數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ) 教學(xué)PPT

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1、第 二 章 數(shù) 據(jù) 通 信基 礎(chǔ) 信 息信息（Information）是客觀事物屬性和相互聯(lián)系特性的表征，它反映了客觀事物的存在形式和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。例如事物的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、結(jié)構(gòu)、溫度、性能等都是信息的不同表現(xiàn)形式。信息可以以等各種不同形式存在。 2.1 數(shù) 據(jù) 通 信 的 基 本 概 念 數(shù) 據(jù) 信息可以用數(shù)字的形式來(lái)表示，數(shù)字化的信息稱為數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)可以分為數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)兩種。 模 擬 數(shù) 據(jù) ： 在 時(shí) 間 和 幅 值 取 值 上 都 是 連 續(xù) 變 化的 , 例 如 聲 音 、 語(yǔ) 音 、 視 頻 和 動(dòng) 畫(huà) 片 等 。 模 擬 數(shù)據(jù) 通 常 用 傳 感 器 收 集 。 數(shù) 字 數(shù) 據(jù) ： 在 時(shí) 間

2、 上 是 離 散 的 ,在 幅 值 上 是 經(jīng)過(guò) 量 話 的 ,它 一 般 是 由 0、 1構(gòu) 成 的 二 進(jìn) 制 代 碼 組 成的 數(shù) 字 序 列 。 信 號(hào) 是 數(shù) 據(jù) 的 具 體 物 理 表 現(xiàn) 形 式 ， 它 具 有 確 定 的 物 理 描 述 ,如 電 信 號(hào) 、 光 信 號(hào) 或 磁 場(chǎng) 強(qiáng) 度 等 。 信 號(hào) 分 為 數(shù) 字 信 號(hào) 和 模 擬 信號(hào) 兩 種 。 圖 2-2 模 擬 信 號(hào) 與 數(shù) 字 信 號(hào) 波 形 ty （ a） 連 續(xù) 的 模 擬 信 號(hào) ty （ b） 離 散 的 數(shù) 字 信 號(hào) 模 擬 信 號(hào) ： 是 一 種 連 續(xù)變 化 的 電 脈 沖 序 列 ， 例

3、如 電 話語(yǔ) 音 信 號(hào) 、 電 視 信 號(hào) 等 ， 它 是隨 時(shí) 間 變 化 的 函 數(shù) 曲 線 ， 如 圖2-2（ a） 所 示 。 數(shù) 字 信 號(hào) ： 是 離 散 的 不連 續(xù) 的 電 信 號(hào) , 通 常 用 “ 高 ”和 “ 低 ” 電 平 脈 沖 序 列 組 成 的編 碼 來(lái) 表 示 數(shù) 據(jù) , 如 圖 2-2(b)所示 。 信 道 信 道 是 傳 送 信 號(hào) 的 一 條 通 道 ， 可 以 分 為 物 理 信 道和 邏 輯 信 道 。 物 理 信 道 是 指 用 來(lái) 傳 送 信 號(hào) 或 數(shù) 據(jù) 的 物 理 通 路 ，由 傳 輸 介 質(zhì) 及 其 附 屬 設(shè) 備 組 成 。 邏 輯 信

4、 道 而 是 在 物 理 信 道 基 礎(chǔ) 上 ， 由 節(jié) 點(diǎn) 設(shè) 備 內(nèi)部 的 連 接 來(lái) 實(shí) 現(xiàn) 。 舉 例 ：物 理 信 道 ： 高 速 公 路邏 輯 信 道 ： 各 種 運(yùn) 輸 車 隊(duì) ， 可 以 按 時(shí) 分 在 高 速 公 路 上 跑 ， 就 是 A車 隊(duì) 跑 一 趟 ， 然 后 換 B車 隊(duì) 跑 一 趟 ， 也 可 以 按 頻 分 跑 ， 就 是 高速 公 路 有 4車 道 ， 那 就 可 以 跑 4個(gè) 車 隊(duì) 。物 理 信 道 是 真 實(shí) 存 在 的 ， 傳 送 實(shí) 際 信 息 的 ， 不 管 上 層 跑 什 么 車隊(duì) 。邏 輯 信 道 是 人 為 定 義 的 ， 但 最 終 都

5、要 在 物 理 信 道 上 傳 送 使 用 權(quán) 限 ： 專 業(yè) 信 道 和 共 用 信 道 傳 輸 介 質(zhì) ： 有 線 信 道 和 無(wú) 線 信 道 傳 輸 信 號(hào) 種 類 ： 模 擬 信 道 和 數(shù) 字 信 道 信 道 容 量信 道 的 最 大 傳 輸 速 率 是 與 信 道 帶 寬 有 直 接聯(lián) 系 的 。 信 道 容 量 用 來(lái) 表 征 一 個(gè) 信 道 傳 輸 信 息 的最 大 能 力 ， 通 常 用 信 息 來(lái) 表 示 。 香 農(nóng) 公 式 -帶 噪 信 道 容 量 公 式 ：C=B log2(1+S/N) (bps)B為 信 道 帶 寬 （ Hz） S為 信 號(hào) 功 率 N為 噪 聲 功

6、 率 ，S/N為 信 噪 比 ， 通 常 把 信 噪 比 表 示 成 碼 元 碼 字所 謂 “ 碼 元 ” ， 或 稱 為 “ 碼 位 ” ， 是 對(duì) 計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 傳 送 的 二 進(jìn)制 數(shù) 字 中 的 每 一 位 的 通 稱 。 是 構(gòu) 成 信 息 編 碼 的 最 小 單 位 。而 由 若 干 個(gè) 碼 元 序 列 表 示 的 數(shù) 據(jù) 單 元 代 碼 通 常 稱 為 “ 碼 字 ” 。例 如 ， 二 進(jìn) 制 數(shù) 字 1000001是 由 7個(gè) 碼 元 組 成 的 序 列 ， 可 以 視為 一 個(gè) 碼 字 。 在 7位 ASCII碼 中 ， 這 個(gè) 碼 字 表 示 字 母 A。 任 何 一

7、 個(gè) 通 信 系 統(tǒng) 都 可 以 看 作 是 由 發(fā) 送 設(shè) 備 、 傳 輸 信 道 和接 收 設(shè) 備 三 大 部 分 組 成 。 我 們 把 產(chǎn) 生 和 發(fā) 送 信 息 的 一 端 稱 為 信源 ， 把 接 收 信 息 的 一 端 稱 為 信 宿 ， 把 信 源 傳 送 到 信 宿 的 通 信 線路 稱 為 信 道 。 在 實(shí) 際 通 信 系 統(tǒng) 中 ， 難 免 受 到 外 界 電 磁 波 等 噪 音 源 的 干 擾影 響 。 因 此 ， 數(shù) 據(jù) 通 信 系 統(tǒng) 的 基 本 結(jié) 構(gòu) 如 圖 2-3所 示 。 圖 2-3 通 信 系 統(tǒng) 的 基 本 結(jié) 構(gòu)數(shù) 據(jù) +噪 音噪 音 源信 源 信

8、道 信 宿 數(shù) 據(jù) 通 信 系 統(tǒng) 主 要 技 術(shù) 指 標(biāo) 比 特 率是 一 種 數(shù) 字 信 號(hào) 的 傳 輸 速 率 。 是 指 每 秒 傳 送 的 二 進(jìn) 制 代 碼 的 有 效位 數(shù) （ 比 特 數(shù) (bit) ） 。 單 位 為 bps(Bit Per Second)， 比 特 率 越 高， 傳 送 數(shù) 據(jù) 速 度 越 快 。 波 特 率 （ 碼 元 速 率 ）是 一 種 調(diào) 制 速 率 ， 也 稱 波 形 速 率 。 在 數(shù) 據(jù) 傳 輸 過(guò) 程 中 ， 線 路 上 每秒 載 波 調(diào) 制 狀 態(tài) 改 變 的 次 數(shù) 就 是 波 特 率 ， 其 單 位 是 波 特 （ Baud） 比 特

9、率 是 測(cè) 量 每 秒 可 傳 輸 數(shù) 據(jù) 比 特 位 (0和 1)數(shù) 量 的 單 位 。 例 如， 每 秒 2,400位 的 比 特 率 是 指 每 一 秒 鐘 傳 輸 了 2,400個(gè) 1和 0。 波 特 率 表 示 每 秒 鐘 一 個(gè) 信 號(hào) (從 0變 為 1或 從 1變 為 0)或 符 號(hào) (連接 的 電 壓 、 頻 率 或 相 位 )在 信 道 中 改 變 狀 態(tài) 或 發(fā) 生 變 化 的 次 數(shù)。 例 如 ， 2,400波 特 率 是 指 該 通 道 每 秒 鐘 最 多 改 變 狀 態(tài) 2,400次 。 在 這 個(gè) 例 子 中 ， 波 特 率 和 比 特 率 是 相 同 的 數(shù) 值

10、 ：2,400bps， 1比 特 率 等 于 1波 特 率 。 誤 碼 率 指 信 息 傳 輸 的 錯(cuò) 誤 率 ， 也 稱 錯(cuò) 誤 率 。 是 在 正 常 工 作 情 況 下， 衡 量 傳 輸 可 靠 性 的 指 標(biāo) 。誤 碼 率 =傳 輸 中 的 誤 碼 /所 傳 輸 的 總 碼 數(shù) *100%。 Pe=Ne/N。 吞 吐 量單 位 時(shí) 間 內(nèi) 整 個(gè) 網(wǎng) 絡(luò) 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(luò) 中 ： 吞 吐 量 =信 道 容 量 *傳 輸 效 率 。數(shù) 據(jù) 通 信 系 統(tǒng) 主 要 技 術(shù) 指 標(biāo) 信 道

11、的 傳 播 延 遲 信 號(hào) 在 信 道 中 傳 播 ， 從 信 源 端 到 達(dá) 信 宿 端 需 要 一 定的 時(shí) 間 ， 這 個(gè) 時(shí) 間 稱 為 傳 播 延 遲 （ 或 時(shí) 延 ） 。 這 個(gè) 時(shí)間 與 信 源 端 和 信 宿 端 的 距 離 有 關(guān) ， 也 與 具 體 信 道 中 的 信號(hào) 傳 播 速 度 有 關(guān) 。數(shù) 據(jù) 通 信 系 統(tǒng) 主 要 技 術(shù) 指 標(biāo) 信 道 帶 寬 ： 是 指 信 道 所 能 傳 送 的 信 號(hào) 頻 率 寬 度 ， 它 的 值 為 信道 上 可 傳 送 信 號(hào) 的 最 高 頻 率 與 最 低 頻 率 之 差 。 帶 寬 越大 ， 所 能 達(dá) 到 的 傳 輸 速

12、率 就 越 大 。 數(shù) 據(jù) 傳 輸 率 （ S） 是 指 單 位 時(shí) 間 內(nèi) 信 道 內(nèi) 傳 輸 的 信 息 量 。 其 定 義 是 ： 通 信 線 路 (或 系 統(tǒng) )單 位 時(shí) 間 (每 秒 )內(nèi) 傳 輸 的 字 符 個(gè) 數(shù) ； 或者 單 位 時(shí) 間 (每 秒 )內(nèi) 傳 輸 的 碼 組 (字 塊 )數(shù) 或 比 特 數(shù) 。 其 單 位 是 字 符 /秒 ； 或 者 碼 組 /秒 、 比 特 /秒 (可 見(jiàn) ， 當(dāng) 數(shù) 據(jù) 傳 輸 率 用 “ bit/s”作 單 位 時(shí)， 即 等 于 比 特 率 )。一 般 來(lái) 說(shuō) ， 數(shù) 據(jù) 傳 輸 率 的 高 低 由 傳 輸 每 1位 數(shù) 據(jù) 所 占 時(shí)

13、間 決 定 ， 傳 輸 每1位 數(shù) 據(jù) 所 占 的 時(shí) 間 越 小 ， 則 速 率 越 高 。 B與S的關(guān)系： S=Blog2N (b/s) N:調(diào)制電平數(shù) B：數(shù)字信號(hào)的脈沖數(shù)率，即波特率 作業(yè)：隨堂練 P12 1,2,4,8,10 數(shù) 據(jù) 傳 輸 方 式一 、 數(shù) 據(jù) 通 信 系 統(tǒng) 模 型1、 數(shù) 據(jù) 通 信 系 統(tǒng) 的 一 般 結(jié) 構(gòu) 模 型 ， 它 是 由 數(shù) 據(jù) 終 端 設(shè)備 （ DTE） 、 數(shù) 據(jù) 線 路 端 接 設(shè) 備 （ DCE） 和 通 信 線 路 等組 成 。 通 信 系 統(tǒng) 模 型 2、 通 信 系 統(tǒng) 模 型通 信 系 統(tǒng) 組 成 三 要 素 ： 信 源 、 信 宿

14、 和 信 道 數(shù) 據(jù) 線 路 的 通 信 方 式 根 據(jù) 數(shù) 據(jù) 信 息 在 傳 輸 線 上 的 傳 送 方 向 ， 數(shù) 據(jù) 通 信 方 式 有： 單 工 通 信 、 半 雙 工 通 信 、 雙 工 通 信 。 發(fā) 送 端 接 收 端發(fā) 送 端 接 收 端一 、 單 工 ： 在 通 信 線 路 上 ， 數(shù) 據(jù) 只 可 按 一 個(gè) 固 定 的 方向 傳 送 而 不 能 進(jìn) 行 相 反 方 向 傳 送 的 通 信 方 式 ， 稱 為 單 工 通信 。 數(shù) 據(jù)信 道 發(fā) 送 端 發(fā) 送 端接 收 端 接 收 端信 道半 雙 工 通 信 方 式 ： 數(shù) 據(jù) 可 以 雙 向 傳 輸 ， 但 不 能 同

15、時(shí)進(jìn) 行 ， 采 用 分 時(shí) 間 段 傳 輸 ， 在 任 一 時(shí) 刻 只 允 許 在 一 個(gè) 方 向上 傳 輸 主 信 息 ， 這 種 通 信 方 式 稱 為 半 雙 工 通 信 。數(shù) 據(jù)發(fā) 送 端接 收 端 發(fā) 送 端接 收 端 發(fā) 送 端 接 收 端接 收 端 發(fā) 送 端發(fā) 送 端 發(fā) 送 端全 雙 工 通 信 方 式 ： 可 同 時(shí) 雙 向 傳 輸 數(shù) 據(jù) 的 通 信 方 式稱 為 全 雙 工 通 信 。 數(shù) 據(jù)接 收 端 接 收 端數(shù) 據(jù) 2021-6-4計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)26 串 行 和 并 行 通 信按照通信中字節(jié)使用的信道數(shù)，數(shù)據(jù)通信方式可分為串行通信和并行通信：1、 串 行 通 信

16、 串 行 傳 輸 是 構(gòu) 成 二 進(jìn) 制 代 碼 在 一 條 信 道 上 以 位（ 碼 元 ） 為 單 位 ， 按 時(shí) 間 順 序 逐 位 傳 輸 的 方 式 。 按位 發(fā) 送 ， 逐 位 接 收 ， 同 時(shí) 還 要 確 認(rèn) 字 符 ， 所 以 要 采 取同 步 措 施 。 串 行 通 信 的 優(yōu) 點(diǎn) 是 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 。 2021-6-4計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)27 串 行 和 并 行 通 信串行通信： 2021-6-4計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)28 串 行 和 并 行 通 信2、 并 行 通 信 ： 是 構(gòu)

17、成 字 符 的 二 進(jìn) 制 代 碼 在 并 行 信 道 上 同 時(shí) 傳輸 的 方 式 。 例 如 ， 8單 位 代 碼 字 符 要 用 8條 信 道 并 行 同時(shí) 傳 輸 ， 一 次 傳 一 個(gè) 字 符 ， 收 、 發(fā) 雙 方 不 存 在 同 步 問(wèn)題 。 并 行 通 信 的 優(yōu) 點(diǎn) 是 速 度 快 ， 但 發(fā) 端 與 收 端 之 間 有若 干 條 線 路 ， 導(dǎo) 致 費(fèi) 用 高 ， 僅 適 合 于 近 距 離 和 高 速 率的 通 信 。 2021-6-4計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)29 串 行 和 并 行 通 信并行通信： 數(shù)據(jù)傳輸方式 數(shù)據(jù)傳輸方式依其數(shù)據(jù)在傳輸線原樣不變地傳輸還是調(diào)制變樣后再傳輸，可

18、分為基帶傳輸、頻帶傳輸和寬帶傳輸?shù)确绞健?2.3.1 基帶傳輸、頻帶傳輸和寬帶傳輸1基帶傳輸 基 帶 （ Baseband） 是 指 調(diào) 制 前 原 始 電 信 號(hào) 占 用 的 頻 帶 ， 是 原 始 電 信 號(hào) 固 有 的 基 本 頻帶 。 基 帶 信 號(hào) 是 未 經(jīng) 載 波 調(diào) 制 的 信 號(hào) 。 由 “ 0”和 “ 1”組 成 的 數(shù) 字 信 號(hào) 又 稱 為 “ 數(shù) 字 基 帶 信 號(hào) ” 。 基 帶 傳 輸 在 信 道 中 直 接 傳 輸 基 帶 信 號(hào) 時(shí) ， 稱 為 基 帶 傳 輸 。 基 帶 傳 輸 的 信 號(hào) 既 可 以 是 模 擬 信 號(hào) ， 也 可 以 是 數(shù) 字 信 號(hào)

19、， 具 體 類型 由 信 源 決 定 。 1基帶傳輸 基帶傳輸是一種最基本的數(shù)據(jù)傳輸方式，一般用在較近距離的數(shù)據(jù)通信中。在計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)中，主要就是采用這種傳輸方式。例如計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的信號(hào)就是基帶傳輸?shù)??；鶐鬏斠话阌幂^近距離的數(shù)據(jù)通信中?；?帶 傳 輸 、 頻 帶 傳 輸 和 寬 帶 傳 輸 2.3.1 基帶傳輸、頻帶傳輸和寬帶傳輸2頻帶傳輸 利 用 模 擬 信 道 實(shí) 現(xiàn) 數(shù) 字 信 號(hào) 傳 輸 的 方 法 ， 稱 為 “ 頻 帶 傳 輸 ” 。 將 數(shù) 字 信 號(hào) 調(diào) 制 成 模 擬 信 號(hào) 后 在 發(fā) 送 和 傳 輸 ， 到 達(dá) 接 收 端 時(shí) ， 再 把 模擬 信 號(hào) 解 調(diào) 為 原

20、來(lái) 的 數(shù) 字 信 號(hào) 。 調(diào) 制 解 調(diào) 器 ： 調(diào) 制 解 調(diào) 器 是 一 種 計(jì) 算 機(jī) 硬 件 ， 它 能 把 計(jì) 算 機(jī) 的 數(shù) 字 信號(hào) 翻 譯 成 可 沿 普 通 電 話 線 傳 送 的 模 擬 信 號(hào) ， 而 這 些 模 擬 信 號(hào) 又 可 被 線路 另 一 端 的 另 一 個(gè) 調(diào) 制 解 調(diào) 器 接 收 ， 并 譯 成 計(jì) 算 機(jī) 可 懂 的 語(yǔ) 言 。 這 一簡(jiǎn) 單 過(guò) 程 完 成 了 兩 臺(tái) 計(jì) 算 機(jī) 間 的 通 信 。 我 們 現(xiàn) 有 的 電 話 、 模 擬 電 視 信 號(hào) 等 ， 都 是 屬 于 頻 帶 傳 輸 2.3.1 基帶傳輸、頻帶傳輸和寬帶傳輸 3.頻 帶

21、傳 輸 與 基 帶 傳 輸 不 同 ：基 帶 傳 輸 中 ， 基 帶 信 號(hào) 占 有 信 道 的 全 部 帶 寬 ； 頻 帶 傳 輸 中 ， 模 擬 信 號(hào) 通 常 由 某 個(gè) 頻 率 或 某 幾 個(gè) 頻率 組 成 ， 占 用 一 個(gè) 固 有 頻 帶 (高 頻 )， 即 整 個(gè) 頻 道 的一 部 分 。 采 用 多 路 復(fù) 用 技 術(shù) ， 提 高 了 信 道 利 用 率 。 頻 帶 傳 輸 的 波 形 比 較 單 一 ， 因 為 在 頻 帶 傳 輸 中 只 需 要 用 不 同 幅 度或 不 同 頻 率 表 示 0、 1兩 個(gè) 電 平 。 2.3.1 基帶傳輸、頻帶傳輸和寬帶傳輸4 寬 帶 傳

22、輸 寬帶是指帶寬比聲頻更寬的頻帶。利用寬帶進(jìn)行的傳輸稱為寬帶傳輸。 寬帶傳輸可以在傳輸介質(zhì)上使用頻分多路復(fù)用技術(shù)。 由于數(shù)字信號(hào)的頻帶很寬，不便于在寬帶網(wǎng)中直接傳輸，通常將其轉(zhuǎn)化成模擬信號(hào)后再在寬帶網(wǎng)中傳輸。 寬帶傳輸信道容量大，傳輸距離遠(yuǎn)，基帶傳輸速率快，距離近 2.3.1 基帶傳輸、頻帶傳輸和寬帶傳輸4 寬 帶 傳 輸 計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)中采用的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)有基帶傳輸和寬帶傳輸兩種方式，它們的主要區(qū)別在于傳輸速率不同。一個(gè)寬帶信道能被劃分為許多個(gè)邏輯信道，從而可以將各種聲音、圖像和數(shù)據(jù)信息傳輸綜合在同一個(gè)物理信道上進(jìn)行。 2.3.1 基帶傳輸、頻帶傳輸和寬帶傳輸4 寬 帶 傳 輸一般說(shuō)，寬帶傳輸

23、與基帶傳輸相比有以下優(yōu)點(diǎn)： 能在一個(gè)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(shí)現(xiàn)多路復(fù)用，因此信道的容量大大增加； 寬帶傳輸?shù)木嚯x比基帶遠(yuǎn)，因?yàn)榛鶐鬏斨苯觽魉蛿?shù)字信號(hào)，傳輸?shù)乃俾试礁?，能夠傳輸?shù)木嚯x越短。 練習(xí)：1、數(shù)據(jù)線路的通信方式有（ ）、（ ）、（ ） 2、數(shù)據(jù)傳輸方式可分為（ ）（ ）（ ）等。 數(shù)據(jù)交換技術(shù) n Question ：為什么要采用數(shù)據(jù)交換技術(shù) n一個(gè)擁有眾多用戶的通信網(wǎng)不可能采用兩兩之間連接的全互聯(lián)方式，必須采用交換設(shè)備n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)。n兩個(gè)端節(jié)點(diǎn)之間的通信連接一般都要通過(guò)中

24、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)。 n交換網(wǎng)絡(luò)有多條信道供多個(gè)終端共用，網(wǎng)絡(luò)的交換設(shè)備能夠按照終端的需要分配信道并將它們連接起來(lái)。本任務(wù)主要學(xué)習(xí)電路交換、存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換和高速交換技術(shù)。 電路交換 電路交換一 般 定 義 ： 交 換 機(jī) 負(fù) 責(zé) 在 兩 個(gè) 通 信 站 點(diǎn) 之 間 建 立 一 條 物理 的 固 定 傳 輸 通 路 ， 直 到 通 信 完 畢 后 再 拆 除 。通 信 的 三 個(gè) 階 段 ： 建 立 連 接 -通 信 -釋 放 連 接特 點(diǎn) ： 數(shù) 據(jù) 傳 輸 前 需 要 先 建 立 一 條 臨 時(shí) 的 端 到 端 的 通 道 ，通 信 雙 方 在 通 信

25、 過(guò) 程 中 自 始 自 終 占 用 該 條 鏈 路 。應(yīng) 用 ： 服 務(wù) 質(zhì) 量 要 求 較 高 -電 話 網(wǎng) ， 實(shí) 時(shí) 數(shù) 據(jù) -音 頻 、 視 頻 1. 電路交換把 “ 建 立 連 接 -通 信 -釋 放 連 接 ” 三 個(gè) 步 驟 的 連 網(wǎng)方 式 稱 為 面 向 連 接 的 。電 路 交 換 必 定 是 面 向 連 接 的 。 例 ： 兩 部 電 話 機(jī) 通 信 只 需 要 用 一 對(duì) 電 線 就 能 夠 互 相 連 接 起 來(lái) 。 電 路 交 換 1電路交換的通信過(guò)程三個(gè)階段:u電路建立階段u數(shù)據(jù)傳輸階段u電路釋放階段 電 路 交 換 1. 電路交換呼 叫 應(yīng) 答呼 叫 請(qǐng) 求報(bào)

26、 文 應(yīng) 答釋 放 請(qǐng) 求 釋 放 應(yīng) 答電路建立數(shù)據(jù)傳輸電路釋放節(jié) 點(diǎn) A 節(jié) 點(diǎn) B 節(jié) 點(diǎn) C 節(jié) 點(diǎn) D 電 路 交 換 2.4.3 數(shù)據(jù)交換技術(shù)（1）電路交換的優(yōu)點(diǎn)： 信 息 傳 輸 時(shí) 延 短 信 息 傳 輸 效 率 高 對(duì) 用 戶 提 供 “ 透 明 ” 傳 輸 通 路 適 合 傳 輸 信 息 量 大 ， 通 信 對(duì) 象 比 較 確 定 的 用 戶 電 路 交 換 （2）電路交換的缺點(diǎn)： 線 路 利 用 率 較 低 。 通 信 雙 方 必 須 同 時(shí) 工 作 電 路 交 換 2. 存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換 在 交 換 過(guò) 程 中 ， 交 換 設(shè) 備 將 接 收 到 的 報(bào) 文 先 存 儲(chǔ) ，

27、 待 信 道 空閑 時(shí) 再 轉(zhuǎn) 發(fā) 出 去 ， 一 級(jí) 一 級(jí) 中 轉(zhuǎn) ， 直 到 目 的 地 。 這 種 數(shù) 據(jù) 傳輸 技 術(shù) 稱 為 存 儲(chǔ) -轉(zhuǎn) 發(fā) 。 過(guò) 程 ： 信 息 從 數(shù) 據(jù) 源 到 目 的 地 一 般 要 經(jīng) 過(guò) 多 級(jí) 轉(zhuǎn) 發(fā) ， 中 間 經(jīng)過(guò) 的 每 個(gè) 交 換 機(jī) （ 路 由 器 ） 都 有 一 個(gè) 緩 沖 區(qū) ， 在 交 換 機(jī) 進(jìn) 行轉(zhuǎn) 發(fā) 時(shí) ， 先 把 信 息 存 放 到 數(shù) 據(jù) 緩 沖 區(qū) ， 等 到 線 路 空 閑 時(shí) ， 將信 息 傳 輸 出 去 。 特 點(diǎn) ： 可 靠 性 高 ， 不 需 要 一 條 專 用 的 通 路 ， 提 高 了 信 道 的 利用

28、率 。 方 式 ： 報(bào) 文 交 換 和 分 組 交 換 存 儲(chǔ) 轉(zhuǎn) 發(fā) 交 換 2. 存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換（1）報(bào)文交換 以 報(bào) 文 為 單 位 發(fā) 送 信 息 。 整 個(gè) 報(bào) 文 作 為 一 個(gè) 整 體 一 起 發(fā) 送 。報(bào) 文 就 是 計(jì) 算 機(jī) 一 次 性 要 發(fā) 送 的 數(shù) 據(jù) 塊 ， 其 長(zhǎng) 度 不 限 且 可 變 。 報(bào) 文 包 括 三 部 分 內(nèi) 容 ： 報(bào) 頭 、 報(bào) 文 正 文 和 報(bào) 尾 。 報(bào) 頭 由 源 地址 、 目 的 地 址 及 控 制 信 息 組 成 報(bào) 尾 一 般 是 校 驗(yàn) 信 息 。 存 儲(chǔ) 轉(zhuǎn) 發(fā) 交 換 2. 存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換（1）報(bào)文交換 報(bào) 文 交 換 的 過(guò)

29、程 發(fā)送端 接受端 存 儲(chǔ) 轉(zhuǎn) 發(fā) 交 換 （1）報(bào)文交換 A、 B、 C、 D表 示 交 換 設(shè) 備 A B C D報(bào) 文 排 隊(duì) 延 遲存 儲(chǔ) 轉(zhuǎn) 發(fā) 交 換 （1）報(bào)文交換優(yōu) 點(diǎn) ： 線 路 利 用 率 與 電 路 交 換 相 比 較 高缺 點(diǎn) ： 1） 大 報(bào) 文 造 成 存 儲(chǔ) 轉(zhuǎn) 發(fā) 的 延 時(shí) 過(guò) 長(zhǎng) ； 2） 出 錯(cuò) 后 整 個(gè) 報(bào) 文 全 部 重 發(fā) ?，F(xiàn) 在 已 經(jīng) 很 少 使 用 更 好 的 技 術(shù) 取 代 存 儲(chǔ) 轉(zhuǎn) 發(fā) 交 換 （2）分組交換過(guò)程a.在 發(fā) 送 端 ， 先 把 較 長(zhǎng) 的 報(bào) 文 劃 分 成 較 短 的 、 固 定 長(zhǎng) 度 的 數(shù) 據(jù) 段 ，每 個(gè) 部

30、 分 稱 為 一 個(gè) 分 組 ；b.每 個(gè) 分 組 的 前 面 加 一 個(gè) 分 組 頭 ， 由 交 換 機(jī) 根 據(jù) 目 的 地 址 轉(zhuǎn) 發(fā) 至目 的 地 ， 這 個(gè) 過(guò) 程 稱 為 分 組 交 換 。c.接 收 端 收 到 所 有 分 組 后 ， 還 原 得 到 報(bào) 文分組交換也稱為包交換進(jìn)行分組交換的通信網(wǎng)絡(luò)稱為分組交換網(wǎng)。 存 儲(chǔ) 轉(zhuǎn) 發(fā) 交 換 分組交換的主要特點(diǎn) 分組交換則采用存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)。在發(fā)送端，先把較長(zhǎng)的報(bào)文劃分成較短的、固定長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)段。 報(bào) 文1101000110101010110101011100010011010010假 定 這 個(gè) 報(bào) 文 較 長(zhǎng)不 便 于 傳 輸 添加

31、首部構(gòu)成分組每一個(gè)數(shù)據(jù)段前面添加上首部構(gòu)成分組(packet)。數(shù) 據(jù) 數(shù) 據(jù) 數(shù) 據(jù)報(bào) 文首 部 首 部 首 部分 組 1 分 組 2 分 組 3請(qǐng) 注 意 ： 現(xiàn) 在 左 邊 是 “ 前 面 ” 分組交換的傳輸單元分組交換網(wǎng)以“分組”作為數(shù)據(jù)傳輸單元。依次把各分組發(fā)送到接收端（假定接收端在左邊）。數(shù) 據(jù)首 部 分 組 1 數(shù) 據(jù)首 部 分 組 2 數(shù) 據(jù)首 部 分 組 3以 分 組 為 基 本 單 位 在 網(wǎng) 絡(luò) 中 傳 送 分組首部的重要性每一個(gè)分組的首部都含有地址（諸如目的地址和源地址）等控制信息。分組交換網(wǎng)中的結(jié)點(diǎn)交換機(jī)根據(jù)收到的分組首部中的地址信息，把分組轉(zhuǎn)發(fā)到下一個(gè)結(jié)點(diǎn)交換機(jī)。每

32、個(gè)分組在互聯(lián)網(wǎng)中獨(dú)立地選擇傳輸路徑。用這樣的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)方式，最后分組就能到達(dá)最終目的地。 收到分組后剝?nèi)ナ撞拷邮斩耸盏椒纸M后剝?nèi)ナ撞窟€原成報(bào)文。數(shù) 據(jù)首 部 分 組 1 數(shù) 據(jù)首 部 分 組 2 數(shù) 據(jù)首 部 分 組 3收 到 的 數(shù) 據(jù) 最后還原成原來(lái)的報(bào)文最后，在接收端把收到的數(shù)據(jù)恢復(fù)成為原來(lái)的報(bào)文。這里我們假定分組在傳輸過(guò)程中沒(méi)有出現(xiàn)差錯(cuò)，在轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)也沒(méi)有被丟棄。數(shù) 據(jù) 數(shù) 據(jù) 數(shù) 據(jù)報(bào) 文1101000110101010110101011100010011010010 （2）分組交換特點(diǎn)： 1） 存 儲(chǔ) 量 要 求 較 小 ， 可 以 用 內(nèi) 存 來(lái) 緩 沖 分 組 速 度 快 ； 2）

33、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) 僅 重 發(fā) 該 分 組 效 率 高 ； 4） 分 組 可 通 過(guò) 數(shù) 據(jù) 報(bào) 方 式 或 虛 電 路 方 式 交 換 ； 5） 有 強(qiáng) 大 的 糾 錯(cuò) 機(jī) 制 、 流 量 控 制 和 路 由 選 擇 功 能 。2 存 儲(chǔ) 轉(zhuǎn) 發(fā) 交 換 （2）分組交換兩種方式： 數(shù) 據(jù) 報(bào) 方 式 虛 電 路 方 式數(shù) 據(jù) 報(bào) 方 式 ： 每 個(gè) 分 組 包 含 源 地 址 和 目 的 地 址 ， 各 個(gè) 分 組 根 據(jù) 目 的 地址 獨(dú) 立 到 達(dá) 目 的 地 。 同 一 個(gè) 報(bào) 文 的 不 同 分 組 可 能 沿 著 不

34、同 路 徑 到 達(dá) 目 的 地 ， 每 個(gè) 分 組 又 稱 為 數(shù) 據(jù) 報(bào) 。 數(shù) 據(jù) 報(bào) 會(huì) 出 現(xiàn) 亂 序 、 丟 失 、 重 復(fù) 問(wèn) 題2 存 儲(chǔ) 轉(zhuǎn) 發(fā) 交 換 （2）分組交換虛 電 路 方 式 ： 虛 電 路 就 是 通 信 雙 方 在 開(kāi) 始 互 相 發(fā) 送 和 接 收 數(shù) 據(jù) 之 前 ，需 要 在 網(wǎng) 絡(luò) 上 先 建 立 一 條 邏 輯 鏈 路 ， 用 戶 數(shù) 據(jù) 按 照 順 序沿 邏 輯 鏈 路 到 達(dá) 目 的 地 。 過(guò) 程 ： 包 括 虛 電 路 建 立 、 數(shù) 據(jù) 傳 輸 和 虛 電 路 拆 除 三 個(gè) 階段 。 報(bào) 文 分 組 不 必 帶 目 的 地 址 、 源 地 址

35、 等 輔 助 信 息 ， 只 需 攜帶 虛 電 路 標(biāo) 識(shí) 號(hào) 。 同 一 條 物 理 線 路 上 可 以 建 立 多 條 虛 電 路2 存 儲(chǔ) 轉(zhuǎn) 發(fā) 交 換 報(bào)文 報(bào)文報(bào)文A B C D 報(bào) 文 交 換電 路 交 換 A B C D報(bào) 文 P1P2P3P4 P1P2P3P4P3P4虛 電 路P2P1A B C D P1P2P3P4 P1P2P3P4P3P4分 組 交 換P2P1A B C D連 接建 立連 接釋 放數(shù) 據(jù)傳 送 幾 種 交 換 的 比 較 分組交換與報(bào)文交換的比較（1）分組交換比報(bào)文交換減少了時(shí)間延時(shí)。（2）分組交換把數(shù)據(jù)的最大長(zhǎng)度限制在較小的范圍內(nèi)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)所需要的存儲(chǔ)量

36、減少，有利于提高節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)資源的利用率。（3）分組交換易于重新開(kāi)始新的傳輸?？勺尵o急報(bào)文迅速發(fā)送出去，不會(huì)遭到傳輸優(yōu)先級(jí)較低的報(bào)文的堵塞。 信元交換技術(shù) 信元交換是一種高速分組交換方式。在信元交換中，信元為基本單位。信元是一種極短的固定長(zhǎng)度的信息交換單元，每個(gè)信元長(zhǎng)為53字節(jié)，分為信元頭和信息域兩部分。 信元頭占5個(gè)字節(jié)，包括信元標(biāo)識(shí)等信息；信息域占48個(gè)字節(jié)，承載用戶的數(shù)據(jù)。 信元交換技術(shù) 信元交換的報(bào)文包括信令和一個(gè)或多個(gè)信元。信令是控制命令，用于建立和釋放邏輯連接，信元的標(biāo)識(shí)用來(lái)識(shí)別信息傳輸路徑。由此可見(jiàn)，信元交換方式融合了電路交換高速率和分組交換高效率的特點(diǎn)。在信元交換過(guò)程中，各路的信元

37、存儲(chǔ)在緩沖區(qū)中，列隊(duì)等候待發(fā)，待空信元到來(lái)時(shí)，則將信元插入到空信元中發(fā)送出去。 信元交換技術(shù) ATM（異步傳輸方式）是信元交換的實(shí)際應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，它是當(dāng)前發(fā)展最快的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。傳輸介質(zhì)使用光纜或雙絞線，其傳輸速率已達(dá)到155Mbps和622Mbps,并向2Gbps進(jìn)軍。ATM采用的是面向連接的高速交換和多路復(fù)用技術(shù)，能保證網(wǎng)絡(luò)帶寬不隨用戶數(shù)增加而下降，而且每個(gè)用戶可享用專用帶寬并可根據(jù)用戶的需求變化來(lái)調(diào)節(jié)用戶的帶寬。 ATM有3層結(jié)構(gòu)：物理層，ATM層和ATM自適應(yīng)層。 信元交換技術(shù)ATM的特點(diǎn)是支持復(fù)雜的多媒體應(yīng)用；相對(duì)傳統(tǒng)LAN擁有可靠的服務(wù)質(zhì)量；良好的伸縮性；提高生產(chǎn)率；改進(jìn)現(xiàn)有應(yīng)用的性能；為

38、用戶網(wǎng)絡(luò)提供帶寬；保護(hù)用戶投資；高頻寬；低延時(shí)；節(jié)省費(fèi)用。ATM是一種廣域網(wǎng)主干線的較好選擇。 四種交換技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)：電路交換：優(yōu)點(diǎn)：實(shí)時(shí)性好，通信效率高；缺點(diǎn)：線路利用率低，不能連接不同類型線路組成的鏈路，通信雙方要同時(shí)工作。報(bào)文交換：優(yōu)點(diǎn)：線路利用率高；雙方無(wú)須同時(shí)工作；可同時(shí)向多個(gè)目的地發(fā)送同一報(bào)文；可在網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)報(bào)文差錯(cuò)控制和糾錯(cuò)處理；能進(jìn)行速度和代碼的轉(zhuǎn)換。缺點(diǎn)：網(wǎng)絡(luò)延時(shí)較長(zhǎng)，不適宜實(shí)時(shí)通信和交互式場(chǎng)合 四種交換技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)：數(shù)據(jù)報(bào)：優(yōu)點(diǎn)：對(duì)于短報(bào)文數(shù)據(jù)，通信傳輸率較高，對(duì) 網(wǎng)絡(luò)故障適應(yīng)能力強(qiáng) 缺點(diǎn)：傳輸延時(shí)較大，時(shí)延離散度大虛電路：優(yōu)點(diǎn)：對(duì)于數(shù)據(jù)量較大的通信傳輸率高，分組傳 輸延時(shí)

39、短，且不易產(chǎn)生數(shù)據(jù)分組丟失。缺點(diǎn)：對(duì)網(wǎng)絡(luò)的依賴性較大。 4種交換技術(shù)的比較：1、對(duì)于交互式通信來(lái)說(shuō)，報(bào)文交換是不合適的。2、對(duì)于較輕的間歇式負(fù)載來(lái)說(shuō)，電路交換是合適的，因?yàn)榭梢酝ㄟ^(guò)電話撥號(hào)線路來(lái)使用公用電話系統(tǒng)。3、對(duì)于兩個(gè)站之間很重的和持續(xù)的負(fù)載來(lái)說(shuō)，使用租用的電路交換線是最合適的。4、當(dāng)有一批中等數(shù)量數(shù)據(jù)必須交換到大量的數(shù)據(jù)設(shè)備時(shí)，寧可用分組交換方法，這種技術(shù)的線路利用率是最高的。 4種交換技術(shù)的比較：5、數(shù)據(jù)報(bào)分組交換適用于短報(bào)文和具有靈活性的報(bào)文。6、虛電路分組交換適用于大批量數(shù)據(jù)交換和減輕各站的處理負(fù)擔(dān)。7、信元交換適用于對(duì)帶寬要求高和對(duì)服務(wù)質(zhì)量要求高的應(yīng)用。 練習(xí)題：一 、 選 擇

40、 題1、 電 子 郵 件 采 用 的 交 換 方 式 是 （ ）A.電 路 交 換 B.報(bào) 文 交 換 C.數(shù) 據(jù) 報(bào) D.虛 電 路2、 報(bào) 文 交 換 不 適 合 于 （ ）A.電 子 郵 件 B.間 隙 性 負(fù) 載 C.交 互 式 通 信 D. 少 量 數(shù) 據(jù)3、 以 下 交 換 技 術(shù) 中 ， 不 屬 于 存 儲(chǔ) 交 換 技 術(shù) 的 是 （ ）A.電 路 交 換 B.數(shù) 據(jù) 報(bào) C. 虛 電 路 D. 報(bào) 文 交 換4、 下 列 交 換 方 式 中 （ ） 的 傳 輸 延 時(shí) 最 小A.報(bào) 文 交 換 B. 電 路 交 換 C. 虛 電 路 D.數(shù) 據(jù) 報(bào) 交 換二 、 填 空 題 1

41、、 如 果 按 照 數(shù) 據(jù) 交 換 方 式 進(jìn) 行 分 類 ， 電 話 系 統(tǒng) 的 信 息 交 換 方 式 屬 于 _. 2、 一 般 來(lái) 講 ， 存 儲(chǔ) 轉(zhuǎn) 發(fā) 方 式 包 括 報(bào) 文 交 換 和 _. 3、 在 數(shù) 據(jù) 傳 輸 中 ， 一 般 要 建 立 連 接 的 是 _交 換 方 式 .BC AB 電 路 交 換分 組 交 換電 路 知識(shí)拓展：高速交換技術(shù)異步傳輸模式ATMp是 一 種 比 幀 中 繼 傳 輸 速 率 更 高 的 快 速 分 組 交 換 方 式 。pATM的 傳 輸 單 位 為 信 元 （ Cell） ， 又 稱 信 元 交 換 。p信 元 是 一 種 較 短 的 數(shù)

42、據(jù) 分 組 ， 其 長(zhǎng) 度 固 定 為 53個(gè) 字 節(jié) 。p采 用 時(shí) 分 多 路 復(fù) 用 技 術(shù) 。p不 必 在 數(shù) 據(jù) 鏈 路 層 進(jìn) 行 差 錯(cuò) 控 制 和 流 量 控 制 。 多 路 復(fù) 用 技 術(shù)多路復(fù)用技術(shù)多 路 ： 多 條 互 不 相 干 的 信 號(hào) 通 道復(fù) 用 ： 合 在 一 起 使 用多 路 復(fù) 用 ： 在 一 條 信 道 上 建 立 多 條 物 理 信 道多 路 復(fù) 用 技 術(shù) ： 如 何 利 用 傳 輸 介 質(zhì) ， 在 一 條 物 理 線 路 上建 立 多 條 物 理 信 道 的 技 術(shù) 。 在 數(shù) 據(jù) 通 信 或 計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 系 統(tǒng) 中 ， 傳 輸 介 質(zhì) 的

43、 帶 寬 或 容 量往 往 超 過(guò) 傳 輸 單 一 信 號(hào) 的 需 求 ， 為 了 有 效 地 利 用 通 信 線 路 ， 希望 一 個(gè) 信 道 同 時(shí) 傳 輸 多 路 信 號(hào) ， 這 就 是 所 謂 的 多 路 復(fù) 用 技 術(shù) 。 采 用 多 路 復(fù) 用 技 術(shù) 能 把 多 個(gè) 信 號(hào) 組 合 在 一 條 物 理 信 道 上 進(jìn)行 傳 輸 ， 其 方 法 是 在 發(fā) 送 端 將 若 干 個(gè) 彼 此 無(wú) 關(guān) 的 信 號(hào) 合 并 為 一個(gè) 能 在 一 條 共 用 信 道 上 傳 輸 的 復(fù) 合 信 號(hào) ， 在 信 號(hào) 的 接 收 端 還 能將 復(fù) 合 信 號(hào) 分 離 出 與 原 來(lái) 一 樣 的

44、若 干 個(gè) 彼 此 無(wú) 關(guān) 的 信 號(hào) 來(lái) 。 多 路 復(fù) 用 技 術(shù) 的 原 理 如 下 圖 所 示 ， 由 多 路 復(fù) 用 器 合 并 N個(gè)輸 入 通 道 的 信 號(hào) (N取 決 于 所 用 傳 輸 介 質(zhì) 的 限 制 因 素 ） 組 成 一 路復(fù) 合 信 號(hào) ,經(jīng) 傳 輸 速 率 較 高 的 線 路 傳 輸 后 ,由 多 路 譯 碼 器 將 復(fù) 合信 號(hào) 按 通 道 號(hào) 再 分 離 出 來(lái) ， 然 后 把 它 們 送 到 相 應(yīng) 的 輸 出 端 。 配 置 多 路 復(fù) 用 線 路 有 許 多 種 不 同 方 法 ， 多 路 復(fù) 用 器 的 類 型也 各 異 ， 常 用 的 多 路 復(fù) 用

45、 技 術(shù) 有 時(shí) 分 多 路 復(fù) 用 (TDM） 、 頻 分 多路 復(fù) 用 （ FDM） 和 波 分 多 路 復(fù) 用 （ WDM） 等 。 。 圖 多 路 復(fù) 用 技 術(shù) 原 理 1 時(shí) 分 多 路 復(fù) 用 所 謂 時(shí) 分 多 路 復(fù) 用 是 將 一 條 物 理 信 道 按 時(shí) 間 分 成 若干 個(gè) 時(shí) 間 片 （ 時(shí) 隙 ） 輪 流 分 配 給 多 個(gè) 信 號(hào) 使 用 每 一 時(shí) 間 片 由 要 復(fù) 用 的 一 個(gè) 信 號(hào) 占 用 ， 一 個(gè) 信 號(hào) 的時(shí) 間 片 用 完 后 ， 信 道 再 分 配 給 下 一 個(gè) 信 號(hào) 。 這 樣 利用 每 個(gè) 信 號(hào) 在 時(shí) 間 上 的 交 叉 ， 就

46、 可 以 在 一 條 物 理 信道 上 傳 輸 多 個(gè) 數(shù) 字 信 號(hào) 了 。 如 圖 3所 示 。 圖 3 時(shí) 分 多 路 復(fù) 用 示 意 圖 時(shí)分多路復(fù)用技術(shù)的特點(diǎn) 78 時(shí)分多路復(fù)用技術(shù)的分類 79 1 2 4 . n 1 3 . n . 1 2 3 4 . n 時(shí) 間 片 1 時(shí) 間 片 2 時(shí) 間 片 n 1 2 5 . m4 1 2 5 7 . m . 1 2 3 4 . m 時(shí) 間 片 1 時(shí) 間 片 2 時(shí) 間 片 n 頻 分 多 路 復(fù) 用 電 路 常 用 于 模 擬 信 號(hào) 的 傳 輸 ， 其 工 作 原 理是 :按 照 頻 率 劃 分 信 號(hào) 的 方 法 ， 把 傳 輸

47、頻 帶 分 成 若 干 個(gè) 較 窄的 頻 帶 ,每 個(gè) 窄 頻 帶 構(gòu) 成 一 個(gè) 子 通 道 ， 獨(dú) 立 地 傳 輸 信 息 。 FDM將 每 一 信 息 經(jīng) 調(diào) 制 變 成 不 同 的 載 波 頻 率 ， 各 個(gè) 信 號(hào)都 有 自 己 的 帶 寬 。2 頻 分 多 路 復(fù) 用 為 了 避 免 信 號(hào) 彼 此 干 擾 ， 各 載 波 之 間 留 有 適 當(dāng)?shù)?頻 率 間 距 ,各 載 波 之 間 便 不 會(huì) 有 因 信 號(hào) 的 互 相 重疊 而 發(fā) 生 干 擾 的 現(xiàn) 象 產(chǎn) 生 .如 圖 4所 示 。 圖 4 頻 分 多 路 復(fù) 用 示 意 圖 頻分多路復(fù)用技術(shù)的特點(diǎn)頻分多路復(fù)用使信道在同

48、一時(shí)刻能同時(shí)獨(dú)立傳送多路信號(hào)，每路信號(hào)占用不同的頻帶；在線路上傳輸?shù)氖歉髀沸盘?hào)經(jīng)過(guò)調(diào)制后的疊加在一起的復(fù)合信號(hào)。頻分多路復(fù)用技術(shù)適用于寬帶網(wǎng)絡(luò)。 82 波 分 多 路 復(fù) 用 是 在 光 纖 信 道 上 使 用 頻 分 多 路復(fù) 用 的 一 個(gè) 變 種 ， 其 基 本 原 理 是 : 利 用 波 分 多 路 復(fù)用 設(shè) 備 將 不 同 信 道 的 信 號(hào) 調(diào) 制 成 不 同 波 長(zhǎng) 的 光 ， 并復(fù) 用 到 光 纖 信 道 上 。 在 接 收 方 ， 采 用 波 分 設(shè) 備 分 離不 同 波 長(zhǎng) 的 光 。 主 要 用 于 光 纖 通 信 。 它 是 利 用 不 同波 長(zhǎng) 的 光 在 一 條 光

49、 纖 上 同 時(shí) 傳 輸 多 路 信 號(hào) 。3 波 分 多 路 復(fù) 用 如 圖 5所 示 ,這 是 一 種 在 光 纖 上 獲 得 WDM的 簡(jiǎn) 單 方 法 。 在 這 種方 法 中 ， 兩 根 光 纖 連 接 到 一 個(gè) 棱 柱 (或 更 可 能 是 衍 射 光 柵 ） 上 ，每 根 光 纖 的 能 量 處 于 不 同 的 波 段 。 兩 束 光 通 過(guò) 棱 柱 或 光 柵 ,合 成到 一 根 共 享 的 光 纖 上 ， 傳 送 到 遠(yuǎn) 方 的 目 的 地 ， 隨 后 再 將 它 們 分解 開(kāi) 來(lái) 。 圖 5 波 分 多 路 復(fù) 用 碼分多路復(fù)用技術(shù)碼分多路復(fù)用(CDMA，Code Divi

50、sion Multiplexing Access)是按照碼型結(jié)構(gòu)的不同來(lái)區(qū)分各路用戶信號(hào)，也稱為碼分多址。每一個(gè)用戶可以在同樣的時(shí)間使用同樣的頻帶進(jìn)行通信。各用戶使用經(jīng)過(guò)特殊挑選的不同碼型，因此彼此不會(huì)造成干擾。這種系統(tǒng)發(fā)送的信號(hào)有很強(qiáng)的抗干擾能力，其頻譜類似于白噪聲，不易被敵人發(fā)現(xiàn)。 可提高通信的話音質(zhì)量和數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，減少干擾對(duì)通信的影響，增大通信系統(tǒng)的容量(是使用GSM的45倍)，降低手機(jī)的平均發(fā)射功率等等。 85 差錯(cuò)產(chǎn)生的原因數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的基本任務(wù)是高效率而無(wú)差錯(cuò)地傳送數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)信號(hào)在通信線路中傳輸時(shí)，難免受到來(lái)自信道內(nèi)部和外部的干擾，從而引起信號(hào)的失真，導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸錯(cuò)誤。傳輸出

51、錯(cuò)的原因：一是內(nèi)部因素（噪聲脈沖、脈動(dòng)噪聲、衰減、延遲失真）二是外部因素（包括電磁干擾、太陽(yáng)噪聲、工作噪聲）。噪聲是影響數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量的主要因素。根據(jù)產(chǎn)生的原因可以將噪聲分為四類：熱噪聲、交調(diào)噪聲、串音和脈沖噪聲四類。 噪聲的類型熱噪聲是由帶電粒子在導(dǎo)電介質(zhì)中的布朗運(yùn)動(dòng)引起的，它存在于任何工作在絕對(duì)零度以上的電路或系統(tǒng)中。熱噪聲屬于高斯白噪聲，其概率密度函數(shù)滿足正態(tài)分布統(tǒng)計(jì)特性，同時(shí)它的功率譜密度函數(shù)是均勻分布的（常數(shù)）。熱噪聲的特點(diǎn)是：時(shí)刻存在、不可排除、幅度較小、強(qiáng)度與頻率無(wú)關(guān)，但頻譜很寬，是一類隨機(jī)的噪聲。 噪聲的類型交調(diào)噪聲是一種附加的頻率干擾。由于通信系統(tǒng)的非線性，將導(dǎo)致進(jìn)入通信系統(tǒng)的

52、不同頻率的信號(hào)在系統(tǒng)的輸出端產(chǎn)生這些頻率之間的差頻信號(hào)或倍頻信號(hào)及其組合，這就是交調(diào)噪聲。對(duì)于交調(diào)噪聲可以通過(guò)適當(dāng)?shù)恼{(diào)制技術(shù)，人為地校正系統(tǒng)的非線性部分得到補(bǔ)償。 噪聲的類型串音是一個(gè)通路的信號(hào)在相鄰的另一個(gè)通路引起的干擾現(xiàn)象。這是由于信號(hào)線路之間的電磁感應(yīng)引起的有害耦合。為了消除線路之間的有害耦合，可以將每一對(duì)線擰成一定扭絞節(jié)距的線纜。 噪聲的類型脈沖噪聲是由于電火花或其他原因造成的突發(fā)振幅很大、持續(xù)時(shí)間比間隔時(shí)間短得多的離散脈沖耦合到信號(hào)通路中的干擾。脈沖噪聲也稱為沖擊噪聲，它將引起一連串的數(shù)據(jù)比特出錯(cuò)，它是數(shù)據(jù)傳輸差錯(cuò)的主要根源。脈沖噪聲產(chǎn)生的干擾很難消除，只能采用差錯(cuò)控制的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)可

53、靠傳輸。 （3）差錯(cuò)的類型隨機(jī)差錯(cuò) 指 數(shù) 據(jù) 單 元 中 的 單 比 特 差 錯(cuò) 。 它 通 常 由 傳 輸 信 道 的 熱 噪 聲 引 起 。突發(fā)差錯(cuò) 指 數(shù) 據(jù) 單 元 中 的 兩 個(gè) 或 兩 個(gè) 以 上 的 比 特 發(fā) 生 成 串 密 集 性 的 差 錯(cuò) ， 第 一 個(gè) 錯(cuò)誤 比 特 到 最 后 一 個(gè) 錯(cuò) 誤 比 特 之 間 的 位 數(shù) 稱 為 突 發(fā) 長(zhǎng) 度 。 沖 擊 噪 聲 持 續(xù) 的 時(shí) 間 通 常 大 于 數(shù) 據(jù) 傳 輸 中 每 比 特 的 發(fā) 送 時(shí) 間 ， 因 而 會(huì) 引 起相 鄰 的 多 個(gè) 數(shù) 據(jù) 位 出 錯(cuò) ， 從 而 導(dǎo) 致 突 發(fā) 差 錯(cuò) 。 （4）如何解決傳

54、輸差錯(cuò)問(wèn)題1.提高物理信道的質(zhì)量，盡量避免和減少差錯(cuò)： 采 用 電 纜 屏 蔽 措 施 和 適 當(dāng) 的 調(diào) 制 解 調(diào) 方 法 設(shè) 置 中 繼 設(shè) 備 對(duì) 信 號(hào) 進(jìn) 行 整 理 再 生 和 放 大 加 大 發(fā) 射 功 率 ， 降 低 接 收 設(shè) 備 本 身 的 噪 聲 ， 以 提 高 信 噪 比2.提高數(shù)據(jù)的健壯性，有效地進(jìn)行檢錯(cuò)和糾錯(cuò)： 采 用 信 道 編 碼 技 術(shù) ， 為 數(shù) 據(jù) 信 息 增 加 冗 余 編 碼 ， 形 成 抗 干 擾 編 碼， 使 接 收 方 能 進(jìn) 行 檢 錯(cuò) 或 糾 錯(cuò) 配 合 適 當(dāng) 的 差 錯(cuò) 控 制 方 法 進(jìn) 行 檢 錯(cuò) 或 糾 錯(cuò) 。 1. 奇偶校驗(yàn)碼編

55、碼規(guī)則在發(fā)送的數(shù)據(jù)塊后附加一位校驗(yàn)位，該位的取值由原數(shù)據(jù)塊中“1”的個(gè)數(shù)之和決定。偶校驗(yàn):把數(shù)據(jù)信息中的“1”的個(gè)數(shù)湊成偶數(shù)，奇校驗(yàn):把數(shù)據(jù)信息中的“1”的個(gè)數(shù)湊成奇數(shù)。例如，傳輸?shù)臄?shù)據(jù) “1011000”， 偶 校 驗(yàn) 時(shí) ， 校 驗(yàn) 位 1， 碼 字 是 “ 10110001”； 奇 校 驗(yàn) 時(shí) ， 校 驗(yàn) 位 0， 變 為 “ 10110000”。缺點(diǎn)：校驗(yàn)?zāi)芰艿?，它只能檢出“1”有奇數(shù)個(gè)錯(cuò)誤，不能確定是幾個(gè)奇數(shù)錯(cuò)誤，優(yōu)點(diǎn)：其設(shè)備簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)。 已知字符T的ASCII碼值的十進(jìn)制數(shù)表示為84，如果將最高為設(shè)置為奇數(shù)校驗(yàn)，則字符M的ASCII碼值設(shè)置奇校驗(yàn)位，他的二進(jìn)制表示為（ A ）A 11001101 B10101100C 10110011 D 10001101 循環(huán)冗余碼校驗(yàn)循環(huán)冗余校驗(yàn)（CRC）是一種數(shù)據(jù)傳輸檢錯(cuò)功能，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行多項(xiàng)式計(jì)算，并將得到的結(jié)果附在幀的后面，接收設(shè)備也執(zhí)行類似的算法，以保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性和完整性