《計算機網(wǎng)絡技術基礎教程》 課件 單元2 數(shù)據(jù)通信基礎

單元2數(shù)據(jù)通信基礎2.1

數(shù)據(jù)通信的基礎知識理解并掌握數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的概念。理解信息、數(shù)據(jù)、信號的概念，明確三者之間的關系。掌握數(shù)據(jù)信道的概念、分類以及相關性能指標。理解數(shù)據(jù)通信的主要技術指標特征。能夠明確區(qū)分帶寬與寬帶。能夠梳理出數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的一般結構圖。學習目標內(nèi)容梳理通信是指在兩點或多點之間通過通信系統(tǒng)進行信息交換的過程。數(shù)據(jù)通信不同于傳統(tǒng)的通信方式，它是伴隨著計算機技術和現(xiàn)代通信技術發(fā)展起來的，具有廣闊的發(fā)展前景。數(shù)據(jù)通信的定義是依照通信協(xié)議，利用數(shù)據(jù)傳輸技術在兩個功能單元之間傳遞數(shù)據(jù)信息。（一）數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)基本結構數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)基本結構由數(shù)據(jù)終端設備（DTE）、數(shù)據(jù)通信設備（DCE）和通信線路組成。數(shù)據(jù)通信的基本結構如圖所示。2.1.1數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)基本概念1.數(shù)據(jù)終端設備DTEDTE（DataTerminalEquipment，數(shù)據(jù)終端設備）通常由輸入設備、輸出設備和輸入輸出控制器組成。DTE的功能有發(fā)送、接收數(shù)據(jù)，信息處理，差錯控制及數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換等。計算機、傳真機、卡片輸入機、磁卡閱讀器等都可作為數(shù)據(jù)終端設備使用。2.1.1數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)基本概念2.數(shù)據(jù)通信設備DCEDCE(DataCircuitTerminatingEquipment，數(shù)據(jù)通信設備）也稱為數(shù)據(jù)電路端接設備，指在通信系統(tǒng)中提供建立、保持和終止聯(lián)接等功能的設備，用來連接DTE與傳輸介質(zhì)之間的設備，為用戶提供入網(wǎng)的連接點。DCE的功能就是完成數(shù)據(jù)信號的變換。例如，調(diào)制解調(diào)器，在計算機數(shù)據(jù)通信中，DCE用RS-232接口，此接口可以使調(diào)制解調(diào)器和其他設備與計算機交換數(shù)據(jù)。傳真機計算機調(diào)制解調(diào)器1.信息信息是數(shù)據(jù)的內(nèi)容和解釋，是對客觀事物屬性和特性的描述。2.數(shù)據(jù)人們?yōu)榱藢⒂^念世界的信息記載下來，便于存儲和傳播，必須將信息物理化，信息物理化之后表現(xiàn)形式，即信息的載體，稱為數(shù)據(jù)（Data）。數(shù)據(jù)可分為數(shù)字數(shù)據(jù)和模擬數(shù)據(jù)。3.信號信號是數(shù)據(jù)在傳輸過程中的表示形式，信號是數(shù)據(jù)的載體。數(shù)據(jù)需轉(zhuǎn)換為信道可識別的信號，才能在信道上傳輸。信號可分為模擬信號和數(shù)字信號。2.1.2信息、數(shù)據(jù)與信號信息、數(shù)據(jù)、信號三者的關系如圖所示。2.1.2信息、數(shù)據(jù)與信號1.信道信道是信號的傳輸媒質(zhì)，可分為物理信道和邏輯信道。2.信道的分類信道按使用權限可分為專業(yè)信道和共用信道；信道按傳輸介質(zhì)可分為有線信道、無線信道和衛(wèi)星信道；信道按傳輸信號可分為模擬信道和數(shù)字信道。2.1.3數(shù)據(jù)信道信道按使用權限按傳輸信號按傳輸介質(zhì)有線信道共用信道專業(yè)信道無線信道衛(wèi)星信道模擬信道數(shù)字信道3.信道容量信道容量是指信道傳輸信息的最大能力，通常用信息速率來表示。4.信道的傳播延遲信號在信道中傳播，從信源端到達信宿端所需要的時間，這個時間稱為信道的傳播延遲（或時延）。2.1.3數(shù)據(jù)信道信源端信宿端信道時延5.信道帶寬信道帶寬是指信道所能傳送的信號頻率寬度，代表信道傳輸信息的能力。信道帶寬為最高頻率上限與最低頻率下限之差，單位用赫茲（Hz）表示。信道容量和信道帶寬是正比關系，帶寬越大，容量越大。6.寬帶與帶寬的區(qū)別2.1.3數(shù)據(jù)信道移動寬帶是上網(wǎng)的接入方式，指的是具備高通信速率和高吞吐量的計算機網(wǎng)絡，能夠滿足多媒體數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊?。帶寬是指通信信道的寬度，即信道所能傳送的信號頻率寬度，代表信道傳輸信息的能力。在模擬信道中，帶寬指傳輸信道的最高頻率和最低頻率的差，單位為Hz。在數(shù)字信道中，人們常用數(shù)據(jù)傳輸速率（比特率）表示信道的傳輸能力（帶寬），即每秒傳輸?shù)谋忍財?shù)，單位為bps。寬帶帶寬有效性和可靠性，是用來度量通信系統(tǒng)性能的重要指標。有效性通常用傳輸速率、信道容量、帶寬等指標來衡量；可靠性通常用誤碼率指標來衡量。2.1.4數(shù)據(jù)通信的主要技術指標有效性可靠性度量通信系統(tǒng)性能傳輸速率信道容量帶寬誤碼率1.傳輸速率傳輸速率有兩種表示方法，分別是比特率和波特率。（1）比特率比特率又稱為數(shù)據(jù)傳輸速率，是一種數(shù)字信號的傳輸速率，指的是單位時間內(nèi)信道內(nèi)傳輸?shù)男畔⒘?。它表示單位時間內(nèi)所傳送的二進制代碼的有效位（bit）數(shù)，單位為比特每秒，記為bps（bitspersecond）或bit/s、b/s。2.1.4數(shù)據(jù)通信的主要技術指標傳輸速率比特率波特率（2）波特率波特率是一種調(diào)制速率，也稱波形速率。它表示單位時間內(nèi)（每秒）信道上實際傳輸信號碼元的個數(shù)。或者說，在數(shù)據(jù)傳輸過程中，線路上每秒鐘發(fā)生信號變化的次數(shù)就是波特率。其單位為波特（baud）。比特率與波特率的關系表示為：B=R/log2N其中B波特率，R比特率，N為電平數(shù)，log2N為實際傳輸信號碼元的個數(shù)。2.誤碼率誤碼率指的是數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)在正常工作情況下，信息傳輸?shù)腻e誤率。誤碼率Pe表示為：Pe=Ne/N其中N是傳送的總位數(shù)，Ne是出錯的位數(shù)。3.吞吐量吞吐量指的是單位時間內(nèi)，整個網(wǎng)絡能夠處理的信息總量，單位是字節(jié)/秒或位/秒。在單信道總線型網(wǎng)絡中：吞吐量=信道容量*傳輸效率。2.1.4數(shù)據(jù)通信的主要技術指標4.碼元和碼字計算機網(wǎng)絡傳送中的每一位二進制稱為“碼元”或“碼位”。由若干個碼元組成的序列，稱為“碼字”。2.1.4數(shù)據(jù)通信的主要技術指標1100001111000000001……碼元若干個碼元組成：碼字感謝聆聽單元2數(shù)據(jù)通信基礎2.2數(shù)據(jù)傳輸方式了解數(shù)據(jù)傳輸方式的分類。理解調(diào)制、解調(diào)概念以及基本調(diào)制方法。了解數(shù)字傳輸信號編碼方案。了解脈沖編碼調(diào)制PCM編碼過程。能區(qū)分單工、半雙工、全雙工通信方式。能區(qū)分并行傳輸、串行傳輸方式。能區(qū)分同步傳輸、異步傳輸方式。能區(qū)分基帶傳輸、頻帶傳輸、寬帶傳輸方式。學習目標內(nèi)容梳理數(shù)據(jù)傳輸方式指的是數(shù)據(jù)在傳輸信道上傳遞的方式。1.按傳輸方向分為：單工通信、半雙工通信和全雙工通信。2.按傳輸數(shù)據(jù)位數(shù)（信號線多少）分為：并行傳輸和串行傳輸。3.按同步的方式分為：同步傳輸和異步傳輸。4.按信號頻率分為：基帶傳輸、頻帶傳輸和寬帶傳輸。2.2.1數(shù)據(jù)傳輸方式按傳輸方向按信號頻率按傳輸位數(shù)單工通信半雙工通信全雙工通信按同步方式并行傳輸串行傳輸同步傳輸異步傳輸基帶傳輸頻帶傳輸寬帶傳輸數(shù)據(jù)傳輸方式1.按傳輸方向分為：單工通信、半雙工通信和全雙工通信。（1）單工通信：數(shù)據(jù)傳輸是單向的，只能一方發(fā)送另一方接收，反之則不可以。例如：無線電廣播、遙控等屬于單工通信，計算機對輸出設備（如打印機或者顯示器）的通信也大都采用單工方式進行操作。2.2.1數(shù)據(jù)傳輸方式（3）全雙工通信：數(shù)據(jù)傳輸可以雙向同時進行。全雙工通信需要兩個信道，一個用來發(fā)送，一個用來接收。例如：常用的電話系統(tǒng)屬于全雙工通信。（2）半雙工通信：數(shù)據(jù)傳輸可以雙向進行，但只能交替進行，同一個時刻只能有一個方向傳輸數(shù)據(jù)。例如：傳統(tǒng)對講機等屬于半雙工通信。2.按傳輸數(shù)據(jù)位數(shù)（信號線多少）分為：并行傳輸和串行傳輸。（1）并行傳輸：指數(shù)據(jù)以成組的方式在多個并行信道上同時進行傳輸，每個比特使用單獨的一條線路，在數(shù)據(jù)設備內(nèi)進行近距離傳輸（1米或數(shù)米之內(nèi)）的過程。（2）串行傳輸：指數(shù)據(jù)一位一位地依次在一條信道上傳輸，傳輸按時間順序逐位傳輸?shù)姆绞健?.2.1數(shù)據(jù)傳輸方式3.按同步的方式分為：同步傳輸和異步傳輸。（1）同步傳輸：在發(fā)送一組字符或數(shù)據(jù)塊之前，在其前面加入一個同步字節(jié)，同步字節(jié)后面的數(shù)據(jù)字符不需任何附加位，同步字節(jié)表示數(shù)據(jù)傳送的開始，發(fā)送端和接收端應先約定同步字節(jié)。在同步字節(jié)之后，可以連續(xù)發(fā)送任意多個字符或數(shù)據(jù)塊。發(fā)送數(shù)據(jù)完畢后，再使用同步字節(jié)，來標識整個發(fā)送過程的結束。2.2.1數(shù)據(jù)傳輸方式（2）異步傳輸：每一個字符按照一定的格式組成一個幀進行傳輸，即在一個字符（7位或8位）前加1個起始位，以表示字符碼的開始；在字符碼和校驗碼后面加1~2個停止位，表示字符結束。接收方根據(jù)起始位和停止位，來判斷一個新字符的開始，從而起到通信雙方的起止同步作用。4.按信號頻率分為：基帶傳輸、頻帶傳輸和寬帶傳輸。（1）基帶傳輸基帶信號是信源發(fā)出的、沒有經(jīng)過調(diào)制的原始電信號?；鶐盘栔苯釉谛诺郎线M行傳輸?shù)姆绞骄褪腔鶐鬏?。?）頻帶傳輸頻帶信號是用載波對基帶信號進行調(diào)制后的信號。頻帶傳輸是將基帶信號調(diào)制為模擬信號后再進行傳輸，接收方需對信號進行解調(diào)還原為數(shù)字信號的過程。常用的頻帶調(diào)制方式有頻率調(diào)制、相位調(diào)制、幅度調(diào)制和調(diào)幅加調(diào)相的混合調(diào)制方式。2.2.1數(shù)據(jù)傳輸方式基帶信號模擬信號調(diào)制成頻帶調(diào)制頻率調(diào)制相位調(diào)制幅度調(diào)制調(diào)幅加調(diào)相的混合調(diào)制4.按信號頻率分為：基帶傳輸、頻帶傳輸和寬帶傳輸。（3）寬帶傳輸寬帶傳輸是指將信道分成多個子信道，分別傳送音頻、視頻和數(shù)字信號?？衫脤拵鬏斚到y(tǒng)來實現(xiàn)聲音、文字和圖像的一體化傳輸，即“三網(wǎng)合一”（語音網(wǎng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)和電視網(wǎng)合一）。寬帶傳輸與基帶傳輸相比有以下優(yōu)點：2.2.1數(shù)據(jù)傳輸方式能在一個信道中傳輸聲音、圖像和數(shù)據(jù)信息，使系統(tǒng)具有多種用途。一條寬帶信道能劃分為多條邏輯基帶信道，實現(xiàn)多路復用。寬帶傳輸?shù)木嚯x比基帶遠。ABC4.按信號頻率分為：基帶傳輸、頻帶傳輸和寬帶傳輸。（4）局域網(wǎng)術語“10Base-T”“10Base-T”是雙絞線以太網(wǎng)，其中"10"表示信號的傳輸率為10Mbps；"Base"表示信道上傳輸?shù)氖腔鶐盘枺椿鶐鬏敚?T"是英文Twisted-pair(非屏蔽雙絞線)的縮寫。2.2.1數(shù)據(jù)傳輸方式10Base-T表示信號的傳輸率為10Mbps表示信道上傳輸?shù)氖腔鶐盘朤wisted-pair(非屏蔽雙絞線)的縮寫1.數(shù)據(jù)和信號進行變換的原因數(shù)據(jù)（無論模擬或數(shù)字）在傳輸過程中需要變換為適合于信道傳輸?shù)男盘栃问讲拍軅鬏敗Ｖ饕幸韵聨讉€原因：2.2.2數(shù)據(jù)與信號變換技術010203信號是數(shù)據(jù)傳輸過程中的載體，要適應信道傳輸介質(zhì)的傳輸特性。為提高傳輸質(zhì)量，需優(yōu)化信道編碼。可以提高信道資源利用率。2.信號變換技術信號變換主要通過“調(diào)制”和“編碼”技術實現(xiàn)。調(diào)制是根據(jù)消息信號的幅度去改變載波信號特性（幅度、頻率或者相位）的過程。編碼是信息從一種形式或格式，轉(zhuǎn)換為另一種形式的過程。解碼則是編碼的逆過程。2.2.2數(shù)據(jù)與信號變換技術3.數(shù)據(jù)的傳輸方式與編碼方式數(shù)據(jù)的傳輸方式：數(shù)字數(shù)據(jù)模擬傳輸，數(shù)字數(shù)據(jù)數(shù)字傳輸，模擬數(shù)據(jù)數(shù)字傳輸，模擬數(shù)據(jù)模擬傳輸。（二）數(shù)據(jù)的傳輸方式與編碼方式1.數(shù)字數(shù)據(jù)的數(shù)字傳輸數(shù)字信號傳輸時對信道編碼的基本要求是：不包含直流成分；碼型中應自帶同步時鐘信號；利于接收端提取用于位同步。常用的數(shù)字信號編碼：全寬碼（不歸零碼）、曼徹斯特編碼和差分曼徹斯特編碼。2.2.2數(shù)據(jù)與信號變換技術數(shù)字信號編碼全寬碼（不歸零碼）非全寬碼（歸零碼）單極性雙極性曼徹斯特差分曼徹斯特1.數(shù)字數(shù)據(jù)的數(shù)字傳輸（1）全寬碼（不歸零碼）全寬碼（不歸零碼（NRZ）），信號電平由0、1表示，并且在表示完一個碼元后，電壓不需回到0。一位碼元占一個單位脈沖的寬度。不歸零碼，又可分為單極性不歸零碼和雙極性不歸零碼。（a）單極性不歸零碼（b）雙極性不歸零碼2.2.2數(shù)據(jù)與信號變換技術1.數(shù)字數(shù)據(jù)的數(shù)字傳輸（2）雙相位編碼歸零碼（非全寬碼），用極性不同的脈沖分別表示二進制的“1”和“0”，在脈沖結束之后要維持一段時間的零電平。能夠自同步，但信息密度低。常用的歸零碼有“曼徹斯特編碼”和“差分曼徹斯特編碼”。①曼徹斯特編碼每個碼元均用兩個不同相位的電平信號表示，也就是一個周期的方波，但0碼和1碼的相位正好相反，即用正電壓的跳變?yōu)?；用負電壓的跳變?yōu)?。曼徹斯特編碼的缺點：信號碼元速率是數(shù)據(jù)速率的2倍，因此需要雙倍的傳輸帶寬，對信道容量要求高。②差分曼徹斯特編碼，保留了曼徹斯特編碼“自含時鐘編碼”的優(yōu)點，仍將每比特中間的跳變作為同步時鐘，其不同之處在于：用碼元的起始處有無跳變來表示，通常規(guī)定有跳變時代表“0”，沒有跳變時代表“1”（所謂0跳1不跳）。2.2.2數(shù)據(jù)與信號變換技術（二）數(shù)據(jù)的傳輸方式與編碼方式2.數(shù)字數(shù)據(jù)模擬傳輸數(shù)字數(shù)據(jù)在模擬信道傳輸時，需先將數(shù)字數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)換成模擬數(shù)據(jù)信號，這個過程稱為“調(diào)制”?！罢{(diào)制”的實質(zhì)就是利用數(shù)字信號去控制載波的某個參數(shù)（幅度、頻率和相位）。在接收端，將模擬數(shù)據(jù)信號還原成數(shù)字數(shù)據(jù)信號的過程稱為“解調(diào)”，用到的設備稱為“調(diào)制解調(diào)器（MODEM）”。2.2.2數(shù)據(jù)與信號變換技術（二）數(shù)據(jù)的傳輸方式與編碼方式2.數(shù)字數(shù)據(jù)模擬調(diào)制有3種常見基本形式：振幅鍵控、移頻鍵控、移相鍵控。（1）振幅鍵控（ASK）傳輸：載波的振幅隨著數(shù)字信號變化而變化，當“1”出現(xiàn)時接通振幅為A的載波，“0”出現(xiàn)時關斷載波。（2）移頻鍵控（FSK）：載波的頻率隨著數(shù)字信號變化而變化。是用載波頻率附近的兩個不同頻率，來表示0和1二進制值。（3）移相鍵控（PSK）：載波的相位隨著數(shù)字信號變化而變化。通過改變載波信號的相位值來表示數(shù)字信號1，0的。2.2.2數(shù)據(jù)與信號變換技術（二）數(shù)據(jù)的傳輸方式與編碼方式3.模擬數(shù)據(jù)數(shù)字傳輸模擬數(shù)據(jù)要在數(shù)字信道上傳輸，需先進行模擬數(shù)據(jù)數(shù)字化處理，而將模擬數(shù)據(jù)數(shù)字化的主要方法有脈沖編碼調(diào)制PCM。PCM編碼過程為采樣、量化和編碼。2.2.2數(shù)據(jù)與信號變換技術模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字化傳輸PCM編碼的三個步驟模擬數(shù)據(jù)數(shù)字化過程感謝聆聽單元2單元2數(shù)據(jù)通信基礎2.3數(shù)據(jù)信道復用技術了解多路復用技術原理。了解常見的信道復用技術的分類。理解各信道復用技術原理。學習目標內(nèi)容梳理為提高信道資源利用率，降低通信成本，人們研究和發(fā)展出多路復用技術，即把多個信號組合起來在一條物理信道上進行傳輸，使一條物理信道變?yōu)槎鄺l邏輯信道，在遠距離傳輸時可大大節(jié)省電纜的安裝和維護費用。多路復用的基本原理：數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)或計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)中，傳輸媒體的帶寬或容量往往會大于傳輸單一信號的需求，為了有效地利用通信線路，希望一個信道同時傳輸多路信號，這就是所謂的多路復用技術(Multiplexing)。復用技術過程如圖所示。2.3.1多路復用技術原理2.3.2多路復用技術分類信道復用技術頻分復用技術時分復用技術波分復用技術碼分復用技術常見的信道復用技術有頻分復用技術、時分復用技術、波分復用技術、碼分復用技術。1.頻分復用技術頻分復用（FDM—FrequencyDivisionMultiplexing）將用于傳輸信道的總帶寬，劃分成若干個子頻帶（或稱子信道），每一個子信道傳輸一路信號。頻分復用屬于頻帶傳輸，需要用到調(diào)制解調(diào)技術?？捎糜谀M傳輸系統(tǒng)。2.3.2多路復用技術分類2.時分復用技術時分復用（TDM—TimeDivisionMultiplexing）就是將提供給整個信道傳輸信息的時間，劃分成若干時間片（簡稱時隙），并將這些時隙分配給每一個信號源使用，每一路信號在自己的時隙內(nèi)，獨占信道進行數(shù)據(jù)傳輸。2.3.2多路復用技術分類3.波分復用技術波分復用（WDM–WavelengthDivisionMultiplexing）其本質(zhì)上也是頻分復用。波分復用在光通信領域，專門用于光纖通信。2.3.2多路復用技術分類4.碼分復用技術碼分復用（CDM–CodeDivisionMultiplexing）又叫碼分多址CDMA(CodeDivisionMultipleAccess)，也是一種共享信道的方法。它是靠不同的編碼來區(qū)分各路原始信號的一種復用方式。碼分復用技術最初用于軍事通信，現(xiàn)已廣泛應用于民用移動通信和無線局域網(wǎng)。2.3.2多路復用技術分類5.復用器和分用器在發(fā)送端使用復用器，讓各信息合起來使用一個信道進行通信。在接收端使用分用器（解復用器），把合起來的信息分別送到相應的終點。2.3.2多路復用技術分類感謝聆聽單元2單元2數(shù)據(jù)通信基礎2.4

數(shù)據(jù)交換技術熟練掌握數(shù)據(jù)交換技術分類。清晰理解數(shù)據(jù)交換技術的工作特點、工作原理、典型應用和優(yōu)缺點。學習目標內(nèi)容梳理交換，從通信資源分配的角度看，是按照某種方式動態(tài)地分配傳輸線路的資源。數(shù)據(jù)交換技術（dataswitchingtechniques）是指在兩個或多個數(shù)據(jù)終端設備（DTE）之間，建立數(shù)據(jù)通信的暫時互連通路的各種技術。交換技術通常有：電路交換、報文交換、分組交換、信元交換。2.4數(shù)據(jù)交換技術數(shù)據(jù)交換技術電路交換存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換信元交換報文交換分組交換數(shù)據(jù)報虛電路（一）電路交換電路交換（CircuitSwitching），也稱為線路交換。即在兩個工作站之間建立實際的物理連接，一旦通信線路建立，這對端點就獨占該條物理通道，直至通信線路被取消。電路交換典型應用：電話系統(tǒng)、公用電話交換網(wǎng)。2.4.1電路交換（一）電路交換電路交換是面向連接的，其通信過程需要經(jīng)歷三個階段，如圖所示：電路建立階段；數(shù)據(jù)傳輸階段;拆除（釋放）電路連接階段。2.4.1電路交換（一）電路交換1.電路建立階段在通信雙方開始傳輸數(shù)據(jù)之前，必須建立一條端到端的物理線路。首先，由發(fā)送數(shù)據(jù)的一方發(fā)出連接請求，沿途經(jīng)過的中間節(jié)點負責建立電路連接，并向下一個節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)連接請求，直到連接請求到達接收方。接收方如果同意建立連接，則沿原路返回一個應答，請求通信的發(fā)送方接收到應答后就建立了一個連接。建立連接的過程實際上就是電路資源的分配過程，就是在收發(fā)雙發(fā)之間分配了一定的帶寬資源，所以這個連接也稱為物理連接。2.4.1電路交換（一）電路交換2.數(shù)據(jù)傳輸階段成功建立了電路連接后，雙方就可以開始傳輸數(shù)據(jù)。該線路是被雙方獨占的，數(shù)據(jù)傳輸過程中不需要進行路徑選擇，數(shù)據(jù)在每個中間節(jié)點上沒有停留，直接向前傳遞，因此電路交換的傳輸延遲最短，一般沒有阻塞問題，除非有意外的線路或節(jié)點故障使電路中斷。而且電路交換是全雙工的，數(shù)據(jù)可以在已經(jīng)建立好的物理線路上進行雙向傳輸。需要注意的是，一旦建立好電路連接后，即使雙方?jīng)]有數(shù)據(jù)傳輸，該線路也被雙方占用，不能再被其他站點使用。這是因為電路交換系統(tǒng)屬于資源與分配系統(tǒng)，一旦分配好了資源，不管有沒有數(shù)據(jù)在傳輸，都不能再被其他站點使用。這也正是電路交換的一個缺點，會造成帶寬資源的浪費。2.4.1電路交換（一）電路交換3.拆除（釋放）電路連接階段數(shù)據(jù)傳輸結束后，應該盡快拆除連接以釋放占用的帶寬資源。通信的任何一方都可以發(fā)出拆除連接的請求信號，拆除信號沿途經(jīng)過各個中間節(jié)點，一直到達通信的另一方。釋放電路連接后，帶寬資源就可以分配給其他需要的站點。4.優(yōu)缺點2.4.1電路交換專用信道（通信速率較高），數(shù)據(jù)傳輸迅速、可靠、不會丟失、有序，通信實時性強，時延很小，電路交換適用于數(shù)據(jù)傳輸量大、可靠性要求較高的情況。當建立了連接而雙方之間暫時沒有數(shù)據(jù)傳輸時，造成帶寬資源浪費，信道不共享，數(shù)據(jù)通信效率低，系統(tǒng)不具有存儲數(shù)據(jù)的能力。優(yōu)點缺點存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換可以分為“報文存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換”與“分組存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換”兩種方式。其中的分組存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換方式，又可以分為“數(shù)據(jù)報”方式與“虛電路”方式。（二）報文交換報文交換采取“存儲—轉(zhuǎn)發(fā)”（Store-and-Forward）方式，不需要在通信的兩個節(jié)點之間建立專用的物理線路，每一個節(jié)點接收整個報文（信息+地址），檢查目標節(jié)點地址，然后根據(jù)網(wǎng)絡中的交通情況在適當?shù)臅r候轉(zhuǎn)發(fā)到下一個節(jié)點。經(jīng)過多次的存儲——轉(zhuǎn)發(fā)，最后到達目標節(jié)點。2.4.2存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換（二）報文交換2.4.2存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換用戶可隨時發(fā)送報文，線路效率高，節(jié)點可實現(xiàn)報文的差錯控制及碼制轉(zhuǎn)換。實時性差，不適合傳送實時或交互式業(yè)務的數(shù)據(jù)優(yōu)點缺點報文交換典型應用：電子郵件系統(tǒng)（E-mail）、電報。要求網(wǎng)絡中每個結點有較大的緩沖區(qū)，對交換節(jié)點的存儲量有較高要求。（三）分組交換分組交換也稱包交換，仍采用存儲轉(zhuǎn)發(fā)傳輸方式，但將一個長報文先分割為若干個較短的分組，然后把這些分組（攜帶源、目的地址和編號信息）逐個地發(fā)送出去。2.4.2存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換分組交換的優(yōu)缺點2.4.2存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換限制分組的最大長度，降低了節(jié)點所需的存儲量；分組長度較短，在傳輸出錯時，檢錯容易并且重發(fā)花費的時間較少，因而提高交換速度；分組必須攜帶的首部（里面有必不可少的控制信息）也造成了一定的開銷。分組在各結點存儲轉(zhuǎn)發(fā)時需要排隊，這就會造成一定的時延；優(yōu)點缺點各分組可以獨立路由，選擇最佳路徑。（三）分組交換分組在網(wǎng)絡中傳輸，還可以分為兩種不同的方式：數(shù)據(jù)報和虛電路。數(shù)據(jù)報傳輸是一種面向無連接的傳輸方式；虛電路傳輸是一種面向連接的傳輸方式。數(shù)據(jù)報方式數(shù)據(jù)報方式，每個分組自身攜帶有足夠的信息（完整的地址信息），它的傳送是被單獨處理的。數(shù)據(jù)報分組交換的特點如下：2.4.2存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換B同一報文的不同分組可以由不同的傳輸路徑通過網(wǎng)絡；C同一報文的不同分組到達目的結點時可能出現(xiàn)亂序、重復與丟失現(xiàn)象；D每一個分組在傳輸過程中都必須帶有目的地址與源地址，增大了傳輸開銷；E數(shù)據(jù)報方式報文傳輸延遲較大，適用于突發(fā)性通信，不適用于長報文、會話式通信。A事先無需建立連接，提供的是一種無連接的服務；（三）分組交換虛電路方式虛電路交換在通信和網(wǎng)絡中，是由分組交換通信所提供的面向連接的通信服務。在兩個節(jié)點或應用進程之間建立起一個邏輯上的連接或虛電路后，就可以在兩個節(jié)點之間依次發(fā)送每一個分組，接收端收到分組的順序必然與發(fā)送端的發(fā)送順序一致，因此接收端無須負責在接收分組后重新進行排序。其通信過程：包括虛電路建立、數(shù)據(jù)傳輸和虛電路拆除三個階段。虛電路分組交換的特點如下：2.4.2存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換B不會出現(xiàn)分組丟失、重復、紊亂的現(xiàn)象，有質(zhì)量保證；C分組通過虛電路上的每個結點時，結點只需要做差錯檢測，不需要做路徑選擇；D同一條物理線路上可以建立多條虛電路；E適用于實時數(shù)據(jù)的傳送。A報文分組不必帶目的地址、源地址等輔助信息，只需攜帶虛電路標識號；（四）信元交換ATM（AsynchronousTransferMode，異步傳輸模式）是一種信元交換和多路復用技術，是一種面向連接的交換技術。它采用信元（Cell）作為傳輸單位，信元具有固定長度，總共53字節(jié)，前5字節(jié)是信頭（Header），其余48字節(jié)是數(shù)據(jù)段。信元交換技術是一種快速分組交換技術，它綜合吸取了分組交換高效率和電路交換高速率的優(yōu)點。2.4.3信元交換信頭（Header）數(shù)據(jù)段5字節(jié)48字節(jié)信元（53字節(jié)）（四）信元交換1.ATM模型（1）三個功能層：ATM物理層、ATM層和ATM適配層。（2）功能層的作用ATM物理層：利用通信線路的比特流傳送功能，實現(xiàn)ATM信元流的傳送?？刂茢?shù)據(jù)位在物理介質(zhì)上的發(fā)送和接收，負責跟蹤ATM信號邊界，將ATM信元封裝成數(shù)據(jù)幀。ATM層：負責建立虛連接并通過ATM網(wǎng)絡傳送ATM信元。ATM適配層：主要任務是在上層協(xié)議處理所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)單元和ATM信元之間，建立一種轉(zhuǎn)換關系，同時還要完成數(shù)據(jù)包的分段和組裝。2.典型應用（1）對帶寬要求高和對服務質(zhì)量要求高的應用；（2）廣域網(wǎng)主干線。2.4.3信元交換四種交換方式的比較2.4.3信元交換感謝聆聽單元2單元2數(shù)據(jù)通信基礎2.5

數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟铄e檢測與校正了解數(shù)據(jù)出現(xiàn)差錯的原因。了解數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟铄e校驗方式。掌握奇偶校驗方法。掌握循環(huán)冗余校驗碼方法。學習目標內(nèi)容梳理差錯控制，在數(shù)字通信中利用編碼方法對傳輸中產(chǎn)生的差錯進行控制，以提高數(shù)字消息傳輸?shù)臏蚀_性。為了確保無差錯地傳輸，必須具有檢錯和糾錯的功能。數(shù)據(jù)傳輸中出現(xiàn)差錯有多種原因，一般分成內(nèi)部因素和外部因素：內(nèi)部因素有噪音脈沖、脈動噪音、衰減、延遲失真等；外部因素有電磁干擾、太陽噪音、工業(yè)噪音等。2.5.1數(shù)據(jù)出現(xiàn)差錯的原因內(nèi)部因素噪音脈沖、脈動噪音、衰減、延遲失真等外部因素電磁干擾、太陽噪音、工業(yè)噪音等2.5.2常見校驗方式常見校驗方式奇偶校驗循環(huán)冗余碼校驗1.奇偶校驗奇偶校驗是一種校驗代碼傳輸正確性的方法。根據(jù)被傳輸?shù)囊唤M二進制代碼的數(shù)位中“1”的個數(shù)，是奇數(shù)或偶數(shù)來進行校驗。采用奇數(shù)的稱為奇校驗，反之，就稱為偶校驗。采用何種校驗是事先規(guī)定好的，通常設置校驗位，用它約定代碼中“1”的個數(shù)為奇數(shù)或偶數(shù)。采用奇偶校驗時，若其中兩位同時發(fā)生跳變，則會發(fā)生沒有檢測出錯誤的情況。2.5.2.1奇偶校驗1.奇偶校驗采用奇偶校驗時，若其中兩位同時發(fā)生跳變，則會發(fā)生沒有檢測出錯誤的情況。1）校驗方法奇校驗：就是讓原有數(shù)據(jù)序列中（包括要加上的一位）1的個數(shù)為奇數(shù)。如1000110