第2章數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識3

1、2022-4-271復(fù)用的目的：提高線路的利用率（節(jié)省線路成本）復(fù)用的目的：提高線路的利用率（節(jié)省線路成本）四種傳輸線路復(fù)用方式四種傳輸線路復(fù)用方式頻分復(fù)用頻分復(fù)用FDM時分復(fù)用時分復(fù)用TDM波分復(fù)用波分復(fù)用WDM碼分復(fù)用碼分復(fù)用CDMA 2022-4-272w FDM是把信道的可用頻帶分成多個互不交疊的頻段（帶）是把信道的可用頻帶分成多個互不交疊的頻段（帶） ，每個信號占其中一個頻段。每個信號占其中一個頻段。w 接收時用適當(dāng)?shù)臑V波器分離出不同信號，分別進行解調(diào)接收。接收時用適當(dāng)?shù)臑V波器分離出不同信號，分別進行解調(diào)接收。2022-4-273典型應(yīng)用典型應(yīng)用適用于模擬信號適用于模擬信號1）無線電

2、廣播）無線電廣播2）CATV CATV電纜的帶寬大約是電纜的帶寬大約是500MHz，可傳送，可傳送80個頻道的電視個頻道的電視節(jié)目節(jié)目 每個頻道每個頻道6MHz的帶寬中又劃分為聲音子通道、視頻子通道的帶寬中又劃分為聲音子通道、視頻子通道和彩色子通道和彩色子通道 每個頻道兩邊都留有一定的警戒頻帶，防止相互串?dāng)_每個頻道兩邊都留有一定的警戒頻帶，防止相互串?dāng)_3）寬帶接入，如）寬帶接入，如ADSL，電纜帶寬劃分為不同方向上的兩個，電纜帶寬劃分為不同方向上的兩個子頻帶子頻帶2022-4-274頻分多路復(fù)用信道頻分多路復(fù)用信道群體系群體系標(biāo)準(zhǔn)：標(biāo)準(zhǔn)：1）國際電信聯(lián)盟）國際電信聯(lián)盟ITU標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn) 一個基群信

3、道（簡稱基群）包含一個基群信道（簡稱基群）包含12路音頻信道路音頻信道（音頻信道：（音頻信道：4KHz） 一個超群包含一個超群包含5個基群，即個基群，即60路音頻信道路音頻信道 一個主群包含一個主群包含5個超群，即個超群，即300路音頻信道路音頻信道2）美國貝爾系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)）美國貝爾系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn) 一個主群包含一個主群包含10個超群，即個超群，即600路音頻信道路音頻信道 一個巨群包含一個巨群包含6個主群，即個主群，即3600路音頻信道路音頻信道2022-4-275 原理：當(dāng)物理信道可支持的比特傳輸速率超過單個原始信號原理：當(dāng)物理信道可支持的比特傳輸速率超過單個原始信號要求的數(shù)據(jù)傳輸速率時，可以將要

4、求的數(shù)據(jù)傳輸速率時，可以將該物理信道劃分成若干時間該物理信道劃分成若干時間片片，并將各個時間片，并將各個時間片輪流地分配輪流地分配給多路信號，給多路信號，使得它們在時使得它們在時間上不重疊間上不重疊。 時分多路復(fù)用時分多路復(fù)用主要用于數(shù)字信道的復(fù)用主要用于數(shù)字信道的復(fù)用 時分多路復(fù)用一般用于按字符傳輸?shù)膱龊蠒r分多路復(fù)用一般用于按字符傳輸?shù)膱龊?TDM又分為同步時分復(fù)用（又分為同步時分復(fù)用（Synchronous Time Division Multiplexing，STDM）和異步時分復(fù)用（）和異步時分復(fù)用（Asynchronous Time Division Multiplexing，ATD

5、M）同步時分復(fù)用同步時分復(fù)用STDM （Synchronous Time Division Multiplexing） STDM原理原理 采用固定的時間片分配方式；采用固定的時間片分配方式； 將傳輸信號的時間按特定長度連續(xù)地劃分成特定將傳輸信號的時間按特定長度連續(xù)地劃分成特定時間段時間段（一個周（一個周期）；再將每一時間段劃分成等長度的多個期）；再將每一時間段劃分成等長度的多個時隙（時隙（時間片時間片）； 然后每個時隙以固定的方式分配給各路數(shù)字信號，各路數(shù)字信號然后每個時隙以固定的方式分配給各路數(shù)字信號，各路數(shù)字信號在每一時間段都順序分配到一個時隙。在每一時間段都順序分配到一個時隙。 STDM

6、優(yōu)點優(yōu)點 接收端可以按約定的時間關(guān)系恢復(fù)各子通道的信息流，實現(xiàn)簡單。接收端可以按約定的時間關(guān)系恢復(fù)各子通道的信息流，實現(xiàn)簡單。 STDM缺點缺點 在同步時分復(fù)用方式中，時隙預(yù)先分配且固定不變，無論時隙擁有在同步時分復(fù)用方式中，時隙預(yù)先分配且固定不變，無論時隙擁有者是否傳輸數(shù)據(jù)都占有一定時隙，形成了時隙浪費，其時隙的利用者是否傳輸數(shù)據(jù)都占有一定時隙，形成了時隙浪費，其時隙的利用率很低率很低 。異步時分復(fù)用異步時分復(fù)用ATDM （Asynchronous Time Division Multiplexing） 異步時分復(fù)用技術(shù)又被稱為統(tǒng)計時分復(fù)用，它能動態(tài)地按需分配異步時分復(fù)用技術(shù)又被稱為統(tǒng)計時分

7、復(fù)用，它能動態(tài)地按需分配時隙，避免每個時間段中出現(xiàn)空閑時隙。時隙，避免每個時間段中出現(xiàn)空閑時隙。 ATDM原理原理 在發(fā)送端，多路復(fù)用器依次循環(huán)掃描各個子通道在發(fā)送端，多路復(fù)用器依次循環(huán)掃描各個子通道 若某個子通道有信息要發(fā)送則為它分配一個時隙若某個子通道有信息要發(fā)送則為它分配一個時隙 當(dāng)用戶暫停發(fā)送數(shù)據(jù)時，則不給它分配時隙，即直接跳過該通道當(dāng)用戶暫停發(fā)送數(shù)據(jù)時，則不給它分配時隙，即直接跳過該通道 沒有空閑時隙在線路上傳播沒有空閑時隙在線路上傳播 ATDM優(yōu)點優(yōu)點 在異步時分復(fù)用方式中，除最后一個段外，其他所有段均不會出在異步時分復(fù)用方式中，除最后一個段外，其他所有段均不會出現(xiàn)空閑的時隙，從而

8、提高了資源的利用率，也提高了傳輸速率?，F(xiàn)空閑的時隙，從而提高了資源的利用率，也提高了傳輸速率。 ATDM缺點缺點 接收端分配器的工作較難，所以需要在每個時隙加入一個控制域，接收端分配器的工作較難，所以需要在每個時隙加入一個控制域，以指示該時隙是屬于哪個子通道的。以指示該時隙是屬于哪個子通道的。Wave Division Multiplexing 光纖傳送技術(shù)光纖傳送技術(shù) 原理：原理： 在一定的波長頻帶上將輸入的光信號調(diào)制在特定的波長頻率上在一定的波長頻帶上將輸入的光信號調(diào)制在特定的波長頻率上 波長復(fù)用器將調(diào)制后的信號復(fù)用在一根光纖上進行傳送波長復(fù)用器將調(diào)制后的信號復(fù)用在一根光纖上進行傳送 接收

9、端將收到的復(fù)用信號經(jīng)過分離或解復(fù)用出不同的波長，由不接收端將收到的復(fù)用信號經(jīng)過分離或解復(fù)用出不同的波長，由不同的檢測器將各自的光信號轉(zhuǎn)換成電信號，或者直接獲取各自的同的檢測器將各自的光信號轉(zhuǎn)換成電信號，或者直接獲取各自的波長信號，將它們連接到其他的波長信號，將它們連接到其他的WDM線路上線路上共享光纖光纖1光纖2光纖3光纖4光柵光柵功率波長共享光纖的波譜功率波長光纖1的波譜功率波長光纖2的波譜功率波長光纖3的波譜功率波長光纖4的波譜2022-4-2711 碼分多路復(fù)用又稱為碼分多址碼分多路復(fù)用又稱為碼分多址 CDMA也是一種共享線路的方法，每個用戶可在也是一種共享線路的方法，每個用戶可在同一時

10、間同一時間使使用用同樣的頻帶同樣的頻帶進行通信（占用相同時間相同帶寬），但使用進行通信（占用相同時間相同帶寬），但使用基于基于碼型碼型的分割線路方法，即每個用戶分配一個地址碼，各的分割線路方法，即每個用戶分配一個地址碼，各個碼型互不重疊（地址碼信號的波形各不相同），通信各方個碼型互不重疊（地址碼信號的波形各不相同），通信各方之間不會相互干擾之間不會相互干擾 抗干擾能力強、保密性好抗干擾能力強、保密性好111 0nikjkkijCiCjC Cn，如果，否則 CDMA原理的預(yù)備知識原理的預(yù)備知識 假定每個信息位的時間寬度為假定每個信息位的時間寬度為T 每個每個T時間再被劃分為時間再被劃分為n個小時

11、間片，每個小時間片的長度為個小時間片，每個小時間片的長度為T/n，這時的，這時的T時間寬度稱為時間寬度稱為碼片碼片 CDMA中每一個站點都分配有一個中每一個站點都分配有一個n位的碼片向量，即位的碼片向量，即地址碼地址碼 在共享線路的系統(tǒng)中若有在共享線路的系統(tǒng)中若有N個站點，則個站點，則N個站點的地址碼必個站點的地址碼必兩兩兩相互正交兩相互正交，即內(nèi)積為，即內(nèi)積為0假設(shè)用假設(shè)用Ci及及Cj表示地址碼矢量（地址碼的元素只有表示地址碼矢量（地址碼的元素只有1和和-1），），而而Ci及及Cj表示地址碼的反碼，且所有的站點地址碼都是正交的表示地址碼的反碼，且所有的站點地址碼都是正交的，則地址碼矢量內(nèi)積表

12、示為：，則地址碼矢量內(nèi)積表示為：111 0nikjkkijCiCjC Cn，如果，否則 CDMA原理的發(fā)送和接收過程原理的發(fā)送和接收過程 站點發(fā)送數(shù)據(jù)時，用站點發(fā)送數(shù)據(jù)時，用接收方的碼片向量接收方的碼片向量來調(diào)制要發(fā)送的信息，來調(diào)制要發(fā)送的信息，例如，若發(fā)送的信息是二進制例如，若發(fā)送的信息是二進制1，則發(fā)送接收方碼片向量，若，則發(fā)送接收方碼片向量，若發(fā)送的信息是二進制發(fā)送的信息是二進制0，則發(fā)送接收方碼片向量的反碼，則發(fā)送接收方碼片向量的反碼 傳輸線路上信號的總和表示為傳輸線路上信號的總和表示為12Sccci 站點站點i接收數(shù)據(jù)時，用自己的地址碼接收數(shù)據(jù)時，用自己的地址碼Ci同線路上疊加信號進

13、行內(nèi)同線路上疊加信號進行內(nèi)積運算，只有內(nèi)積不為積運算，只有內(nèi)積不為0的信號是發(fā)給自己的的信號是發(fā)給自己的1 ( 12) 10iciCiCiSCiccciCiciciCi ，如果，如果，如果沒有站點 要接收到數(shù)據(jù)2022-4-2714 示例：在共享線路的系統(tǒng)中有示例：在共享線路的系統(tǒng)中有4個站點，它們的個站點，它們的地址碼地址碼分別是分別是矢量矢量C1（+1，+1 ，+1 ，+1 ）、）、C2（ -1 ，-1 ，+1 ，+1 ）、）、C3（ -1 ，+1 ， -1 ，+1 ）和）和C4（ -1 ，+1 ，+1， -1 ）。）。二進制信息二進制信息1站點站點C1（+1，+1 ，+1 ，+1 ）站點

14、站點C2（ -1 ，-1 ，+1 ，+1 ）站點站點C3（ -1 ，+1 ，-1 ，+1 ）站點站點C4（ -1 ，+1 ，+1， -1 ）二進制信息二進制信息0站點站點C1（-1 ，-1，-1 ，-1）站點站點C2（+1，+1，-1，-1）站點站點C3（+1，-1，+1，-1）站點站點C4（+1，-1，-1，+1）2022-4-2715 示例：在共享線路的系統(tǒng)中有示例：在共享線路的系統(tǒng)中有4個站點，它們的個站點，它們的地址碼地址碼分別是分別是矢量矢量C1（+1，+1 ，+1 ，+1 ）、）、C2（ -1 ，-1 ，+1 ，+1 ）、）、C3（ -1 ，+1 ， -1 ，+1 ）和）和C4（

15、-1 ，+1 ，+1， -1 ）。）。 此時所有的站點地址碼都是正交的，例如此時所有的站點地址碼都是正交的，例如1 1 1 11 1 1 11 30 2 4044CCCC 1 1 1 11 1 1 11 11 4 4144CCCC 假定在給定瞬間，站點假定在給定瞬間，站點1正在接收正在接收0，站點，站點2正在接收正在接收1，站點，站點3沒有接收信號，而站點沒有接收信號，而站點4正在接收正在接收0。線路上信號的疊加。線路上信號的疊加S是：是： 1, 1, 1, 11, 1, 1, 1 0,0,0,01, 1, 1, 11, 3, 1, 1S 因此，我們有下面的結(jié)果：因此，我們有下面的結(jié)果：1,

16、1, 1, 1 1, 3, 1, 11 141, 1, 1, 1 1, 3, 1, 12 141, 1, 1, 1 1, 3, 1, 13 041, 1, 1, 1 1, 3, 1, 14 14CSCSCSCS 示例：在共享線路的系統(tǒng)中有示例：在共享線路的系統(tǒng)中有4個站點，它們的個站點，它們的地址碼地址碼分別是分別是矢量矢量C1（+1，+1 ，+1 ，+1 ）、）、C2（ -1 ，-1 ，+1 ，+1 ）、）、C3（ -1 ，+1 ， -1 ，+1 ）和）和C4（ -1 ，+1 ，+1， -1 ）。）。2022-4-2717 為降低通信線路造價，大型網(wǎng)絡(luò)主要采用部分連接的拓?fù)浣Y(jié)為降低通信線路造

17、價，大型網(wǎng)絡(luò)主要采用部分連接的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（廣域網(wǎng)）。構(gòu)（廣域網(wǎng)）。 在部分連接的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，兩個端節(jié)點之間的通信連接一般在部分連接的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，兩個端節(jié)點之間的通信連接一般都要通過都要通過（交換節(jié)點）進行轉(zhuǎn)接，中間節(jié)點要在它（交換節(jié)點）進行轉(zhuǎn)接，中間節(jié)點要在它所連接的幾條線路中選擇一條來進行接續(xù)。這種由中間節(jié)點所連接的幾條線路中選擇一條來進行接續(xù)。這種由中間節(jié)點進行轉(zhuǎn)接的通信稱為進行轉(zhuǎn)接的通信稱為交換交換。 交換中心：連接很多個終端的交換節(jié)點交換中心：連接很多個終端的交換節(jié)點 交換網(wǎng)絡(luò)：網(wǎng)絡(luò)規(guī)模很大時，多個交換中心可以互聯(lián)成交換交換網(wǎng)絡(luò)：網(wǎng)絡(luò)規(guī)模很大時，多個交換中心可以互聯(lián)成交換網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)交換

18、的方法主要有：電路交換、報文交換、分組交換。實現(xiàn)交換的方法主要有：電路交換、報文交換、分組交換。2022-4-2718 也稱為線路交換，是一種直接的交換方式；也稱為線路交換，是一種直接的交換方式； 這種交換方式為一對需要進行通信的節(jié)點之間提供一條這種交換方式為一對需要進行通信的節(jié)點之間提供一條臨臨時的專用通道時的專用通道，既可以是物理通道又可以是邏輯通道（使，既可以是物理通道又可以是邏輯通道（使用時分或頻分復(fù)用技術(shù)建立的信道）；用時分或頻分復(fù)用技術(shù)建立的信道）； 這條通道是由交換節(jié)點這條通道是由交換節(jié)點內(nèi)部電路內(nèi)部電路對節(jié)點間對節(jié)點間傳輸路徑傳輸路徑經(jīng)過適經(jīng)過適當(dāng)當(dāng)選擇、連接選擇、連接而完成的

19、，是一條由多個交換節(jié)點和多條節(jié)而完成的，是一條由多個交換節(jié)點和多條節(jié)點間傳輸路徑組成的鏈路。點間傳輸路徑組成的鏈路。2022-4-2719 電路建立電路建立通過源節(jié)點請求完成交換網(wǎng)中相應(yīng)節(jié)點的連接過程，這個過程建通過源節(jié)點請求完成交換網(wǎng)中相應(yīng)節(jié)點的連接過程，這個過程建立起一條由源節(jié)點到目的節(jié)點傳輸通道。立起一條由源節(jié)點到目的節(jié)點傳輸通道。 數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)傳輸電路建立完成后，就可以在這條臨時的專用電路上傳輸數(shù)據(jù)，在電路建立完成后，就可以在這條臨時的專用電路上傳輸數(shù)據(jù)，在整個數(shù)據(jù)傳輸期間，傳輸通道一直被獨占。整個數(shù)據(jù)傳輸期間，傳輸通道一直被獨占。 電路拆除電路拆除在完成數(shù)據(jù)傳輸后，可以由源節(jié)點發(fā)出釋

20、放請求信息，請求終止在完成數(shù)據(jù)傳輸后，可以由源節(jié)點發(fā)出釋放請求信息，請求終止通信，若目的節(jié)點接受釋放請求，則發(fā)回釋放應(yīng)答信息。通信，若目的節(jié)點接受釋放請求，則發(fā)回釋放應(yīng)答信息。在電路拆除階段，各中間節(jié)點相應(yīng)地拆除該電路的對應(yīng)連接，釋在電路拆除階段，各中間節(jié)點相應(yīng)地拆除該電路的對應(yīng)連接，釋放由該電路占用的節(jié)點和信道資源。放由該電路占用的節(jié)點和信道資源。2022-4-2720 數(shù)據(jù)傳輸可靠數(shù)據(jù)傳輸可靠 建立連接后，傳輸延遲小，實時性好建立連接后，傳輸延遲小，實時性好 呼叫建立時間長且存在呼損呼叫建立時間長且存在呼損 電路交換中一旦建立連接就獨占線路，信道的利用率低電路交換中一旦建立連接就獨占線路，

21、信道的利用率低 沒有糾錯機制，對通信雙方而言必須做到雙方的收發(fā)速度、沒有糾錯機制，對通信雙方而言必須做到雙方的收發(fā)速度、編碼方法、信息格式和傳輸控制等一致才能完成通信編碼方法、信息格式和傳輸控制等一致才能完成通信 傳輸速率較低，通常在傳輸速率較低，通常在128kbps以下以下 適用于模擬信息和實時大批量連續(xù)的數(shù)據(jù)傳輸適用于模擬信息和實時大批量連續(xù)的數(shù)據(jù)傳輸2022-4-2721 存儲轉(zhuǎn)發(fā)（存儲轉(zhuǎn)發(fā)（Store and Forward）：在交換過程中，交換設(shè)）：在交換過程中，交換設(shè)備將接收到的報文先存儲，待信道空閑時再轉(zhuǎn)發(fā)出去，一備將接收到的報文先存儲，待信道空閑時再轉(zhuǎn)發(fā)出去，一級一級中轉(zhuǎn)，直到

22、目的地的操作。級一級中轉(zhuǎn)，直到目的地的操作。2022-4-2722 中間節(jié)點（交換節(jié)點）中間節(jié)點（交換節(jié)點）由具有存儲能力、面向通信功能配由具有存儲能力、面向通信功能配置的計算機承擔(dān)，用戶信息可以暫時保存在中間節(jié)點上。置的計算機承擔(dān)，用戶信息可以暫時保存在中間節(jié)點上。 存儲轉(zhuǎn)發(fā)無需同時占用整個物理線路。存儲轉(zhuǎn)發(fā)無需同時占用整個物理線路。 相關(guān)技術(shù)相關(guān)技術(shù)2022-4-27231.報文交換報文交換以報文為單位進行存儲轉(zhuǎn)發(fā)的技術(shù)。以報文為單位進行存儲轉(zhuǎn)發(fā)的技術(shù)。 報文：邏輯上完整的信息段報文：邏輯上完整的信息段 報文結(jié)構(gòu)：報頭、正文、報尾報文結(jié)構(gòu)：報頭、正文、報尾 報頭：報文號、目標(biāo)地址、源地址報

23、頭：報文號、目標(biāo)地址、源地址 正文：要發(fā)送的數(shù)據(jù)塊正文：要發(fā)送的數(shù)據(jù)塊 報尾：報文的校驗信息報尾：報文的校驗信息（完整轉(zhuǎn)發(fā)完整轉(zhuǎn)發(fā)）2022-4-2724 與電路交換相比，報文交換沒有建立電路和拆除電路所需與電路交換相比，報文交換沒有建立電路和拆除電路所需的等待和時延；的等待和時延； 源節(jié)點和目標(biāo)節(jié)點在通信時不需要建立一條專用的通路，源節(jié)點和目標(biāo)節(jié)點在通信時不需要建立一條專用的通路，通信過程中不必獨占線路，不同的報文可以共享同一線路，通信過程中不必獨占線路，不同的報文可以共享同一線路，線路利用率高；線路利用率高； 數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃愿撸好總€節(jié)點在存儲轉(zhuǎn)發(fā)中，都進行差數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃愿撸好總€節(jié)點在

24、存儲轉(zhuǎn)發(fā)中，都進行差錯控制，即檢錯或糾錯；若中間節(jié)點發(fā)現(xiàn)某條線路故障，錯控制，即檢錯或糾錯；若中間節(jié)點發(fā)現(xiàn)某條線路故障，可選擇其他轉(zhuǎn)發(fā)路徑；可選擇其他轉(zhuǎn)發(fā)路徑； 與分組交換比較與分組交換比較 ，控制簡單，沒有報文的拆分和裝配問題，控制簡單，沒有報文的拆分和裝配問題，易于實現(xiàn)。易于實現(xiàn)。2022-4-2725 由于由于“存儲轉(zhuǎn)發(fā)存儲轉(zhuǎn)發(fā)”和排隊，和排隊，增加了數(shù)據(jù)傳輸?shù)难舆t增加了數(shù)據(jù)傳輸?shù)难舆t 報文只能暫存在磁盤上，報文只能暫存在磁盤上，磁盤讀取占用了額外的時間磁盤讀取占用了額外的時間 報文長度未作規(guī)定，增加報文長度未作規(guī)定，增加存儲管理的難度存儲管理的難度 報文越長，差錯（重傳）概率增加，降低

25、效率報文越長，差錯（重傳）概率增加，降低效率基于以上缺點，報文交換基于以上缺點，報文交換難以支持實時通信和交互式通信難以支持實時通信和交互式通信的要求（如語音、實時視頻等），現(xiàn)在已經(jīng)基本不再使用的要求（如語音、實時視頻等），現(xiàn)在已經(jīng)基本不再使用該交換技術(shù)。該交換技術(shù)。2022-4-27262.分組交換分組交換 報文分組（報文分組（Packet） ：比報文還小的信息段，可定長，也可：比報文還小的信息段，可定長，也可變長變長 分組交換不像報文交換以報文為單位進行交換、傳輸，而是分組交換不像報文交換以報文為單位進行交換、傳輸，而是以更短的、標(biāo)準(zhǔn)的以更短的、標(biāo)準(zhǔn)的“報文分組報文分組” ” 為單位進行存

26、儲轉(zhuǎn)發(fā)。為單位進行存儲轉(zhuǎn)發(fā)。 源節(jié)點把報文分為報文分組，分組頭部帶有報文號、分組編源節(jié)點把報文分為報文分組，分組頭部帶有報文號、分組編號，在中間節(jié)點存儲轉(zhuǎn)發(fā)，到達(dá)目的節(jié)點后，目的節(jié)點按照號，在中間節(jié)點存儲轉(zhuǎn)發(fā)，到達(dá)目的節(jié)點后，目的節(jié)點按照分組編號重組報文分組編號重組報文2022-4-2727分組交換優(yōu)點分組交換優(yōu)點 較小的報文分組使得分組交換中的中間節(jié)點存儲容量要求較小的報文分組使得分組交換中的中間節(jié)點存儲容量要求不高不高 轉(zhuǎn)發(fā)延時小轉(zhuǎn)發(fā)延時小 傳輸差錯少及容易進行差錯控制等傳輸差錯少及容易進行差錯控制等分組交換缺點分組交換缺點 目的站要對報文重新組裝，增加了加工處理的時間和處理目的站要對報文

27、重新組裝，增加了加工處理的時間和處理的復(fù)雜性的復(fù)雜性2022-4-2728 類似于報文交換中把一份報文進行單獨處理一樣，數(shù)據(jù)報分類似于報文交換中把一份報文進行單獨處理一樣，數(shù)據(jù)報分組交換網(wǎng)把進網(wǎng)的任一分組都當(dāng)作單獨的組交換網(wǎng)把進網(wǎng)的任一分組都當(dāng)作單獨的“小報文小報文”來處理，來處理，而不管它屬于哪個報文的分組。這種分組交換方式簡稱為數(shù)而不管它屬于哪個報文的分組。這種分組交換方式簡稱為數(shù)據(jù)報傳輸方式。據(jù)報傳輸方式。 作為基本傳輸單位的作為基本傳輸單位的“小報文小報文”被稱為數(shù)據(jù)報（被稱為數(shù)據(jù)報（datagram）。）。例例: IP networks采用數(shù)據(jù)報分組交換技術(shù)采用數(shù)據(jù)報分組交換技術(shù)A.

28、B.3A.B.2A.B.1A.C.3A.C.2A.C.1AA.B.1A.B.3A.B.2A.C.3A.C.2A.C.1BCCBA12345節(jié)點地址節(jié)點地址亂序報文分組A.B.3A.B.2A.C.3A.C.2A.B.1A.C.1云圖通通信信子子網(wǎng)網(wǎng)2022-4-2730 數(shù)據(jù)報分組交換優(yōu)點數(shù)據(jù)報分組交換優(yōu)點 沒有建立鏈接和拆除鏈接的過程，所以對短報文傳輸效率高，沒有建立鏈接和拆除鏈接的過程，所以對短報文傳輸效率高，通信開銷小；通信開銷小； 同一報文的不同分組可以由不同的傳輸路徑通過通信子網(wǎng)；同一報文的不同分組可以由不同的傳輸路徑通過通信子網(wǎng)； 對網(wǎng)絡(luò)故障有較強的適應(yīng)能力；對網(wǎng)絡(luò)故障有較強的適應(yīng)能

29、力； 數(shù)據(jù)報分組交換缺點數(shù)據(jù)報分組交換缺點 同一報文的不同分組到達(dá)目的節(jié)點時可能出現(xiàn)亂序或丟失現(xiàn)同一報文的不同分組到達(dá)目的節(jié)點時可能出現(xiàn)亂序或丟失現(xiàn)象，接收端需要進行排序工作；象，接收端需要進行排序工作； 每一個報文分組在傳輸過程中都必須帶有源節(jié)點地址和目的每一個報文分組在傳輸過程中都必須帶有源節(jié)點地址和目的節(jié)點地址；節(jié)點地址； 使用數(shù)據(jù)報方式時，傳輸延遲較大，適用于突發(fā)性通信，不使用數(shù)據(jù)報方式時，傳輸延遲較大，適用于突發(fā)性通信，不適用于長報文、會話式實時通信。適用于長報文、會話式實時通信。2022-4-2731 兩個用戶的終端設(shè)備在開始互相發(fā)送和接收數(shù)據(jù)之前需要通兩個用戶的終端設(shè)備在開始互相

30、發(fā)送和接收數(shù)據(jù)之前需要通過通信網(wǎng)絡(luò)建立邏輯上的連接；過通信網(wǎng)絡(luò)建立邏輯上的連接； 隨后，所有報文分組都必須沿著事先建立的邏輯連接隨后，所有報文分組都必須沿著事先建立的邏輯連接虛虛電路傳輸；電路傳輸； 用戶不需要發(fā)送和接收數(shù)據(jù)時必須清除連接。用戶不需要發(fā)送和接收數(shù)據(jù)時必須清除連接。虛電路方式具有分組交換與電路交換兩種方式的優(yōu)點，在計虛電路方式具有分組交換與電路交換兩種方式的優(yōu)點，在計算機網(wǎng)絡(luò)中得到廣泛的應(yīng)用。算機網(wǎng)絡(luò)中得到廣泛的應(yīng)用。 虛電路的工作過程類似于電路交換，但電路是虛電路的工作過程類似于電路交換，但電路是虛擬虛擬的，即沒有在的，即沒有在交換節(jié)點中建立物理連接（比如開關(guān)閉合連接），并且在

31、通信時交換節(jié)點中建立物理連接（比如開關(guān)閉合連接），并且在通信時不獨占該信道。不獨占該信道。 物理媒體被復(fù)用為多個子信道（稱為物理媒體被復(fù)用為多個子信道（稱為邏輯信道邏輯信道LC），子信道的串），子信道的串接形成虛電路（接形成虛電路（VC），利用不同的虛電路來支持不同的用戶數(shù)據(jù)），利用不同的虛電路來支持不同的用戶數(shù)據(jù)的傳輸。的傳輸。 虛電路進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程：虛電路進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程： 虛電路建立：虛電路建立：(1)發(fā)送方發(fā)送含有地址信息的特定控制信息塊（呼叫分組）發(fā)送方發(fā)送含有地址信息的特定控制信息塊（呼叫分組）(2)該控制信息塊途經(jīng)的每個中間節(jié)點都會根據(jù)當(dāng)前的邏輯信道和資該控制信息塊途經(jīng)的每

32、個中間節(jié)點都會根據(jù)當(dāng)前的邏輯信道和資源使用狀況，為本次通信分配邏輯信道和存儲空間，并建立輸入源使用狀況，為本次通信分配邏輯信道和存儲空間，并建立輸入和輸出邏輯信道映射表和輸出邏輯信道映射表(3)所有中間節(jié)點分配的邏輯信道所有中間節(jié)點分配的邏輯信道LC串接起來就形成了虛電路串接起來就形成了虛電路VC。（交換機內(nèi)部路由表（交換機內(nèi)部路由表虛電路號：轉(zhuǎn)發(fā)路徑：預(yù)留資源）虛電路號：轉(zhuǎn)發(fā)路徑：預(yù)留資源）1 1 2 2 3 31 1 2 2 3 31 1 2 2 3 3用戶用戶1313用戶用戶2222用戶用戶1212用戶用戶2121 節(jié)點節(jié)點A A中繼節(jié)點中繼節(jié)點1 1中繼節(jié)點中繼節(jié)點2 2 節(jié)點節(jié)點B

33、B傳輸媒體傳輸媒體傳輸媒體傳輸媒體傳輸媒體傳輸媒體VC1VC1（用戶（用戶1111，用戶，用戶3131）=M1=M1（3 3）+ M4+ M4（1 1）VC2VC2（用戶（用戶1212，用戶，用戶2121）=M1=M1（2 2）+ M2+ M2（3 3）+ M3+ M3（1 1）VC3VC3（用戶（用戶1313，用戶，用戶2222）=M1=M1（1 1）+ M2+ M2（1 1）+ M3+ M3（2 2）VC4VC4（用戶（用戶3232，用戶，用戶2323）=M4=M4（2 2）+ M2+ M2（2 2）+ M3+ M3（3 3）虛電路的形成虛電路的形成各中繼節(jié)點根據(jù)本節(jié)點邏輯信道各中繼節(jié)點根

34、據(jù)本節(jié)點邏輯信道LC的使用情況，獨立分配子信道。的使用情況，獨立分配子信道。用戶用戶1111用戶用戶3131用戶用戶2323用戶用戶3232 1 21 2M1M1M4M4M3M3M2M2傳輸媒體傳輸媒體節(jié)點節(jié)點C C中繼節(jié)點中繼節(jié)點1路由表路由表虛電路號虛電路號 轉(zhuǎn)發(fā)路徑轉(zhuǎn)發(fā)路徑 預(yù)留資源預(yù)留資源VC1 M1(3) M4(1) 100ByteVC2 M1(2) M2(3) 50ByteVC3 M1(1) M2(1) 80ByteVC4 M4(2) M2(2) 60Byte2022-4-2734 數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)傳輸：(1)發(fā)送端站點發(fā)送的所有分組均沿著相同的虛電路傳輸至接發(fā)送端站點發(fā)送的所有分組均

35、沿著相同的虛電路傳輸至接收端，分組的發(fā)送和接收順序完全相同收端，分組的發(fā)送和接收順序完全相同(2)分組中只帶虛電路號，而不帶地址分組中只帶虛電路號，而不帶地址 虛電路釋放：虛電路釋放：(1)數(shù)據(jù)傳輸完畢，采用特定的控制信息塊（拆除分組），釋數(shù)據(jù)傳輸完畢，采用特定的控制信息塊（拆除分組），釋放該虛電路放該虛電路(2)通信的雙方都可發(fā)起釋放虛電路的動作通信的雙方都可發(fā)起釋放虛電路的動作2022-4-2736 虛電路分組交換特點虛電路分組交換特點 虛電路在每次報文分組發(fā)送之前，必須在源節(jié)點與目的節(jié)點虛電路在每次報文分組發(fā)送之前，必須在源節(jié)點與目的節(jié)點之間建立一條邏輯連接；整個交換過程包括虛電路建立、

36、數(shù)之間建立一條邏輯連接；整個交換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。據(jù)傳輸和虛電路拆除三個階段。 報文分組不必帶目的地址、源地址等輔助信息，只需要攜帶報文分組不必帶目的地址、源地址等輔助信息，只需要攜帶虛電路標(biāo)識號；虛電路標(biāo)識號； 報文分組到達(dá)目的節(jié)點不會出現(xiàn)丟失、重復(fù)與亂序的現(xiàn)象報文分組到達(dá)目的節(jié)點不會出現(xiàn)丟失、重復(fù)與亂序的現(xiàn)象（保證通信服務(wù)質(zhì)量）。（保證通信服務(wù)質(zhì)量）。 報文分組通過每個虛電路上的節(jié)點時，節(jié)點只需要做差錯檢報文分組通過每個虛電路上的節(jié)點時，節(jié)點只需要做差錯檢測，而不需要做路徑選擇。測，而不需要做路徑選擇。 通信子網(wǎng)中每個節(jié)點可以和任何節(jié)點建立多條虛電路連接。通

37、信子網(wǎng)中每個節(jié)點可以和任何節(jié)點建立多條虛電路連接。2022-4-2737兩種類型的虛電路：兩種類型的虛電路：永久虛電路永久虛電路PVC和交換虛電路和交換虛電路SVC 永久虛電路永久虛電路指在兩個站點之間事先建立固定的鏈接，占用固指在兩個站點之間事先建立固定的鏈接，占用固定的邏輯信道，類似于存在一條專用線路，任何時候，站點定的邏輯信道，類似于存在一條專用線路，任何時候，站點之間都可以進行通信（電信服務(wù)提供商提供服務(wù)）。之間都可以進行通信（電信服務(wù)提供商提供服務(wù)）。 交換虛電路交換虛電路則根據(jù)需要，動態(tài)建立和釋放虛電路。則根據(jù)需要，動態(tài)建立和釋放虛電路。注意注意：由于虛電路的建立和釋放需要占用一定

38、的時間，因此：由于虛電路的建立和釋放需要占用一定的時間，因此虛電路方式并不適合站點之間具有頻繁的、短小數(shù)據(jù)交換的虛電路方式并不適合站點之間具有頻繁的、短小數(shù)據(jù)交換的場合（交互式通信），而對大數(shù)據(jù)量的傳輸效率高。場合（交互式通信），而對大數(shù)據(jù)量的傳輸效率高。呼叫請求呼叫請求呼呼叫叫應(yīng)應(yīng)答答數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)ABCD分組分組1分組分組2分組分組3ABCDABCD尋路延遲尋路延遲排隊延遲排隊延遲線路交換線路交換報文交換報文交換分組交換分組交換時時間間傳輸延遲傳輸延遲報報文文報報文文報報文文節(jié)點節(jié)點P1P1P1P2P2P2P3P3P32022-4-2739 差錯：接收端接收到的數(shù)據(jù)同發(fā)送端實際發(fā)出的數(shù)據(jù)不一差錯

39、：接收端接收到的數(shù)據(jù)同發(fā)送端實際發(fā)出的數(shù)據(jù)不一致的現(xiàn)象。致的現(xiàn)象。 根據(jù)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型，當(dāng)數(shù)據(jù)從信源發(fā)出，經(jīng)過通信根據(jù)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型，當(dāng)數(shù)據(jù)從信源發(fā)出，經(jīng)過通信信道傳輸，由于信道總存在著一定的噪聲，數(shù)據(jù)到達(dá)信宿信道傳輸，由于信道總存在著一定的噪聲，數(shù)據(jù)到達(dá)信宿端后，接收的信號實際上是數(shù)據(jù)信號和噪聲信號的疊加。端后，接收的信號實際上是數(shù)據(jù)信號和噪聲信號的疊加。 接收端在采樣時鐘作用下接收數(shù)據(jù)，并根據(jù)閾值電平判斷接收端在采樣時鐘作用下接收數(shù)據(jù)，并根據(jù)閾值電平判斷信號電平。如果噪聲對信號的影響非常大時，就會造成數(shù)信號電平。如果噪聲對信號的影響非常大時，就會造成數(shù)據(jù)的傳輸錯誤。據(jù)的傳輸錯誤。2

40、022-4-2741數(shù)據(jù)通信中的噪聲包括：數(shù)據(jù)通信中的噪聲包括：在數(shù)據(jù)通信中，物理線路本身的電氣特性使在信道上傳輸信在數(shù)據(jù)通信中，物理線路本身的電氣特性使在信道上傳輸信號隨機地產(chǎn)生的信號幅度、頻率、相位的畸形和衰減；號隨機地產(chǎn)生的信號幅度、頻率、相位的畸形和衰減；電氣信號在線路上產(chǎn)生反射噪聲的回波效應(yīng)；電氣信號在線路上產(chǎn)生反射噪聲的回波效應(yīng)；相鄰線路之間的串線干擾；相鄰線路之間的串線干擾；線路接觸不良造成的信號時有時無；線路接觸不良造成的信號時有時無；大氣中的閃電、電源開關(guān)的跳火、自然界磁場的變化以及電大氣中的閃電、電源開關(guān)的跳火、自然界磁場的變化以及電源的波動等外界因素。源的波動等外界因素。

41、線路傳輸差錯是不可避免的，但要盡量減小其影響線路傳輸差錯是不可避免的，但要盡量減小其影響2022-4-2742 在數(shù)據(jù)通信過程中，發(fā)現(xiàn)差錯（檢錯），對差錯進行糾正在數(shù)據(jù)通信過程中，發(fā)現(xiàn)差錯（檢錯），對差錯進行糾正（糾錯），從而把差錯限制在數(shù)據(jù)傳輸允許的盡可能小的范圍（糾錯），從而把差錯限制在數(shù)據(jù)傳輸允許的盡可能小的范圍內(nèi)的技術(shù)和方法統(tǒng)稱為差錯控制。內(nèi)的技術(shù)和方法統(tǒng)稱為差錯控制。差錯控制思想差錯控制思想冗余：冗余：在數(shù)據(jù)通信中，原發(fā)送信息，不具備抗干擾性能，如果引入在數(shù)據(jù)通信中，原發(fā)送信息，不具備抗干擾性能，如果引入冗余度后，就可以使新的碼組具有一定的抗干擾能力。冗余度后，就可以使新的碼組具有一

42、定的抗干擾能力。目前差錯控制常采用冗余編碼方案同一定的差錯控制方法相目前差錯控制常采用冗余編碼方案同一定的差錯控制方法相結(jié)合，來檢測甚至糾正信息傳輸中產(chǎn)生的錯誤。結(jié)合，來檢測甚至糾正信息傳輸中產(chǎn)生的錯誤。2022-4-2743前向差錯控制前向差錯控制(前向糾錯前向糾錯FEC) 接收端檢測到接收信息有錯后，通過一定的運算，確定差錯接收端檢測到接收信息有錯后，通過一定的運算，確定差錯的具體位置，并自動加以糾正。的具體位置，并自動加以糾正。 差錯糾錯編碼有漢明碼和卷積碼等。差錯糾錯編碼有漢明碼和卷積碼等。 差錯糾錯編碼也只能解決部分出錯的數(shù)據(jù)，對于不能糾正的錯差錯糾錯編碼也只能解決部分出錯的數(shù)據(jù)，對

43、于不能糾正的錯誤，就只能使用自動請求重發(fā)誤，就只能使用自動請求重發(fā)ARQ的方法。的方法。 反饋重發(fā)反饋重發(fā)(自動請求重發(fā)自動請求重發(fā)ARQ)接收端檢測到接收信息有錯后，通過反饋信道要求發(fā)送端重發(fā)接收端檢測到接收信息有錯后，通過反饋信道要求發(fā)送端重發(fā)原信息，直到接收端認(rèn)可為止，從而實現(xiàn)糾錯；原信息，直到接收端認(rèn)可為止，從而實現(xiàn)糾錯；實際網(wǎng)絡(luò)中使用自動請求重發(fā)實際網(wǎng)絡(luò)中使用自動請求重發(fā)ARQ同檢錯碼相結(jié)合的方法。同檢錯碼相結(jié)合的方法。2022-4-2744停等式停等式ARQ發(fā)送端在發(fā)送完一個數(shù)據(jù)幀后，要等待接收端返回的應(yīng)答信息發(fā)送端在發(fā)送完一個數(shù)據(jù)幀后，要等待接收端返回的應(yīng)答信息若應(yīng)答為確認(rèn)信息（

44、若應(yīng)答為確認(rèn)信息（ACK）時，發(fā)送端才可以繼續(xù)發(fā)送下一個）時，發(fā)送端才可以繼續(xù)發(fā)送下一個數(shù)據(jù)幀數(shù)據(jù)幀若應(yīng)答為不確認(rèn)幀（若應(yīng)答為不確認(rèn)幀（NAK）時，發(fā)送端需要重發(fā)這個數(shù)據(jù)幀）時，發(fā)送端需要重發(fā)這個數(shù)據(jù)幀停等式停等式ARQ非常簡單，由于是一種半雙工的通信，因此系統(tǒng)的非常簡單，由于是一種半雙工的通信，因此系統(tǒng)的通信效率低。通信效率低。2022-4-27452.全部重發(fā)全部重發(fā)Go-Back-N ARQ發(fā)送方可連續(xù)發(fā)送多幀發(fā)送方可連續(xù)發(fā)送多幀若前面某幀出錯，從該幀以后的各幀都需重發(fā)。若前面某幀出錯，從該幀以后的各幀都需重發(fā)。3.選擇重發(fā)選擇重發(fā) ARQ發(fā)送方可連續(xù)發(fā)送多幀發(fā)送方可連續(xù)發(fā)送多幀若前面某

45、幀出錯，只需重發(fā)該出錯的幀，發(fā)送方需要緩存若前面某幀出錯，只需重發(fā)該出錯的幀，發(fā)送方需要緩存前面所有未被確認(rèn)的幀前面所有未被確認(rèn)的幀2022-4-2746冗余編碼思想就是：把要發(fā)送的有效數(shù)據(jù)在發(fā)送時按照所使冗余編碼思想就是：把要發(fā)送的有效數(shù)據(jù)在發(fā)送時按照所使用的某種用的某種差錯編碼規(guī)則差錯編碼規(guī)則加上控制碼（冗余碼），當(dāng)信息到達(dá)接加上控制碼（冗余碼），當(dāng)信息到達(dá)接收端后，再按照相應(yīng)的校驗規(guī)則檢驗收到的信息是否正確。收端后，再按照相應(yīng)的校驗規(guī)則檢驗收到的信息是否正確。糾錯碼：每個傳輸分組帶有足夠的冗余信息，使接收端能夠糾錯碼：每個傳輸分組帶有足夠的冗余信息，使接收端能夠發(fā)現(xiàn)并自動糾正傳輸中的錯誤

46、，例如：漢明碼；卷積碼；發(fā)現(xiàn)并自動糾正傳輸中的錯誤，例如：漢明碼；卷積碼；檢錯碼：分組僅包含足以使接收端發(fā)現(xiàn)錯誤的冗余信息，但檢錯碼：分組僅包含足以使接收端發(fā)現(xiàn)錯誤的冗余信息，但不能確定錯誤位的位置，即自己不能糾正傳輸錯誤，例如奇偶不能確定錯誤位的位置，即自己不能糾正傳輸錯誤，例如奇偶校驗碼；校驗碼；CRC循環(huán)冗余碼等；循環(huán)冗余碼等；2022-4-2747在原始數(shù)據(jù)字節(jié)的最高位在原始數(shù)據(jù)字節(jié)的最高位/最低位增加一個附加比特位，使結(jié)最低位增加一個附加比特位，使結(jié)果中果中1的個數(shù)為奇數(shù)的個數(shù)為奇數(shù)(奇校驗奇校驗)或偶數(shù)或偶數(shù)(偶校驗偶校驗)。增加的位稱為奇。增加的位稱為奇偶校驗位。偶校驗位。例如：例如：原始數(shù)據(jù)原始數(shù)據(jù)= =11000101100010，采用偶校驗。，采用偶校驗。 則增加校驗位后的數(shù)據(jù)為則增加校驗位后的數(shù)據(jù)為1 111000101100010若接收