數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)學(xué)時(shí)

數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)學(xué)時(shí)1第一頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六2.1數(shù)據(jù)通信模型2.1.1基本概念

1、信息（Information）

通信的目的是為了交換信息。信息的載體可以包含語音、音樂、圖形、圖像、文字和數(shù)據(jù)等多種媒體。計(jì)算機(jī)終端產(chǎn)生的信息一般是字母、數(shù)字和符號(hào)的組合。2、數(shù)據(jù)（Data）

數(shù)據(jù)通信是指在不同計(jì)算機(jī)之間傳送表示信息的（字母、數(shù)字、符號(hào)）二進(jìn)制代碼0和1比特序列的過程。被傳輸?shù)亩M(jìn)制代碼稱為數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)有兩種：模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。2第二頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六3、信號(hào)（Signal）

信號(hào)是數(shù)據(jù)在傳輸過程中的表示形式。模擬信號(hào)（AnalogSignal）是一種波形連續(xù)變換的電信號(hào)，取值可以是無限個(gè)，比如電話線上傳送的按照聲音的強(qiáng)弱幅度連續(xù)變化的電信號(hào)。波形如圖（a）所示。數(shù)字信號(hào)（DigitalSignal）是一種離散信號(hào)，取值是有限的，比如計(jì)算機(jī)中所產(chǎn)生的電信號(hào)，它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)。波形如圖（b）所示。2.1.2數(shù)據(jù)通信模型（不要求）3第三頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六1、數(shù)據(jù)通信速率（傳輸速率）

數(shù)據(jù)在信道中傳輸?shù)乃俣?。有兩種：碼元速率和信息速率。

碼元（Codecell）：時(shí)間軸上的一個(gè)信號(hào)編碼單元。1）碼元速率RB：每秒鐘傳送的碼元數(shù)，單位為波特/秒（Baud/s），又稱為波特率。在數(shù)字通信系統(tǒng)中，由于數(shù)字信號(hào)是用離散值表示的，每個(gè)離散值就是一個(gè)碼元。2）信息速率Rb：每秒鐘傳送的信息量，單位為比特/秒（bit/s），又稱為比特率。

一般來說，對(duì)于采用M進(jìn)制信號(hào)傳輸信號(hào)時(shí)，信息速率和碼元速率之間的關(guān)系是：

Rb＝RBlog2M

例如：當(dāng)波特率為9600時(shí),若M=2，數(shù)據(jù)傳輸率為9600b/s若M=16，數(shù)據(jù)傳輸率為4*9600=38.4kb/s

二進(jìn)制傳輸中，信息速率與碼元速率相等。2.2數(shù)據(jù)通信的技術(shù)指標(biāo)

4第四頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六2、誤碼率和誤比特率

誤碼率：碼元在傳輸過程中，錯(cuò)誤碼元占總傳輸碼元的概率。

1）誤碼率Pe＝傳輸出錯(cuò)的碼元數(shù)/傳輸?shù)目偞a元數(shù)2）誤比特率Pb＝傳輸出錯(cuò)的比特?cái)?shù)/傳輸?shù)目偙忍財(cái)?shù)在二進(jìn)制傳輸中，誤碼率也稱為誤比特率。3、信道帶寬與信道容量

1）信道帶寬：信道中傳輸?shù)男盘?hào)在不失真的情況下所占用的頻率范圍，通常稱為信道的通頻帶，單位用赫茲（Hz）表示。

信道帶寬是由信道的物理特性所決定的。例如，電話線路的頻率范圍在300~3400Hz，則它的帶寬范圍也在300~3400Hz。5第五頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六2）信道容量：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)信道上所能傳輸?shù)淖畲蟊忍財(cái)?shù)，即最大傳輸速率，用比特每秒（bit/s）表示。它是衡量一個(gè)信道傳輸數(shù)字信號(hào)的重要參數(shù)。當(dāng)傳輸速率超過信道的最大信號(hào)傳輸速率時(shí)就會(huì)產(chǎn)生失真。

通常，信道容量和信道帶寬成正比的關(guān)系。帶寬越大，容量越高，要提高信號(hào)的傳輸率，信道就要有足夠的帶寬。增加信道帶寬是可以增加信道容量。但實(shí)際上，信道帶寬的無限增加并不能使信道容量無限增加，其原因是①信道中存在噪聲或干擾，制約了帶寬的增加。②信道帶寬是由信道的物理特性所決定的。6第六頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六帶寬與數(shù)據(jù)傳輸率的關(guān)系（信道的最大數(shù)據(jù)傳輸率）

I）Nyquist（奈奎斯特）公式：用于無噪聲理想低通信道

Nyquist公式為估算已知帶寬,信道的最高數(shù)據(jù)傳輸速率提供了依據(jù)。例如，話音級(jí)線路的帶寬約為3.1kHz，根據(jù)上式計(jì)算的信道最大數(shù)據(jù)傳輸率如右表所示。C=2Wlog2MC=數(shù)據(jù)傳輸率，單位b/sW=帶寬，單位HzM=信號(hào)編碼級(jí)數(shù)（信號(hào)或電平的個(gè)數(shù)）M最大數(shù)據(jù)率26200b/s412400b/s818600b/s1624800b/s3231000b/s7第七頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六非理想信道實(shí)際的信道上存在損耗、延遲、噪聲。損耗引起信號(hào)強(qiáng)度減弱，導(dǎo)致信噪比S/N降低。延遲會(huì)使接收端的信號(hào)產(chǎn)生畸變。噪聲會(huì)破壞信號(hào)，產(chǎn)生誤碼。例如：數(shù)據(jù)傳輸速率為56kb/s時(shí)，持續(xù)時(shí)間0.01s的干擾會(huì)破壞約560個(gè)比特。8第八頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六II）Shannon（香農(nóng)）公式：用于有噪聲干擾信道例：信道帶寬W=3.1kHz，S/N=2000，則

C=3100×log2（1+2000）≈34kb/s

即該信道上的最大數(shù)據(jù)傳輸率不會(huì)大于34kb/s。信噪比的單位也可用分貝(dB)表示：S/NdB=10log10S/N所以，若S/NdB=30dB，則S/N=1000。C=Wlog2（1+S/N）

C:傳輸率，單位b/sW:帶寬，單位HzS/N:信噪比9第九頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六Nyquist公式和Shannon公式的比較C=2Wlog2M用于理想信道（這樣的信道存在嗎？）數(shù)據(jù)傳輸率隨信號(hào)編碼級(jí)數(shù)增加而增加。C=Wlog2（1+S/N）用于有噪聲信道（實(shí)際的信道總是有噪聲！）無論信號(hào)編碼級(jí)數(shù)增加到多少，此公式給出了有噪聲信道可能達(dá)到的最大數(shù)據(jù)傳輸速率上限。原因：噪聲的存在將使編碼級(jí)數(shù)不可能無限增加。10第十頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六2.3數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)

2.2.1數(shù)據(jù)的通信方式（并/串行通信）1、并行通信

數(shù)據(jù)以成組的方式在多個(gè)并行信道上同時(shí)進(jìn)行傳輸。

方式：將構(gòu)成1個(gè)字符代碼的幾位二進(jìn)制比特分別通過幾個(gè)并行的信道同時(shí)傳輸，如，并行傳輸中一次傳送8個(gè)比特。優(yōu)缺點(diǎn)：速度快，但發(fā)送端與接收端之間有若干條線路，費(fèi)用高，僅適合于近距離和高速率的通信。并行通信在計(jì)算機(jī)內(nèi)部總線以及并行口通信中已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。11第十一頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六2、串行通信

數(shù)據(jù)以串行方式在一條信道上傳輸。由于計(jì)算機(jī)內(nèi)部都采用并行通信，因此，數(shù)據(jù)在發(fā)送之前，要將計(jì)算機(jī)中的字符進(jìn)行并/串變換，在接收端再通過串/并變換，還原成計(jì)算機(jī)的字符結(jié)構(gòu)，這樣才能實(shí)現(xiàn)串行通信。優(yōu)缺點(diǎn)：收、發(fā)雙方只需要一條傳輸信道，易于實(shí)現(xiàn)，成本低，但速度比較低。串行通信通過計(jì)算機(jī)的串行口得到廣泛的應(yīng)用，而且在遠(yuǎn)程通信中一般采用串行通信方式。12第十二頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六2.2.2信道的通信方式

按照信號(hào)傳送方向與時(shí)間的關(guān)系，信道的通信方式可以分為單工、半雙工和全雙工三種。1.單工通信

單工方式指通信信道是單向信道，數(shù)據(jù)信號(hào)僅沿一個(gè)方向傳輸，發(fā)送方只能發(fā)送不能接收，而接收方只能接收而不能發(fā)送，任何時(shí)候都不能改變信號(hào)傳送方向。例如，無線電廣播和電視都屬于單工通信。13第十三頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六2.半雙工通信半雙工通信是指信號(hào)可以沿兩個(gè)方向傳送，但同一時(shí)刻一個(gè)信道只允許單方向傳送，即兩個(gè)方向的傳輸只能交替進(jìn)行。當(dāng)改變傳輸方向時(shí)，要通過開關(guān)裝置進(jìn)行切換。

半雙工信道適合于會(huì)話式通信。例如，公安系統(tǒng)使用的“對(duì)講機(jī)”和軍隊(duì)使用的“步話機(jī)”。半雙工方式在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中適用于終端與終端之間的會(huì)話式通信。

14第十四頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六3.全雙工通信

全雙工通信是指數(shù)據(jù)可以同時(shí)沿相反的兩個(gè)方向進(jìn)行雙向傳輸。

例如，現(xiàn)實(shí)生活中的電話機(jī)通話就是一個(gè)全雙工的通信過程。15第十五頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六2.2.3信號(hào)的傳輸方式1、基帶傳輸基帶傳輸是一種最簡(jiǎn)單最基本的傳輸方式。在信道上直接傳送數(shù)據(jù)的基帶信號(hào)稱為基帶傳輸。一般來說，要將信源的數(shù)據(jù)經(jīng)過變換變?yōu)橹苯觽鬏數(shù)臄?shù)字基帶信號(hào)是由編碼器完成的?；鶐鬏斚到y(tǒng)安裝簡(jiǎn)單、成本低，主要用于總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的局域網(wǎng)，在2.5km的范圍內(nèi)，可以達(dá)到10Mb/s的傳輸速率。16第十六頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六2、頻帶傳輸頻帶傳輸是指數(shù)字信號(hào)調(diào)制成音頻信號(hào)后再發(fā)送和傳輸，到達(dá)接收端時(shí)再把音頻信號(hào)解調(diào)成原來的數(shù)字信號(hào)。在實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離通信時(shí)，經(jīng)常借助于電話系統(tǒng)，此時(shí)需要采用頻帶傳輸方式。3、寬帶傳輸寬帶傳輸常采用75Ω的同軸電纜或光纖作為傳輸介質(zhì)，帶寬為300MHz。使用時(shí)通常將整個(gè)帶寬劃分為若干個(gè)子頻帶，分別用這些子頻帶來傳送音頻信號(hào)、視頻信號(hào)以及數(shù)字信號(hào)。寬帶同軸電纜原是用來傳輸電視信號(hào)的，當(dāng)用它來傳輸數(shù)字信號(hào)時(shí)，需要利用電纜調(diào)制解調(diào)器（CableModem）把數(shù)字信號(hào)變換成頻率為幾十兆赫茲到幾百兆赫茲的模擬信號(hào)。17第十七頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六什么是交換？按某種方式動(dòng)態(tài)分配傳輸線路資源。例如，電話交換機(jī)在用戶呼叫時(shí)為用戶選擇一條可用的線路進(jìn)行接續(xù)。用戶掛機(jī)后則斷開該線路，該線路又可分配給其它用戶。最初的交換：人工轉(zhuǎn)接交換為什么要采用交換技術(shù)？節(jié)省線路投資，提高線路利用率。實(shí)現(xiàn)交換的方法主要有：

電路交換存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換報(bào)文交換分組交換數(shù)據(jù)報(bào)方式虛電路方式2.4數(shù)據(jù)交換技術(shù)18第十八頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六

電路交換（CircuitSwitching），也稱為線路交換，它是一種直接的交換方式，在一對(duì)需要進(jìn)行通信的節(jié)點(diǎn)之間建立一條臨時(shí)的專用通道，即建立一條專用的傳輸通道，既可以是物理通道又可以是邏輯通道。2.4.1電路交換

19第十九頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六1、特點(diǎn)：數(shù)據(jù)傳輸前需要建立一條端到端的通路。

——稱為“面向連接的”（典型例子：電話）通信過程：建立連接→數(shù)據(jù)通信→釋放連接2、優(yōu)缺點(diǎn)：建立連接的時(shí)間長；一旦建立連接就獨(dú)占線路，線路利用率低；無糾錯(cuò)機(jī)制；建立連接后，傳輸可靠、傳輸延遲小、實(shí)時(shí)性好。

**電路交換不適用于計(jì)算機(jī)通信：因?yàn)橛?jì)算機(jī)數(shù)據(jù)具有突發(fā)性的特點(diǎn)，真正傳輸數(shù)據(jù)的時(shí)間不到10%。例如：建立連接的時(shí)間為0.5秒，計(jì)算機(jī)以1Mb/s的速率發(fā)送10k字節(jié)。線路利用率＝？20第二十頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六21第二十一頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六2.4.2存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換

存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換（StoreandForwardSwitching）可分為報(bào)文存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換與分組存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換兩種方式。其中，分組存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換方式又可以分為數(shù)據(jù)報(bào)與虛電路方式。采用存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的郵政通信工作模式22第二十二頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六1.報(bào)文交換（MessageSwitching）

（1）報(bào)文:需要發(fā)送的整個(gè)數(shù)據(jù)塊，如一個(gè)數(shù)據(jù)文件、一篇新聞稿件等，而不是數(shù)據(jù)的一部分。每個(gè)報(bào)文包括三個(gè)部分：報(bào)頭、正文和報(bào)尾。報(bào)頭：報(bào)文號(hào)、源地址和目的地址；正文：發(fā)送的數(shù)據(jù)塊；報(bào)尾：報(bào)文的校驗(yàn)信息，用來進(jìn)行差錯(cuò)檢查和糾錯(cuò)。通常，對(duì)較為連續(xù)的數(shù)據(jù)流（如話音），電路交換是一種易于使用的技術(shù)。對(duì)于數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信，廣泛使用的是報(bào)文交換技術(shù)。（2）網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)：通常為一臺(tái)專用計(jì)算機(jī)，備有足夠的外存，以便在報(bào)文進(jìn)入時(shí)進(jìn)行緩沖存儲(chǔ)。節(jié)點(diǎn)接收一個(gè)報(bào)文之后，報(bào)文暫時(shí)存放在節(jié)點(diǎn)的存儲(chǔ)設(shè)備之中，等輸出電路空閑時(shí)，再根據(jù)報(bào)文中所指的目的地址轉(zhuǎn)發(fā)到下一個(gè)合適的節(jié)點(diǎn)，如此往復(fù)，直到報(bào)文到達(dá)目標(biāo)數(shù)據(jù)終端為止。23第二十三頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六報(bào)文交換的特點(diǎn)：（1）源節(jié)點(diǎn)和目標(biāo)節(jié)點(diǎn)在通信時(shí)不需要建立一條專用的通道，僅在相鄰節(jié)點(diǎn)傳輸報(bào)文時(shí)建立節(jié)點(diǎn)間的連接?！Q為“無連接的”（典型例子：電報(bào)）；（2）與電路交換相比，報(bào)文交換沒有建立電路和拆除電路所需的等待和時(shí)延；（3）線路利用率高，節(jié)點(diǎn)間可根據(jù)電路情況選擇不同的速度傳輸，能高效地傳輸數(shù)據(jù)；（不用獨(dú)占）（4）要求節(jié)點(diǎn)具備強(qiáng)的報(bào)文數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力，一般節(jié)點(diǎn)由微機(jī)或小型機(jī)擔(dān)當(dāng)；24第二十四頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六（5）數(shù)據(jù)傳輸可靠性高。（有差錯(cuò)檢查；某線路有故障可選其他路徑）；（6）整個(gè)報(bào)文（Message）作為一個(gè)整體一起發(fā)送。每個(gè)節(jié)點(diǎn)都要把報(bào)文完整的接收、存儲(chǔ)、檢錯(cuò)、糾錯(cuò)、轉(zhuǎn)發(fā)，產(chǎn)生了節(jié)點(diǎn)延遲；（7）報(bào)文交換對(duì)報(bào)文長度沒有限制，報(bào)文大小不一，造成存儲(chǔ)管理復(fù)雜，緩沖器無法分配；大報(bào)文造成存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的延時(shí)過長，且對(duì)存儲(chǔ)容量要求較高；（8）報(bào)文出錯(cuò)后整個(gè)報(bào)文要全部重發(fā)。

比較：下載時(shí)若無斷點(diǎn)續(xù)傳功能，一旦出錯(cuò)你會(huì)怎樣做？針對(duì)報(bào)文交換的缺點(diǎn)提出了一種改進(jìn)方式——分組交換（包交換）。25第二十五頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六

將報(bào)文分割成若干個(gè)大小相等的分組（Packet）進(jìn)行存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)。分組頭部信息中應(yīng)包含分組編號(hào)。

特點(diǎn)：（1）數(shù)據(jù)傳輸前不需要建立一條端到端的通路——也是“無連接的”。（2）強(qiáng)大的功能，如糾錯(cuò)機(jī)制、流量控制、擁塞控制、路由選擇等。

優(yōu)缺點(diǎn)：（1）對(duì)轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)的存儲(chǔ)要求較低，可以用內(nèi)存來緩沖分組——速度快；（2）轉(zhuǎn)發(fā)延時(shí)小——適用于交互式通信；（3）某個(gè)分組出錯(cuò)可以僅重發(fā)出錯(cuò)的分組——效率高；（4）各分組可通過不同路徑傳輸，容錯(cuò)性好。（5）需要分割報(bào)文和重組報(bào)文，增加了端節(jié)點(diǎn)的負(fù)擔(dān)。2.分組交換（PacketSwitching）（P60-62）

26第二十六頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六（1）數(shù)據(jù)報(bào)方式（Datagram）各報(bào)文分組中包含目的節(jié)點(diǎn)的地址，可根據(jù)各報(bào)文分組獨(dú)立地確定路由（傳輸路徑）不能保證報(bào)文分組按序到達(dá)，目的節(jié)點(diǎn)需要按分組編號(hào)重新排序和組裝數(shù)據(jù)報(bào)方式不能保證分組按序到達(dá)分組可能通過多個(gè)路徑穿越網(wǎng)絡(luò)27第二十七頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六28第二十八頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六數(shù)據(jù)報(bào)分組交換的特點(diǎn)：（a）每一個(gè)報(bào)文分組在傳輸過程中都必須帶有源節(jié)點(diǎn)地址和目的節(jié)點(diǎn)地址。（b）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)。（c）同一報(bào)文的不同分組到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)時(shí)可能出現(xiàn)亂序、重復(fù)或丟失現(xiàn)象。（d）使用數(shù)據(jù)報(bào)分組交換的方式時(shí)，數(shù)據(jù)報(bào)文傳輸延遲較大，適用于突發(fā)性通信，但不適用于長報(bào)文、會(huì)話式通信。29第二十九頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六（2）虛電路方式（VirtualCircuit）通信前預(yù)先建立一條邏輯連接——虛電路虛電路是由其路徑上的所有交換機(jī)中的路由表定義的類比：鐵路系統(tǒng)（旅客/列車:分組，鐵路網(wǎng):網(wǎng)絡(luò)，火車站:節(jié)點(diǎn)）“西安－北京”這條線路可以看成是一條虛路徑通信也需要三個(gè)過程：建立連接－數(shù)據(jù)傳輸－拆除連接建立虛電路時(shí)，交換機(jī)將預(yù)留傳輸時(shí)所需的所有資源虛電路的路由在建立時(shí)確定，傳輸數(shù)據(jù)時(shí)則不再需要數(shù)據(jù)傳輸時(shí)只需指定虛電路號(hào)，分組即可按虛電路的路由穿越網(wǎng)絡(luò)——“數(shù)字管道”提供的是“面向連接”的服務(wù)不像電路交換那樣始終占用一條端到端的物理通道，只是斷續(xù)地依次占用傳輸路徑上各個(gè)鏈路段——與鐵路系統(tǒng)類比！可以看成是采用了電路交換思想的分組交換能夠保證分組按序到達(dá)30第三十頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六分組通過預(yù)先建立好的虛電路穿越網(wǎng)絡(luò)31第三十一頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六32第三十二頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六虛電路分組交換的特點(diǎn)：（1）虛電路無專用電路，而是選定了特定路徑進(jìn)行傳輸，各分組所途徑的所有節(jié)點(diǎn)都對(duì)這些分組進(jìn)行存儲(chǔ)/轉(zhuǎn)發(fā)，而電路交換無此功能。（2）一次通信的所有分組都從這條邏輯連接的虛電路上通過，不再進(jìn)行路由選擇。因此，各個(gè)分組不必帶有源地址、目的地址等輔助信息，只需要攜帶虛電路標(biāo)識(shí)號(hào)。各個(gè)分組到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)不會(huì)出現(xiàn)丟失、重復(fù)與亂序的現(xiàn)象。（3）節(jié)點(diǎn)只需要做差錯(cuò)檢測(cè)，而不需要做路徑選擇。（4）通信子網(wǎng)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以和任何節(jié)點(diǎn)建立多條虛電路連接。33第三十三頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六2.4.3三種交換方式比較

電路交換、存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換（報(bào)文交換、分組交換）

34第三十四頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六電路交換與分組交換的區(qū)別：1、電路交換中信道的帶寬是靜態(tài)分配的，而分組交換中是動(dòng)態(tài)分配和釋放的；2、電路交換是完全透明的，發(fā)送方與接收方可使用任何速率、任意幀格式進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。而分組交換中，必須按一定的數(shù)據(jù)速率和幀格式通信；3、計(jì)費(fèi)方法不同。電路交換中，通信費(fèi)用取決于通話的時(shí)間和距離，與通話量無關(guān)（原因：獨(dú)占信道）。分組交換中，費(fèi)用主要按通信流量來計(jì)算，適當(dāng)考慮通話時(shí)間和距離。35第三十五頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六2.5差錯(cuò)控制1、差錯(cuò)控制的概念在通信過程中，發(fā)現(xiàn)、檢測(cè)差錯(cuò)并進(jìn)行糾正。2、差錯(cuò)控制的原因不存在理想的信道→傳輸總會(huì)出錯(cuò)

與語音、圖像傳輸不同，計(jì)算機(jī)通信要求極低的差錯(cuò)率。3、產(chǎn)生差錯(cuò)的因素信號(hào)本身：衰減、反射、串?dāng)_；熱噪聲：由信道的電氣特性引起的信號(hào)幅度、頻率、相位的畸變；沖擊噪聲：閃電、外界電磁干擾、大功率電機(jī)的啟停等。4、差錯(cuò)控制的基本方法接收方進(jìn)行差錯(cuò)檢測(cè)，并向發(fā)送方應(yīng)答，告知是否正確接收。36第三十六頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六5、差錯(cuò)控制的技術(shù)（1）自動(dòng)請(qǐng)求重發(fā)AutomaticRepeatRequest

（ARQ）利用編碼的方法在數(shù)據(jù)接收端檢測(cè)差錯(cuò)，當(dāng)檢測(cè)出差錯(cuò)后，設(shè)法通知發(fā)送端重新發(fā)送數(shù)據(jù)，直到無差錯(cuò)為止。停等式ARQ每發(fā)送一數(shù)據(jù)幀就需要一個(gè)應(yīng)答幀只重傳剛才出錯(cuò)的幀全部重發(fā)式Go-back-NARQ可每發(fā)送N個(gè)數(shù)據(jù)幀需要一個(gè)應(yīng)答幀需重傳前面（N-i+1）幀（0≤i≤N）（i表示出錯(cuò)的數(shù)據(jù)幀）選擇重傳式ARQ可每發(fā)送N個(gè)數(shù)據(jù)幀需要一個(gè)應(yīng)答幀只重傳出錯(cuò)的幀（要求發(fā)送方緩存出錯(cuò)數(shù)據(jù)幀重發(fā)前接收的所有未被確認(rèn)的數(shù)據(jù)幀）37第三十七頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六

（2）前向糾錯(cuò)利用編碼的方法，接收數(shù)據(jù)端不僅對(duì)接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)檢測(cè)出差錯(cuò)后能自動(dòng)糾正差錯(cuò)。6、差錯(cuò)控制編碼（1）糾錯(cuò)碼讓每個(gè)傳輸?shù)姆纸M都帶上足夠的冗余信息，以便在接收端能發(fā)現(xiàn)并自動(dòng)糾正傳輸中的差錯(cuò)。實(shí)現(xiàn)復(fù)雜、造價(jià)高，在計(jì)算機(jī)通信中很少使用。（2）檢錯(cuò)碼讓分組僅包含足以使接收端發(fā)現(xiàn)差錯(cuò)的冗余信息，但不能確定錯(cuò)誤位的位置，自己不能糾正傳輸差錯(cuò)。38第三十八頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六

檢錯(cuò)碼主要有兩種編碼方法：（1）奇偶校驗(yàn)（ParityChecking）可以在兩個(gè)級(jí)別上實(shí)現(xiàn)：在原始數(shù)據(jù)字節(jié)的最高位（或最低位）增加一個(gè)奇偶校驗(yàn)位，使結(jié)果中1的個(gè)數(shù)為奇數(shù)（奇校驗(yàn)）或偶數(shù)（偶校驗(yàn)）。例如：1100010增加偶校驗(yàn)位后為11100010若接收方收到的字節(jié)奇偶校驗(yàn)結(jié)果不正確，就可以知道傳輸中發(fā)生了錯(cuò)誤。在通信過程中實(shí)現(xiàn)：在發(fā)送時(shí)增加奇偶校驗(yàn)位。只能用于面向字符的通信協(xié)議中。無論是奇校驗(yàn)還是偶校驗(yàn)都只能檢測(cè)出奇數(shù)個(gè)位錯(cuò)，偶數(shù)個(gè)位錯(cuò)則不能檢出（why？）。39第三十九頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六*（2）循環(huán)冗余校驗(yàn)（CRC,CyclicRedundancyCheck）一種通過多項(xiàng)式除法檢測(cè)錯(cuò)誤的方法。核心思想是將待傳輸?shù)臄?shù)據(jù)位串看成系數(shù)為0或1的多項(xiàng)式。差錯(cuò)檢測(cè)原理： 收發(fā)雙方約定一個(gè)生成多項(xiàng)式G(x)，發(fā)送方根據(jù)發(fā)送的數(shù)據(jù)和G(x)計(jì)算出CRC校驗(yàn)和并把它加在數(shù)據(jù)的末尾。接收方則用G(x)去除接收到的數(shù)據(jù)，若有余數(shù)，則傳輸有錯(cuò)。校驗(yàn)和是16位或32位的位串。CRC校驗(yàn)的關(guān)鍵是如何計(jì)算校驗(yàn)和。40第四十頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六

CRC校驗(yàn)和的計(jì)算以數(shù)據(jù)塊（幀,Frame）為單位進(jìn)行校驗(yàn)將數(shù)據(jù)塊構(gòu)成的位串看成是系數(shù)為0或1的多項(xiàng)式如110001，可表示成多項(xiàng)式x5+x4+1若G(x)為r階，幀為m位，其多項(xiàng)式為M(x)，則在幀后面添加r個(gè)0，成為m+r位，相應(yīng)多項(xiàng)式2rM(x)

按模2除法用2rM(x)除以G(x)：商Q(x)，余R(x)即：2rM(x)=G(x)Q(x)+R(x)按模2加法把2rM(x)與余數(shù)R(x)相加，結(jié)果就是要傳送的帶校驗(yàn)和的幀的多項(xiàng)式T(x)：即：T(x)=2rM(x)+R(x)實(shí)際上，T(x)=2rM(x)+R(x)=[G(x)Q(x)+R(x)]+R(x)=G(x)Q(x)(模2運(yùn)算)

所以，若接收的T(x)正確，則它肯定能被G(x)除盡。41第四十一頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六CRC校驗(yàn)碼的檢錯(cuò)能力：可檢出所有奇數(shù)個(gè)錯(cuò)；可檢出所有單/雙錯(cuò)；可檢出所有≤G(x)長度的突發(fā)錯(cuò)。常用的生成多項(xiàng)式G(x)：CRC16=x16+x15+x2+1CRC32=x32+x26+x23+x22+x16+x11+x10+x8+x7+x5+x4+x2+x+142第四十二頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六2.6傳輸介質(zhì)（P35—38）1、傳輸介質(zhì)傳輸信號(hào)經(jīng)過的各種物理環(huán)境物理上將計(jì)算機(jī)相互連接起來的介質(zhì)2、傳輸介質(zhì)的種類同軸電纜雙絞線（非屏蔽雙絞線（UTP）、屏蔽雙絞線（STP））光纖無線、衛(wèi)星通信43第四十三頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六44第四十四頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六（1）雙絞線（TwistPair，TP）應(yīng)用領(lǐng)域：電話網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)內(nèi)導(dǎo)體芯線絕緣內(nèi)屏蔽外屏蔽（非屏蔽雙絞線沒有）外套--螺旋絞合的雙導(dǎo)線--每根可4對(duì)、25對(duì)、1800對(duì)--典型連接距離100m（LAN）--使用RJ45插座、插頭--優(yōu)缺點(diǎn)：成本低組裝密度高、節(jié)省空間安裝容易（綜合布線系統(tǒng)）平衡傳輸（高速率）抗干擾性一般連接距離短45第四十五頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六屏蔽雙絞線(STP)非屏蔽雙絞線(UTP)用鋁箔屏蔽，以減少干擾和串音，應(yīng)用較少雙絞線外無任何屏蔽層，應(yīng)用廣泛常用的雙絞線：3類（16Mb/s）和5類（155Mb/s）兩種46第四十六頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六（a）非屏蔽雙絞線（UTP）優(yōu)點(diǎn)：尺寸小、重量輕、易彎曲價(jià)格便宜容易安裝和維護(hù)RJ-45連接器牢固、可靠缺點(diǎn)：抗干擾能力較弱傳輸距離比較短分類：

3類線、4類線、5類線和超5類線

UTP非常適合于樓宇內(nèi)部的結(jié)構(gòu)化布線47第四十七頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六（b）屏蔽雙絞線（TP）優(yōu)點(diǎn)：傳輸質(zhì)量較高電纜尺寸和重量與UTP相當(dāng)缺點(diǎn)：安裝不合適有可能引入外界干擾48第四十八頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六（2）光纖（OpticalFiber）依靠光波承載數(shù)據(jù)，光脈沖在玻璃纖維中傳播優(yōu)缺點(diǎn)：傳輸帶寬高：僅受光電轉(zhuǎn)換器件的限制（＞100Gb/s）