软考网络工程师资料-网络工程师复习之数据通信基础篇

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1、网络工程师复习之数据通信基础篇一、数据通信的构成 原理 、交换方式及适用范围1.数据通信的构成原理 DTE 是数据终端。数据终端有分组型终端(PT)和非分组型终端(NPT)两大类。分组型终端有计算机、数字传真机、智能用户电报终端(TeLetex) 、用户分组装拆设备(PAD) 、用户分组交换机、专用电话交换机(PABX)、可视图文接入设备 (VAP)、局域网(LAN) 等各种专用终端设备;非分组型终端有个人计算机终端、可视图文终端、用户电报终端等各种专用终端。数据电路由传输信道和数据电路终端设备(DCE)组成，如果传输信道为模拟信道，DCE 通常就是调制解调器(MODEM)，它的作用是进行模拟

2、信号和数字信号的转换;如果传输信道为数字信道，DCE 的作用是实现信号码型与电平的转换，以及线路接续控制等。传输信道除有模拟和数字的区分外，还有有线信道与无线信道、专用线路与交换网线路之分。交换网线路要通过呼叫过程建立连接，通信结束后再拆除;专线连接由于是固定连接就无需上述的呼叫建立与拆线过程。计算机系统中的通信控制器用于 管理 与数据终端相连接的所有通信线路。中央处理器用来处理由数据终端设备输入的数据。2.数据通信的交换方式通常数据通信有三种交换方式:(1)电路交换电路交换是指两台计算机或终端在相互通信时，使用同一条实际的物理链路，通信中自始至终使用该链路进行信息传输，且不允许其它计算机或终

3、端同时共亨该电路。(2)报文交换报文交换是将用户的报文存储在交换机的存储器中(内存或外存) ，当所需输出电路空闲时，再将该报文发往需接收的交换机或终端。这种存储_转发的方式可以提高中继线和电路的利用率。(3)分组交换分组交换是将用户发来的整份报文分割成若于个定长的数据块(称为分组或打包) ，将这些分组以存储_转发的方式在网内传输。第一个分组信息都连有接收地址和发送地址的标识。在分组交换网中，不同用户的分组数据均采用动态复用的技术传送，即 网络 具有路由选择，同一条路由可以有不同用户的分组在传送，所以线路利用率较高。3.各种交换方式的适用范围(1)电路交换方式通常应用于公用电话网、公用电报网及电

4、路交换的公用数据网(CSPDN)等通信网络中。前两种电路交换方式系传统方式; 后一种方式与公用电话网基本相似，但它是用四线或二线方式连接用户，适用于较高速率的数据交换。正由于它是专用的公用数据网，其接通率、工作速率、用户线距离、线路均衡条件等均优于公用电话网。其优点是实时性强、延迟很小、交换成本较低;其缺点是线路利用率低。电路交换适用于一次接续后，长报文的通信。(2)报文交换方式适用于实现不同速率、不同协议、不同代码终端的终端间或一点对多点的同文为单位进行存储转发的数据通信。由于这种方式，网络传输时延大，并且占用了大量的内存与外存空间，因而不适用于要求系统 安全 性高、网络时延较小的数据通信。

5、(3)分组交换是在存储_ 转发方式的基础上发展起来的，但它兼有电路交换及报文交换的优点。它适用于对话式的计算机通信，如数据库检索、图文信息存取、电子邮件传递和计算机间通信等各方面，传输质量高、成本较低，并可在不同速率终端间通信。其缺点是不适宜于实时性要求高、信息量很大的业务使用。二、数据通信的分类 1.有线数据通信 (1) 数字数据网(DDN) 数字数据网由用户环路、DDN 节点、数字信道和 网络 控制 管理 中心组成，其网络组成结构如框图 2 所示。DDN 是利用光纤或数字微波、卫星等数字信道和数字交叉复用设备组成的数字数据传输网。也可以说 DDN 是把数据通信技术、数字通信技术、光迁通信技

6、术以及数字交叉连接技术结合在一起的数字通信网络。数字信道应包括用户到网络的连接线路，即用户环路的传输也应该是数字的，但实际上也有普通电缆和双绞线，但传输质量不如前。DDN 的主要特点是: 传输质量高、误码率低:传输信道的误码率要求小。 信道利用率高。 要求全网的时钟系统保持同步，才能保证 DDN 电路的传输质量。 DDN 的租用专线业务的速率可分为 2.4-19.2kbit/s， N64kbit/s(N=1-32);用户入网速率最高不超过 2Mbit/s。 DDN 时延较小。 (2)分组交换网 分组交换网(PSPDN)是以 CCITT X.25 建议为基础的，所以又称为 X.25 网。它是采用

7、存储_转发方式， 将用户送来的报文分成具用一定长度的数据段，并在每个数据段上加上控制信息，构成一个带有地址的分组组合群体，在网上传输。分组交换网最突出的优点是在一条电路上同时可开放多条虚通路，为多个用户同时使用，网络具有动态路由选择功能和先进的误码检错功能，但网络性能较差。 (3) 帧中继网 帧中继网络通常由帧中继存取设备、帧中继交换设备和公共帧中继服务网 3 部分组成，如框图 3 所示。帧中继网是从分组交换技术发展起来的。帧中继技术是把不同长度的用户数据组均包封在较大的帧中继帧内，加上寻址和控制信息后在网上传输。其功能特点为: 使用统计复用技术，按需分配带宽，向用户提供共亨的的网络资源， 每

8、一条线路和网络端口都可由多个终点按信息流共亨，大大提高了网络资源的利用率。 采用虚电路技术，只有当用户准备好数据时，才把所需的带宽分配给指定的虚电路，而且带宽在网络里是按照分组动态分配，因而适合于突发性业务的使用。 帧中继只使用了物理层和链路层的一部分来执行其交换功能，利用用户信息和控制信息分离的 D 信道连接来实施以帧为单位的信息传送，简化了中间节点的处理。帧中继采用了可靠的 ISDN D 信道的链路层(LAPD)协议，将流量控制、纠错等功能留给智能终端去完成，从而大大简化了处理过程，提高了效率。当然，帧中继传输线路质量要求很高，其误码率应小于 10 的负 8 次方。 帧中继通常的帧长度比分

9、组交换长，达到 1024-4096 字节/帧，因而其吞吐量非常高，其所提供的速率为 2048Mbit/s。用户速率一般为9.6、4.4、19.2 、N64kbist/s(N=1-31) ，以及 2Mbit/s。 )帧中继没有采用存储 _转发功能， 因而具有与快速分组交换相同的一些优点。其时延小于 15ms。 2.无线数据通信 无线数据通信也称移动数据通信，它是在有线数据通信的基础上发展起来的。有线数据通信依赖于有线传输，因此只适合于固定终端与计算机或计算机之间的通信。而移动数据通信是通过无线电波的传播来传送数据的，因而有可能实现移动状态下的移动通信。狭义地说，移动数据通信就是计算机间或计算机与

10、人之间的无线通信。它通过与有线数据网互联，把有线数据网路的应用扩展到移动和便携用户。三. 通信 网络 常用传输介质的构成和特性传输媒体是通信网络中发送方和接收方之间的物理通路,计算机网络中采用的传输媒体可分为有线和元线两大类。双绞线、同轴电缆和光纤是常用的三种有线传输媒体;无线电通信、微波通信、红外通信以及激光通信的信息载体都属于无线传输媒体。传输媒体的特性对网络数据通信质量有很大影响,这些特性是:(1)物理特性。说明传输媒体的特征。(2)传输特性。包括信号形式、调制技术、传输速率及频带宽度等内容。(3)连通性。采用点到点连接还是多点连接。(4)地理范围。网上各点间的最大距离。(5)抗干扰性。

11、防止噪音、电磁干扰对数据传输影响的能力。(6)相对价格。以元件、安装和维护的价格为基础。下面分别介绍几种常用的传输媒体的特性。1.双绞线由螺旋状扭在一起的两根绝缘导线组成,线对扭在一起可以减少相互间的辐射电磁干扰。双绞线是最常用的传输媒体,早就用于电话通信中的模拟信号传输, 也可用于数字信号的传输。(1)物理特性。双绞线芯一般是铜质的 ,能提供良好的传导率。(2)传输特性。双绞线既可以用于传输模拟信号 ,也可以用于传输数字信号。双绞线上也可直接传送数字信号,使用 T1 线路的总数据传输速率可达 1.544Mbpso 达到更高数据传输率也是可能的,但与距离有关。双绞线也可用于局域网,如 10BA

12、SE 一 T 和 100BASE-T 总线,可分别提供 10Mbps 和100Mbps 的数据传输速率。通常将多对双绞线封装于一个绝缘套里组成双绞线电缆,局域网中常用的 3 类双绞线和 5 类双绞线电缆均由 4 对双绞线组成 ,其中 3 类双绞线通常用于10BASE-T 总线局域网,5 类双绞线通常用于 100BASE-T 总线局域网。(3)连通性。双绞线普遍用于点到点的连接 ,也可以用于多点的连接。作为多点媒体使用时,双绞线比同轴电缆的价格低 ,但性能较差,而且只能支持很少几个站。(4)地理范围。双绞线可以很容易地在 15 公里或更大范围内提供数据传输。局域网的双绞线主要用于一个建筑物内或几

13、个建筑物间的通信,在 10016ps 速率下传输距离可达 1公里。但 10Mbps 和 100Mbps 传输速率的 1OBASE-T 和 100BASE-T 总线传输距离均不超过 100 米。(5)抗干扰性。在低频传输时 ,双绞线的抗干扰性相当于或高于同轴电缆,但在超过10100ldfZ 时,同轴电缆就比双绞线明显优越。2.同轴电缆同轴电缆也像双绞线一样由一对导体组成,但它们是按 同轴形式构成线对。最里层是内芯,向外依次为绝缘层、屏蔽层 ,最外则是起保护作用的塑料外套 ,内芯和屏蔽层构成一对导体。同轴电缆分为基带同轴电缆(阻抗 500)和宽带同轴电缆(阻抗 750)。基带同轴电缆又可分为粗缆和

14、细缆两种,都用于直接传输数字信号 ;宽带同轴电缆用于频分多路复用的模拟信号传输,也可用于不使用频分多路复用的高速数字信号和模拟信号传输。闭路电视所使用的 CATV 电缆就是宽带同轴电缆。(1)物理特性。单根同轴电缆的直径约为 1.022.54cm,可在较宽的频率范围内工作。(2)传输特性。基带同轴电缆仅用于数字传输 ,并使用曼彻斯特编码,数据传输速率最高可达 1OMbps。宽带同轴电缆既可用于模拟信号传输又可用于数字信号传输 ,对于模拟信号,带宽可达 300450 阳也。一般, 在 CATV 电缆上, 每个电视通道分配 6 阳也带宽,每个广播通道需要的带宽要窄得多,因此在同轴电缆上使用频分多路

15、复用技术可以支持大量的视、音频通道。(3)连通性。同轴电缆适用于点到点和多点连接。基带 500 电缆每段可支持几百台设备, 在大系统中还可以用转接器将各段连接起来;宽带 750 电缆可以支持数千台设备,但在高数据传输率下(50Mbp)使用宽带电缆时, 设备数目限制在 2030 台。(4)地理范围。传输距离取决于传输的信号形式和传输的速率,典型基带电缆的最大距离限制在几公里,在同样数据速率条件下 ,粗缆的传输距离较细缆的长。宽带电缆的传输距离可达几十公里。(5)抗干扰性。同轴电缆的抗干扰性能比双绞线强。3.光纤 光纤是光导纤维的简称,它由能传导光波的石英玻璃纤维外加保护层构成。相对于金属导线来说

16、具有重量轻、线径细的特点。用光纤传输电信号时,在发送端先要将其转换成光信号,而在接收端又要由光检测器还原成电信号。 (1)物理特性。在计算机 网络 中均采用两根光纤( 一来一去)组成传输系统。按波长范围(近红外范围内)可分为三种:0.85IAIn 波长区(0.80.91im)、1.3lim 波长区(1.251.351Am)和1.551im 波长区 (1.531.5811m)。不同的波长范围光纤损耗特性也不同,其中 0.85IAIn 波长区为多模光纤通信方式,1.5IAm 波长区为单模光纤通信方式,1.31im 波长区有多模和单模两种方式。 (2)传输特性。光纤通过内部的全反射来传输一束经过编码的光信号,内部的全反射可以在任何折射指数高于包层媒体折射指数的透明媒体中进行。实际上光纤作为频率范围从10141015 险的波导管,这一范围覆盖了可见光谱和部分红外光谱。光纤的数据传输率可达 Gbps 级,传输距离达数十公里。目前, 一条光纤线路上只能传输一个载波,随着技术进