數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)v2.0網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)

數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)國(guó)網(wǎng)技術(shù)學(xué)院自動(dòng)化運(yùn)維專(zhuān)業(yè)知識(shí)類(lèi)系列課程本章重點(diǎn)討論數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)和常用通信信道類(lèi)型、數(shù)據(jù)調(diào)制與編碼技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)、多路復(fù)用技術(shù)、數(shù)據(jù)交換技術(shù)和差錯(cuò)控制等技術(shù)。學(xué)習(xí)重點(diǎn)能力要求了解：數(shù)據(jù)通信的基本概念,數(shù)據(jù)傳輸與編碼技術(shù).熟悉：數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)和

常用通信信道類(lèi)型。掌握：多路復(fù)用技術(shù)、數(shù)據(jù)交換技術(shù)、差錯(cuò)控制技術(shù)等。教學(xué)目的§1數(shù)據(jù)通信的基本概念§4網(wǎng)絡(luò)多路復(fù)用§3網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸§2數(shù)據(jù)調(diào)制與編碼數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)§5網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換課程內(nèi)容§1數(shù)據(jù)通信的基本概念在數(shù)據(jù)通信技術(shù)中，信息、數(shù)據(jù)、信號(hào)是十分重要的概念。數(shù)據(jù)通信的目的就是要交換信息，信息的載體可以是數(shù)字、文字、語(yǔ)音、圖形和圖像等。為了傳送這些信息，首先要將數(shù)字、文字、語(yǔ)音等信息用二進(jìn)制代碼的數(shù)據(jù)（數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)）來(lái)表示，然后用信號(hào)進(jìn)行傳輸，數(shù)據(jù)是通過(guò)信號(hào)傳輸?shù)摹?.1信息、數(shù)據(jù)與信號(hào)1、信息

信息泛指那些通過(guò)各種方式傳播的、可被感受的聲音、文字、圖像、符號(hào)等所表征的某一特定事物的消息、情報(bào)或知識(shí)。

2、數(shù)據(jù)

數(shù)據(jù)是對(duì)客觀事物的符號(hào)表示，在計(jì)算機(jī)科學(xué)中是指所有輸入到計(jì)算機(jī)中并被計(jì)算機(jī)程序處理的符號(hào)的總稱(chēng)。數(shù)據(jù)分為模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)兩種。模擬數(shù)據(jù)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)數(shù)據(jù)1.1信息、數(shù)據(jù)與信號(hào)

3、信號(hào)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。ty（a）連續(xù)的模擬信號(hào)ty（b）離散的數(shù)字信號(hào)圖1模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)波形1.2

數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)

1、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)

通信系統(tǒng)是由發(fā)送設(shè)備、傳輸信道和接收設(shè)備三大部分組成。數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)如圖所示。圖2通信系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)+噪音噪音源信源信道信宿1.2

數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)

2、數(shù)據(jù)通信類(lèi)型

在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中，將傳輸模擬信號(hào)的系統(tǒng)稱(chēng)為模擬通信系統(tǒng)，將傳輸數(shù)字信號(hào)的系統(tǒng)稱(chēng)為數(shù)字通信系統(tǒng)。

①模擬通信系統(tǒng)：圖3模擬通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)信源調(diào)制器解調(diào)器信宿信道噪音源1.2

數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)

②數(shù)字通信系統(tǒng)：圖4數(shù)字通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)信源編碼器解碼器信宿信道噪音源信宿噪音源信道編碼器信源譯碼器信源編碼器信源解調(diào)器調(diào)制器信道信道譯碼器圖5調(diào)制解調(diào)器的功能作用1.2

數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)電話線電話交換網(wǎng)計(jì)算機(jī)Modem電話機(jī)Modem電話機(jī)計(jì)算機(jī)電話線抗干擾能力強(qiáng)便于加密便于存儲(chǔ)、處理便于和計(jì)算機(jī)連接數(shù)字通信系統(tǒng)中的設(shè)備便于集成化和微型化圖6調(diào)制解調(diào)器的功能作用§2數(shù)據(jù)調(diào)制與編碼

數(shù)據(jù)是描述事物的符號(hào)，通過(guò)解釋數(shù)據(jù)而獲得信息。由于在線路上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)有模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，因而數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄐ判诺烙心M信道與數(shù)字信道之分。為了便于不同數(shù)據(jù)在不同的信道中傳輸（適應(yīng)不同的傳輸特性),在數(shù)據(jù)送入信道之前必須對(duì)其進(jìn)行調(diào)制和編碼。2.1信道的分類(lèi)每個(gè)輸出符號(hào)只取決于當(dāng)前輸入符號(hào)，而和其他輸入符號(hào)無(wú)關(guān)2.2數(shù)據(jù)調(diào)制與編碼

在計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)是用二進(jìn)制0、1比特序列表示的，在物理上是用低電平和高電平來(lái)呈現(xiàn)的。在通信系統(tǒng)中,數(shù)據(jù)的調(diào)制和編碼可分為4種基本形式：數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的模擬調(diào)制模擬數(shù)據(jù)的模擬調(diào)制數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字編碼模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字編碼2.2.1數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的模擬調(diào)制

數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的調(diào)制基于調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相3種調(diào)制技術(shù)，分別稱(chēng)為振幅鍵控、移頻鍵控和移相鍵控。圖7顯示了對(duì)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)“010010”進(jìn)行不同調(diào)制方法的波形。圖7數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的調(diào)制原理示意圖2.2.1數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的模擬調(diào)制

1、振幅鍵控（Amplitude-ShiftKeying，ASK）

振幅鍵控是通過(guò)改變載波信號(hào)振幅來(lái)表示數(shù)字信號(hào)1、0。ASK信號(hào)波形如圖7（a）所示。

2、移頻鍵控（Frequency-ShiftKeying，F(xiàn)SK）

移頻鍵控方法是通過(guò)改變載波信號(hào)角頻率來(lái)表示數(shù)字信號(hào)1、0。FSK信號(hào)波形如圖7（b）所示。

3、移相鍵控（Phase-ShiftKeying，PSK）

移相鍵控方法是通過(guò)改變載波信號(hào)的相位值來(lái)表示數(shù)字信號(hào)1、0。2.2.2模擬數(shù)據(jù)的模擬調(diào)制

對(duì)模擬數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬調(diào)制的目的：其一是將低頻信號(hào)搬遷到較高的頻帶進(jìn)行傳輸；其二是將模擬信號(hào)放大；其三是通過(guò)調(diào)制可以使用頻分多路復(fù)用技術(shù)。模擬數(shù)據(jù)調(diào)制可通過(guò)調(diào)幅、調(diào)頻和調(diào)相3種方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，如圖8所示。基帶傳輸信號(hào)高頻載波信號(hào)(a)振幅調(diào)制(b)頻率調(diào)制(c)相位調(diào)制圖8模擬信號(hào)的模擬凋制2.2.3數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字編碼

數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字編碼就是如何把數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)用物理信號(hào)的波形表示，是用高低電平的不同組合來(lái)表示二進(jìn)制的方法。常用的編碼方式主要有3種：不歸零編碼、曼徹斯特編碼和差分曼徹斯特編碼。

數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字編碼不歸零編碼單極性不歸零碼雙極性不歸零碼曼徹斯特編碼差分曼徹斯特編碼2.2.4模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字編碼

模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字編碼是把模擬數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的編碼方法。由于數(shù)字信號(hào)傳輸失真小、誤碼率低、傳輸速率高、便于計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)，所以將模擬數(shù)據(jù)數(shù)字化已成為必然趨勢(shì)。

采樣速率8000t/s指定數(shù)值給對(duì)應(yīng)的PAM信號(hào)將量化值進(jìn)行編碼模擬信號(hào)PAM信號(hào)PAM信號(hào)數(shù)字信號(hào)圖9PCM脈沖編碼調(diào)制過(guò)程示意圖§3網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸

數(shù)據(jù)傳輸是網(wǎng)絡(luò)通信的物質(zhì)基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)涉及的內(nèi)容很多，包括數(shù)據(jù)傳輸媒介、數(shù)據(jù)傳輸帶寬、數(shù)據(jù)傳輸方式和數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量參數(shù)等。傳輸媒介傳輸帶寬傳輸方式數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量參數(shù)數(shù)據(jù)傳輸涉及的主要內(nèi)容3.1數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)

數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)是網(wǎng)絡(luò)中連接收發(fā)雙方的物理通路，是數(shù)據(jù)通信中實(shí)際傳送信息的載體。同軸電纜雙絞線光纖無(wú)線與衛(wèi)星紅外線網(wǎng)絡(luò)中常用的傳輸介質(zhì)：3.1數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)

1、同軸電纜（CoaxialCable）

同軸電纜由內(nèi)導(dǎo)體、絕緣層、屏蔽層及外部保護(hù)層組成。保護(hù)層、屏蔽層、絕緣層、導(dǎo)體圖10同軸電纜結(jié)構(gòu)示意圖優(yōu)點(diǎn)抗干擾性強(qiáng)支持多點(diǎn)連接缺點(diǎn)物理可靠性不好3.1數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)

2、雙絞線（TwistedPair）

雙絞線的物理結(jié)構(gòu)是由按規(guī)則螺旋結(jié)構(gòu)排列的2根、4根或8根絕緣導(dǎo)線組成。一對(duì)線可以作為一條通信線路，各個(gè)線對(duì)螺旋排列的目的是為了使各線對(duì)之間的電磁干擾最小。雙絞線可分為非屏蔽雙絞線UTP和屏蔽雙絞線STP。

屏蔽雙絞線非屏蔽雙絞線單模光纖多模光纖

3、光纖（Fiber）

光纖是光導(dǎo)纖維（FiberOptics）的簡(jiǎn)稱(chēng)，采用光導(dǎo)纖維作為傳輸介質(zhì)，主要由石英、多組分玻璃纖維、塑料等制作而成。光纖分為單模（8.3/125um）和多模（50/125um，62.5/125um）兩種。3.1數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)3.1數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)

4、微波通信（MicrowaveCommunication）

地球視線傳輸視線傳輸微波中繼站圖11地面微波接力通信

5、衛(wèi)星通信（SatelliteCommunication）

衛(wèi)星衛(wèi)星地球站衛(wèi)星地球站3.6χ104km地球圖12衛(wèi)星通信3.1數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)傳輸介質(zhì)帶寬速率/工作頻帶性能傳輸距離價(jià)格應(yīng)用雙絞線寬帶基帶≤1Gb/s較好模擬：10km數(shù)字：500m低模擬/數(shù)字信號(hào)傳輸50Ω同軸電纜75Ω同軸電纜基帶10Mb/s較好＜3km低基帶數(shù)字信號(hào)寬帶≤450MHz較好100km中模擬、數(shù)據(jù)、音頻光纖寬帶49Gb/s很好2km以上高高微波寬帶4～6GHz好幾百km中等中等衛(wèi)星寬帶1～10GHz很好18000km高高

以上介紹了雙絞線、同軸電纜、光纖、微波、衛(wèi)星通信5種介質(zhì)，其區(qū)別如下：3.2數(shù)據(jù)傳輸帶寬

在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，根據(jù)傳輸介質(zhì)的信道帶寬可分為基帶、頻帶和寬帶。局域網(wǎng)中主要采用基帶和頻帶傳輸,有線電視和無(wú)線局域網(wǎng)中主要采用寬帶傳輸?；鶐鬏旑l帶傳輸寬帶傳輸基帶傳輸是指數(shù)字脈沖信號(hào)在傳輸介質(zhì)上保持?jǐn)?shù)據(jù)波形按原樣進(jìn)行傳輸。頻帶傳輸指把數(shù)字信號(hào)調(diào)制成模擬信號(hào)后再發(fā)送和傳輸，到達(dá)接收端再把音頻信號(hào)解調(diào)成原來(lái)的數(shù)字信號(hào)。寬帶傳輸指比音頻更寬的頻帶，若是采用75Ω的CATV同軸電纜或光纖作傳輸介質(zhì)，帶寬為300MHz。3.3數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|(zhì)量參數(shù)

數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|(zhì)量參數(shù)是衡量數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠行院涂煽啃缘膮?shù)。有效性主要由數(shù)據(jù)傳輸速率、調(diào)制速率、信道帶寬、通信容量、誤碼率、傳輸延遲等來(lái)衡量；可靠性一般用數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼`碼率指標(biāo)來(lái)衡量；比特率和波特率是用來(lái)描述系統(tǒng)傳輸率的參量。1、數(shù)據(jù)傳輸單位：通?？捎帽忍亍⒋a元、碼字來(lái)表示。2、數(shù)據(jù)傳輸速率：指每秒能傳輸?shù)亩M(jìn)制信息位數(shù)，又稱(chēng)為比特率，用bps標(biāo)記，表示每秒傳輸?shù)亩M(jìn)制位數(shù)，單位用比特/每秒表示。3.3數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|(zhì)量參數(shù)3、調(diào)制速率：也稱(chēng)為波形速率或碼元速率，它是數(shù)字信號(hào)經(jīng)過(guò)調(diào)制后的傳輸速率，表示數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中線路上每秒鐘傳送的波形個(gè)數(shù)。4、信道帶寬：指信道中傳輸?shù)男盘?hào)在不失真的情況下所占用的頻率范圍，通常稱(chēng)為信道的通頻帶，單位用赫茲（調(diào)制速率）表示。5、信道容量：指信道能傳輸信息的最大能力，一般用時(shí)間內(nèi)最大可傳送的字節(jié)數(shù)來(lái)表示。信道容量由信道帶寬F、可使用的時(shí)間T以及信道質(zhì)量決定。3.3數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|(zhì)量參數(shù)6、誤碼率：誤碼率也稱(chēng)為出錯(cuò)率，是指數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)在正常工作情況下信息傳輸?shù)腻e(cuò)誤率。7、時(shí)延：時(shí)延是指一個(gè)報(bào)文或分組從一條鏈路的一端傳送到另一端所需的時(shí)間，它包括3部分：時(shí)延＝發(fā)送時(shí)延＋傳播時(shí)延＋處理時(shí)延3.4串行傳輸與并行傳輸

1、串行傳輸（SerialTransmission）

串行傳輸是指數(shù)據(jù)以串行方式，在一條信道上傳輸。在計(jì)算機(jī)中，通常是用8位的二進(jìn)制代碼來(lái)表示一個(gè)字符。在數(shù)據(jù)通信中，串行傳輸方式如圖2-23所示。接收設(shè)備發(fā)送設(shè)備1234567812387645并行到串行的轉(zhuǎn)換串行到并行的轉(zhuǎn)換圖13串行傳輸示意圖3.4串行傳輸與并行傳輸接收設(shè)備發(fā)送設(shè)備12345678校驗(yàn)數(shù)據(jù)位1數(shù)據(jù)線

2、并行傳輸（ParallelTransmission）

并行傳輸是指數(shù)據(jù)以成組的方式在多個(gè)并行信道上傳輸。將表示一個(gè)字符的8位二進(jìn)制代碼同時(shí)通過(guò)8條并行的通信信道發(fā)送出去，這種工作方式稱(chēng)為并行通信，如圖圖14所示。圖14并行傳輸示意圖3.5同步傳輸與異步傳輸

1、同步傳輸

是指接收端按照發(fā)送端所發(fā)送數(shù)據(jù)的速率及起止時(shí)間來(lái)接受數(shù)據(jù)，使得收發(fā)雙方在時(shí)間基準(zhǔn)上保持一致，從而保證接受的數(shù)據(jù)與發(fā)送的數(shù)據(jù)一致。如圖所示。

⑴位同步

⑵字符同步（3）幀同步圖15同步傳輸方式示意圖1011010101101100...11110101101101000111111001111110同步字節(jié)數(shù)據(jù)幀同步字節(jié)3.5同步傳輸與異步傳輸2.異步傳輸（asynchronous）

異步傳輸一次只傳輸一個(gè)字符,每個(gè)字符用一位起始位引導(dǎo)、一位停止位結(jié)束。起始位為“0”,占一位;停止位為“1”,占1-2位。在沒(méi)有數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)發(fā)送方可發(fā)送連續(xù)的停止位，接收方根據(jù)“1”至“0”的跳變來(lái)判別一個(gè)新字符的開(kāi)始,然后接收字符中的所有位。異步傳輸方式如圖16所示。11011010101001101100100010110101101100數(shù)據(jù)傳輸方向停止位數(shù)據(jù)位起始位圖16異步傳輸方式示意圖3.6單向傳輸與雙向傳輸指?jìng)魉偷男畔⑹冀K是一個(gè)方向傳送,沒(méi)反方向的交互。其信道一般是二線制，一根用于傳輸數(shù)據(jù),另一根用于監(jiān)測(cè)信號(hào)。允許數(shù)據(jù)在兩個(gè)方向上傳輸,但在某一時(shí)刻，只允許數(shù)據(jù)在一個(gè)方向上傳輸,它實(shí)際上是一種切換方向的單工通信。允許數(shù)據(jù)同時(shí)在兩個(gè)方向上傳輸,它是兩個(gè)單工通信方式的結(jié)合,它要求發(fā)送設(shè)備和接收設(shè)備都有獨(dú)立的接收和發(fā)送能力。單工數(shù)據(jù)傳輸半雙工數(shù)據(jù)傳輸全雙工數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)在通信線路上傳輸是有方向的，根據(jù)信號(hào)傳送的方向與時(shí)間關(guān)系，數(shù)據(jù)通信可分為三種基本工作方式：?jiǎn)喂ねㄐ拧腚p工通信與全雙工通信。多路復(fù)用器多路復(fù)用器一條傳輸線路傳輸多路信號(hào)計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)

在遠(yuǎn)距離通信時(shí)，傳輸信號(hào)要求的帶寬與傳輸介質(zhì)允許通過(guò)的帶寬是不一樣的，為了節(jié)省開(kāi)銷(xiāo)，應(yīng)當(dāng)充分利用傳輸介質(zhì)的帶寬。在一條介質(zhì)上同時(shí)傳送多于一路以上信號(hào)的傳輸方式，叫做該介質(zhì)的多路復(fù)用。多路復(fù)用傳輸技術(shù)的基本原理如圖17所示。圖17多路復(fù)用基本原理示意圖§4網(wǎng)絡(luò)多路復(fù)用傳輸

頻分多路復(fù)用（FDM)：在物理信道的可用帶寬超過(guò)單個(gè)原始信號(hào)所需帶寬情況下，可將該物理信道的總帶寬分割成若干個(gè)與傳輸單個(gè)信號(hào)帶寬相同的子信道，每個(gè)子信道傳輸一路信號(hào)，這就是頻分多路復(fù)用。圖18頻分多路復(fù)用原理示意圖信道（1）f1信道（2）f2信道（3）f3信道（4）f4信道（5）f5信道（6）f6多路復(fù)用器多路復(fù)用器源1源2源3源4源5源6目標(biāo)1目標(biāo)2目標(biāo)3目標(biāo)4目標(biāo)5目標(biāo)6信道帶寬Bm警戒頻帶Bg4.1頻分多路復(fù)用時(shí)分多路復(fù)用（TDM）：是將一條物理信道的傳輸時(shí)間劃分為若干個(gè)時(shí)間片，每個(gè)用戶分得一個(gè)時(shí)間片，在其占有的時(shí)間片內(nèi)用戶使用通信信道的全部帶寬。在技術(shù)實(shí)現(xiàn)上，可分為同步時(shí)分多路復(fù)用和異步時(shí)分多路復(fù)用兩種方式。

要接收的數(shù)據(jù)AAAABBCDDDBCDABDADAAAAAABBCDDD復(fù)用器解復(fù)器要發(fā)送的數(shù)據(jù)時(shí)隙浪費(fèi),信道資源利用率底一個(gè)周期的數(shù)據(jù)塊(幀)在不同時(shí)刻，開(kāi)關(guān)切換到不同的輸入設(shè)備圖19時(shí)分多路復(fù)用原理示意圖4.2時(shí)分多路復(fù)用4.3波分多路復(fù)用密集波分多路復(fù)用(WDM)：波分多路復(fù)用其實(shí)就是頻分多路復(fù)用用于光纖信道。它是指在一根光纖上能同時(shí)傳送多個(gè)波長(zhǎng)不同的光載波的復(fù)用技術(shù)。圖20密集波分多路復(fù)用原理示意圖120km20GbpsEDFA01234567復(fù)用器1550nm1551mn1552nm1553nm1554nm1555nm1556nm1557nm1550nm1551mn1552nm1553nm1554nm1555nm1556nm1557nm01234567分用器圖21直接擴(kuò)頻CDM的衛(wèi)星通信系統(tǒng)接收端基礎(chǔ)調(diào)制多路調(diào)制…信碼輸出載波產(chǎn)生器偽碼產(chǎn)生器∑信源上變頻本地碼產(chǎn)生器下變頻帶通積分判決同步/載波IBDDBKJHGFEAC其它地址信號(hào)多路解調(diào)基礎(chǔ)解調(diào)發(fā)送端衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器碼分多路復(fù)用（CDM）：是一種用于移動(dòng)通信系統(tǒng)的新技術(shù),筆記本電腦和掌上電腦等移動(dòng)性計(jì)算機(jī)的連網(wǎng)通信將會(huì)大量使用碼分多路復(fù)用技術(shù)。

4.4碼分多路復(fù)用數(shù)據(jù)通信最簡(jiǎn)單的方式是利用傳輸介質(zhì)將兩個(gè)端點(diǎn)直接相連，但每個(gè)通信系統(tǒng)都采用把收發(fā)兩端直接相連的形式是不可能的，通常通過(guò)一個(gè)由多個(gè)結(jié)點(diǎn)組成的中間網(wǎng)絡(luò)，把數(shù)據(jù)從源結(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)到目的結(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)相互通信。因此，數(shù)據(jù)交換是研究如何通過(guò)中間網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)交換問(wèn)題。目前，常用的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換方式可歸結(jié)為以下4種:

★電路交換★報(bào)文交換★分組交換★幀中繼交換§5網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換(1)電路建立(2)數(shù)據(jù)傳輸(3)電路拆除

1、電路交換

是根據(jù)電話交換原理發(fā)展起來(lái)的一種直接交換方式。在數(shù)字通信中，電路交換傳輸主要是應(yīng)用同步傳輸模式來(lái)實(shí)現(xiàn)的。電路交換的過(guò)程分為3個(gè)步驟：5.1電路交換源節(jié)點(diǎn)A交換節(jié)點(diǎn)1交換節(jié)點(diǎn)6呼叫請(qǐng)求呼叫應(yīng)答數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)釋放請(qǐng)求釋放應(yīng)答目的節(jié)點(diǎn)B電路建立數(shù)據(jù)傳輸電路拆除源節(jié)點(diǎn)A目的節(jié)點(diǎn)B公用電話交換網(wǎng)123456圖22電路交換原理圖5.1電路交換電路交換的優(yōu)點(diǎn)：連接建立后,數(shù)據(jù)以固定的傳輸率傳輸,傳輸延遲?。挥捎谖锢砭€路被單獨(dú)占用,故不可能發(fā)生沖突;適用于實(shí)時(shí)大批量連續(xù)的數(shù)據(jù)傳輸。電路交換的缺點(diǎn)：建立連接將跨多個(gè)設(shè)備或線纜，則會(huì)需要花費(fèi)很長(zhǎng)的時(shí)間；連接建立后，由于線路是專(zhuān)用的，即使空閑，也不能被其它設(shè)備使用造成一定的浪費(fèi)；

對(duì)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。報(bào)文交換的工作原理是不需要在兩端之間建立一條專(zhuān)用通道，當(dāng)一個(gè)站要發(fā)送報(bào)文時(shí)，它將一個(gè)目的地址附加到報(bào)文上發(fā)送出去，每個(gè)中間節(jié)點(diǎn)先接收整個(gè)報(bào)文，檢查無(wú)誤后暫存這個(gè)報(bào)文（存儲(chǔ)），然后根據(jù)報(bào)文的目的地址，利用路由信息找出下一個(gè)結(jié)點(diǎn)地址，再將整個(gè)報(bào)文傳送下一個(gè)相鄰結(jié)點(diǎn)，一直逐個(gè)結(jié)點(diǎn)地轉(zhuǎn)發(fā)到目的結(jié)點(diǎn)。主機(jī)A主機(jī)BCCCDCGCA通信子網(wǎng)CFCBCE圖23報(bào)文交換過(guò)程5.2報(bào)文交換報(bào)文交換的優(yōu)點(diǎn)：電路利用率高在報(bào)文交換網(wǎng)絡(luò)上,通信量大時(shí)可以接收?qǐng)?bào)文可以把一個(gè)報(bào)文發(fā)送到多個(gè)目的地可以進(jìn)行速度和代碼的轉(zhuǎn)換報(bào)文交換的缺點(diǎn)：數(shù)據(jù)的傳輸延遲比較長(zhǎng)，且延遲時(shí)間長(zhǎng)短不一，因此不適用于實(shí)時(shí)或交互式的通信系統(tǒng)。當(dāng)報(bào)文傳輸錯(cuò)誤時(shí)，必須重傳整個(gè)報(bào)文

分組交換是報(bào)文交換的改進(jìn)，因而又稱(chēng)為報(bào)文分組交換。它將報(bào)文分成若干個(gè)分組,每個(gè)分組的長(zhǎng)度有一個(gè)上限,有限長(zhǎng)度的分組使得每個(gè)節(jié)點(diǎn)所需的存儲(chǔ)能力降低了，以提高交換速度。分組交換適用于交互式通信，如終端與主機(jī)通信。報(bào)文分組的結(jié)構(gòu)如圖24所示。1010010101…首部數(shù)據(jù)首部數(shù)據(jù)首部數(shù)據(jù)報(bào)文報(bào)文圖24

報(bào)文分組的組成5.3分組交換對(duì)比的內(nèi)容虛電路數(shù)據(jù)報(bào)連接的建立必須有不要目的站地址僅在連接建立階段使用，每個(gè)分組使用短的虛電路信號(hào)每個(gè)分組都有目的站的全地址路由選擇在虛電路建立時(shí)進(jìn)行，所有分組均按同一路由每個(gè)分組都有獨(dú)立選擇的路由路由器出現(xiàn)故障所有通過(guò)出故障的路由器的虛電路均不能工作出故障的路由器可能對(duì)丟失分組，一些路由會(huì)發(fā)生變化分組的順序總是按發(fā)送順序到達(dá)目的站到達(dá)目的站時(shí)可能不按發(fā)送順序端到端的差錯(cuò)控制由通信子網(wǎng)負(fù)責(zé)由主機(jī)負(fù)責(zé)端到端的流量控制由通信子網(wǎng)負(fù)責(zé)由主機(jī)負(fù)責(zé)虛電路服務(wù)與數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)的主要區(qū)別如下表：5.3分組交換幀中繼交換：幀中繼是以分組交換技術(shù)為基礎(chǔ)，利用數(shù)字系統(tǒng)低誤碼率的特點(diǎn)和虛電路交換的優(yōu)點(diǎn)，簡(jiǎn)化了可靠性傳輸和差錯(cuò)控制機(jī)制，從而獲得良好性能的革新技術(shù)。作為DTE的交換機(jī)DTE作為DTE的路由器FRADFRSFRSFRSFRSDCEDCEDCEDCE圖25幀中繼交換結(jié)構(gòu)圖5.4高速交換——幀中繼

異步傳輸模式（ATM

是異步