高速公路通信系統(tǒng)概論

高速公路通信系統(tǒng)概論第一頁，共271頁。教材1.教材：《高速公路通信收費監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成與進展》

作者：陳啟美，金凌，王從俠出版單位：

國防工業(yè)出版社

2.參考教材：《高速公路通信系統(tǒng)理論及應(yīng)用》作者：趙祥模，關(guān)可，靳引利出版單位：

電子工業(yè)出版社

3.參考教材：《高速公路機電系統(tǒng)新技術(shù)及應(yīng)用》作者：張智勇，朱立偉出版單位：人民交通出版社4.參考教材：《高速公路通信》作者：郭元術(shù)出版單位：人民教育出版社第二頁，共271頁。課程的主要內(nèi)容第一章緒論第二章通信系統(tǒng)的基本理論

第三章高速公路數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)第四章信號的調(diào)制和解調(diào)第五章高速公路程控數(shù)字交換系統(tǒng)第六章

高速公路數(shù)字光纖通信系統(tǒng)

第七章

高速公路特有的通信系統(tǒng)

第三頁，共271頁。第一章緒論1.1簡介

1.2高速公路中的通信系統(tǒng)1.3高速公路中的收費系統(tǒng)1.4高速公路中的監(jiān)控系統(tǒng)1.5ITS框架及通信、收費和監(jiān)控系統(tǒng)的地位第四頁，共271頁。1.1簡介要致富、先修路！經(jīng)濟要騰飛，公路是先行！愛護村村致富路促進戶戶奔小康！幾條標語：幾個數(shù)字：1929-1923年德國科隆-波恩高速公路第一條高速公路1937年美國第一條高速公路加利福尼亞，目前有9萬公里1963年日本第一條高速公路名神高速公路1988年第一條高速公路上海-嘉定高速公路1999年突破1萬公里，躍居世界第四位；2000年達到1.6萬公里，躍居世界第三；2001年達到1.9萬公里，躍居世界第二；2004年8月底突破了3萬公里，比世界第三的加拿大多出近一倍。第五頁，共271頁。

高速公路是專供汽車分向、分車道行駛并全部控制出入、全部采用立體交叉的公路的干線公路。它是國家經(jīng)濟和社會發(fā)展的產(chǎn)物，是衡量一個國家公路交通運輸和汽車工業(yè)現(xiàn)代化水準的重要標志。公路交通運輸是國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)性、服務(wù)性產(chǎn)業(yè)，是合理配置資源、提高經(jīng)濟運行質(zhì)量和效率的重要基礎(chǔ)。它具有“高速、高效、安全、舒適”等特點，主要表現(xiàn)在：

1.行車速度快2.通行能力大3.運輸效率高4.行車安全舒適

高速公路的特點第六頁，共271頁。鑒于以上特點，高速公路在各國國民經(jīng)濟發(fā)展中具有舉足輕重的地位和作用：

1.支撐經(jīng)濟化發(fā)展2.推動社會進步，改善了人民生活質(zhì)量，促進區(qū)域經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展3.改善公共服務(wù)，增強了運輸可靠性和安全性。4.服務(wù)可持續(xù)發(fā)展，改善了運輸效率和效益。降低了能源消耗，加強了環(huán)境保護。高速公路的作用第七頁，共271頁。通信系統(tǒng)收費系統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)隧道安全保障供配電系統(tǒng)機電系統(tǒng)高速公路的組成照明系統(tǒng)第八頁，共271頁。1.2高速公路中的通信系統(tǒng)

高速公路通信系統(tǒng)是高速公路現(xiàn)代化管理的重要支撐系統(tǒng)，它要準確及時的傳輸監(jiān)控系統(tǒng)和收費系統(tǒng)的話音、數(shù)據(jù)和圖像等信息，保持高速公路各管理部門之間業(yè)務(wù)聯(lián)絡(luò)通訊的暢通，并要為高速公路內(nèi)部各部門和外界建立必要的聯(lián)系；同時高速公路通信系統(tǒng)作為交通專用通信網(wǎng)的重要組成部分，是交通信息的主要傳輸載體，為各種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)及會議電視系統(tǒng)提供傳輸通道。

隨著計算機技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和通信技術(shù)的迅速發(fā)展，高速公路通信技術(shù)也從簡單的無線對講系統(tǒng)發(fā)展到800MHz無線集群系統(tǒng)，第九頁，共271頁。從小容量微波通信發(fā)展到SDH系列數(shù)字光纖傳輸系統(tǒng)，從單純的電話業(yè)務(wù)發(fā)展到包括話音、數(shù)據(jù)和圖像等多種信息的綜合通信，并從模擬通信向數(shù)字通信演變，開始組建先進的寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字(B-ISDN)通信系統(tǒng)。

近年來，我國的高速公路發(fā)展非常迅速，高速公路網(wǎng)正在逐步形成。高速公路通信系統(tǒng)已開始從單條路的內(nèi)部通信向路網(wǎng)環(huán)境的廣域通信轉(zhuǎn)變，高速公路各現(xiàn)場監(jiān)控站有大量監(jiān)測數(shù)據(jù)需要及時傳送給監(jiān)控中心；各個收費站也有大批數(shù)據(jù)文件要定時傳送給收費中心，這些傳輸任務(wù)都由通信系統(tǒng)承擔。因此為了保證通信的高可靠性，高速公路辟有專用的通信網(wǎng)絡(luò)。第十頁，共271頁。1.3高速公路中的收費系統(tǒng)開放式封閉式收費方式收費中心管理系統(tǒng)收費站管理系統(tǒng)車道收費系統(tǒng)收費系統(tǒng)中心第十一頁，共271頁。1.4高速公路中的監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控中心信息采集子系統(tǒng)信息提供子系統(tǒng)車輛檢測器、氣象檢測器、緊急電話和巡邏車。交通標志、標線和信號等，是交通監(jiān)控管理為汽車用戶服務(wù)的主要形式。監(jiān)控中心是高速公路全線路監(jiān)控系統(tǒng)的最高層即控制中心，主要負責全線路范圍內(nèi)交通情況的監(jiān)視和控制。數(shù)據(jù)傳輸?shù)谑摚?71頁。通信系統(tǒng)收費系統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)第十三頁，共271頁。ITS1.5ITS框架及通信、收費和監(jiān)控系統(tǒng)的地位

通信系統(tǒng)收費系統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)ITS的核心和基礎(chǔ)是交通信息化，ITS系統(tǒng)是通信、收費和監(jiān)控系統(tǒng)在交通網(wǎng)絡(luò)中的發(fā)展，而后者是前者的重要支撐

智能交通系統(tǒng)（ITS：IntelligentTransportationSystem）：是以先進的交通信息系統(tǒng)為基礎(chǔ)，將信息采集技術(shù)、數(shù)據(jù)通信技術(shù)、自動控制技術(shù)以及計算機處理技術(shù)等有效的運用與整個運輸管理體系，使人、車、路密切地配合、和諧地統(tǒng)一，從而建立起一種在大范圍內(nèi)全方位發(fā)揮作用的實時、準確和高效的運輸綜合管理系統(tǒng)。第十四頁，共271頁。通信技術(shù)計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)圖像語音壓縮編碼數(shù)據(jù)采集處理網(wǎng)絡(luò)管理設(shè)計信息顯示技術(shù)圖像處理模式識別計算機軟件設(shè)計技術(shù)交通控制技術(shù)數(shù)據(jù)加密信息安全電源技術(shù)防雷接地遙感遙測其他技術(shù)所涉及的技術(shù)領(lǐng)域通信、收費和監(jiān)控系統(tǒng)所涉及的技術(shù)領(lǐng)域第十五頁，共271頁。第二章通信系統(tǒng)的基本理論

2.1通信系統(tǒng)概述2.2通信系統(tǒng)的模型2.3通信系統(tǒng)分類與通信方式第十六頁，共271頁。2.1通信系統(tǒng)概述通信(Communication)：就是信息的傳遞，是指由一地向另一地進行信息的傳輸與交換。

古代，人們通過驛站、飛鴿傳書、烽火報警、符號、身體語言、眼神、觸碰等方式進行信息傳遞。今天，人們通過文字、書信、電報、電話、手機、廣播、電視、郵件、聊天工具、互聯(lián)網(wǎng)等來進行消息傳遞或信息交流。隨著科學水平的飛速發(fā)展，相繼出現(xiàn)了無線電、固定電話、移動電話、互聯(lián)網(wǎng)甚至視頻電話等各種通信方式。消息、信息、何信號之間的關(guān)系？第十七頁，共271頁。因此，通信的根本目的在于傳輸含有信息的消息?！巴ㄐ拧币簿褪恰靶畔鬏敗被颉跋鬏敗?。目前的通信越來越依賴利用“電”來傳遞消息的電通信方式。由于電通信迅速、準確、可靠且不受時間、地點、距離的限制，因而得到了迅速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。如今，在自然科學領(lǐng)域涉及“通信”這一術(shù)語時，一般是指“電通信”。第十八頁，共271頁。通信發(fā)展簡史第十九頁，共271頁。第二十頁，共271頁。2.2通信系統(tǒng)的模型

不管通信媒體的構(gòu)成情況如何，是簡單的電話通信系統(tǒng)，或是復(fù)雜的其他信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，它們的目的均是為了通信，為了傳送信息。理論上，為了將通信媒體系統(tǒng)帶共性的問題進行一般化的討論，可采用如圖2.1所示的通信系統(tǒng)模型。圖2.1第二十一頁，共271頁。信源是消息的產(chǎn)生地，其作用是把各種消息轉(zhuǎn)換成原始電信號，稱之為消息信號或基帶信號。電話機、電視攝像機和電傳機、計算機等各種數(shù)字終端設(shè)備就是信源。前者屬于模擬信源，輸出的是模擬信號；后者是數(shù)字信源，輸出離散的數(shù)字信號。

轉(zhuǎn)換所謂轉(zhuǎn)換是將表達消息的感覺媒體（通常是一些非電物理量）通過顯示媒體轉(zhuǎn)換為電物理量（電流、電壓）。例如，電話機的送話器（顯示媒體）將發(fā)話人的聲壓轉(zhuǎn)換為相應(yīng)變化的電流；電視攝像機將圖像景物的光感，轉(zhuǎn)換為相應(yīng)變化的電壓等，都是通信中的轉(zhuǎn)換過程。第二十二頁，共271頁。發(fā)送設(shè)備的基本功能是將信源和信道匹配起來，即將信源產(chǎn)生的消息信號變換成適合在信道中傳輸?shù)男盘?。變換方式是多種多樣的，在需要頻譜搬移的場合，調(diào)制是最常見的變換方式。對數(shù)字通信系統(tǒng)來說，發(fā)送設(shè)備常常又可分為信源編碼與信道編碼。信道是指傳輸信號的物理媒質(zhì)。在無線信道中，信道可以是大氣（自由空間），在有線信道中，信道可以是明線、電纜或光纖。有線和無線信道均有多種物理媒質(zhì)。媒質(zhì)的固有特性及引入的干擾與噪聲直接關(guān)系到通信的質(zhì)量。根據(jù)研究對象的不同，需要對實際的物理媒質(zhì)建立不同的數(shù)學模型，以反映傳輸媒質(zhì)對信號的影響。第二十三頁，共271頁。噪聲源不是人為加入的設(shè)備，而是通信系統(tǒng)中各種設(shè)備以及信道中所固有的，并且是人們所不希望的。噪聲的來源是多樣的，它可分為內(nèi)部噪聲和外部噪聲，而且外部噪聲往往是從信道引入的，因此，為了分析方便，把噪聲源視為各處噪聲的集中表現(xiàn)而抽象加入到信道。接收設(shè)備的基本功能是完成發(fā)送設(shè)備的反變換，即進行解調(diào)、譯碼、解碼等。它的任務(wù)是從帶有干擾的接收信號中正確恢復(fù)出相應(yīng)的原始基帶信號來，對于多路復(fù)用信號，還包括解除多路復(fù)用，實現(xiàn)正確分路。第二十四頁，共271頁。信宿是傳輸信息的歸宿點，其作用是將復(fù)原的原始信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的消息。根據(jù)研究的對象以及所關(guān)注的問題不同，圖2.1模型中的各小方框的內(nèi)容和作用將有所不同，因而相應(yīng)有不同形式的更具體的通信模型。今后的討論就是圍繞著通信系統(tǒng)的模型而展開的。第二十五頁，共271頁。2.3通信系統(tǒng)分類與通信方式2.3.1通信系統(tǒng)的分類2.3.2通信方式

第二十六頁，共271頁。2.3.1通信系統(tǒng)分類

1．按通信業(yè)務(wù)分類

按通信業(yè)務(wù)分，通信系統(tǒng)有話務(wù)通信和非話務(wù)通信。電話業(yè)務(wù)在電信領(lǐng)域中一直占主導(dǎo)地位，它屬于人與人之間的通信。近年來，非話務(wù)通信發(fā)展迅速，非話務(wù)通信主要是分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、計算機通信、數(shù)據(jù)庫檢索、電子信箱、電子數(shù)據(jù)交換、傳真存儲轉(zhuǎn)發(fā)、可視圖文及會議電視、圖像通信等。由于電話通信最為發(fā)達，因而其他通信常常借助于公共的電話通信系統(tǒng)進行。未來的綜合業(yè)務(wù)數(shù)字通信網(wǎng)中各種用途的消息都能在一個統(tǒng)一的通信網(wǎng)中傳輸。此外，還有遙測、遙控、遙信和遙調(diào)等控制通信業(yè)務(wù)。第二十七頁，共271頁。2．按調(diào)制方式分類根據(jù)是否采用調(diào)制，可將通信系統(tǒng)分為基帶傳輸和頻帶（調(diào)制）傳輸?；鶐鬏斒菍⑽唇?jīng)調(diào)制的信號直接傳送，如音頻市內(nèi)電話。頻帶傳輸是對各種信號調(diào)制后傳輸?shù)目偡Q。調(diào)制方式很多，例如，用數(shù)據(jù)信號控制振蕩波的振幅，就是“調(diào)幅”、控制振蕩波的頻率，就是“調(diào)頻”，控制振蕩波的相位，就是“調(diào)相”。被調(diào)制的振蕩波，稱為“載波信號”，或稱“已調(diào)波信號”。3．按信號特征分類按照信道中所傳輸?shù)氖悄M信號還是數(shù)字信號，相應(yīng)地把通信系統(tǒng)分成模擬通信系統(tǒng)和數(shù)字通信系統(tǒng)。第二十八頁，共271頁。圖2.2

模擬通信系統(tǒng)模型噪聲干擾源已調(diào)信號輸入顯示媒體信源消息信道調(diào)制器模擬基帶信號已調(diào)信號信宿輸出顯示媒體解調(diào)器模擬基帶信號消息第二十九頁，共271頁。調(diào)制調(diào)制是通信系統(tǒng)工作的核心，信號之所以載有消息是通過“調(diào)制”加工處理后而獲得的。將與消息作相應(yīng)變化的電壓或電流，對發(fā)信機中的“被調(diào)制部件（例如，調(diào)制器）”電振蕩或光振蕩波的參數(shù)進行控制，就可以達到調(diào)制的目的，例如，控制振蕩波的振幅，就是“調(diào)幅”、控制振蕩波的頻率，就是“調(diào)頻”控制振蕩波的相位，就是“調(diào)相”。被調(diào)制的振蕩波，稱為、“載波信號”，或稱“已調(diào)波信號”。調(diào)制的主要作用是將經(jīng)轉(zhuǎn)換獲得的電信號（例如，話音信號）的“頻譜”在發(fā)信機中進行“搬移”，將它搬移到某個“載頻（即載波的頻率）”附近的頻帶內(nèi)。這樣做，至少可以達到以下兩個目的：第三十頁，共271頁。（1）利用高載頻率電磁波向大氣空間“強”的輻射能力，以滿足無線電通信的需要。根據(jù)電磁場理論的觀點，低頻（率）信號（例如，話音信號和視頻信號），雖然可視為電磁波，但不具備強的輻射能力，它們通常只能在傳輸線（例如，電纜線、雙線傳輸線）引導(dǎo)下傳輸。因此，低頻信號要以無線電方式和以大氣空間為傳輸媒體進行通信，必須對其進行調(diào)制處理，將它的頻譜搬移到某個高載頻附近的頻率范圍內(nèi)。實際中，這需要根據(jù)傳輸?shù)摹安ǎl）段”而定。例如，給定傳輸波段是微波波段，就需要將低頻信號的頻譜搬移到微波頻段上去。

（2）可以實現(xiàn)頻分復(fù)用FDM（FrequencyDivisionMultiplexing）以滿足多路通信的要求。通常，送往通道傳輸?shù)男盘枺漕l帶寬度（簡稱“帶寬”）遠小于信道可能提供的帶寬。第三十一頁，共271頁。因此，如果不采用多路復(fù)用的方法，而僅將一個信號送往信道傳輸，將對信道帶寬造成極大的浪費。以電話通信為例，每個用戶的話音信號所占的帶寬為0.3～3.4kHz，如果將這帶寬不足4kHz的話音信號送往信道中傳輸，將對信道的帶寬能力造成極大的浪費。例如，1970年同軸電纜的帶寬能力就可以做到100MHZ，如果用如此寬的寬帶信道傳送帶寬僅為3.1kHz的一個用戶電話，簡直浪費驚人。因此，為了充分利用傳輸信道的帶寬能力，必須采用多路復(fù)用。對于“模擬信號”通信而言，是將每個用戶的話音信號頻譜利用調(diào)制方法，將它們搬移到高低不同的載頻附近，令載頻按高低秩序排隊，以組成多個用戶的“多路信號”。這種復(fù)用方式，稱為“頻分復(fù)用（FDM）”。第三十二頁，共271頁。圖2.3數(shù)字通信系統(tǒng)模型第三十三頁，共271頁。i.信源編碼與譯碼信源編碼的作用之一是設(shè)法減少碼元數(shù)目和降低碼元速率，即通常所說的數(shù)據(jù)壓縮。作用之二是，當信息源給出的是模擬語音信號時，信源編碼器將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，以實現(xiàn)模擬信號的數(shù)字化傳輸。ii.信道編碼與譯碼數(shù)字信號在信道傳輸時，由于噪聲、衰落以及人為干擾等，將會引起差錯。為了減小差錯，信道編碼器對傳輸?shù)男畔⒋a元按一定的規(guī)則加入保護成分（監(jiān)督元），接收端的信道譯碼器按一定規(guī)則進行解碼，從解碼過程中發(fā)現(xiàn)錯誤或糾正錯誤，從而提高通信系統(tǒng)抗干擾能力，實現(xiàn)可靠通信。第三十四頁，共271頁。iii.加密與解密在需要實現(xiàn)保密通信的場合，人為將被傳輸?shù)臄?shù)字序列擾亂，即加上密碼，這種處理過程叫加密。在接收端利用與發(fā)送端相同的密碼復(fù)制品對收到的數(shù)字序列進行解密，恢復(fù)原來信息。iv.數(shù)字調(diào)制與解調(diào)數(shù)字調(diào)制就是把數(shù)字基帶信號的頻譜搬移到高頻處，形成適合在信道中傳輸?shù)念l帶信號。第三十五頁，共271頁。v.同步與數(shù)字復(fù)接同步是保證數(shù)字通信系統(tǒng)有序、準確、可靠工作的不可缺少的前提條件。同步是使收發(fā)兩端的信號在時間上保持步調(diào)一致。數(shù)字復(fù)接就是依據(jù)時分復(fù)用基本原理把若干個低速數(shù)字信號合并成一個高速的數(shù)字信號，以擴大傳輸容量和提高傳輸效率。需要說明的是，圖2.3是數(shù)字通信系統(tǒng)的一般化模型，實際的數(shù)字通信系統(tǒng)不一定包括圖2.3中的所有環(huán)節(jié)，如在某些有線信道中，若傳輸距離不太遠且通信容量不太大時，數(shù)字基帶信號無需調(diào)制，可以直接傳送，稱之為數(shù)字信號的基帶傳輸，其模型中就不包括調(diào)制與解調(diào)環(huán)節(jié)。第三十六頁，共271頁。4．按傳輸媒質(zhì)分類按傳輸媒質(zhì)分，通信系統(tǒng)可分為有線通信系統(tǒng)和無線通信系統(tǒng)兩大類。有線通信是用導(dǎo)線（如架空明線、同軸電纜、光導(dǎo)纖維、波導(dǎo)等）作為傳輸媒質(zhì)完成通信的，如市內(nèi)電話、有線電視、海底電纜通信等。無線通信是依靠電磁波在空間傳播達到傳遞消息的目的的，如短波電離層傳播、微波視距傳播、衛(wèi)星中繼等。5．按工作波段分類按通信設(shè)備的工作頻率不同可分為長波通信、中波通信、短波通信、遠紅外線通信等。第三十七頁，共271頁。通信中工作頻率和工作波長可互換：第三十八頁，共271頁。第三十九頁，共271頁。6．按信號復(fù)用方式分類傳輸多路信號有三種復(fù)用方式，即頻分復(fù)用、時分復(fù)用和碼分復(fù)用。頻分復(fù)用是用頻譜搬移的方法使不同信號占據(jù)不同的頻率范圍；時分復(fù)用是用脈沖調(diào)制的方法使不同信號占據(jù)不同的時間區(qū)間；碼分復(fù)用是用正交的脈沖序列分別攜帶不同信號。傳統(tǒng)的模擬通信中都采用頻分復(fù)用，隨著數(shù)字通信的發(fā)展，時分復(fù)用通信系統(tǒng)的應(yīng)用愈來愈廣泛，碼分復(fù)用主要用于空間通信的擴頻通信中。第四十頁，共271頁。7.按收信者是否運動分通信還可按收信者是否運動分為移動通信和固定通信。移動通信是指通信雙方至少有一方在運動中進行信息交換。由于移動通信具有建網(wǎng)快、投資少、機動靈活，它使用戶能隨時隨地快速可靠地進行信息傳遞，因此，移動通信已被列為現(xiàn)代通信中的三大新興通信方式之一。另外，通信還有其它一些分類方法，如按用戶類型可分為公用通信和專用通信等。第四十一頁，共271頁。2.3.2通信方式圖2.4單工、半雙工和全雙工通信方式示意圖(a)單工；(b)半雙工；(c)全雙工1．按消息傳遞的方向與時間關(guān)系分對于點與點之間的通信，按消息傳遞的方向與時間關(guān)系，通信方式可分為單工、半雙工及全雙工通信三種。第四十二頁，共271頁。

單工通信，是指消息只能單方向傳輸?shù)墓ぷ鞣绞?，因此只占用一個信道，如圖2.4(a)所示。廣播、遙測、遙控、無線尋呼等就是單工通信方式的例子。

半雙工通信，是指通信雙方都能收發(fā)消息，但不能同時進行收和發(fā)的工作方式，如圖2.4(b)所示。例如，使用同一載頻的對講機，收發(fā)報機以及問詢、檢索、科學計算等數(shù)據(jù)通信都是半雙工通信方式。

全雙工通信，是指通信雙方可同時進行收發(fā)消息的工作方式。一般情況全雙工通信的信道必須是雙向信道，如圖2.4(c)所示。普通電話、手機都是最常見的全雙工通信方式，計算機之間的高速數(shù)據(jù)通信也是這種方式。第四十三頁，共271頁。2．按數(shù)字信號排列順序分在數(shù)字通信中，按數(shù)字信號代碼排列的順序可分為并行傳輸和串行傳輸。并行傳輸是將代表信息的數(shù)字序列以成組的方式在兩條或兩條以上的并行信道上同時傳輸，如圖2.5（a）所示。并行傳輸?shù)膬?yōu)點是節(jié)省傳輸時間，但需要傳輸信道多，設(shè)備復(fù)雜，成本高，故較少采用，一般適用于計算機和其他高速數(shù)字系統(tǒng)，特別適用于設(shè)備之間的近距離通信。串行傳輸是數(shù)字序列以串行方式一個接一個地在一條信道上傳輸，如圖2.5(b)所示。通常，一般的遠距離數(shù)字通信都采用這種傳輸方式。

除了點與點之間的通信外，還有點與多點、多點與多點之間的通信，多點間的通信屬于網(wǎng)絡(luò)通信。顯然，網(wǎng)通信的基礎(chǔ)仍是點與點的通信。

第四十四頁，共271頁。

圖2.5并行和串行通信方式示意圖(a)并行傳輸；(b)串行傳輸?shù)谒氖屙?，?71頁。3按照串行數(shù)據(jù)的時鐘控制方式

按照串行數(shù)據(jù)的時鐘控制方式可以分為異步通信和同步通信。異步通信指的是以字符為單位的，字符與字符間的傳送是完全異步的。異步通信的數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)：啟始位(一個低電平“0”位，宣布開始傳送新的字符)數(shù)據(jù)位(一般為7-8位，所傳送字符的代碼)奇偶位(是為了檢驗錯誤而增加的一個校驗位。又有奇校驗和偶校驗)停止位(又稱為空閑位，是一個高電平“1”。同步通信是面向一批字符塊或數(shù)據(jù)塊，同步傳輸是以固定的時鐘節(jié)拍來發(fā)送數(shù)據(jù)信號的，因此在一個串行數(shù)據(jù)流中，各信號碼元之間的相對位置是固定的(即同步)。第四十六頁，共271頁。4從一個通信實體到其他通信實體之間同時建立通信關(guān)系的情況分廣播式(發(fā)送者將信號發(fā)送到通信群體中所以接收者所在的位置，并不理會接收者的情況。如電臺、電視等。點-點通信(僅發(fā)生在兩個通信實體之間,這是通信中最經(jīng)常發(fā)生的情況，如兩個人通電話，兩臺PC之間交流信息。)點-多點通信(一個實體與多個實體同時進行通信，比較適合于協(xié)同工作，如視頻會議等。)第四十七頁，共271頁。5.按通信網(wǎng)絡(luò)形式分圖2.6按網(wǎng)絡(luò)形式劃分的通信方式(a)兩點間直通方式；(b)分支方式；(c)交換方式第四十八頁，共271頁。第三章高速公路數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)3.1數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)3.2數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的研究內(nèi)容3.3數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的主要技術(shù)指標

3.4公路數(shù)據(jù)通信網(wǎng)的特點第四十九頁，共271頁。數(shù)據(jù)通信也稱計算機通信，是現(xiàn)代信息技術(shù)中的一個重要組成部分。它是計算機科學與通信科學相結(jié)合的產(chǎn)物．是把通信技術(shù)中的信息傳輸、交換同計算機技術(shù)中的數(shù)據(jù)處理、加工及存儲有機結(jié)合而形成的一種通信方式。3.1.1

數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)計算機的輸入和輸出都是數(shù)據(jù)信號，因此數(shù)據(jù)通信是電子計算機和通信相結(jié)合而產(chǎn)生的一種通信方式。數(shù)據(jù)通信可定義為“用通信線路(包括通信設(shè)備)將遠地的數(shù)據(jù)終端設(shè)備與主計算機連接起來進行信息處理”，以實現(xiàn)硬件、軟件和信息資源共享。3.1數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)第五十頁，共271頁。3.1.2數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的組成數(shù)據(jù)通信的基本構(gòu)成如圖3-1所示。按功能劃分，數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)由計算機中心、終端設(shè)備以及數(shù)據(jù)鏈路三個子系統(tǒng)組成。

圖3.1數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的基本構(gòu)成第五十一頁，共271頁。1.計算機中心計算機中心子系統(tǒng)的主要功能是進行數(shù)據(jù)的收集與處理，其內(nèi)部包括三部分。第一部分是通信控制器，其首要任務(wù)是使數(shù)據(jù)終端計算和處理數(shù)據(jù)的速率與通信鏈路傳輸數(shù)據(jù)的速率相匹配，同時完成數(shù)據(jù)信號的串/并或并/串轉(zhuǎn)換。第二部分是中央處理裝置，主要用于收集和處理由數(shù)據(jù)終端傳來的數(shù)據(jù)。第三部分是存儲器，主存儲器用于存放處理數(shù)據(jù)所需要的程序，輔助存儲器(如磁帶、磁盤等)則用于臨時存儲程序和數(shù)據(jù)。2.數(shù)據(jù)終端設(shè)備（DTE：DataTerminalEquipment）數(shù)據(jù)終端設(shè)備的作用是將來自信道的電信號轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)信號，或者相反，根據(jù)數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)的不同，有多種類型的終端設(shè)備。典型終端設(shè)備有鍵盤、打印機、傳真機和顯示器等。第五十二頁，共271頁。3.數(shù)據(jù)鏈路數(shù)據(jù)鏈路的功能是把多臺數(shù)據(jù)終端設(shè)備與計算機中心連接起來進行數(shù)據(jù)傳輸，其組成包括傳輸信道和數(shù)據(jù)通信設(shè)備(DCE：DataCircuit-TerminatingEquipment或DataCommunicationsEquipment)兩部分。如果傳輸信道屬于模擬信道，DCE的作用就是把DTE送來的數(shù)據(jù)信號變換為模擬信號再送往信道?；蛘叻催^來把信道送來的模擬信號變換成數(shù)據(jù)信號再送到DTE。如果信道是數(shù)字的，則DCE的作用就是實現(xiàn)信號碼型與電平的變換、信道特性的均衡、定時供給等。第五十三頁，共271頁。3.2數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的研究內(nèi)容3.2.1信道3.2.2通信接口技術(shù)3.2.3數(shù)據(jù)傳輸信號3.2.4差錯控制3.2.5數(shù)據(jù)交換和通信協(xié)議3.2.6ATM交換3.2.7多路復(fù)用技術(shù)3.2.8同步數(shù)字傳輸網(wǎng)3.2.9同步3.2.10接入網(wǎng)3.2.11IP交換技術(shù)3.2.12綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)第五十四頁，共271頁。信道（Channel）：通俗地說，是指以傳輸媒質(zhì)為基礎(chǔ)的信號通路。狹義的講，信道是指由有線或無線電線路提供的信號通路。信道的作用是傳輸信號，同時又給信號加以限制和損害。廣義的講，信道除包括傳輸媒質(zhì)外，還包括有關(guān)的變換裝置(如:發(fā)送設(shè)備、接收設(shè)備、饋線與天線、調(diào)制器、解調(diào)器等等）。它的引入主要是從研究信息傳輸?shù)慕嵌瘸霭l(fā)。有線電信道光纖信道有線信道無線信道微波衛(wèi)星信道廣義信道狹義信道調(diào)制信道編碼信道恒參信道隨參信道有記憶信道無記憶信道3.2.1信道第五十五頁，共271頁。圖3.2調(diào)制信道和編碼信道調(diào)制信道和編碼信道第五十六頁，共271頁。

調(diào)制信道：調(diào)制器輸出端到解調(diào)器輸入端的部分。從調(diào)制和解調(diào)的角度來看，調(diào)制器輸出端到解調(diào)器輸入端的所有變換裝置及傳輸媒質(zhì)，不論其過程如何，只不過是對已調(diào)信號進行某種變換。調(diào)制信道是為研究調(diào)制與解調(diào)問題所建立的一種廣義信道，它所關(guān)心的是調(diào)制信道輸入信號形式和已調(diào)信號通過調(diào)制信道后的最終結(jié)果，對于調(diào)制信道內(nèi)部的變換過程并不關(guān)心。因此，調(diào)制信道可以用具有一定輸入、輸出關(guān)系的方框來表示。通過對調(diào)制信道進行大量的分析研究，發(fā)現(xiàn)它具有如下共性：調(diào)制信道第五十七頁，共271頁。有一對(或多對)輸入端和一對(或多對)輸出端；絕大多數(shù)的信道都是線性的，即滿足疊加原理；信號通過信道具有一定的遲延時間，而且它還會受到(固定的或時變的)損耗；即使沒有信號輸入，在信道的輸出端仍有一定的功率輸出。噪聲第五十八頁，共271頁。根據(jù)以上幾條性質(zhì)，調(diào)制信道可以用一個二端口(或多端口)線性時變網(wǎng)絡(luò)來表示，這個網(wǎng)絡(luò)便稱為調(diào)制信道模型，如圖二端口的調(diào)制信道模型，其輸出與輸入的關(guān)系有：第五十九頁，共271頁。式中，ei(t)為輸入的已調(diào)信號；eo(t)為調(diào)制信道對輸入信號的響應(yīng)輸出波形；n(t)為加性噪聲，與ei(t)相互獨立。f［ei(t)］反映了信道特性，f［ei(t)］可以表示為信道單位沖激響應(yīng)k(t)與輸入信號的卷積，即eo(t)=k(t)*ｅi(t)+n(t)

或e(ω)=k(ω)ｅi(ω)其中，k(ω)依賴于信道特性。對于信號來說，k(ω)可看成是乘性干擾。如果我們了解k(t)與n(t)的特性，就能知道信道對信號的具體影響。加性干擾乘性干擾第六十頁，共271頁。通常信道特性k(t)是一個復(fù)雜的函數(shù)，它可能包括各種線性失真、非線性失真、衰落等。同時由于信道的遲延特性和損耗特性隨時間作隨機變化，故k(t)往往只能用隨機過程來描述。根據(jù)信道傳輸函數(shù)k(ω)的時變特性的不同，信道可以分為兩大類：

恒定參量信道——信道傳輸特性k(ω)基本不隨時間變化的信道，即信道對信號的影響是固定的或變化極為緩慢的。架空明線和電纜、中長波地波傳播、超短波及微波視距傳播、人造衛(wèi)星中繼、光導(dǎo)纖維以及光波視距傳播等信道是恒參信道。恒參信道和隨參信道第六十一頁，共271頁。隨機參量信道——信道傳輸特性k(ω)隨時間隨機快變化的信道，這類信道稱為隨參信道。常見的隨參信道有陸地移動信道、短波電離層反射信道、超短波流星余跡散射信道、超短波及微波對流層散射信道、超短波電離層散射以及超短波超視距繞射等信道。多徑傳播第六十二頁，共271頁。編碼信道：包括調(diào)制信道、調(diào)制器和解調(diào)器，它與調(diào)制信道模型有明顯的不同，是一種數(shù)字信道或離散信道。編碼信道輸入是離散的時間信號，輸出也是離散的時間信號，對信號的影響則是將輸入數(shù)字序列變成另一種輸出數(shù)字序列。由于信道噪聲或其他因素的影響，將導(dǎo)致輸出數(shù)字序列發(fā)生錯誤。由于編碼信道傳輸?shù)氖蔷幋a后的數(shù)字信號，所以我們關(guān)心的是數(shù)字信號經(jīng)信道傳輸后的差錯情況，即誤碼特性，所以編碼信道的模型用數(shù)字轉(zhuǎn)移概率來表示。編碼信道第六十三頁，共271頁。分為有記憶編碼信道和無記憶編碼信道。假設(shè)解調(diào)器每個輸出碼元的差錯發(fā)生是相互獨立的，即一碼元的差錯與其前后碼元是否發(fā)生差錯無關(guān)，信道是無記憶的。二進制編碼信道模型第六十四頁，共271頁。

P(0)、P(1)——分別是發(fā)送“0”符號和“1”符號的先驗概率。

P(0/0)、P(1/1)——正確轉(zhuǎn)移概率。

P(1/0)、P(0/1)——錯誤轉(zhuǎn)移概率。與信道噪聲有關(guān)

輸出的總的錯誤概率為

Pe=P(0)P(1/0)+P(1)P(0/1)在上圖所示的編碼信道模型中，由于信道噪聲或其他因素影響導(dǎo)致輸出數(shù)字序列發(fā)生錯誤是統(tǒng)計獨立的，因此這種信道是無記憶編碼信道。根據(jù)無記憶編碼信道的性質(zhì)可以得到第六十五頁，共271頁。

P(0/0)+P(1/0)=1P(1/1)+P(0/1)=1

由二進制無記憶編碼信道模型，可以容易地推廣到多進制無記憶編碼信道模型。設(shè)編碼信道輸入M元符號，即X={x0,x1,…,xM-1}編碼信道輸出N元符號為

Y={y0,y1,…,yN-1}如果信道是無記憶的，則表征信道輸入、輸出特性的轉(zhuǎn)移概率為多進制無記憶編碼信道模型第六十六頁，共271頁。P(yj/xi)=P(Y=yj/X=xi)

上式表示發(fā)送xi條件下接收出現(xiàn)yj的概率，也即是將xi轉(zhuǎn)移為yj的概率。如果編碼信道是有記憶的，即信道噪聲或其他因素影響導(dǎo)致輸出數(shù)字序列發(fā)生錯誤是不獨立的，則編碼信道模型要比上圖所示的模型復(fù)雜得多，信道轉(zhuǎn)移概率表示式也將變得很復(fù)雜。第六十七頁，共271頁。明線對稱電纜（雙絞線）同軸電纜有線電信道第六十八頁，共271頁。光纖信道以光導(dǎo)纖維(光纖)為傳輸媒質(zhì)、光波為載波的光纖信道?；鶐щ娦盘枺ㄔ茧娦盘枺┕庹{(diào)制器基帶處理光纖線路光檢測器光源基帶處理基帶電信號（還原電信號）載波信號傳輸容量極大、損耗低、頻帶寬、線徑細、重量輕、可彎曲半徑小、不怕腐蝕、節(jié)省有色金屬、不受電磁干擾等優(yōu)點。第六十九頁，共271頁。微波中繼信道定義：工作頻率在超短波和微波波段時，電磁波基本上沿視線傳播，通信距離依靠中繼方式延伸的無線電線路；相鄰中繼站間距離一般在40～50km；適用場合：長途干線、移動通信網(wǎng)及某些數(shù)據(jù)收集(如水文、氣象數(shù)據(jù)的測報)系統(tǒng)中；組成：終端站、中繼站及各站間的電波傳播路徑；特點：傳輸容量大、發(fā)射功率小、通信穩(wěn)定可靠，以及和同軸電纜相比，可以節(jié)省有色金屬等優(yōu)點。第七十頁，共271頁。第七十一頁，共271頁。衛(wèi)星中繼信道衛(wèi)星中繼信道是利用人造衛(wèi)星作為中繼站構(gòu)成的通信信道，衛(wèi)星中繼信道與微波中繼信道都是利用微波信號在自由空間直線傳播的特點。微波中繼信道是由地面建立的端站和中繼站組成。衛(wèi)星中繼信道是以衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器作為中繼站與接收、發(fā)送地球站之間構(gòu)成。若衛(wèi)星運行軌道在赤道平面，離地面高度為35780km時，繞地球運行一周的時間恰為24小時，與地球自轉(zhuǎn)同步，這種衛(wèi)星稱為靜止衛(wèi)星。不在靜止軌道運行的衛(wèi)星稱為移動衛(wèi)星。若以靜止衛(wèi)星作為中繼站，采用三個相差120°的靜止通信衛(wèi)星就可以覆蓋地球的絕大部分地域(兩極盲區(qū)除外)，如下圖所示。若采用中、低軌道移動衛(wèi)星，則需要多顆衛(wèi)星覆蓋地球。所需衛(wèi)星的個數(shù)與衛(wèi)星軌道高度有關(guān)，軌道越低所需衛(wèi)星數(shù)越多。第七十二頁，共271頁。第七十三頁，共271頁。目前衛(wèi)星中繼信道主要工作頻段有：L頻段(1.5/1.6GHz)、C頻段(4/6GHz)、Ku頻段(12/14GHz)、Ka頻段(20/30GHz)。

衛(wèi)星中繼信道的主要特點是：覆蓋區(qū)域大、通信容量大、傳輸質(zhì)量穩(wěn)定、傳輸距離遠、通信成本與通信距離無關(guān)、地球站需要有大功率發(fā)射機、低噪聲接收機和高增益天線；另外，由于衛(wèi)星軌道離地面較遠信號衰減大，電波往返所需要的時間較長。對于靜止衛(wèi)星，由地球站至通信衛(wèi)星，再回到地球站的一次往返需要0.26s左右，傳輸話音信號時會感覺明顯的延遲效應(yīng)。目前衛(wèi)星中繼信道主要用來傳輸多路電話、電視和數(shù)據(jù)。第七十四頁，共271頁。3.2.2通信接口技術(shù)DTEDCEDTEDCE通信網(wǎng)DTE和DCE接口框圖DTE（DataTerminalEquipment）數(shù)據(jù)終端設(shè)備，它們是數(shù)據(jù)的源或目的或既是源又是目的，例如數(shù)據(jù)輸入／輸出設(shè)備、通信處理機或計算機。DTE具有根據(jù)協(xié)議控制數(shù)據(jù)通信的功能。DCE（DataCircuit-TerminatingEquipment或DataCommunicationsEquipment）數(shù)據(jù)電路終接設(shè)備或數(shù)據(jù)通信設(shè)備，是解決通信傳輸問題的通信設(shè)備，通常指調(diào)制解調(diào)器，多路復(fù)用器或數(shù)字設(shè)備。第七十五頁，共271頁。

接口是DTE與DCE之間的界面，為了使不同廠家的產(chǎn)品能夠互換或互連，DTE與DCE在插接方式、引線分配、電氣特性及應(yīng)答關(guān)系上均應(yīng)符合統(tǒng)一的標準和規(guī)范，這一套標準規(guī)范就是DTE/DCE的接口標準(或稱接口協(xié)議)。互連的設(shè)備在接口的標準上必須一致。

EIA(ElectronicIndustryAssociation)美國電子工業(yè)協(xié)會

CCITT(ConsultativeCommitteeInternationalonTelegraphandTelephone)國際電報電話咨詢委員會

ISO(InternationalStandardsOrganization)國際標準化組織

IEEE(InstituteofElectricalandElectronicsEngineers)

電氣和電子工程師協(xié)會第七十六頁，共271頁。接口特性機械特性（MechanicalCharacteristics）：接口中所使用接線器的形狀、引腳數(shù)、引線排列、固定裝置和鎖定裝置作出詳細規(guī)定。

電氣特性（ElectricalCharacteristics）：規(guī)定了DTE/DCE之間多條信號線的電氣連接及有關(guān)電路特性，通常包括發(fā)送器和接收器的電路特性（發(fā)送電平、發(fā)送器的輸出阻抗、接收器的輸入阻抗、平衡特性等）負載要求、信號速率及連接距離等。

DTE/DCE接口的電氣連接有非平衡方式、差動接收的非平衡方式和平衡方式3種連接方式。第七十七頁，共271頁。第七十八頁，共271頁。

功能特性（FunctionalCharacteristics）：反映了數(shù)據(jù)傳輸方式及兩者通信間的握手關(guān)系，主要是對各接口信號線作出確切的功能定義并確定相互間的操作關(guān)系。接口電路按期功能可以分為四類：數(shù)據(jù)信號電路（數(shù)據(jù)線、地址線）、控制信號電路（讀寫控制信號）、定時信號電路（時鐘）、公共信號電路（共地）。

過程特性（ProceduralCharacteristics）：也叫規(guī)程特性，他是功能特性進一步具體細節(jié)的描述，反映了各接口線之間的相互關(guān)系、動作次序以及維護測試等方面的內(nèi)容。規(guī)定了接口個信號線之間相互關(guān)系、動作順序、維護測試操作等。第七十九頁，共271頁。1.單極性不歸零波形信號脈沖的零電平和正電平分別對應(yīng)著二進制代碼0和1，其特點是極性單一，有直流分量，脈沖之間無間隔。另外位同步信息包含在電平的轉(zhuǎn)換之中，當出現(xiàn)連0序列時沒有位同步信息。3.2.3數(shù)據(jù)信號傳輸

數(shù)字基帶信號(以下簡稱為基帶信號)的類型有很多，常見的有矩形脈沖、三角波、高斯脈沖等。最常用的是矩形脈沖，因為矩形脈沖易于形成和變換，下面就以矩形脈沖為例介紹幾種最常見的基帶信號波形。第八十頁，共271頁。2.單極性歸零波形有電脈沖寬度小于碼元寬度，每個有電脈沖在小于碼元長度內(nèi)總要回到零電平，所以稱為歸零波形。單極性歸零波形可以直接提取定時信息。第八十一頁，共271頁。3.雙極性不歸零波形脈沖的正、負電平分別對應(yīng)于二進制代碼1、0，當0、1符號等可能出現(xiàn)時無直流分量。這樣，恢復(fù)信號的判決電平為零值，因而不受信道特性變化的影響，抗干擾能力也較強。第八十二頁，共271頁。4.雙極性歸零波形每個碼元內(nèi)的脈沖都回到零點平，即相鄰脈沖之間必定留有零電位的間隔。有利于同步脈沖的提取。第八十三頁，共271頁。1_．曼徹斯特碼（雙相碼）每個碼元用兩個連續(xù)且極性相反的脈沖來表示，如用“正+負”脈沖表示1，用“負+正”脈沖表示0。該跳變既代表時鐘，也代表數(shù)字信號的取值，即用2個比特表示1個二元碼元，是一類所謂的1B2B碼。直流分量被完全消除；在連續(xù)1和連續(xù)0都有碼元間隔，有利提取同步信號。曼徹斯特編碼在需要時（如連續(xù)多個0或1）將在某位的開始邊界進行一次跳變，為傳輸下一為作準備，該跳變既不代表時鐘，也不代表信號。碼型第八十四頁，共271頁。1_．差分曼徹斯特碼是改進的曼徹斯特編碼，其特點是位中心的跳變僅提供時鐘定時，用每位開始時有無跳變表示數(shù)據(jù)，有跳變時表示“0”，無跳變時表示“1”，微分曼徹斯特編碼在每一位的中間必有一次跳變，該跳變僅代表時鐘，不代表信號，而在位的開始是否有跳變才代表信號。上述兩種編碼的特點是：每一位時間間隔的中間有一次信號跳變。接收端可以利用這一跳變與發(fā)送端保持同步。由于時鐘與數(shù)據(jù)均包含于信號數(shù)據(jù)流中，所以這種編碼被稱為自同步編碼。差分雙相碼用于解決信道相位反轉(zhuǎn)導(dǎo)致的接收困難。第八十五頁，共271頁。第八十六頁，共271頁。2．交替極性碼（AMI碼）將單極性歸零碼的1碼元交替用正、負脈沖來表示，其編碼規(guī)則是將二進制消息代碼“1”(傳號)交替地變換為傳輸碼的“+1”和“-1”，而“0”(空號)保持不變。比如當前用正脈沖表示1，則下一個1用負脈沖表示。AMI碼也稱為傳號交替反轉(zhuǎn)碼、雙極碼、平衡對稱碼、偽三元碼等。第八十七頁，共271頁。優(yōu)點：由于+1與-1交替，不含直流成分，高、低頻分量少，能量集中在頻率為1/2碼速處。位定時頻率分量雖然為0，但只要將基帶信號經(jīng)全波整流便可提取位定時信號。此外，編譯碼電路簡單，便于利用傳號極性交替規(guī)律觀察誤碼情況。缺點：當原信碼出現(xiàn)連“0”串時，信號的電平長時間不跳變，造成提取定時信號的困難。解決連“0”碼問題的有效方法之一是采用HDB3碼。第八十八頁，共271頁。3．三階高密度雙極性碼（HDB3碼）在當信碼的連0個數(shù)不超過3時，仍按AMI碼的規(guī)則編，即傳號極性交替；連0個數(shù)超過3時，則將第4個0改為非0脈沖，記為+V或-V，稱之為破壞脈沖。相鄰V碼的極性必須交替出現(xiàn)；為了便于識別，V碼的極性應(yīng)與其前一個非0脈沖的極性相同，否則，將四連0的第一個0更改為與該破壞脈沖相同極性的脈沖，并記為+B或-B；破壞脈沖之后的傳號碼極性也要交替。第八十九頁，共271頁。原代碼：1000010000110000l1AMI碼：-10000+10000-1+10000-1+1HDB3碼-1000-V+100+V-1+1-B00-V+1-1其中的±V脈沖和±B脈沖與±1脈沖波形相同，用V或B符號的目的是為了示意是將原信碼的“0”變換成“1”碼。雖然HDB3碼的編碼規(guī)則比較復(fù)雜，但譯碼卻比較簡單。第九十頁，共271頁。5．CMI碼（CodedMarkInversion）是一類1B2B碼。用“負+正”脈沖（編碼01）表示0，用“負+負”脈沖（00）或“正+正”脈沖（11）表示1。規(guī)定相鄰的碼元1（中間可能有0將它們隔開）須由交替反轉(zhuǎn)的00或11表示。CMI具有雙相碼的優(yōu)點，且不怕信道相位反轉(zhuǎn)。是CCITT推薦的PCM接口碼型。6．Miller碼Miller碼也稱延遲調(diào)制碼，是一類1B2B碼。用碼元周期中點出現(xiàn)跳變表示1，否則表示0。但當出現(xiàn)連續(xù)0時，規(guī)定一個0碼元的下一個0碼元的周期前沿出現(xiàn)跳變。Miller碼脈沖寬度最大為兩個碼元，最小為一個碼元，可用于誤碼檢測。第九十一頁，共271頁。(b)密勒碼；(c)CMI碼第九十二頁，共271頁。3.2.4差錯控制在通信系統(tǒng)中，由于存在信道噪聲干擾和碼間干擾等原因，不可避免的造成傳輸差錯。實際中為了減少傳輸差錯，通常采用兩種基本的差錯控制方法：

改善線路質(zhì)量：采用高質(zhì)量的傳輸信道

差錯檢測與糾正：對所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進行抗干擾編碼，并以此來檢測和校正傳輸中的差錯。差錯控制編碼的基本思想是通過對信息碼元序列做某種變換，使原來彼此相互獨立、沒有關(guān)聯(lián)的信息碼元序列，產(chǎn)生某種規(guī)律性或相關(guān)性，從而可以在接收端根據(jù)這種規(guī)律性來檢查以致糾正傳輸序列中的差錯。差錯控制編碼能有效減少噪聲干擾，但影響了傳輸效率。第九十三頁，共271頁。差錯控制編碼的分類誤碼控制的不同功能檢錯碼僅具備識別錯碼功能而無糾正錯碼功能糾錯碼不僅具備識別錯碼功能，同時具備糾正錯碼功能糾刪碼不僅具備識別錯碼和糾正錯碼的功能，而且當錯碼超過糾正范圍時可把無法糾錯的信息刪除。信息碼元和附加的監(jiān)督碼元之間的檢驗關(guān)系線形碼兩者呈線性關(guān)系，即滿足一組線性方程式非線性碼兩者關(guān)系不能用線性方程式來描述信息碼元和附加的監(jiān)督碼元之間的約束方式分組碼編碼后的碼元序列每n位分為一組，其中包括k位信息碼元和r位附加監(jiān)督碼元，即n=k+r，每組的監(jiān)督碼元僅與本組信息碼元有關(guān)，而與其他組的信息碼元無關(guān)卷積碼雖然編碼后碼元序列也劃分為碼組，但每組的監(jiān)督碼元不但與本組的信息碼元有關(guān)，而且與前面碼組的信息碼元也有約束關(guān)系。信息碼元在編碼后是否保持原來的形式不變系統(tǒng)碼編碼后的信息碼元序列保持原樣不變非系統(tǒng)碼信息碼元會改變其原有的信號序列糾正錯誤的類型不同糾正隨即錯誤碼主要用于產(chǎn)生獨立的局部誤碼的信道糾正突發(fā)錯誤碼主要用于產(chǎn)生大面積的連續(xù)誤碼的情況第九十四頁，共271頁。第九十五頁，共271頁。差錯控制方式---前向糾錯系統(tǒng)在前向糾錯(FEC)系統(tǒng)中，發(fā)信端將信息碼經(jīng)信道編碼后變成能夠糾正錯誤的碼，然后通過信道發(fā)送出去；收信端收到這些碼組后，根據(jù)與發(fā)信端約定好的編碼規(guī)則，通過譯碼能自動發(fā)現(xiàn)并糾正因傳輸帶來的數(shù)據(jù)錯誤。前向糾錯方式只要求單向信道，因此特別適合于只能提供單向信道的場合，同時也適合一點發(fā)送多點接收的廣播方式。因為不需要對發(fā)信端反饋信息，所以接收信號的延時小、實時性好。這種糾錯系統(tǒng)的缺點是設(shè)備復(fù)雜、成本高，且糾錯能力愈強，編譯碼設(shè)備就愈復(fù)雜。第九十六頁，共271頁。

自動檢錯重發(fā)(ARQ)系統(tǒng)的發(fā)信端將信息碼編成能夠檢錯的碼組發(fā)送到信道，收信端收到一個碼組后進行檢驗，將檢驗結(jié)果（有誤碼或者無誤碼）通過反向信道反饋給發(fā)信端作為對發(fā)信端的一個應(yīng)答信號。發(fā)信端根據(jù)收到的應(yīng)答信號做出是繼續(xù)發(fā)送新的數(shù)據(jù)還是把出錯的數(shù)據(jù)重發(fā)的判斷。檢錯重發(fā)系統(tǒng)根據(jù)工作方式又可分為三種，即停發(fā)等候重發(fā)系統(tǒng)、返回重發(fā)系統(tǒng)和選擇重發(fā)系統(tǒng).自動檢錯重發(fā)系統(tǒng)停發(fā)等候重發(fā)系統(tǒng)返回重發(fā)系統(tǒng)選擇重發(fā)系統(tǒng)第九十七頁，共271頁。發(fā)信端在t=0時刻將碼組1發(fā)給收信端，然后停止發(fā)送，等待收信端的應(yīng)答信號。收信端收到該碼組并檢驗后，將應(yīng)答信號ACK發(fā)回發(fā)信端，發(fā)信端確認碼組1無錯，就將碼組2發(fā)送出來；收信端對碼組2進行檢驗后，收信端判斷該碼組有錯并以NAK信號告知發(fā)信端，發(fā)信端將碼組2重新發(fā)送一次，收信端第二次收到碼組2經(jīng)檢驗后無錯，即可通過ACK信號告訴發(fā)信端無錯，發(fā)信端接著發(fā)送碼組3……從上述過程中可見，發(fā)信端由于要等收信端的應(yīng)答信號，發(fā)送過程是間歇式的，因此數(shù)據(jù)傳輸效率不高。但由于該系統(tǒng)原理簡單，在計算機通信中仍然得到應(yīng)用。----停發(fā)等候重發(fā)系統(tǒng)第九十八頁，共271頁。在這種系統(tǒng)中發(fā)信端不停頓地發(fā)送信息碼組，不再等候ACK信號，如果收信端發(fā)現(xiàn)錯誤并發(fā)回NAK信號，則發(fā)信端從下一個碼組開始重發(fā)前一段N個碼組，N的大小取決于信號傳輸和處理所造成的延時，也就是發(fā)信端從發(fā)錯誤碼組開始，到收到NAK信號為止所發(fā)出的碼組個數(shù)，圖中N=5。收信端收到碼組2有錯。發(fā)信端在碼組6后重發(fā)碼組2、3、4、5、6，收信端重新接收。這種返回重發(fā)系統(tǒng)的傳輸效率比停發(fā)等候系統(tǒng)有很大改進，在很多數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中得到應(yīng)用。----返回重發(fā)系統(tǒng)第九十九頁，共271頁。選擇重發(fā)系統(tǒng)的工作過程：這種重發(fā)系統(tǒng)也是連續(xù)不斷地發(fā)送碼組，收信端檢測到錯誤后發(fā)回NAK信號，但是發(fā)信端不是重發(fā)前N個碼組，而是只重發(fā)有錯誤的那一組。圖中顯示發(fā)信端只重發(fā)收信端檢出有錯的碼組2，對其它碼組不再重發(fā)。收信端對已認可的碼組，從緩沖存儲器讀出時重新排序，恢復(fù)出正常的碼組序列。顯然，選擇重發(fā)系統(tǒng)傳輸效率最高，但價格也最貴，因為它要求較為復(fù)雜的控制，在收、發(fā)兩端都要求有數(shù)據(jù)緩存器。----選擇重發(fā)系統(tǒng)第一百頁，共271頁?；旌霞m錯方式是前向糾錯方式和檢錯重發(fā)方式的結(jié)合。在傳輸碼數(shù)較少時,可自動糾正錯誤,在錯碼較多時,可以自動請求重發(fā)。他的通信可靠性好,傳輸效率高,但傳輸設(shè)備也相應(yīng)比較復(fù)雜,也需要雙向信道場合中使用。

在實際通信系統(tǒng)中，差錯控制方式的選擇，要視具體情況而定。可以根據(jù)信源性質(zhì)，信息傳輸特點，信道干擾種類、對實時性、誤碼率的要求以及有無雙向信道等因素而合適的選擇差錯控制方式?；旌霞m錯方式第一百零一頁，共271頁。常見的抗干擾碼1奇偶校驗碼奇偶校驗碼是數(shù)據(jù)通信中最常見的一種簡單檢錯碼，其編碼規(guī)則是：把信息碼先分組，形成多個許用碼組，在每一個許用碼組最后（最低位）加上一位監(jiān)督碼元即可。加上監(jiān)督碼元后使該碼組中1的數(shù)目為奇數(shù)的編碼稱為奇校驗碼，為偶數(shù)的編碼稱為偶校驗碼。根據(jù)編碼分類，可知奇偶校驗碼屬于一種檢錯、線性、分組系統(tǒng)碼。根據(jù)奇偶校驗的規(guī)則我們可以看到，當碼組中的誤碼為偶數(shù)時，校驗失效。比如有兩位發(fā)生錯誤，會有這樣幾種情況：00變成11、11變成00、01變成10、10變成01，可見無論哪種情況出現(xiàn)都不會改變碼組的奇偶性，偶校驗碼中1的個數(shù)仍為偶數(shù)，奇校驗碼中1的個數(shù)仍為奇數(shù)。因此，簡單的奇偶校驗碼只能檢測出奇數(shù)個位發(fā)生錯誤的碼組。偶數(shù)-奇數(shù)=奇數(shù)奇數(shù)-奇數(shù)=偶數(shù)偶數(shù)-偶數(shù)=偶數(shù)奇數(shù)-偶數(shù)=奇數(shù)第一百零二頁，共271頁。2水平奇偶校驗碼為克服上述簡單奇偶校驗碼檢錯能力不高且不能檢測突發(fā)錯誤的缺點，我們可以將經(jīng)過簡單奇偶校驗編碼的碼組按行排列成方陣，每一行是一個碼組，若有n個碼組則方陣就有n行。比如，有經(jīng)過奇偶校驗編碼的7個碼組01011011001、01010100100、00110000110、11000111001、00111111110、00010011111、11101100001排成方陣共有7行（見下表）。如果傳輸時按碼組逐行傳輸?shù)脑?，則與簡單奇偶校驗碼沒有區(qū)別。但若發(fā)信端按列進行傳輸，收信端按列接收后再按行還原成發(fā)信端的方陣，然后按行進行奇偶校驗，則糾錯情況就會發(fā)生變化。觀察該表可見，因為是逐列發(fā)送，在一列中不管出現(xiàn)幾個誤碼（偶數(shù)個或奇數(shù)個），對應(yīng)在每一行都只是一位誤碼，所以都可以通過水平奇偶校驗檢驗出來；第一百零三頁，共271頁。但對于每一行（一個碼組）而言仍然只能檢出所有奇數(shù)個錯誤。與簡單奇偶校驗編碼相比，這種方法的最大優(yōu)點是可以檢出所有長度小于行數(shù)（碼組數(shù)）的突發(fā)錯誤。第一百零四頁，共271頁。2二維奇偶校驗碼二維奇偶校驗碼又稱水平-垂直奇偶校驗碼或方陣碼。經(jīng)奇偶校驗后的若干碼子排列成矩陣，每個碼子構(gòu)成一行，然后再按列的方向增加垂直校驗位，就構(gòu)成了二維奇偶校驗碼。二維奇偶校驗碼在發(fā)送時仍按列發(fā)送，收信端順序接收后仍還原成原方陣形式。二維奇偶校驗碼比一維奇偶校驗碼多了個列校驗，因此，其檢錯能力有所提高。除了檢出行中的所有奇數(shù)個誤碼及長度不大于行數(shù)的突發(fā)性錯誤外，還可檢出列中的所有奇數(shù)個誤碼及長度不大于列數(shù)的突發(fā)性錯誤。同時還能檢出碼組中大多數(shù)出現(xiàn)偶數(shù)個錯誤的情況，比如，在碼組1中頭兩位發(fā)生錯誤，從01變成10，則第1列的1就變成3個，第2列的1也變成3個，而兩列的校驗碼元都是0，所以可以查出這兩列有錯誤。也就是說，碼組中出現(xiàn)了2位（偶數(shù)位）誤碼，但具體是哪一個碼組（那一行）出現(xiàn)誤碼還無法判斷。第一百零五頁，共271頁。第一百零六頁，共271頁。3線性分組碼線性分組碼的概念：將信息序列劃分為等長（k位）的序列段，在每一信息段后附加r位監(jiān)督碼元，且監(jiān)督碼元與信息碼元之間構(gòu)成線性關(guān)系，即他們之間可由線性方程來聯(lián)系，這樣構(gòu)成的抗干擾編碼成為線性分組碼。顯然線性分組碼是分組碼，也是線性碼。簡單地說，將信息碼進行分組，然后為每組信息碼附加若干位監(jiān)督碼元的編碼方法得到的碼集合稱為分組碼。線性分組碼有兩個重要性質(zhì)：一個是封閉性，即任意兩個許用碼組（代表信息的碼組）之模2和仍為一許用碼組；另一個是碼組的最小碼距等于非零碼的最小碼重。第一百零七頁，共271頁。4循環(huán)碼循環(huán)碼是線性分組碼的一個重要分支。循環(huán)碼有許多特殊的代數(shù)性質(zhì)，基于這些性質(zhì)，循環(huán)碼有較強的糾錯能力，而且其編碼和譯碼電路很容易用移位寄存器實現(xiàn)，因而在FEC系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。循環(huán)碼可定義為：對于一個（n，k）線性碼C，若其中的任一碼組向左或向右循環(huán)移動任意位后仍是C中的一個碼組，則稱C是一個循環(huán)碼。循環(huán)碼是一種分組碼，前k位為信息碼元，后m位為監(jiān)督碼元。它除了具有線性分組碼的封閉性之外，還具有一個獨特的性質(zhì)即循環(huán)性。循環(huán)性指的是任一許用碼組經(jīng)過循環(huán)移位后所得到的碼組仍為一許用碼組。第一百零八頁，共271頁。碼組信息位監(jiān)督位碼組信息位監(jiān)督位編號a6a5a4a3a2a1a0編號a6a5a4a3a2a1a00000000041001011100101115101110020101110611001013011100171110010第一百零九頁，共271頁。4卷積編碼卷積編碼又稱連環(huán)碼。它是一種非分組糾錯碼，他和分組碼有明顯的區(qū)別。在（n，k）線形分組碼中，本組r=n-k個監(jiān)督碼元僅與本組k個信息元有關(guān)，而與其它各組無關(guān)。也就是說，分組碼編碼器本身沒有記憶性。卷積碼則不同，每個（n，k）碼段（也稱子碼，通常較短）內(nèi)的n個碼元不僅與該碼段內(nèi)的信息元k有關(guān)，而且與前面m段里的信息源有關(guān)。m為編碼器存儲器數(shù)，卷積碼常用符號（n，k，m）表示，其編碼效率為k/n。典型的卷積碼一般選的n和k（n<k）值較小,存儲器m可取較大值（m<10），這樣可以獲得極簡單又高性能的信道編碼。第一百一十頁，共271頁。3.2.5數(shù)據(jù)交換和通信協(xié)議對于實際的通信系統(tǒng)，無論電話還是數(shù)據(jù)通信，都需要再多點之間進行通信，從而構(gòu)成通信網(wǎng)絡(luò)。對于點到點的通信，只要在通信雙方之間建立一個連接即可。而對于點到多點或多點到多點的通信（也就是具有多個通信終端），最直接的方法就是讓所有通信方兩兩相連，如右圖所示。這樣的連接方式稱為全互連式。全互連式存在以下缺點：第一百一十一頁，共271頁。（1）當存在N個終端時需要N（N-1）/2條連線，連線數(shù)量隨終端數(shù)的平方而增加，通常稱為N2問題。（2）當這些終端分別位于相距很遠的地方時，相互間的連接需要大量的長途線路。（3）每個終端都有N-1根連線與其它終端相接，因而每個終端都需要N-1個線路接口。（4）增加第N+1個終端時，必須增設(shè)N條線路。顯然，全互連式成本較高，連接復(fù)雜，僅適合于終端數(shù)目較少、地理位置相對集中且可靠性要求很高的場合。第一百一十二頁，共271頁。對于終端用戶數(shù)量較多，分布范圍較廣的情況，最好的連接方法是在用戶分布密集中心處安裝一個設(shè)備，把每個用戶終端設(shè)備（比如電話機）分別用專用的線路（電話線）連接到這個設(shè)備上，如右圖所示。當任意兩個用戶之間要進行通信時，該設(shè)備就把連接這兩個用戶的開關(guān)接點合上，將這兩個用戶的通信線路接通。當兩個用戶通信完畢，再把相應(yīng)的開關(guān)接點斷開，兩個用戶間的連線也就隨之切斷。這樣，第一百一十三頁，共271頁。對N個用戶只需要N對連線，即N條線路就可以滿足要求，線路的投資費用大大降低。這種能夠完成任意兩個用戶之間通信線路連接與斷開作用的設(shè)備稱為交換設(shè)備或交換機。引入交換設(shè)備后，交換設(shè)備就和連接在其上的用戶終端設(shè)備以及它們之間的傳輸線路構(gòu)成了最簡單的通信網(wǎng)，并可由多個交換設(shè)備構(gòu)成實用的大型通信網(wǎng)，如下圖所示。處于通信網(wǎng)中的任何一臺交換設(shè)備都可以稱為一個交換節(jié)點。第一百一十四頁，共271頁。信息在網(wǎng)絡(luò)中經(jīng)過若干個交換節(jié)點，完成從一點到另一點的傳輸這種節(jié)點對信息的轉(zhuǎn)發(fā)方式就稱為交換方式。所謂交換就是指各通信終端之間（比如計算機之間，電話機之間，計算機與電話機之間等）為交換信息所采用的一種利用交換設(shè)備進行連接的工作方式。交換方式電路交換信息交換報文交換分組交換快速分組交換數(shù)據(jù)報虛電路幀中繼信源中繼第一百一十五頁，共271頁。

線路交換（也叫電路交換）是在信息（數(shù)據(jù)）的發(fā)送端和接收端之間，直接建立一條臨時通路，供通信雙方專用，其它用戶不能再占用，直到雙方通信完畢才能拆除。其特點是直接由物理鏈路連通，沒有其它用戶干擾、沒有非傳輸時延；缺點是通路建立時間較長，線路利用率不高（也就是長途電話費用高的原因）。該方式適合大數(shù)據(jù)量的信息傳輸。線路交換第一百一十六頁，共271頁。

線路交換分三個階段：（1）線路建立階段（呼叫建立階段）：該階段的任務(wù)是在欲進行通信的雙方之間，各節(jié)點（電話局）通過線路交換設(shè)備，建立一條僅供通信雙方使用的臨時專用物理通路。（2）數(shù)據(jù)傳輸階段：通信雙方的具體通信過程（數(shù)據(jù)交換）在這個階段進行。（3）線路拆除階段：通信完畢后，必須拆除這個臨時通道，以釋放線路資源供其它通信方使用。如下圖（a）所示，節(jié)點B、D、E為A、F兩點提供一條直接通路。下圖（b）給出了線路交換的線路建立和數(shù)據(jù)傳輸過程。第一百一十七頁，共271頁。第一百一十八頁，共271頁。線路交換主要有采用模擬式交換器的空分線路交換和采用數(shù)字式交換機的時分線路交換兩種方式。

空分線路交換是傳統(tǒng)的交換方式，采用所謂的空間交換，即通過物理信道的轉(zhuǎn)接來完成交換方式，各條線路都是客觀存在的，交換的過程是相應(yīng)物理信道的連接和斷開。完成空分交換的設(shè)備是空分接續(xù)器，或稱交換矩陣。其過程是：主叫用戶A呼叫（撥號）接收端B，由接收器接收號碼進行分析，根據(jù)譯碼結(jié)果去控制交換裝置的執(zhí)行機構(gòu)（電子開關(guān)、繼電器等），接通到被叫用戶的一條物理鏈路，然后由接收端發(fā)回一個呼叫接收信號給主叫方，或者交換裝置確定被叫已接通，由交換裝置給主叫用戶發(fā)一個呼叫接收信號（一般為振鈴信號），這時，主叫A就可向被叫B發(fā)送數(shù)據(jù)直至結(jié)束，由交換機釋放該通信鏈路。第一百一十九頁，共271頁。

時分線路交換方式采用的是時分多路復(fù)用原理。在一條公用的通信線路上，接有多個終端，各用戶終端按一定的時間間隔輪流接通與終端相連的線路，被接通的線路使用公用線路進行通信，從而大大提高了線路利用率。此時用戶信號的傳輸在時間上是不連續(xù)的，但只要取樣速率足夠高，各用戶就可以正常進行通信。時分電路交換是按照一定的時間片來輪流接通各用戶進行信息交換的，因此，要求利用這種交換方式的通信系統(tǒng)傳輸?shù)男畔⒁彩前磿r間的長短分組傳輸?shù)?。這樣，在每一個接通時間內(nèi)可傳輸一個或幾個分組，因此他的信息傳輸過程是不連續(xù)的。第一百二十頁，共271頁。

小結(jié)：電路交換是一種預(yù)先分配線路資源的交換方式。在呼叫建立過程中，一部分線路資源就被分配給需要進行通信的一對用戶固定使用（在時分電路交換系統(tǒng)中這一對用戶將占用固定的時隙，時隙也可以看作是線路資源）。此后，這對用戶一直占用該線路，并可以進行基本上無延遲的信息傳輸，直到拆線為止，這一特點特別適合于電話通信，對于有時實性要求的數(shù)據(jù)通信，也希望采用電路交換方式。通信子網(wǎng)中的結(jié)點交換設(shè)備不能存儲數(shù)據(jù)，不能改變數(shù)據(jù)內(nèi)容，并且不具備差錯控制能力。第一百二十一頁，共271頁。報文交換不像線路交換那樣需要建立專用通道。它的原理是，信源將欲傳輸?shù)男畔⒔M成一個數(shù)據(jù)包，我們稱作報文。該報文上寫有信宿的地址。這樣的數(shù)據(jù)包送上網(wǎng)絡(luò)后，每個接收到的節(jié)點都先將它存在該節(jié)點處，然后按信宿的地址，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的具體傳輸情況，等待空閑的路由將報文轉(zhuǎn)發(fā)到下一個節(jié)點。經(jīng)過這樣的多次存儲—轉(zhuǎn)發(fā)，直至信宿，完成一次數(shù)據(jù)傳輸。

報文交換

存儲---轉(zhuǎn)發(fā)的基本概念：存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換（storeandforwardexchanging）方式與線路交換方式的主要區(qū)別表現(xiàn)在以下兩個方面：發(fā)送的數(shù)據(jù)與目的地址、源地址、控制信息按照一定格式組成一個數(shù)據(jù)單元（報文或報文分組）進入通信子網(wǎng)；通信子網(wǎng)中的結(jié)點是通信控制處理機，它負責完成數(shù)據(jù)單元的接收、差錯校驗、存儲、路選和轉(zhuǎn)發(fā)功能。第一百二十二頁，共271頁。第一百二十三頁，共271頁。

報文交換的主要優(yōu)點是：(1)報文是以存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式通過交換機。由于交換機輸入和輸出的信息速率、編碼格式等不同，因此，很容易實現(xiàn)各種類型終端之間的相互通信。(2)在報文交換過程中不需要建立專用通路，沒有電路持續(xù)過程（保持連通狀態(tài)），來自不同用戶的報文可以在一條線路上以報文為單位進行多路復(fù)用，線路可以以其最高的傳輸能力工作，大大地提高了線路的利用率。(3)用戶不需要叫通對方就可以發(fā)送報文，并可以節(jié)省通信終端操作人員的時間。如果需要，同一報文可以由交換機轉(zhuǎn)發(fā)到許多不同的收發(fā)地點，即實現(xiàn)同報文的通信（或廣播功能）。第一百二十四頁，共271頁。

報文交換的主要缺點：(1)由于每個節(jié)點在收到來自不同方向的報文后，都要將報文先排隊，尋找到下一個節(jié)點后再轉(zhuǎn)發(fā)出去，因此，信息通過節(jié)點交換（或路由）時產(chǎn)生的時延大，而且時延的變化也大，不利于實時通信。(2)交換機需要存儲用戶發(fā)送的報文，因為有的報文可能很長，所以要求交換機要有高速處理能力和大的存儲容量，一般要求配備大容量的磁盤和磁帶存儲器，導(dǎo)致交換機的設(shè)備比較龐大，費用較高。(3)報文交換不適合進行實時傳輸或交互式通信。第一百二十五頁，共271頁。(4)報文交換一般只適用于公眾電報和電子信箱業(yè)務(wù)。(5)由于報文交換在本質(zhì)上是一種主—從結(jié)構(gòu)方式，所有的信息都流入、流出交換機，若交換機發(fā)生故障，整個網(wǎng)絡(luò)都會癱瘓。因此許多系統(tǒng)都需要備份交換機，一個發(fā)生故障，另一個代它工作。同時，該系統(tǒng)的中心布局形式，造成所有信息流都要流經(jīng)中心交換機，交換機本身就成了潛在的瓶頸，會造成響應(yīng)時間長、吞吐量下降。第一百二十六頁，共271頁。分組交換

線路交換不利于實現(xiàn)不同類型的數(shù)據(jù)終端設(shè)備之間的相互通信，報文交換信息傳輸時延又太長，無法滿足許多數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的實時性要求，分組交換技術(shù)較好地解決了這些矛盾。

分組交換類似于報文交換，其主要差別在于：分組交換是數(shù)據(jù)量有限的報文交換。在報文交換中，我們對一個數(shù)據(jù)包的大小沒有限制，比如你要傳輸一篇文章，不管這篇文章有多長，它就是一個數(shù)據(jù)包，報文交換把它一次性傳送出去（可見報文交換要求每個節(jié)點必須具有足夠大的存儲空間）。而在分組交換中，要限制一個數(shù)據(jù)包的大小，即要把一個大數(shù)據(jù)包分成若干個小數(shù)據(jù)包（俗稱打包），每個小數(shù)據(jù)包的長度是固定的，典型值是一千位到幾千位，然后再按報文交換的方式進行數(shù)據(jù)交換。為區(qū)分這兩種交換方式，把小數(shù)據(jù)包（即分組交換中的數(shù)據(jù)傳輸單位）稱為分組（Packet）。第一百二十七頁，共271頁。分組交換方式可以分為：提供數(shù)據(jù)報服務(wù)的分組交換（數(shù)據(jù)報：Datagram）提供虛電路服務(wù)的分組交換（虛電路：VirtualCircuit,VC）

數(shù)據(jù)報——該方式非常像報文交換，是一種無連接型（Connectionless）的服務(wù)。每個分組在網(wǎng)絡(luò)中的傳輸路徑與時間完全由網(wǎng)絡(luò)的具體情況而隨機確定。因此，會出現(xiàn)信宿收到的分組順序與信源發(fā)送時的不一樣，先發(fā)的可能后到，而后發(fā)的卻有可能先到。這就要求信宿有對分組重新排序的能力，具有這種功能的設(shè)備叫分組拆裝設(shè)備(PAD，PacketAssemblyandDisassemblyDevice），通信雙方各有一個。數(shù)據(jù)報要求每個