計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ)04-傳輸、復(fù)用和交換技術(shù)

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ)

第二章物理層

數(shù)據(jù)通信傳輸方式信道復(fù)用技術(shù)數(shù)據(jù)通信交換技術(shù)重點(diǎn)：數(shù)據(jù)通信交換技術(shù)數(shù)據(jù)通信傳輸方式

串行傳輸與并行傳輸

串行傳輸是指數(shù)據(jù)代碼按位串行排列成數(shù)據(jù)流在一條信道上傳輸。

并行傳輸是指構(gòu)成數(shù)據(jù)代碼的每一位分別在不同的信道上傳輸。3數(shù)據(jù)通信傳輸方式模擬傳輸與數(shù)字傳輸1、模擬數(shù)據(jù)與數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)模擬數(shù)據(jù)：數(shù)據(jù)的狀態(tài)是連續(xù)變化和不可數(shù)的。數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)：數(shù)據(jù)的狀態(tài)是離散的和可數(shù)的。2、 模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)模擬信號(hào)：電信號(hào)的參量對(duì)應(yīng)于模擬數(shù)據(jù)而連續(xù)取值，這樣的信號(hào)稱為模擬信號(hào)。數(shù)字信號(hào)：電信號(hào)的參量對(duì)應(yīng)于離散數(shù)據(jù)并離散取值，這樣的信號(hào)稱為數(shù)字信號(hào)。4數(shù)據(jù)通信傳輸方式模擬傳輸與數(shù)字傳輸3、模擬通信與數(shù)字通信模擬通信：傳輸模擬信號(hào)的通信方式稱為模擬通信。

數(shù)字通信：傳輸數(shù)字信號(hào)的通信方式稱為數(shù)字通信。

5數(shù)據(jù)通信傳輸方式4、模擬傳輸與數(shù)字傳輸（1）模擬數(shù)據(jù)的模擬信號(hào)傳輸。（2）模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)傳輸。（3）數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的模擬信號(hào)傳輸。（4）數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)傳輸。6數(shù)據(jù)通信傳輸方式異步傳輸與同步傳輸

1、異步傳輸異步傳輸中，每次傳送一個(gè)字符代碼（5-8bit），即在發(fā)送每一個(gè)字符代碼的前面均加上一個(gè)開始位，其長(zhǎng)度規(guī)定為一個(gè)碼元，電平為“0”，后面均加上一個(gè)結(jié)束位，對(duì)于國(guó)際電報(bào)2號(hào)碼，結(jié)束位長(zhǎng)度為1.5個(gè)碼元，對(duì)于國(guó)際5號(hào)碼或其它代碼時(shí)，結(jié)束位長(zhǎng)度為1或2個(gè)碼元，電平為“1”。7數(shù)據(jù)通信傳輸方式異步傳輸與同步傳輸

1、異步傳輸

優(yōu)點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)字符同步比較簡(jiǎn)單，收發(fā)雙方的時(shí)鐘信號(hào)不需要精確的同步。缺點(diǎn)：每個(gè)字符增加了２～３個(gè)bit，降低了傳輸效率。所以，這種方法常用于1200bit/s及其以下的低速數(shù)據(jù)傳輸8數(shù)據(jù)通信傳輸方式異步傳輸與同步傳輸2、 同步傳輸

同步傳輸是以固定時(shí)鐘節(jié)拍來(lái)發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)的。在串行數(shù)據(jù)碼流中，各信號(hào)碼元之間的相對(duì)位置是固定的，接收端要從收到的數(shù)據(jù)碼流中正確區(qū)分發(fā)送的字符，必須建立位定時(shí)同步和幀同步。

位定時(shí)同步又叫比特同步，其作用是使數(shù)據(jù)電路終接設(shè)備接收端的位定時(shí)時(shí)鐘信號(hào)和DCE收到的輸入信號(hào)同步，以便DCE從接收的信息流中正確識(shí)別一個(gè)個(gè)信號(hào)碼元，產(chǎn)生接收數(shù)據(jù)序列。

9數(shù)據(jù)通信傳輸方式基帶傳輸與頻帶傳輸

1、基帶傳輸

基帶傳輸是指在基帶信道上直接傳輸基帶信號(hào)的方式。所謂基帶信號(hào)是指由數(shù)據(jù)或消息直接轉(zhuǎn)換成的原始電信號(hào)，基帶傳輸主要用于短距離或有線電系統(tǒng)中。信道信號(hào)形成器信道濾波器抽樣判決器噪聲源基帶信號(hào)輸入基帶信號(hào)輸出數(shù)據(jù)通信傳輸方式基帶傳輸與頻帶傳輸

2、 頻帶傳輸頻帶傳輸是包括調(diào)制解調(diào)過(guò)程的傳輸系統(tǒng)。有時(shí)也把用模擬信道傳輸數(shù)字信號(hào)的方法稱為頻帶傳輸，頻帶傳輸主要用于長(zhǎng)距離或無(wú)線電系統(tǒng)中。調(diào)制器信道解調(diào)器噪聲源基帶信號(hào)輸入基帶信號(hào)輸出信道復(fù)用技術(shù)

多路復(fù)用技術(shù)是一種將兩個(gè)或多個(gè)彼此獨(dú)立的信號(hào)合并為一個(gè)復(fù)合信號(hào)，在一條公用信道上進(jìn)行傳輸?shù)姆椒?，多路?fù)用技術(shù)分為頻分復(fù)用技術(shù)、時(shí)分復(fù)用技術(shù)、碼分復(fù)用技術(shù)和波分復(fù)用技術(shù)。12信道復(fù)用技術(shù)頻分復(fù)用

將幾路信號(hào)中的每路信號(hào)都以不同的載波頻率進(jìn)行調(diào)制，從而使多路信號(hào)同時(shí)在一條物理信道上傳輸?shù)姆椒ǚQ為頻分多路復(fù)用。信道復(fù)用技術(shù)時(shí)分復(fù)用

時(shí)分復(fù)用是將每一條物理信道按時(shí)間分成若干時(shí)間片，每路信號(hào)按時(shí)間片輪流交替地使用單一信道。信道復(fù)用技術(shù)時(shí)分復(fù)用時(shí)分復(fù)用分為：同步時(shí)分復(fù)用和異步時(shí)分（統(tǒng)計(jì)時(shí)分）復(fù)用。

同步時(shí)分復(fù)用：同步時(shí)分復(fù)用的每個(gè)時(shí)間片長(zhǎng)度固定且預(yù)先指定，因而從各個(gè)信號(hào)源發(fā)送時(shí)是固定同步的。

異步時(shí)分復(fù)用：在異步時(shí)分復(fù)用中，時(shí)間片是按需要?jiǎng)討B(tài)分配的，提高了傳輸介質(zhì)的利用率。時(shí)間片與輸入裝置之間沒有一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，所以數(shù)據(jù)單元必須包含地址信息，降低了傳輸效率。

15信道復(fù)用技術(shù)波分復(fù)用波分復(fù)用技術(shù)（WDM）是一種將光纖信道劃分為多個(gè)波段，在同一時(shí)刻進(jìn)行多路傳送的復(fù)用技術(shù)。主要用于全光纖組成的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。WDM是利用衍射光柵來(lái)實(shí)現(xiàn)多路不同頻率光波的合成與分解。在有些WDM中，每個(gè)用戶分配有兩個(gè)信道：控制通道和數(shù)據(jù)通道。在另一些WDM中，每個(gè)用戶享用控制通道中的一個(gè)時(shí)隙和一條數(shù)據(jù)通道。16信道復(fù)用技術(shù)碼分復(fù)用

碼分復(fù)用技術(shù)又稱碼分多址技術(shù)（CDMA），是基于碼型分割信道，每一個(gè)用戶分配一個(gè)地址碼，這些地址碼碼型互不重疊，以區(qū)分每一個(gè)用戶。

碼分復(fù)用技術(shù)就是用擴(kuò)頻通信中不同碼型的擴(kuò)頻碼之間相關(guān)特性，分配給用戶不同的擴(kuò)頻碼。

CDMA特點(diǎn)：抗干擾能力強(qiáng)；隱蔽性好。17數(shù)據(jù)通信交換技術(shù)

數(shù)據(jù)交換技術(shù)是指在任意拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的通信網(wǎng)絡(luò)中，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的某種轉(zhuǎn)換方式實(shí)現(xiàn)任意兩個(gè)或多個(gè)節(jié)點(diǎn)之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)募夹g(shù)。常用的數(shù)據(jù)交換技術(shù)有線路交換技術(shù)、報(bào)文交換技術(shù)、分組交換技術(shù)數(shù)據(jù)交換目前主要分兩大類：電路交換和存儲(chǔ)/轉(zhuǎn)發(fā)交換。存儲(chǔ)/轉(zhuǎn)發(fā)交換根據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)單元的不同又分為報(bào)文交換（massageswitching）和分組交換（packetswitching）和其它一些高速的數(shù)據(jù)交換技術(shù)。18數(shù)據(jù)通信交換技術(shù)電路交換電路交換，就是用戶（終端）在呼叫狀態(tài)時(shí)，通過(guò)電話系統(tǒng)中的交換設(shè)備尋找一條通往被叫用戶的物理路由的連接技術(shù)。電路交換的通信過(guò)程包括三個(gè)階段：

電路建立階段：通過(guò)呼叫信令完成逐個(gè)節(jié)點(diǎn)的接續(xù)過(guò)程，建立起一條端到端的電路。數(shù)據(jù)傳輸階段：在已建立的端到端直通電路上傳輸數(shù)據(jù)。

電路拆除階段：完成一次數(shù)據(jù)傳輸之后，拆除該電路的連接，釋放節(jié)點(diǎn)和信道資源。19數(shù)據(jù)通信交換技術(shù)電路交換電路交換的最主要的特點(diǎn)是在一對(duì)DTE之間建立起一條專用的數(shù)據(jù)通路。電路交換的信道利用率很低，因?yàn)樗ㄍ飞纤斜皇褂玫逆溌吩谕ㄐ牌陂g都被一對(duì)DTE所獨(dú)占，即使是數(shù)據(jù)間歇期間，也一樣占用著。兩端收發(fā)的速度由用戶雙方預(yù)先做好規(guī)定，采用同一速率，因此通信子網(wǎng)不存在流量控制問題。20數(shù)據(jù)通信交換技術(shù)電路交換的通信過(guò)程數(shù)據(jù)通信交換技術(shù)報(bào)文交換報(bào)文交換是由傳統(tǒng)的郵遞和電報(bào)傳輸方式發(fā)展起來(lái)的一種交換技術(shù)，它將終端設(shè)備產(chǎn)生的數(shù)據(jù)組織成一份報(bào)文。所謂報(bào)文是指具有完整消息含義的數(shù)據(jù)單元，例如電報(bào)、電子郵件、計(jì)算機(jī)文件及事務(wù)查詢應(yīng)答等。數(shù)據(jù)傳輸時(shí)是以一份完整的報(bào)文為單位，每一個(gè)報(bào)文由傳輸?shù)臄?shù)據(jù)和報(bào)文頭組成，報(bào)頭中有源地址和目標(biāo)地址，報(bào)文長(zhǎng)度不定。22數(shù)據(jù)通信交換技術(shù)報(bào)文交換每個(gè)交換結(jié)點(diǎn)根據(jù)報(bào)頭中的目標(biāo)地址獨(dú)立地為報(bào)文進(jìn)行路由選擇，傳輸至下一個(gè)結(jié)點(diǎn)，并對(duì)收到的報(bào)文進(jìn)行處理，通過(guò)逐段傳輸直到目的端。報(bào)文交換不必要求交換網(wǎng)為通信的雙方預(yù)先建立一條專用數(shù)據(jù)通路，不存在建立電路和拆除電路的過(guò)程。23數(shù)據(jù)通信交換技術(shù)報(bào)文交換

報(bào)文交換在傳輸過(guò)程中只占用其中一段通路，其他路段不被占用，其傳輸方式為“存儲(chǔ)—轉(zhuǎn)發(fā)”方式。數(shù)據(jù)通信交換技術(shù)報(bào)文交換

在報(bào)文傳輸上，任何時(shí)刻一份報(bào)文只在一條節(jié)點(diǎn)到節(jié)點(diǎn)間的點(diǎn)—點(diǎn)鏈路上傳輸，每一條鏈路傳輸過(guò)程都對(duì)報(bào)文的可靠性負(fù)責(zé)。其優(yōu)點(diǎn)：

①不必要求每條鏈路的數(shù)據(jù)速率相同，因而也不必要求兩端DTE工作于相同的速率；②傳輸中的差錯(cuò)控制可在各條鏈路上進(jìn)行，不必由兩端DTE介入，簡(jiǎn)化了端設(shè)備；③由于接力方式工作，一份報(bào)文不必占用通路上的所有鏈路資源。而且，通信雙方只要不發(fā)送數(shù)據(jù)，就不占用任何信道資源，提高了網(wǎng)絡(luò)資源的可共享性。25數(shù)據(jù)通信交換技術(shù)報(bào)文交換

報(bào)文交換雖然不要求呼叫建立電路和拆除電路的過(guò)程，但每一個(gè)節(jié)點(diǎn)對(duì)報(bào)文數(shù)據(jù)存儲(chǔ)/轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)間比較長(zhǎng)，傳輸一份報(bào)文的總時(shí)間并不比采用電路交換短，或許會(huì)更長(zhǎng)。因此，報(bào)文交換不適用于傳輸實(shí)時(shí)的或交互式的業(yè)務(wù)。26數(shù)據(jù)通信交換技術(shù)分組交換分組交換也屬于“存儲(chǔ)/轉(zhuǎn)發(fā)”交換，是以更短的，被規(guī)格化了的報(bào)文，即“分組”（Packet）為單位進(jìn)行交換、傳輸。分組是“一組包含數(shù)據(jù)和呼叫控制信號(hào)（例如地址）的二進(jìn)制數(shù)，把它作為一個(gè)整體加以轉(zhuǎn)接。分組交換又可分為數(shù)據(jù)報(bào)分組交換和虛電路分組交換。27數(shù)據(jù)通信交換技術(shù)分組交換1、數(shù)據(jù)報(bào)分組交換數(shù)據(jù)報(bào)方式是將每一個(gè)數(shù)據(jù)分組當(dāng)作一份獨(dú)立的報(bào)文一樣看待，每一個(gè)數(shù)據(jù)分組都包含終點(diǎn)地址的信息，分組交換機(jī)（節(jié)點(diǎn)機(jī)）為每一個(gè)數(shù)據(jù)分組獨(dú)立地尋找路徑，一個(gè)完整的報(bào)文所包含的不同分組可能沿著不同的路徑到達(dá)終點(diǎn)。28數(shù)據(jù)通信交換技術(shù)1、數(shù)據(jù)報(bào)分組交換

為了使節(jié)點(diǎn)交換機(jī)能為每個(gè)分組確定路由，終點(diǎn)用戶終端能識(shí)別數(shù)據(jù)報(bào)的來(lái)源和排列次序，每個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)中都必須含有源地址、目的地址、序號(hào)這些基本信息。A

1

B

2

3

4

5

P1

P2

P3

P1

P2

P3

P1

P2

P3

數(shù)據(jù)通信交換技術(shù)2、虛電路分組交換報(bào)文的源發(fā)站在發(fā)送報(bào)文之前，通過(guò)類似于呼叫的過(guò)程使交換網(wǎng)建立一條通往目的站的邏輯通路。然后，一個(gè)報(bào)文的所有分組都沿著這條通路進(jìn)行存儲(chǔ)/轉(zhuǎn)發(fā)方式傳輸。A

1

B

2

3

4

5

P1

P2

P3

P1

P2

P3

P1

P2

P3

三種交換技術(shù)的比較電路交換報(bào)文交換分組交換接續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)不需要短傳輸延遲時(shí)間短長(zhǎng)中傳輸質(zhì)量低中高傳輸速率的任意性支持不支持