計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)b講義第二章數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)

第二章數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)

2.1數(shù)據(jù)通信模型

2.2數(shù)據(jù)通信的基本概念

23調(diào)制技術(shù)和調(diào)制解調(diào)器

2.4脈碼調(diào)制

2.5傳輸介質(zhì)

2.6通信的方式

2.7多路復(fù)用

2.8交換技術(shù)

1

模擬通信，數(shù)字通信,數(shù)據(jù)通信概念

2.信道和信道基本參數(shù)

3.信道連接和通信方式：?jiǎn)喂?，?全雙工

4.數(shù)據(jù)信息的編碼方式

2

，一數(shù)據(jù)信息傳輸形式:基帶，寬帶

7.異步傳輸和同步傳輸

8.串行傳輸和并行傳輸

9.多路復(fù)用技術(shù)基本概念

10.電路交換與存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)

3

2.1數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)概論

■作用

■組成：信源、傳輸信道、信宿

4

2.1數(shù)據(jù)通信模型

數(shù)據(jù)通信：實(shí)現(xiàn)在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)A

和B之間傳遞有用的信息

節(jié)點(diǎn)A節(jié)點(diǎn)B

數(shù)據(jù)通信模型

5

2.1數(shù)據(jù)通信模型

數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的組成：

DTE(DataTerminalEquipment)：數(shù)據(jù)終端設(shè)備,

主機(jī)、終端、通信控制機(jī)或其他發(fā)送接收設(shè)備

DCE(DataCircuit-terminatingEquipment)：

與傳輸介質(zhì)直接相連的設(shè)備。MODEM.ACE

DTE/DCE接口：指DTE和DCE之間如何有效的物理

連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)它們之間傳輸信息的同步。輸出

輸入電路、連接器和電纜

傳輸線路：雙絞線、光纖、同軸電纜、無(wú)線通信等

6

2.2數(shù)據(jù)通信的基本概念

一、物理信道連接與信息傳輸方向

1、物理信道連接

■點(diǎn)到點(diǎn)

■點(diǎn)到多點(diǎn)

■集中式

2、信息傳輸方式

7

-單工通信：?jiǎn)蜗騻鬏敗Ｈ鐝V播、電視

■半雙工：雙方都可以發(fā)送或接收，但不

能同時(shí)，即當(dāng)一方發(fā)送時(shí)，另一方接收

■全雙工：雙方同時(shí)可以發(fā)送和接收信息

全雙工則需要兩條信道

8

二、通信術(shù)語(yǔ)

V-------------------------

1、信號(hào)是數(shù)據(jù)的表示形式，或稱數(shù)據(jù)的電

磁或電子編碼。它使數(shù)據(jù)能以適當(dāng)?shù)男问?/p>

在介質(zhì)上傳輸

信號(hào)有模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)兩種基本形式

信道也有模擬信道和數(shù)字信道之分

9

2、模擬通信和數(shù)字通信

-模擬信號(hào)通過(guò)模擬信道傳輸

-數(shù)字信號(hào)通過(guò)數(shù)字信道傳輸

信號(hào)的衰減、畸變和干擾問(wèn)題

10

2.2數(shù)據(jù)通信的基本概念

信號(hào)：

任何正常的周期的信號(hào)都可以分解為由無(wú)限個(gè)正

弦波和余弦波的組合。(傅立葉級(jí)數(shù)的理論)

0000

g(t)=1/2C+Zansin(2nnft)+Zbncos(2nnft)

n=ln=l

數(shù)字信號(hào)的矩形波(模擬信號(hào))也可以表示為為

由無(wú)限個(gè)正弦波和余弦波的組合。

11

3、信道

-信道是指信號(hào)傳輸?shù)拿襟w及轉(zhuǎn)換器

-信道包括物理信道及邏輯信道

-信道分類：

按介質(zhì)分：有線、無(wú)線等

信號(hào)傳輸類型：模擬、數(shù)字

信道使用權(quán)：專用、公用

12

信道參數(shù)和名稱解釋

’-數(shù)據(jù)傳輸速率、帶寬

-信號(hào)傳播速率

-載波頻率

■采樣頻率

-量化

■噪聲、信噪比

13

數(shù)據(jù)傳輸速率

-數(shù)據(jù)傳輸速率是指每秒能傳輸?shù)亩M(jìn)制

信息位數(shù)，位/秒

S=l/T*log2N7為信號(hào)周期

-信號(hào)傳輸速率

B=l/T

■S=B*log2N

14

;信道容量：Nyquist定理

在無(wú)噪聲信道中，當(dāng)帶寬為HHz,信號(hào)電平

為V級(jí)，則

數(shù)據(jù)傳輸速率=2Hlog2Vb/s

（信號(hào)電平為V級(jí)，在二進(jìn)制中，僅為0、1兩級(jí)）

即：以每秒高于2H次的速率對(duì)線路采樣是無(wú)意義

的，因?yàn)楦哳l分量已被濾波器慮掉無(wú)法再恢復(fù)。

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Shannon定理

在噪聲信道中，當(dāng)帶寬為HHz,信噪比為

S/N,則:

最大數(shù)據(jù)傳輸速率二

(b/s)Hlog2(l+S/N)

很多情況下噪聲用分貝(dB)表示

噪聲(dB)=10log10S/N

如：噪聲為30dB,則信噪比為S/N=1000

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舉例：噪聲信道中的傳輸速率

在噪聲信道中，當(dāng)帶寬為3kHz,信噪比為

30dB(較為真實(shí)的電話信道)，貝I」：

最大數(shù)據(jù)傳輸速率

(b/s)=Hlog2(l+S/N)

=3000log2(l+1000)

=30000(b/s)

最大數(shù)據(jù)傳輸速率為30kb/s,這是在噪聲信道中

的傳輸速率極限，實(shí)際上是不可能達(dá)到的

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舉例（續(xù)）

如需達(dá)到此傳輸速率，根據(jù)Nyquist定理

計(jì)算：

30000=2x3000xlog2V

log2V=5

V=32

即必須要把采樣信號(hào)量化為32個(gè)等級(jí)，

這在模擬電話信道中是不可能的，因?yàn)?/p>

此時(shí)的信號(hào)變化已“湮沒(méi)”在噪聲中

18

2.2數(shù)據(jù)通信的基本概念

4.傳輸介質(zhì)的有限帶寬

指?jìng)鬏斀橘|(zhì)的物理特性決定介質(zhì)一般使得某一頻率范圍的

信號(hào)容易通過(guò)，其他頻率范圍不容易通過(guò)（衰減很快）。

f（頻率）

帶寬：使信號(hào)容易通過(guò)的頻率范圍。（界于fa和尢之間的頻

率范圍）

分解信號(hào)的頻率盡量分布在介質(zhì)的帶寬內(nèi)o

19

2.2數(shù)據(jù)通信的基本概念

5.基帶傳輸與頻帶傳輸

1）基帶傳輸：

基帶：電信號(hào)所固有的頻率。

基帶傳輸：在信道中直接傳輸基帶信號(hào)。即終端設(shè)

備（計(jì)算機(jī)）必修先將計(jì)算機(jī)的數(shù)字信號(hào)（0、1

信息）轉(zhuǎn)為電信號(hào)，才能送到信道上進(jìn)行傳輸。

2）頻帶傳輸

頻帶傳輸：在模擬信道上傳輸模擬信號(hào)，稱為頻帶

傳輸。采用同軸電纜作為傳輸介質(zhì)，帶寬很寬時(shí)

（大于300MHN）,稱為寬帶傳輸。

20

數(shù)據(jù)傳輸

■數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的模擬傳輸

■數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字傳輸

■模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字傳輸

21

i數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的模擬傳輸_

將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)調(diào)制成模擬信號(hào)進(jìn)行傳輸。通常

有三種方式：

1)調(diào)幅ASK(AmplitudeShiftKeying)

2)調(diào)頻FSK(FreequencyShiftKeying)

3)調(diào)相PSK(PhaseShiftKeying)

22

|調(diào)幅ASK

aAmplitudeShiftKeying)

0

用載波的兩個(gè)不同

的振幅來(lái)表示兩個(gè)

二進(jìn)制值。

如用無(wú)信號(hào)表示0,

有信號(hào)表示1。ASK

23

塞頻FSK

「eequencyShiftKeying)

用載波附近的兩個(gè)不同

的頻率來(lái)表示兩個(gè)二進(jìn)

制值

如用信號(hào)頻率為2f表示0,

信號(hào)頻率為f表示1。

FSK

24

薩I相PSK

*phaseShiftKeying)

用載波的相位移動(dòng)

來(lái)表示二進(jìn)制值。

如用信號(hào)相位角為

0表示0）相位角為

兀表示1

PSK

25

數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的調(diào)制舉例

26

卜數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字傳輸

最普通的方法是用兩個(gè)不同的電壓值來(lái)表示

兩個(gè)二進(jìn)制值。和1。

常用的數(shù)字信號(hào)編碼有：

不歸零編碼

曼切斯特編碼

。差分曼切斯特編碼。

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?不歸零編碼NRZ

"ynonreturn-tozero)

正電平表示1,。電平表示o,并且在

表示完一個(gè)碼元后，電壓無(wú)須回到o

時(shí)鐘脈沖u-LriJ-LrLJ-LrLJ-Ln

二進(jìn)制bit流110100110

不歸零制編碼

28

曼切斯特編碼

manchesterencoding)

bit中間有信號(hào)bit中間有信號(hào)

低-高跳變?yōu)?高■低跳變?yōu)?

01

29

分曼徹斯特編碼

differentialmanchesterencoding

bit中間有信號(hào)跳變mt中間有信號(hào)跳變,

bit與bit之間也有相bit與bit之間無(wú)相位

位跳變，表示下一跳變，表示下一個(gè)

個(gè)bit為0bit為1

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編碼舉例

bit流1000000

二進(jìn)制編碼

曼切斯特編碼

差分曼切斯特編碼

bit與bit之間有跳變，下一個(gè)bit為0bit與bit之間無(wú)跳變，下一個(gè)bit為1

31

模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字傳輸

采用脈沖編碼調(diào)制PCM技術(shù)

(PulseCodeModulation)

PCM以采樣定理為基礎(chǔ)

采樣定理：如果在規(guī)定的時(shí)間間隔內(nèi),

以有效信號(hào)f(t)最高頻率的二倍或二倍

以上的速率對(duì)該信號(hào)進(jìn)行采樣，則這

些采樣值中包含了全部原始信號(hào)信息

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ABCDEFGH

1882442401448072122200

101111111101111100100100010100010010011111110010

0000000000000000

33

話音信道

話音數(shù)據(jù)的最高頻率通常為3400Hz。

如果以8000Hz的采樣頻率對(duì)話音信號(hào)

進(jìn)行采樣的話，則在采樣值中包含了

話音信號(hào)的完整特征。由此而還原出

的話音是完全可理解和可識(shí)別的

34

上話音信道的數(shù)據(jù)傳輸速率

岸F每一個(gè)采樣值還需要用一個(gè)二進(jìn)制代碼來(lái)表示,

二進(jìn)制代碼的位數(shù)代表了采樣值的量化精度。在主

干上，對(duì)每一路話音信號(hào)通常采用8位二進(jìn)制代碼

來(lái)表示一個(gè)采樣值。這樣，對(duì)話音信號(hào)進(jìn)行PCM編

碼后所要求的數(shù)據(jù)傳輸速率為：

0bitx000次采樣/秒=64kb/s

35

基帶傳輸

■將數(shù)字信號(hào)0、1直接用兩種不同的電壓

表示，然后送到線路上去傳輸。即數(shù)字

傳輸

用于數(shù)字傳輸：局域網(wǎng)，500,通常傳

輸距離為185M（細(xì)纜）、500M（粗纜）

36

厚帶傳輸

帶信號(hào)進(jìn)行調(diào)制后形成模擬信號(hào)，

然后采用頻分復(fù)用技術(shù)實(shí)現(xiàn)寬帶傳輸

有線電視網(wǎng)：帶寬可達(dá)300MHz~450MHz,由于

以模擬信號(hào)傳輸，所以傳輸距離可達(dá)100km

寬帶系統(tǒng)可分為多個(gè)信道，所以模擬和數(shù)字信號(hào)可

混合使用。但通常需解決數(shù)據(jù)雙向傳輸?shù)膯?wèn)題

在混合光纜HFC(HybridFiberCoax)中，450~

550MHz是電視信號(hào)。550-750MHZ是數(shù)字信號(hào)

37

異步傳輸與同步傳輸

在數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信中，一個(gè)最基本的要求是

發(fā)送端和接收端之間以某種方式保持同步,

只有保證了位同步才可能保證幀同步。所

以接收端必須對(duì)它所接收的數(shù)據(jù)流中每一

位進(jìn)行正確的采樣，才能確保數(shù)據(jù)接收的

正確性。為此，通信雙方必須遵循同一通

信規(guī)程，使用相同的同步方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳

輸。根據(jù)通信規(guī)程所定義的同步方式，可

分為異步傳輸和同步傳輸兩大類

38

;異步傳輸

5步傳輸是以字符為單位的數(shù)據(jù)傳輸。每個(gè)字符

都要附加1位起始位和1位停止位，以標(biāo)記字符的

開(kāi)始和結(jié)束。止匕外，還要附加1位奇偶校驗(yàn)位

波特率奇偶校驗(yàn)

字符長(zhǎng)度停止位長(zhǎng)度

39

、■同步傳輸

同步傳輸是以數(shù)據(jù)塊為單位的數(shù)據(jù)傳輸。

每個(gè)數(shù)據(jù)塊的頭部和尾部都要附加1個(gè)或多

個(gè)特殊的字符或比特序列，標(biāo)記一個(gè)數(shù)據(jù)

塊的開(kāi)始和結(jié)束

根據(jù)同步通信規(guī)程，同步傳輸又分為面向

字符的同步傳輸和面向bit流的同步傳輸

40

面向字符的同步傳輸

在面向字符的同步傳輸中，每個(gè)數(shù)據(jù)

塊的頭部用一個(gè)或兩個(gè)同步字符SYN

來(lái)標(biāo)記數(shù)據(jù)塊的開(kāi)始；尾部用另一個(gè)

唯一的字符ETX來(lái)標(biāo)記數(shù)據(jù)塊的結(jié)束。

其中，這些特殊字符的位模式與傳輸

的任何普通字符都有顯著的差別

典型的面向字符的同步通信規(guī)程是

舊M公司的雙同步通信規(guī)程BISYNC

41

面向位流的同步傳輸

在面向bit流的同步傳輸中，每個(gè)數(shù)據(jù)

塊的頭部和尾部用一個(gè)或多個(gè)特殊的

比特序列(如01111110)來(lái)標(biāo)記數(shù)據(jù)塊

的開(kāi)始和結(jié)束。數(shù)據(jù)塊將作為bit流來(lái)

處理，而不是作為字符流來(lái)處理

典型的面向位流的同步通信規(guī)程是高

級(jí)數(shù)據(jù)鏈路控制(HDLC)規(guī)程和同

步數(shù)據(jù)鏈路控制(SDLC)規(guī)程

42

透明傳輸

為了避免在數(shù)據(jù)流中出現(xiàn)標(biāo)記塊開(kāi)始和結(jié)

束的特殊位模式，通常采用位插入的方法,

即發(fā)送端總是檢測(cè)所發(fā)送的數(shù)據(jù)流，每當(dāng)

出現(xiàn)連續(xù)的五個(gè)1后便插入一個(gè)0。接收端

在接收數(shù)據(jù)流時(shí)，如果檢測(cè)到連續(xù)五個(gè)1

的序列，就檢查其后的一位數(shù)據(jù)，若該位

是0,則刪除它；若該位為I,則表示數(shù)據(jù)

塊的結(jié)束，轉(zhuǎn)入結(jié)束處理

43

串行通信和并行通信

-串行通信：

數(shù)據(jù)按位為單位以時(shí)間為序

-并行通信：

數(shù)據(jù)按字符為單位以時(shí)間為序

44

串行傳輸與并行傳輸

1串行數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中數(shù)據(jù)是一位一住地在通

信線上傳輸?shù)模扔捎?jì)算機(jī)內(nèi)的發(fā)送設(shè)備將幾住

并行數(shù)據(jù)經(jīng)并一串轉(zhuǎn)換硬件轉(zhuǎn)換成串行方式，再

逐位經(jīng)傳輸線到達(dá)接收站的設(shè)備中，并在接收端

將數(shù)據(jù)從串行方式重新轉(zhuǎn)換成并行方式，以供接

收方使用。

45

串行傳輸與并行傳輸

■在并行傳輸方式中，一個(gè)碼字的所有碼元并排,

同時(shí)傳輸。發(fā)送設(shè)備將這些數(shù)據(jù)傳通過(guò)對(duì)應(yīng)的教

據(jù)線傳送給接收設(shè)備，還可附加一住數(shù)據(jù)校驗(yàn)住。

這樣，每個(gè)碼住需要一條也通路。接收設(shè)備可同

時(shí)接收到這些數(shù)據(jù)，不需要做任何變換就可直接

使用。

|IX型也|

46

傳輸介質(zhì)

…亮指通信中實(shí)際傳送信息的載體。

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中集用的傳輸介質(zhì)通?？梢苑譃?

■有線介質(zhì)

■無(wú)線介質(zhì)

每一種介質(zhì)在帶寬、吞吐量、傳輸延遲、尺寸、可

妹展性以及成本和安裝維護(hù)費(fèi)用等方面都不相同，在實(shí)

際使用中決定使用哪種傳輸介質(zhì)時(shí)，必須綜合考慮傳輸

介質(zhì)的多種特性，將張網(wǎng)需求與介質(zhì)特性選行匹配?？?/p>

以從物理描述、傳輸特性、連通性、地理范圍、抗干擾

性及價(jià)格方面描述。

47

金有線介質(zhì)

有線介質(zhì)又稱為，是現(xiàn)代通

信技術(shù)中最常用的且以有形線路作為傳輸媒體的

傳輸介質(zhì)，由于它傳輸信號(hào)的性能較好，而且既

便宜又今易安裝維護(hù)，所以主要迨用于短跖離通

信和架設(shè)也級(jí)比較今易的場(chǎng)合。

■雙線線

■同軸電纜

■光纖光纜

48

雙絞線(Twist)

■雙絞線是把兩根相互絕緣的導(dǎo)線象螺紋一樣絞在

一起

■雙絞線是使用廣泛的傳輸介質(zhì)，即可傳輸模擬信

號(hào)也可傳輸數(shù)字信號(hào)

-雙絞線使用RJ—45接頭連接計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)適配器

和集線器等通信設(shè)備，

-雙絞線分主要兩類：無(wú)屏蔽雙絞線(UTP)和屏

蔽雙絞線(STP)

49

雙線線由兩條互相絕緣的銅線組成，其典型的

粗細(xì)為直彳至1mm。這兩條線核螺紋一樣檸在一

起，這樣可以減少鄰近線對(duì)也完的干擾。（也

話系統(tǒng)）

50

雙紋線

紗線莢百不同顏色的4對(duì)8檜線組成，每

兩條按?定規(guī)則線織在?起,成為?個(gè)芯、

線對(duì)。

■傳輸特性：數(shù)字+模擬

■地理范圍：LAN10M100M

■連通性：皮到皮,點(diǎn)、到多點(diǎn)、

■抗干擾性：低頻,雙線線高于同軸電纜

■價(jià)格：最便宜

51

雙線線

■它一般有屏藪(ShieldedTwisted-Pair:

STP)與非屏藪(UnshieldedTwisted-

Pair:UTP)雙線線之分,耳藪的當(dāng)然在

也磁身敬性能方面比非耳藪的要好些,

但價(jià)格也要貴些。

■雙線線按電氣性能劃分的話,通常分為：

三類、四類、五類、超五類、六類、七

類雙線線等類型。

52

屏放雙線線（STP）

以箔屏藪以臧少

干擾和串音

53

非屏蔽雙線線（UTP）

3類：＜=16MHz

速率v=10Mbps

5類：100MHz

100Mbps

雙線線外沒(méi)有任

何附加屏藪

54

無(wú)屏蔽雙絞線(UTP)分類

按EIA/TIA制定的布線標(biāo)準(zhǔn)，分5類UTP

-1類線：可用于電話傳輸，但不適合數(shù)據(jù)傳輸。

-2類線：可用于電話傳輸和最高為4Mbps的數(shù)據(jù)傳輸，包括4對(duì)雙絞

線

-3類線：可用于最高為10Mbps的數(shù)據(jù)傳輸。通常用于lOBaseT的以

太網(wǎng)，包括4對(duì)雙絞線

-4類線：可用于16Mbps的令牌環(huán)網(wǎng)和大型以太網(wǎng)，包括4對(duì)雙絞線

-g類線：可用于100Mbps的快速以太網(wǎng)，包括4對(duì)銅芯雙絞線

■超5類雙絞線：可用于1000Mbps的千兆以太網(wǎng)

雙絞線的特點(diǎn)：

雙絞線種類多，質(zhì)量好的傳輸速率高，誤碼率低，質(zhì)量差點(diǎn)的價(jià)格便

宜，易于施工■一般誤碼率為10—6到10-8,傳輸速率為1Mbps。5

同軸電纜（Cable）

i）同軸電纜是由一根空心的外圓柱形的導(dǎo)體圍繞單根內(nèi)實(shí)

心導(dǎo)體旃成的。

2）同軸電纜可用于長(zhǎng)距離的電話網(wǎng)絡(luò)、有線電視信號(hào)的傳

輸通道以及計(jì)算機(jī)的局域網(wǎng)。

3）同軸電纜即可傳輸模擬信號(hào)也可傳輸數(shù)字信號(hào)。

4）基帶同軸電纜和寬帶同軸電纜

56

U同軸電纜(Cable)

■Jl------------------------

■基帶同軸電纜的阻抗是50/只用于數(shù)字信號(hào)。

一般使用曼徹斯特編碼，速率可達(dá)10Mbps,

誤碼率10—7到10—11,常用于局域網(wǎng)和遠(yuǎn)距

離電話系統(tǒng)。傳輸距離在幾公里范圍之內(nèi)。

■寬帶同軸電纜的阻抗是75/帶寬可達(dá)300到

400MHz,即可傳輸模擬信號(hào)也可傳輸數(shù)字信

號(hào)。使用頻分多路復(fù)用技術(shù)。速率最高可達(dá)

1000Mbps,常用于寬帶局域網(wǎng)和有線電視系

統(tǒng)。傳輸距離可達(dá)幾十公里范圍。

57

同軸電纜(Cable)

-基帶電纜：數(shù)字

-寬帶電纜：數(shù)字+模擬

■連通性：點(diǎn)到點(diǎn)，點(diǎn)到多點(diǎn)

-抗干擾性：高頻時(shí)，同軸電纜〉雙絞線

■價(jià)格：稍貴

58

基帶同軸電纜

H帶同軸也級(jí)按其直控大小可分為：

■粗纜：全稱為“粗同軸曲線,簡(jiǎn)稱為“AUI”，如下圖左

圖所示。

■細(xì)纜是指“細(xì)同軸長(zhǎng)纜”，它的英文簡(jiǎn)稱為“BNC”，細(xì)同

軸電纜與粗同軸包級(jí)結(jié)構(gòu)類似，只是直徑細(xì)些，如下圖右圖

所示的一條剝了皮的細(xì)同軸包纜。

59

同軸電纜(Cable)

5類常用于計(jì)算機(jī)的同軸電纜：

RG-8、RG-11、RG-58A/U、RG-59A/U、RG-62A/U

細(xì)纜和粗纜：

細(xì)纜，常用于10Base2以太網(wǎng)，電纜直徑為0.25英寸，在細(xì)

纜山傳輸185米的范圍不會(huì)失真，一般使用BNC的一系列連接

器實(shí)現(xiàn)細(xì)纜和計(jì)算機(jī)適配器的連接。

粗纜，常用于10Base5以太網(wǎng)，電纜直徑為0.5英寸，在粗纜

山傳輸距離可達(dá)500米的范圍，一般使用收發(fā)器、AUI電纜、

DB-15連接器粗纜和計(jì)算機(jī)的連接。

同軸電纜的特點(diǎn)：

帶寬寬、誤碼率低、速率快

不易彎曲、體積大、比較重、不易布線。60

光纖

3、光導(dǎo)纖維(Fiber)

1)光纖由光纖芯、玻璃內(nèi)包層、加強(qiáng)芯外包層及保護(hù)套組成。

2)光纖是利用光的全反射原理來(lái)實(shí)現(xiàn)傳輸?shù)摹?/p>

3)光纖只能單向傳輸信號(hào)，因此光纜中至少包含兩條導(dǎo)芯，一個(gè)發(fā)送、

一個(gè)接受。

4)單模光纖和多模光纖

單模光纖：導(dǎo)芯的直徑小到只有一個(gè)光的波長(zhǎng)，光就一直向前傳播,

即直線傳播。一般使用激光作為光源，傳播距離可達(dá)10km

以上，頻帶寬，價(jià)格高，較難實(shí)現(xiàn)。

多模光纖：多個(gè)不同的光線在導(dǎo)芯里全反射。一般使用發(fā)光二極管

作為光源。相比之下，傳播距離、頻帶等性能不如單模光纖，

但是價(jià)格低，容易實(shí)現(xiàn)。

61

光纖

■物理特性

單芯光纜

翳塑產(chǎn)外套*璃

封基內(nèi)芯

塑料外套

多芯*纜Txr@Z

■口璃晟玻璃封套

62

光纖

-連通性：點(diǎn)到點(diǎn)/點(diǎn)到多點(diǎn)

■地理范圍：6-8公里不用中繼

-抗干擾：不受電磁干擾或噪聲的干擾

■價(jià)格：最貴

63

2.5傳輸介質(zhì)

光纖的特點(diǎn)：

1）光纖頻帶寬，通信的容量大

2）光纖傳輸速率快，一般千兆的速率。

3）光纖傳輸衰減的少，傳輸?shù)木嚯x長(zhǎng)。

4）光纖不受電磁波的干擾，電磁的絕緣型好，誤碼率低

（10T2）

5）光纖無(wú)串音干擾，不易被竊聽(tīng)或截取數(shù)據(jù)，保密性好。

6）光纖價(jià)格貴，發(fā)光器、光電轉(zhuǎn)換設(shè)備、光連接設(shè)備價(jià)格

都很貴。

7）叉接困難

64

無(wú)線傳輸介質(zhì)

磁瓦譜

■微波

■紅夕卜線

■激光

■衛(wèi)星通信

無(wú)線電紅外線紫外線

可見(jiàn)光

微波

65

無(wú)線先傳輸

特點(diǎn)：袞易產(chǎn)生；距離長(zhǎng)；衍射性好；任意方向

低頻衍射性好，但衰減快，1/r3

高頻走直線，受雨影響

用戶間存在干擾

應(yīng)用：廣播（地面?zhèn)鬏?，也離層反射）；尋呼殺

統(tǒng)；無(wú)繩也話；

66

微波傳輸

■100MHZ以上微度沿直線傳播,通過(guò)拋物狀天

線把所有的能量集中于一小束，從而獲得極高的信

噪比，使發(fā)送設(shè)備和接收設(shè)備間通信不受串?dāng)_，但

發(fā)射天線和接收天線必須精確地對(duì)準(zhǔn)。光纖出現(xiàn)以

前，微波是運(yùn)距離也話傳輸系統(tǒng)的核心。

微波傳輸?shù)妮d波頻率為2GHz?40GHZ。頻率越

離，可同時(shí)傳送的信息量越大。由于微波是沿直線

傳播的，故在地面的傳播距離有喔，因此隔一段距

離就需要一個(gè)中繼站。中繼站接收前一個(gè)中繼站送

來(lái)的信號(hào)，經(jīng)放大后再發(fā)送到下一個(gè)站，因此也可

稱為微波接力通信。

67

4紋外線和亳米迎

系于短距寓通信，如詞錄象機(jī)等的遙控

也可用于無(wú)線LAN

缺點(diǎn)：不能穿透固體

68

光波特輸

腰用：在屋頂用激光連接兩個(gè)建筑物的LAN

缺點(diǎn)：不能穿透雨和濃霧，易受天完影響

69

衛(wèi)星通信

?衛(wèi)星通信醫(yī)利用地球同步衛(wèi)星作為中繼來(lái)轉(zhuǎn)

發(fā)微波信號(hào)的一種特殊微波通信形式。衛(wèi)星通信

可以克服地面微波通信距離的限制，三個(gè)同步衛(wèi)

星可以覆蓋地球上全部通信區(qū)域。

70

I傳輸介質(zhì)與信道

羯而介質(zhì)與信道是不同范疇的概念

-傳輸介質(zhì)是指?jìng)魉托盘?hào)的物理載體

-信道則提供了傳送某種信號(hào)所需的帶寬,

著重體現(xiàn)介質(zhì)的邏輯特性

-一個(gè)傳輸介質(zhì)可能同時(shí)提供多個(gè)信道

-一個(gè)信道也可能由多個(gè)傳輸介質(zhì)級(jí)聯(lián)而成

71

傳輸介質(zhì)的選擇

■網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

■容量

-可靠性

-支持的數(shù)據(jù)特性

＞環(huán)境的影響

72

信道復(fù)用技術(shù)

究塾是廣域網(wǎng)還是局域網(wǎng)，都存在這樣一個(gè)事實(shí)，即傳

輸介質(zhì)的帶寬大于傳輸單一信號(hào)所需的帶寬。為了有效

地利用傳輸系統(tǒng)，通常采用多路復(fù)用(Multiplexing)技

術(shù)以同時(shí)攜帶多路信號(hào)來(lái)高效率地使用傳輸介質(zhì)。復(fù)用

的目的就是將多路信號(hào)合并在同一信道上而互不影響，

同時(shí)能在接收端彼此分離開(kāi)來(lái)。

■頻分多路復(fù)用技術(shù)FDMA

■時(shí)分多路復(fù)用技術(shù)TDMA

■波分多路復(fù)用技術(shù)WDMA

■碼分多路復(fù)用技術(shù)CDMA

73

;頻分多路復(fù)用FDM

FDM是基于這樣的前提：傳輸介質(zhì)的可用

帶寬必須超過(guò)各路給定信號(hào)所需帶寬的總

和。如果將這幾路信號(hào)中的每路信號(hào)都以

不同的載波頻率進(jìn)行調(diào)制，而且各路載波

頻率之間留有一定的間隔以使各路信號(hào)帶

寬不相互重疊，那么這些信號(hào)就可同時(shí)在

介質(zhì)上傳輸

74

頻分多路復(fù)用FDMA

I

防嬲帶

,Chaimel

DM1K

w~E

ZLZZZZZ

MM限

hUF

???X

■■■

M劉）

X

75

L頻分多路復(fù)用FDMA

M頻分多路復(fù)用技木將具有一定帶寬的信道在

近新上劃分為n個(gè)較小帶寬的子信道，選擇n路信

號(hào)，根據(jù)各自不同的調(diào)制器，對(duì)各路頻率不同的

委波進(jìn)行調(diào)制，這種技術(shù)叫做頻譜搬移技術(shù)。從

而在每路子信道傳輸一路調(diào)制信號(hào)，達(dá)到信道復(fù)

用的目的。為了使n路信號(hào)各不相干擾覆蓋，在

每路信號(hào)的頻段之間增加防護(hù)頻帶，即是使各路

子信道的帶寬大于各路信號(hào)的帶寬。在接收端，

增加不同頻段的接收濾波器，從而將各路信號(hào)恢

復(fù)出來(lái)。

76

時(shí)分多路復(fù)用TDM

每個(gè)信號(hào)按時(shí)間先后輪流交替地使用

單一信道，那么，多個(gè)數(shù)字信號(hào)的傳

輸便可在宏觀上同時(shí)進(jìn)行。對(duì)單一信

道的交替使用可以按位、字節(jié)或塊等

為單位來(lái)進(jìn)行

77

TDM圖示

78

TDM的同步和異步

與步TDM

■時(shí)間片與輸入裝置一一對(duì)應(yīng)，即同步

-如某個(gè)時(shí)間片對(duì)應(yīng)的裝置無(wú)數(shù)據(jù)發(fā)送,

則該時(shí)間片空閑

■傳輸介質(zhì)的傳輸速率不能低于各個(gè)輸

入信號(hào)的數(shù)據(jù)速率之和

79

?同步TDM圖示

Chaimel

時(shí)時(shí)時(shí)時(shí)

隙?Bl隙隙隙

1n1n

80

TDM的同步和異步

異步TDM

-時(shí)間片是按需動(dòng)態(tài)分配的

■時(shí)間片與輸入裝置之間沒(méi)有對(duì)應(yīng)關(guān)系，任何一

個(gè)時(shí)間片都可以被用于傳輸任何一路輸入信號(hào)

■在傳輸?shù)臄?shù)據(jù)單元中必須包含有地址信息，以

便尋址目的節(jié)點(diǎn)

■傳輸介質(zhì)的傳輸速率只要不低于各個(gè)輸入信號(hào)

的平均數(shù)據(jù)速率即可

■異步TDM又稱為統(tǒng)計(jì)TDM(STDM)81

異步TDM圖示

了有效數(shù)據(jù)的傳輸率

82

路復(fù)用WDMA

接分多路復(fù)用類仞于頻分復(fù)用技術(shù)FDMA,是將

FDMA應(yīng)用于全光纖網(wǎng)組成的通信條統(tǒng)中的一種

復(fù)用技術(shù)，為了在同一時(shí)刻能進(jìn)行多路傳輸，將

信道的帶寬劃分為多個(gè)波段。WDMA將是計(jì)算

機(jī)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展中今后的主要通信傳輸復(fù)用技術(shù)之一。

■在波分多路復(fù)用系統(tǒng)中，每個(gè)復(fù)用子信道分為

兩個(gè)通道----和?？刂仆ǖ乐?/p>

要目的是進(jìn)行連接，數(shù)據(jù)通道主要是用于傳送教

據(jù)幀。

83

?碼分多路復(fù)用CDMA

完全不同于FDMA和TDMA,它

允許所有站在同一時(shí)間使用整個(gè)信道遂行數(shù)據(jù)傳

送，集用碼型來(lái)區(qū)分各路信號(hào)。這是一種用于移

動(dòng)通信系統(tǒng)的新技術(shù)，筆記本也腦、個(gè)人數(shù)室助

理PDA以及手提也胎HPC等移動(dòng)計(jì)算機(jī)的聯(lián)網(wǎng)通

信將會(huì)大量用到這種技術(shù)。

■在CDMA中，每個(gè)比特時(shí)間再分成m個(gè)碼片，每

個(gè)站分配一個(gè)唯一的M比特碼序列。當(dāng)某個(gè)站欲

發(fā)送“1”時(shí)，它在信道中發(fā)送它的碼序列；當(dāng)欲

發(fā)送“0”時(shí)，就發(fā)送它的碼序列的反碼。

84

交換技術(shù)

■電路交換（電話）

■報(bào)文交換（電報(bào)）

■分組交換

85

i—起—路支換

電1路交換（CircuitSwitching9是數(shù)據(jù)通信的

一種交換方式，其原理與一般電話交換原理相同。

數(shù)據(jù)通信中的也路交換方式是指兩臺(tái)計(jì)算機(jī)或教

據(jù)終端在相互通信時(shí)使用一條實(shí)際物理鏈路,在

通信過(guò)程中自始至終使用該鏈路此行信息傳輸，

且不允許其他計(jì)算機(jī)或終端同時(shí)共享該鏈路的通

信方式4。

■電路交換歷史

■也路交換通信過(guò)程

■也路交換技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)

86

也路交換歷史

*.

■在1878年就出現(xiàn)了第一個(gè)人工交換臺(tái)；

■機(jī)也式步進(jìn)制交換機(jī)；

■1926年出現(xiàn)了第一臺(tái)縱橫制交換機(jī)；

■1965年5月，第一部程控也話交換機(jī)（美國(guó)貝東

系統(tǒng)的1號(hào)電1子交換機(jī)）問(wèn)世

87

也路交換通信過(guò)程

:在通信之前雙方必須先建立,由請(qǐng)求通

信的一方發(fā)出連接請(qǐng)求，沿途經(jīng)過(guò)的中間結(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)建立電路

連接，并向前?轉(zhuǎn)發(fā)連接請(qǐng)求直至到達(dá)信宿，信宿響應(yīng)請(qǐng)求后

沿原路返回一個(gè)應(yīng)答，請(qǐng)求通信方接收到應(yīng)答后就建立一個(gè)

連接。在包路建立之前不能傳輸數(shù)據(jù)，已經(jīng)建立的部分包

路必須保留，不能用于其他的呼叫連接。

G88

也路交換通信過(guò)程

■:也路建立后，通信雙方A和J獨(dú)占也路進(jìn)

行通信，數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中不需要進(jìn)行路檢選擇，

在每個(gè)中間結(jié)點(diǎn)上沒(méi)有停留，直接向前傳遹，這種

教據(jù)傳輸有最短的傳輸延遲，沒(méi)有阻塞問(wèn)題，除非

有意外的線路或節(jié)點(diǎn)故障使也路市斷，否則其穿過(guò)

網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間只等于也信號(hào)在也路上的傳輸延遲。一

般情況下，這種連接是會(huì)雙工的，數(shù)據(jù)可以按照已

建立的鏈路路檢在兩個(gè)方向上傳輸。

■:數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束后，有通信的一方（A或J）

發(fā)出拆除也路的請(qǐng)求，拆除信號(hào)沿途經(jīng)過(guò)的各個(gè)中

間節(jié)點(diǎn)，一次拆除它所經(jīng)過(guò)的也路連接，一直到目

的站點(diǎn)。這樣被拆除的信道空間下來(lái)，可以被其他

呼叫使用。

89

*電路交換技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：

■傳輸延遲小，唯一的延遲是物理信號(hào)的傳播延遲；

■一旦線路建立，便不會(huì)發(fā)生沖突。

缺點(diǎn)：

■建立物理線路所需的時(shí)間比較長(zhǎng)。

■在也路交換系統(tǒng)中，物理線路的帶寬是預(yù)先分配好

的。對(duì)于已經(jīng)預(yù)先分配好的線路，即使通信雙方都

沒(méi)有數(shù)據(jù)要交換，線路帶寬也不能為其他用戶所使

用，從而造成帶寬的浪費(fèi)。

90

，報(bào)文夫換

I

(messageswitching；又稱為包交

換。報(bào)文夫換不事先建立物理也路，當(dāng)發(fā)送方要

發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，只要把發(fā)送數(shù)據(jù)作為整體交給中間

交換設(shè)備，中間交換設(shè)備將報(bào)文進(jìn)行存儲(chǔ)，然后

選擇一條合適的空間輸出線將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給下一個(gè)

交換設(shè)備，如此循環(huán)往復(fù)直至將數(shù)據(jù)送到目的結(jié)

Ao集用這種技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)就是。

91

假設(shè)要把板文從結(jié)點(diǎn)A發(fā)送到結(jié)點(diǎn)J。A將J的地址附加到

要發(fā)送的報(bào)文上，然后把它送到結(jié)點(diǎn)C,結(jié)點(diǎn)C收到報(bào)文

后將它存儲(chǔ)在緩沖區(qū)中，然后選擇一條輸出路彳空（發(fā)往

結(jié)點(diǎn)F）,并將它插入C----->F這條輸出線路的隊(duì)列中，

等到這條線路空閑時(shí)就將它送往結(jié)點(diǎn)F,依此類推直至接

收端。

G

92

jl報(bào)文交換優(yōu)點(diǎn)

■也路利用率高。由于報(bào)文可以分時(shí)共享兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之

間的通道，所以對(duì)于相同的通信量來(lái)說(shuō)，報(bào)文夫換

技術(shù)對(duì)也路的傳輸能力要求更低。

■也路交換網(wǎng)中，當(dāng)通信量增加很大時(shí)，就不能接受

新的呼叫。而在報(bào)文交換網(wǎng)中，通信量大時(shí)仍然可

以接收?qǐng)?bào)文，但傳輸延遲會(huì)增加。

■報(bào)文交換宗統(tǒng)可以把一個(gè)報(bào)文發(fā)送到多個(gè)月的地，

而也路交換網(wǎng)很睢做到。

■報(bào)文交換網(wǎng)絡(luò)可以進(jìn)行速度和代碼的轉(zhuǎn)換。

93

4分組交換

(PacketSwitching)綜合了報(bào)

文交換和也路交換各自在速率和效率方面的優(yōu)點(diǎn),

把兩者的缺點(diǎn)減少到最小程度，是報(bào)文交換的一

種改進(jìn)。它將報(bào)文分成若干個(gè)分組，每個(gè)分組長(zhǎng)

度設(shè)置上限值，有限長(zhǎng)度的分組使每個(gè)節(jié)點(diǎn)所需

的存儲(chǔ)空間臧少，同時(shí)分組可以存儲(chǔ)到內(nèi)存中，

高交換速度。

94

彳三段數(shù)據(jù)報(bào)發(fā)送到結(jié)點(diǎn)J,它們以1-2-3的順序發(fā)

送到C。在分組1和2到來(lái)時(shí)，C判斷該數(shù)據(jù)包到E比到H和

F的挑隊(duì)時(shí)間都更短，所以它將分組1和2挑隊(duì)在E上；分

組3到來(lái)時(shí)，C判斷到H的排隊(duì)時(shí)間最短，于是將分組3排

在H的隊(duì)列上。相同目的地址的分組選擇不同路徑，則

到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)的順序可能不同，如到達(dá)結(jié)點(diǎn)H的順序復(fù)3-

1-2,因此分組到達(dá)J后要重新按分組序號(hào)挑序，以保證報(bào)

文的有序接收。

分組交換技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)

■分組的傳輸足夠快，時(shí)延足夠小，允許進(jìn)行準(zhǔn)實(shí)時(shí)通信。

■采用適應(yīng)式路由選擇法可把網(wǎng)絡(luò)流量均勻地分配給整個(gè)

網(wǎng)絡(luò)，從而避免過(guò)長(zhǎng)時(shí)延的出現(xiàn)，并可保證所有信道有

較高的利用率。

■傳輸可靠性高

■在各節(jié)點(diǎn)中可以選行碼速和外型變換

■可通過(guò)復(fù)用技術(shù)對(duì)各路通信提供可靠服務(wù)，在叁F艮范囹

內(nèi)，隨著傳輸路數(shù)的增加，分組交換系統(tǒng)提供的服務(wù)質(zhì)

量是逐漸降低的。

■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，這也是目前先選通

信技術(shù)的一種發(fā)展趨勢(shì)

96

三種交換技術(shù)的比較

電路父秧報(bào)文交換分組交換

能否進(jìn)行實(shí)時(shí)通信線路接通后可進(jìn)行實(shí)時(shí)會(huì)話非實(shí)時(shí)、存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)，可接近實(shí)時(shí)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)，

通信，但不能實(shí)時(shí)多功不能進(jìn)行會(huì)話式可進(jìn)行會(huì)話式通

能通信通信信

網(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí)延