吳靜-第二章數(shù)據(jù)通信基礎知識(完)

1、 第二章第二章 數(shù)據(jù)通信基礎知識數(shù)據(jù)通信基礎知識本章內(nèi)容本章內(nèi)容n2.1 2.1 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)n2.2 2.2 數(shù)據(jù)通信方式數(shù)據(jù)通信方式n2.3 2.3 數(shù)據(jù)傳輸技術數(shù)據(jù)傳輸技術n2.4 2.4 數(shù)據(jù)交換技術數(shù)據(jù)交換技術n2.5 2.5 流量控制流量控制n2.6 2.6 差錯檢測編碼差錯檢測編碼n2.7 2.7 傳輸介質(zhì)傳輸介質(zhì)n2.8 2.8 物理層接口及標準物理層接口及標準n2.9 2.9 寬帶接入技術寬帶接入技術2.1 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)n2.1.1 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)模型n2.1.2 數(shù)據(jù)通信的基本概念n2.1.3 數(shù)據(jù)通信的主要技術指標2.1.1 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)模型信源變換器信道反變換

2、器信宿發(fā)送端噪聲源接收端簡單的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)模型數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng) 定義：指定義：指以計算機為中心，用通信線路連接分布在各以計算機為中心，用通信線路連接分布在各地的地的 而執(zhí)行數(shù)據(jù)傳輸功能的系統(tǒng)而執(zhí)行數(shù)據(jù)傳輸功能的系統(tǒng) 基本作用：在兩個實體之間交換數(shù)據(jù)基本作用：在兩個實體之間交換數(shù)據(jù) 基本組成三要素：信源、信道、信宿基本組成三要素：信源、信道、信宿計算機或終端數(shù)據(jù)終端設備數(shù)據(jù)終端設備n信源：信息發(fā)送端n信宿：信息接收端n信道：傳輸信息的通道 有線信道、無線信道 數(shù)字信道、模擬信道n變換器作用是將信源發(fā)出的信息變換成適合在信道上傳輸?shù)男盘枴Ｗ儞Q器一般有編碼器或調(diào)制器n反變換器作用是將接收到的

3、信號恢復成發(fā)送端原來的信號，是變換器的反向功能。反變換器一般有譯碼器或解調(diào)器n噪聲源n模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字數(shù)據(jù)都可以轉(zhuǎn)換為模擬信號 或數(shù)字信號。編碼：把數(shù)據(jù)變換為數(shù)字信號的過程譯碼：把數(shù)字信號變換為數(shù)據(jù)的過程調(diào)制：把數(shù)據(jù)變換為模擬信號的過程解調(diào)：把模擬信號變換為數(shù)據(jù)的過程2.1.2 數(shù)據(jù)通信的基本概念數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)：n由數(shù)字、字符和符號等組成，是信息的載體由數(shù)字、字符和符號等組成，是信息的載體n數(shù)據(jù)沒有實際含義數(shù)據(jù)沒有實際含義信息：信息： n按一定要求以一定格式組織起來的、具有一定意義的按一定要求以一定格式組織起來的、具有一定意義的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)n信息有具體含義信息有具體含義信號信號：n信號是數(shù)據(jù)的具體物理表示

4、，具有確定的物理描述，信號是數(shù)據(jù)的具體物理表示，具有確定的物理描述，如電壓、磁場強度等。如電壓、磁場強度等。n電磁信號一般有模擬信號和數(shù)字信號兩種形式電磁信號一般有模擬信號和數(shù)字信號兩種形式數(shù)字信號：數(shù)字信號：隨時間隨時間離散離散變化的信號，變化的信號，如脈沖信號等如脈沖信號等模擬信號模擬信號：隨時間隨時間連續(xù)連續(xù)變化的信號，變化的信號，如正弦波信號等如正弦波信號等1011100n碼元碼元：代表不同：代表不同離散數(shù)值離散數(shù)值(狀態(tài)狀態(tài))的的基本波形基本波形n碼元代表的離散數(shù)值可以是碼元代表的離散數(shù)值可以是多進制多進制的，也可以是的，也可以是二二進制進制的的如：當使用二進制編碼時，只有兩種不同的

5、碼元，如：當使用二進制編碼時，只有兩種不同的碼元， 分別代表分別代表0狀態(tài)和狀態(tài)和1狀態(tài)狀態(tài)碼元代表的離散數(shù)值是多進制的情況 如：傳送“101011000110111010” 方法一：直接傳送 每個碼元攜帶1bit 碼元代表的離散值是二進制的，兩種碼元 方法二：分組：“101,011,000,110,111,010” 每個碼元攜帶3bit 碼元代表離散值是07(八進制)，八種碼元 可用8種不同的振幅、頻率、相位進行調(diào)制 n數(shù)據(jù)通信數(shù)據(jù)通信：n定義：指信源和信宿之間傳送數(shù)據(jù)信號的定義：指信源和信宿之間傳送數(shù)據(jù)信號的通信方式。通信方式。n狹義：指數(shù)字信號狹義：指數(shù)字信號n廣義：包括數(shù)字信號和模擬信

6、號廣義：包括數(shù)字信號和模擬信號n數(shù)字通信數(shù)字通信： 在通信信道中傳送數(shù)字信號的通信方式在通信信道中傳送數(shù)字信號的通信方式n模擬通信模擬通信： 在通信信道中傳輸模擬信號的通信方式在通信信道中傳輸模擬信號的通信方式數(shù)據(jù)通信與數(shù)字通信的區(qū)別？信源編碼器信宿譯碼器信源編碼器信宿譯碼器信源調(diào)制器信宿解調(diào)器數(shù)字信道數(shù)字信道模擬信道信源調(diào)制器信宿解調(diào)器模擬信道2.1.3 數(shù)據(jù)通信的主要技術指標n數(shù)據(jù)通信的主要技術指標：數(shù)據(jù)通信的主要技術指標： 衡量數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠行院涂煽啃缘膮?shù)衡量數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠行院涂煽啃缘膮?shù)n衡量衡量有效性有效性的指標的指標: : 信道帶寬和信道容量信道帶寬和信道容量 傳輸速率傳輸速率(

7、 (數(shù)據(jù)傳輸速率、碼元速率數(shù)據(jù)傳輸速率、碼元速率) ) 傳輸延遲傳輸延遲n衡量衡量可靠性可靠性的指標的指標: : 誤碼率誤碼率(1)信道帶寬和信道容量n信道帶寬：信道帶寬：信道具有的一定頻率范圍信道具有的一定頻率范圍(頻帶寬度頻帶寬度)n按信道頻率范圍不同，可分為三類：按信道頻率范圍不同，可分為三類： 窄帶信道窄帶信道帶寬為帶寬為0300Hz 音頻信道音頻信道帶寬為帶寬為3003400Hz 寬帶信道寬帶信道帶寬為帶寬為3400Hz以上以上 帶寬分配？帶寬分配？無線電微波紅外線可見光紫外線X射線射線雙絞線同軸電纜衛(wèi)星地面微波 調(diào)幅無線電 調(diào)頻無線電 海事無線電光纖電視(Hz)f (Hz)fLFM

8、FHFVHF UHF SHFEHFTHF波段104 105 106 107 108 109 1010 1011 1012 1013 1014 1015 1016100 102 104 106 108 1010 1012 1014 1016 1018 1020 1022 1024 移動無線電 電信領域使用的電磁波的頻譜n信道容量信道容量定義：指單位時間內(nèi)信道所能傳輸?shù)亩x：指單位時間內(nèi)信道所能傳輸?shù)淖畲笞畲笮判?息量，它表征信道的傳輸能力。息量，它表征信道的傳輸能力。表示方式：表示方式： a) a) 以碼元速率表示以碼元速率表示：指信道在單位時間內(nèi)：指信道在單位時間內(nèi)可傳輸?shù)淖畲蟠a元數(shù)，單位可傳

9、輸?shù)淖畲蟠a元數(shù)，單位“波特波特” b) b) 以數(shù)據(jù)傳輸速率表示以數(shù)據(jù)傳輸速率表示：指單位時間內(nèi)最：指單位時間內(nèi)最多可傳輸?shù)亩M制數(shù)的位數(shù)，單位多可傳輸?shù)亩M制數(shù)的位數(shù)，單位“bit/s”bit/s”n信道容量和信道帶寬的關系n一般情況下，信道帶寬越寬，一定時間內(nèi)信道上傳輸?shù)男畔⒘烤驮蕉啵瑒t信道容量就越大，傳輸效率就越高。n香農(nóng)定理香農(nóng)定理：在帶寬受限、有高斯白噪聲干擾的條件下： C信道容量，bit/s W信道帶寬，Hz N噪聲功率 S信號功率 S/N信噪比，一般用分貝(dB)作為度量單位C = W log2(1+S/N)信噪比(dB)=10log10(S/N)(dB)奈奎斯特準則奈奎斯特準則

10、：在帶寬受限、無噪聲干擾的條件下： C信道容量，bit/s W信道帶寬，Hz N信道上傳輸信號可取離散值的個數(shù)(狀態(tài)數(shù)) log2N信號所表示的二進制數(shù)據(jù)的位數(shù)數(shù)據(jù)傳輸速率R和碼元速率B的關系最大碼元速率BmaxC = 2Wlog2NR = Blog2N因為Rmax=C，所以Bmax=2WRmax=Bmaxlog2N 由題意知：10log10(S/N) = 30 可得出：S/N = 1000 根據(jù)香農(nóng)公式： 最大數(shù)據(jù)傳輸率=3000log2(1+S/N) 30K(bit/s)例1:電話系統(tǒng)的典型參數(shù)是信道帶寬為3000Hz，信噪比為30dB，則該系統(tǒng)的最大數(shù)據(jù)傳輸速率是多少？例2：對于某帶寬為

11、4000Hz的低通信道，采用16種不同的狀態(tài)來表示數(shù)據(jù)。(1)按照奈奎斯特定理，信道的最大碼元速率是多少？ 最大傳輸速率是多少？(2)如果信道的信噪比為30dB，按照香農(nóng)定理，信道的 最大傳輸速率是多少？(1)(1)最大碼元速率最大碼元速率B Bmaxmax=2=2W=2W=24000=8000(4000=8000(波特波特) ) 最大傳輸速率最大傳輸速率=B=Bmaxmaxloglog2 2N=8000logN=8000log2 216=32K(bit/s)16=32K(bit/s)(2)(2)由題知：由題知：10log10(S/N) = 3010log10(S/N) = 30 可得出：可得

12、出：S/N=1000S/N=1000 最大傳輸速率最大傳輸速率 = Wlog= Wlog2 2(1+S/N)(1+S/N) = 4000log = 4000log2 2(1+1000) (1+1000) 40K(bit/s)40K(bit/s)2.2 數(shù)據(jù)通信方式n2.2.1 并行通信與串行通信n2.2.2 單工通信、半雙工通信和全雙工通信n2.2.3 異步傳輸與同步傳輸2.2.1 并行通信與串行通信n并行通信n定義：指利用多根傳輸線將多位數(shù)據(jù)同時進行傳送。n特點：線路多、成本高n適用場合：距離短、數(shù)據(jù)量大n串行通信n定義：指利用一條傳輸線將數(shù)據(jù)一位一位地按順序（由低位到高位）分時傳輸n特點：

13、線路少、成本低n適用場合：距離遠、距離近且速度不高源源目的目的01001100并行數(shù)據(jù)并行數(shù)據(jù)T源源目的目的串行數(shù)據(jù)串行數(shù)據(jù)8T010011002.2.2 單工通信、半雙工通信和全雙工通信全雙工全雙工站站A A站站B B站站A A站站B B站站A A站站B B半雙工半雙工單工單工單向單向分時、雙向分時、雙向同時、雙向同時、雙向2.2.3 異步傳輸與同步傳輸n異步傳輸n異步是指發(fā)送端和接收端不使用共同的時鐘，也不在數(shù)據(jù)中傳輸同步信號n發(fā)送端和接收端必須約定數(shù)據(jù)幀格式和比特率起始位(1個)每個數(shù)據(jù)幀開始傳送的標志；低電平。數(shù)據(jù)幀格式數(shù)據(jù)位數(shù)據(jù)位(5(58 8個個)緊跟著起始位傳送；緊跟著起始位傳送

14、；低位前，高位后。表示一個字符低位前，高位后。表示一個字符校驗位校驗位(1(1個個)用于校驗是否傳送正確；用于校驗是否傳送正確；可選?？蛇x。停止位停止位(1.5/2(1.5/2個個)表示該數(shù)據(jù)幀傳送表示該數(shù)據(jù)幀傳送結束；高電平。結束；高電平?？臻e位空閑位傳送數(shù)據(jù)幀之間的間隔；高傳送數(shù)據(jù)幀之間的間隔；高電平。電平。起始位起始位校驗位校驗位停止位停止位 空閑位空閑位數(shù)據(jù)位數(shù)據(jù)位低位低位高位高位數(shù)據(jù)幀數(shù)據(jù)幀0/10/1 0/10/10/10/10/10/11 10 01 11 11 1空閑位空閑位下一個下一個數(shù)據(jù)幀數(shù)據(jù)幀n同步傳輸n以一個數(shù)據(jù)幀為傳輸單位，每個數(shù)據(jù)幀附加起始和結束標志n同步通信的數(shù)據(jù)

15、傳輸效率和傳輸速率較高，但硬件電路比較復雜n兩種形式： 面向字符的同步傳輸、面向比特的同步傳輸 起始標志起始標志 數(shù)據(jù)數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù) 結束標志結束標志例例: :設數(shù)據(jù)幀為設數(shù)據(jù)幀為1 1個起始位、個起始位、7 7個數(shù)據(jù)位、個數(shù)據(jù)位、1 1個奇偶校驗位和個奇偶校驗位和1 1個停止位，如果比特率為個停止位，如果比特率為1200bps1200bps。用。用7 7位數(shù)據(jù)位代表一個字符，求每位數(shù)據(jù)位代表一個字符，求每秒能傳送的最多字符數(shù)是多少？秒能傳送的最多字符數(shù)是多少？不存在空閑位時，可傳送的字符數(shù)最多不存在空閑位時，可傳送的字符數(shù)最多1200/1200/（1+7+1+11+7+1+1）120

16、120個個2.3 數(shù)據(jù)傳輸技術n2.3.1 基帶傳輸、頻帶傳輸和寬帶傳輸n2.3.2 數(shù)據(jù)編碼與調(diào)制技術n2.3.3 多路復用技術2.3.1 基帶傳輸、頻帶傳輸和寬帶傳輸1)1)基帶傳輸基帶傳輸n基帶信號：來自信源的電脈沖信號n基帶傳輸：在信道中直接傳輸基帶信號的傳輸方式n基帶信號往往包含有較多的低頻成分或直流成分，僅適合近距離傳輸。n通常在進行遠距離傳輸?shù)哪M信道中，必須對基帶信號進行調(diào)制(modulation)。 2)2)頻帶傳輸頻帶傳輸n頻帶信號：頻帶信號：將基帶信號變換將基帶信號變換( (調(diào)制調(diào)制) )成便于在模成便于在模擬信道中傳輸?shù)摹⒕哂休^高頻率范圍擬信道中傳輸?shù)?、具有較高頻率范圍

17、(300(3003400Hz)3400Hz)的信號的信號n頻帶傳輸：頻帶傳輸：將頻帶信號在信道中傳輸?shù)姆绞?。將頻帶信號在信道中傳輸?shù)姆绞?。n頻帶傳輸實際上就是頻帶傳輸實際上就是模擬傳輸模擬傳輸n頻帶傳輸?shù)幕A是頻帶傳輸?shù)幕A是載波載波頻率恒定的頻率恒定的模擬信號模擬信號3)3)寬帶傳輸寬帶傳輸n寬帶：寬帶：包括大部分電磁波頻譜包括大部分電磁波頻譜n寬帶傳輸：寬帶傳輸： 將寬帶信號在信道中傳輸?shù)姆绞健拵盘栐谛诺乐袀鬏數(shù)姆绞健?.3.2 數(shù)據(jù)編碼與調(diào)制技術n編碼與調(diào)制的原因：編碼與調(diào)制的原因： n數(shù)據(jù)在傳輸中容易產(chǎn)生誤碼數(shù)據(jù)在傳輸中容易產(chǎn)生誤碼n編碼和調(diào)制技術可使系統(tǒng)具有糾錯能力和編碼和調(diào)制

18、技術可使系統(tǒng)具有糾錯能力和抗干擾能力抗干擾能力n可極大地避免碼流傳送中誤碼的發(fā)生可極大地避免碼流傳送中誤碼的發(fā)生n編碼與調(diào)制的任務：編碼與調(diào)制的任務：n提高數(shù)據(jù)傳輸效率提高數(shù)據(jù)傳輸效率n降低誤碼率降低誤碼率n信號是數(shù)據(jù)的具體表現(xiàn)形式n數(shù)據(jù)與信號之間的四種組合：數(shù)字數(shù)據(jù)模擬信號數(shù)字數(shù)據(jù)數(shù)字信號模擬數(shù)據(jù)數(shù)字信號模擬數(shù)據(jù)模擬信號（一）數(shù)字數(shù)據(jù)調(diào)制為模擬信號（一）數(shù)字數(shù)據(jù)調(diào)制為模擬信號n數(shù)字數(shù)據(jù)數(shù)字數(shù)據(jù)可以由多種不同形式的電脈沖信號可以由多種不同形式的電脈沖信號的波形來表示。的波形來表示。n要將要將基帶信號基帶信號(即數(shù)字數(shù)據(jù)即數(shù)字數(shù)據(jù))進行遠程傳輸，進行遠程傳輸，必須先將其變換必須先將其變換(調(diào)制調(diào)

19、制)為為頻帶信號頻帶信號(即模擬信即模擬信號號)，才能在模擬信道上傳輸。，才能在模擬信道上傳輸。n上述變換就是上述變換就是將數(shù)字數(shù)據(jù)調(diào)制為模擬信號的將數(shù)字數(shù)據(jù)調(diào)制為模擬信號的過程過程三種調(diào)制方法：三種調(diào)制方法：1) 幅度調(diào)制（幅度調(diào)制（AM）載波的振幅隨基帶數(shù)字信號而變化，簡稱調(diào)幅載波的振幅隨基帶數(shù)字信號而變化，簡稱調(diào)幅2) 頻率調(diào)制（頻率調(diào)制（FM）載波的頻率隨基帶數(shù)字信號而變化，簡稱調(diào)頻載波的頻率隨基帶數(shù)字信號而變化，簡稱調(diào)頻3)相位調(diào)制（相位調(diào)制（PM） 載波的初始相位隨基帶數(shù)字信號而變化，簡稱調(diào)相載波的初始相位隨基帶數(shù)字信號而變化，簡稱調(diào)相010011100基帶信號調(diào)幅調(diào)頻調(diào)相對基帶信

20、號的三種調(diào)制波形（二）（二） 數(shù)字數(shù)據(jù)編碼為數(shù)字信號數(shù)字數(shù)據(jù)編碼為數(shù)字信號 n數(shù)字數(shù)據(jù)數(shù)字數(shù)據(jù)可以由多種不同形式的電脈沖信號的可以由多種不同形式的電脈沖信號的波形來表示。波形來表示。n數(shù)字信號數(shù)字信號是離散的電壓或電流的脈沖序列，由是離散的電壓或電流的脈沖序列，由若干個碼元組成若干個碼元組成n表示數(shù)字數(shù)據(jù)的碼元形式不同，則相應產(chǎn)生不表示數(shù)字數(shù)據(jù)的碼元形式不同，則相應產(chǎn)生不同的編碼方法同的編碼方法(1)雙極性碼雙極性碼 n在一個碼元時間間隔內(nèi)在一個碼元時間間隔內(nèi):發(fā)正電流表示二進制的發(fā)正電流表示二進制的“1”發(fā)負電流表示發(fā)負電流表示“0”正向幅度與負向幅度相等正向幅度與負向幅度相等n 有歸零型和

21、不歸零型之分有歸零型和不歸零型之分(2)曼徹斯特編碼曼徹斯特編碼n在每一個碼元時間間隔內(nèi)在每一個碼元時間間隔內(nèi):當發(fā)當發(fā)“0”時，在間隔的中間時刻電時，在間隔的中間時刻電平平 從低向高躍變從低向高躍變當發(fā)當發(fā)“1”時，在間隔的中間時刻電時，在間隔的中間時刻電平平 從高向低躍變從高向低躍變注意：也可采用相反的規(guī)定！曼徹斯特編碼的波形圖曼徹斯特編碼的波形圖tA(3)差分曼徹斯特編碼差分曼徹斯特編碼n在每一個碼元時間間隔內(nèi)在每一個碼元時間間隔內(nèi): 無論發(fā)無論發(fā)“0”或發(fā)或發(fā)“1”，在間隔的中間，在間隔的中間都有電平的躍變。都有電平的躍變。發(fā)發(fā)“0”時，時，間隔開始時刻間隔開始時刻有躍變有躍變發(fā)發(fā)“1

22、”時，時，間隔開始時刻間隔開始時刻不躍變不躍變差分曼徹斯特編碼的波形圖差分曼徹斯特編碼的波形圖tA例例1：畫出比特流：畫出比特流01101100的雙極性不歸零的雙極性不歸零碼波形圖、曼徹斯特編碼波形圖（碼元碼波形圖、曼徹斯特編碼波形圖（碼元1是先是先高后低）、差分曼徹斯特編碼波形圖高后低）、差分曼徹斯特編碼波形圖At雙極性不歸零碼波形圖雙極性不歸零碼波形圖At曼徹斯特編碼波形圖曼徹斯特編碼波形圖At差分曼徹斯特編碼波形圖差分曼徹斯特編碼波形圖作業(yè)：n如圖是二進制序列的曼徹斯特編碼，碼元是前低后高，試畫出該二進制序列的差分曼徹斯特編碼。曼徹斯特編碼波形圖二進制序列(三三)模擬數(shù)據(jù)編碼為數(shù)字信號模

23、擬數(shù)據(jù)編碼為數(shù)字信號n常用方法：常用方法：脈沖編碼調(diào)制脈沖編碼調(diào)制(PCM)、增量調(diào)制、增量調(diào)制(IM) nPCM過程的三個步驟：過程的三個步驟： 采樣、量化、編碼采樣、量化、編碼不考(1)采樣采樣n定義定義 把時間上連續(xù)的模擬數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成時間上離散信息，把時間上連續(xù)的模擬數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成時間上離散信息，即在每隔固定長度的時間點上抽取模擬數(shù)據(jù)的瞬即在每隔固定長度的時間點上抽取模擬數(shù)據(jù)的瞬時值。時值。n采樣定理采樣定理 當采樣頻率當采樣頻率f2*模擬數(shù)據(jù)的頻帶寬度模擬數(shù)據(jù)的頻帶寬度fmax 時，離時，離散信息可以無失真地代表被取樣的模擬數(shù)據(jù)。散信息可以無失真地代表被取樣的模擬數(shù)據(jù)。 (2) 量化量化n定

24、義定義 把采樣得到的不同離散幅值，按照一定的把采樣得到的不同離散幅值，按照一定的量化級量化級轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換為對應的數(shù)值并取整數(shù)，得到離散信號的具體數(shù)換為對應的數(shù)值并取整數(shù)，得到離散信號的具體數(shù)值。值。n量化級量化級量化級即把離散幅值分為均勻的等級量化級即把離散幅值分為均勻的等級 量化級是量化級是2的整數(shù)次冪，如分為的整數(shù)次冪，如分為128級、級、256級等級等量化等級越高，表示離散信號的精度越高量化等級越高，表示離散信號的精度越高 (3) 編碼編碼n定義定義 將量化后的離散值轉(zhuǎn)換為一定位數(shù)的二進制將量化后的離散值轉(zhuǎn)換為一定位數(shù)的二進制數(shù)值。數(shù)值。n量化級為量化級為N時，對應的二進制位數(shù)為時，對應的二進

25、制位數(shù)為log2N PCMPCM編碼過程編碼過程2.3.3 多路復用技術n信道共享和多路復用技術產(chǎn)生原因信道共享和多路復用技術產(chǎn)生原因n多路復用多路復用：利用一條物理信道同時傳輸多：利用一條物理信道同時傳輸多路信息的過程。路信息的過程。信道信道信道共享信道(a) 不使用復用技術(b) 使用復用技術 1)1)頻分多路復用頻分多路復用(FDM)(FDM) n FDM：就是將具有一定帶寬的信道分割為若干個有較小頻帶的子信道，每個子信道供一個用戶使用。n FDM的所有用戶在同樣的時間同樣的時間占用不同的帶寬資源不同的帶寬資源FDMFDM子信道示意圖子信道示意圖頻率頻率時間時間子信道子信道D D子信道子

26、信道C C子信道子信道B B子信道子信道A A可用頻段可用頻段2) 2) 時分多路復用時分多路復用(TDM)(TDM)n時分多路復用時分多路復用：將時間分成一個個等長：將時間分成一個個等長的的時分復用幀時分復用幀(TDM(TDM幀幀) )，每幀再分為若，每幀再分為若干時隙，輪換地為多個用戶使用。干時隙，輪換地為多個用戶使用。n每個用戶在每個每個用戶在每個 TDM TDM 幀中占用固定序幀中占用固定序號的時隙，這些時隙組成一個子信道號的時隙，這些時隙組成一個子信道nTDMTDM的所有用戶是在的所有用戶是在不同的時間不同的時間占用占用同同樣的頻帶寬度樣的頻帶寬度。TDM子信道示意圖子信道示意圖頻率

27、頻率時間時間B C DB C DB C DB C DAAAATDM 幀幀TDM 幀幀TDM 幀幀TDM 幀幀可可用用頻頻段段組成子信道組成子信道A的時隙的時隙nTDM分為兩種：分為兩種：n同步時分多路復用同步時分多路復用 分配給每個用戶的時隙固定，空閑時隙不能被分配給每個用戶的時隙固定，空閑時隙不能被其它用戶占用其它用戶占用n異步時分多路復用異步時分多路復用(又稱又稱統(tǒng)計時分多路復用統(tǒng)計時分多路復用STDM) 動態(tài)分配時隙，空閑時隙可以被其它用戶占用動態(tài)分配時隙，空閑時隙可以被其它用戶占用3)3)波分多路復用波分多路復用(WDM)(WDM)nWDM相當于光的頻分復用相當于光的頻分復用nWDM指

28、在一根光纖上能同時傳送多指在一根光纖上能同時傳送多個波長（頻率）不同的光載波的復用個波長（頻率）不同的光載波的復用技術技術不考4)4)碼分多路復用碼分多路復用(CDM)(CDM)nCDM是基于碼型分割信道的共享信道方法是基于碼型分割信道的共享信道方法n常用名詞是常用名詞是碼分多址碼分多址 CDMA (Code Division Multiple Access)。n每個用戶在每個用戶在同樣的時間同樣的時間使用使用同樣的頻帶同樣的頻帶通信通信n各用戶使用各用戶使用不同碼型不同碼型，彼此不會造成干擾，彼此不會造成干擾n每個比特時間劃分為每個比特時間劃分為 m 個短的間隔，稱為個短的間隔，稱為碼碼片片

29、(chip)碼片序列(chip sequence) n每個站被指派一個唯一的每個站被指派一個唯一的 m m bit bit 碼片序列。碼片序列。如發(fā)送比特如發(fā)送比特 1 1，則發(fā)送自己的，則發(fā)送自己的 m m bit bit 碼片序列碼片序列如發(fā)送比特如發(fā)送比特 0 0，則發(fā)送該碼片序列的二進制反碼，則發(fā)送該碼片序列的二進制反碼n例如，例如，S S站的站的 8 bit 8 bit 碼片序列是碼片序列是 0001101100011011發(fā)送比特發(fā)送比特 1 1 時，就發(fā)送序列時，就發(fā)送序列 0001101100011011發(fā)送比特發(fā)送比特 0 0 時，就發(fā)送序列時，就發(fā)送序列 111001001

30、1100100n將碼片中的將碼片中的0 0寫為寫為-1,1-1,1寫為寫為+1+1，上述，上述S S站的碼片序列可站的碼片序列可寫為：寫為：(1 1 1 +1 (1 1 1 +1 +1+1 1 +1 1 +1 +1+1) ) CDMA 的重要特點n每個站分配的碼片序列特點 必須各不相同 必須互相正交碼片序列的正交關系碼片序列的正交關系 n令向量令向量 S S 表示站表示站 S S 的碼片向量的碼片向量 令向量令向量 T T 表示其它任何站的碼片向量表示其它任何站的碼片向量 n兩個不同站的碼片序列正交，就是向量兩個不同站的碼片序列正交，就是向量 S S 和和 T T 的的規(guī)格化規(guī)格化內(nèi)積內(nèi)積都是

31、都是 0 0： 011miiiTSmTSn例：令向量例：令向量 S S 為為(1 1 1 +1 (1 1 1 +1 +1+1 1 +1 1 +1 +1+1) )， 向量向量 T T 為為(1 1 +1 1 +1 (1 1 +1 1 +1 +1+1 +1+1 1) 1)， S S與與T T是否正交？是否正交？ 解：把向量解：把向量 S S 和和 T T 的各分量值代入上式就可看出這的各分量值代入上式就可看出這 兩個碼片序列是正交的。兩個碼片序列是正交的。 =11-0miiiSTmS T反（）n任何一個碼片向量和該碼片向量自己的規(guī)格任何一個碼片向量和該碼片向量自己的規(guī)格化內(nèi)積都是化內(nèi)積都是1 1

32、。n一個碼片向量和該碼片反碼的向量的規(guī)格化一個碼片向量和該碼片反碼的向量的規(guī)格化內(nèi)積值是內(nèi)積值是 11。 正交關系的另一個重要特性 mimiimiiimSmSSm112211) 1(111SSmimimi=1m(-Si2)m(Si)反反Sim11)1(111S反反S1CDMA 的工作原理 S 站的碼片序列 S110ttttttm 個碼片tS 站發(fā)送的信號 SxT 站發(fā)送的信號 Tx總的發(fā)送信號 Sx + Tx規(guī)格化內(nèi)積 S Sx規(guī)格化內(nèi)積 S Tx數(shù)據(jù)碼元比特發(fā)送端接收端S (Sx+Tx)=S Sx+ S Tx= S Sx= +1 S站發(fā)送位站發(fā)送位1 -1 S站發(fā)送位站發(fā)送位00 S站沒發(fā)送

33、數(shù)據(jù)站沒發(fā)送數(shù)據(jù) 例1：共有3個站進行CDMA通信，3個站的碼片序列分別為：A(-1-1-1+1+1-1+1+1),B(-1-1+1-1+1+1+1-1),C(-1+1-1+1+1+1-1-1),現(xiàn)收到這樣的碼片序列X(-1+1-3+1-1-3+1+1),那么，A、B、C 3個站分別發(fā)送了什么數(shù)據(jù)呢？所以，A站發(fā)送的是位1=8i=1XiAi81X XA A=+1X XB B=-1所以，B站發(fā)送的是位0X XC C=0所以，C站未發(fā)送數(shù)據(jù)例2：在一個CDMA移動通信系統(tǒng)中，A、B、C站分配的碼片序列分別為(-1-1-1+1+1-1+1+1)、(-1-1+1-1+1+1+1-1)和(-1+1-1+

34、1+1+1-1-1)，某一時刻A發(fā)送數(shù)據(jù)位0，B發(fā)送數(shù)據(jù)1，C未發(fā)送，則接收C站信息的接收者收到的信號是什么？解：A要發(fā)送位0，則將其碼片反碼的序列發(fā)送出去，即 發(fā)送(+1+1+1-1-1+1-1-1) B要發(fā)送位1，則將其碼片序列發(fā)送出去，即發(fā)送 (-1-1+1-1+1+1+1-1) C未發(fā)送數(shù)據(jù) 收到的信號是雙極性信號線性相加的結果，即 (+1+1+1-1-1+1-1-1)+(-1-1+1-1+1+1+1-1) =(0 0 +2 -2 0 +2 0 -2)作業(yè)：共有4個站進行碼分多址CDMA通信。4個站的碼片序列為：A:(-1-1-1+1+1-1+1+1)B:(-1-1+1-1+1+1+1

35、-1)C:(-1+1-1+1+1+1-1-1)D:(-1+1-1-1-1-1+1-1)現(xiàn)收到這樣的碼片序列:(-1+1-3+1-1-3+1+1)。問哪個站發(fā)送數(shù)據(jù)了？發(fā)送數(shù)據(jù)的站發(fā)送的是1還是0？2.4 數(shù)據(jù)交換技術n“交換”的含義n從字面上看， “交換”就是轉(zhuǎn)發(fā)n從通信資源的分配角度來看，“交換”就是按照某種方式動態(tài)地分配傳輸線路資源。 n常用的數(shù)據(jù)交換技術 電路交換、報文交換、分組交換2.4.1.2.4.1.電路交換技術電路交換技術電路交換的三個階段：電路交換的三個階段：建立電路建立電路傳輸數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)拆除電路拆除電路nA 和 B 通話經(jīng)過四個交換機n通話在 A 到 B 的連接上進行(交換

36、機交換機交換機交換機用戶線用戶線中繼線中繼線BDCA電路交換過程n電路交換的特點電路交換的特點有電路的建立和拆除過程有電路的建立和拆除過程電路建立以后為專用線路電路建立以后為專用線路實時性好實時性好n出現(xiàn)的問題出現(xiàn)的問題計算機數(shù)據(jù)具有突發(fā)性計算機數(shù)據(jù)具有突發(fā)性這導致專用線路的利用率很低這導致專用線路的利用率很低2.4.2 2.4.2 報文交換技術報文交換技術n以報文為單位交換信息。以報文為單位交換信息。n報文交換特點報文交換特點無呼叫建立和專用線路無呼叫建立和專用線路存儲存儲- -轉(zhuǎn)發(fā)式的發(fā)送技術轉(zhuǎn)發(fā)式的發(fā)送技術報文交換過程報文交換過程 發(fā)送報文發(fā)送報文傳傳輸輸暫存暫存- -轉(zhuǎn)發(fā)轉(zhuǎn)發(fā)傳傳輸輸暫

37、存暫存- -轉(zhuǎn)發(fā)轉(zhuǎn)發(fā)傳輸傳輸接收報文接收報文n與電路交換比較，優(yōu)點為與電路交換比較，優(yōu)點為不存在專用線路，線路利用率較高不存在專用線路，線路利用率較高系統(tǒng)很容易把一個報文送到多個目的站點系統(tǒng)很容易把一個報文送到多個目的站點出現(xiàn)的問題出現(xiàn)的問題報文傳輸延遲較長報文傳輸延遲較長( (特別是發(fā)生傳輸錯誤后特別是發(fā)生傳輸錯誤后) )不能滿足實時或交互式通信要求不能滿足實時或交互式通信要求2.4.3 2.4.3 分組交換技術分組交換技術n基本思想基本思想數(shù)據(jù)分組數(shù)據(jù)分組路由選擇路由選擇存儲轉(zhuǎn)發(fā)存儲轉(zhuǎn)發(fā)n分組交換特點分組交換特點無呼叫建立和專用通路無呼叫建立和專用通路存儲存儲- -轉(zhuǎn)發(fā)式的發(fā)送技術轉(zhuǎn)發(fā)式的

38、發(fā)送技術數(shù)據(jù)分成分組進行發(fā)送數(shù)據(jù)分成分組進行發(fā)送報文1101000110101010110101011100010011010010報文較長，不便于傳輸(1)(1)數(shù)據(jù)分組數(shù)據(jù)分組數(shù)據(jù)段1數(shù)據(jù)段2數(shù)據(jù)段3報文 第一步：在發(fā)送端，先把較長的報文分成若干個較第一步：在發(fā)送端，先把較長的報文分成若干個較 短的、長度固定的數(shù)據(jù)段短的、長度固定的數(shù)據(jù)段數(shù) 據(jù) 段 1 數(shù) 據(jù) 段 2 數(shù) 據(jù) 段 3報文第二步：每個數(shù)據(jù)段前面添加上首部構成分組首部首部首部分組 1分組 2分組 3請注意：現(xiàn)在左邊是“前面”第三步：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) 段 1 首部分組

39、 1數(shù) 據(jù) 段 2首部分組 2數(shù) 據(jù) 段 3首部分組 3分組首部的重要性n每一個分組的首部都含有地址等控制信息。n每個結點交換機根據(jù)收到的分組首部中的地址信息，把分組轉(zhuǎn)發(fā)到下一個結點交換機。n用這樣的存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式，最后分組就能到達最終目的地。第四步：接收端收到分組后剝?nèi)ナ撞窟€原成報文數(shù) 據(jù) 段 1首部分組 1數(shù) 據(jù) 段 2首部分組 2數(shù) 據(jù) 段 3首部分組 3收到的數(shù)據(jù)數(shù) 據(jù)數(shù) 據(jù)數(shù) 據(jù)第五步：在接收端把收到的數(shù)據(jù)恢復成為原來的報文。這里，假定分組在傳輸過程中沒有出現(xiàn)差錯，在轉(zhuǎn)發(fā)時也沒有被丟棄。報文1101000110101010110101011100010011010010H1A互聯(lián)網(wǎng)BD

40、ECH5H6H4H2H3H1 向 H5 發(fā)送分組H2 向 H6 發(fā)送分組注意分組路徑的變化！路由器主機(2) (2) 路由選擇路由選擇(3)(3)存儲轉(zhuǎn)發(fā)存儲轉(zhuǎn)發(fā)H1A互聯(lián)網(wǎng)BDECH5H6H4H2H3H1 向 H5 發(fā)送分組路由器主機在路由器 E 暫存查找轉(zhuǎn)發(fā)表找到轉(zhuǎn)發(fā)的端口最后到達目的主機 H5在路由器 C 暫存查找轉(zhuǎn)發(fā)表找到轉(zhuǎn)發(fā)的端口在路由器 A 暫存查找轉(zhuǎn)發(fā)表找到轉(zhuǎn)發(fā)的端口分組交換優(yōu)點：分組交換優(yōu)點：n傳輸延遲小，提高了傳輸速率傳輸延遲小，提高了傳輸速率 n出錯概率小，出錯時重傳分組比報文開銷小出錯概率小，出錯時重傳分組比報文開銷小n降低對網(wǎng)絡結點存儲容量的要求降低對網(wǎng)絡結點存儲容量的

41、要求n分組在不同鏈路并發(fā)傳送，提高了傳輸效率分組在不同鏈路并發(fā)傳送，提高了傳輸效率和線路利用率和線路利用率分組交換出現(xiàn)的問題：分組交換出現(xiàn)的問題：n分組封裝與重組會產(chǎn)生一定的開銷分組封裝與重組會產(chǎn)生一定的開銷 三種交換方式的數(shù)據(jù)傳輸過程P1P2P3P4P1P2P3P4P3P4報文報文報文A B C D A B C DA B C D報文交換電路交換分組交換t連接建立數(shù)據(jù)傳送報文P2P1連接釋放數(shù)據(jù)傳送的特點比特流直達終點報文報文報文分組 分組 分組存儲轉(zhuǎn)發(fā)存儲轉(zhuǎn)發(fā)存儲轉(zhuǎn)發(fā)存儲轉(zhuǎn)發(fā)設共k段鏈路，每段鏈路傳播時延為d秒，報文長度為l，每段鏈路發(fā)送速率為v，電路建立時間為s，結點處理和排隊時延忽略不計

42、。分組長度為p，分組首部為m。n電路交換時延 電路建立時間+發(fā)送報文時延+k段傳播時延=s+l/v+kdn報文交換時延 k個結點發(fā)送報文時延+k段傳播時延 = kl/v + kdn分組交換時延 設需劃分n個分組，l/(p-m) 若能整除，則n= l/(p-m)，否則n= l/(p-m)+1，此時分組交換時延為； 第1個分組的k段發(fā)送時延+第1個分組的k段傳播時延+ n-1個分組的1段發(fā)送時延=kp/v+kd+(n-1)p/v三種交換技術對比三種交換技術對比n電路交換存在呼叫建立，專用線路不傳送電路交換存在呼叫建立，專用線路不傳送數(shù)據(jù)時浪費資源。數(shù)據(jù)時浪費資源。n報文交換沒有呼叫建立，只有發(fā)送數(shù)

43、據(jù)時報文交換沒有呼叫建立，只有發(fā)送數(shù)據(jù)時才占用線路，但傳輸延遲較長才占用線路，但傳輸延遲較長n分組交換除了報文交換的特點外，還有傳分組交換除了報文交換的特點外，還有傳輸延遲小的優(yōu)點輸延遲小的優(yōu)點例1：在圖2.8所示的采用“存儲-轉(zhuǎn)發(fā)”方式分組的交換網(wǎng)絡中，所有鏈路的數(shù)據(jù)傳輸速度為100Mbps，分組大小為1000B，其中分組頭大小為20B，若主機H1向主機H2發(fā)送一個大小為980000B的文件，則在不考慮分組拆裝時間和傳播延遲的情況下，從H1發(fā)送到H2接收完為止，需要的時間至少是多少？ 2010年全國考研題H1H2劃分分組數(shù)為：劃分分組數(shù)為：980000/(1000-20)=1000對于每個分

44、組發(fā)送時延：對于每個分組發(fā)送時延：(1000*8)/(100*106)=0.08ms總的時間至少為：總的時間至少為：0.08*3+0.08*999=80.16ms作業(yè)：要傳送的報文共1024bit，從源站到目的站共經(jīng)過3段鏈路，每段鏈路的傳播時延為10ms，數(shù)據(jù)率為1Mbps。在電路交換時電路的建立時間為100ms。在分組交換時，分組長度為672bit，首部長度為160bit，且各結點的排隊等待時間可忽略不計。(1)計算在電路交換時的時延 (2)計算在分組交換時的時延2.5 流量控制n流量控制：指控制發(fā)送方的發(fā)送能力不超過接收方的接收能力n常見的流量控制協(xié)議包括：停止-等待協(xié)議連續(xù)ARQ協(xié)議選

45、擇重傳ARQ協(xié)議采用滑動窗口機制2.5.1 停止-等待協(xié)議n常稱為自動重傳請求ARQ(Automatic Repeat reQuest)n協(xié)議描述：當發(fā)送方發(fā)送完一個數(shù)據(jù)幀后，便等待接收方發(fā)回的確認幀只有當確認幀到達后，才能發(fā)送下一個數(shù)據(jù)幀若計時器超時而仍未收到確認幀，則重傳剛剛發(fā)送過的數(shù)據(jù)幀。超時重傳 M1(a) 無差錯情況A發(fā)送 M1確認 M1B發(fā)送 M2發(fā)送 M3確認 M2確認 M3A發(fā)送 M1B發(fā)送 M2確認 M1丟棄有差錯的數(shù)據(jù)幀(b) 超時重傳ttttA發(fā)送 M1B超時重傳 M1發(fā)送 M2丟棄重復的 M1重傳確認M1(a) 確認丟失確認 M1A發(fā)送 M1B超時重傳 M1發(fā)送 M2丟

46、棄重復的 M1重傳確認M1(b) 確認遲到確認 M1收下遲到的確認,但什么也不做tttt超時重傳n發(fā)送方每發(fā)送一個數(shù)據(jù)幀，就對這個數(shù)據(jù)幀設置一次超時計時器。n只要超時計時器設置的重傳時間已到，但發(fā)送方還沒有收到接收方的確認，就要向接收方重傳這個數(shù)據(jù)幀。請注意n在發(fā)送完一個數(shù)據(jù)幀后，必須暫時保留已發(fā)送數(shù)據(jù)幀的副本。n數(shù)據(jù)幀和確認幀都必須進行編號，并且序號循環(huán)使用。n超時計時器的重傳時間應當比數(shù)據(jù)幀的平均往返時延更長一些。 ack2ack1ack0發(fā)送方發(fā)送方接收方接收方0112時間時間0E12超時重傳出錯2.5.2 連續(xù)ARQ協(xié)議n協(xié)議提出原因協(xié)議提出原因 改進停止改進停止- -等待協(xié)議等待協(xié)議

47、提高信道利用率提高信道利用率n協(xié)議描述協(xié)議描述數(shù)據(jù)幀數(shù)據(jù)幀按序按序從發(fā)送方流向接收方從發(fā)送方流向接收方發(fā)送方發(fā)送方在發(fā)送完一個數(shù)據(jù)幀后，不是停下來等待在發(fā)送完一個數(shù)據(jù)幀后，不是停下來等待確認幀，而是可以連續(xù)再發(fā)送若干個數(shù)據(jù)幀確認幀，而是可以連續(xù)再發(fā)送若干個數(shù)據(jù)幀出錯幀處理方法出錯幀處理方法：接收方接收方等待發(fā)送方重發(fā)該幀，等待發(fā)送方重發(fā)該幀，對其它發(fā)送方發(fā)來的幀均丟棄，對其它發(fā)送方發(fā)來的幀均丟棄，發(fā)送方發(fā)送方重發(fā)包括重發(fā)包括該幀在內(nèi)的后面該幀在內(nèi)的后面N N幀幀n附加說明附加說明連續(xù)連續(xù)ARQARQ協(xié)議又叫后退協(xié)議又叫后退N N幀幀ARQARQ協(xié)議協(xié)議(Go Back N,GBN)(Go Ba

48、ck N,GBN)接收方可以累計確認接收方可以累計確認ack62013423401EDD2345656發(fā)送方發(fā)送方接收方接收方重傳重傳24ack0ack1ack2ack3ack4出錯出錯 被丟棄的被丟棄的數(shù)據(jù)幀數(shù)據(jù)幀超時間隔超時間隔ack52.5.3 選擇重傳ARQ協(xié)議n選擇重傳(Selective Repeat)協(xié)議 (SR)n協(xié)議提出原因：改進連續(xù)ARQ協(xié)議減少重傳幀數(shù)，設法只重傳 出錯的數(shù)據(jù)幀n協(xié)議描述：出錯幀的處理方法接收方發(fā)現(xiàn)某幀出錯后，接收方對后面?zhèn)鱽淼膸粊G棄，而是把它們放在一個緩沖區(qū)中發(fā)送方只對出錯幀進行重傳接收方收到重傳幀后，就將已收到的其余幀一起按正確的順序遞交網(wǎng)絡層，且只

49、對最高序號幀進行確認。2013425601E342567878發(fā)送端發(fā)送端接收端接收端重傳重傳超時間隔超時間隔ack0ack1ack4ack5ack6ack7ack8出錯出錯 被緩沖的被緩沖的數(shù)據(jù)幀數(shù)據(jù)幀將將2 24 4傳傳給網(wǎng)絡層給網(wǎng)絡層2.5.4 滑動窗口機制n滑動窗口機制是從發(fā)送和接收兩方面限制用戶資源需求，并通過接收方來控制發(fā)送方的數(shù)量n發(fā)送方在發(fā)送窗口尺寸允許下，一次可連續(xù)發(fā)送多個數(shù)據(jù)幀n接收方在接收窗口尺寸允許下，可接收多個數(shù)據(jù)幀，并對多個數(shù)據(jù)幀一次進行確認發(fā)送窗口和接收窗口發(fā)送窗口n發(fā)送窗口是指發(fā)送方允許連續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)幀的序列表n發(fā)送窗口的大小限制了發(fā)送方的已發(fā)送但未被確認的數(shù)據(jù)幀

50、的數(shù)目。接收窗口n接收窗口是指接收方允許接收數(shù)據(jù)幀的序列表n凡是到達接收窗口內(nèi)的數(shù)據(jù)幀才被接收，在窗口外的其它數(shù)據(jù)幀被丟棄窗口滑動方法發(fā)送窗口滑動方法n 發(fā)送方收到確認ACKi(i為接收方期望收到的序號)后，將發(fā)送窗口向前滑動到起始序號為i的位置，然后根據(jù)收到的接收窗口大小來設置發(fā)送窗口大小接收窗口滑動方法n 接收方對按序收到數(shù)據(jù)中的最高序號j(j為接收方最后正確接收的序號)給出確認ACKj+1，然后將接收窗口向前滑動到起始序號為j+1的位置窗口的滑動過程前移不允許發(fā)送已發(fā)送并收到確認A 的發(fā)送窗口 = 20允許發(fā)送的序號26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37

51、38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56B 期望收到的序號31前沿后沿前移收縮根據(jù) B 給出的確認號31,接收窗口大小20A構造出自己的發(fā)送窗口TCP 標準強烈不贊成發(fā)送窗口前沿向后收縮 不允許發(fā)送已發(fā)送并收到確認A 的發(fā)送窗口位置不變允許發(fā)送但尚未發(fā)送26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55已發(fā)送但未收到確認56P1P2P3不允許接收已發(fā)送確認并交付主機B 的接收窗口允許接收26 27

52、 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56未按序收到可用窗口A 發(fā)送了 11 個數(shù)據(jù)幀P3 P1 = A 的發(fā)送窗口(又稱為通知窗口)P2 P1 = 已發(fā)送但尚未收到確認的數(shù)據(jù)幀P3 P2 = 允許發(fā)送但尚未發(fā)送的數(shù)據(jù)幀(又稱可用窗口或有效窗口)注意:B只能對按序收到的數(shù)據(jù)的最高序號給出確認確認號？允許發(fā)送但尚未發(fā)送A 的發(fā)送窗口向前滑動26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 4

53、7 48 49 50 51 52 53 54 55已發(fā)送并收到確認不允許發(fā)送已發(fā)送但未收到確認56P1P2P3允許接收B 的接收窗口向前滑動26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55已發(fā)送確認并交付主機不允許接收56未按序收到A 收到新的確認號34，接收窗口大小20，發(fā)送窗口向前滑動，可用窗口增大 先存下，等待缺少的數(shù)據(jù)的到達B收到31號幀，把3133號幀交付給主機，接收窗口向前移動3個序號，并給A發(fā)確認不允許發(fā)送已發(fā)送并收到確認A 的發(fā)送窗口已滿，可用窗口為

54、零26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55已發(fā)送但未收到確認56P1P2P3A 的發(fā)送窗口內(nèi)的序號都已用完，但還沒有再收到確認，必須停止發(fā)送。 ACK = 1, ack = 601, rwnd = 0ACK = 1, ack = 501, rwnd = 100ACK = 1, ack = 201, rwnd = 300seq = 1, DATAseq = 201, DATAseq = 401, DATAseq = 301, DATAseq = 101, DA

55、TAseq = 201, DATAseq = 501, DATAAB允許 A 發(fā)送序號 201 至 500 共 300 幀A 發(fā)送了序號 101 至 200，還能發(fā)送 200 幀A 發(fā)送了序號 301 至 400，還能再發(fā)送 100 幀新數(shù)據(jù)A 發(fā)送了序號 1 至 100，還能發(fā)送 300 幀A 發(fā)送了序號 401 至 500，不能再發(fā)送新數(shù)據(jù)了A 超時重傳舊的數(shù)據(jù)，但不能發(fā)送新的數(shù)據(jù)允許 A 發(fā)送序號 501 至 600 共 100 幀A 發(fā)送了序號 501 至 600，不能再發(fā)送了不允許 A 再發(fā)送（到序號 600 為止的數(shù)據(jù)都收到了）丟失！利用滑動窗口進行流量控制舉例A 向 B 發(fā)送數(shù)據(jù)

56、。在連接建立時，B 告訴 A：“我的接收窗口 rwnd = 400（數(shù)據(jù)幀）”。流量控制各協(xié)議的窗口大小發(fā)送窗口大小 接收窗口大小停止-等待協(xié)議11連續(xù)ARQ協(xié)議N1選擇重傳ARQ協(xié)議NM最大窗口尺寸問題討論設幀序號位數(shù)為Q，發(fā)送窗口大小為WT，接收窗口大小為WR，為了能區(qū)分出新幀和重傳幀，需滿足如下條件:n停止-等待協(xié)議 Q = 1，則 WT 和 WR 只能為1，滿足WT+WR2Qn連續(xù)ARQ協(xié)議 WR只能為1，由WT+WR2Q可知，WT 2Q-1 n選擇重傳ARQ協(xié)議WT + WR 2QWT+WR2QWT WR不考慮擁塞控制， WT = WR 2Q-1考慮擁塞控制，請自行討論?幀序號位數(shù)為

57、3，發(fā)送窗口WT和接收窗口WR的大小都為7，則會出現(xiàn)如下情況：發(fā)送方 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7接收方 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7發(fā)送方 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7接收方 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7數(shù)據(jù)幀正確接收發(fā)送方 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7接收方 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7確認幀丟失0 1 2 3 4 5重疊幀信道利用率問題討論設發(fā)送一個數(shù)據(jù)幀時延TD，往返時延RTT，發(fā)送一

58、個確認幀時延TA(常忽略不計)，信道利用率為Un停止-等待協(xié)議n連續(xù)ARQ協(xié)議和選擇重傳ARQ協(xié)議 設發(fā)送窗口大小為P，并且滿足PTDTD+RTT+TA U = TD / ( TD + RTT + TA )U = PTD / (TD+RTT+TA)U = TD / ( TD + RTT )不計TAU = PTD / ( TD + RTT )不計TA三個協(xié)議的發(fā)送周期相同不考例1：若采用后退N幀ARQ協(xié)議進行流量控制，幀編號字段為7位，則發(fā)送窗口的最大尺寸為( ) A.7 B.8 C.127 D.128例2：數(shù)據(jù)鏈路層采用Go Back n方式進行流量控制，發(fā)送方已經(jīng)發(fā)送了編號為06的幀。當計時

59、器超時時，1號幀的確認還沒有返回，則發(fā)送方需要重發(fā)的幀數(shù)是( ) A.1 B.2 C.5 D.6例3：在選擇重傳協(xié)議(SR)中，當幀的序號字段為3比特，為保證新滑動的窗口與舊的窗口不產(chǎn)生幀編號的重疊，則發(fā)送窗口的最大尺寸是( ) A.2 B.4 C.6 D.8例4：數(shù)據(jù)鏈路層采用選擇重傳協(xié)議(SR)傳輸數(shù)據(jù)，發(fā)送方已發(fā)送了03號數(shù)據(jù)幀，現(xiàn)0、2號幀依次超時，則此時需要重傳的幀數(shù)是( ) A.1 B.2 C.3 D.4CDBB例5：在數(shù)據(jù)傳輸速率為100Kbps的衛(wèi)星信道上發(fā)送長度為1Kb的幀，單程傳播時延為0.27s。假設確認總是由數(shù)據(jù)幀捎帶，幀頭很短，幀序號的長度為3bit。對于下列三種協(xié)議

60、，可以取得的最大信道利用率是多少？(1)停止-等待協(xié)議 (2)連續(xù)ARQ協(xié)議 (3)選擇重傳ARQ協(xié)議解：三種協(xié)議的發(fā)送周期相同，均為 1/100+0.27+1/100+0.27=0.56s (1)發(fā)送一個數(shù)據(jù)幀的時間為 1/100=0.01s 故 U1=0.01/0.56=1.8% (2)發(fā)送窗口最大值為23-1=7 故 U2=0.01*7/0.56=12.5% (3)發(fā)送窗口最大值為23-1=4 故 U3=0.01*4/0.56=7.1%不考作業(yè)：1.數(shù)據(jù)鏈路層采用了后退N幀(GBN)協(xié)議，發(fā)送方已經(jīng)發(fā)送了編號為07的幀。當計時器超時時，若發(fā)送方只收到0、2、3號幀的確認，則發(fā)送方需要重發(fā)