week3-1 第2章 数据通信基础知识课件

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1、,2.1. 数据通信系统,2.2. 数据编码与数据传输,2.3. 传输介质及特性,2.4. 数据交换技术,第2章 数据通信基础,2.5. 多路复用技术,2.7. 差错控制技术,2.6. 数据压缩技术,练习,复习,数据编码 模拟数据的数字传输 数字数据的模拟传输 电地暖 ,2.3 传输介质及特性 2.4 数据交换技术,主要内容 1：有线传输介质和无线传输介质 2：电路交换、报文交换、分组交换和其他交换技术,1：有线传输介质,1）.双绞线（Twist Pair，TP） 双绞线是由两根绝缘铜导线拧成规则的螺旋状结构。把电线绞起来的目的是减少线对之间的电磁干扰、 噪声、串音等。在传输系统中，通常把许多

2、这样的线对捆在一起，再包上保护层形成一条电缆，以便使用。 一般说来，双绞线的线路损耗大、传输速率低，但价格便宜，易于安装，主要用于局域网中，传输距离为几百米。,2.3 传输介质及特性,应用领域：电话网络、计算机局域网,非屏蔽双绞线UTP和RJ-45连接器,2.3 传输介质及特性,7,屏蔽双绞线(STP) 非屏蔽双绞线(UTP),以铝箔屏蔽以减少干扰和串音，应用较少,双绞线外无任何屏蔽层，应用广泛,常用的双绞线：3类（16Mb/s） 和5类（155Mb/s）两种,8,双绞线的连接标准 色彩标记和连接方法： 交叉线：交换机-交换机、PC-PC、HUB-HUB(标准端口) 直连线：PC/路由器-交换

3、机/HUB、HUB-HUB(级连端口),交叉线 EIA-568B,直连线 EIA-568A,绿白,绿,橙白,蓝,蓝白,橙,棕白,棕,橙白,橙,绿白,蓝,蓝白,绿,棕白,棕,非屏蔽双绞线UTP,优点： 尺寸小、重量轻、容易弯曲 价格便宜 容易安装和维护 RJ-45连接器牢固、可靠 缺点： 抗干扰能力较弱 传输距离比较短 UTP分为：3类线、4类线、5类线和超5类线 UTP非常适合于楼宇内部的结构化布线,屏蔽双绞线STP,优点： 传输质量较高 电缆尺寸和重量与UTP相当 缺点： 安装不合适有可能引入外界干扰,2).同轴电缆 同轴电缆以硬铜线为芯 , 外包一层用密织的网状导体环绕的绝缘材料 , 网外

4、又覆盖一层保护性材料 , 按同轴形式构成。 分类： 基带同轴电缆和宽带同轴电缆 细同轴电缆和粗同轴电缆（计算机网络中使用基带同轴电缆，阻抗50）,应用：总线局域网（以太网） 性能：10Mb/s，500米/185米,同轴电缆的特点,1.优点 传输距离较远，覆盖的地域范围较大 技术非常成熟 2.缺点 电缆硬，折曲困难，重量重 3.局域网常用同轴电缆 粗同轴电缆：直径1cm 细同轴电缆：直径0.5cm 4.同轴电缆不适合用于楼宇内的结构化布线,3).光纤,依靠光波承载数据，光脉冲在玻璃纤维中传播,纤芯材料： 塑料 二氧化硅 （高纯玻璃）,单向传输，双向需两根光纤 应用领域：局域网主干、电信网络、服务

5、器连接,光纤的优点： 传输速率高 传输距离远 传输损耗低 抗干扰能力强 光纤缺点： 价格相对较高 安装比较困难 光纤的分类：多模光纤和单模光纤 光纤适合于楼宇内部的结构化布线,15,2、无线介质 （信号在大气或外层空间自由传播） 使用电磁波或光波携带信息 优缺点： 无需物理连接 适用于长距离或不便布线的场合 易受干扰 反射，为障碍物所阻隔 主要类型： 无线电、地面微波 通信卫星 红外线,16,1）无线电 基站与终端之间通信采用无线链路 应用领域：移动通信、无线局域网（WLAN）,基站覆盖的无线电区域,基站,用户计算机和终端,17,2）地面微波 通过地面站之间接力传送 接力站之间距离：50 -1

6、00 km 速率：每信道 45 Mb/s,地球,地面站之间的直视线路,微波传送塔,18,3）地球同步卫星 与地面站相对固定位置 使用3颗卫星即可覆盖全球 传输延迟时间长（270ms） 广播式传输 应用领域： 电视传输 长途电话 专用网络 广域网,35,784 公里,地球,19,常用传输介质的比较,信号传输方式,基带/频带/宽带传输 基带传输：不需调制，编码后的数字脉冲信号直接在信道上传送。 例如：以太网（局域网） 频带传输：数字信号调制成音频模拟信号后再传送，接收方需要解调。 例如：通过电话网络传输数据 宽带传输：把信号调制成频带为几十MHZ到几百MHZ的模拟信号后再传送，接收方需要解调。 例

7、如：闭路电视的信号传输,21,2.4 数据交换技术,什么是交换？ 按某种方式动态地分配传输线路资源。 例如，电话交换机在用户呼叫时为用户选择一条可用的线路进行接续。用户挂机后则断开该线路，该线路又可分配给其它用户。 最初的交换：人工转接交换 为什么要采用交换技术？ 节省线路投资，提高线路利用率。 实现交换的方法主要有：电路交换、报文交换和分组交换。,22,电路交换 在通信双方之间建立一条临时专用线路的过程。 可以是真正的物理线路，也可以是一个复用信道。 特点：数据传输前需要建立一条端到端的通路。称为“面向连接的”（典型例子：电话） 过程：建立连接通信释放连接 优缺点： 建立连接的时间长； 一旦

8、建立连接就独占线路，线路利用率低； 无纠错机制； 建立连接后，传输延迟小。 不适用于计算机通信：因为计算机数据具有突发性的特点，真正传输数据的时间不到10%。 例如：建立连接的时间为0.5秒，计算机以1Mb/s的速率发送10k字节。线路利用率？,23,电话网络中的电路交换 电路交换也能在多路复用信道上实现 在物理线路的某个信道上建立连接,24,报文交换 以报文为单位进行“存储-转发”交换的技术。 在交换过程中，交换设备将接收到的报文先存储，待信道空闲时再转发出去，一级一级中转，直到目的地。这种数据传输技术称为存储-转发。 传输之前不需要建立端到端的连接，仅在相邻结点传输报文时建立结点间的连接。

9、称为“无连接的”（典型例子：电报） 整个报文（Message）作为一个整体一起发送。 优缺点： 没有建立和拆除连接所需的等待时间； 线路利用率高； 传输可靠性较高； 报文大小不一，造成存储管理复杂； 大报文造成存储转发的延时过长，且对存储容量要求较高； 出错后整个报文全部重发。 比较：下载时若无断点续传功能，一旦出错你会怎样做？,25,分组交换（包交换） 将报文分割成若干个大小相等的分组（Packet）进行存储转发。 数据传输前不需要建立一条端到端的通路也是“无连接的”。 有强大的纠错机制、流量控制、拥塞控制和路由选择功能。 优缺点： 对转发结点的存储要求较低，可以用内存来缓冲分组速度快； 转

10、发延时小适用于交互式通信； 某个分组出错可以仅重发出错的分组效率高； 各分组可通过不同路径传输，容错性好。 需要分割报文和重组报文，增加了端站点的负担。 分组交换有两种交换方式： 数据报方式和虚电路方式,26,数据报方式（Datagram） 各分组独立地确定路由（传输路径） 不能保证分组按序到达，所以目的站点需要按分组编号重新排序和组装,数据报方式不能保证分组按序到达,分组可能通过多个路径穿越网络,27,虚电路方式（Virtual Circuit） 通信前预先建立一条逻辑连接虚电路 虚电路是由其路径上的所有交换机中的路由表定义的 类比：铁路系统（旅客/列车:分组，铁路网:网络，火车站:节点）

11、“西安北京”这条线路可以看成是一条虚路径 也需要三个过程：建立数据传输拆除 建立虚电路时，交换机将预留传输时所需的所有资源 虚电路的路由在建立时确定，传输数据时则不再需要 数据传输时只需指定虚电路号，分组即可按虚电路的路由穿越网络“数字管道” 提供的是“面向连接”的服务 但却没有像电路交换那样始终占用一条端到端的物理通道，只是断续地依次占用传输路径上各个链路段与铁路系统类比！ 可以看成是采用了电路交换思想的分组交换 能够保证分组按序到达 永久虚电路PVC和交换虚电路SVC,28,分组通过预先建立好的虚电路穿越网络,29,三种交换方式的事件顺序,2.4.4 其他数据交换技术,（1）异步传输模式A

12、TM（Asynchronous Transfer Mode）是线路交换与分组交换技术的结合，能最大限度地发挥线路交换与分组交换技术的优点，具有从实时的语音信号到高清晰度电视图像等各种高速综合业务的传输能力。,下一页,2.4.4 其他数据交换技术,（2）光交换技术是用光纤来进行网络数据、信号传输的网络交换传输技术。 而光分组交换技术优点包括： 大容量、数据率和格式的透明性、可配置性等特点，支持未来不同类型数据 能提供端到端的光通道或者无连接的传输 带宽利用效率高，能提供各种服务，满足客户的需求 把大量的交换业务转移到光域，实现网络的优化与资源的合理利用因而，光分组交换技术势必成为下一代全光网网络

13、规划的“宠儿”。,2.4.4 其他数据交换技术,（3）多协议标签交换（MPLS）是一种用于快速数据包交换和路由的体系，它为网络数据流量提供了目标、路由、转发和交换等能力。更特殊的是，它具有管理各种不同形式通信流的机制。MPLS 独立于第二和第三层协议，诸如ATM 和IP。它提供了一种方式，将 IP地址映射为简单的具有固定长度的标签，用于不同的包转发和包交换技术。它是现有路由和交换协议的接口，如IP、ATM、帧中继、资源预留协议（RSVP）、开放最短路径优先（OSPF）等等。 在MPLS 中，数据传输发生在标签交换路径（LSP）上。LSP 是每一个沿着从源端到终端的路径上的结点的标签序列。现今使

14、用着一些标签分发协议，如标签分发协议（LDP）、RSVP 或者建于路由协议之上的一些协议，如边界网关协议（BGP）及OSPF。因为固定长度标签被插入每一个包或信元的开始处，并且可被硬件用来在两个链接间快速交换包，所以使数据的快速交换成为可能。 MPLS 主要设计来解决网路问题，如网路速度、可扩展性、服务质量（QoS）管理以及流量工程，同时也为下一代IP 中枢网络解决宽带管理及服务请求等问题。,2.4.4 其他数据交换技术,（4）软交换是一种功能实体，为下一代网络NGN提供具有实时性要求的业务的呼叫控制和连接控制功能，是下一代网络呼叫与控制的核心。 简单地看，软交换是实现传统程控交换机的“呼叫控制”功能的实体，但传统的“呼叫控制”功能是和业务结合在一起的，不同的业务所需要的呼叫控制功能不同，而软交换是与业务无关的，这要求软交换提供的呼叫控制功能是各种业务的基本呼叫控制。,课后练习,一、10.11.13.14 二、15,