18時(shí)分交換示意圖

第八十九頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日特點(diǎn)（1）可以進(jìn)行實(shí)時(shí)的或?qū)υ挿绞降耐ㄐ?。?）要求有一定的時(shí)間才能建立起通信。（3）一旦兩終端建立起通信，在雙方通信期間，信道和使用的有關(guān)設(shè)備被一直占用而無(wú)法提供給別的用戶使用。

第九十頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)?bào)文交換報(bào)文交換與下一節(jié)即將討論的分組交換同屬于存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)方式。這種交換方式是根據(jù)報(bào)文傳輸?shù)奶攸c(diǎn)提出來(lái)的。我們知道，電話交換要求為用戶提供雙向連接以便進(jìn)行對(duì)話式通信，它不允許有明顯的信息傳輸時(shí)延。但比較起來(lái)，電報(bào)的交換傳輸則基本上只要求單向連接，而且一般也允許有一定的時(shí)延。根據(jù)允許有一定的時(shí)延這樣一個(gè)特點(diǎn)，提出了一種所謂的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)(Store-and-Forward)技術(shù)。

第九十一頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)?bào)文交換的工作原理實(shí)際上，對(duì)一個(gè)報(bào)文轉(zhuǎn)換的中間節(jié)點(diǎn)來(lái)說(shuō)，它的功能遠(yuǎn)不只是存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)這一條，還有許多其它的因素需要考慮：因?yàn)殒溌返膫鬏敆l件并不理想，可能會(huì)出現(xiàn)傳輸差錯(cuò)，因此各節(jié)點(diǎn)應(yīng)該具有誤碼檢測(cè)的功能。網(wǎng)絡(luò)兩節(jié)點(diǎn)間一般有不止一條鏈路存在，這就必然存在一個(gè)傳輸路由選擇問(wèn)題。報(bào)文交換既然是以報(bào)文為單位進(jìn)行信息傳輸?shù)?，那么各?jié)點(diǎn)必須能判別各報(bào)文的起點(diǎn)和終點(diǎn)。為了保證信息傳輸?shù)恼＿M(jìn)行，還必須具有其它一些特殊控制功能。例如為防止網(wǎng)絡(luò)中信息的過(guò)分擁擠，應(yīng)該采用一些特殊措施，以及在排隊(duì)時(shí)讓一些緊急報(bào)文優(yōu)先傳輸?shù)?。第九十二?yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日信息報(bào)文為了使各節(jié)點(diǎn)能自動(dòng)完成上述功能和處理進(jìn)入的信息，就要求每一進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)的信息除了用戶要傳送的報(bào)文外，還必須附加一些信息（例如報(bào)文開(kāi)始和結(jié)束的標(biāo)志、報(bào)文的目的站地址等）。不同的計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)可能采用不同的協(xié)議規(guī)定，因而可能有不相同的信息格式。圖2-19分別給出了通用的報(bào)文格式和應(yīng)答格式。第九十三頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D2-19報(bào)文交換通用信息格式

第九十四頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)?bào)文附加信息：起始標(biāo)志，它只是告訴節(jié)點(diǎn)有信息輸入；信息開(kāi)始標(biāo)志；信息源節(jié)點(diǎn)地址；信息目的節(jié)點(diǎn)地址，還可能包括傳輸路由信息；控制信息，它可以包括所傳報(bào)文的排隊(duì)優(yōu)先權(quán)標(biāo)志，并指明本幀所傳信息是報(bào)文或只是應(yīng)答信號(hào)；報(bào)文編號(hào)，這是由信息的發(fā)送方給定的。在接收節(jié)點(diǎn)收到報(bào)文并經(jīng)誤碼校驗(yàn)后，用這個(gè)編號(hào)向發(fā)方回送應(yīng)答信號(hào)。第九十五頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)?bào)文在報(bào)文轉(zhuǎn)接網(wǎng)絡(luò)中的傳輸過(guò)程（1）報(bào)文源節(jié)點(diǎn)從用戶子網(wǎng)收到報(bào)文后首先將報(bào)文存儲(chǔ)起來(lái)，然后將具有規(guī)定格式的信息沿目的節(jié)點(diǎn)方向下一個(gè)中間節(jié)點(diǎn)。（2）該中間節(jié)點(diǎn)接收到該信息后首先要對(duì)它進(jìn)行誤碼檢測(cè)，判斷有無(wú)差錯(cuò)出現(xiàn)。（3）若有錯(cuò)，則拒絕存儲(chǔ)信息，并產(chǎn)生一個(gè)否定應(yīng)答信號(hào)回發(fā)給前一節(jié)點(diǎn)要求重發(fā)；如果未檢測(cè)到差錯(cuò)，則再進(jìn)一步判斷所收信息是屬于應(yīng)答信號(hào)或是報(bào)文信號(hào)。（4）如是報(bào)文信號(hào)，則接收并存儲(chǔ)該信號(hào)，同時(shí)向?qū)Ψ桨l(fā)送節(jié)點(diǎn)發(fā)肯定應(yīng)答信號(hào)。（5）前一節(jié)點(diǎn)收到前發(fā)信息報(bào)文的肯定應(yīng)答信號(hào)后，說(shuō)明已完成轉(zhuǎn)發(fā)任務(wù)，故可清除存儲(chǔ)的前發(fā)信號(hào)。（6）本節(jié)點(diǎn)所存儲(chǔ)的信息進(jìn)入所選路徑的轉(zhuǎn)發(fā)排隊(duì)隊(duì)列等候，直到有一條鏈路可供它利用時(shí)再向前轉(zhuǎn)發(fā)。以后重復(fù)以上過(guò)程逐節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)，直到目的終點(diǎn)站。

第九十六頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)?bào)文交換網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)（1）與電路交換不同，即使接收終端被占用，也能開(kāi)始信息的傳輸。（2）如果發(fā)現(xiàn)接收信號(hào)有錯(cuò)，可以要求前節(jié)點(diǎn)重發(fā)。（3）通過(guò)校驗(yàn)信息編號(hào)來(lái)發(fā)現(xiàn)這種信息丟失，而要求重發(fā)該編號(hào)的信息。（4）交換節(jié)點(diǎn)有碼型、碼速的變換能力。（5）從信道利用率看，報(bào)文交換網(wǎng)絡(luò)要優(yōu)于電路交換網(wǎng)。（6）可以使某些緊急信息能夠優(yōu)先通過(guò)網(wǎng)絡(luò)。

第九十七頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日分組交換分組交換的工作過(guò)程如圖2-22、2-23、2-24所示。第九十八頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D2-22分組交換網(wǎng)示意圖第九十九頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D2-23分組的拆裝過(guò)程第一百頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D2-24分組交換節(jié)點(diǎn)工作原理第一百零一頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日分組交換的特點(diǎn)分組的傳輸足夠快，過(guò)網(wǎng)時(shí)延足夠小，允許進(jìn)行準(zhǔn)實(shí)時(shí)通信。采用適應(yīng)式路由選擇法可以把網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)量均勻地分配給整個(gè)網(wǎng)絡(luò)。傳輸可靠性較高。在節(jié)點(diǎn)機(jī)中可以進(jìn)行碼速和碼型變換?？梢酝ㄟ^(guò)復(fù)用技術(shù)對(duì)各路提供質(zhì)量穩(wěn)定的服務(wù)，分組交換網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)機(jī)是在計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的，充分體現(xiàn)了數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合，這也是目前先進(jìn)通信技術(shù)的一種發(fā)展趨勢(shì)。表2-2列出了這三種交換方式的特點(diǎn)及其比較。第一百零二頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日表2-2

電路交換報(bào)文交換分組交換在能否進(jìn)行實(shí)時(shí)通信方面線路接通后可進(jìn)行實(shí)時(shí)會(huì)話式通信非實(shí)時(shí)存儲(chǔ)—轉(zhuǎn)發(fā)，不能進(jìn)行會(huì)話式通信可接近實(shí)時(shí)存儲(chǔ)—轉(zhuǎn)發(fā)，可進(jìn)行會(huì)話式網(wǎng)絡(luò)傳遞時(shí)延小，但建立呼叫有一定時(shí)延大，變化范圍也大小線路利用率當(dāng)進(jìn)行斷續(xù)通信或短報(bào)文通信時(shí)線路利用律低高高通信速率和電碼變換不能進(jìn)行通信速率和電碼變換能能差錯(cuò)控制功能不具有可具有具有傳輸路由每次通信過(guò)程中路由不變每一報(bào)文傳遞過(guò)程中路由不變可以有不同路由網(wǎng)絡(luò)過(guò)載的影響隨著網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷的加大呼損率增加隨著網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷加大，傳輸時(shí)延加大，引起阻塞可進(jìn)行流量控制，可在一定傳遞時(shí)延條件下防止阻塞計(jì)費(fèi)方法按距離和時(shí)間計(jì)算按字節(jié)或字節(jié)與連接時(shí)間計(jì)費(fèi)按字節(jié)或分組數(shù)及連接時(shí)間計(jì)費(fèi)第一百零三頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日2.4差錯(cuò)控制第一百零四頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日差錯(cuò)控制方法和特征在數(shù)據(jù)通信中采用的差錯(cuò)控制方式有三種：、檢錯(cuò)反饋重發(fā)或稱自動(dòng)請(qǐng)求重發(fā)(AutomaticRepeatRequest，ARQ)自動(dòng)糾錯(cuò)或稱向前糾錯(cuò)(ForwardErrorControl，F(xiàn)EC)混合方式(HybridFEC-ARQ)第一百零五頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日計(jì)算機(jī)通信中基本的ARQ協(xié)議?！華RQ退回NARQ選擇重傳ARQ

在以有線為主的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中，ARQ應(yīng)用最普遍。在無(wú)線系統(tǒng)中，前問(wèn)糾錯(cuò)控制也得到廣泛的應(yīng)用。但不論哪種控制差錯(cuò)的方式，從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，都是以降低實(shí)際的傳輸效率來(lái)取傳輸高可靠性的。在確定信道條件下，確定差錯(cuò)控制的一個(gè)重要任務(wù)是如何以較少的代價(jià)來(lái)?yè)Q取所需要的可靠性指標(biāo)。第一百零六頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日糾檢錯(cuò)碼基本概念監(jiān)督位檢糾錯(cuò)編基本方法是在待發(fā)送的消息序列中，將每消息或從消息序列中截出的一組k位數(shù)字與某一大于k的n位數(shù)字序列相對(duì)應(yīng)。這種因糾檢錯(cuò)需要而附加上去的(n-k)位稱為監(jiān)督位。將一個(gè)n位數(shù)字序列與k位消息序列作對(duì)應(yīng)的過(guò)程稱為編碼，反之則稱為譯碼。漢明距離第一百零七頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日常用的檢錯(cuò)碼第一百零八頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日恒比碼我國(guó)采用的五單位保護(hù)電碼如表2-3所示。第一百零九頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日表2-3我國(guó)的五單位保護(hù)電碼數(shù)字電碼數(shù)字電碼012340110101011110011011011010567890011110101111000111010011第一百一十頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日垂直水平奇偶校驗(yàn)碼垂直水平奇偶校驗(yàn)碼也稱縱橫奇偶校驗(yàn)或方陣碼。在這種校驗(yàn)碼中，每一字符占據(jù)一列，低位比特在上，高位比特在下。在t單元碼中，用第8位比特作為垂直奇偶校驗(yàn)位。若干字符縱向排列形成一個(gè)方陣。因此各字符的同一比特位形成一行。在每一行的最右邊一位作為水平奇偶校驗(yàn)位。表2-4所示為垂直水平奇偶校驗(yàn)碼結(jié)構(gòu)。第一百一十一頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日表2-4縱橫奇偶校驗(yàn)碼舉例b110101010101010b201100110011001

b300011110000111b400000001111111

b500000000000000

b610100110010010

b7010110011011011111000b8001011001101000第一百一十二頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日縱橫奇偶校驗(yàn)無(wú)法檢出的差錯(cuò)圖2-25列出兩種縱橫奇偶校驗(yàn)無(wú)法檢出的差錯(cuò)例子。第一百一十三頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D2-25兩種縱橫奇偶校驗(yàn)無(wú)法檢出的差錯(cuò)第一百一十四頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日循環(huán)碼和循環(huán)冗余校驗(yàn)循環(huán)碼(CyclicCodes)是一種線性分組碼(Linearblockcodes)。在一個(gè)長(zhǎng)度為n的碼組中有k個(gè)信息位和(n-k)個(gè)監(jiān)督位。監(jiān)督位的產(chǎn)生只與該組內(nèi)的信息位有關(guān)。通常稱這種結(jié)構(gòu)的碼為(n,k)碼，比值k/n稱為這種碼的編碼效率。在CRC碼中常用的有如下三種生成多項(xiàng)式：CRC-12碼：P(x)=x12+x11+x3+x2+x+1CRC-16碼：P(x)=x16+x15+x2+1CCITT規(guī)定的CRC碼生成多項(xiàng)式為：

P(x)=x16+x12+x5+1第一百一十五頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日2.5流量控制第一百一十六頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日網(wǎng)絡(luò)擁擠和死鎖網(wǎng)絡(luò)擁擠和死鎖的含義網(wǎng)絡(luò)的各種資源，比如網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)中的信息緩存器容量總是有限的。因此，如果不對(duì)進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)的流量加以限制，就會(huì)出現(xiàn)由于緩存器超過(guò)負(fù)荷而造成的擁擠現(xiàn)象。當(dāng)信息通過(guò)網(wǎng)絡(luò)受到了比預(yù)計(jì)更長(zhǎng)的延遲時(shí)，我們就說(shuō)該網(wǎng)絡(luò)是處于擁擠狀態(tài)。此時(shí)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)傳送出去的信息數(shù)愈來(lái)愈少，它遠(yuǎn)少于進(jìn)入節(jié)點(diǎn)的信息數(shù)，從而使擁擠區(qū)域在網(wǎng)中迅速擴(kuò)展開(kāi)來(lái)。如果不采取措施，當(dāng)所有的信息緩存器被占滿而無(wú)法騰空時(shí)，就出現(xiàn)了所謂的“死鎖”現(xiàn)象，此時(shí)，信息的傳遞也就停止了。第一百一十七頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日死鎖的種類1.緩存器死鎖：圖2-26所示為一個(gè)簡(jiǎn)單的緩存器死鎖例子。圖中假定僅當(dāng)下一節(jié)點(diǎn)可以給前節(jié)點(diǎn)報(bào)文分配緩存器時(shí)，前節(jié)點(diǎn)的報(bào)文才能傳遞至下一節(jié)點(diǎn)。如圖所示，由于圖中每一節(jié)點(diǎn)的緩存器都已被待發(fā)至下一節(jié)點(diǎn)的報(bào)文所占滿，因此，各節(jié)點(diǎn)的報(bào)文都因?yàn)槠浜罄m(xù)節(jié)點(diǎn)無(wú)法提供空閑緩存器而不能發(fā)至下一節(jié)點(diǎn)。這種由于缺乏空閑緩存器所造成的死鎖稱為緩存器死鎖。第一百一十八頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D2-26緩存器死鎖舉例第一百一十九頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日2.重裝死鎖當(dāng)一條報(bào)文分成若干分組傳送時(shí)，目的節(jié)點(diǎn)的緩存器首先必須將各信息分組存儲(chǔ)起來(lái)，以便當(dāng)收齊所有分組后，重新組裝成報(bào)文送給用戶終端。因此，報(bào)文愈長(zhǎng)，就要求愈多的緩存器空間。一般目的節(jié)點(diǎn)在某一時(shí)間間隔內(nèi)收到的是分屬于若干條報(bào)文的不同分組的集合，由于目的節(jié)點(diǎn)的緩存器容量有限，當(dāng)緩存器被不同報(bào)文的分組占滿，而由于任何一個(gè)報(bào)文都因分組不齊而裝配不成時(shí)，就會(huì)造成死鎖。我們把這種死鎖稱為重裝死鎖。圖2-27所示為目的節(jié)點(diǎn)重裝死鎖的示意圖。第一百二十頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D2-27重裝死鎖示意圖第一百二十一頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日3.存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)死鎖中轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)的緩存空間裝滿后，就可能會(huì)造成信息既進(jìn)不來(lái)又出不去的局面，這種死鎖稱為存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)死鎖。存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)死鎖分為直接型和間接型兩種。直接型存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)死鎖間接型存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)死鎖

直接型存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)死鎖的。參見(jiàn)圖2-28（a）。第一百二十二頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D2-28直接型存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)死鎖第一百二十三頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日網(wǎng)絡(luò)擁擠對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能的影響網(wǎng)絡(luò)擁擠的出現(xiàn)會(huì)使網(wǎng)絡(luò)的性能逐漸下降，而且這種性能的惡化隨網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷的增加而迅速加劇。1.導(dǎo)致吞吐量下降和死鎖

圖2-29所示為網(wǎng)絡(luò)吞吐量（單位時(shí)間內(nèi)流經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)量）與網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷（進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)量）的變化關(guān)系。第一百二十四頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D2-29網(wǎng)絡(luò)吞吐量與輸入負(fù)荷關(guān)系第一百二十五頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日2.導(dǎo)致傳輸時(shí)延增加擁擠對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能影響的另一方面是使信息傳遞時(shí)延增加。當(dāng)進(jìn)網(wǎng)的信息量增加到一定程度時(shí)，在各節(jié)點(diǎn)等待處理的排隊(duì)隊(duì)列變長(zhǎng)了，因此使排隊(duì)時(shí)延增加。對(duì)電路交換網(wǎng)來(lái)說(shuō)，擁擠的影響是使呼叫的建立很困難。第一百二十六頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日流量控制的含義和目的流量控制的含義所謂流量控制（簡(jiǎn)稱流控）就是調(diào)整發(fā)送信息的速率，使接收節(jié)點(diǎn)能夠及時(shí)處理它們的一個(gè)過(guò)程。從網(wǎng)絡(luò)用戶看來(lái)，流量控制是一種阻止不能在預(yù)定時(shí)間內(nèi)提供給對(duì)方用戶的信息進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)的方法。第一百二十七頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日流量控制的目的流量控制是為了防止網(wǎng)絡(luò)擁擠及死鎖的出現(xiàn)而采取的一種措施。當(dāng)發(fā)至某一接收節(jié)點(diǎn)的信息速率超出了該接收節(jié)點(diǎn)的處理或轉(zhuǎn)換報(bào)文的能力時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)擁擠現(xiàn)象。因此，防止擁擠的問(wèn)題就簡(jiǎn)化為向各節(jié)點(diǎn)提供一種能控制來(lái)自其它節(jié)點(diǎn)的信息速率的方法問(wèn)題。流控的另一目的是使業(yè)務(wù)量均勻地分配給各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。因此，即使在網(wǎng)絡(luò)正常工作情況下，流控也能減少信息的傳遞時(shí)延，并能防止網(wǎng)絡(luò)的任何部分（相對(duì)于其余部分來(lái)說(shuō)）處于過(guò)負(fù)荷狀態(tài)。第一百二十八頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日流量控制方法網(wǎng)絡(luò)中會(huì)產(chǎn)生全局性和局部性擁擠。通常，我們是通過(guò)各層的協(xié)議來(lái)解決擁擠問(wèn)題的。協(xié)議的層次包括主機(jī)-主機(jī)、源節(jié)點(diǎn)-目的節(jié)點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)-節(jié)點(diǎn)協(xié)議。通過(guò)節(jié)點(diǎn)-節(jié)點(diǎn)或鏈路協(xié)議的流控機(jī)制可以減輕節(jié)點(diǎn)之間的局部性擁擠；而通過(guò)主機(jī)-主機(jī)或源節(jié)點(diǎn)-目的節(jié)點(diǎn)協(xié)議（端-端協(xié)議）則可解決全局性的擁擠問(wèn)題，因?yàn)樗鼈兡芸刂七M(jìn)入網(wǎng)絡(luò)的流量。下面分別對(duì)這三種流控方法加以說(shuō)明。第一百二十九頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日主機(jī)-主機(jī)流量控制目前主要有如下兩種主機(jī)流量控制方法：1.傳輸前等待方式：每個(gè)主機(jī)系統(tǒng)均設(shè)置緩存區(qū)池。在傳輸前，當(dāng)這個(gè)主機(jī)與某個(gè)主機(jī)建立通信時(shí)，系統(tǒng)就為這對(duì)通信分配一個(gè)最低限度的基本緩存區(qū)，并保持到通信結(jié)束為止。如果傳輸量較大，可根據(jù)需要再向系統(tǒng)動(dòng)態(tài)地申請(qǐng)緩存區(qū)，并在使用完畢后立即退還給緩存區(qū)池。當(dāng)緩存區(qū)池中緩存容量低于一定限度時(shí)，對(duì)已占用多個(gè)基本緩存區(qū)的一對(duì)通信，系統(tǒng)要令發(fā)方主機(jī)暫停數(shù)據(jù)傳輸，直到基本緩存區(qū)騰空后才允許此發(fā)送方主機(jī)繼續(xù)傳送數(shù)據(jù)。第一百三十頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日2.緩存區(qū)預(yù)約方式在兩個(gè)主機(jī)之間的通信建立后，接收方主機(jī)將以比特為單位的緩存區(qū)容量通知發(fā)方主機(jī)。發(fā)方主機(jī)就按此指定的緩存器容量發(fā)送數(shù)據(jù)。在分配的緩存區(qū)用完時(shí)，要等待收方再次分配緩存區(qū)后才能繼續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)。

如果每個(gè)主機(jī)都能可靠地執(zhí)行主機(jī)-主機(jī)間的流控方法，則在接收主機(jī)端就不會(huì)產(chǎn)生擁擠。但主機(jī)間的通信是通過(guò)通信子網(wǎng)來(lái)完成的，如果通信子網(wǎng)中的各節(jié)點(diǎn)存在擁擠現(xiàn)象，則仍然會(huì)大大增加信息的傳遞時(shí)延。因此，除了對(duì)主機(jī)-主機(jī)間的流控外，還必須對(duì)源節(jié)點(diǎn)-目的節(jié)點(diǎn)之間以及子網(wǎng)中間的節(jié)點(diǎn)-節(jié)點(diǎn)間的流量進(jìn)行控制。第一百三十一頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日源節(jié)點(diǎn)-目的節(jié)點(diǎn)流控該方法針對(duì)重裝死鎖問(wèn)題。

1.窗口流控方法：如果目的節(jié)點(diǎn)處于擁擠狀態(tài)，它可以在解除擁擠之前暫不發(fā)許可應(yīng)答。目的節(jié)點(diǎn)也可以要求減小窗口尺寸，當(dāng)擁擠狀態(tài)去除后再增加或維持原來(lái)的窗口尺寸。圖2-30所示為窗口尺寸與吞吐量及網(wǎng)絡(luò)時(shí)延的關(guān)系。第一百三十二頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D2-30窗口尺寸與吞吐量及網(wǎng)絡(luò)時(shí)延關(guān)系第一百三十三頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日2.窗口流控應(yīng)用在SDLC、HDLC、X.25、ARPANET以及IBM的SNA中，本質(zhì)上均采用了窗口流控方式。在SDLC中，每次可以連續(xù)發(fā)7幀信息而不必等待應(yīng)答。而在HDLC中，該數(shù)值可增至127。在X.25中，在虛通路上傳送的數(shù)據(jù)分組頭中包含有發(fā)送及接收的分組順序數(shù)，可以通過(guò)這些順序數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)流控。在X.25中，通常將窗口尺寸限制在1至7間，而在擴(kuò)展模式下，則可將窗口尺寸擴(kuò)至1至127。第一百三十四頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日中轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)——節(jié)點(diǎn)間流控一般說(shuō)來(lái)，采用自適應(yīng)式路由選擇法對(duì)消除存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)死鎖死鎖都是有效的。第一百三十五頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日1.Merlin-Schweitzer方法如圖2-31所示。第一百三十六頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D2-31Merlin流控法第一百三十七頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日2.Merlin-Schweitzer方法分析為了證明這種流控方法不會(huì)出現(xiàn)死鎖，讓我們看一下任何瞬間所有節(jié)點(diǎn)中的編號(hào)為M的緩存器的狀態(tài)。顯然，它們只可能有三種狀態(tài)：其一為空閑；其二為被送至與本節(jié)點(diǎn)相連的本地終端用戶的分組所占用，這種狀態(tài)不會(huì)持久，它很快就會(huì)因分組遞交給本地終端而騰空；其三，為被送至其它節(jié)點(diǎn)的分組所占用，這種狀態(tài)也不會(huì)持久，因?yàn)檫@時(shí)由于分組已經(jīng)過(guò)M跳了，還未到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)，故應(yīng)丟棄該分組，也會(huì)使該緩存器騰空?？傊?，無(wú)論哪一個(gè)節(jié)點(diǎn)的編號(hào)為M的緩存器都不會(huì)一直被同一分組長(zhǎng)期占用，它必然會(huì)被騰空，可以接收來(lái)自前面節(jié)點(diǎn)中編號(hào)為M-1緩存器的分組，而使前面的第M-1緩存器騰空后，又可容納路由表再前面的第M-2號(hào)緩存器的分組等等。因此，所有分組要么最終被送到目的節(jié)點(diǎn)去，要么被丟棄，分組總是處于流動(dòng)狀態(tài)。換言之，死鎖現(xiàn)象再也不會(huì)出現(xiàn)了。第一百三十八頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日全局性流控法—許可證法1.許可證法原理：全局性流控的基本思想是如果能把在通信子網(wǎng)內(nèi)流動(dòng)的信息分組總數(shù)限制在一定數(shù)目?jī)?nèi)，則可以防止網(wǎng)絡(luò)的擁擠和死鎖。2.許可證分配：圖2-32中的曲線說(shuō)明，其最佳許可證池規(guī)模為2或3。此時(shí)，即使總吞吐量為6300分組/秒（已經(jīng)接近飽和值的80%）時(shí)，最佳許可證池規(guī)模對(duì)應(yīng)的進(jìn)場(chǎng)延遲也可以忽略不計(jì)。第一百三十九頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D2-32許可證池規(guī)模與進(jìn)場(chǎng)延遲的關(guān)系第一百四十頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日流量控制方法的綜合應(yīng)用上面，我們對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中常用的幾種流控方法作了介紹。其中每種控制方法都有其不同的目的和應(yīng)用場(chǎng)合，每一種方法也都有其一定的局限性。正因?yàn)槿绱?，在?shí)際的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，幾乎總是綜合應(yīng)用了不止一種的流控方式。第一百四十一頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日2.6移動(dòng)通信技術(shù)簡(jiǎn)介第一代移動(dòng)通信系統(tǒng)第一代移動(dòng)通信系統(tǒng)（也叫1G）主要采用模擬和頻分多址（FDMA）技術(shù)。整個(gè)發(fā)展過(guò)程又可分為三個(gè)階段：（1）第一階段的小容量大區(qū)制（或單區(qū)制）人工交換移動(dòng)通信系統(tǒng)（2）中容量中區(qū)制自動(dòng)交換移動(dòng)通信系統(tǒng)（3）大容量小區(qū)制程控交換移動(dòng)通信系統(tǒng)。第一百四十二頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)分類第二代移動(dòng)通信（2G）起于90年代初期，流行于90年代中后期。第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)主要采用數(shù)字式時(shí)分多址（TDMA）和碼分多址（CDMA）技術(shù)。其產(chǎn)品類型又可分為兩大類：（1）第一類數(shù)字式TDMA系統(tǒng)（2）第二類數(shù)字式窄帶CDMA系統(tǒng)。第一百四十三頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日改進(jìn)第二代移動(dòng)通信在整個(gè)移動(dòng)通信發(fā)展史上起到了重要作用，在這個(gè)階段中的系統(tǒng)構(gòu)成方面，與模擬系統(tǒng)無(wú)多大差別。所不同的僅是在射頻調(diào)制技術(shù)、多址方式、話音編碼、信道編碼和數(shù)字信號(hào)處理、控制信道以及保密和確認(rèn)等六個(gè)方面采用了全新的數(shù)字技術(shù)，因而使得移動(dòng)能信性能增強(qiáng)了許多。第一百四十四頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日特點(diǎn)第二代數(shù)字移動(dòng)蜂窩通信系統(tǒng)除了在第一代模擬移動(dòng)通信的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提高了頻譜利用率、擴(kuò)大系統(tǒng)容量并增加非話音業(yè)務(wù)外，還把IC卡（即SIM卡）技術(shù)應(yīng)用于其安全保密措施之中，原則上杜絕了移動(dòng)通信中的“盜號(hào)”與“扒機(jī)”現(xiàn)象。IC卡的應(yīng)用為移動(dòng)電話的安全使用起到了關(guān)鍵性的作用。第二代數(shù)字式移動(dòng)蜂窩通信系統(tǒng)的另一個(gè)明顯特點(diǎn)就是，由于超大規(guī)模集成技術(shù)的應(yīng)用，移動(dòng)臺(tái)和基站的體積、重量和功率可以大大降低，同時(shí)手機(jī)的升級(jí)換代迅速，各項(xiàng)功能極為豐富，品牌和式樣也較多。特別是中文字幕手機(jī)和國(guó)產(chǎn)手機(jī)的流行，以及包括記事簿功能、個(gè)人數(shù)字處理功能、游戲、尋呼等多功能手機(jī)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用。第一百四十五頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)第三代移動(dòng)通信（3G）系統(tǒng)也叫“未來(lái)陸地移動(dòng)能信（FPLMTS）”系統(tǒng)，由國(guó)際電聯(lián)（ITU）正式命名為IMT─2000，意即第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)是工作在2000MHz頻段，并于2000年左右正式投入商用。IMT─2000是一個(gè)全球無(wú)縫覆蓋、全球漫游，包括衛(wèi)星移動(dòng)通信、陸地移動(dòng)通信和無(wú)繩電話等蜂窩移動(dòng)能信的大系統(tǒng)。它可以向公眾提供前兩代產(chǎn)品所不能提供的各種寬帶信息業(yè)務(wù)，如高速數(shù)據(jù)、慢速圖像與電視圖像等，傳輸速率高達(dá)2Mbps，帶寬可達(dá)5MHz以上。第三代移動(dòng)通信IMT─2000技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，是一種真正的“寬頻多媒體全球數(shù)字移動(dòng)電話技術(shù)”，并與改進(jìn)的GSM網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)兼容。第一百四十六頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日第三代移動(dòng)通信的技術(shù)方案IMT─2000的首選技術(shù)是寬帶CDMA（W─CDMA）。W─CDMA技術(shù)方案目前基本上有兩種：（1）一種是美國(guó)的，與IS─95互相兼容（2）一種是歐洲和日本的，不與IS─95兼容。

第一百四十七頁(yè)，共一百五十五頁(yè)，2022年，8月28日第三代移動(dòng)通信的候選技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)較有代表性的有：（1）美國(guó)的CDMA─One建議，其特點(diǎn)是采用多級(jí)DS─CDMA，射頻信道帶寬為1.25、5、10、20MHz，PN碼片速率為1.288、3.6864、7.3728、14