H29-合集-計算機網絡-南郵課件

計算機網絡

ComputerNetworks南京郵電大學計算機學院“計算機通信與網絡”國家精品課程組第1章概論內容綱要

計算機通信與網絡發(fā)展過程計算機通信與網絡基本概念網絡的類型及其特征計算機通信協(xié)議與網絡體系結構內容綱要

計算機通信與網絡發(fā)展過程

計算機網絡基本概念網絡的類型及其特征計算機通信協(xié)議與網絡體系結構計算機網絡是計算機技術和通信技術相互結合的產物，是信息化社會的主要基礎設施。計算機網絡的作用是利用快速的信息傳送，實現廣泛的資源共享。計算機網絡在信息時代的作用1.1計算機通信與網絡發(fā)展過程計算機網絡的發(fā)展中計算機技術和通信技術是相互制約，又相互促進發(fā)展的。計算機技術的發(fā)展以及計算機技術在通信系統(tǒng)中的應用，使得高速通信成為可能。高速通信的實現，又進一步促進計算機硬件、軟件技術的發(fā)展。計算機通信與網絡的發(fā)展過程1.1計算機通信與網絡發(fā)展過程1、面向終端的計算機網絡2、多個計算機互連的計算機網絡3、面向標準化的計算機網絡4、面向全球互連的計算機網絡計算機通信與網絡的發(fā)展階段1.1計算機通信與網絡發(fā)展過程早期計算機主機數量少，價格昂貴，工作運行條件要求高，維護困難，只有少數研究單位和大學擁有計算機系統(tǒng)。主機控制整個系統(tǒng)的全部運行功能和通信過程，終端僅提供輸入輸出的功能，完全作為主機的從屬設備。用戶只能近距離使用計算機終端。1、面向終端的計算機網絡1.1計算機通信與網絡發(fā)展過程面向終端的計算機通信網集中式處理主—從模式多個終端與主機直接通信有限的數據傳輸速率1、面向終端的計算機網絡

面向終端的計算機聯(lián)機系統(tǒng)特點1.1計算機通信與網絡發(fā)展過程1.1計算機通信與網絡發(fā)展過程系統(tǒng)的可靠性和性能取決于主機的可靠性和性能，便于維護、管理。數據的一致性好。主機通信開銷較大，通信線路利用率低，對主機系統(tǒng)依賴性較大。終端數量少，且與主機距離近；計算機使用者大量時間用于交通。1、面向終端的計算機網絡

面向終端的計算機聯(lián)機系統(tǒng)特點1、面向終端的計算機網絡通信處理機主機(b)多點鏈路(c)復用方式(d)集中方式(e)撥號方式(a)點-點鏈路終端設備T1.1計算機通信與網絡發(fā)展過程1.1計算機通信與網絡發(fā)展過程60年代初，美國國防部領導的遠景研究規(guī)劃局ARPA(AdvancedResearchProjectAgency)提出要研制一種生存性(survivability)很強的網絡。傳統(tǒng)的電路交換(circuitswitching)的電信網有一個缺點：正在通信的電路中有一個交換機或有一條鏈路被炸毀，則整個通信電路就要中斷。2、多個計算機互連的計算機網絡

分組交換的產生1.1計算機通信與網絡發(fā)展過程2、多個計算機互連的計算機網絡

分組交換的產生

到倫敦哈佛Harvard去夏威夷SRIUCLASDAC1.1計算機通信與網絡發(fā)展過程網絡用于計算機之間的數據傳送，而不是為了打電話。網絡能夠連接不同類型的計算機，不局限于單一類型的計算機。計算機在進行通信時，必須有冗余的路由。網絡的結構應當盡可能地簡單，同時還能夠非?？煽康貍魉蛿祿?、多個計算機互連的計算機網絡

分組交換網絡的基本要求1.1計算機通信與網絡發(fā)展過程早期的面向終端的計算機網絡是以單個主機為中心的星形網各終端通過通信線路共享昂貴的中心主機的硬件和軟件資源。分組交換網則是以網絡為中心，主機都處在網絡的外圍。用戶通過分組交換網可共享連接在網絡上的許多硬件和各種豐富的軟件資源。2、多個計算機互連的計算機網絡

面向終端計算機系統(tǒng)與分組交換網的區(qū)別1.1計算機通信與網絡發(fā)展過程2、多個計算機互連的計算機網絡主機終端以主機為中心以分組交換網為中心主機分組交換網

面向終端計算機系統(tǒng)與分組交換網的區(qū)別1.1計算機通信與網絡發(fā)展過程獨立工作的計算機系統(tǒng)允許異種機入網資源共享分散/分布控制分組交換專用的通信控制處理機（可靠性高）分層的網絡協(xié)議2、多個計算機互連的計算機網絡分組交換網特點1.1計算機通信與網絡發(fā)展過程因特網的基礎結構大體上經歷了三個階段的演進。但這三個階段在時間劃分上并非截然分開而是有部分重疊的，這是因為網絡的演進是逐漸的而不是突然的。2、多個計算機互連的計算機網絡

因特網的發(fā)展1.1計算機通信與網絡發(fā)展過程第一個分組交換網ARPANET最初只是一個單個的分組交換網。1983年TCP/IP

協(xié)議成為標準協(xié)議。同年，ARPANET分解成兩個網絡：ARPANET——進行實驗研究用的科研網MILNET——軍用計算機網絡1983~1984年，形成了因特網Internet。1990年ARPANET正式宣布關閉。

2、多個計算機互連的計算機網絡

因特網發(fā)展的第一階段1.1計算機通信與網絡發(fā)展過程1986年，NSF建立了國家科學基金網。NSFNET。它是一個三級計算機網絡：

主干網地區(qū)網校園網2、多個計算機互連的計算機網絡

因特網發(fā)展的第二階段1.1計算機通信與網絡發(fā)展過程2、多個計算機互連的計算機網絡

因特網發(fā)展的第二階段校園網校園網校園網校園網校園網校園網國家主干網地區(qū)網地區(qū)網地區(qū)網路由器1.1計算機通信與網絡發(fā)展過程從1993年開始，由美國政府資助的NSFNET逐漸被若干個商用的ISP網絡所代替。1994年開始創(chuàng)建了4個網絡接入點NAP(NetworkAccessPoint)，分別由4個電信公司經營。從1994年到現在，因特網逐漸演變成多級結構網絡。2、多個計算機互連的計算機網絡

因特網發(fā)展的第三階段1.1計算機通信與網絡發(fā)展過程2、多個計算機互連的計算機網絡

因特網發(fā)展的第三階段大公司地區(qū)ISP網絡接入點NAP（對等點）公司校園網主干服務提供者校園網校園網校園網校園網本地ISP地區(qū)ISP地區(qū)ISP地區(qū)ISP本地ISP本地ISP大公司大公司網絡接入點NAP（對等點）1.1計算機通信與網絡發(fā)展過程開放系統(tǒng)異種獨立工作的計算機系統(tǒng)入網互聯(lián)網絡資源/用戶資源共享層次結構和通信協(xié)議接口標準化3、面向標準化的計算機網絡

網絡體系結構標準化1.1計算機通信與網絡發(fā)展過程3、面向標準化的計算機網絡IBM公司(1974)SNA（系統(tǒng)網絡體系結構）

DEC公司 DNA（數字網絡系統(tǒng)結構）

Univac公司 DCA（數據通信體系結構）

Burroughs公司BNA（寶來網絡體系結構）

計算機制造廠商網絡體系結構標準化1.1計算機通信與網絡發(fā)展過程3、面向標準化的計算機網絡ISOTC97SC161977年計算機與信息處理標準化委員會開放系統(tǒng)互聯(lián)分技術委員會1984年ISO7498ISO/OSI-RM國際標準

國際網絡體系結構標準化1.1計算機通信與網絡發(fā)展過程1993年美國政府發(fā)布了名為“國家信息基礎設施行動計劃”的文件，其核心是構建國家信息高速公路。這一時期在計算機通信與網絡技術方面以高速率、高服務質量、高可靠性等為指標，出現了高速以太網、VPN、無線網絡、P2P網絡、NGN等技術，計算機網絡的發(fā)展與應用滲入了人們生活的各個方面，進入一個多層次的發(fā)展階段。4、面向全球互連的計算機網絡1.1計算機通信與網絡發(fā)展過程1、低速數據網用戶電報網，鐵道部的計算機網絡2、郵電部的公用分組交換網CNPAC

三個交換機，八個分組接入設備3、郵電部的公用分組交換網CHINAPAC

國家骨干網，省級，地區(qū)網絡4、CHINANET，共9個公用計算機網絡我國的網絡發(fā)展現狀1.1計算機通信與網絡發(fā)展過程我國的網絡發(fā)展現狀1.1計算機通信與網絡發(fā)展過程我國的網絡發(fā)展現狀內容綱要

計算機通信與網絡發(fā)展過程

計算機網絡基本概念

網絡的類型及其特征計算機通信協(xié)議與網絡體系結構1.2計算機網絡基本概念（1）兩臺或兩臺以上的計算機相互連接起來才能構成網絡，達到資源共享的目的。（2）兩臺或兩臺以上的計算機連接，互相通信交換信息，需要有一條通道。這條通道的連接是物理的，由硬件實現，這就是連接介質（有時稱為信息傳輸介質）。它們可以是雙絞線、同軸電纜或光纖等“有線”介質；也可以是激光、微波或衛(wèi)星等“無線”介質。（3）計算機之間要通信交換信息，彼此就需要有某些約定和規(guī)則，這就是協(xié)議。1、計算機網絡的定義1.2計算機網絡基本概念計算機網絡定義為：把分布在不同地點且具有獨立功能的多個計算機，通過通信設備和線路連接起來，在功能完善的網絡軟件運行環(huán)境下，以實現網絡中資源共享為目標的系統(tǒng)。1、計算機網絡的定義1.2計算機網絡基本概念1、計算機網絡的定義

計算機網絡與終端時分系統(tǒng)多用戶系統(tǒng)多道批處理操作系統(tǒng)分時操作系統(tǒng)實時操作系統(tǒng)共享性：各終端用戶共享主機資源并行性：各終端用戶在一段時間內并行，同一時刻有多于兩個或兩個以上的用戶都在運行1.2計算機網絡基本概念1、計算機網絡的定義

計算機網絡與多機系統(tǒng)多機系統(tǒng)數據流機多處理機LAN

緊耦合度中LAN

松WAN處理機距離/位置0.1m同一線路板處理機距離WAN1.0m同一系統(tǒng)10m–1km同一室、樓25km城100km省、國1000km洲1.2計算機網絡基本概念1、計算機網絡的定義

計算機網絡與分布式系統(tǒng)計算機硬件連接系統(tǒng)拓撲結構通信控制分布式系統(tǒng)計算機網絡1.2計算機網絡基本概念1、計算機網絡的定義

計算機網絡與分布式系統(tǒng)分布式系統(tǒng)在分布式計算機操作系統(tǒng)支持下進行分布式數據庫處理和各計算機之間的并行工作。分布式系統(tǒng)在計算機網絡基礎上為用戶提供了透明的集成應用環(huán)境。分布式系統(tǒng)和計算機網絡之間的區(qū)別：在軟件（尤其是操作系統(tǒng)）上，而不是硬件。移動文件在于由誰引發(fā)：系統(tǒng)或用戶。1.2計算機網絡基本概念2、計算機網絡的組成

以資源共享為主要目的的計算機網絡從邏輯上可分成兩大部分：通信子網－網絡信息的傳輸和交換

終端系統(tǒng)－負責信息的處理

1.2計算機網絡基本概念2、計算機網絡的組成網絡軟件網絡協(xié)議和協(xié)議軟件通信程序網絡操作系統(tǒng)網絡系統(tǒng)的邏輯結構網絡管理及網絡應用軟件通信子網終端系統(tǒng)1.2計算機網絡基本概念2、計算機網絡的組成通信子網終端系統(tǒng)終端(Terminal)主機（Host）通信控制處理機（CCP）內容綱要

計算機通信與網絡發(fā)展過程計算機網絡基本概念

網絡的類型及其特征

計算機通信協(xié)議與網絡體系結構1.3網絡的類型及其特征按通信介質劃分有線網、無線網按通信傳播方式劃分點到點、廣播、多播按通信速率劃分300bps-1.544Mbps-45Mbps-1000Mbps按網絡使用者劃分公用網、專用網按網絡的作用范圍劃分LAN、MAN、WAN、AN按網絡控制方式劃分集中式、分布式按網絡環(huán)境劃分部門網、企業(yè)網、校園網按網絡拓撲結構劃分

星形結構層次結構或樹形結構總線形結構環(huán)形結構按網絡交換功能劃分電路交換、報文交換、分組交換、混合交換1.3網絡的類型及其特征星型拓撲環(huán)狀環(huán)型拓撲總線型拓撲1.3網絡的類型及其特征1、按照拓撲結構分類網狀拓撲樹型拓撲1.3網絡的類型及其特征1、按照拓撲結構分類1.3網絡的類型及其特征個人區(qū)域網局域網城域網廣域網因特網2、根據網絡覆蓋的范圍分類1.3網絡的類型及其特征無線個域網無線局域網無線城域網無線廣域網3、無線網絡內容綱要

計算機通信與網絡發(fā)展過程計算機網絡基本概念網絡的類型及其特征

計算機通信協(xié)議與網絡體系結構1.4計算機通信協(xié)議與網絡體系結構計算機通信是一個復雜的過程，相互通信的兩個計算機系統(tǒng)必須高度協(xié)調工作才行，而這種“協(xié)調”是相當復雜的。“分層”可以將龐大而復雜的問題，轉化為若干較小的局部問題，而這些較小的局部問題就比較易于研究和處理。1、通信協(xié)議與分層體系結構1969年，世界上公認ARPANET是第一個計算機網絡；資源共享分布式控制分組交換方式從邏輯上分為通信子網和資源子網采用層次化網絡結構ARPANET1974年，IBM公司首先公布了SNA（系統(tǒng)網絡體系結構）SNAISO/OSI-RM1977年，ISO網絡標準化，設SC16。1984年制定OSI-RM1.4計算機通信協(xié)議與網絡體系結構1、通信協(xié)議與分層體系結構

首先發(fā)信人采用某種語言寫成一封信，按照某種格式填好地址，投入到信箱中。郵局收集信件，按照目的地址進行分類打包，并送到郵政處理中心。處理中心匯集各個郵包，并進行再次分類，送到鐵路等運輸部門。運輸部門將郵包送到目的地的郵政處理中心。目的地的郵政處理中心解包后根據目的地址，將信件送到相應的郵政分理處。分理處將信件送到收信人。收信人最終拆開信封，閱讀信函。1.4計算機通信協(xié)議與網絡體系結構1、通信協(xié)議與分層體系結構寫好一封信填好信封郵局分類打包運輸部門打包發(fā)信人收到一封信按地址投送郵局拆包分類運輸部門拆包收信人1.4計算機通信協(xié)議與網絡體系結構1、通信協(xié)議與分層體系結構簡單地說，協(xié)議是指通信雙方必須遵循的、控制信息交換的規(guī)則的集合，是一套語義和語法規(guī)則，用來規(guī)定有關功能部件在通信過程中的操作，它定義了數據發(fā)送和接收工作中必經的過程。協(xié)議規(guī)定了網絡中使用的格式、定時方式、順序和檢錯。1.4計算機通信協(xié)議與網絡體系結構1、通信協(xié)議與分層體系結構

網絡協(xié)議定義語法：指數據與控制信息的結構或格式，確定通信時采用的數據格式，編碼及信號電平等。語義：協(xié)議的語義是指對構成協(xié)議的協(xié)議元素含義的解釋同步：規(guī)定了事件的執(zhí)行順序1.4計算機通信協(xié)議與網絡體系結構1、通信協(xié)議與分層體系結構

網絡協(xié)議的組成網絡通信協(xié)議的特點是層次性,可靠性和有效性。協(xié)議的分層可以將復雜的問題簡單化協(xié)議可靠性和有效性是正常和正確通信的保證，只有協(xié)議可靠和有效，才能實現系統(tǒng)內各種資源共享。1.4計算機通信協(xié)議與網絡體系結構1、通信協(xié)議與分層體系結構

網絡協(xié)議的特點1.4計算機通信協(xié)議與網絡體系結構1、通信協(xié)議與分層體系結構

協(xié)議層次模型計算機A計算機B┆n+1層n層n-1層┆(n+1)層與n層協(xié)議接口，n層提供服務n層與(n-1)層協(xié)議接口，(n-1)層提供服務┆n+1層n層n-1層┆n層協(xié)議對等層n+1層協(xié)議對等層n-1層協(xié)議對等層對等端虛通信物理媒體實通信實體(Entity):是通信時能發(fā)送和接收信息的任何軟硬件設施；接口(Interface):是指網絡分層結構中各相鄰層之間的通信接口。1.4計算機通信協(xié)議與網絡體系結構1、通信協(xié)議與分層體系結構

協(xié)議層次模型各層之間是獨立的。靈活性好。結構上可分割開。易于實現和維護。能促進標準化工作。分層的好處1.4計算機通信協(xié)議與網絡體系結構1、通信協(xié)議與分層體系結構若層數太少，就會使每一層的協(xié)議太復雜。層數太多又會在描述和綜合各層功能的系統(tǒng)工程任務時遇到較多的困難。設置合理的層數，有利于描述和綜合這些層次功能。

層數多少要適當

1.4計算機通信協(xié)議與網絡體系結構1、通信協(xié)議與分層體系結構按功能分層、歸類，每層功能應明確、獨立。層與層的接口適合于標準化，其邊界的信息流應盡可能少。每一層只與相鄰層有邊界。為滿足各種通信服務需要，在一層內可形成若干子層。

分層的原則1.4計算機通信協(xié)議與網絡體系結構1、通信協(xié)議與分層體系結構1.4計算機通信協(xié)議與網絡體系結構2、OSI-RM體系結構應用層傳輸層網絡層表示層會話層數據鏈路層物理層7654321OSI參考模型中高層，面向信息處理。OSI參考模型中低層，面向數據通信。1.4計算機通信協(xié)議與網絡體系結構計算機通信網的信息流動1.4計算機通信協(xié)議與網絡體系結構物理層：利用傳輸介質為通信的網絡節(jié)點之間建立、維護和釋放物理連接，實現比特流的透明傳輸，進而為數據鏈路層提供數據傳輸服務。數據鏈路層：在物理層提供服務的基礎上，在通信的實體間建立數據鏈路連接，傳輸以幀(frame)為單位的數據包，并采取差錯控制和流量控制的方法，使有差錯的物理線路變成無差錯的數據鏈路。網絡層：為分組交換網絡上的不同主機提供通信服務，為以分組為單位的數據包通過通信子網選擇適當的路由，并實現擁塞控制、網絡互連等功能。2、OSI-RM體系結構1.4計算機通信協(xié)議與網絡體系結構傳輸層：向用戶提供端到端（end-to-end）的數據傳輸服務，實現為上層屏蔽低層的數據傳輸問題。會話層：負責維護通信中兩個節(jié)點之間的會話連接的建立、維護和斷開，以及數據的交換。表示層：用于處理在兩個通信系統(tǒng)中交換信息的表示方式，主要包括數據格式變換、數據的加密與解密、數據壓縮與恢復等功能。應用層：為應用程序通過網絡服務，它包含了各種用戶使用的協(xié)議。2、OSI-RM體系結構1.4計算機通信協(xié)議與網絡體系結構54321計算機

1AP2AP1計算機

2應用程序數據H7應用程序數據7654321761.4計算機通信協(xié)議與網絡體系結構54321計算機

1AP2AP1計算機

2應用程序數據H7應用程序數據H6H7應用程序數據7654321761.4計算機通信協(xié)議與網絡體系結構54321計算機

1AP2AP1計算機

2應用程序數據H7應用程序數據H6H7應用程序數據H5H6H7應用程序數據7654321761.4計算機通信協(xié)議與網絡體系結構54321計算機

1AP2AP1計算機

2應用程序數據H7應用程序數據H6H7應用程序數據H5H6H7應用程序數據H5H6H7應用程序數據H47654321761.4計算機通信協(xié)議與網絡體系結構54321計算機

1AP2AP1計算機

2應用程序數據H7應用程序數據H6H7應用程序數據H5H6H7應用程序數據H5H6H7應用程序數據H4H5H6H7應用程序數據H4H37654321761.4計算機通信協(xié)議與網絡體系結構54321計算機

1AP2AP1計算機

2應用程序數據H7應用程序數據H6H7應用程序數據H5H6H7應用程序數據H5H6H7應用程序數據H4H5H6H7應用程序數據H4H3H5H6H7應用程序數據H4H3H27654321761.4計算機通信協(xié)議與網絡體系結構54321計算機

1AP2AP1計算機

2應用程序數據H7應用程序數據H6H7應用程序數據H5H6H7應用程序數據H5H6H7應用程序數據H4H5H6H7應用程序數據H4H3H5H6H7應用程序數據H4H3H2H5H6H7應用程序數據H4H3H24計算機通信協(xié)議與網絡體系結構54321計算機

1AP2AP1計算機

2應用程序數據H7應用程序數據H6H7應用程序數據H5H6H7應用程序數據H5H6H7應用程序數據H4H5H6H7應用程序數據H4H3H5H6H7應用程序數據H4H3H2H5H6H7應用程序數據H4H3H24計算機通信協(xié)議與網絡體系結構2、OSI-RM體系結構

服務訪問點OSI各層間存在信息交換，一個系統(tǒng)中的相鄰兩個層次間的信息交換是通過服務訪問點(ServiceAccessPoint,SAP)這樣的接口實現的。SAP實際上就是(N)層實體和上一層(N+1)層實體之間的邏輯接口。1.4計算機通信協(xié)議與網絡體系結構2、OSI-RM體系結構

服務訪問點N層服務提供者N層服務用戶N層服務用戶（N+1）層協(xié)議（N）層協(xié)議（N）層SAP1.4計算機通信協(xié)議與網絡體系結構2、OSI-RM體系結構

服務訪問點（N-1）層用戶數據（N）層用戶數據（N）層PCI（N）層PDU（N-1）層PCI1.4計算機通信協(xié)議與網絡體系結構2、OSI-RM體系結構OSI中的服務原語服務原語類型名稱含義request請求一個實體希望獲得某種服務indication指示把關于某種事件的信息告訴某一實體response回應一個實體對某一事件的回應confirm確認一個實體對某一事件的確認1.4計算機通信協(xié)議與網絡體系結構2、OSI-RM體系結構OSI中的服務原語為N層提供服務使用N-1層服務（2）indication（3）response（1）request（4）confirm用戶B用戶A（N+1）層協(xié)議（N）層協(xié)議(N)對等實體(N)對等實體（N-1）層協(xié)議1.4計算機通信協(xié)議與網絡體系結構2、OSI-RM體系結構OSI中的服務原語indicationconfirm用戶B用戶Arequestresponserequest時間1.4計算機通信協(xié)議與網絡體系結構3、TCP/IP體系結構TCPICMP,IGMPIPARP/RARP各類物理網絡，如FDDI,Ethernet等SMTP,Telent,FTP,HTTP等傳輸層TransportLayer互連網絡層InternetLayer應用層ApplicationLayer網絡接入層HosttoNetworkLayerSNMP,RIP等UDPHTTPSMTPDNSRTPTCPUDPIP互連網絡層網絡接入層傳輸層應用層………網絡接口

1網絡接口

2網絡接口

31.4計算機通信協(xié)議與網絡體系結構3、TCP/IP體系結構1.4計算機通信協(xié)議與網絡體系結構3、TCP/IP體系結構應用層的協(xié)議相對較多，分別使用UDP和TCP協(xié)議進行承載，它們位于各自的上方。網絡層除核心協(xié)議IP外，還有、和RARP，分別位于IP協(xié)議的上下方。

TCP/IP模型中的核心協(xié)議是TCP、UDP和IP，且呈現漏斗狀，IP協(xié)議處于漏斗的最窄處。1.4計算機通信協(xié)議與網絡體系結構應用層運輸層網絡層表示層會話層數據鏈路層物理層7654321OSI的體系結構應用層網絡接入層互連網絡層(各種應用層協(xié)議如TELNET,FTP,SMTP等)傳輸層(TCP

或

UDP)TCP/IP的體系結構無連接分組交付服務傳輸服務(可靠或不可靠)各種應用服務TCP/IP

的三個服務層次4、OSI-RM和TCP/IP體系結構的比較1.4計算機通信協(xié)議與網絡體系結構

OSI的專家們在完成OSI標準時沒有商業(yè)驅動力；

OSI的協(xié)議實現起來過分復雜，且運行效率很低；

OSI標準的制定周期太長，因而使得按OSI標準生產的設備無法及時進入市場；

OSI的層次劃分并也不太合理，有些功能在多個層次中重復出現。4、OSI-RM和TCP/IP體系結構的比較1.4計算機通信協(xié)議與網絡體系結構出發(fā)點不同：OSI-RM是作為國際標準而制定的,不得不兼顧各方,考慮各種情況,造成OSI-RM相對比較復雜,協(xié)議的數量和復雜性都遠高于TCP/IP。早期TCP/IP協(xié)議是為軍用網ARPANET設計的體系結構,一開始就考慮了一些特殊要求,如可用性,殘存性,安全性,網絡互聯(lián)性以及處理瞬間大信息量的能力等。4、OSI-RM和TCP/IP體系結構的比較1.4計算機通信協(xié)議與網絡體系結構①對層次間的關系②對異構網互連問題③無連接服務問題4、OSI-RM和TCP/IP體系結構的比較1.4計算機通信協(xié)議與網絡體系結構按照一般的概念，網絡技術和設備只有符合有關的國際標準才能在大范圍獲得工程上的應用。但現在情況卻反過來了，得到最廣泛應用的不是法律上的國際標準OSI，而是非國際標準TCP/IP。這樣，TCP/IP就常被稱為是事實上的國際標準。4、OSI-RM和TCP/IP體系結構的比較

兩個國際標準化組織：ISO和ITU-T。

OSI的前身是國際標準化協(xié)會因特網的標準化工作由稱為IAB（InternetActivitiesBoard）的組織負責，下設TaskForce負責具體的某一方面標準。如IETF(InternetEngineeringTaskForce)負責因特網近期發(fā)展的工程與標準問題。1.4計算機通信協(xié)議與網絡體系結構5、網絡通信標準化組織1.4計算機通信協(xié)議與網絡體系結構5、網絡通信標準化組織

因特網的標準化工作因特網協(xié)會ISOC因特網研究指導小組IRSG因特網研究部IRTF因特網工程部IETF因特網工程指導小組IESG…RGWG……RG…領域領域因特網體系結構研究委員會IABWGWGWG1.4計算機通信協(xié)議與網絡體系結構5、網絡通信標準化組織RFC(RequestForComments)因特網草案建議標準草案標準因特網標準歷史的RFC實驗的RFC提供信息的RFC6種RFC本章小結計算機網絡的四個階段計算機網絡定義計算機網絡不同的分類方法計算機網絡體系結構網絡協(xié)議本章小結OSI七層模型服務訪問點國際標準化組織通信與網絡的發(fā)展前景SeeYouNextTime!南京郵電大學計算機網絡

ComputerNetworks南京郵電大學計算機學院“計算機通信與網絡”國家精品課程組第2章物理層內容概要

物理層是網絡層次模型的最底層，它建立在物理傳輸介質的基礎上，作為系統(tǒng)和通信介質的接口，用來實現數據鏈路實體之間比特流的透明傳輸。

內容綱要

數據通信基礎傳輸介質編碼與調制多路復用技術數據交換技術物理層設備與接口內容綱要

數據通信基礎

傳輸介質編碼與調制多路復用技術數據交換技術物理層設備與接口2.1數據通信基礎1、信息、數據和信號2、數據通信系統(tǒng)3、數據通信系統(tǒng)的性能指標2.1數據通信基礎1、信息、數據和信號數據(data)——通常是指預先約定的具有某種含義的數字、符號和字母的組合。信號(signal)——數據在傳輸過程中的電磁波的表示形式。“模擬的”(analogous)——連續(xù)變化的?！皵底值摹?digital)——取值是離散的。調制——把數字信號轉換為模擬信號的過程。解調——把模擬信號轉換為數字信號的過程。信道——表示向某一方向傳送數據的傳輸介質。

數據和信號模擬數據數字數據信息數據模擬信號數字信號有意義的實體涉及數據的內容和解釋在某個區(qū)間產生連續(xù)的值產生離散的值是數據的電磁(或電子)編碼涉及到事物的形式是一種連續(xù)變化的電磁波是一系列的電壓脈沖信號1、信息、數據和信號2.1數據通信基礎模擬數據模擬信號放大器調制器模擬數據數字信號

PCM編碼器數字數據模擬信號調制器數字數據數字信號

數字發(fā)送器1、信息、數據和信號2.1數據通信基礎2、數據通信系統(tǒng)2.1數據通信基礎2、數據通信系統(tǒng)信源和信宿：信源就是信息的發(fā)送端，是發(fā)出待傳送信息的設備；信宿就是信息的接收端，是接收所傳送信息的設備。信號轉換設備：是將信源發(fā)出的信息轉換成適合于在信道上傳輸的信號的設備。2.1數據通信基礎2、數據通信系統(tǒng)傳輸系統(tǒng)輸入信息輸入數據發(fā)送的信號接收的信號輸出數據源點終點發(fā)送器接收器調制解調器PC機公用電話網調制解調器數字比特流數字比特流模擬信號模擬信號正文正文數據通信系統(tǒng)源系統(tǒng)目的系統(tǒng)傳輸系統(tǒng)輸出信息PC機2.1數據通信基礎2、數據通信系統(tǒng)

數據通信系統(tǒng)舉例2.1數據通信基礎2、數據通信系統(tǒng)

數據通信系統(tǒng)舉例(b)局域網用戶通過Internet上網通信2.1數據通信基礎3、數據通信系統(tǒng)的技術指標傳碼速率：傳碼速率又稱為調制速率、波特率，記作NBd，是指在數據通信系統(tǒng)中，每秒鐘傳輸信號碼元的個數，單位是波特（Baud）。傳信速率：又稱為比特率，記作Rb，是指在數據通信系統(tǒng)中，每秒鐘傳輸二進制碼元的個數，單位是比特/秒（bit/s,或kbit/s或Mbit/s）。

數據傳輸速率2.1數據通信基礎3、數據通信系統(tǒng)的技術指標

數據傳輸速率2.1數據通信基礎3、數據通信系統(tǒng)的技術指標[例2-1]若信號碼元持續(xù)時間為1×10-4秒，試問傳送8電平信號，則傳碼速率和傳信速率各是多少？解：由于T=1×10-4秒，所以傳碼速率NBd=1/T=10000波特由于傳送的信號是8電平，所以，M=8。則傳信速率Rb=NBdlog2

M=30000bit/s。

數據傳輸速率2.1數據通信基礎3、數據通信系統(tǒng)的技術指標

信道帶寬信號帶寬：(bandwidth)是指信號具有的頻帶寬度，單位是赫（或千赫、兆赫、吉赫等）。模擬信道：表示通信線路允許通過的信號頻帶范圍就稱為線路帶寬(通頻帶)。數字信道：“帶寬”是所能傳送的“最高數據率”同義語，單位是“比特每秒”。2.1數據通信基礎3、數據通信系統(tǒng)的技術指標

信道帶寬常用的帶寬單位是千比每秒，即kb/s（103b/s）兆比每秒，即Mb/s（106b/s）吉比每秒，即Gb/s（109b/s）太比每秒，即Tb/s（1012b/s）請注意：在計算機界，數據量的表示

K=210,M=220,G=230,T=240。2.1數據通信基礎時間軸上信號的寬度隨速率的增大而變窄，對應的信號頻率增加，則占用帶寬也增加。每秒

106

個比特時間1

01

0

111

s帶寬為1Mb/s

時間每秒

4

106

個比特0.25s帶寬為4Mb/s

帶寬3、數據通信系統(tǒng)的技術指標2.1數據通信基礎3、數據通信系統(tǒng)的技術指標

誤碼率和誤組率誤碼率：在一定時間內接收到出錯的比特數e1與總的傳輸比特數e2之比。

Pe＝（e1/e2)×100％由于實際的傳輸信道及通信設備存在隨機差錯與突發(fā)差錯，而數據通信常采用數據塊或幀為單位進行傳輸，使用誤組率可以更好反映傳輸效率。誤組率：在一定時間內接收出錯的組數b1與總的傳輸組數b2之比。

Pb＝（b1/b2)×100％2.1數據通信基礎發(fā)送時延（傳輸時延）：發(fā)送數據時，數據塊從結點進入到傳輸媒體所需要的時間。信道帶寬：數據在信道上的發(fā)送速率。常稱為數據在信道上的傳輸速率。發(fā)送時延=數據塊長度（比特）信道帶寬（比特/秒）

時延3、數據通信系統(tǒng)的技術指標2.1數據通信基礎傳播時延：電磁波在信道中需要傳播一定的距離而花費的時間。信號傳輸速率（即發(fā)送速率）和信號在信道上的傳播速率是完全不同的概念。傳播時延=信道長度（米）信號在信道上的傳播速率（米/秒）

時延3、數據通信系統(tǒng)的技術指標2.1數據通信基礎處理時延：交換結點為存儲轉發(fā)而進行一些必要的處理所花費的時間。結點緩存隊列中分組排隊所經歷的時延是處理時延中的重要組成部分。處理時延的長短往往取決于網絡中當時的通信量。有時可用排隊時延作為處理時延。

時延3、數據通信系統(tǒng)的技術指標2.1數據通信基礎數據從源點經過網絡傳送，到達目的點所經歷的總時延就是發(fā)送時延、傳播時延和處理時延之和：總時延=發(fā)送時延+傳播時延+處理時延

時延3、數據通信系統(tǒng)的技術指標2.1數據通信基礎

時延1011001…發(fā)送器隊列在鏈路上產生傳播時延結點

B結點

A在發(fā)送器產生發(fā)送時延(即傳輸時延)在隊列中產生處理時延數據從結點A向結點B發(fā)送數據鏈路3、數據通信系統(tǒng)的技術指標2.1數據通信基礎所謂高速網絡鏈路，我們提高的僅僅是數據的發(fā)送速率而不是比特在鏈路上的傳播速率。提高鏈路帶寬減小了數據的發(fā)送時延。提高網絡傳輸速率，減小網絡傳輸時延，主要是減少發(fā)送時延和處理時延。

時延3、數據通信系統(tǒng)的技術指標2.1數據通信基礎

時延3、數據通信系統(tǒng)的技術指標[例2-3]若AB兩臺計算機之間的距離為1000km，假定在電纜內信號的傳播速度是2×108m/s，試對下列類型的鏈路分別計算發(fā)送時延和傳播時延。（1）數據塊長度為108bit，數據發(fā)送速率為1Mb/s；（2）數據塊長度為1000bit，數據發(fā)送速率為1Gbit/s

2.1數據通信基礎

信道容量3、數據通信系統(tǒng)的技術指標2.1數據通信基礎信道容量是指在一定的條件下，給定通信路徑（信道）上所能達到的最大數據傳輸速率。信道容量噪聲誤碼率帶寬數據傳輸速率

信道容量3、數據通信系統(tǒng)的技術指標2.1數據通信基礎奈科斯特定理：任意一個信號如果通過帶寬為W（Hz）的理想低通濾波器，當每秒傳輸2W碼元，就可實現無碼元間干擾傳輸。 在理想的條件下，即無噪聲有限帶寬為W的信道，其最大的數據傳輸速率C（即信道容量）為：

C=2Wlog2M

信道容量3、數據通信系統(tǒng)的技術指標2.1數據通信基礎香農(Shannon)用信息論的理論推導出了帶寬受限且有高斯白噪聲干擾的信道的極限、無差錯的信息傳輸速率。信道的極限信息傳輸速率C(信道容量）可表達為

C=Wlog2(1+S/N)b/sW為信道的帶寬（以Hz為單位）；S為信道內所傳信號的平均功率；N為信道內部的高斯噪聲功率。

香農(Shannon)定理內容綱要

數據通信基礎

傳輸介質編碼與調制多路復用技術數據交換技術物理層設備與接口1、雙絞線銅線銅線聚氯乙烯套層聚氯乙烯套層屏蔽層絕緣層絕緣層無屏蔽雙絞線UTP屏蔽雙絞線STP2.2傳輸介質把兩根互相絕緣的銅導線并排放置，再用規(guī)則的方法絞合起來。絞合的導線可以減少相鄰線對的相互干擾。多對絞合導線構成了雙絞線電纜。雙絞線可用于模擬傳輸和數字傳輸。價格低，安裝方便，但帶寬窄，抗干擾性能較差。2.2傳輸介質1、雙絞線A扭絞距線徑

0.4～1.4mmB近端串擾遠端串擾白綠綠白橙藍白藍橙白棕棕12345678

局域網EIA/TIA568A

UTP內4對8線的編號與線色2.2傳輸介質1、雙絞線

類型阻抗返回損耗 近端串擾

>1Mhz100m 100m3類UTP10012db43db4類UTP10012db58db5類UTP10012db64db2.2傳輸介質1、雙絞線2、同軸電纜外導體屏蔽層絕緣層絕緣保護套層內導體2.2傳輸介質同軸電纜由內導體銅質芯線（單股實心線或多股絞合線）、絕緣層、網狀編織的外導體屏蔽層以及保護塑料外層組成。由于外導體屏蔽層的作用，同軸電纜具有較好的抗干擾特性（特別是高頻段），適合高速數據傳輸。通常按特性阻抗數值不同，可分為兩類：50Ω同軸電纜：數據通信中傳輸基帶信號75Ω同軸電纜：模擬傳輸系統(tǒng)（CATV）

2、同軸電纜2.2傳輸介質RG-8/RG-1110Base5阻抗50

粗纜

0.4”

RG-58A/U10Base2阻抗50

細纜

0.18”

RG-59U10Broad3600阻抗75CATV0.25”

RG-63ARCnet阻抗930.25”(0.635cm)2.2傳輸介質2、同軸電纜3、光纖遠供電源光纖及包層填充物外護套包帶層包層纖芯（a）光纜結構剖面圖（b）光波在纖芯中傳播2.2傳輸介質光纖通常由非常透明的石英玻璃拉成細絲，主要由纖芯和包層構成。纖芯很細，直徑為8－100um，且折射率較高，包層相對折射率較低。多根光纖構成光纜。光波利用光的全反射原理通過纖芯傳導。通過傳遞光脈沖進行通信。光纖通信衰耗小，距離長，抗干擾能力強，傳輸容量大，保密性好。多模光纖：多條不同入射角光線在一條光纖中傳輸。單模光纖：直徑只有一個光波長大小，直線傳輸。2.2傳輸介質3、光纖折射角入射角

包層（低折射率的媒體）

包層（低折射率的媒體）

纖芯（高折射率的媒體）包層纖芯2.2傳輸介質3、光纖高折射率(纖芯)低折射率(包層)光線在纖芯中傳輸的方式是不斷地全反射2.2傳輸介質3、光纖輸入脈沖輸出脈沖單模光纖輸入脈沖輸出脈沖多模光纖2.2傳輸介質3、光纖4、無線的傳輸介質在交通不便、施工不便的地方（高山、海洋、城市），或距離較遠的情況下，使用無線傳輸方式，成本較低。信息技術的發(fā)展，人們要求在運動中進行電話通信或計算機通信。無線電波可以在自由空間各個方向傳播，實現多種通信。這種通信不使用前述的各種導向傳輸媒體，故稱為“非導向傳輸媒體”。2.2傳輸介質電信領域使用的電磁波的頻譜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

調幅無線電

調頻無線電

海事無線電光纖電視(Hz)f(Hz)fLFMFHFVHFUHFSHFEHFTHF波段104105106107108109101010111012101310141015101610010210410610810101012101410161018102010221024

移動無線電2.2傳輸介質無線傳輸所使用的頻段很廣，人們可以根據需要使用不同頻段特性進行通信。傳統(tǒng)無線電：長波、中波、短波甚高頻、特高頻、超高頻、極高頻微波通信（2－40GHz，直線傳播)地面接力微波：在地面建立若干微波中繼站，中繼站將前一站信號接收，放大后轉發(fā)到下一站，實現“接力”式傳輸。衛(wèi)星通信：將微波中繼站放在衛(wèi)星上實現。通信建立遠，覆蓋面積大。2.2傳輸介質4、無線的傳輸介質地面微波的工作頻率范圍一般為1～20GHz，其特點是直線傳播，因此只能在視距范圍內進行傳輸。由于受到地形和天線高度的限制，兩微波站間的通信距離一般為30～50km。

地面微波2.2傳輸介質4、無線的傳輸介質

衛(wèi)星通信的最大特點是通信距離遠，且通信費用與通信距離無關。同步衛(wèi)星發(fā)射出的電磁波能輻射到地球上的通信覆蓋區(qū)的跨度達18000多公里。只要地球赤道上空的同步軌道上，等距離地放置3顆相隔120度的衛(wèi)星，就能基本上實現全球的通信。

衛(wèi)星微波2.2傳輸介質4、無線的傳輸介質

衛(wèi)星微波波段頻率(GHz)下行(GHz)上行(GHz)問題C4/63.7~4.25.925~6.425地面上的干擾Ku11/1411.7~12.214.0~14.5降雨Ka20/3017.7~21.727.5~30.5降雨，設備價格高2.2傳輸介質4、無線的傳輸介質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，而微波是定向傳播。無線電波不同頻段用于不同通信方式

3~30MHz，用于短波通信；

30~300MHz，用于數據通信；蜂窩無線電移動通信。

無線電波2.2傳輸介質4、無線的傳輸介質

紅外線技術已經在計算機通信中得到了應用，例如兩臺筆記本電腦對著紅外接口，可傳輸文件。紅外線鏈路只需一對收發(fā)器，可調制不相干的紅外光，在視線距離的范圍內傳輸，具有很強的方向性。

紅外線技術2.2傳輸介質4、無線的傳輸介質

紅外線技術調制非相干紅外線光2.2傳輸介質4、無線的傳輸介質內容綱要

數據通信基礎

傳輸介質

編碼與調制多路復用技術數據交換技術物理層設備與接口2.3編碼與調制1、數字--數字編碼2、模擬–數字編碼3、數字–模擬調制4、模擬–模擬調制1、數字—數字編碼2.3編碼與調制2.3編碼與調制1、數字—數字編碼數據序列單極性不歸零碼單極性歸零碼雙極性不歸零碼雙極性歸零碼0100110001112.3編碼與調制1、數字—數字編碼數據序列偽三元編碼曼徹斯特編碼差分曼徹斯特編碼差分編碼0100110001112、模擬—數字編碼2.3編碼與調制抽樣量化編碼模擬數據數字信號數字信道數字信號2、模擬—數字編碼2.3編碼與調制時間量化幅值量化采樣間隔Ts

2fc模擬數據數字信號3、數字—模擬調制2.3編碼與調制2.3編碼與調制有些傳輸媒體只適合于傳輸模擬信號，為充分利用現有的傳輸資源，必須將數字數據轉換為模擬信號才能傳輸。將數字數據轉換為模擬信號的過程叫調制（實際上是用數字信號控制模擬信號的某些參數，使模擬信號攜帶信息）。將攜帶信息的模擬信號轉換成數字數據（或稱從已調制的模擬信號中提取數字數據）的過程叫解調。3、數字—模擬調制最常用的數字數據－模擬信號轉換設備是調制解調器（MODEM），同時具有調制和解調的功能，在數據通信系統(tǒng)中，是一種典型的DCE設備。常用的調制技術：載波：一種便于發(fā)射和接收，及技術實現的高頻簡諧波或周期性脈沖信號。當載波為高頻簡諧波時，可用三個參數描述：振幅、頻率、相位。控制這三個參數變化，可以實現調制功能。3、數字—模擬調制2.3編碼與調制以數字數據控制載波的幅度，稱為數字調幅，又稱幅移鍵控，簡稱ASK。以數字數據控制載波的相位，稱為數字調相，又稱相移鍵控，簡稱PSK。以數字數據控制載波的頻率，稱為數字調頻，又稱頻移鍵控，簡稱FSK。3、數字—模擬調制2.3編碼與調制010011100基帶信號調幅調頻調相3、數字—模擬調制2.3編碼與調制4、模擬—模擬調制2.3編碼與調制4、模擬—模擬調制2.3編碼與調制1.幅度調制，簡稱調幅：使載波信號的幅度隨原始的模擬數據（即調制信號）的幅度變化而得到的信號（已調信號），而載波的頻率是不變的。2.頻率調制，簡稱調頻：使載波信號的頻率隨原始的模擬數據的幅度變化而得到的信號，而載波的幅度是不變的。3.相位調制，簡稱調相：使載波信號的相位隨原始的模擬數據的幅度變化而得到的信號，而載波的幅度是不變的。內容綱要

數據通信基礎

傳輸介質編碼與調制

多路復用技術數據交換技術物理層設備與接口2.4多路復用隨著電子技術和計算機技術的發(fā)展，通信終端和交換設備的性能不斷提高，而價格卻迅速降低。傳輸媒體由于資源有限，制造成本增加，即使采用原料豐富的光纖線路，但鋪設費用也在增長。其投資在整個通信網絡占有的比重越來越大。信道復用技術是在一條傳輸信道中傳輸多路信號，以提高傳輸媒體的利用率。2.4多路復用1、頻分復用2、時分復用3、碼分復用4、波分復用2.4多路復用1、頻分復用當傳輸信道的帶寬較大，而所傳輸的信號只需部分帶寬就可實現有效傳送，則可以在信道中同時傳輸多路信號，每路信號占用部分帶寬。頻分復用是按頻率劃分不同的子信道，每個子信道占用不同的頻率范圍。采用調制技術，將信號搬移到信道相應的頻段上。頻分復用常用于載波電話系統(tǒng)、電視等。2.4多路復用1、頻分復用頻率1頻率3頻率2頻率4時間頻率T4T3T2T1T1T2T3T42.4多路復用2、時分復用時分復用是采用時間分片方式來實現傳輸信道的多路復用，即每一路信號傳輸都使用信道的全部帶寬，但只能使用其中某個時隙。靜態(tài)時分復用中，多個數據終端的信號分別在預定的時隙內傳輸，其分配關系固定，周期性使用，收發(fā)雙方保持同步，又稱同步時分復用。若無數據傳輸時，對應時隙空閑。靜態(tài)時分復用時高速傳輸介質容量等于各個低速終端數據速率之和。2.4多路復用2、時分復用頻率時間BCDBCDBCDBCDAAAA在

TDM

幀中的位置不變TDM幀TDM幀TDM幀TDM幀…TDM幀2.4多路復用2、時分復用頻率時間CDCDCDCDAAAATDM幀TDM幀TDM幀TDM幀…TDM幀BBBB在

TDM

幀中的位置不變2.4多路復用2、時分復用頻率時間BDBDBDBDAAAATDM幀TDM幀TDM幀TDM幀…TDM幀CCCC在

TDM

幀中的位置不變2.4多路復用2、時分復用頻率時間BCBCBCBCAAAATDM幀TDM幀TDM幀TDM幀…TDM幀在

TDM

幀中的位置不變DDDD2.4多路復用2、時分復用靜態(tài)時分復用中，每個數據終端的信號與傳輸時隙分配關系固定，無數據傳輸時，對應時隙空閑。因此效率較低。動態(tài)時分復用又稱異步時分復用，或稱統(tǒng)計時分復用（STDM），是按需分配媒體資源，提高了傳輸媒體的利用率。動態(tài)時分復用中，用戶數據傳輸速率之和可以大于高速線路傳輸容量。動態(tài)時分復用中需要使用緩沖存儲和流量控制技術來保證數據正確傳送。2.4多路復用2、時分復用ABCDaabbcdbcattttt4個時分復用幀#1④③②①acbcd靜態(tài)時分復用#2#3#4用戶2.4多路復用2、時分復用用戶ABCDabcdttttt3個STDM幀#1④③②①acbabbcacd#2#3統(tǒng)計時分復用2.4多路復用3、碼分復用碼分復用是蜂窩移動通信中迅速發(fā)展的一種信號處理方式。常用的名詞是碼分多址CDMA(CodeDivisionMultipleAccess)。這種系統(tǒng)發(fā)送的信號有很強的抗干擾能力，其頻譜類似于白噪聲，不易被敵人發(fā)現。每一個比特時間劃分為m個短的間隔，稱為碼片(chip)。2.4多路復用3、碼分復用每個站被指派一個惟一的mbit碼片序列。如發(fā)送比特1，則發(fā)送自己的mbit碼片序列。如發(fā)送比特0，則發(fā)送該碼片序列二進制反碼。

例如，S站的8bit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+1–1+1+1)2.4多路復用3、碼分復用每個站分配的碼片序列不僅必須各不相同，并且還必須互相正交(orthogonal)。在實用的系統(tǒng)中是使用偽隨機碼序列。2.4多路復用令向量S表示站S的碼片向量，令T表示其他任何站的碼片向量。兩個不同站的碼片序列正交，就是向量S和T的規(guī)格化內積(innerproduct)都是0：3、碼分復用2.4多路復用3、碼分復用令向量S為(–1–1–1+1+1–1+1+1)，向量T為(–1–1+1–1+1+1+1–1)。把向量S和T的各分量值代入公式就可看出這兩個碼片序列是正交的。2.4多路復用任何一個碼片向量和該碼片向量自己的規(guī)格化內積都是1。一個碼片向量和該碼片反碼的向量的規(guī)格化內積值是–1。3、碼分復用2.4多路復用3、碼分復用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)格化內積S

Sx規(guī)格化內積S

Tx數據碼元比特發(fā)送端接收端2.4多路復用4、波分復用波分復用就是光的頻分復用，即在一根光纖上傳輸多路光載波信號。密集波分復用（DWDM）是一種支持巨大數量信道的系統(tǒng)。波分復用技術可以進一步提高光纖的傳輸容量，滿足通信需求量的迅速增長和多媒體通信。2.4多路復用4、波分復用1550nm01551nm11552nm21553nm31554nm41555nm51556nm61557nm701550nm11551nm21552nm31553nm41554nm51555nm61556nm71557nm8

2.5Gb/s1310nm20Gb/s復用器分用器EDFA120km內容綱要

數據通信基礎

傳輸介質編碼與調制多路復用技術

數據交換技術物理層設備與接口2.5數據交換技術交換是一種集中和轉接的概念。如果網絡的分布范圍廣，用戶眾多，網絡拓撲結構復雜。多個用戶之間的通信，如果采用點對點直接連接的方式，網絡規(guī)模大，費用高，線路利用率低。采用交換方式，利用集中和轉接的概念，通過選擇和復用技術，可以提高線路資源的利用率，簡化網絡拓撲結構，降低網絡成本。網絡拓撲結構交換節(jié)點轉接中心用戶線中繼線全連通2.5數據交換技術交換網絡用戶接口中繼接口控制單元信號單元中繼線用戶線（1）建立連接（2）維持連接（3）拆除連接2.5數據交換技術電路交換報文交換分組交換快速分組交換多速率電路交換快速電路交換存儲-轉發(fā)ATM交換X.25分組網幀中繼、SMDS信元交換2.5數據交換技術一個通信網絡由許多交換節(jié)點組成，信息在網絡中的傳輸要經過一系列的交換節(jié)點，從一條線路轉換的另一條線路，最后到達目的地。交換節(jié)點轉發(fā)信息的方式，就稱為交換方式。電路交換報文交換分組交換2.5數據交換技術2.5數據交換技術正向證實信號正向拆線信號主叫掛機反向拆線信號被叫掛機被叫用戶主叫用戶回鈴音取機撥號撥號音占用信號占用信號振鈴通話(信息傳送)連接釋放呼叫建立A局B局C局掛機1、電路交換2.5數據交換技術連接釋放數據傳送連接建立ABCDt報文1、電路交換C1C4C3C2C3本地網省中心省間中心地市中心縣中心長途網AB1、電路交換2.5數據交換技術2.5數據交換技術電路交換是一種實時交換，適用于實時要求高的話音通信(全程200ms)。在通信前要通過呼叫為主、被叫用戶建立一條物理連接。如果呼叫請求數超過交換網的連接能力(過負荷)，用戶會聽到忙音。衡量電話交換服務質量指標之一：呼叫損失率。電路交換是預分配帶寬，話路接通后，即使無信息傳送也白白占電路，據統(tǒng)計，傳送話音時電路利用率僅為36%。在傳送信息時，沒有任何差錯控制措施，不利于傳輸可靠性要求高的突發(fā)性數據業(yè)務。1、電路交換2.5數據交換技術t用戶電報機B用戶電報機AA局B局C局M1M1M1M1傳播時延傳輸時延存儲/處理時延2、報文交換報文報文報文ABCDt2.5數據交換技術2、報文交換(1)交換節(jié)點采用存儲－轉發(fā)方式對每份報文完整地加以處理。(2)

每份報文中含有報頭，包含收、發(fā)雙方的地址，以便交換節(jié)點進行路由選擇，可以一對多地傳送報文。(3)報文交換可進行速率、碼型的變換，具有差錯控制措施。(4)存儲－轉發(fā)時延大，隨機性也大，過負荷時將會導致報文延遲。2.5數據交換技術2、報文交換P2P1報文…?÷?úA主機B主機C鏈路P5P6P4P3P2P1PSEaPSEbPSEc2.5數據交換技術3、分組交換P1P2P3P4P1P2P3P4P3P4ABCDP2P12.5數據交換技術3、分組交換（1）可實現多路通信功能。（2）采用統(tǒng)計時分多路復用，提高了線路利用率。（3）能夠實現不同類型的數據終端設備（含有不同的傳輸速率、不同的編碼、不同的通信控制規(guī)程等）之間的通信。（4）數據傳輸質量高、可靠性高，可使用優(yōu)先級。（5）提高了鏈路利用率，經濟性好。2.5數據交換技術3、分組交換由于采用存儲—轉發(fā)方式處理分組，所以分組在網內的平均時延可達幾百毫秒。每個分組附加的分組標題，都會需要交換機分析處理，而增加開銷，因此分組交換適宜于計算機通信的突發(fā)性或斷續(xù)性業(yè)務的需求，而不適合于在實時性要求高、信息量大的環(huán)境中應用。分組交換技術比較復雜，涉及到網絡的流量控制、差錯控制、編碼、速率的變換方法和接口；網絡的管理和控制的智能化等。2.5數據交換技術3、分組交換內容綱要

數據通信基礎

傳輸介質編碼與調制多路復用技術數據交換技術

物理層設備與接口2.6物理層設備與接口1、中繼器中繼器是最簡單的網絡互聯(lián)設備，主要完成物理層的功能，負責在兩個節(jié)點的物理層上按位傳遞信息，完成信號的復制、調整和放大功能，以此來延長網絡的長度。2.6物理層設備與接口2、集線器集線器的主要功能是對接收到的信號進行再生整形放大，以擴大網絡的傳輸距離，同時把所有節(jié)點集中在以它為中心的節(jié)點上，其本質上是一個多端口的中繼器。它工作于OSI參考模型的最底層，也就是本章所介紹的物理層。2.6物理層設備與接口2、集線器

2.6物理層設備與接口3、物理層接口特性通信接口特性是指DTE和DCE之間連接的物理特性。這種連接特性與所選用的DCE類型、傳輸信道（模擬/數字）、通信方式（半雙工/全雙工）和通信速率有關。物理層標準主要描述了通信接口的相關特性。包括機械特性、電氣特性、功能特性和規(guī)程特性。物理層的主要任務描述為確定與傳輸媒體的接口的一些特性，即：機械特性：指明接口所用接線器的形狀和尺寸、引線數目和排列、固定和鎖定裝置等等。電氣特性：指明在接口電纜的各條線上出現的電壓的范圍。功能特性：指明某條線上出現的某一電平的電壓表示何種意義。規(guī)程特性：指明對于不同功能的各種可能事件的出現順序和條件。

2.6物理層設備與接口機械特性機械特性描述接口接插件的插頭、插座的規(guī)格、尺寸、幾何形狀，插針/插孔的數量與排列情況等。機械特性主要使用ISO標準。

ISO211025芯（2排，13/12）

ISO259334芯（4排，9/8/9/8）

ISO490237芯（2排，19/18）

ISO490315芯（2排，8/7）

9芯（2排，5/4）2.6物理層設備與接口X.21接口/ISO4903V.24接口/RS-232/ISO2110V.35接口/ISO2593ABDCHMSWafjEKPUYchmJNTXbgkFLRVZdln113142518915

常見接口的機械特性2.6物理層設備與接口電氣特性電氣特性描述通信接口的發(fā)信器（驅動器）和接收器的電氣連接方法及其電氣參數。電氣連接方法：不平衡型、半平衡