第2章通信基礎(chǔ)知識(shí)6h課件

第二章數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識(shí)本章重點(diǎn)基本概念●多路復(fù)用信道●數(shù)據(jù)交換技術(shù)傳輸媒體●差錯(cuò)控制編碼8/8/20231計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信第二章數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識(shí)本章重點(diǎn)8/1/20231計(jì)算數(shù)據(jù)(Data)：傳遞（攜帶）信息的實(shí)體，信息(Information)則是數(shù)據(jù)的內(nèi)容或解釋。--模擬(Analog)數(shù)據(jù)與數(shù)字(Digital)數(shù)據(jù)信號(hào)(Signal)：數(shù)據(jù)的物理量編碼（通常為電編碼），數(shù)據(jù)以信號(hào)的形式傳播。--模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)--基帶(Baseband)與寬帶(Broadband)信號(hào)●一些術(shù)語(yǔ)解釋解釋解釋2.1基本概念8/8/20232計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信數(shù)據(jù)(Data)：傳遞（攜帶）信息的實(shí)體，信息(Inform模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)模擬數(shù)據(jù)：時(shí)間上連續(xù)，包含無(wú)窮多個(gè)值數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)：時(shí)間上離散，僅包含有限數(shù)目的預(yù)定值例如：電流值、電壓值、溫度值：0.1A5V40C0

開(kāi)關(guān)量：二進(jìn)制0，116進(jìn)制8/8/20233計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)模擬數(shù)據(jù)：時(shí)間上連續(xù)，包含無(wú)窮多個(gè)值例如模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)模擬信號(hào)：時(shí)間上連續(xù)，包含無(wú)窮多個(gè)值數(shù)字信號(hào)：時(shí)間上離散，僅包含有限數(shù)目的預(yù)定值tta)模擬信號(hào)b)數(shù)字信號(hào)8/8/20234計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)模擬信號(hào)：時(shí)間上連續(xù)，包含無(wú)窮多個(gè)值tt基帶(Baseband)與寬帶(Broadband)信號(hào)基帶信號(hào)：將“0”和“1”直接用兩種電壓表示，在線路上傳輸，即原始信號(hào)所占的基本頻帶。頻帶信號(hào)：將基帶信號(hào)調(diào)制到較高頻段進(jìn)行傳輸。寬帶信號(hào)：將多路基帶信號(hào)分別調(diào)制到一條電纜的不同頻段進(jìn)行傳輸。8/8/20235計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信基帶(Baseband)與寬帶(Broadband信道(Channel)：傳送信息的媒體（或通路）。與電路區(qū)分

分為：模擬信道；數(shù)字信道碼元(CodeCell)：時(shí)間軸上的一個(gè)信號(hào)編碼單元即：一個(gè)單位脈沖信號(hào)為一碼元。

t碼元1碼元2碼元3碼元4碼元5信號(hào)同步脈沖同步脈沖：用于碼元的同步定時(shí)，識(shí)別碼元的開(kāi)始8/8/20236計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信信道(Channel)：傳送信息的媒體（或通路）。與電路區(qū)分

當(dāng)一個(gè)單位脈沖信號(hào)表示二進(jìn)制碼兩個(gè)有效值時(shí)(0,1)，一碼元由一位構(gòu)成；當(dāng)一個(gè)單位脈沖信號(hào)表示二進(jìn)制碼四個(gè)有效值時(shí)(00,01,10,11)，一碼元由兩位構(gòu)成；

一個(gè)信號(hào)往往可以攜帶多個(gè)二進(jìn)制位，所以在固定的信息傳輸速率下，比特率往往大于波特率。換句話說(shuō)，一個(gè)碼元中可以傳送多個(gè)比特（bit）。

碼元位數(shù)D=log2WW：有效值狀態(tài)

8/8/20237計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信當(dāng)一個(gè)單位脈沖信號(hào)表示二進(jìn)制碼兩個(gè)有效值時(shí)(0波特率(Baud)：每秒傳送的碼元數(shù)。碼元速率

1Baud=（log2M）bps

其中M是信號(hào)的編碼級(jí)數(shù)。也可以寫(xiě)成 Rbit=Rbaudlog2M消息速率：指單位時(shí)間內(nèi)所傳送的消息數(shù)量。（字節(jié)/秒B/s）傳輸速率：比特率(BitRate)：數(shù)據(jù)傳輸速率(bps，b/s)。指每秒傳輸?shù)亩M(jìn)制碼位數(shù)，數(shù)據(jù)速率●數(shù)據(jù)通信的主要技術(shù)指標(biāo)：8/8/20238計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信波特率(Baud)：每秒傳送的碼元數(shù)。碼元速率傳輸速率：●數(shù)帶寬(Bandwidth)：信號(hào)或信道占據(jù)的頻率范圍(Hz)

信號(hào)帶寬：信號(hào)占據(jù)的頻率范圍

信道帶寬：信道占據(jù)的頻率范圍

關(guān)系：信道帶寬>信號(hào)帶寬信號(hào)才能通過(guò)信道信道容量(Channelcapacity)：信道的最大數(shù)據(jù)率

誤碼率(Biterrorrate)：信道傳輸可靠性指標(biāo)

P=要求：誤碼率<10-6。即平均傳送1兆位錯(cuò)一位傳輸?shù)目偽粩?shù)錯(cuò)誤的位數(shù)8/8/20239計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信帶寬(Bandwidth)：信號(hào)或信道占據(jù)的頻率范圍(Hz)信息編碼：將信息用二進(jìn)制數(shù)表示的方法。數(shù)據(jù)編碼：將數(shù)據(jù)用物理量表示的規(guī)則。例如：字母‘A’的ASCII編碼為01000001，其數(shù)據(jù)編碼可能為01000001t8/8/202310計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信信息編碼：將信息用二進(jìn)制數(shù)表示的方法。01000001t8/●通信系統(tǒng)模型通信的三個(gè)要素：信源、信宿和信道任何一個(gè)通信系統(tǒng)都可以抽象為以下模型：噪聲信源編碼調(diào)制信道解調(diào)解碼信宿編碼器：數(shù)據(jù)適合傳輸?shù)男盘?hào)——便于識(shí)別、糾錯(cuò)調(diào)制器：信號(hào)適合傳輸?shù)男问健搭l率、幅度、相位解調(diào)器：接收波形數(shù)字信號(hào)序列解碼器：傳輸信號(hào)原始數(shù)據(jù)8/8/202311計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信●通信系統(tǒng)模型通信的三個(gè)要素：信源、信宿和信道噪聲信源編碼調(diào)信息→數(shù)據(jù)→信號(hào)→在介質(zhì)上傳輸→信號(hào)→數(shù)據(jù)→信息通信系統(tǒng)的任務(wù)信息通過(guò)通信系統(tǒng)傳輸把攜帶信息的數(shù)據(jù)用物理信號(hào)形式通過(guò)介質(zhì)傳送到目的地。信息和數(shù)據(jù)（0、1比特）不能直接在介質(zhì)上傳輸。8/8/202312計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信信息→數(shù)據(jù)→信號(hào)→在介質(zhì)上傳輸→信號(hào)→數(shù)據(jù)→信息通信系統(tǒng)的任●通信傳輸方式信源信道傳輸方式模擬模擬模擬傳輸模擬數(shù)字?jǐn)?shù)字?jǐn)?shù)字傳輸模擬或數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸8/8/202313計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信●通信傳輸方式信源信道傳輸方式模擬模擬模擬傳輸模擬數(shù)字?jǐn)?shù)字?jǐn)?shù)●通信系統(tǒng)的構(gòu)成◆數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)：1）傳輸線路（包括傳輸介質(zhì)和中繼設(shè)備）2）傳輸設(shè)備：調(diào)制解調(diào)器、多路復(fù)用器、交換機(jī)、路由器等◆數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)：主要是指計(jì)算機(jī)?！裢ㄐ呕具^(guò)程—包含兩項(xiàng)內(nèi)容：數(shù)據(jù)傳輸和通信控制建立物理連接→建立邏輯連接→數(shù)據(jù)傳送→斷開(kāi)邏輯連接→斷開(kāi)物理連接（對(duì)比：打電話的過(guò)程）8/8/202314計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信●通信系統(tǒng)的構(gòu)成◆數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)：●通信基本過(guò)程—包含兩項(xiàng)內(nèi)容1.數(shù)字信道和模擬信道數(shù)字信道：以數(shù)字脈沖形式（離散信號(hào)）傳輸數(shù)據(jù)的信道。模擬信道：以連續(xù)模擬信號(hào)形式傳輸數(shù)據(jù)的信道。2.2信道及其主要特征8/8/202315計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信1.數(shù)字信道和模擬信道數(shù)字信道：以數(shù)字脈沖形式（離散信號(hào)）2.模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)模擬信號(hào)：時(shí)間上連續(xù)，包含無(wú)窮多個(gè)值數(shù)字信號(hào)：時(shí)間上離散，僅包含有限數(shù)目的預(yù)定值tta)模擬信號(hào)b)數(shù)字信號(hào)8/8/202316計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信2.模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)模擬信號(hào)：時(shí)間上連續(xù)，包含無(wú)窮多個(gè)值3.周期信號(hào)和非周期信號(hào)周期信號(hào)：信號(hào)由不斷重復(fù)的固定模式組成（如正弦波）非周期信號(hào)：信號(hào)沒(méi)有固定的模式和波形循環(huán)（如語(yǔ)音的音波信號(hào)），能被分解成無(wú)數(shù)個(gè)周期信號(hào)的疊加。ttTTTTTT周期信號(hào)8/8/202317計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信3.周期信號(hào)和非周期信號(hào)周期信號(hào)：信號(hào)由不斷重復(fù)的固定模式數(shù)字通信的優(yōu)點(diǎn)

?抗噪聲（干擾）能力強(qiáng)

?可以控制差錯(cuò)，提高了傳輸質(zhì)量

?便于用計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理

?易于加密、保密性強(qiáng)

?可以傳輸語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、影像，通用、靈活

僅在不得已的情況下，才會(huì)采用模擬通信。如用modem通過(guò)撥號(hào)線路傳輸數(shù)字信號(hào)。8/8/202318計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信數(shù)字通信的優(yōu)點(diǎn)8/1/202318計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信4.傳輸模式(通信方式)—數(shù)據(jù)流動(dòng)的方向?單工：數(shù)據(jù)單向傳輸（無(wú)線電廣播）?半雙工：數(shù)據(jù)可以雙向傳輸，但不能在同一時(shí)刻雙向傳輸（對(duì)講機(jī)）?全雙工：數(shù)據(jù)可同時(shí)雙向傳輸（電話）

兩個(gè)方向的信號(hào)共享鏈路帶寬：1）鏈路具有兩條物理上獨(dú)立的傳輸線路，或2）將帶寬一分為二，分別用于不同方向的信號(hào)傳輸8/8/202319計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信4.傳輸模式(通信方式)—數(shù)據(jù)流動(dòng)的方向?單工：數(shù)據(jù)單向傳5.數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的傳輸方式?基帶傳輸：不調(diào)制，編碼后的數(shù)字脈沖信號(hào)直接在信道上傳送。

例如：以太網(wǎng)?頻帶傳輸：調(diào)制成模擬信號(hào)后再傳送，接收方需要解調(diào)

例如：通過(guò)電話模擬信道傳輸?寬帶傳輸：將多路基帶信號(hào)分別調(diào)制到一條電纜的不同頻段進(jìn)行傳輸。8/8/202320計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信5.數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的傳輸方式?基帶傳輸：不調(diào)制，編碼后的數(shù)字脈沖6.數(shù)據(jù)同步方式目的是使接收端與發(fā)送端在時(shí)間基準(zhǔn)上一致(包括開(kāi)始時(shí)間、位邊界、重復(fù)頻率等)。有三種同步方法：

●位同步

●字符同步（異步傳輸）

●幀同步（同步傳輸）8/8/202321計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信6.數(shù)據(jù)同步方式目的是使接收端與發(fā)送端在時(shí)間基準(zhǔn)上一位同步：目的是使接收端接收的每一位信息都與發(fā)送端保持同步

●外同步——發(fā)送端發(fā)送同步時(shí)鐘信號(hào)，接收方用它來(lái)鎖定自己的時(shí)鐘脈沖頻率。t10010信號(hào)同步脈沖8/8/202322計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信位同步：目的是使接收端接收的每一位信息都與發(fā)送端保持同步t1●自同步——通過(guò)特殊編碼（如曼徹斯特編碼），這些數(shù)據(jù)編碼信號(hào)包含了同步脈沖，接收方提取同步信號(hào)來(lái)鎖定自己的時(shí)鐘脈沖頻率。t10110信號(hào)8/8/202323計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信●自同步——通過(guò)特殊編碼（如曼徹斯特編碼），這些數(shù)t1011字符同步：以字符為邊界實(shí)現(xiàn)字符的同步接收，也稱(chēng)為起止式或異步制——每?jī)蓚€(gè)字符之間的間隔時(shí)間不固定。

每個(gè)字符的傳輸需要：（圖2-11）

1個(gè)起始位

5，6，7，8個(gè)數(shù)據(jù)位

1，1.5，2個(gè)停止位—頻率的漂移不會(huì)積累，每個(gè)字符開(kāi)始時(shí)都會(huì)重新同步—增加了輔助位，所以效率低

例如，1個(gè)起始位、8個(gè)數(shù)據(jù)位、2個(gè)停止位時(shí)，其效率為8/11＜72％8/8/202324計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信字符同步：以字符為邊界實(shí)現(xiàn)字符的同步接收，也稱(chēng)為起止式或異步信號(hào)起始位1~2位停止位7位數(shù)據(jù)位圖2-118/8/202325計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信信號(hào)起始位1~2位7位數(shù)據(jù)位圖2-118/1/202325計(jì)幀（Frame）——包含數(shù)據(jù)和控制信息的數(shù)據(jù)塊（包）幀起始控制信息數(shù)據(jù)幀結(jié)束校驗(yàn)和0-n8bit8bit8-32m面向比特的——以特殊位序列（7EH）作為幀（起始）標(biāo)志來(lái)標(biāo)識(shí)一個(gè)幀的開(kāi)始，適用于任意數(shù)據(jù)類(lèi)型的幀。面向字符的——以同步字符（SYN，16H）來(lái)標(biāo)識(shí)一個(gè)幀的開(kāi)始，適用于數(shù)據(jù)為字符類(lèi)型的幀。幀同步：識(shí)別一個(gè)幀的起始和結(jié)束。8/8/202326計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信幀（Frame）——包含數(shù)據(jù)和控制信息的數(shù)據(jù)塊（包）幀起始控7.信道的主要技術(shù)指標(biāo)信道評(píng)價(jià)：兩個(gè)方面數(shù)量：速度:數(shù)據(jù)速率、調(diào)制速率、信道容量、傳輸速度、吞吐量等。質(zhì)量：出錯(cuò)率數(shù)據(jù)速率：每秒傳輸?shù)亩M(jìn)制代碼位數(shù)。比特率（b/s或bps）c=log2MT:單位脈沖寬度，傳輸電脈沖信號(hào)的周期M:電信號(hào)有效狀態(tài)數(shù)1T8/8/202327計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信7.信道的主要技術(shù)指標(biāo)信道評(píng)價(jià)：兩個(gè)方面數(shù)據(jù)速率：每秒傳輸調(diào)制速率：每秒傳輸?shù)拇a元個(gè)數(shù)。碼元速率。波特率（Baud）B=T:調(diào)制周期1T信道容量：指信道能夠傳送的最大數(shù)據(jù)速率關(guān)系:C=Blog2M

8/8/202328計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信調(diào)制速率：每秒傳輸?shù)拇a元個(gè)數(shù)。碼元速率。波特率（Baud）1信道最大數(shù)據(jù)傳輸率M最大數(shù)據(jù)率(C)26000bps412000bps818000bps1624000bps3230000bps6436000bpsC=2wlog2MC=傳輸率，單位b/s或bpsW=帶寬，單位HzM=信號(hào)電平級(jí)數(shù)例如：話音級(jí)線路(3000Hz)的信道容量計(jì)算，如右圖所示。Nyquist公式為估算已知帶寬信道的最高速率提供了依據(jù)。Nyquist公式：用于理想低通信道8/8/202329計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信信道最大數(shù)據(jù)傳輸率M最大數(shù)據(jù)率非理想信道實(shí)際的信道上存在三類(lèi)損耗：衰減、延遲、噪聲。a）衰減

信道的損耗引起信號(hào)強(qiáng)度減弱，導(dǎo)致信噪比S/N降低。

信噪比S/N:S：表示信號(hào)功率

N：表示噪聲功率b）延遲

信號(hào)中的各種頻率成分在信道上的延遲時(shí)間各不相同，在接收端會(huì)產(chǎn)生信號(hào)畸變。8/8/202330計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信非理想信道8/1/202330計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信c）噪聲

熱噪聲：由導(dǎo)體內(nèi)的熱擾動(dòng)引起，又稱(chēng)為白噪聲。

串?dāng)_：信道間產(chǎn)生的不必要的耦合。例：多對(duì)雙絞線

脈沖噪聲：非連續(xù)、隨機(jī)、振幅較大。多由外部電磁干擾造成（閃電、大功率電機(jī)啟動(dòng)等）。

噪聲將破壞信號(hào)，產(chǎn)生誤碼。持續(xù)時(shí)間0.01s的干擾可以破壞約560個(gè)比特（56Kbps）。8/8/202331計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信c）噪聲8/1/202331計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信Shannel公式：高斯噪聲干擾信道S/NdB信噪比（dB分貝）的定義:C=Wlog2(1+SN)S/NdB=10log10S/N例：信道帶寬W=3KHz，信噪比為30dB，則 C=3000*log2(1+1000)≈30KbpsC=傳輸率，單位b/sW=帶寬，單位Hz

即：8/8/202332計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信Shannel公式：高斯噪聲干擾信道S/NdB信噪比（dBNyquist公式和Shannel公式的比較●C=2Wlog2M

此公式說(shuō)明數(shù)據(jù)傳輸率C隨信號(hào)編碼級(jí)數(shù)增加而增加。設(shè)法使每個(gè)碼元攜帶更多的比特信息。例：標(biāo)準(zhǔn)電話信道：帶寬：2400HZ,采用16元制，傳輸速率達(dá)到9600b/s●C=Wlog2(1+S/N)

無(wú)論采樣頻率多高，信號(hào)編碼分多少級(jí)，此公式給出了信道能達(dá)到的最高傳輸速率。例：標(biāo)準(zhǔn)電話信道：帶寬：3.1kHZ,S/N=2500,傳輸速率不可能超過(guò)35kb/s原因：噪聲的存在將使編碼級(jí)數(shù)不可能無(wú)限增加。8/8/202333計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信Nyquist公式和Shannel公式的比較●C=2W金屬導(dǎo)體雙絞線、同軸電纜(粗、細(xì))光纖

單、多模光纖無(wú)線介質(zhì)無(wú)線電、短波、微波、衛(wèi)星、光波2.3傳輸媒體(介質(zhì))8/8/202334計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信金屬導(dǎo)體2.3傳輸媒體(介質(zhì))8/1/202334計(jì)算機(jī)網(wǎng)●雙絞線內(nèi)導(dǎo)體芯線絕緣箔屏蔽銅屏蔽外套--螺旋絞合的雙導(dǎo)線，≈1mm--每根4對(duì)、25對(duì)、1800對(duì)--典型連接距離100m（LAN）--RJ45插座、插頭--優(yōu)缺點(diǎn)：成本低密度高、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較短8/8/202335計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信●雙絞線內(nèi)導(dǎo)體芯線--螺旋絞合的雙導(dǎo)線，≈1mm8/1/2屏蔽雙絞線(STP)非屏蔽雙絞線(UTP)以鋁箔屏蔽以減少干擾和串音3類(lèi)、5類(lèi)、6類(lèi)（16M、155M、1200M）雙絞線外沒(méi)有任何附加屏蔽8/8/202336計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信屏蔽雙絞線(STP)非屏蔽雙表2-3是UTP電纜的常見(jiàn)類(lèi)型，10BaseT局域網(wǎng)中主要使用3類(lèi)和5類(lèi)線，它們的有效傳輸距離一般在100m左右。另外還有超5類(lèi)雙絞線電纜，通過(guò)對(duì)其“信道”性能測(cè)試結(jié)果表明，與普通5類(lèi)雙絞線電纜比較，它的近端串?dāng)_、衰減和結(jié)構(gòu)回波等主要性能指標(biāo)都有很大提高。

8/8/202337計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信表2-3是UTP電纜的常見(jiàn)類(lèi)型，8/1/202337計(jì)算機(jī)網(wǎng)雙絞線與工作站的網(wǎng)卡和集線器之間用水晶頭連接.雙絞線的制作分為工作站至工作站和工作站至集線器兩種：12345678A線序：綠白綠橙白藍(lán)藍(lán)白橙棕白棕

12345678B線序：橙白橙綠白藍(lán)藍(lán)白綠棕白棕

12345678RJ-45插座水晶頭8/8/202338計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信雙絞線與工作站的網(wǎng)卡和集線器之間用水晶頭連接.1234網(wǎng)線用途水晶頭線序交換機(jī)/HUB——計(jì)算機(jī)B——B計(jì)算機(jī)——計(jì)算機(jī)B——A交換機(jī)/HUB——下級(jí)交換機(jī)/HUB(普通口)交換機(jī)/HUB——下級(jí)交換機(jī)/HUB(uplink)B——AB——B8/8/202339計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信網(wǎng)線用途水晶頭線序交換機(jī)/HUB——計(jì)算機(jī)B——B計(jì)算機(jī)——●同軸電纜基帶同軸電纜

一條電纜只用于一個(gè)信道，50，用于數(shù)字傳輸寬帶同軸電纜

一條電纜同時(shí)傳輸不同頻率的多路模擬信號(hào)，75，用于模擬傳輸，300—450MHz，100km，需要放大器

銅芯絕緣層外導(dǎo)體屏蔽層保護(hù)套8/8/202340計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信●同軸電纜基帶同軸電纜 銅芯絕緣層外導(dǎo)體屏蔽層保護(hù)套8/1/細(xì)同軸

--50，D=1.02cm，10Mbps

--185m、4中繼、5段（925m）

--優(yōu)缺點(diǎn)：價(jià)格低 安裝方便（T型連接器、BNC接頭、Terminator） 抗干擾能力強(qiáng) 距離短 可靠性差粗同軸--50，D=2.54cm，10Mbps--500m、4中繼、5段（2500m）

--優(yōu)缺點(diǎn)：價(jià)格稍高 安裝方便（收發(fā)器、收發(fā)器電纜、Terminator） 抗干擾能力強(qiáng) 距離中等 可靠性好

8/8/202341計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信細(xì)同軸

--50，D=1.02cm，10Mbps8表2-4是網(wǎng)絡(luò)工程施工中常常用到的一些IEEE802.310BaseT系列網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣?jīng)驗(yàn)，僅供讀者參考。8/8/202342計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信表2-4是網(wǎng)絡(luò)工程施工中常常用到的一些IEEE802.31●光纖依靠光波承載信息速率高，通信容量大

僅受光電轉(zhuǎn)換器件的限制（＞100Gb/s）傳輸損耗小，適合長(zhǎng)距離傳輸抗干擾性能極好，保密性好輕便8/8/202343計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信●光纖依靠光波承載信息8/1/202343計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信

光從一種介質(zhì)入射到另一種介質(zhì)時(shí)會(huì)產(chǎn)生折射。折射量取決于兩種介質(zhì)的折射率。當(dāng)入射角≥臨界值時(shí)產(chǎn)生全反射，不會(huì)泄漏。

光纖：纖芯-折射率高、玻璃包層-折射率低

亮度調(diào)制，有脈沖-1，無(wú)脈沖-0

光傳輸系統(tǒng)：光源、介質(zhì)、光檢測(cè)器 光源:850nm/1300nm/1500nm波長(zhǎng)發(fā)光二極管/激光二極管 介質(zhì):光纖 光檢測(cè)器:光電二極管PIN/雪崩二極管APD

單向傳輸，雙向需兩根光纖光纖傳輸原理——利用了光的反射8/8/202344計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信光從一種介質(zhì)入射到另一種介質(zhì)時(shí)會(huì)產(chǎn)生折射。折射量取決●光纖傳送模式：MMF、SMF多模MMF

輸入電信號(hào)輸出電信號(hào)單模SMF

波長(zhǎng):1300,1550nm波長(zhǎng):850,1300nmh2h1芯/封套特性h1h2光纖的直徑減小到一個(gè)光波波長(zhǎng)多束光線以不同的反射角傳播單束光線沿直線傳播8/8/202345計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信●光纖傳送模式：MMF、SMF多模MMF輸●典型的光纜玻璃封套塑料外套玻璃內(nèi)芯單芯光纜多芯光纜玻璃內(nèi)芯塑料外套玻璃封套外殼常見(jiàn)規(guī)格：玻璃內(nèi)芯——50um緩變型MMF 62.5um緩變/增強(qiáng)型MMF 8.3um突變型SMF 玻璃包層——125um8/8/202346計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信●典型的光纜玻璃封套塑料外套玻璃內(nèi)芯單芯光纜多芯光纜玻璃內(nèi)芯●高密度多芯光纜剖面結(jié)構(gòu)芯封套外套加強(qiáng)芯光纖外鞘加強(qiáng)芯光纖束8/8/202347計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信●高密度多芯光纜剖面結(jié)構(gòu)芯封套外套加強(qiáng)芯光纖外鞘加強(qiáng)芯光纖束多模光纖和5類(lèi)雙絞線的衰減與頻率關(guān)系如圖2-13所示，當(dāng)傳輸頻率超過(guò)100MHz時(shí)，5類(lèi)雙絞線隨著頻率的增加衰減愈來(lái)愈大；而光纖在300MHz以?xún)?nèi)，衰減基本不變。

光纖與電纜頻率與衰減關(guān)系圖8/8/202348計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信多模光纖和5類(lèi)雙絞線的衰減與頻率關(guān)系如圖2-13所示，當(dāng)傳輸缺點(diǎn)：

就是光纖的切斷和將兩根光纖精確地連接所需要的技術(shù)要求較高。光纖聯(lián)網(wǎng)時(shí)，常常將一段段的點(diǎn)到點(diǎn)的鏈路串起來(lái)構(gòu)成一個(gè)環(huán)路，通過(guò)T型接頭連接到計(jì)算機(jī)。T型接頭：無(wú)源，有源。示意圖p31.8/8/202349計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信缺點(diǎn)：就是光纖的切斷和將兩根光纖精確地連接所需要的技●無(wú)線介質(zhì)使用電磁波或光波攜帶信息無(wú)需物理連接適用于長(zhǎng)距離或不便布線的場(chǎng)合易受干擾8/8/202350計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信●無(wú)線介質(zhì)使用電磁波或光波攜帶信息8/1/202350計(jì)算機(jī)無(wú)線電固定終端點(diǎn)（基站）和終端之間是無(wú)線鏈路BS基站用戶(hù)計(jì)算機(jī)和終端BS基站覆蓋的無(wú)線電區(qū)域F2F3F1F2F3F1F2F3F1F2F2F3F1F1,F2,F3=使用的頻率8/8/202351計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信無(wú)線電固定終端點(diǎn)（基站）和終端之間是無(wú)線鏈路BS基站用戶(hù)計(jì)地面微波接力微波在空間主要是直線傳播，并且能穿透電離層進(jìn)入宇宙空間，

由于地球表面是個(gè)曲面，因此其傳播距離受到限制且與天線的高度有關(guān)，一般只有50km左右，長(zhǎng)途通信時(shí)必須建立多個(gè)中繼站，中繼站把前一站發(fā)來(lái)的信號(hào)經(jīng)過(guò)放大后再發(fā)往下一站，類(lèi)似于“接力”，如果中繼站采用100m高的天線塔，則接力距離可增大到100km。8/8/202352計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信地面微波接力微波在空間主要是直線傳播，并且能穿透電離層進(jìn)入宇地球兩個(gè)地面站之間傳送距離：50-100km地面站之間的直視線路

微波傳送塔8/8/202353計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信地球兩個(gè)地面站之間傳送地面站之間的直視線路微波傳送塔8/1衛(wèi)星通信就是利用位于3萬(wàn)6千公里高空的人造地球同步衛(wèi)星作為太空無(wú)人值守的微波中繼站的一種特殊形式的微波接力通信。衛(wèi)星通信可以克服地面微波通信的距離限制，其最大特點(diǎn)就是通信距離遠(yuǎn)，且通信費(fèi)用與通信距離無(wú)關(guān)。優(yōu)點(diǎn):衛(wèi)星通信的頻帶比微波接力通信更寬，通信容量更大，信號(hào)所受到的干擾也較小，誤碼率也較小，通信比較穩(wěn)定可靠。缺點(diǎn)：傳播時(shí)延較長(zhǎng)。

地球同步衛(wèi)星8/8/202354計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信衛(wèi)星通信就是利用位于3萬(wàn)6千公里高空的人造地球同步衛(wèi)星作為太與地面站相對(duì)固定位置使用3個(gè)衛(wèi)星覆蓋全球傳輸延遲時(shí)間長(zhǎng)22,300公里地球8/8/202355計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信與地面站相對(duì)固定位置22,300地球8/1/202355計(jì)算紅外線通信和激光通信就是把要傳輸?shù)男盘?hào)分別轉(zhuǎn)換成紅外光信號(hào)和激光信號(hào)直接在自由空間沿直線進(jìn)行傳播，它比微波通信具有更強(qiáng)的方向性，難以竊聽(tīng)、插入數(shù)據(jù)和進(jìn)行干擾，但紅外線和激光對(duì)雨霧等環(huán)境干擾特別敏感。

紅外線和激光8/8/202356計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信紅外線通信和激光通信就是把要傳輸?shù)男盘?hào)分別轉(zhuǎn)常用傳輸媒體的比較8/8/202357計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信常用傳輸媒體的比較8/1/202357計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信數(shù)據(jù)：模擬數(shù)據(jù)、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)：模擬信號(hào)、數(shù)字信號(hào)信道：模擬信道、數(shù)字信道不同類(lèi)型的信號(hào)在不同類(lèi)型的信道上傳輸有4種組合，每一種相應(yīng)地需要進(jìn)行不同的編碼處理。2.4數(shù)據(jù)編碼8/8/202358計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信數(shù)據(jù)：模擬數(shù)據(jù)、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)不同類(lèi)型的信號(hào)在不同類(lèi)型的信道上傳輸模擬傳輸和數(shù)字傳輸話音模擬傳輸模擬數(shù)字模擬模擬CODEC數(shù)字?jǐn)?shù)字?jǐn)?shù)字編碼數(shù)字模擬數(shù)據(jù)，模擬信號(hào)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，模擬信號(hào)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，數(shù)字信號(hào)模擬數(shù)據(jù)，數(shù)字信號(hào)10101010Modem8/8/202359計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信模擬傳輸和數(shù)字傳輸話音模擬傳輸模擬數(shù)字模擬模擬CODEC數(shù)EncoderDecoder數(shù)字或模擬數(shù)字信號(hào)g(t)x(t)g(t)數(shù)字或模擬編碼ModulatorDemodulator數(shù)字或模擬模擬信號(hào)m(t)ps(t)m(t)數(shù)字或模擬P—調(diào)制參數(shù)調(diào)制編碼和調(diào)制用數(shù)字信號(hào)承載數(shù)字或模擬數(shù)據(jù)——編碼用模擬信號(hào)承載數(shù)字或模擬數(shù)據(jù)——調(diào)制8/8/202360計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信EncoderDecoder數(shù)字或數(shù)字信號(hào)g(t)x(t)g1.數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)編碼

不歸零制(NRZ，Non-ReturntoZero)二進(jìn)制數(shù)字0、1分別用兩種電平來(lái)表示。 常用－5V表示1，＋5V表示0。

缺點(diǎn)：存在直流分量，傳輸中不能使用變壓器；不具備自同步機(jī)制，必須使用外同步。時(shí)鐘NRZ010011000118/8/202361計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信1.數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)編碼不歸零制(NRZ，Non-R曼徹斯特編碼(Manchestercode)用電壓的變化表示0和1。規(guī)定在每個(gè)碼元的中間發(fā)生跳變：高→低的跳變——“0”;低→高的跳變——“1”;Manchester010011000118/8/202362計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信曼徹斯特編碼(Manchestercode)規(guī)定在每個(gè)碼∵每個(gè)碼元中間都要發(fā)生跳變，接收端可將此變化提取出來(lái)作為同步信號(hào)，使接收端的時(shí)鐘與發(fā)送設(shè)備的時(shí)鐘保持一致?！嗦鼜厮固鼐幋a也稱(chēng)為自同步碼（Self-SynchronizingCode）。它具有自同步機(jī)制，無(wú)需外同步信號(hào)。缺點(diǎn)：需要雙倍的傳輸帶寬（即信號(hào)速率是數(shù)據(jù)速率的2倍）。其編碼效率：50%8/8/202363計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信∵每個(gè)碼元中間都要發(fā)生跳變，接收端可將此變化提取出來(lái)作為同步差分曼徹斯特編碼(DifferentialManchestercode)與曼徹斯特編碼相同，在每個(gè)碼元的中間，信號(hào)都會(huì)發(fā)生跳變；不同之處在于：

用在碼元開(kāi)始處有無(wú)跳變來(lái)表示0和1：

碼元開(kāi)始處有跳變——“0”;碼元開(kāi)始處無(wú)跳變——“1”;差分Manchester010011000118/8/202364計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信差分曼徹斯特編碼(DifferentialManches01001100011時(shí)鐘NRZManchester差分Manchester三種數(shù)字編碼的波形圖8/8/202365計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信01001100011時(shí)鐘NRZManchester差分三在光纖分布式數(shù)據(jù)接口（FDDI，F(xiàn)iberDistributedDataInterface）中采用了獨(dú)特的4B/5B編碼。這種編碼的特點(diǎn)是將欲發(fā)送的數(shù)據(jù)流每４bit作為一個(gè)組，然后按照4B/5B編碼規(guī)則將其轉(zhuǎn)換成相應(yīng)5bit碼。5bit碼共有32種組合，但只采用其中的24種，16種對(duì)應(yīng)4bit碼的16種，8種用作控制碼，以表示幀的開(kāi)始和結(jié)束、光纖線路的狀態(tài)（靜止、空閑、暫停）等。標(biāo)準(zhǔn)4B/5B編碼對(duì)照表見(jiàn)表2-1，用于100MbpsFDDIPMD的4B/5B編碼控制碼表見(jiàn)表2-2。現(xiàn)用不歸零編碼畫(huà)出4bit碼和5bit碼的對(duì)應(yīng)波形，5bit碼經(jīng)差分編碼后，轉(zhuǎn)換成光信號(hào)，如圖2-4所示。

4B/5B編碼8/8/202366計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信在光纖分布式數(shù)據(jù)接口（FDDI，F(xiàn)iberDist特點(diǎn)：每個(gè)5B碼至少含有2個(gè)“1”，（每個(gè)5B碼至多含有3個(gè)“0”），保證每個(gè)5B碼至少有兩次電平跳變。8/8/202367計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信特點(diǎn)：每個(gè)5B碼至少含有2個(gè)“1”，（每個(gè)5B碼至多含有3個(gè)圖2-44B/5B編碼方式特點(diǎn)：屬于自同步碼，編碼效率：4/5=80%8/8/202368計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信圖2-44B/5B編碼方式特點(diǎn)：屬于自同步碼，編碼效率：2.數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的調(diào)制編碼三種常用的調(diào)制技術(shù)：

1）幅移鍵控ASK(AmplitudeShiftKeying)，調(diào)幅

2）頻移鍵控FSK(FrequencyShiftKeying)，調(diào)頻

3）相移鍵控PSK(PhaseShiftKeying)，調(diào)相

基本原理：用數(shù)字信號(hào)對(duì)載波的不同參量進(jìn)行調(diào)制。

載波S(t)=Acos(t+)S(t)的參量包括：幅度A、頻率

、相位調(diào)制就是要使這三個(gè)參量隨數(shù)字基帶信號(hào)的變化而變化8/8/202369計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信2.數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的調(diào)制編碼三種常用的調(diào)制技術(shù)：

1）00110100010ASK調(diào)幅FSK調(diào)頻PSK調(diào)相ASK：用載波的兩個(gè)不同振幅表示0(0v)和1(+5v)FSK：用載波的兩個(gè)不同頻率表示0(1.2KHz)和1(2.4KHz)PSK：用載波的起始相位的變化表示0(同相)和1(反相)8/8/202370計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信00110100010ASK調(diào)幅FSK調(diào)頻PSK調(diào)相ASK：多級(jí)調(diào)制方法1-單參量多級(jí)調(diào)制0110000+90+180+27011數(shù)據(jù)率=信號(hào)速率xlog2M M：調(diào)制級(jí)數(shù)+900010000+270011+1800104-PSK8/8/202371計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信多級(jí)調(diào)制方法1-單參量多級(jí)調(diào)制0110000+90+180多級(jí)調(diào)制方法2–多參量多級(jí)調(diào)制16-QAM(正交振幅調(diào)制):使用振幅和相位的16種組合04516-QAM的星座圖901802701353152258/8/202372計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信多級(jí)調(diào)制方法2–多參量多級(jí)調(diào)制16-QAM(正交振幅調(diào)制)高速(56Kbps)MODEMD/AA/DA/DD/AD/AA/DV.34(28.8--33.6kbps)最大的噪聲來(lái)源于模數(shù)轉(zhuǎn)換的量化噪聲，信道容量極限值約35kbpsD/AA/DD/AV.90(56kbps)交換機(jī)1交換機(jī)2ISPV.34(28.8--33.6kbps)模擬模擬數(shù)字?jǐn)?shù)字?jǐn)?shù)字?jǐn)?shù)字模擬上行仍需模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換，速率最高為35kbps；下行則可達(dá)56Kbps8/8/202373計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信高速(56Kbps)MODEMD/AA/DA/DD/AD/3.模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)編碼采樣定理：

如果連續(xù)變化的模擬信號(hào)最高頻率為F，若以2F的采樣頻率對(duì)其采樣，則采樣得到的離散信號(hào)序列就能完整地恢復(fù)出原始信號(hào)。語(yǔ)音信號(hào)要在數(shù)字線路上傳輸，必須將語(yǔ)音信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。這需要經(jīng)過(guò)三個(gè)步驟：1）采樣——按一定間隔對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行采樣2）量化——對(duì)每個(gè)樣本舍入到量化級(jí)別上3）編碼——對(duì)每個(gè)舍入后的樣本進(jìn)行編碼8/8/202374計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信3.模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)編碼采樣定理：語(yǔ)音信號(hào)要在數(shù)字線路上模擬話音采樣時(shí)鐘離散信號(hào)PCM信號(hào)采樣電路量化和編碼數(shù)字化聲音--話音信道帶寬<4KHz--采樣時(shí)鐘頻率：8KHz(>2倍話音最大頻率)--量化級(jí)數(shù)：256級(jí)(8位二進(jìn)制碼表示)--數(shù)據(jù)率：8000次/s*8bit=64Kb/s∴每路PCM信號(hào)的速率=64000bps編碼后的信號(hào)稱(chēng)為PCM（PulseCodedModulation）信號(hào)（脈碼調(diào)制信號(hào)）8/8/202375計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信模擬話音采樣時(shí)鐘離散信號(hào)PCM信號(hào)采樣電路量化和編碼數(shù)PCM轉(zhuǎn)換過(guò)程舉例 原始信號(hào)011100011011001100PCM輸出343314011100011011001100PCM脈沖（有量化誤差）3.23.92.83.41.24.2離散脈沖8/8/202376計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信PCM轉(zhuǎn)換過(guò)程舉例 原始信號(hào)011100011011001PCM轉(zhuǎn)換波形圖BACDABCD模擬話音采樣時(shí)鐘離散信號(hào)PCM信號(hào)采樣電路量化和編碼數(shù)字化聲音8/8/202377計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信PCM轉(zhuǎn)換波形圖BACDABCD模擬話音采樣時(shí)鐘離散信號(hào)通信系統(tǒng)的例子——電話系統(tǒng)公用電話交換網(wǎng)PSTN(PublicSwitchedTelephoneNetwork)-端到端的數(shù)據(jù)傳輸率：104b/s-干線的數(shù)據(jù)傳輸率：1010b/s-總體誤碼率：<10-5

-通信干線采用光纖或微波數(shù)字傳輸系統(tǒng)。優(yōu)點(diǎn)：出錯(cuò)率低、可傳輸語(yǔ)音/數(shù)據(jù)/圖像、速率高、成本低、維護(hù)容易8/8/202378計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信通信系統(tǒng)的例子——電話系統(tǒng)公用電話交換網(wǎng)PSTN(Publi構(gòu)成：本地回路、交換局、干線端局端局長(zhǎng)途局中心局長(zhǎng)途局本地回路準(zhǔn)長(zhǎng)途干線高帶寬長(zhǎng)途干線準(zhǔn)長(zhǎng)途干線本地回路光纖、微波、同軸雙絞線雙絞線8/8/202379計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信構(gòu)成：本地回路、交換局、干線端局端局長(zhǎng)途局中心局長(zhǎng)途局本地回本地回路編碼解碼器Codec編碼解碼器Codec用戶(hù)設(shè)備用戶(hù)設(shè)備ModemModem端局端局長(zhǎng)途局?jǐn)?shù)字干線模擬線路（本地回路）模擬線路（本地回路）●絕大多數(shù)為模擬線路●計(jì)算機(jī)間傳輸：以模擬為主，所以信號(hào)要經(jīng)過(guò)多次變換：數(shù)字→模擬→數(shù)字→模擬→數(shù)字8/8/202380計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信本地回路編碼解碼器Codec編碼解碼器Codec用戶(hù)設(shè)備用戶(hù)?復(fù)用——多個(gè)信息源共享一個(gè)公共信道

為何要復(fù)用？線路成本DEMUX復(fù)用器解復(fù)用器共享信道MUX2.5多路復(fù)用技術(shù)8/8/202381計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信?復(fù)用——多個(gè)信息源共享一個(gè)公共信道

為何要復(fù)用？線復(fù)用類(lèi)型FDM(頻分復(fù)用)WDM(波分復(fù)用)TDM(時(shí)分復(fù)用)8/8/202382計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信復(fù)用類(lèi)型FDM(頻分復(fù)用)WDM(波分復(fù)用)TDM(時(shí)1.頻分復(fù)用FrequencyDivisionMultiplexingCH2CH1CH3原帶寬CH1CH2CH3移頻后帶寬MUXCH1CH2CH3帶寬復(fù)用f原理：整個(gè)傳輸頻帶被劃分為若干個(gè)頻率通道，每個(gè)用戶(hù)占用一個(gè)頻率通道。頻率通道之間留有防護(hù)頻帶。適用于模擬信號(hào)傳輸

8/8/202383計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信1.頻分復(fù)用FrequencyDivisionMulti2.波分復(fù)用WaveDivisionMultiplexingF2F1F3光譜F1F2F3共享光纖的光譜光纖2光纖3光纖1共享光纖采用無(wú)源設(shè)備，更可靠棱柱/衍射光柵原理：整個(gè)波長(zhǎng)頻帶被劃分為若干個(gè)波長(zhǎng)范圍，每個(gè)用戶(hù)占用一個(gè)波長(zhǎng)范圍來(lái)進(jìn)行傳輸。8/8/202384計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信2.波分復(fù)用WaveDivisionMultiplexi3.時(shí)分復(fù)用TimeDivisionMultiplexing原理：把時(shí)間分割成小的時(shí)間片，每個(gè)時(shí)間片分為若干個(gè)通道（時(shí)隙），每個(gè)用戶(hù)占用一個(gè)通道傳輸數(shù)據(jù)。

A2A1A3原始信號(hào)D2D1D3數(shù)字化信號(hào)MUX復(fù)用后數(shù)據(jù)時(shí)隙1234D3D2D1適用于數(shù)字信號(hào)傳輸

時(shí)間片8/8/202385計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信3.時(shí)分復(fù)用TimeDivisionMultiplexi統(tǒng)計(jì)(異步)TDM——STDMABCD待發(fā)數(shù)據(jù)t1t2t3A1B1C1D1C2D2A2B2周期1周期2同步TDM帶寬浪費(fèi)A1B1C2B2周期1周期2統(tǒng)計(jì)TDM可用帶寬TDM的缺點(diǎn)：某用戶(hù)無(wú)數(shù)據(jù)發(fā)送，其他用戶(hù)也不能占用該通道，將會(huì)造成帶寬浪費(fèi)。改進(jìn)：統(tǒng)計(jì)時(shí)分多路復(fù)用（STDM），用戶(hù)不固定占用某個(gè)通道，有空槽就將數(shù)據(jù)放入。8/8/202386計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信統(tǒng)計(jì)(異步)TDM——STDMABCD待發(fā)數(shù)據(jù)t1t數(shù)字載波標(biāo)準(zhǔn)T-標(biāo)準(zhǔn)北美、日本E-標(biāo)準(zhǔn)歐洲、中國(guó)、南美用數(shù)字信號(hào)傳輸語(yǔ)音和數(shù)據(jù)的時(shí)分復(fù)用標(biāo)準(zhǔn)。8/8/202387計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信數(shù)字載波標(biāo)準(zhǔn)T-標(biāo)準(zhǔn)用數(shù)字信號(hào)傳輸語(yǔ)音和數(shù)據(jù)的時(shí)分復(fù)用標(biāo)準(zhǔn)。每125us為一個(gè)時(shí)間片，每時(shí)間片分為32個(gè)通道（供32個(gè)用戶(hù)輪流使用）。每通道占用125us/32=3.90625us每通道一次傳送8位二進(jìn)制數(shù)據(jù)，即每個(gè)二進(jìn)制位占用0.48828125us，所以

E1速率=1/0.48828125=2.048Mb/s

E1標(biāo)準(zhǔn)也可以這樣計(jì)算E1速率E1速率=(32x8bit)/125ms=2.048Mb/s8/8/202388計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信每125us為一個(gè)時(shí)間片，每時(shí)間片分為32個(gè)通道（供E1-幀格式0121631125ms=32時(shí)隙=2.048Mbps幀同步信令信道30路話音數(shù)據(jù)信道+2路控制信道8/8/202389計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信E1-幀格式0121631125ms=32時(shí)隙=為降低通信線路造價(jià)，大型網(wǎng)絡(luò)主要采用部分連接的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。兩個(gè)端節(jié)點(diǎn)之間的通信連接一般都要通過(guò)中間節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)接，中間節(jié)點(diǎn)要在它所連接幾條線路中選擇一條進(jìn)行接續(xù)。就像電話交換機(jī)為通話雙方接續(xù)線路一樣，這個(gè)過(guò)程被稱(chēng)為交換。

實(shí)現(xiàn)交換的方法主要有：電路交換、報(bào)文交換、分組交換。

2.6交換技術(shù)8/8/202390計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信為降低通信線路造價(jià)，大型網(wǎng)絡(luò)主要采用部分連接的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。實(shí)現(xiàn)電路交換交換設(shè)備在通信雙方找出一條實(shí)際的物理線路的過(guò)程。(最早的電路交換連接是由電話接線員通過(guò)插塞建立的，現(xiàn)在則由計(jì)算機(jī)化的程控交換機(jī)實(shí)現(xiàn)。)特點(diǎn)：數(shù)據(jù)傳輸前需要建立一條端到端的通路。

呼叫——建立連接——傳輸——掛斷

優(yōu)缺點(diǎn)：建立連接的時(shí)間長(zhǎng)；一旦建立連接就獨(dú)占線路，線路利用率低；無(wú)糾錯(cuò)機(jī)制；建立連接后，傳輸延遲小。8/8/202391計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信電路交換8/1/202391計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信

兩部電話機(jī)只需要用一對(duì)電線就能夠互相連接起來(lái)。傳統(tǒng)電話網(wǎng)使用電路交換8/8/202392計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信兩部電話機(jī)只需要用一對(duì)電線傳統(tǒng)電話網(wǎng)使用電路交換8/但若要將5部電話機(jī)兩兩相連，則需要10對(duì)電線。傳統(tǒng)電話網(wǎng)使用電路交換

8/8/202393計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信但若要將5部電話機(jī)兩兩相連，傳統(tǒng)電話網(wǎng)使用電路交換

…

交換機(jī)當(dāng)電話機(jī)的數(shù)量很大時(shí)，就必須使用電話交換機(jī)進(jìn)行連接。傳統(tǒng)電話網(wǎng)使用電路交換

8/8/202394計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信…交換機(jī)當(dāng)電話機(jī)的數(shù)量很大時(shí)((A通話前先撥號(hào)建立連接。可能只要經(jīng)過(guò)一個(gè)交換機(jī)（如A到B）可能要經(jīng)過(guò)多個(gè)交換機(jī)（如C到D）通話過(guò)程中，通信雙方一直占用所建立的連接。通話結(jié)束后，掛機(jī)釋放連接。電路交換的特點(diǎn)交換機(jī)交換機(jī)交換機(jī)交換機(jī)((((((交換機(jī)交換機(jī)BCD8/8/202395計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信((A通話前先撥號(hào)建立連接。電路交換的