第二章贏在通信

1、 2.1通信的各個(gè)階梯-通信基礎(chǔ)2.2通信的百寶箱-數(shù)據(jù)傳輸2.3信息王國(guó)的神奇代碼-編碼與調(diào)制2.4神龍見首不見尾-信息交換技術(shù)2.5通信的立體交通-多路復(fù)用技術(shù) 2.6自我批評(píng)很重要-差錯(cuò)控制技術(shù) 2.7通信兵-傳輸介質(zhì)簡(jiǎn)介2.8水晶頭的華山論劍-網(wǎng)線的制作（實(shí) 訓(xùn)） 2.1.1 數(shù)據(jù)通信的基本概念 2.1.2數(shù)據(jù)通信模型 2.1.3數(shù)據(jù)通信的主要質(zhì)量指標(biāo) 1信息、數(shù)據(jù)、信號(hào)、信道 2調(diào)制、解調(diào) 信息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)。事物的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、結(jié)構(gòu)、溫度、顏色等都是信息的不同表現(xiàn)形式；而人造通信系統(tǒng)中傳送的文字、話音、圖像、符號(hào)、數(shù)據(jù)等也是一些

2、包含一定信息內(nèi)容的不同信息形式。由于信息形式與信息內(nèi)容的對(duì)立統(tǒng)一，有時(shí)也直接把它們看成為一些不同的信息類型，簡(jiǎn)稱文字信息、話音信息、圖像信息和數(shù)據(jù)信息等。數(shù)據(jù)是承載信息的物理符號(hào)。數(shù)據(jù)可分為模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)兩類。模擬數(shù)據(jù)是指在某個(gè)區(qū)間連續(xù)變化的物理量。數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)是指離散的不連續(xù)的量。模擬數(shù)據(jù)(Analog Data)是由傳感器采集得到的連續(xù)變化的值，例如溫度、壓力，以及目前在電話、無線電和電視廣播中的聲音和圖像。數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)(Digital Data)則是模擬數(shù)據(jù)經(jīng)量化后得到的離散的值，例如在計(jì)算機(jī)中用二進(jìn)制代碼表示的字符、圖形、音頻與視頻數(shù)據(jù)。 信號(hào):信號(hào)是數(shù)據(jù)的具體物理表現(xiàn)，即數(shù)據(jù)的編碼。例如

3、電壓、磁場(chǎng)強(qiáng)度等。在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中，人們關(guān)注得更多的是數(shù)據(jù)和信號(hào)。信號(hào)是數(shù)據(jù)在傳輸過程中的電信號(hào)的表示形式。主要形式有：模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)。模擬信號(hào)是連續(xù)變換的電信號(hào)，它的取值可以是連續(xù)值。例如，聲音大小和溫度高低。數(shù)字信號(hào)是一種離散信號(hào)，它的取值是離散的。例如，計(jì)算機(jī)內(nèi)部處理的信號(hào)都是數(shù)字信號(hào)。 模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào) 模擬信號(hào)模擬信號(hào) 時(shí)間上連續(xù)，包含無窮多個(gè)信號(hào)值時(shí)間上連續(xù)，包含無窮多個(gè)信號(hào)值 數(shù)字信號(hào)數(shù)字信號(hào) 時(shí)間上離散，僅包含有限數(shù)目的信號(hào)值。最常見的時(shí)間上離散，僅包含有限數(shù)目的信號(hào)值。最常見的是二值信號(hào)是二值信號(hào)ta) 模擬信號(hào)tb) 數(shù)字信號(hào) 信道是數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐贰?/p>

4、在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中信道分為物理信道和邏輯信道。物理信道指用于傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)的物理通路，它由傳輸介質(zhì)與有關(guān)通信設(shè)備組成；邏輯信道指在物理信道的基礎(chǔ)上，同一物理信道上可以走過不只一路信號(hào)，此時(shí)每一路信號(hào)所占用的信道被稱作邏輯信道。物理信道還可根據(jù)傳輸介質(zhì)的不同而分為有線信道和無線信道；也可按傳輸數(shù)據(jù)類型的不同分為數(shù)字信道和模擬信道。 信息 - 數(shù)據(jù) - 信號(hào) 普通電話線是針對(duì)話音通話而設(shè)計(jì)的模擬信道，主要適用于模擬信號(hào)的傳輸。如果要在模擬信道上傳輸數(shù)字信號(hào)，就必須在信道兩端分別安裝調(diào)制解調(diào)器(Modem)，用數(shù)字脈沖信號(hào)對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行調(diào)制和解調(diào)。在發(fā)送端，將數(shù)字脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成能在模擬信道上傳輸?shù)哪M信號(hào)

5、，此過程稱為調(diào)制 (Modulate)；在接收端，再將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換還原成數(shù)字脈沖信號(hào)，這個(gè)反過程稱為解調(diào) (Demodulate)。把這兩種功能結(jié)合在一起的設(shè)備稱為調(diào)制解調(diào)器(Modem) ModulatorDemodulator數(shù)字或數(shù)字或模擬數(shù)據(jù)模擬數(shù)據(jù)m(t)s(t)m(t)數(shù)字或數(shù)字或模擬數(shù)據(jù)模擬數(shù)據(jù)載波發(fā)送方發(fā)送方接收方接收方 通信系統(tǒng)的基本作用是在發(fā)送方(信源)和接收方(信宿)之間傳遞和交換信息。根據(jù)通信系統(tǒng)是利用模擬信號(hào)還是數(shù)字信號(hào)來傳遞消息，通信系統(tǒng)可以分為模擬通信系統(tǒng)和數(shù)字通信系統(tǒng)。 DTE英文全稱Data Terminal Equipment，數(shù)字終端設(shè)備，指一般的終端或是

6、計(jì)算機(jī)?？赡苁谴?、中、小型計(jì)算機(jī)，也可能是一臺(tái)只接收數(shù)據(jù)的打印機(jī)。 DCE英文全稱Data Circuit-terminating Equipment，數(shù)字通信設(shè)備，通常指調(diào)制解調(diào)器，多路復(fù)用器或數(shù)字設(shè)備。 DTEDCEDCE串行比特傳輸信號(hào)線與控制線用戶環(huán)境通信環(huán)境用戶設(shè)施通信設(shè)施DTE信號(hào)線與控制線用戶設(shè)施 數(shù)字通信與模擬通信數(shù)字通信與模擬通信 數(shù)字通信 在數(shù)字信道上實(shí)現(xiàn)模擬信息或數(shù)字信息的傳輸 模擬通信 在模擬信道上實(shí)現(xiàn)模擬信息或數(shù)字信息的傳輸 數(shù)字通信的優(yōu)點(diǎn)數(shù)字通信的優(yōu)點(diǎn) 抗噪聲（干擾）能力強(qiáng) 可以控制差錯(cuò)，提高了傳輸質(zhì)量 便于用計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理便于用計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理 易于加密、保密性強(qiáng)

7、可以傳輸語音、數(shù)據(jù)、影像，通用、靈活計(jì)算機(jī)通信僅在不得已的情況下，才會(huì)采用模擬通信，如通過電話線撥號(hào)上網(wǎng)。1.帶寬 信號(hào)在通信線路上傳輸時(shí)最高頻率與最低頻率之差叫信號(hào)的頻帶寬度，簡(jiǎn)稱帶寬或稱為通頻帶。數(shù)字信號(hào)帶寬與脈沖寬度成反比。2.信道容量 單位時(shí)間內(nèi)最大可傳輸信息的位數(shù)，是信道傳輸信息的最大能力的指標(biāo)。無噪聲理想信道容量與信道的帶寬的關(guān)系如下： C=2H log2N其中：C為信道容量，H為信道帶寬(信道能夠傳輸信號(hào)的最大頻率范圍)，N為傳輸時(shí)為一個(gè)碼元所取的離散值個(gè)數(shù)。本公式也稱為奈奎斯特公式或無噪信道傳輸能力公式。對(duì)有噪聲的實(shí)際信道，其關(guān)系如下：C=H log2 (1+S/N)其中：S/

8、N為接收端的信噪比。本公式也稱為香農(nóng)公式。 3.位速率 位速率也稱比特率，常用S表示，位速率是數(shù)字信號(hào)的傳輸速率，它用單位時(shí)間內(nèi)傳輸?shù)亩M(jìn)制代碼的有效位數(shù)來表示，其單位為位每秒(bps)。 4.波特率也稱調(diào)制速率，也稱碼元速率。單位時(shí)間內(nèi)通過信道傳輸?shù)牟ㄐ蝹€(gè)數(shù)。單位為波特，記作Baud。 位速率和波特率之間有如下關(guān)系： S=B log2N 其中N是一個(gè)脈沖信號(hào)所表示的有效狀態(tài)，在二進(jìn)制方式中，N=2，故S=B。即數(shù)據(jù)傳輸速率和調(diào)制速率相等。 波特率（調(diào)制速率）和比特速率（數(shù)據(jù)傳輸速率）是兩個(gè)最容易混淆的概念，但它們?cè)跀?shù)據(jù)通信中確很重要。兩者的區(qū)別與聯(lián)系，如圖 ： 數(shù)據(jù)傳輸速率波特率數(shù)據(jù)傳輸速率

9、波特率log2N (N-調(diào)制的線路狀態(tài)數(shù)）調(diào)制的線路狀態(tài)數(shù)） 二相調(diào)制：兩種相位變化表示二相調(diào)制：兩種相位變化表示 0，1，表示，表示1位位 （1比特）比特）數(shù)據(jù)傳輸速率波特率數(shù)據(jù)傳輸速率波特率 四相調(diào)制：四種相位變化表示四相調(diào)制：四種相位變化表示00,01,10,11, （2比特）比特）數(shù)據(jù)傳輸速率數(shù)據(jù)傳輸速率波特率波特率 八相調(diào)制：八種相位變化表示八相調(diào)制：八種相位變化表示000,001,010.,111（3比特）比特）數(shù)據(jù)傳輸速率數(shù)據(jù)傳輸速率 波特率波特率 5.誤碼率 誤碼率指信息傳輸?shù)腻e(cuò)誤率，是衡量傳輸系統(tǒng)可靠性的指標(biāo)。誤碼率以在接收的碼元中的錯(cuò)誤碼元占總傳輸碼元的比例來衡量，通常應(yīng)低

10、于10-6。 6. 時(shí)延時(shí)延(delay/latency) 一個(gè)報(bào)文(分組)從網(wǎng)絡(luò)(鏈路)一端傳送到另一端的時(shí)間。時(shí)延包括時(shí)延包括發(fā)送時(shí)延、傳播時(shí)延、處理時(shí)延三部分。 結(jié)合你有關(guān)對(duì)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的了解，談?wù)勀銓?duì)家庭上網(wǎng)的結(jié)合你有關(guān)對(duì)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的了解，談?wù)勀銓?duì)家庭上網(wǎng)的原理的理解？未來家庭上網(wǎng)的趨勢(shì)是什么？原理的理解？未來家庭上網(wǎng)的趨勢(shì)是什么？ 什么時(shí)候什么時(shí)候波特率等于比特率？ 2.2.1并行傳輸和串行傳輸 2.2.2單工、半雙工和全雙工通信 2.2.3基帶傳輸和寬帶傳輸 2.2.4異步傳輸和同步傳輸 依據(jù)傳輸線數(shù)目的多少，可以將數(shù)據(jù)傳輸方式分為：并行傳輸和串行傳輸。并行傳輸用于短距離、高速率

11、的通信，串行傳輸用于長(zhǎng)距離、低速率的通信。 并行傳輸是指數(shù)字信號(hào)以成組的方式在多個(gè)并行信道上傳輸，數(shù)據(jù)由多條數(shù)據(jù)線同時(shí)傳送與接收，每個(gè)比特使用單獨(dú)的一條線路。 串行傳輸就是將比特流逐位在一條信道上傳送。需要解決收發(fā)雙方如何保持碼組或字符同步的問題。 在串行通信中，根據(jù)數(shù)據(jù)流的方向可以將通信分為單工、半雙工和全雙工通信3種方式。 單工通信是指在兩個(gè)通信設(shè)備間，信息只能沿著一個(gè)方向被傳輸。 半雙工通信是指兩個(gè)通信設(shè)備間的信息交換可以雙向進(jìn)行，但不能同時(shí)進(jìn)行。也就是說，在同一時(shí)間內(nèi)僅能使信息在一個(gè)方向上傳輸。 全雙工通信是指兩個(gè)通信設(shè)備間可以同時(shí)進(jìn)行兩個(gè)方向上的信息傳輸。 數(shù)據(jù)傳輸方式依其數(shù)據(jù)在傳輸

12、線上原樣不變地傳輸還是調(diào)制變樣后再傳輸，可以分為基帶傳輸和頻帶傳輸兩大類。 基帶信號(hào)與基帶傳輸 二進(jìn)制數(shù)字脈沖信號(hào)稱為基帶信號(hào) 基帶傳輸是將數(shù)據(jù)直接轉(zhuǎn)換為脈沖信號(hào)加到電纜上進(jìn)行傳送的數(shù)據(jù)傳輸方式。 頻帶信號(hào)與頻帶傳輸 頻帶信號(hào)是將多組基帶信號(hào)分別調(diào)制不同頻率的載波，并由這些載波分別占用不同頻段的調(diào)制載波組成。 頻帶傳輸是將數(shù)據(jù)加載到載波信號(hào)上進(jìn)行傳送的數(shù)據(jù)傳輸方式。 異步傳輸 異步傳輸方式又稱為起止式同步方式，它是以字符為單位進(jìn)行同步的，且每一字符的起始時(shí)刻可以為任意。 同步傳輸 同步傳輸方式是以固定的時(shí)鐘節(jié)拍來連續(xù)串行發(fā)送數(shù)字信號(hào)的一種方法。 同步傳輸?shù)膸?小明剛辦的網(wǎng)通4M的業(yè)務(wù),就是想圖

13、個(gè)網(wǎng)絡(luò)暢快,可是到家感覺網(wǎng)速很不滿意,在IE普通下載的時(shí)候(不用任何下載工具),大多數(shù)的時(shí)候連100KB/s都不到,而且在網(wǎng)絡(luò)測(cè)試在線網(wǎng)站測(cè)速(世界各地)的時(shí)候,距離最近的測(cè)試點(diǎn)就在唐山,但是顯示的數(shù)據(jù)連2M都不到。為什么？（提示：從理論速度和實(shí)際速度、線路、服務(wù)器情況分析） 用數(shù)字信號(hào)承載數(shù)字或模擬數(shù)據(jù)就是編碼 ；用模擬信號(hào)承載數(shù)字或模擬數(shù)據(jù)就是調(diào)制。在實(shí)際應(yīng)用中我們不得不進(jìn)行編碼與調(diào)制。具體包括數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)編碼、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的模擬信號(hào)調(diào)制、模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)編碼、模擬數(shù)據(jù)的模擬信號(hào)調(diào)制四個(gè)方面 不同類型的信號(hào)在不同類型的信道上傳輸不同類型的信號(hào)在不同類型的信道上傳輸有有4種情況種情況數(shù)據(jù)

14、：模擬數(shù)據(jù)、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)數(shù)據(jù)：模擬數(shù)據(jù)、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)：模擬信號(hào)、數(shù)字信號(hào)信號(hào)：模擬信號(hào)、數(shù)字信號(hào) 信道：模擬信道、數(shù)字信道信道：模擬信道、數(shù)字信道 2.3.1 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)編碼 2.3.2 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的模擬信號(hào)編碼 2.3.3 模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)編碼 2.3.4 模擬數(shù)據(jù)的模擬信號(hào)調(diào)制 把數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成某種數(shù)字脈沖信號(hào)把數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成某種數(shù)字脈沖信號(hào) 常見的有兩類：常見的有兩類：不歸零碼和曼徹斯特編碼不歸零碼和曼徹斯特編碼 不歸零碼不歸零碼(NRZ，Non-Return to Zero) 二進(jìn)制數(shù)字二進(jìn)制數(shù)字0、1分別用兩種電平來表示。分別用兩種電平來表示。常常用常常用5V表示表示1，5V表示

15、表示0。 缺點(diǎn)：存在直流分量，傳輸中不能使用變壓器；缺點(diǎn)：存在直流分量，傳輸中不能使用變壓器； 不具備自同步機(jī)制，傳輸時(shí)必須使用外同步。不具備自同步機(jī)制，傳輸時(shí)必須使用外同步。 曼徹斯特編碼曼徹斯特編碼(Manchester Code) 用電壓的變化表示用電壓的變化表示0和和1。 規(guī)定在規(guī)定在每個(gè)碼元的中間每個(gè)碼元的中間發(fā)生跳變：發(fā)生跳變： 高高低的跳變代表低的跳變代表0，低，低高的跳變代表高的跳變代表1 每個(gè)碼元中間都要發(fā)生跳變，接收端可將此變每個(gè)碼元中間都要發(fā)生跳變，接收端可將此變化提取出來作為同步信號(hào)。這種化提取出來作為同步信號(hào)。這種編碼也稱為自編碼也稱為自同步碼同步碼(Self-Syn

16、chronizing Code)。 缺點(diǎn)：需要雙倍的傳輸帶寬（即信號(hào)速率是數(shù)缺點(diǎn)：需要雙倍的傳輸帶寬（即信號(hào)速率是數(shù)據(jù)速率的據(jù)速率的2倍）。倍）。 差分曼徹斯特編碼差分曼徹斯特編碼(Differential ) 每個(gè)碼元的中間每個(gè)碼元的中間仍要發(fā)生跳變?nèi)砸l(fā)生跳變 用用碼元開始處碼元開始處有無跳變來表示有無跳變來表示0和和1 ，有跳變代有跳變代表表0，無跳變代表，無跳變代表1 三種數(shù)字編碼的波形圖三種數(shù)字編碼的波形圖 三種常用的調(diào)制技術(shù)三種常用的調(diào)制技術(shù)： 幅移鍵控ASK (Amplitude Shift Keying) 頻移鍵控FSK (Frequency Shift Keying) 相移鍵

17、控PSK (Phase Shift Keying) 基本原理：用數(shù)字信號(hào)對(duì)載波的不同參量進(jìn)行調(diào)制。 載波載波 S(t) = Acos( t+ ) S(t)的參量包括：的參量包括： 幅度幅度A、頻率頻率 、初相位初相位 調(diào)制就是要使調(diào)制就是要使A、 或或 隨數(shù)字基帶信號(hào)的變化而變化隨數(shù)字基帶信號(hào)的變化而變化 ASK：用載波的兩個(gè)不同振幅表示：用載波的兩個(gè)不同振幅表示0和和1 FSK：用載波的兩個(gè)不同頻率表示：用載波的兩個(gè)不同頻率表示0和和1 PSK：用載波的起始相位的變化表示：用載波的起始相位的變化表示0 和和1 要轉(zhuǎn)換的模擬數(shù)據(jù)主要是電話語音信號(hào)要轉(zhuǎn)換的模擬數(shù)據(jù)主要是電話語音信號(hào) 語音信號(hào)要在

18、數(shù)字線路上傳輸，必須將語音信號(hào)語音信號(hào)要在數(shù)字線路上傳輸，必須將語音信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。這需要經(jīng)過三個(gè)步驟：轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。這需要經(jīng)過三個(gè)步驟： 采樣：按一定間隔對(duì)語音信號(hào)進(jìn)行采樣采樣：按一定間隔對(duì)語音信號(hào)進(jìn)行采樣 量化：對(duì)每個(gè)樣本舍入到量化級(jí)別上量化：對(duì)每個(gè)樣本舍入到量化級(jí)別上 編碼：對(duì)每個(gè)舍入后的樣本進(jìn)行編碼編碼：對(duì)每個(gè)舍入后的樣本進(jìn)行編碼 編碼后的信號(hào)稱為編碼后的信號(hào)稱為PCM信號(hào)信號(hào) (脈碼調(diào)制脈碼調(diào)制, Pulse Coded Modulation) 話音信道帶寬話音信道帶寬 2倍話音最大頻率倍話音最大頻率) 量化級(jí)數(shù)：量化級(jí)數(shù)：256級(jí)級(jí) (用用8位二進(jìn)制碼表示位二進(jìn)制碼表示) 數(shù)

19、據(jù)率：數(shù)據(jù)率：8000次次/s*8bit = 64kbit/s 每路每路PCM信號(hào)的速率信號(hào)的速率 = 64000bit/s采樣電路采樣電路量化和編碼量化和編碼 在電話機(jī)和本地局交換機(jī)之間所傳輸?shù)男盘?hào)就是采用這種編碼方式。模擬的聲音數(shù)據(jù)是加載到模擬的載波信號(hào)中傳輸?shù)摹?無線語音廣播是模擬信號(hào)傳輸模擬數(shù)據(jù)的另一個(gè)例子。有效的傳輸需要比較高的頻率。對(duì)于無線傳播，傳送基帶信號(hào)幾乎是不可能的，因?yàn)槟菍⑿枰睆綖楹脦坠镩L(zhǎng)的天線。另外，調(diào)制有助于頻分復(fù)用。 模擬數(shù)據(jù)的模擬信號(hào)為什么還需要調(diào)制？數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)為什么還需要編碼？仔細(xì)想一想。 仔細(xì)觀察家庭安裝的數(shù)字電視的仔細(xì)觀察家庭安裝的數(shù)字電視的“機(jī)頂

20、盒”，結(jié)合學(xué)過的知識(shí)分析其工作情況。如果說，真正的“數(shù)字電視”應(yīng)當(dāng)從節(jié)目的錄制、編輯、播出、收視等都是“數(shù)字化信號(hào)”。那么現(xiàn)在的數(shù)字電視是真正的“數(shù)字電視”嗎？為什么？ 2.4.1 電路交換 2.4.2 報(bào)文交換 2.4.3 分組交換 2.4.4 三種數(shù)據(jù)交換技術(shù)的比較 使用線路（電路）交換（Circuit Switching）方式，就是通過網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)在兩個(gè)站之間建立一條專用的通信線路。最普通的電路交換例子是電話系統(tǒng)。 通過電路交換進(jìn)行通信，指的是在兩個(gè)站之間有一個(gè)實(shí)際的物理連接。這種連接是節(jié)點(diǎn)之間的連接序列。在每條線路上，通道專用于連接。主叫用戶A 局B局C局被叫用戶撥號(hào)音撥號(hào)占用信號(hào)占用

21、信號(hào)振鈴取機(jī)通話(信息傳送)被叫掛機(jī)反向拆線信號(hào)主叫掛機(jī)正向拆線信號(hào)掛機(jī)正向證實(shí)信號(hào)呼叫建立連接釋放回鈴音掛機(jī) 電路交換方式的通信包括三種狀態(tài)：（1）線路建立：在傳輸任何數(shù)據(jù)之前，都必須建立端到端（站到站）的線路。（2）數(shù)據(jù)傳送：所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)可以是數(shù)字的也可以是模擬的。（3）線路拆除：在某個(gè)數(shù)據(jù)傳送周期結(jié)束以后，就要結(jié)束連接，通常由兩個(gè)站中的一個(gè)來完成這個(gè)動(dòng)作。1.實(shí)時(shí)性好，實(shí)時(shí)性好，信息傳輸?shù)臅r(shí)延小。2.電路是透明的。沒有對(duì)雙方用戶的信息進(jìn)行任何的修正或解釋。3.信息傳送的吞吐量大。適合連續(xù)、大量的數(shù)據(jù)傳輸。 1.通信雙方必須同時(shí)存在，并且通信線路必須物理連通才能通信。最明顯的就是：只要建立

22、了一條電路，那么，不管雙方是否在傳送信息（不管雙方是否在發(fā)聲通話），這條電路都不能改作他用，直到拆除這條電路為止。 2.獨(dú)自占用帶寬，網(wǎng)絡(luò)資源利用效率低。 在電話通信中，由于講話雙方總是一個(gè)在說，一個(gè)在聽，因此電路空閑時(shí)間占大約50。如果考慮到講話過程中的停頓，那么還要多一些。在計(jì)算機(jī)通信中，由于人機(jī)交互（從鍵盤輸入，閱讀觀察屏幕輸出）時(shí)間長(zhǎng)，空閑時(shí)間可高達(dá)90以上。 3.不同速率不同協(xié)議之間的用戶不能通信。 另一種網(wǎng)絡(luò)通信的方法是報(bào)文交換（Message Switching）。在報(bào)文交換中不需要在兩個(gè)站之間建立一條專用通路。如果一個(gè)站想要發(fā)送一個(gè)報(bào)文（信息的一個(gè)邏輯單位），只需要把一個(gè)目的地

23、址附加在報(bào)文上，然后把報(bào)文通過網(wǎng)絡(luò)從節(jié)點(diǎn)到節(jié)點(diǎn)地進(jìn)行傳送。在每個(gè)節(jié)點(diǎn)中，接收整個(gè)報(bào)文，暫存這個(gè)報(bào)文，然后發(fā)送到下一個(gè)節(jié)點(diǎn)。 在電路交換的網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)是一個(gè)電子的或機(jī)電結(jié)合的交換設(shè)備。這種設(shè)備發(fā)送二進(jìn)制位同接收二進(jìn)制位一樣快。報(bào)文交換節(jié)點(diǎn)通常是一臺(tái)通用的小型計(jì)算機(jī)。它具有足夠的存儲(chǔ)容量來緩存進(jìn)入的報(bào)文。一個(gè)報(bào)文在每個(gè)節(jié)點(diǎn)的延遲時(shí)間等于接收?qǐng)?bào)文的所有位所需的時(shí)間加上等待時(shí)間和重傳到下一個(gè)節(jié)點(diǎn)所需的排隊(duì)延遲時(shí)間。1.線路利用率較高。多個(gè)報(bào)文可以分時(shí)共享結(jié)點(diǎn)間的同一條通道.2.一對(duì)多。即一個(gè)報(bào)文送到多個(gè)目的站點(diǎn)。3.用戶不需要叫通對(duì)方就可以發(fā)送報(bào)文。4.兼容性好。不同速率不同協(xié)議之間的用戶可以通信

24、。1. 實(shí)時(shí)性交互式性差。報(bào)文傳輸延遲較長(zhǎng)(特別是在發(fā)生傳輸錯(cuò)誤后)，而且隨報(bào)文長(zhǎng)度變化大。2.有時(shí)節(jié)點(diǎn)收到過多的數(shù)據(jù)而無空間存儲(chǔ)或不能及時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)，就不得不丟棄報(bào)文，而且發(fā)出的報(bào)文不按順序到達(dá)目的地。3.購(gòu)置存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備要求較高，怎加了設(shè)備開支。存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)主要分為兩種類型存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)主要分為兩種類型:l報(bào)文交換（報(bào)文交換（message）l報(bào)文報(bào)文分組交換分組交換(packet) 如果在發(fā)送發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)如果在發(fā)送發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí),不管發(fā)送數(shù)據(jù)的長(zhǎng)不管發(fā)送數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度是多少度是多少,都把它當(dāng)成一個(gè)邏輯單元都把它當(dāng)成一個(gè)邏輯單元,在發(fā)送的在發(fā)送的數(shù)據(jù)上加上數(shù)據(jù)上加上目的地址目的地址、源地址源地址和和控制信息，控制

25、信息，按一定的格式打包后組成一個(gè)報(bào)文，這種方按一定的格式打包后組成一個(gè)報(bào)文，這種方式被稱為報(bào)文交換。式被稱為報(bào)文交換。分組交換就是在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，限制數(shù)據(jù)單分組交換就是在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，限制數(shù)據(jù)單元的最大長(zhǎng)度，發(fā)送站將一個(gè)長(zhǎng)報(bào)文分成多元的最大長(zhǎng)度，發(fā)送站將一個(gè)長(zhǎng)報(bào)文分成多個(gè)報(bào)文分組，接收站在收到這些報(bào)文分組個(gè)報(bào)文分組，接收站在收到這些報(bào)文分組時(shí)，按順序重新組成一個(gè)長(zhǎng)報(bào)文。時(shí)，按順序重新組成一個(gè)長(zhǎng)報(bào)文。報(bào)文分組：報(bào)文分組：報(bào)文：報(bào)文：報(bào)文號(hào)目的地址源地址校驗(yàn)報(bào)文號(hào)目的地址源地址報(bào)文分組數(shù)據(jù)校驗(yàn)報(bào)文分組號(hào)數(shù)據(jù) 分組交換試圖兼有報(bào)文交換和電路交換的優(yōu)點(diǎn)，而使兩者的缺點(diǎn)最少。分組交換與報(bào)文交換的工作方式基本

26、相同，形式上的主要差別在于，分組交換網(wǎng)中要限制所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)單位的長(zhǎng)度。典型的最大長(zhǎng)度是1千位至幾千位，稱為包（Packets）。報(bào)文交換系統(tǒng)卻適應(yīng)更長(zhǎng)的報(bào)文。把超過最大長(zhǎng)度的報(bào)文的數(shù)據(jù)塊按限定的大小分割成一個(gè)個(gè)小段，為每個(gè)小段加上有關(guān)的地址信息以及段的分割信息并組成一個(gè)數(shù)據(jù)包，然后依次發(fā)送。為了區(qū)分這兩種技術(shù)，分組交換系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)單位通常稱為分組。 從表面看，分組交換與報(bào)文交換相比沒有什么特殊優(yōu)點(diǎn)。值得注意的是，把數(shù)據(jù)單位的最大長(zhǎng)度限制在較小的范圍內(nèi)，這種簡(jiǎn)單的方法會(huì)在性能上有一個(gè)引人注目的結(jié)果。一個(gè)站要發(fā)送一個(gè)報(bào)文，若其長(zhǎng)度比最大分組長(zhǎng)度還長(zhǎng)，它先把該報(bào)文分成組，再把這些組發(fā)送到節(jié)點(diǎn)上。這種

27、交換方式必須解決的問題是根據(jù)網(wǎng)絡(luò)當(dāng)前的狀況為各個(gè)數(shù)據(jù)包選擇不同的傳輸路徑，以便網(wǎng)絡(luò)中各信道的流量趨于平衡。問題是網(wǎng)絡(luò)將如何管理這些分組流呢?目前有兩種方法：數(shù)據(jù)報(bào)和虛電路。虛電路分組交換優(yōu)點(diǎn)：1.較適合站點(diǎn)之間大批量的數(shù)據(jù)傳輸。2.時(shí)延短，3.數(shù)據(jù)分組不易丟失。用戶的連續(xù)數(shù)據(jù)塊沿著相同的路徑，按序到達(dá)目的地；接受站點(diǎn)處理方便。 虛電路分組交換缺點(diǎn)： 對(duì)網(wǎng)絡(luò)依賴大。如果虛電路中的某個(gè)結(jié)點(diǎn)或者線路出現(xiàn)故障，將導(dǎo)致虛電路傳輸失效。 在虛電路中，數(shù)據(jù)在傳送以前，發(fā)送和接收雙方在網(wǎng)絡(luò)中建立起一條邏輯上的連接，但它并不是像電路交換中那樣有一條專用的物理通路，該路徑上各個(gè)節(jié)點(diǎn)都有緩沖裝置，服從于這條邏輯線路

28、的安排，也就是按照邏輯連接的方向和接收的次序進(jìn)行輸出排隊(duì)和轉(zhuǎn)發(fā)，這樣每個(gè)節(jié)點(diǎn)就不需要為每個(gè)數(shù)據(jù)包作路徑選擇判斷，就好像收發(fā)雙方有一條專用信道一樣。發(fā)送方依次發(fā)出的每個(gè)數(shù)據(jù)包經(jīng)過若干次存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)，按順序到達(dá)接收方。雙方完成數(shù)據(jù)交換后，拆除掉這條虛電路。 數(shù)據(jù)報(bào)分組中每個(gè)分組的大小有嚴(yán)格的限制，每個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)自身攜帶足夠的地址信息。各數(shù)據(jù)報(bào)所走的路徑不一定相同，各個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)到達(dá)目的地的順序可能不同，有的數(shù)據(jù)報(bào)會(huì)丟失。 1. 可靠性較高。數(shù)據(jù)報(bào)分組可以選擇不同的路徑，任一中間結(jié)點(diǎn)或者線路的故障不會(huì)影響數(shù)據(jù)報(bào)的傳輸。 2.數(shù)據(jù)報(bào)較適合站點(diǎn)之間少量數(shù)據(jù)的傳輸。 1.傳輸?shù)难訒r(shí)大，時(shí)延離散度大。 2.數(shù)據(jù)分組易丟

29、失 3. 用戶的連續(xù)數(shù)據(jù)塊會(huì)無序地到達(dá)目的地；接受站點(diǎn)處理復(fù)雜（排序）三種數(shù)據(jù)交換技術(shù)總結(jié)如下：（1）電路交換：在數(shù)據(jù)傳送之前需建立一條物理通路，在線路被釋放之前，該通路將一直被一對(duì)用戶完全占有。（2）報(bào)文交換：報(bào)文從發(fā)送方傳送到接收方采用存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的方式。在傳送報(bào)文時(shí)，只占用一段通路；在交換節(jié)點(diǎn)中需要緩沖存儲(chǔ)，報(bào)文需要排隊(duì)。因此，這種方式不滿足實(shí)時(shí)通信的要求。（3）分組交換：此方式與報(bào)文交換類似，但報(bào)文被分成組傳送，并規(guī)定了分組的最大長(zhǎng)度，到達(dá)目的地后需重新將分組組裝成報(bào)文。這是網(wǎng)絡(luò)中最廣泛采用的一種交換技術(shù)。 三種數(shù)據(jù)交換方式各有其特點(diǎn)，對(duì)于實(shí)時(shí)性強(qiáng)的交互式傳輸，電路交換最合適，不宜采用報(bào)文

30、方式；對(duì)于網(wǎng)絡(luò)中較輕的或間歇式負(fù)載，報(bào)文交換方式較合算；對(duì)于中等或稍重的負(fù)載，分組交換方式有較好的效果。 三種交換方式的事件順序三種交換方式的事件順序報(bào)文報(bào)文ABCD排隊(duì)延遲排隊(duì)延遲報(bào)文交換報(bào)文交換呼呼叫叫請(qǐng)請(qǐng)求求呼呼叫叫應(yīng)應(yīng)答答數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)ABCD尋路延遲尋路延遲電路交換電路交換分組分組1分組分組2分組分組3 3ABCD分組交換分組交換分組分組4 4t t 隨著通信和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的發(fā)展，傳統(tǒng)的交換技術(shù)已經(jīng)不能滿足需要。例如，交互式的會(huì)話通信對(duì)實(shí)時(shí)性要求很高，延時(shí)要??；高清晰度（HDTV）圖像及高速數(shù)據(jù)的傳送要求高速寬帶的通信網(wǎng)。目前提高數(shù)據(jù)交換速度的方案有很多，主要有DSI，F(xiàn)rame Relay和

31、ATM等。 （1）利用數(shù)字語音插空技術(shù)DSI（Digital Speech Interpolation）能提高電路交換的傳輸能力。傳統(tǒng)的電路交換技術(shù)在接通到通路后，該通路被一對(duì)用戶完全占用。但是在傳輸語音信號(hào)時(shí)，通路并不始終處于忙的狀態(tài)，而是有很多空閑的狀態(tài)。DSI技術(shù)的原理是僅當(dāng)傳輸語音信號(hào)時(shí)，才向通話用戶分配通道，其余時(shí)刻可把通道分配給數(shù)據(jù)通信。 （2）幀中繼（Frame Relay）是對(duì)目前廣泛使用的X.25分組交換通信協(xié)議的簡(jiǎn)化和改進(jìn)，它在鏈路上無差錯(cuò)控制功能和流量控制功能，并且?guī)欣^采用面向連接的模式，是一種簡(jiǎn)化的面向連接的分組交換。因?yàn)楣饫w通信具有低誤碼率的特性，無需在鏈路層進(jìn)行差

32、錯(cuò)控制，可采用端對(duì)端檢錯(cuò)重發(fā)控制方式，采用固定長(zhǎng)度的分組。這種簡(jiǎn)化了的協(xié)議，可以方便地用VLSI技術(shù)實(shí)現(xiàn)。這種高速分組交換技術(shù)有很多優(yōu)點(diǎn)：可靈活設(shè)置信號(hào)的傳輸速率；充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，提高傳輸效率；可對(duì)分組呼叫進(jìn)行帶寬的動(dòng)態(tài)分配。因此可獲得低延時(shí)、高吞吐率的網(wǎng)絡(luò)特性。 （3）異步傳輸模式ATM（Asynchronous Transfer Mode）是電路交換與分組交換技術(shù)的結(jié)合，能最大限度地發(fā)揮電路交換與分組交換技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，具有從實(shí)時(shí)的語音信號(hào)到高清晰度電視圖像等各種高速綜合業(yè)務(wù)的傳輸能力。 異步傳輸模式異步傳輸模式ATM簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介 ATM是一種高速分組交換技術(shù)，采用了以是一種高速分組交換技術(shù)，采

33、用了以信元信元(Cell)為單位的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)方式，故又稱為信元為單位的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)方式，故又稱為信元交換。交換。 ATM將話音、數(shù)據(jù)和圖像等數(shù)據(jù)分解成長(zhǎng)度固將話音、數(shù)據(jù)和圖像等數(shù)據(jù)分解成長(zhǎng)度固定的數(shù)據(jù)塊，并在各數(shù)據(jù)塊前加上地址、優(yōu)先定的數(shù)據(jù)塊，并在各數(shù)據(jù)塊前加上地址、優(yōu)先級(jí)等控制信息構(gòu)成信元。級(jí)等控制信息構(gòu)成信元。 信元由信元由5字節(jié)的字節(jié)的信元頭部信元頭部和和48字節(jié)的字節(jié)的有效載荷有效載荷構(gòu)成：構(gòu)成：信元頭部信元頭部 有效載荷有效載荷5Byte 48Byte信元信元 在在ATM網(wǎng)絡(luò)中，空信元以一定的速率出現(xiàn)，發(fā)送站網(wǎng)絡(luò)中，空信元以一定的速率出現(xiàn)，發(fā)送站只要獲得空信元即可把信息插入到信元中發(fā)送。因

34、只要獲得空信元即可把信息插入到信元中發(fā)送。因信息插入位置無周期性，故稱這種傳送方式為信息插入位置無周期性，故稱這種傳送方式為異步異步傳輸模式傳輸模式。實(shí)際上就是統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用。實(shí)際上就是統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用。 ATM特點(diǎn)：特點(diǎn)： 面向連接面向連接 (虛連接虛連接)，按序遞交；，按序遞交； 固定大小的信元，便于高速處理固定大小的信元，便于高速處理 (可用硬件實(shí)現(xiàn)可用硬件實(shí)現(xiàn))，傳輸，傳輸速率速率622Mbit/s； 可以實(shí)時(shí)地傳送語音和活動(dòng)圖像?？梢詫?shí)時(shí)地傳送語音和活動(dòng)圖像。123456數(shù)據(jù)塊數(shù)據(jù)塊信元流信元流 1.向目標(biāo)主機(jī)127.0.0.1發(fā)送數(shù)據(jù)包，測(cè)試數(shù)據(jù)包的最大值 2.向目標(biāo)主機(jī)127.0.0.

35、1發(fā)送數(shù)據(jù)包，不允許報(bào)文分片，測(cè)試數(shù)據(jù)包的最大值。 提示： 開始運(yùn)行 CMD C:Documents and SettingsAdministratorcd C:ping 127.0.0.1 -L * C:ping 127.0.0.1 -L -f * 數(shù)據(jù)報(bào)提供的服務(wù)是不可靠的，它不能保證服務(wù)質(zhì)量。實(shí)際上“盡最大努力交付”的服務(wù)，就是沒有質(zhì)量保證的服務(wù)。為什么還說數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)對(duì)軍事通信有其特殊的意義？ 使用電腦進(jìn)行遠(yuǎn)距離交互式視頻會(huì)話時(shí)，聲音和圖像同步嗎？那一個(gè)更快些？為什么？ 復(fù)用：多個(gè)信息源共享一個(gè)公共信道復(fù)用：多個(gè)信息源共享一個(gè)公共信道 為何要復(fù)用？為何要復(fù)用？提高線路利用率提高線路利用率

36、 適用場(chǎng)合：當(dāng)信道的傳輸能力大于每個(gè)信源的適用場(chǎng)合：當(dāng)信道的傳輸能力大于每個(gè)信源的平均傳輸需求時(shí)平均傳輸需求時(shí) 類比：公共運(yùn)輸系統(tǒng)類比：公共運(yùn)輸系統(tǒng)(鐵路、海運(yùn)、航空鐵路、海運(yùn)、航空)DEMUX復(fù)用器復(fù)用器解復(fù)用器解復(fù)用器共享信道共享信道MUX信信源源信信宿宿 2.5.1 頻分多路復(fù)用 2.5.2 時(shí)分多路復(fù)用 2.5.3 波分多路復(fù)用 2.5.4 碼分多路復(fù)用 頻分復(fù)用頻分復(fù)用 原理：整個(gè)傳輸頻帶被劃分為若干個(gè)頻率通道，原理：整個(gè)傳輸頻帶被劃分為若干個(gè)頻率通道，每路信號(hào)占用一個(gè)頻率通道進(jìn)行傳輸。頻率通每路信號(hào)占用一個(gè)頻率通道進(jìn)行傳輸。頻率通道之間留有防護(hù)頻帶以防相互干擾。道之間留有防護(hù)頻帶以

37、防相互干擾。CH2CH1CH3原帶寬原帶寬CH1CH2CH3移頻后帶寬移頻后帶寬MUXCH1 CH2 CH3帶寬復(fù)用信號(hào)帶寬復(fù)用信號(hào)f復(fù)用器復(fù)用器 多個(gè)信號(hào)調(diào)制在不同的載波頻率上，從而在同一介質(zhì)上實(shí)現(xiàn)同時(shí)傳送多路信號(hào)，即將信道的可用頻帶（帶寬）按頻率分割多路信號(hào)的方法劃分為若干互不交疊的頻段，每路信號(hào)占據(jù)其中一個(gè)頻段，從而形成許多個(gè)子信道（如圖2-5所示）；在接收端用適當(dāng)?shù)臑V波器將多路信號(hào)分開，分別進(jìn)行解調(diào)和終端處理，這種技術(shù)稱為頻分多路復(fù)用（FDM，F(xiàn)requency Division Multiplexing） 。1.頻分多路復(fù)用的優(yōu)點(diǎn):信道的利用率高，允許復(fù)用的路數(shù)多，分路也很方便，并且

38、頻帶寬度越大，則在此頻帶寬度內(nèi)所容納的用戶數(shù)就越多；2.頻分多路復(fù)用的缺點(diǎn):設(shè)備復(fù)雜，不僅需要大量的調(diào)制器、解調(diào)器和帶通濾波器，而且還要求接收端提供相干載波；此外，由于在傳輸過程中的非線性失真及頻分復(fù)用信號(hào)抗干擾性能較差，不可避免地會(huì)產(chǎn)生路際串音干擾。為了減少載頻的數(shù)量和所需設(shè)備部件的類型，一般都采用多級(jí)調(diào)制的方法。 時(shí) 分 多 路 復(fù) 用 （ T D M ， Ti m e D i v i s i o n Multiplexing）是將多路信號(hào)按一定的時(shí)間間隔相間傳送以在一條傳輸線上實(shí)現(xiàn)“同時(shí)”傳送多路信號(hào)?；镜腡DM是同步時(shí)分多路復(fù)用技術(shù)，如果采用較復(fù)雜的措施以改善同步時(shí)分復(fù)用的性能，就成

39、為統(tǒng)計(jì)時(shí)分多路復(fù)用（STDM，Statistical Time Division Multiplexing）或異步時(shí)分多路復(fù)用（ATDM，Asynchronous TDM）。 TDM是將傳輸時(shí)間劃分為許多個(gè)短的互不重疊的時(shí)隙，而將若干個(gè)時(shí)隙組成時(shí)分復(fù)用幀，用每個(gè)時(shí)分復(fù)用幀中某一固定序號(hào)的時(shí)隙組成一個(gè)子信道，每個(gè)子信道所占用的帶寬相同，每個(gè)時(shí)分復(fù)用幀所占的時(shí)間也是相同的（如圖2-7所示），即在同步TDM中，各路時(shí)隙的分配是預(yù)先確定的時(shí)間且各信號(hào)源的傳輸定時(shí)是同步的。 時(shí)分復(fù)用時(shí)分復(fù)用 原理：把時(shí)間分割成小的時(shí)間片，每個(gè)時(shí)間片原理：把時(shí)間分割成小的時(shí)間片，每個(gè)時(shí)間片分為若干個(gè)時(shí)隙，每路數(shù)據(jù)占用一個(gè)

40、時(shí)隙進(jìn)行分為若干個(gè)時(shí)隙，每路數(shù)據(jù)占用一個(gè)時(shí)隙進(jìn)行傳輸。傳輸。A2A1A3原始信號(hào)D2D1D3數(shù)字化信號(hào)MUX復(fù)用后的數(shù)據(jù)流復(fù)用后的數(shù)據(jù)流時(shí)隙號(hào)時(shí)隙號(hào)1231D3D2D1時(shí)間片時(shí)間片12時(shí)間片時(shí)間片2D1時(shí)隙時(shí)隙D2復(fù)用器復(fù)用器 由于每路數(shù)據(jù)總是使用每個(gè)時(shí)間片的固定由于每路數(shù)據(jù)總是使用每個(gè)時(shí)間片的固定時(shí)隙，所以這種時(shí)分復(fù)用也稱為時(shí)隙，所以這種時(shí)分復(fù)用也稱為同步時(shí)分同步時(shí)分復(fù)用。復(fù)用。 時(shí)分復(fù)用的典型例子：時(shí)分復(fù)用的典型例子：PCM信號(hào)的傳輸信號(hào)的傳輸 把多個(gè)話路的把多個(gè)話路的PCM話音數(shù)據(jù)用話音數(shù)據(jù)用TDM的方法裝成的方法裝成幀幀(幀中還包括了幀同步信息和信令信息幀中還包括了幀同步信息和信令信息

41、) 每幀在一個(gè)時(shí)間片內(nèi)發(fā)送每幀在一個(gè)時(shí)間片內(nèi)發(fā)送 每個(gè)時(shí)隙承載一路每個(gè)時(shí)隙承載一路PCM信號(hào)信號(hào) 1. 同步時(shí)分多路復(fù)用 在同步時(shí)分多路復(fù)用中，時(shí)間片是預(yù)先分配好的，而且是固定不變的，即每個(gè)時(shí)間片與一個(gè)信號(hào)源對(duì)應(yīng)，而不管此時(shí)是否有信息發(fā)送。在接收端，根據(jù)時(shí)間片序號(hào)可判斷出是哪一路信號(hào)。采用同步時(shí)分多路復(fù)用，由于不一定每個(gè)時(shí)間片內(nèi)都有數(shù)據(jù)發(fā)送，所以信道的利用率低。 2. 異步時(shí)分多路復(fù)用 異步時(shí)分多路復(fù)用是目前計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用廣泛的多路復(fù)用技術(shù)。在異步時(shí)分多路復(fù)用技術(shù)中，動(dòng)態(tài)分配信道的時(shí)間片，以實(shí)現(xiàn)按需分配。如果某路信號(hào)源沒有信息發(fā)送，則允許其他信號(hào)源占用這個(gè)時(shí)間片，這樣就避免了時(shí)間片的浪費(fèi)，大

42、大提高了信道的利用率。 統(tǒng)計(jì)統(tǒng)計(jì)(異步異步)TDMSTDM TDM的缺點(diǎn)：某用戶無數(shù)據(jù)發(fā)送，其他用戶也的缺點(diǎn)：某用戶無數(shù)據(jù)發(fā)送，其他用戶也不能占用該時(shí)隙，將會(huì)造成帶寬浪費(fèi)。不能占用該時(shí)隙，將會(huì)造成帶寬浪費(fèi)。 改進(jìn)：用戶不固定占用某個(gè)時(shí)隙，有空時(shí)隙就改進(jìn)：用戶不固定占用某個(gè)時(shí)隙，有空時(shí)隙就將數(shù)據(jù)放入。將數(shù)據(jù)放入。ABCD待發(fā)數(shù)據(jù)待發(fā)數(shù)據(jù)t1 t2 t3A1B1C1D1C2D2A2B2時(shí)間片時(shí)間片1時(shí)間片時(shí)間片2同步同步TDM帶寬浪費(fèi)A1B1B2時(shí)間片時(shí)間片1時(shí)間片時(shí)間片2異步異步TDM可用帶寬C2 2.5.3波分復(fù)用波分復(fù)用光的頻分復(fù)用光的頻分復(fù)用 原理：整個(gè)波長(zhǎng)頻帶被劃分為若干個(gè)波長(zhǎng)范圍，原理

43、：整個(gè)波長(zhǎng)頻帶被劃分為若干個(gè)波長(zhǎng)范圍，每路信號(hào)占用一個(gè)波長(zhǎng)范圍來進(jìn)行傳輸。每路信號(hào)占用一個(gè)波長(zhǎng)范圍來進(jìn)行傳輸。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 在光纖信道上使用的頻分多路復(fù)用的一個(gè)變種就是波分多路復(fù)用（WDM，Wave-length Division Multiplexing）。如圖2-9所示即是一種在光纖上獲得WDM的簡(jiǎn)單方法。在這種方法中，兩根光纖連到一個(gè)棱柱或衍射光柵，每根光纖里的光波處于不同的波段上，這樣兩束光通過棱柱或衍射光柵合到一根共享的光纖上，到達(dá)目的地后，再將兩束光分解開來。

44、 碼分多路復(fù)用（CDMA，Coding Division Multiplexing Access）技術(shù)則是一種用于移動(dòng)通信系統(tǒng)的新技術(shù)。筆記本電腦或個(gè)人數(shù)字助理（PDA，Personal Data Assistant）以及手提電腦（HPC，Handed Personal Computer）等移動(dòng)計(jì)算機(jī)的連網(wǎng)通信將會(huì)大量用到碼分復(fù)用技術(shù)。 CDMA的復(fù)用原理是基于碼型分割信道的。每個(gè)用戶分配有一個(gè)地址碼，而這些碼型互不重疊，其特點(diǎn)是頻率和時(shí)間資源均為共享。因此，在頻率和時(shí)間資源緊缺的環(huán)境下，CDMA將獨(dú)具魅力，這也是CDMA受到人們普遍關(guān)注的緣故。圖2-10顯示了CDMA的信道連接方式，在該圖中

45、，前向/反向信道是采用頻率劃分的方式，即移動(dòng)站對(duì)基站方向的載波頻率為f，基站對(duì)移動(dòng)站方向的載波頻率為f。 上網(wǎng)查詢和企業(yè)調(diào)查有關(guān)手機(jī)發(fā)展的歷史，感受頻分多路復(fù)用到碼分多路復(fù)用的發(fā)展過程。預(yù)測(cè)未來多路復(fù)用趨勢(shì)如何？ 當(dāng)?shù)谿SM（global system for mobile communications全球通）和CDMA（CDMA code division multiple access 碼分多址）手機(jī)的運(yùn)營(yíng)商是什么公司？各采用了什么多路復(fù)用的方式？你認(rèn)為從技術(shù)角度講哪一種更先進(jìn)些？ 差錯(cuò)：差錯(cuò)：就是在通信接收端收到的數(shù)據(jù)與發(fā)送端實(shí)際發(fā)出的數(shù)據(jù)不一致的現(xiàn)象。 差錯(cuò)控制：差錯(cuò)控制：為防止由于各

46、種因素引起的信息傳輸錯(cuò)誤或?qū)㈠e(cuò)誤限制在所允許的范圍內(nèi)而采取的措施。 通信信道中的噪聲分為熱噪聲和沖擊噪聲。 熱噪聲 是由傳輸媒體的電子熱運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的，其特點(diǎn)是時(shí)刻存在，幅度小，干擾強(qiáng)度與頻率無關(guān)，但頻譜很寬，屬于隨機(jī)噪聲。 由熱噪聲引起的差錯(cuò)屬于一種隨機(jī)差錯(cuò)。 沖擊噪聲 是由外界電磁干擾引起的，與熱噪聲相比，沖擊噪聲的幅度較大，是引起差錯(cuò)的主要原因。沖擊噪聲持續(xù)時(shí)間與數(shù)據(jù)傳輸中每個(gè)比特的發(fā)送時(shí)間相比，可能較長(zhǎng)，因而沖擊噪聲引起的相鄰多個(gè)數(shù)據(jù)位出錯(cuò)呈突發(fā)性。 沖擊噪聲引起的傳輸差錯(cuò)稱為突發(fā)差錯(cuò)。 在通信過程中出現(xiàn)的傳輸差錯(cuò)，是由隨機(jī)差錯(cuò)和突發(fā)差錯(cuò)共同構(gòu)成的，而造成差錯(cuò)可能的原因包括： 在數(shù)據(jù)通信中

47、，信號(hào)在物理信道上的線路本身的電氣特性隨機(jī)產(chǎn)生的信號(hào)幅度、頻率、相位的畸形和衰減； 電氣信號(hào)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； 大氣中的閃電、電源開關(guān)的跳火、自然界磁場(chǎng)的變化以及電源的波動(dòng)等外界因素。 差錯(cuò)控制編碼就是對(duì)網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)臄?shù)字信號(hào)進(jìn)行抗干擾編碼，目的是為了提高數(shù)字通信系統(tǒng)的容錯(cuò)性和可靠性，它在發(fā)送端被傳輸?shù)男畔⒋a元序列中，以一定的編碼規(guī)則附加一些校驗(yàn)碼元，接收端利用該規(guī)則進(jìn)行相應(yīng)的譯碼，譯碼的結(jié)果有可能發(fā)現(xiàn)差錯(cuò)或糾正差錯(cuò)。在差錯(cuò)控制碼中，檢錯(cuò)碼是指能自動(dòng)發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)差錯(cuò)的編碼，糾錯(cuò)碼是指不僅能發(fā)現(xiàn)差錯(cuò)而且能夠自動(dòng)糾正差錯(cuò)的編碼。當(dāng)然，檢錯(cuò)和糾錯(cuò)能力是用信息量的冗余

48、和降低系統(tǒng)的效率為代價(jià)來?yè)Q取的。 差錯(cuò)檢測(cè)的方法： 反饋重發(fā)反饋重發(fā)(自動(dòng)請(qǐng)求重發(fā)自動(dòng)請(qǐng)求重發(fā)ARQ)： 接收端檢測(cè)到接收信息有錯(cuò)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(shí)現(xiàn)糾錯(cuò)； 前向差錯(cuò)控制前向差錯(cuò)控制(前向糾錯(cuò)前向糾錯(cuò)FEC)： 接收端檢測(cè)到接收信息有錯(cuò)后，通過一定的運(yùn)算，確定差錯(cuò)的具體位置，并自動(dòng)加以糾正。 差錯(cuò)檢測(cè)編碼有奇偶校驗(yàn)碼、水平垂直奇偶校驗(yàn)碼、CRC循環(huán)冗余碼等。 差錯(cuò)糾錯(cuò)編碼有漢明碼和卷積碼等。 差錯(cuò)糾錯(cuò)編碼也只能解決部分出錯(cuò)的數(shù)據(jù)，對(duì)于不能糾正的錯(cuò)誤，就只能使用ARQ的方法。 (1) 反饋重發(fā)方法反饋重發(fā)方法反饋信道前向信道檢錯(cuò)碼編碼器信源發(fā)送器接收

49、器檢錯(cuò)碼譯碼器信宿噪聲源 ARQ方法原理圖方法原理圖重發(fā)控制反饋控制 (2) 前向糾錯(cuò)方法：前向糾錯(cuò)方法：前向信道糾錯(cuò)碼編碼器信源發(fā)送器接收器糾錯(cuò)碼譯碼器信宿噪聲源FEC方法原理圖方法原理圖 差錯(cuò)控制的差錯(cuò)控制的基本方法：接收方進(jìn)行差錯(cuò)檢測(cè)，并向基本方法：接收方進(jìn)行差錯(cuò)檢測(cè)，并向發(fā)送方應(yīng)答，告知是否正確接收。發(fā)送方應(yīng)答，告知是否正確接收。 差錯(cuò)控制技術(shù)差錯(cuò)控制技術(shù) 自動(dòng)請(qǐng)求重傳自動(dòng)請(qǐng)求重傳Automatic Repeat Request （ARQ） 停等停等 ARQ每發(fā)送一幀就需要一個(gè)應(yīng)答幀每發(fā)送一幀就需要一個(gè)應(yīng)答幀只重傳剛才出錯(cuò)的幀只重傳剛才出錯(cuò)的幀 Go-back-N ARQ每發(fā)送每發(fā)送N

50、幀需要一個(gè)應(yīng)答幀幀需要一個(gè)應(yīng)答幀需重傳前面（需重傳前面（N-i+1）幀（）幀（0iN） 選擇重傳選擇重傳 ARQ每發(fā)送每發(fā)送N幀需要一個(gè)應(yīng)答幀幀需要一個(gè)應(yīng)答幀只只重傳出錯(cuò)的幀重傳出錯(cuò)的幀 差錯(cuò)控制編碼：檢錯(cuò)碼和糾錯(cuò)碼差錯(cuò)控制編碼：檢錯(cuò)碼和糾錯(cuò)碼 糾錯(cuò)碼在計(jì)算機(jī)通信中很少使用糾錯(cuò)碼在計(jì)算機(jī)通信中很少使用 檢錯(cuò)碼主要有兩種編碼方法：檢錯(cuò)碼主要有兩種編碼方法： 奇偶校驗(yàn)奇偶校驗(yàn)（Parity Checking） 可以在兩個(gè)級(jí)別上實(shí)現(xiàn)：可以在兩個(gè)級(jí)別上實(shí)現(xiàn)： 在原始數(shù)據(jù)字節(jié)的最高位（或最低位）增加一個(gè)奇偶校驗(yàn)在原始數(shù)據(jù)字節(jié)的最高位（或最低位）增加一個(gè)奇偶校驗(yàn)位，使結(jié)果中位，使結(jié)果中1的個(gè)數(shù)為奇數(shù)（奇校

51、驗(yàn)）或偶數(shù)（偶校的個(gè)數(shù)為奇數(shù)（奇校驗(yàn)）或偶數(shù)（偶校驗(yàn)）。驗(yàn)）。例如：例如：1100010增加偶校驗(yàn)位后為增加偶校驗(yàn)位后為11100010 若接收方收到的字節(jié)奇偶校驗(yàn)結(jié)果不正確，就可以知若接收方收到的字節(jié)奇偶校驗(yàn)結(jié)果不正確，就可以知道傳輸中發(fā)生了錯(cuò)誤。道傳輸中發(fā)生了錯(cuò)誤。 在通信過程中實(shí)現(xiàn)：在發(fā)送時(shí)增加奇偶校驗(yàn)位。在通信過程中實(shí)現(xiàn)：在發(fā)送時(shí)增加奇偶校驗(yàn)位。 只能用于面向字符的通信協(xié)議中。只能用于面向字符的通信協(xié)議中。 只能檢測(cè)出奇數(shù)個(gè)位錯(cuò)，偶數(shù)個(gè)位錯(cuò)則不能檢出。只能檢測(cè)出奇數(shù)個(gè)位錯(cuò)，偶數(shù)個(gè)位錯(cuò)則不能檢出。 循環(huán)冗余校驗(yàn)循環(huán)冗余校驗(yàn)（CRC, Cyclic Redundancy Check） 差錯(cuò)

52、檢測(cè)原理：差錯(cuò)檢測(cè)原理：收發(fā)雙方約定一個(gè)收發(fā)雙方約定一個(gè)生成多項(xiàng)式生成多項(xiàng)式G(x)，發(fā)送方根據(jù)，發(fā)送方根據(jù)發(fā)送的數(shù)據(jù)和發(fā)送的數(shù)據(jù)和G(x)計(jì)算出計(jì)算出CRC校驗(yàn)和校驗(yàn)和并把它加并把它加在數(shù)據(jù)的末尾。接收方則用在數(shù)據(jù)的末尾。接收方則用G(x)去除接收到的數(shù)去除接收到的數(shù)據(jù)，若有余數(shù)，則傳輸有錯(cuò)。據(jù)，若有余數(shù)，則傳輸有錯(cuò)。 校驗(yàn)和是校驗(yàn)和是16位或位或32位的位串。位的位串。 CRC校驗(yàn)的關(guān)鍵是如何計(jì)算校驗(yàn)和。校驗(yàn)的關(guān)鍵是如何計(jì)算校驗(yàn)和。 你覺得家庭網(wǎng)絡(luò)布線應(yīng)該避免經(jīng)過哪些地方？如果不能避免，應(yīng)該如何？ 通過網(wǎng)絡(luò)QQ和EMAIL方式傳輸一組照片文件。比較傳輸過程的差錯(cuò)控制情況。傳輸成功后照片順序

53、有無變化？為什么？ 有線 雙絞線 同軸電纜 光纖等 無線 無線電波 微波 紅外線 雙絞線是由一對(duì)或多對(duì)絕緣銅導(dǎo)線組成，為了減少信號(hào)傳輸中串?dāng)_及電磁干擾（EMI）影響的程度，通常將這些線按一定的密度互相纏繞在一起。 雙絞線是模擬和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信最普通的傳輸媒體，它的主要應(yīng)用范圍是電話系統(tǒng)中的模擬話音傳輸，最適合于較短距離的信息傳輸，當(dāng)超過幾千米時(shí)信號(hào)因衰減可能會(huì)產(chǎn)生畸變，這時(shí)就要使用中繼器（Repeater）來放大信號(hào)和再生波形。 雙絞線的價(jià)格在傳輸媒體中是最便宜的，并且安裝簡(jiǎn)單，所以得到廣泛的使用。 在局域網(wǎng)中一般也采用雙絞線作為傳輸媒體。雙絞線可分為非屏蔽雙絞線UTP（Unshielded T

54、wisted Pair）和屏蔽雙絞線STP（Shielded Twisted Pair）。 雙絞線既可以用于音頻傳輸，也可以用于數(shù)據(jù)傳輸。按雙絞線的性能，目前廣泛應(yīng)用的有五個(gè)不同的等級(jí)，級(jí)別越高性能越好。由于UTP的成本低于STP，所以使用的更廣泛。UTP可以分為六類： l類UTP：主要用于電話連接，通常不用于數(shù)據(jù)傳輸。 2類UTP：通常用在程控交換機(jī)和告警系統(tǒng)。ISDN和T1/E1數(shù)據(jù)傳輸也可以采用2類電纜，2類線的最高帶寬為1MHz。 3類UTP：又稱為聲音級(jí)電纜，是一類廣泛安裝的雙絞線。3類UTP的阻抗為100歐姆，最高帶寬為16MHz，適合于10Mbps雙絞線以太網(wǎng)和4Mbps令牌環(huán)網(wǎng)

55、的安裝，也能運(yùn)行16Mbps的令牌環(huán)網(wǎng)。 4類UTP：最大帶寬為20MHz，其它特性與3類UTP完全一樣，能更穩(wěn)定的運(yùn)行16Mbps令牌環(huán)網(wǎng)。 5類UTP：又稱為數(shù)據(jù)級(jí)電纜，質(zhì)量最好。它的帶寬為100MHz，能夠運(yùn)行100Mbps以太網(wǎng)和FDDI，5類UTP的阻抗為100歐姆。5類UTP目前已被廣泛的應(yīng)用。 6類UTP：是一種新型的電纜，最大帶寬可以達(dá)到1000MHz，適用于低成本的高速以太網(wǎng)的骨干線路。 雙絞線由兩條相互絕緣的銅導(dǎo)線組成。導(dǎo)線的典型直徑為由兩條相互絕緣的銅導(dǎo)線組成。導(dǎo)線的典型直徑為1mm(0.4mm 1.4mm)。這兩條線扭絞在一起，可以減少對(duì)鄰近線對(duì)的電氣干擾。這兩條線扭絞

56、在一起，可以減少對(duì)鄰近線對(duì)的電氣干擾 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：使用廣泛，價(jià)格便宜，安裝容易使用廣泛，價(jià)格便宜，安裝容易 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：對(duì)電磁干擾比較敏感，不適合傳輸高速數(shù)據(jù)對(duì)電磁干擾比較敏感，不適合傳輸高速數(shù)據(jù) EIA/TIA 5類類UTP電纜規(guī)格：電纜規(guī)格： Cat1：適用于電話傳輸：適用于電話傳輸 Cat2：適用于電話和低速數(shù)據(jù)傳輸：適用于電話和低速數(shù)據(jù)傳輸(最高最高4Mbps) Cat3：適用于：適用于10Mbps的的10Base-T以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸 Cat4：適用于：適用于16Mbps的令牌環(huán)網(wǎng)的令牌環(huán)網(wǎng) Cat5：適用于：適用于100Mbps的的100Base-TX 和和100Base

57、-T4快速以太網(wǎng)快速以太網(wǎng)(a) Category 3 UTP.(b) Category 5 UTP. 同軸電纜是由繞同一軸線的兩個(gè)導(dǎo)體所組成，即內(nèi)導(dǎo)體（銅芯導(dǎo)線）和外導(dǎo)體(屏蔽層)，外導(dǎo)體的作用是屏蔽電磁干擾和輻射，兩導(dǎo)體之間用絕緣材料隔離。同軸電纜具有較高的帶寬和極好的抗干擾特性。 同軸電纜的規(guī)格是指電纜粗細(xì)程度的度量，按射頻級(jí)測(cè)量單位（RG）來度量，RG越高，銅芯導(dǎo)線越細(xì)，RG越低，銅芯導(dǎo)線越粗。 常用同軸電纜的型號(hào)和應(yīng)用如下： 阻抗為50歐姆的粗纜RG-8或RG-11，用于粗纜以太網(wǎng)； 阻抗為50歐姆的細(xì)纜RG-58A/U或C/U，用于細(xì)纜以太網(wǎng)； 阻抗為75歐姆的電纜RG-59，用于

58、有線電視CATV。 電纜類型網(wǎng)絡(luò)類型電纜電阻/端接器()RG-810Base5 以太網(wǎng)50RG-1110Base5 以太網(wǎng)50RG-58A/U10Base2 以太網(wǎng)50RG-59/UARCnet網(wǎng)，有線電視網(wǎng)75RG-62A/UARCnet網(wǎng)93光纖是一種由石英玻璃纖維或塑料制成的，直徑很細(xì)，能傳導(dǎo)光信號(hào)的媒體。光纖由一束玻璃芯組成，它的外面包了一層折射率較低的反光材料，稱為覆層。由于覆層的作用，在玻璃芯中傳輸?shù)墓庑盘?hào)幾乎不會(huì)從覆層中折射出去。這樣當(dāng)光束進(jìn)入光纖中的芯線后，可以減少光通過光纜時(shí)的損耗，并且在芯線邊緣產(chǎn)生全反射，使光束曲折前進(jìn)。 玻璃封套玻璃封套塑料外套塑料外套玻璃內(nèi)芯玻璃內(nèi)芯玻

59、璃內(nèi)芯玻璃內(nèi)芯塑料外套塑料外套玻璃封套玻璃封套外殼外殼 光纜的結(jié)構(gòu)大致可分為纜芯（Cable Core）和保護(hù)層（Sheath）兩大部分 四芯光纜剖面示意圖四芯光纜剖面示意圖 返回本節(jié)返回本節(jié) 光纜中的光源可以是發(fā)光二極管LED或注入式激光二極管ILD，當(dāng)光通過這些器件時(shí)發(fā)出光脈沖，光脈沖通過玻璃芯從而傳遞信息。在光纜的兩端都要有一個(gè)裝置來完成光信號(hào)和電信號(hào)的轉(zhuǎn)換。 光纜的優(yōu)點(diǎn)是信號(hào)的損耗小、頻帶寬、傳輸率高，從l00Mbps到l000Mbps，甚至更高，且不受外界電磁干擾。另外，由于它本身沒有電磁輻射，所以它傳輸?shù)男盘?hào)不易被竊聽，保密性能好。但是它的成本高并且連接技術(shù)比較復(fù)雜。 光纜主要用于

60、長(zhǎng)距離的數(shù)據(jù)傳輸和網(wǎng)絡(luò)的主干線。根據(jù)使用的光源和傳輸模式，光纖可分為多模光纖和單模光纖。多模光纖采用發(fā)光二極管產(chǎn)生可見光作為光源，定向性較差。當(dāng)光纖芯線的直徑比光波波長(zhǎng)大很多時(shí)，由于光束進(jìn)入芯線中的角度不同傳播路徑也不同，這時(shí)光束是以多種模式在芯線內(nèi)不斷反射而向前傳播。多模光纖的傳輸距離一般在2km以內(nèi)。 單模光纖采用注入式激光二極管作為光源，激光的定向性強(qiáng)。單模光纖的芯線直徑一般為幾個(gè)光波的波長(zhǎng)，當(dāng)激光束進(jìn)人玻璃芯中的角度差別很小時(shí)，能以單一的模式無反射地沿軸向傳播。 用光脈沖的出現(xiàn)表示用光脈沖的出現(xiàn)表示“1 ”，不出現(xiàn)表示，不出現(xiàn)表示“0 ” 光傳輸系統(tǒng)由三個(gè)部光傳輸系統(tǒng)由三個(gè)部分組成：光