第二章物理層和數(shù)據(jù)鏈路層

1、第二章第二章 物理層和數(shù)據(jù)鏈路層物理層和數(shù)據(jù)鏈路層計算機網(wǎng)絡與通信計算機網(wǎng)絡與通信第第1 1頁頁第二章第二章 物理層和數(shù)據(jù)鏈路層物理層和數(shù)據(jù)鏈路層計算機網(wǎng)絡與通信計算機網(wǎng)絡與通信第第2 2頁頁2.1 數(shù)據(jù)通信基礎知識數(shù)據(jù)通信基礎知識2.2 多路復用多路復用2.3 數(shù)據(jù)交換數(shù)據(jù)交換2.5 數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層 本章主要討論數(shù)據(jù)通信的一些基本概念、本章主要討論數(shù)據(jù)通信的一些基本概念、原理和技術，物理層和數(shù)據(jù)鏈路層相關協(xié)議。原理和技術，物理層和數(shù)據(jù)鏈路層相關協(xié)議。 2.4 物理層物理層第二章第二章 物理層和數(shù)據(jù)鏈路層物理層和數(shù)據(jù)鏈路層計算機網(wǎng)絡與通信計算機網(wǎng)絡與通信第第3 3頁頁1.數(shù)據(jù)通信的定義數(shù)

2、據(jù)通信的定義 指按照一定的通信協(xié)議，將數(shù)據(jù)以某種信號的方式，指按照一定的通信協(xié)議，將數(shù)據(jù)以某種信號的方式，通過數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)來完成數(shù)據(jù)信息的傳輸、交換、存儲通過數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)來完成數(shù)據(jù)信息的傳輸、交換、存儲和處理的過程。和處理的過程。 辨析：辨析： 信息、數(shù)據(jù)、信號、數(shù)字通信與數(shù)據(jù)通信信息、數(shù)據(jù)、信號、數(shù)字通信與數(shù)據(jù)通信。第二章第二章 物理層和數(shù)據(jù)鏈路層物理層和數(shù)據(jù)鏈路層計算機網(wǎng)絡與通信計算機網(wǎng)絡與通信第第4 4頁頁2.數(shù)據(jù)通信的質(zhì)量指標數(shù)據(jù)通信的質(zhì)量指標（1）有效性：）有效性：指在給定的信道中單位時間內(nèi)能傳輸信息指在給定的信道中單位時間內(nèi)能傳輸信息量的多少，即用傳輸信息的速率來衡量。量的多少，即

3、用傳輸信息的速率來衡量。 信息速率信息速率，也稱信息傳輸速率（或稱比特率），用，也稱信息傳輸速率（或稱比特率），用Rb來標記，它表示單位時間內(nèi)通過信道的信息量，單位來標記，它表示單位時間內(nèi)通過信道的信息量，單位是比特是比特/秒（秒（b/s或或bps）。）。 碼元速率碼元速率，也稱碼元傳輸速率（或稱調(diào)制速率、波，也稱碼元傳輸速率（或稱調(diào)制速率、波特率），用特率），用Rs標記，它表示單位時間內(nèi)信道上實際傳輸標記，它表示單位時間內(nèi)信道上實際傳輸碼元個數(shù)或脈沖個數(shù)（可以是多進制），單位是波特碼元個數(shù)或脈沖個數(shù)（可以是多進制），單位是波特（Baud）。）。 Baud T1Rsb/s MlogRR2sb第

4、二章第二章 物理層和數(shù)據(jù)鏈路層物理層和數(shù)據(jù)鏈路層計算機網(wǎng)絡與通信計算機網(wǎng)絡與通信第第5 5頁頁（2）可靠性：）可靠性：指接收信息的準確程度，可用錯誤率（差指接收信息的準確程度，可用錯誤率（差錯率）來度量。錯率）來度量。誤比特率（誤信率）誤比特率（誤信率）: :傳傳輸輸總總比比特特數(shù)數(shù)錯錯誤誤比比特特數(shù)數(shù)bP誤碼元率（誤符號率）誤碼元率（誤符號率）: : 傳傳輸輸總總碼碼元元數(shù)數(shù)錯錯誤誤碼碼元元數(shù)數(shù)sP二、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型二、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)是指以計算機為中心，通過通信線路數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)是指以計算機為中心，通過通信線路連接分布在遠程的數(shù)據(jù)終端設備而傳輸數(shù)據(jù)信息的通信連接分布在遠程

5、的數(shù)據(jù)終端設備而傳輸數(shù)據(jù)信息的通信系統(tǒng)。系統(tǒng)。 從系統(tǒng)結構來看，數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)主要由從系統(tǒng)結構來看，數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)終端設數(shù)據(jù)終端設備（備（DTEDTE，Data Terminal EquipmentData Terminal Equipment）、數(shù)據(jù)電路終接）、數(shù)據(jù)電路終接設備（設備（DCEDCE，Data Circuit-terminating EquipmentData Circuit-terminating Equipment）和和傳輸信道傳輸信道三個主要部分構成。三個主要部分構成。 第二章第二章 物理層和數(shù)據(jù)鏈路層物理層和數(shù)據(jù)鏈路層計算機網(wǎng)絡與通信計算機網(wǎng)絡與通信第第6 6頁頁

6、 接接口口 數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)輸輸入入輸輸出出設設備備 傳傳輸輸控控制制器器 數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)電電路路終終接接設設備備 傳傳輸輸信信道道 數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)電電路路終終接接設設備備 通通信信控控制制器器 中中央央處處理理機機 DTE DCE DTE 接接口口 DCE 數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)電電路路 數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)鏈鏈路路 數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)站站 數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)站站 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)模型數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)模型 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)模型數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)模型(課本課本P32)第二章第二章 物理層和數(shù)據(jù)鏈路層物理層和數(shù)據(jù)鏈路層計算機網(wǎng)絡與通信計算機網(wǎng)絡與通信第第7 7頁頁數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)實例數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)實例 傳輸傳輸系統(tǒng)系統(tǒng)輸輸入入信信息息輸輸入入數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)發(fā)送發(fā)送的信號的信號接收接收的信號

7、的信號輸輸出出數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)源點源點終點終點發(fā)送器發(fā)送器接收器接收器調(diào)制解調(diào)器調(diào)制解調(diào)器PC 機機公用電話網(wǎng)公用電話網(wǎng)調(diào)制解調(diào)器調(diào)制解調(diào)器數(shù)字比特流數(shù)字比特流數(shù)字比特流數(shù)字比特流模擬信號模擬信號模擬信號模擬信號 正文正文正文正文數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)源系統(tǒng)源系統(tǒng)目的系統(tǒng)目的系統(tǒng)傳輸系統(tǒng)傳輸系統(tǒng)輸輸出出信信息息PC 機機第二章第二章 物理層和數(shù)據(jù)鏈路層物理層和數(shù)據(jù)鏈路層計算機網(wǎng)絡與通信計算機網(wǎng)絡與通信第第8 8頁頁三、信道及技術參數(shù)三、信道及技術參數(shù) 1.信道的定義信道的定義 狹義信道、廣義信道狹義信道、廣義信道 廣廣義義信信道道（調(diào)調(diào)制制信信道道） 編編碼碼器器 信信源源 信信宿宿 調(diào)調(diào)制制器器

8、轉轉換換器器 轉轉換換器器 解解調(diào)調(diào)器器 譯譯碼碼器器 傳傳輸輸媒媒介介 狹狹義義信信道道 廣廣義義信信道道（編編碼碼信信道道） 狹義信道和廣義信道狹義信道和廣義信道(課本課本P33)第二章第二章 物理層和數(shù)據(jù)鏈路層物理層和數(shù)據(jù)鏈路層計算機網(wǎng)絡與通信計算機網(wǎng)絡與通信第第9 9頁頁2.信道類型信道類型（1）有線信道和無線信道）有線信道和無線信道 （2）模擬信道和數(shù)字信道）模擬信道和數(shù)字信道 （3）專用信道和公共信道）專用信道和公共信道 （4）物理信道和邏輯信道）物理信道和邏輯信道 （5）前向信道和反向信道）前向信道和反向信道 3.信道技術參數(shù)信道技術參數(shù)（1）帶寬）帶寬 （2）頻帶利用率）頻帶利

9、用率 （3）信道容量）信道容量 2Slog1 b/sNCB22log b/sCBM第二章第二章 物理層和數(shù)據(jù)鏈路層物理層和數(shù)據(jù)鏈路層計算機網(wǎng)絡與通信計算機網(wǎng)絡與通信第第1010頁頁實際的信道（帶寬受限、有噪聲、干擾和失真）發(fā)送信號波形接收信號波形發(fā)送信號波形實際的信道（帶寬受限、有噪聲、干擾和失真）接收信號波形第二章第二章 物理層和數(shù)據(jù)鏈路層物理層和數(shù)據(jù)鏈路層計算機網(wǎng)絡與通信計算機網(wǎng)絡與通信第第1111頁頁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)fLFMFHFVHF UHF SHFEHFTHF波段104 1

10、05 106 107 108 109 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第二章第二章 物理層和數(shù)據(jù)鏈路層物理層和數(shù)據(jù)鏈路層計算機網(wǎng)絡與通信計算機網(wǎng)絡與通信第第1212頁頁（1）雙絞線）雙絞線(課本課本P36) 塑料護套 色碼絕緣外皮 銅芯導體 塑料護套 色碼絕緣外皮 銅芯導體 屏蔽層 （2）同軸電纜）同軸電纜 第二章第二章 物理層和數(shù)據(jù)鏈路層物理層和數(shù)據(jù)鏈路層計算機網(wǎng)絡與通信計算機網(wǎng)絡與通信第第1313頁

11、頁（3）光纖光纖 單芯光纜單芯光纜多芯光纜多芯光纜第二章第二章 物理層和數(shù)據(jù)鏈路層物理層和數(shù)據(jù)鏈路層計算機網(wǎng)絡與通信計算機網(wǎng)絡與通信第第1414頁頁（4）微波）微波（6）紅外線）紅外線 （5）無線電波）無線電波兩者的區(qū)別：無線電波是一個廣義的概念，兩者的區(qū)別：無線電波是一個廣義的概念，從含義上講，無線電波是全向傳播，而微波從含義上講，無線電波是全向傳播，而微波是定向傳播。是定向傳播。第二章第二章 物理層和數(shù)據(jù)鏈路層物理層和數(shù)據(jù)鏈路層計算機網(wǎng)絡與通信計算機網(wǎng)絡與通信第第1515頁頁傳輸介質(zhì)傳輸介質(zhì)傳輸方式傳輸方式速率速率/工作頻帶工作頻帶傳輸距離傳輸距離性能性能價格價格應用應用雙絞線雙絞線寬帶寬

12、帶基帶基帶1Gb/s模擬模擬: 10km數(shù)字數(shù)字: 500m較好較好低低模擬模擬/數(shù)字數(shù)字信號傳輸信號傳輸50同軸電纜同軸電纜基帶基帶10Mb/s3km較好較好較低較低基帶數(shù)字信基帶數(shù)字信號號75同軸電纜同軸電纜寬帶寬帶450MHz100km較好較好較低較低模擬電視、模擬電視、數(shù)據(jù)及音頻數(shù)據(jù)及音頻光纖光纖基帶基帶40Gb/s20km以上以上很好很好較高較高遠距離高速遠距離高速數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)傳輸微波微波寬帶寬帶4-6GHz幾百幾百km好好中等中等遠程通信遠程通信衛(wèi)星衛(wèi)星寬帶寬帶1-10GHz18000km很好很好高高遠程通信遠程通信第二章第二章 物理層和數(shù)據(jù)鏈路層物理層和數(shù)據(jù)鏈路層計算機網(wǎng)絡與通信

13、計算機網(wǎng)絡與通信第第1616頁頁第二章第二章 物理層和數(shù)據(jù)鏈路層物理層和數(shù)據(jù)鏈路層計算機網(wǎng)絡與通信計算機網(wǎng)絡與通信第第1717頁頁01001011數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)(a)非歸零碼同步時鐘(b)曼徹斯特編碼(c)差分曼徹斯特編碼第二章第二章 物理層和數(shù)據(jù)鏈路層物理層和數(shù)據(jù)鏈路層計算機網(wǎng)絡與通信計算機網(wǎng)絡與通信第第1818頁頁六、傳輸方式六、傳輸方式1.并行傳輸和串行傳輸并行傳輸和串行傳輸請舉例第二章第二章 物理層和數(shù)據(jù)鏈路層物理層和數(shù)據(jù)鏈路層計算機網(wǎng)絡與通信計算機網(wǎng)絡與通信第第1919頁頁2.單工、半雙工和全雙工通信單工、半雙工和全雙工通信 能否舉例說明！第二章第二章 物理層和數(shù)據(jù)鏈路層物理層和數(shù)據(jù)鏈路層

14、計算機網(wǎng)絡與通信計算機網(wǎng)絡與通信第第2020頁頁3.同步傳輸和同步傳輸和異步傳輸異步傳輸(課本課本P42)塊開始標 志 數(shù)據(jù)塊 塊校驗序列 塊結束標 志 一個或多個SYN字符控制字符數(shù)據(jù)字符SYNSYN控制字符同步傳輸同步傳輸(Synchronous Transmission) 起始位 8 位數(shù)據(jù) （1 個字符） 停止位 校驗位 線路空閑或前面字符的停止位 線路空閑 傳輸方向 異步傳輸異步傳輸(Asynchronous Transmission)第二章第二章 物理層和數(shù)據(jù)鏈路層物理層和數(shù)據(jù)鏈路層計算機網(wǎng)絡與通信計算機網(wǎng)絡與通信第第2121頁頁七、傳輸形式七、傳輸形式1.基帶傳輸基帶傳輸 在數(shù)字

15、信道上直接傳送基帶信號的方法稱為基帶傳輸。在數(shù)字信道上直接傳送基帶信號的方法稱為基帶傳輸。2.頻帶傳輸頻帶傳輸 對原始基帶信號進行調(diào)制后送入模擬信道傳輸，這種對原始基帶信號進行調(diào)制后送入模擬信道傳輸，這種利用模擬信道傳輸數(shù)據(jù)信號的方法就是頻帶傳輸。利用模擬信道傳輸數(shù)據(jù)信號的方法就是頻帶傳輸。 基帶與頻帶舉例說明應用？第二章第二章 物理層和數(shù)據(jù)鏈路層物理層和數(shù)據(jù)鏈路層計算機網(wǎng)絡與通信計算機網(wǎng)絡與通信第第2222頁頁2.2 多路復用與差錯控制多路復用與差錯控制 一、多路復用原理一、多路復用原理(課本課本P44) 信號正交化處理單元 1 復 合 器 信道 )(1tf)(tfn)( 1tf)( tfn

16、信號正交化處理單元 n 信號正交分離處理單元 1 信號正交分離處理單元 n )( tfn)(1tf第二章第二章 物理層和數(shù)據(jù)鏈路層物理層和數(shù)據(jù)鏈路層計算機網(wǎng)絡與通信計算機網(wǎng)絡與通信第第2323頁頁二、頻分多路復用二、頻分多路復用(FDM) 是指按照頻率參量的差別來分割各路信號的。在發(fā)是指按照頻率參量的差別來分割各路信號的。在發(fā)送端使各復用信號的頻譜互不重疊，在接收端用濾波器送端使各復用信號的頻譜互不重疊，在接收端用濾波器把各路信號區(qū)分開。把各路信號區(qū)分開。 ( (回憶？回憶？) )CH2CH1CH3原帶寬原帶寬CH1CH2CH3移頻后帶寬移頻后帶寬MUXCH1 CH2 CH3帶寬復用信號帶寬復

17、用信號f復用器復用器第二章第二章 物理層和數(shù)據(jù)鏈路層物理層和數(shù)據(jù)鏈路層計算機網(wǎng)絡與通信計算機網(wǎng)絡與通信第第2424頁頁三、時分多路復用三、時分多路復用(TDM) 按照時間參量的差別來分割各路信號。將信道工作按照時間參量的差別來分割各路信號。將信道工作時間劃分為周期時間劃分為周期T T，每一周期又再劃分為若干時間間隔，每一周期又再劃分為若干時間間隔，在一個周期內(nèi)每一路信號占用一個時間間隔（通常稱為在一個周期內(nèi)每一路信號占用一個時間間隔（通常稱為時隙）。時隙）。 1.時分多路復用原理時分多路復用原理A2A1A3原始信號D2D1D3數(shù)字化信號MUX復用后的數(shù)據(jù)流復用后的數(shù)據(jù)流時隙號時隙號1231D3

18、D2D1時間片時間片12時間片時間片2D1時隙時隙D2復用器復用器t第二章第二章 物理層和數(shù)據(jù)鏈路層物理層和數(shù)據(jù)鏈路層計算機網(wǎng)絡與通信計算機網(wǎng)絡與通信第第2525頁頁3.統(tǒng)計時分復用統(tǒng)計時分復用(STDM) (課本課本P46)ABCD待發(fā)數(shù)據(jù)待發(fā)數(shù)據(jù)t1 t2 t3A1B1C1D1C2D2A2B2時間片時間片1時間片時間片2同步同步TDM帶寬浪費A1B1B2時間片時間片1時間片時間片2統(tǒng)計統(tǒng)計TDM可用帶寬C2第二章第二章 物理層和數(shù)據(jù)鏈路層物理層和數(shù)據(jù)鏈路層計算機網(wǎng)絡與通信計算機網(wǎng)絡與通信第第2626頁頁四、波分復用四、波分復用(WDM) 波分復用即為頻分復用運用于光纖信道，波分復用即為頻分

19、復用運用于光纖信道，實質(zhì)就是實質(zhì)就是光的頻分復用光的頻分復用(理由？理由？)，與，與FDM的區(qū)別僅在于的區(qū)別僅在于WDM使用使用光復用器和光分用器。光復用器和光分用器。 F2F1F3光譜光譜F1F2F3共享光纖的光譜共享光纖的光譜光纖光纖2光纖光纖3光纖光纖1共享光纖共享光纖 棱柱棱柱/衍射光柵衍射光柵第二章第二章 物理層和數(shù)據(jù)鏈路層物理層和數(shù)據(jù)鏈路層計算機網(wǎng)絡與通信計算機網(wǎng)絡與通信第第2727頁頁五、碼分復用五、碼分復用(CDM)u碼分復用是蜂窩移動通信中發(fā)展的一種信號處理方式。碼分復用是蜂窩移動通信中發(fā)展的一種信號處理方式。 u碼分多址碼分多址 CDMA(Code Division Mul

20、tiple Access)。u每每1個比特時間劃分為個比特時間劃分為 m 個短的間隔個短的間隔(一般一般m=64或或m=128),碼片碼片(chip)。u每個站被指派一個惟一的每個站被指派一個惟一的 m bit 碼片序列。碼片序列。如發(fā)送比特如發(fā)送比特 1，則發(fā)送自己的，則發(fā)送自己的 m bit 碼片序列。碼片序列。如發(fā)送比特如發(fā)送比特 0，則發(fā)送該碼片序列二進制反碼。，則發(fā)送該碼片序列二進制反碼。例如，S 站的 8 bit 碼片序列是 00011011。發(fā)送比特 1 時，就發(fā)送序列 00011011，發(fā)送比特 0 時，就發(fā)送序列 11100100。S 站的碼片序列：(1 1 1 +1 +1

21、1 +1 +1)第二章第二章 物理層和數(shù)據(jù)鏈路層物理層和數(shù)據(jù)鏈路層計算機網(wǎng)絡與通信計算機網(wǎng)絡與通信第第2828頁頁原理說明原理說明(課本課本P48)第二章第二章 物理層和數(shù)據(jù)鏈路層物理層和數(shù)據(jù)鏈路層計算機網(wǎng)絡與通信計算機網(wǎng)絡與通信第第2929頁頁 發(fā)送數(shù)據(jù)碼元序列 t t t t t t A 站發(fā)送信號序列 SA B 站發(fā)送信號序列 SB A 站碼片（8 個） B 站碼片（8 個） 接收信號 SA+SB SB和 A 站碼片序列 歸一化內(nèi)積 SA和 A 站碼片序列 歸一化內(nèi)積 1 1 0 歸一化內(nèi)積公式：歸一化內(nèi)積公式：miiiYXmYX11第二章第二章 物理層和數(shù)據(jù)鏈路層物理層和數(shù)據(jù)鏈路層計算

22、機網(wǎng)絡與通信計算機網(wǎng)絡與通信第第3030頁頁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歸一化內(nèi)積 S Sx歸一化內(nèi)積 S Tx數(shù)據(jù)碼元比特發(fā)送端接收端CDMA正交原理分析第二章第二章 物理層和數(shù)據(jù)鏈路層物理層和數(shù)據(jù)鏈路層計算機網(wǎng)絡與通信計算機網(wǎng)絡與通信第第3131頁頁2.3 數(shù)據(jù)交換數(shù)據(jù)交換 數(shù)據(jù)交換本身不關心傳輸數(shù)據(jù)的內(nèi)容，僅執(zhí)行交換數(shù)據(jù)交換本身不關心傳輸數(shù)據(jù)的內(nèi)容，僅執(zhí)行交換的動作，經(jīng)歷的動作，經(jīng)歷電路交換、報文交換、分組交換和快速交電路交換、報文交換、分組交換和快速交換換幾個階段。幾個階段。 一、電路交換一、

23、電路交換(線路交換線路交換) (課本課本P50) 主機 A 主機 B 結點 1 結點 2 結點 3 比特流 第二章第二章 物理層和數(shù)據(jù)鏈路層物理層和數(shù)據(jù)鏈路層計算機網(wǎng)絡與通信計算機網(wǎng)絡與通信第第3232頁頁二、報文交換二、報文交換基本思想：存儲基本思想：存儲-轉發(fā)轉發(fā)(store-and-forward exchanging) 主機 B 主機 E 結點 主機 A 主機 C 主機 D 主機 F 結點 結點 結點 結點 結點 結點 第二章第二章 物理層和數(shù)據(jù)鏈路層物理層和數(shù)據(jù)鏈路層計算機網(wǎng)絡與通信計算機網(wǎng)絡與通信第第3333頁頁三、分組交換三、分組交換報文交換的一種改進形式。報文交換的一種改進形式

24、。分組交換有兩種管理數(shù)據(jù)分組的方法：分組交換有兩種管理數(shù)據(jù)分組的方法：數(shù)據(jù)報和虛電路數(shù)據(jù)報和虛電路。 1.數(shù)據(jù)報方式數(shù)據(jù)報方式(課本課本P52) 主機 B 主機 E 結點 主機 A 主機 C 主機 D 主機 F 結點 結點 結點 結點 結點 結點 123213213重新排序11213第二章第二章 物理層和數(shù)據(jù)鏈路層物理層和數(shù)據(jù)鏈路層計算機網(wǎng)絡與通信計算機網(wǎng)絡與通信第第3434頁頁2.虛電路方式虛電路方式 主機 B 主機 E 結點 主機 A 主機 C 主機 D 主機 F 結點 結點 結點 結點 結點 結點 2 1 3 1213順序到達11122223333傳輸過程傳輸過程(課本課本P53)第二章

25、第二章 物理層和數(shù)據(jù)鏈路層物理層和數(shù)據(jù)鏈路層計算機網(wǎng)絡與通信計算機網(wǎng)絡與通信第第3535頁頁信號流程信號流程第二章第二章 物理層和數(shù)據(jù)鏈路層物理層和數(shù)據(jù)鏈路層計算機網(wǎng)絡與通信計算機網(wǎng)絡與通信第第3636頁頁四、數(shù)據(jù)交換方式比較四、數(shù)據(jù)交換方式比較(課本課本P54) 建立連接 數(shù)據(jù)傳輸 釋放連接 數(shù)據(jù) 報文 分組 分組 1 2 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2 3 3 3 3 3 3 A B C D A B C D A B C D A B C D （a）電路交換 （b）報文交換 （c） 數(shù)據(jù)報交換 （d） 虛電路交換 時間 第二章第二章 物理層和數(shù)據(jù)鏈路層物理層和數(shù)據(jù)鏈路層計算機網(wǎng)絡與通信

26、計算機網(wǎng)絡與通信第第3737頁頁2.4 物理層物理層 物理層實際是設備之間的物理接口，它定義了傳輸線物理層實際是設備之間的物理接口，它定義了傳輸線的的機械的、電氣的、功能的和規(guī)程特性機械的、電氣的、功能的和規(guī)程特性，以便于將不同廠，以便于將不同廠家生產(chǎn)的物理設備連接成網(wǎng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈路實體之間的比家生產(chǎn)的物理設備連接成網(wǎng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈路實體之間的比特流透明傳輸。特流透明傳輸。 一、物理層功能及服務一、物理層功能及服務( (了解了解) )1.物理層功能物理層功能 2.物理層提供的服務物理層提供的服務 二、物理層接口基本特性分析二、物理層接口基本特性分析 物理層接口協(xié)議是用于定義物理層接口協(xié)議是用于定

27、義DTE與與DCE之間的物理之間的物理接口，并為物理接口規(guī)定了標準的四個特性。接口，并為物理接口規(guī)定了標準的四個特性。 第二章第二章 物理層和數(shù)據(jù)鏈路層物理層和數(shù)據(jù)鏈路層計算機網(wǎng)絡與通信計算機網(wǎng)絡與通信第第3838頁頁1.機械特性機械特性:指明接口所用接線器的形狀和尺寸、引線數(shù)目指明接口所用接線器的形狀和尺寸、引線數(shù)目和排列、固定和鎖定裝置等等。和排列、固定和鎖定裝置等等。 2.電氣特性電氣特性:指明在接口電纜的各條線上出現(xiàn)的電壓的范圍指明在接口電纜的各條線上出現(xiàn)的電壓的范圍。（語法）3.功能特性功能特性:指明某條線上出現(xiàn)的某一電平的電壓表示何種指明某條線上出現(xiàn)的某一電平的電壓表示何種意義意義

28、。（語義）4.規(guī)程特性規(guī)程特性:指明對于不同功能的各種可能事件的出現(xiàn)順序指明對于不同功能的各種可能事件的出現(xiàn)順序。（同步）三、幾種常用的物理層接口簡介三、幾種常用的物理層接口簡介1. EIA RS-232 (應用場合？應用場合？)2. EIA RS-449、RS-422和和RS-423 第二章第二章 物理層和數(shù)據(jù)鏈路層物理層和數(shù)據(jù)鏈路層計算機網(wǎng)絡與通信計算機網(wǎng)絡與通信第第3939頁頁舉例：舉例：EIA-232/V.24 EIA-232/V.24 的信號定義的信號定義 (1) 保護地(2) 發(fā)送數(shù)據(jù)(3) 接收數(shù)據(jù)(4) 請求發(fā)送(5) 允許發(fā)送(6) DCE 就緒(7) 信號地(8) 載波檢測

29、(20) DTE 就緒(22) 振鈴指示DTEDCE計算機或終端調(diào)制解調(diào)器第二章第二章 物理層和數(shù)據(jù)鏈路層物理層和數(shù)據(jù)鏈路層計算機網(wǎng)絡與通信計算機網(wǎng)絡與通信第第4040頁頁2.5 數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層 數(shù)據(jù)鏈路是構成邏輯信道的一段結點數(shù)據(jù)鏈路是構成邏輯信道的一段結點-結點間的數(shù)據(jù)通結點間的數(shù)據(jù)通路，是在一條數(shù)據(jù)電路基礎上通過數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議建立起路，是在一條數(shù)據(jù)電路基礎上通過數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議建立起來的，具有它自己的數(shù)據(jù)傳輸格式（幀）和傳輸控制功能來的，具有它自己的數(shù)據(jù)傳輸格式（幀）和傳輸控制功能的結點的結點-結點間的邏輯連接。結點間的邏輯連接。 一、數(shù)據(jù)鏈路層功能及服務一、數(shù)據(jù)鏈路層功能及服務 1

30、.數(shù)據(jù)鏈路層功能數(shù)據(jù)鏈路層功能 數(shù)據(jù)鏈路層在物理層提供的服務的基礎上，將網(wǎng)絡層數(shù)據(jù)鏈路層在物理層提供的服務的基礎上，將網(wǎng)絡層遞交來的數(shù)據(jù)在鄰接的兩結點之間，實現(xiàn)透明的、高可靠遞交來的數(shù)據(jù)在鄰接的兩結點之間，實現(xiàn)透明的、高可靠的傳輸。的傳輸。第二章第二章 物理層和數(shù)據(jù)鏈路層物理層和數(shù)據(jù)鏈路層計算機網(wǎng)絡與通信計算機網(wǎng)絡與通信第第4141頁頁2.數(shù)據(jù)鏈路層服務數(shù)據(jù)鏈路層服務 數(shù)據(jù)鏈路層最基本的服務是將源主機中網(wǎng)絡層送來的數(shù)據(jù)鏈路層最基本的服務是將源主機中網(wǎng)絡層送來的數(shù)據(jù)可靠地傳輸給目的主機的網(wǎng)絡層。數(shù)據(jù)可靠地傳輸給目的主機的網(wǎng)絡層。 （1）無確認無連接無確認無連接服務服務 （2）有確認無連接有確認無

31、連接服務服務 （3）有確認面向連接有確認面向連接服務服務 二、數(shù)據(jù)鏈路層流量控制協(xié)議二、數(shù)據(jù)鏈路層流量控制協(xié)議 如果發(fā)送方發(fā)送能力比接收方能力強時，即使傳輸過如果發(fā)送方發(fā)送能力比接收方能力強時，即使傳輸過程中毫無差錯，也會發(fā)生幀丟失的現(xiàn)象。因此需要有某種程中毫無差錯，也會發(fā)生幀丟失的現(xiàn)象。因此需要有某種機制來查獲接收方當前尚有多少緩沖空間可利用。機制來查獲接收方當前尚有多少緩沖空間可利用。 1.停止停止-等待協(xié)議等待協(xié)議 第二章第二章 物理層和數(shù)據(jù)鏈路層物理層和數(shù)據(jù)鏈路層計算機網(wǎng)絡與通信計算機網(wǎng)絡與通信第第4242頁頁 A B DATA0 DATA1 ACK ACK 送主機 送主機 時間 重發(fā)

32、 A B DATA0 DATA0 NAK ACK 送主機 出錯 A B DATA0 DATA0 ACK 送主機 重發(fā) 丟失 tout A B DATA0 DATA0 ACK ACK 丟棄 重發(fā) 丟失 tout 送主機 （a）正常情況 （b）數(shù)據(jù)幀出錯 （c）數(shù)據(jù)幀丟失 （d）確認幀丟失 重復 u數(shù)據(jù)幀傳輸?shù)膸追N情況數(shù)據(jù)幀傳輸?shù)膸追N情況(課本課本P62) 特點：特點：協(xié)議簡單，信道利用率較協(xié)議簡單，信道利用率較低低，只適合，只適合半雙工半雙工通信。通信。 第二章第二章 物理層和數(shù)據(jù)鏈路層物理層和數(shù)據(jù)鏈路層計算機網(wǎng)絡與通信計算機網(wǎng)絡與通信第第4343頁頁2.連續(xù)連續(xù)ARQ協(xié)議協(xié)議 基本思想：基本思

33、想：在發(fā)送完一個數(shù)據(jù)幀后，不是停下來等待確認在發(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。如果收到了接收幀，而是可以連續(xù)再發(fā)送若干個數(shù)據(jù)幀。如果收到了接收端發(fā)來的確認幀，那么還可以接著發(fā)送數(shù)據(jù)幀。端發(fā)來的確認幀，那么還可以接著發(fā)送數(shù)據(jù)幀。 3.選擇重傳選擇重傳ARQ協(xié)議協(xié)議 基本思想：基本思想：只重傳出現(xiàn)差錯的數(shù)據(jù)幀或計時器超時的數(shù)據(jù)只重傳出現(xiàn)差錯的數(shù)據(jù)幀或計時器超時的數(shù)據(jù)幀。幀。 第二章第二章 物理層和數(shù)據(jù)鏈路層物理層和數(shù)據(jù)鏈路層計算機網(wǎng)絡與通信計算機網(wǎng)絡與通信第第4444頁頁發(fā)送端發(fā)送端接收端接收端ACK0ACK1NAKACK2ACK3( (a a) )連續(xù)方

34、式連續(xù)方式ACK0ACK1NAKACK2ACK6( (b b) )選擇重發(fā)方式選擇重發(fā)方式ACK3ACK4ACK5丟棄丟棄重傳重傳重傳重傳01234523456012345234560123452678901234526789發(fā)送端發(fā)送端接收端接收端丟棄丟棄u連續(xù)工作方式連續(xù)工作方式連續(xù)方式連續(xù)方式選擇重發(fā)方式選擇重發(fā)方式第二章第二章 物理層和數(shù)據(jù)鏈路層物理層和數(shù)據(jù)鏈路層計算機網(wǎng)絡與通信計算機網(wǎng)絡與通信第第4545頁頁如果連續(xù)發(fā)送的幀過多，則需重傳的幀也會增多，使效如果連續(xù)發(fā)送的幀過多，則需重傳的幀也會增多，使效 率降低；率降低；序號用幀頭中的字段表示，比特數(shù)是有限的；因此，必序號用幀頭中的字

35、段表示，比特數(shù)是有限的；因此，必 須限制連續(xù)發(fā)送的幀數(shù)；須限制連續(xù)發(fā)送的幀數(shù)；此時協(xié)議的運轉表現(xiàn)為此時協(xié)議的運轉表現(xiàn)為“滑動窗口滑動窗口”的形式，可認為發(fā)的形式，可認為發(fā)送送 端和接收端分別設定了發(fā)送窗口和接收窗口端和接收端分別設定了發(fā)送窗口和接收窗口 。4.滑動窗口協(xié)議滑動窗口協(xié)議(課本課本P64) （a）初態(tài)初態(tài)（b）發(fā)發(fā) 送送0號幀號幀（c）發(fā)發(fā) 送送1號幀號幀（f）發(fā)發(fā) 送送2號幀號幀（d）接接 收收0號幀號幀（e）接接 收收 確確認認0號幀號幀（g）接接 收收1號幀號幀（h）接接 收收 確確認認1號幀號幀發(fā)送發(fā)送方方接收接收方方第二章第二章 物理層和數(shù)據(jù)鏈路層物理層和數(shù)據(jù)鏈路層計算機

36、網(wǎng)絡與通信計算機網(wǎng)絡與通信第第4646頁頁01234567012發(fā)送窗口WT不允許發(fā)送這些幀允許發(fā)送 5 個幀(a)01234567012不允許發(fā)送這些幀還允許發(fā)送 4 個幀WT已發(fā)送(b)01234567012不允許發(fā)送這些幀WT已發(fā)送(c)01234567012不允許發(fā)送這些幀還允許發(fā)送 3 個幀WT已發(fā)送 已發(fā)送并已收到確認(d)第二章第二章 物理層和數(shù)據(jù)鏈路層物理層和數(shù)據(jù)鏈路層計算機網(wǎng)絡與通信計算機網(wǎng)絡與通信第第4747頁頁不允許接收這些幀01234567012WR準備接收 0 號幀(a)不允許接收這些幀01234567012WR準備接收 1 號幀已收到(b)不允許接收這些幀01234567012WR準備接收 4 號幀已收到(c)接收窗口接收窗口第二章第二章 物理層