第二章第二章 数据通信的基础知识数据通信的基础知识本章重点本章重点l基本概念基本概念 ●多路复用多路复用l信道信道 ●数据交换技术数据交换技术l传输媒体传输媒体 ●差错控制差错控制l编码编码9/7/20241计算机网络与通信 1.数据数据(Data)：：传递（携带）信息的实体，信息传递（携带）信息的实体，信息(Information)则是数据的内容或解释则是数据的内容或解释 --模拟模拟(Analog)数据与数据与数字数字(Digital)数据数据2.信号信号(Signal)：：数据的物理量编码（数据的物理量编码（通常为电编通常为电编码）码），数据以信号的形式传播数据以信号的形式传播 --模拟模拟信号与信号与数字数字信号信号 --基带基带( Base band ) 与与宽带宽带( Broadband )信号信号●一些术语一些术语解释解释解释解释解释解释2.1 基本概念基本概念9/7/20242计算机网络与通信 模拟数据和数字数据模拟数据和数字数据模拟数据：时间上连续，包含无穷多个值模拟数据：时间上连续，包含无穷多个值数字数据：时间上离散，仅包含有限数目的预定值数字数据：时间上离散，仅包含有限数目的预定值例如：电流值、电压值、温度值：例如：电流值、电压值、温度值：0.1A 5V 40C0 开关量：二进制开关量：二进制 0，，1 16进制进制9/7/20243计算机网络与通信 模拟信号和数字信号模拟信号和数字信号模拟信号：时间上连续，包含无穷多个值模拟信号：时间上连续，包含无穷多个值数字信号：时间上离散，仅包含有限数目的预定值数字信号：时间上离散，仅包含有限数目的预定值tta) 模拟信号b) 数字信号9/7/20244计算机网络与通信 基带基带( Base band ) 与与宽带宽带( Broadband )信号信号基带基带信号信号：将：将“0”和和“1”直接用两种电压表示，直接用两种电压表示，路上传输，即原始信号所占的基本频带。
路上传输，即原始信号所占的基本频带频带频带信号：信号：将基带信号调制到较高频段进行传输将基带信号调制到较高频段进行传输宽带宽带信号：信号：将将多路基带信号分别调制到一条电缆的多路基带信号分别调制到一条电缆的不同频段进行传输不同频段进行传输9/7/20245计算机网络与通信 3.信道信道(Channel)：：传送信息的媒体（或通路）与传送信息的媒体（或通路）与电路电路区分区分4. 分为：模拟信道；数字信道分为：模拟信道；数字信道4.码元码元(Code Cell)：：时间轴上的一个信号编码单元时间轴上的一个信号编码单元5. 即：一个单位脉冲信号为一码元即：一个单位脉冲信号为一码元 t码元码元1码元码元2码元码元3码元码元4码元码元5信号信号同步脉冲同步脉冲同步脉冲：用于码元的同步定时，识别码元的开始同步脉冲：用于码元的同步定时，识别码元的开始9/7/20246计算机网络与通信 当一个单位脉冲信号表示二进制码两个有效值时当一个单位脉冲信号表示二进制码两个有效值时(0,1)(0,1)，，一码元由一位构成；一码元由一位构成； 当一个单位脉冲信号表示二进制码四个有效值时当一个单位脉冲信号表示二进制码四个有效值时(00,01,10,11)(00,01,10,11)，一码元由两位构成；，一码元由两位构成； 一个信号往往可以携带多个二进制位，所以在固定的信一个信号往往可以携带多个二进制位，所以在固定的信息传输速率下，比特率往往大于波特率。
息传输速率下，比特率往往大于波特率 换句话说，一个码元中可以传送多个比特（换句话说，一个码元中可以传送多个比特（bit） 码元位数码元位数 D=log2W W：：有效值状态有效值状态 9/7/20247计算机网络与通信 2)波特率波特率(Baud)：：每秒传送的码元数每秒传送的码元数码元速率码元速率 1 Baud = （（log2M）） bps 其中其中M M是信号的编码级数也可以写成是信号的编码级数也可以写成 Rbit = Rbaud log2M3)消息速率：消息速率：指单位时间内所传送的消息数量指单位时间内所传送的消息数量字节字节/ /秒秒 B/sB/s））1.传输速率：传输速率：1)比特率比特率(Bit Rate)：：数据传输速率数据传输速率 ( (bpsbps，，b/s)b/s)2)2) 指每秒传输的二进制码位数，指每秒传输的二进制码位数，数据速率数据速率●数据通信的主要技术指标：数据通信的主要技术指标：9/7/20248计算机网络与通信 2.带宽带宽(Bandwidth)：：信号或信道占据的频率范围信号或信道占据的频率范围(Hz) 信号带宽信号带宽：信号占据的频率范围：信号占据的频率范围 信道带宽信道带宽：信道占据的频率范围：信道占据的频率范围 关系关系：信道带宽：信道带宽>信号带宽信号带宽 信号才能通过信道信号才能通过信道3. 信道容量信道容量(Channel capacity)：：信道的最大数据率信道的最大数据率4. 误码率误码率(Bit error rate)：：信道传输可靠性指标信道传输可靠性指标 P=要求：要求：误码率误码率<10-6。
即平均传送即平均传送1兆位错一位兆位错一位传输的总位数传输的总位数错误的位数错误的位数9/7/20249计算机网络与通信 5.信息编码：信息编码：将信息用二进制数表示的方法将信息用二进制数表示的方法6.数据编码数据编码：：将数据用物理量表示的规则将数据用物理量表示的规则 例如：字母例如：字母‘A’的的ASCII编码为编码为01000001，， 其数据编码可能为其数据编码可能为01000001t9/7/202410计算机网络与通信 ●通信系统模型通信系统模型通信的三个要素：通信的三个要素：信源、信宿和信道信源、信宿和信道任何一个通信系统都可以抽象为以下模型：任何一个通信系统都可以抽象为以下模型：噪声噪声信源信源编码编码调制调制信道信道解调解调解解码码信宿信宿编码器：编码器：数据数据适合传输的适合传输的信号信号——便于识别、纠错便于识别、纠错调制器：调制器：信号信号适合传输的形适合传输的形式式——按按频率、幅度、相位频率、幅度、相位解调器：接收波形解调器：接收波形数字数字信号信号序列序列解解码器：传输码器：传输信号信号原始原始数据数据9/7/202411计算机网络与通信 信息信息→数据数据→信号信号→在介质上传输在介质上传输→信号信号→数据数据→信息信息通信系统的任务通信系统的任务信息通过通信系统传输信息通过通信系统传输 把携带信息的数据用物理信号形式通过介质传把携带信息的数据用物理信号形式通过介质传送到目的地。
送到目的地信息和数据（信息和数据（0、、1比特）不能直接在介质上传输比特）不能直接在介质上传输9/7/202412计算机网络与通信 ●通信传输方式通信传输方式信源信源信道信道传输方式传输方式模拟模拟模拟模拟模拟传输模拟传输模拟模拟数字数字数字数字数字传输数字传输模拟或数字模拟或数字 数据传输数据传输9/7/202413计算机网络与通信 ●通信系统的构成通信系统的构成◆◆数据传输系统：数据传输系统： 1）传输线路（包括传输介质和中继设备））传输线路（包括传输介质和中继设备） 2）传输设备：调制解调器、多路复用器、交换机、）传输设备：调制解调器、多路复用器、交换机、路由器等路由器等◆◆数据处理系统：主要是指计算机数据处理系统：主要是指计算机●通信基本过程通信基本过程—包含两项内容：数据传输和通信控制包含两项内容：数据传输和通信控制建立物理连接建立物理连接→建立逻辑连接建立逻辑连接→数据传送数据传送→断开逻辑断开逻辑连接连接→断开物理连接（对比：打的过程）断开物理连接（对比：打的过程）9/7/202414计算机网络与通信 1.数字信道和模拟信道数字信道和模拟信道数字信道：以数字脉冲形式（离散信号）传输数字信道：以数字脉冲形式（离散信号）传输数据的信道。
数据的信道模拟信道：以连续模拟信号形式传输数据的信模拟信道：以连续模拟信号形式传输数据的信道2.2 信道及其主要特征信道及其主要特征9/7/202415计算机网络与通信 2.模拟信号和数字信号模拟信号和数字信号模拟信号：时间上连续，包含无穷多个值模拟信号：时间上连续，包含无穷多个值数字信号：时间上离散，仅包含有限数目的预定值数字信号：时间上离散，仅包含有限数目的预定值tta) 模拟信号b) 数字信号9/7/202416计算机网络与通信 3.周期信号和非周期信号周期信号和非周期信号周期信号：信号由不断重复的固定模式组成周期信号：信号由不断重复的固定模式组成（如正弦（如正弦波）波）非周期信号：信号没有固定的模式和波形循环非周期信号：信号没有固定的模式和波形循环（如语（如语音的音波信号）音的音波信号），能被分解成无数个周期信号的叠加能被分解成无数个周期信号的叠加ttTTTTTT周期信号周期信号9/7/202417计算机网络与通信 数字通信的优点数字通信的优点• 抗噪声（干扰）能力强抗噪声（干扰）能力强• 可以控制差错，提高了传输质量可以控制差错，提高了传输质量• 便于用计算机进行处理便于用计算机进行处理• 易于加密、保密性强易于加密、保密性强• 可以传输语音、数据、影像，通用、灵活可以传输语音、数据、影像，通用、灵活 仅在不得已的情况下，才会采用模拟通信仅在不得已的情况下，才会采用模拟通信。
如用如用modem通过拨号线路传输数字信号通过拨号线路传输数字信号9/7/202418计算机网络与通信 4.传输模式传输模式(通信方式通信方式)—数据流动的方向数据流动的方向• 单工：数据单向单工：数据单向传输传输（无线电广播）（无线电广播）• 半双工：数据半双工：数据可以可以双向双向传输传输，但不能，但不能在在同一时刻双向同一时刻双向传传输输（对讲机）（对讲机）• 全全双工：数据可同时双向双工：数据可同时双向传输传输（）（） 两个方向的信号共享链路带宽：两个方向的信号共享链路带宽： 1）链路具有两条物理上独立的传输线路，或）链路具有两条物理上独立的传输线路，或 2）将带宽一分为二，分别用于不同方向的信号传输）将带宽一分为二，分别用于不同方向的信号传输9/7/202419计算机网络与通信 5.数字数据的传输方式数字数据的传输方式• 基带传输：不调制，编码后的数基带传输：不调制，编码后的数字字脉冲信脉冲信号直接在信道上传送号直接在信道上传送 例如：以太网例如：以太网• 频带传输：调制频带传输：调制成模拟信号成模拟信号后再传送，接后再传送，接收方需要解调收方需要解调 例如：通过模拟信道传输例如：通过模拟信道传输•宽宽带传输：带传输：将多路基带信号分别调制到一条电将多路基带信号分别调制到一条电缆的不同频段进行传输。
缆的不同频段进行传输9/7/202420计算机网络与通信 6.数据数据同步方式同步方式 目的是使目的是使接收端与发送端在时间基准上接收端与发送端在时间基准上一致一致 (包括开始时间、包括开始时间、位边界、位边界、重复频率重复频率等等) 有三种同步方法：有三种同步方法： ● 位同步位同步 ● 字符同步（异步传输）字符同步（异步传输） ● 帧同步（同步传输）帧同步（同步传输）9/7/202421计算机网络与通信 位同步：位同步：目的是使接收端接收的目的是使接收端接收的每一每一位信息位信息都都与与发送端发送端保持同步保持同步 ●外同步外同步——发送发送端端发送发送同步时钟信号，接收方用它同步时钟信号，接收方用它来锁定自己的时钟脉冲频率来锁定自己的时钟脉冲频率t10010信号信号同步脉冲同步脉冲9/7/202422计算机网络与通信 ●自自同步同步——通过特殊编码通过特殊编码（如曼彻斯特编码），这些数（如曼彻斯特编码），这些数 据编码信号包含了同步脉冲，接收方提取同步信号来锁据编码信号包含了同步脉冲，接收方提取同步信号来锁 定自己的时钟脉冲频率。
定自己的时钟脉冲频率t10110信号信号9/7/202423计算机网络与通信 字符同步：以字符为边界实现字符的同步接收字符同步：以字符为边界实现字符的同步接收，也称为，也称为起止式起止式或或异异步制步制——每两个字符之间的间隔时每两个字符之间的间隔时间不固定间不固定 每个字符的传输需要：每个字符的传输需要：（（图图2-11）） 1个起始位个起始位 5，，6，，7，，8个数据位个数据位 1，，1.5，，2个停止位个停止位 — 频率的漂移不会积累，每个字符频率的漂移不会积累，每个字符开始时开始时都会都会重新同步重新同步 —增加了增加了辅助位，所以效率低辅助位，所以效率低 例如，1个起始位、 8个数据位、 2个停止位时，其效率为8/11＜72％9/7/202424计算机网络与通信 信号信号起始位起始位1~2位位停止位停止位7位数据位位数据位图图2-112-119/7/202425计算机网络与通信 帧（帧（Frame））——包含数据和控制信息的数据块（包）包含数据和控制信息的数据块（包）帧帧起始起始控制信息控制信息数据数据帧帧结束结束校验和校验和0 - n8bit8bit8-32m面向比特的面向比特的——以特殊位序列（以特殊位序列（7EH））作为帧（起始）作为帧（起始）标志来标识一个帧的开始，适用于任意数据类标志来标识一个帧的开始，适用于任意数据类型的帧。
型的帧面向字符的面向字符的——以以同步字符同步字符（（SYN，，16H））来标识一个帧来标识一个帧的开始，适用于数据为字符类型的帧的开始，适用于数据为字符类型的帧帧同步：帧同步：识别一个帧的起始和结束识别一个帧的起始和结束9/7/202426计算机网络与通信 7. 信道的主要技术指标信道的主要技术指标信道评价：信道评价：两个方面两个方面 数量：速度数量：速度:数据速率、调制速率、信道容量、传输速度、数据速率、调制速率、信道容量、传输速度、吞吐量等吞吐量等 质量：出错率质量：出错率•数据速率：数据速率：每秒传输的二进制代码位数每秒传输的二进制代码位数比特率比特率（（b/s或或bps）） c= log2M T:单位脉冲宽度，传输电脉冲信号的周期单位脉冲宽度，传输电脉冲信号的周期 M:电信号有效状态数电信号有效状态数1T9/7/202427计算机网络与通信 •调制速率：调制速率：每秒传输的码元个数码元速率每秒传输的码元个数码元速率波特率波特率（（Baud）） B= T:调制周期调制周期1T•信道容量：指信道能够传送的最大数据速率信道容量：指信道能够传送的最大数据速率•关系关系: C=Blog2M 9/7/202428计算机网络与通信 信道最大数据传输率信道最大数据传输率 M 最大数据率最大数据率 (C) 2 6000 bps 4 12000 bps 8 18000 bps16 24000 bps32 30000 bps64 36000 bps C = 2w log2 MC = 传输率，单位传输率，单位b/s或或bpsW = 带宽，单位带宽，单位HzM= 信号电平级数信号电平级数例如：例如：话音级线路话音级线路(3000 Hz)的信道容量计算，如右的信道容量计算，如右图所示。
图所示Nyquist公式为估算已知带宽信道的最高速率提供了依据公式为估算已知带宽信道的最高速率提供了依据Nyquist 公式公式：用于理想低通信道：用于理想低通信道9/7/202429计算机网络与通信 非理想信道非理想信道实际的信道上存在三类损耗：实际的信道上存在三类损耗：衰减、延迟、噪声衰减、延迟、噪声a））衰减衰减 信道的损耗引起信号强度减弱，导致信道的损耗引起信号强度减弱，导致信噪比信噪比S/N降低降低 信噪比信噪比S/N: S：：表示信号功率表示信号功率 N：：表示噪声功率表示噪声功率b））延迟延迟 信号中的各种频率成分在信道上的延迟时间各不相同，信号中的各种频率成分在信道上的延迟时间各不相同，在接收端会产生在接收端会产生信号畸变信号畸变9/7/202430计算机网络与通信 c））噪声噪声 热噪声热噪声：由导体内的热扰动引起，又称为白噪声由导体内的热扰动引起，又称为白噪声 串扰串扰：信道间产生的不必要的耦合例：多对双绞线信道间产生的不必要的耦合例：多对双绞线 脉冲噪声脉冲噪声：非连续、随机、振幅较大。
多由外部电磁非连续、随机、振幅较大多由外部电磁干扰造成（闪电、大功率电机启动等）干扰造成（闪电、大功率电机启动等） 噪声将噪声将破坏信号，产生误码破坏信号，产生误码 持续时间持续时间0.01s的的干扰可以破坏约干扰可以破坏约560个比特个比特（（56Kbps）9/7/202431计算机网络与通信 Shannel公式：高斯噪声干扰信道S/NdB 信噪比（信噪比（dB分贝）的定义分贝）的定义:C = W log2 (1+SN)S/NdB = 10 log10 S/N例：信道带宽例：信道带宽W=3KHz，，信噪比为信噪比为30dB，，则则C=3000*log2(1+1000) ≈30KbpsC = 传输率，单位传输率，单位b/sW = 带宽，单位带宽，单位Hz 即：即：9/7/202432计算机网络与通信 Nyquist公式和公式和Shannel公式的比较公式的比较● C = 2W log2M 此公式说明数据传输率此公式说明数据传输率C C随信号编码级数增加而增加设随信号编码级数增加而增加设法使每个码元携带更多的比特信息法使每个码元携带更多的比特信息例：标准信道：带宽：例：标准信道：带宽：24002400HZ,HZ,采用采用1616元制，传输速率元制，传输速率达到达到96009600b/sb/s● C = W log2(1+S/N) 无论采样频率多高，信号编码分多少级，此公式给出了无论采样频率多高，信号编码分多少级，此公式给出了信道能达到的最高传输速率。
信道能达到的最高传输速率例：标准信道：带宽：例：标准信道：带宽：3.13.1kHZ,S/N=2500,kHZ,S/N=2500,传输速率不可传输速率不可能超过能超过3535kb/skb/s原因：噪声的存在将使编码级数不可能无限原因：噪声的存在将使编码级数不可能无限 增加9/7/202433计算机网络与通信 l金属导体金属导体 双绞线、双绞线、 同轴电缆同轴电缆( (粗、细粗、细) )l光纤光纤 单、多模光纤单、多模光纤l无线介质无线介质无线电、短波、微波、卫星、光波无线电、短波、微波、卫星、光波2.3 传输媒体传输媒体(介质介质)9/7/202434计算机网络与通信 ● ●双绞线双绞线内导体芯线内导体芯线绝缘绝缘箔屏蔽箔屏蔽铜屏蔽铜屏蔽外套外套--螺旋绞合的双导线螺旋绞合的双导线，， ≈1mm--每根每根4对、对、25对、对、1800对对--典型连接距离典型连接距离100m（（LAN））--RJ45插座、插头插座、插头--优缺点：优缺点： 成本低成本低 密度高、节省空间密度高、节省空间 安装容易（综合布线系统）安装容易（综合布线系统） 平衡传输（高速率）平衡传输（高速率） 抗干扰性一般抗干扰性一般 连接距离较短连接距离较短9/7/202435计算机网络与通信 屏蔽双绞线屏蔽双绞线屏蔽双绞线屏蔽双绞线 ( (STP) STP) 非屏蔽双绞线非屏蔽双绞线非屏蔽双绞线非屏蔽双绞线 ( (UTP)UTP)l以铝箔屏蔽以减少 干扰和串音3类、5类、6类（16M、155M、1200M）双绞线外没有任何附加屏蔽9/7/202436计算机网络与通信 l表表2-32-3是是UTPUTP电缆的常见类型，电缆的常见类型，l1010BaseTBaseT局域网中主要使用局域网中主要使用3 3类和类和5 5类线，它们的有效传输类线，它们的有效传输距离一般在距离一般在100100m m左右。
左右l另外还有超另外还有超5 5类双绞线电缆，通过对其类双绞线电缆，通过对其“信道信道”性能测试性能测试结果表明，与普通结果表明，与普通5 5类双绞线电缆比较，它的近端串扰、衰类双绞线电缆比较，它的近端串扰、衰减和结构回波等主要性能指标都有很大提高减和结构回波等主要性能指标都有很大提高 9/7/202437计算机网络与通信 l双绞线与工作站的网卡和集线器之间用双绞线与工作站的网卡和集线器之间用水晶头水晶头连接连接. .l双双绞绞线线的的制制作作分分为为工工作作站站至至工工作作站站和和工工作作站站至至集集线线器器两两种：种：1 2 3 4 5 6 7 8A线序：绿白线序：绿白 绿绿 橙白橙白 蓝蓝 蓝白蓝白 橙橙 棕白棕白 棕棕 1 2 3 4 5 6 7 8B线序：橙白线序：橙白 橙橙 绿白绿白 蓝蓝 蓝白蓝白 绿绿 棕白棕白 棕棕 1 2 3 4 5 6 7 8RJ-45插座插座水晶头水晶头9/7/202438计算机网络与通信 网线用途网线用途水晶头线序水晶头线序交换机交换机/HUB——计算机计算机B——B计算机计算机——计算机计算机B——A交换机交换机/HUB——下级交换机下级交换机/HUB(普通口普通口)交换机交换机/HUB——下级交换机下级交换机/HUB(uplink)B——AB——B9/7/202439计算机网络与通信 ● ●同轴电缆同轴电缆l基带同轴电缆基带同轴电缆 一条电缆只用于一个信道，50，用于数字传输l宽带同轴电缆宽带同轴电缆 一条电缆同时传输不同频率的多路模拟信号，75 ，用于模拟传输，300—450MHz，100km，需要放大器 铜芯铜芯绝缘层绝缘层外导体外导体屏蔽层屏蔽层保护套保护套9/7/202440计算机网络与通信 细同轴细同轴 --50 ，D=1.02cm，10Mbps --185m、、4中继、中继、5段（段（925m）） --优缺点：价格低 安装方便（T型连接器、BNC接头、Terminator） 抗干扰能力强 距离短 可靠性差 粗粗同轴同轴 --50 ，D=2.54cm，10Mbps --500m、、4中继、中继、5段（段（2500m）） --优缺点：价格稍高 安装方便（收发器、收发器电缆、Terminator） 抗干扰能力强 距离中等 可靠性好 9/7/202441计算机网络与通信 l表表2-42-4是是网网络络工工程程施施工工中中常常常常用用到到的的一一些些IEEE802.3 IEEE802.3 10BaseT10BaseT系列网络拓扑经验，仅供读者参考。
系列网络拓扑经验，仅供读者参考9/7/202442计算机网络与通信 ● ●光纤光纤l依靠光波承载信息依靠光波承载信息l速率高，通信容量大速率高，通信容量大 仅受光电转换器件的限制（仅受光电转换器件的限制（＞＞100Gb/s））l传输损耗小，适合长距离传输传输损耗小，适合长距离传输l抗干扰性能极好，保密性好抗干扰性能极好，保密性好l轻便轻便9/7/202443计算机网络与通信 光从一种介质入射到另一种介质时会产生折射折射量取光从一种介质入射到另一种介质时会产生折射折射量取决于两种介质的折射率决于两种介质的折射率当当入射角入射角≥≥临界值临界值时时产生全反射，不产生全反射，不会泄漏 光纤：纤芯光纤：纤芯- -折射率高、玻璃包层折射率高、玻璃包层- -折射率低折射率低 亮度调制，有脉冲亮度调制，有脉冲-1-1，无脉冲，无脉冲-0-0 光传输系统：光源、介质、光检测器光传输系统：光源、介质、光检测器光源光源: 850: 850nm/1300nm/1500nmnm/1300nm/1500nm波长波长 发光二极管发光二极管 / / 激光二极管激光二极管介质介质: : 光纤光纤光检测器光检测器: : 光电二极管光电二极管PIN/PIN/雪崩二极管雪崩二极管APDAPD 单向传输，双向需两根光纤单向传输，双向需两根光纤光纤传输原理光纤传输原理——利用了光的反射利用了光的反射9/7/202444计算机网络与通信 ●光纤传送模式：MMF、SMF 多模多模多模多模 MMFMMF 输入电信号输入电信号输入电信号输入电信号输出电信号输出电信号输出电信号输出电信号单模单模单模单模 SMFSMF 波长波长: 1300,1550 : 1300,1550 nmnm波长波长 : 850,1300 : 850,1300 nmnmh2h2h1h1芯芯芯芯/ /封套特性封套特性封套特性封套特性h1h1h2h2光纤的直径减小到一个光波波长多束光线以不同的反射角传播多束光线以不同的反射角传播单束光线沿直线传播单束光线沿直线传播9/7/202445计算机网络与通信 ●典型的光缆玻璃封套玻璃封套塑料外套塑料外套玻璃内芯玻璃内芯单芯光缆单芯光缆单芯光缆单芯光缆多芯光缆多芯光缆多芯光缆多芯光缆玻璃内芯玻璃内芯塑料外套塑料外套玻璃封套玻璃封套外壳外壳常见规格：玻璃内芯常见规格：玻璃内芯——50um缓变型缓变型MMF 62.5um缓变缓变/增强型增强型MMF 8.3um突变型突变型SMF 玻璃包层玻璃包层——125um9/7/202446计算机网络与通信 ●高密度多芯光缆高密度多芯光缆剖面结构剖面结构芯芯封套封套外套加强芯光纤光纤外鞘外鞘加强芯加强芯光纤束光纤束9/7/202447计算机网络与通信 l多模光纤和多模光纤和5 5类双绞线的衰减与频率关系如图类双绞线的衰减与频率关系如图2-132-13所示，当传输频率超过所示，当传输频率超过100100MHzMHz时，时，5 5类双绞线随着类双绞线随着频率的增加衰减愈来愈大；而光纤在频率的增加衰减愈来愈大；而光纤在300300MHzMHz以内，以内，衰减基本不变。
衰减基本不变 光纤与电缆频率与衰减关系图光纤与电缆频率与衰减关系图9/7/202448计算机网络与通信 缺点：缺点： 就是光纤的切断和将两根光纤精确地连接所需要的技术要求较高l光纤联网时，常常将一段段的点到点的链路串起来构成一个环路，通过T型接头连接到计算机lT型接头：无源，有源示意图p31.9/7/202449计算机网络与通信 ● ●无线介质无线介质l使用电磁波或光波携带信息使用电磁波或光波携带信息l无需物理连接无需物理连接l适用于长距离或不便布线的场合适用于长距离或不便布线的场合l易受干扰易受干扰9/7/202450计算机网络与通信 无线电无线电l固定终端点（基站）和终端之间是无线链路BS基站基站 用户计算机和终端用户计算机和终端BS基站覆盖的无线电区域基站覆盖的无线电区域F F2 2F F3 3F F1 1F F2 2F F3 3F F1 1F F2 2F F3 3F F1 1F F2 2F F2 2F F3 3F F1 1F1, F2, F3 = 使用的频率9/7/202451计算机网络与通信 地面微波接力地面微波接力微波在空间主要是直线传播，并且能穿透电离层进入宇宙空间，微波在空间主要是直线传播，并且能穿透电离层进入宇宙空间， 由于地球表面是个曲面，因此其传播距离受到限制且与由于地球表面是个曲面，因此其传播距离受到限制且与天线的高度有关，一般只有天线的高度有关，一般只有5050kmkm左右，长途通信时必须建立左右，长途通信时必须建立多个中继站，中继站把前一站发来的信号经过放大后再发往多个中继站，中继站把前一站发来的信号经过放大后再发往下一站，类似于下一站，类似于““接力接力””，如果中继站采用，如果中继站采用100100m m高的天线塔，高的天线塔，则接力距离可增大到则接力距离可增大到100 100 kmkm。
9/7/202452计算机网络与通信 地球地球地球地球l两个地面站之间传送两个地面站之间传送l距离：距离：50 -100 km地面站之间的直视线路地面站之间的直视线路地面站之间的直视线路地面站之间的直视线路 微波传送塔微波传送塔微波传送塔微波传送塔9/7/202453计算机网络与通信 卫星通信卫星通信就是利用位于就是利用位于3 3万万6 6千公里高空的人造地球同步卫星作千公里高空的人造地球同步卫星作为太空无人值守的微波中继站的一种特殊形式的微波接力通信为太空无人值守的微波中继站的一种特殊形式的微波接力通信卫星通信可以克服地面微波通信的距离限制，其最大特点就是卫星通信可以克服地面微波通信的距离限制，其最大特点就是通信距离远，且通信费用与通信距离无关通信距离远，且通信费用与通信距离无关 优点优点: :卫星通信的频带比微波接力通信更宽，通信容量更大，卫星通信的频带比微波接力通信更宽，通信容量更大，信号所受到的干扰也较小，误码率也较小，通信比较稳定可靠信号所受到的干扰也较小，误码率也较小，通信比较稳定可靠 缺点缺点：传播时延较长传播时延较长 地球同步卫星地球同步卫星9/7/202454计算机网络与通信 l与地面站相对固定位置与地面站相对固定位置l使用使用3个卫星覆盖全球个卫星覆盖全球l传输延迟时间长传输延迟时间长22,30022,300公里公里公里公里地球地球地球地球9/7/202455计算机网络与通信 红外线通信和激光通信就是把要传输的信号分红外线通信和激光通信就是把要传输的信号分别转换成红外光信号和激光信号直接在自由空间沿别转换成红外光信号和激光信号直接在自由空间沿直线进行传播，它比微波通信具有更强的方向性，直线进行传播，它比微波通信具有更强的方向性，难以窃听、插入数据和进行干扰，但红外线和激光难以窃听、插入数据和进行干扰，但红外线和激光对雨雾等环境干扰特别敏感。
对雨雾等环境干扰特别敏感 红外线和激光红外线和激光9/7/202456计算机网络与通信 常用传输媒体的比较常用传输媒体的比较9/7/202457计算机网络与通信 数据：模拟数据、数字数据数据：模拟数据、数字数据信号：模拟信号、数字信号信号：模拟信号、数字信号 信道：模拟信道、数字信道信道：模拟信道、数字信道不同类型的信号在不同类型的信道上传输有不同类型的信号在不同类型的信道上传输有4种组合，种组合，每一种相应地需要进行不同的编码处理每一种相应地需要进行不同的编码处理2.4 数据编码数据编码9/7/202458计算机网络与通信 • 模拟传输和数字传输模拟传输和数字传输话音话音模拟传输模拟传输模拟模拟数字数字模拟模拟模拟模拟CODEC数字数字数字数字数字编码数字编码数字数字模拟数据，模拟信号模拟数据，模拟信号数字数据，模拟信号数字数据，模拟信号数字数据，数字信号数字数据，数字信号模拟数据，数字信号模拟数据，数字信号10101010Modem9/7/202459计算机网络与通信 EncoderDecoder数字或数字或模拟模拟数字信号数字信号数字信号数字信号g(t)g(t)x(t)x(t)g(t)g(t)数字或数字或模拟模拟编码编码编码编码ModulatorDemodulator数字或数字或模拟模拟模拟信号模拟信号模拟信号模拟信号m(t)m(t)p ps(t)s(t)m(t)m(t)数字或数字或模拟模拟P—P—调制参数调制参数调制参数调制参数调制调制调制调制•编码和调制用数字信号承载数字或模拟数据用数字信号承载数字或模拟数据——编码编码用模拟信号承载数字或模拟数据用模拟信号承载数字或模拟数据——调制调制9/7/202460计算机网络与通信 1. 数字数据的数字信号编码数字数据的数字信号编码 不不归零制归零制(NRZ，，Non-Return to Zero) 二进制数字二进制数字0、、1分别用两种电平来表示。
分别用两种电平来表示常用－常用－5V表示表示1，＋，＋5V表示表示0 缺点：存在直流分量，传输中不能使用变压器；缺点：存在直流分量，传输中不能使用变压器； 不具备自同步机制，必须使用外同步不具备自同步机制，必须使用外同步 时钟时钟时钟时钟NRZNRZ0 01 10 00 01 11 10 00 00 01 11 19/7/202461计算机网络与通信 曼彻斯特编码曼彻斯特编码(Manchester code) 用电压的变化表示用电压的变化表示0和和1规定在规定在每个码元的中间每个码元的中间发生跳变：发生跳变： 高高 →低的跳变低的跳变——“0”; 低低 →高的跳变高的跳变——“1”;ManchesterManchester0 01 10 00 01 11 10 00 00 01 11 19/7/202462计算机网络与通信 ∵∵每个码元中间都要发生跳变，接收端可将此变每个码元中间都要发生跳变，接收端可将此变化提取出来作为同步信号，使接收端的时钟与发化提取出来作为同步信号，使接收端的时钟与发送设备的时钟保持一致送设备的时钟保持一致。
∴∴曼彻斯特编码也称为曼彻斯特编码也称为自同步码（自同步码（Self-Synchronizing Code））它具有自同步机制，无它具有自同步机制，无需外同步信号需外同步信号 缺点：需要双倍的传输带宽（即信号速率是数缺点：需要双倍的传输带宽（即信号速率是数据速率的据速率的2倍）其编码效率：倍）其编码效率：50%9/7/202463计算机网络与通信 差分曼彻斯特编码差分曼彻斯特编码(Differential Manchester code) 与与曼彻斯特编码相同，曼彻斯特编码相同，在每个码元的中间，信在每个码元的中间，信号都会发生跳变；不同之处在于：号都会发生跳变；不同之处在于： 用在码元开始处有无跳变来表示用在码元开始处有无跳变来表示0和和1 ：： 码元开始处有跳变码元开始处有跳变——“0”; 码元开始处无跳变码元开始处无跳变——“1”;差分差分差分差分ManchesterManchester0 01 10 00 01 11 10 00 00 01 11 19/7/202464计算机网络与通信 0 01 10 00 01 11 10 00 00 01 11 1 时钟时钟时钟时钟NRZNRZManchesterManchester差分差分差分差分ManchesterManchester三种数字编码的波形图三种数字编码的波形图9/7/202465计算机网络与通信 在光纤分布式数据接口（在光纤分布式数据接口（FDDIFDDI，，Fiber Distributed Data Fiber Distributed Data InterfaceInterface））中采用了独特的中采用了独特的4 4B/5BB/5B编码。
这种编码的特点是将编码这种编码的特点是将欲发送的数据流每４欲发送的数据流每４bitbit作为一个组，然后按照作为一个组，然后按照4 4B/5BB/5B编码规则编码规则将其转换成相应将其转换成相应5 5bitbit码 5 5bitbit码共有码共有3232种组合，但只采用其中的种组合，但只采用其中的2424种，种，1616种对应种对应4 4bitbit码的码的1616种，种，8 8种用作控制码，以表示帧的开始和结束、光纤线种用作控制码，以表示帧的开始和结束、光纤线路的状态（静止、空闲、暂停）等标准路的状态（静止、空闲、暂停）等标准4 4B/5BB/5B编码对照表见编码对照表见表表2-12-1，用于，用于100100MbpsFDDIPMDMbpsFDDIPMD的的4 4B/5BB/5B编码控制码表见表编码控制码表见表2-22-2现用不归零编码画出现用不归零编码画出4 4bitbit码和码和5 5bitbit码的对应波形，码的对应波形，5 5bitbit码经差码经差分编码后，转换成光信号，如图分编码后，转换成光信号，如图2-42-4所示 4B/5B编码编码9/7/202466计算机网络与通信 特点：特点：每个每个5B码至少含有码至少含有2个个“1”，（每个，（每个5B码至多含有码至多含有3个个“0”），保证每个），保证每个5B码至少有两次电平跳变。
码至少有两次电平跳变9/7/202467计算机网络与通信 图图2-4 4B/5B编码方式编码方式特点：属于自同步码，编码效率：特点：属于自同步码，编码效率：4/5=80%9/7/202468计算机网络与通信 2. 数字数据的调制编码数字数据的调制编码三种常用的调制技术：三种常用的调制技术：三种常用的调制技术：三种常用的调制技术： 1 1）））） 幅移键控幅移键控幅移键控幅移键控ASK(Amplitude Shift Keying)ASK(Amplitude Shift Keying)，，，，调幅调幅调幅调幅 2 2）））） 频移键控频移键控频移键控频移键控FSK(Frequency Shift Keying)FSK(Frequency Shift Keying)，，，，调频调频调频调频 3 3）））） 相移键控相移键控相移键控相移键控PSK(Phase Shift Keying) PSK(Phase Shift Keying) ，，，，调相调相调相调相基本原理：用数字信号对载波的不同参量进行调制基本原理：用数字信号对载波的不同参量进行调制。
基本原理：用数字信号对载波的不同参量进行调制基本原理：用数字信号对载波的不同参量进行调制 载波载波 S(t) = A cos ( t+ ) S(t)的参量包括的参量包括：： 幅度幅度A、、频率频率 、、相位相位 调制就是调制就是要使这三个参量随要使这三个参量随数字数字基带信号的变化而变化基带信号的变化而变化9/7/202469计算机网络与通信 0 00 01 1 1 10 01 10 00 00 01 10 0ASKASK调幅调幅调幅调幅FSKFSK调频调频调频调频PSKPSK调相调相调相调相ASK：：用载波的两个不同振幅表示用载波的两个不同振幅表示0(0v)和和1(+5v)FSK：：用载波的两个不同频率表示用载波的两个不同频率表示0(1.2KHz)和和1(2.4KHz)PSK：：用载波的起始相位的变化表示用载波的起始相位的变化表示0 (同相同相)和和1(反相反相)9/7/202470计算机网络与通信 多级调制方法多级调制方法1 -单参量多级调制单参量多级调制0110000+90+180 +27011l数据率数据率 = 信号速率信号速率 x log2M M：：调制级数调制级数+90+900 0 01010 00 0 0000+270+2700 0 1111+180+1800 0 10104-PSK4-PSK9/7/202471计算机网络与通信 多级调制方法多级调制方法2 –多参量多级调制多参量多级调制16-16-QAM(QAM(正交振幅调制正交振幅调制正交振幅调制正交振幅调制) :) :使用使用使用使用振幅振幅振幅振幅和和和和相位相位相位相位的的的的1616种组种组种组种组合合合合0 045 16-16-QAMQAM的星座图的星座图的星座图的星座图901802701353152259/7/202472计算机网络与通信 高速高速(56Kbps) MODEMD/AA/DA/DD/AD/AA/D V.34(28.8--33.6kbps)最大的噪声来源于最大的噪声来源于模数转换模数转换的量化噪声，信道容量极限值约的量化噪声，信道容量极限值约 35kbpsD/AA/DD/A V.90(56kbps)交换机交换机1交换机交换机2ISP V.34(28.8--33.6kbps)模拟模拟模拟模拟数字数字数字数字数字数字数字数字模拟模拟上行仍需上行仍需模数模数(A/D)转换转换，速率最高为，速率最高为35kbps；；下行则可达下行则可达56Kbps9/7/202473计算机网络与通信 3. 模拟数据的数字信号编码模拟数据的数字信号编码采样定理：采样定理： 如果连续变化的模拟信号最高频率为如果连续变化的模拟信号最高频率为F，，若若以以2F的采样频率对其采样，则采样得到的离散的采样频率对其采样，则采样得到的离散信号序列就能完整地恢复出原始信号。
信号序列就能完整地恢复出原始信号语音信号要在数字线路上传输，必须将语音信号转换语音信号要在数字线路上传输，必须将语音信号转换成数字信号这需要经过三个步骤：成数字信号这需要经过三个步骤： 1）采样）采样——按一定间隔对语音信号进行采样按一定间隔对语音信号进行采样 2）量化）量化——对每个样本舍入到量化级别上对每个样本舍入到量化级别上 3）编码）编码——对每个舍入后的样本进行编码对每个舍入后的样本进行编码9/7/202474计算机网络与通信 模拟话音模拟话音模拟话音模拟话音采样时钟采样时钟采样时钟采样时钟离散信号离散信号离散信号离散信号PCM PCM 信号信号信号信号采样电路采样电路量化和编码量化和编码 数字化数字化数字化数字化声音声音声音声音--话音信道带宽话音信道带宽<4KHz--采样采样时钟时钟频率：频率：8KHz (> 2倍倍话音话音最大频率最大频率)--量化级数：量化级数：256级级 (8位二进制码表示位二进制码表示)--数据率：数据率：8000次次/s*8bit = 64Kb/s ∴∴每路每路PCM信号信号的速率的速率 = 64000bps编码后的信号称为编码后的信号称为PCM（（Pulse Coded Modulation））信号信号（脉码调制信号）（脉码调制信号）9/7/202475计算机网络与通信 PCM转换过程举例转换过程举例 原始信号原始信号011100011011001100011100011011001100 PCM PCM 输出输出输出输出3 34 43 33 31 14 4011011100100011011011011001001100100 PCM PCM 脉冲脉冲 （有量化误差）（有量化误差）3.23.23.93.92.82.83.43.41.21.24.24.2 离散脉冲离散脉冲9/7/202476计算机网络与通信 PCM 转换波形图转换波形图BACDAABBCCDD模拟话音模拟话音模拟话音模拟话音采样时钟采样时钟采样时钟采样时钟离散离散离散离散 信号信号信号信号PCM PCM 信号信号信号信号采样电路采样电路量化和编码量化和编码数字化声音数字化声音数字化声音数字化声音9/7/202477计算机网络与通信 通信系统的例子通信系统的例子——系统系统公用交换网公用交换网PSTN(Public Switched Telephone Network) -端到端的数据传输率：端到端的数据传输率：104 b/s -干线的数据传输率：干线的数据传输率：1010 b/s -总体总体误码率：误码率：<10-5 -通信通信干线采用光纤干线采用光纤或或微波微波数字传输系统数字传输系统。
优点：出错率低、优点：出错率低、可传输可传输语音语音/数据数据/图像、图像、速率高、成本低、维护容易速率高、成本低、维护容易9/7/202478计算机网络与通信 构成构成：本地回路、交换局、干线：本地回路、交换局、干线端局端局端局端局长途局长途局中心局中心局长途局长途局本地回路本地回路准长途干线准长途干线高带宽长途高带宽长途干线干线准长途干线准长途干线本地回路本地回路光纤、微波、同轴光纤、微波、同轴双绞线双绞线双绞线双绞线9/7/202479计算机网络与通信 本地回路本地回路编码解码器编码解码器Codec编码解码器编码解码器Codec用户设备用户设备用户设备用户设备ModemModem端局端局端局端局长途局长途局数字干线数字干线模拟线路模拟线路（本地回路）（本地回路）模拟线路模拟线路（本地回路）（本地回路）●绝大多数绝大多数为为模拟模拟线路线路●计算机间传输：以计算机间传输：以模拟模拟为主，为主，所以信号要经过所以信号要经过多次变换：多次变换：数字数字→模拟模拟→数字数字→模拟模拟→数字数字9/7/202480计算机网络与通信 • • 复用复用复用复用————多个信息源共享一个公共信道多个信息源共享一个公共信道多个信息源共享一个公共信道多个信息源共享一个公共信道 为何要复用？线路成本为何要复用？线路成本DEMUX复用器复用器解复用器解复用器共享信道MUX2.5 多路复用技术多路复用技术9/7/202481计算机网络与通信 复用类型复用类型lFDM (频分复用频分复用)lWDM (波分复用波分复用)lTDM (时分复用时分复用)9/7/202482计算机网络与通信 1.频分复用频分复用Frequency Division MultiplexingCH2CH1CH3原带宽原带宽CH1CH2CH3移频后带宽移频后带宽MUXCH1 CH2 CH3带宽复用带宽复用f原原理理：：整整个个传传输输频频带带被被划划分分为为若若干干个个频频率率通通道道，，每每个个用用户占用一个频率通道。
频率通道之间留有防护频带户占用一个频率通道频率通道之间留有防护频带适用于模拟信号传输适用于模拟信号传输 9/7/202483计算机网络与通信 2.波分复用波分复用Wave Division MultiplexingF2F1F3 光谱光谱F1F2F3共享光纤的光谱共享光纤的光谱光纤光纤2光纤光纤3光纤光纤1共享光纤共享光纤 采用无源设备，更可靠采用无源设备，更可靠棱柱棱柱/衍射光栅衍射光栅原原理理：：整整个个波波长长频频带带被被划划分分为为若若干干个个波波长长范范围围，，每每个个用用户占用一个波长范围来进行传输户占用一个波长范围来进行传输9/7/202484计算机网络与通信 3.时分复用时分复用Time Division Multiplexing原理：把时间分割成小的时间片，每个时间片分为若干个原理：把时间分割成小的时间片，每个时间片分为若干个通道（时隙）通道（时隙） ，每个用户占用一个通道传输数据每个用户占用一个通道传输数据 A2A1A3原始信号D2D1D3数字化信号MUX复用后数据复用后数据时隙时隙1234D3D2D1适用于数字信号传输适用于数字信号传输 时间片时间片9/7/202485计算机网络与通信 统计统计(异步异步)TDM——STDMABCD待发数据待发数据t1 t2 t3A1B1C1D1C2D2A2B2周期周期1周期周期2同步同步 TDM带宽浪费A1B1C2B2周期周期1周期周期2统计统计TDM可用带宽TDM的的缺缺点点：：某某用用户户无无数数据据发发送送，，其其他他用用户户也也不不能能占占用用该该通通道道，，将将会会造造成带宽浪费。
成带宽浪费改改进进：：统统计计时时分分多多路路复复用用（（STDM）），，用用户户不不固固定定占占用用某某个个通通道道，，有有空空槽就将数据放入槽就将数据放入9/7/202486计算机网络与通信 数字载波标准数字载波标准l lT-标准标准l北美、日本l lE-标准标准l欧洲、中国、南美用数字信号传输语音和数据的用数字信号传输语音和数据的时分复用标准时分复用标准9/7/202487计算机网络与通信 每每125us为一个时间片，每时间片分为为一个时间片，每时间片分为32个通道个通道（供（供32个用户轮流使用）个用户轮流使用） 每通道占用每通道占用125 us /32=3.90625 us 每通道一次传送每通道一次传送8位二进制数据，即每个二进制位位二进制数据，即每个二进制位占用占用0.48828125 us，，所以所以 E1速率速率 = 1/0.48828125=2.048Mb/s E1标准标准也可以这样计算也可以这样计算也可以这样计算也可以这样计算E1E1速率速率速率速率 E1E1速率速率速率速率 = (32 = (32x8bit)/125 x8bit)/125 m m m ms = 2.048 Mb/ss = 2.048 Mb/s9/7/202488计算机网络与通信 E1-帧帧格式格式0121631125 125 m m m ms = 32 s = 32 时隙时隙时隙时隙 = 2.048 = 2.048 MbpsMbps帧同步帧同步信令信道信令信道30 路话音数据信道路话音数据信道 + 2 路控制信道路控制信道9/7/202489计算机网络与通信 为降低通信线路造价，大型网络主要采用部分连接的拓为降低通信线路造价，大型网络主要采用部分连接的拓扑结构。
扑结构两个端节点之间的通信连接一般都要通过中间节点的转两个端节点之间的通信连接一般都要通过中间节点的转接，中间节点要在它所连接几条线路中选择一条进行接接，中间节点要在它所连接几条线路中选择一条进行接续就像交换机为通话双方接续线路一样，这个过程被就像交换机为通话双方接续线路一样，这个过程被称为称为交换交换 实现交换的方法主要有：实现交换的方法主要有：电路交换、报文交换、电路交换、报文交换、分组交换分组交换 2.6 交换交换技术技术9/7/202490计算机网络与通信 •电路交换电路交换交换设备在通信双方找出一条实际的物理线路交换设备在通信双方找出一条实际的物理线路的过程的过程最最早的电路交换连接是由早的电路交换连接是由接线员接线员通过插塞建立的通过插塞建立的，，现在现在则则由计算机由计算机化的化的程控程控交换机实现交换机实现)特点：数据传输前需要建立一条端到端的通路特点：数据传输前需要建立一条端到端的通路 呼叫呼叫——建立连接建立连接——传输传输——挂断挂断 优缺点：优缺点： 建立连接的时间长；建立连接的时间长； 一旦建立连接就独占线路，线路利用率低；一旦建立连接就独占线路，线路利用率低； 无纠错机制；无纠错机制； 建立连接后，传输延迟小。
建立连接后，传输延迟小9/7/202491计算机网络与通信 两部机只需要用一对电线就能够互相连接起来传统网使用电路交换传统网使用电路交换9/7/202492计算机网络与通信 但若要将 5 部机两两相连，则需要 10 对电线传统网使用电路交换传统网使用电路交换 9/7/202493计算机网络与通信 … 交换机当机的数量很大时，就必须使用交换机进行连接传统网使用电路交换传统网使用电路交换 9/7/202494计算机网络与通信 A1.通话前先拨号建立连接•可能只要经过一个交换机（如 A 到 B）•可能要经过多个交换机（如 C 到 D）2.通话过程中，通信双方一直占用所建立的连接3.通话结束后，挂机释放连接电路交换的特点电路交换的特点交换机交换机交换机交换机交换机交换机BCD9/7/202495计算机网络与通信 计算机终端早期的计算机网络采用电路交换早期的计算机网络采用电路交换那时计算机很少，非常昂贵远地终端（没有处理功能）通过通信线路（可能要经过许多个交换机）使用处于网络中心的计算机的资源9/7/202496计算机网络与通信 •报文交换报文交换整个报文作为一个整体一起发送。
整个报文作为一个整体一起发送在交换过程中，在交换过程中，交换设备将接收交换设备将接收到的到的报文先存储，报文先存储，待待信道空闲时信道空闲时再转发出去再转发出去，，一级一级中转一级一级中转，直到目的地，直到目的地这种这种数据传输数据传输技术称为技术称为存储存储- -转发转发缺点：缺点：1 1））报文大小不一，造成缓冲区管理复杂报文大小不一，造成缓冲区管理复杂2 2））大报文造成存储转发的延时过长；大报文造成存储转发的延时过长；3 3））出错后整个报文全部重发出错后整个报文全部重发9/7/202497计算机网络与通信 •分组交换分组交换（包交换）（包交换）将报文划分将报文划分为若干个大小相等为若干个大小相等的分组的分组( (Packet)Packet)进行存储转进行存储转发优点：优点：1 1）存储量要求较小，）存储量要求较小，可以用内存来缓冲分组可以用内存来缓冲分组——速度速度快；快；2 2）转发延时小）转发延时小——适用于交互式通信适用于交互式通信；；3 3））某个分组出错仅重发该分组某个分组出错仅重发该分组——效率效率高；高；4 4）各分组可通过不同路径传输，可靠性高各分组可通过不同路径传输，可靠性高。
特点：特点：1 1））数据传输前不需要建立一条端到端的通路数据传输前不需要建立一条端到端的通路2 2））有强大的纠错机制、流量控制和路由选择功能有强大的纠错机制、流量控制和路由选择功能9/7/202498计算机网络与通信 数 据数 据数 据分组交换F 在发送端把要发送的报文分隔为较短的数据块F 每个块增加带有控制信息的首部构成分组（包）F 依次把各分组发送到接收端F 接收端剥去首部，抽出数据部分，还原成报文数 据分组11010011101 •11010011101 • • • • • • • • 00101001110 • • • • • • • 00101001110报文发送端首部分组数 据首部分组首部数 据发送发送发送在前发送接收端数 据首部数 据首部数 据首部11010011101 •11010011101 • • • • • • • • 00101001110 • • • • • • • 001010011109/7/202499计算机网络与通信 分组从分组从 A 传送到传送到 B 的过程的过程网络网络网络网络网络网络网络路由器路由器路由器路由器路由器路由器AB查找路由表目 的 地 下一跳路由器查找路由表目 的 地 下一跳路由器查找路由表目 的 地 下一跳路由器这就是基于存储转发的分组交换这就是基于存储转发的分组交换9/7/2024100计算机网络与通信 三种交换方式的事件顺序三种交换方式的事件顺序呼叫请求呼叫应答数数据据ABCD分组分组1分组分组2分组分组3报文报文ABCDABCD寻路延迟排队延迟线路交换线路交换报文交换报文交换分组交换分组交换9/7/2024101计算机网络与通信 •异步传输模式异步传输模式ATM ATM ATM是一种高速分组交换技术，采用了以信元是一种高速分组交换技术，采用了以信元（（cellcell））为单位的存储转发方式，故又称为信元交换。
为单位的存储转发方式，故又称为信元交换 ATMATM将话音、数据和图像等数据分解成长度固定的将话音、数据和图像等数据分解成长度固定的数据块，并在各数据块前装配地址、优先级等控制信息数据块，并在各数据块前装配地址、优先级等控制信息构成信元构成信元信元由信元头部和有效载荷构成：信元由信元头部和有效载荷构成：信元头部信元头部 有效载荷有效载荷5B 48B9/7/2024102计算机网络与通信 在在ATMATM网络中，空信元以一定的速率出现，发送站只网络中，空信元以一定的速率出现，发送站只要获得空信元即可插入信息发送因信息插入位置无周期要获得空信元即可插入信息发送因信息插入位置无周期性，故称这种传送方式为性，故称这种传送方式为异步传输模式异步传输模式ATMATM特点：特点：1) 1) 面向连接（虚连接），按序递交；面向连接（虚连接），按序递交；2) 2) 固定大小的信元，便于高速处理（可用硬件实现），固定大小的信元，便于高速处理（可用硬件实现），传输速率传输速率≥≥622622Mb/sMb/s；；3) 3) QoSQoS特性保证了特性保证了ATMATM可以实时地传送语音和活动图像。
可以实时地传送语音和活动图像123456数据块数据块信元流信元流9/7/2024103计算机网络与通信 作业：作业：P44 2-4 2-5，，2-7，，2-9 补充：补充： 1. 码元速率与数据速率的关系如何？码元速率与数据速率的关系如何？ 2. 带宽为带宽为3KHz的信道 a) 不考虑噪声的情况下，其最大数据传输速率为多少？不考虑噪声的情况下，其最大数据传输速率为多少？ b) 若信号电平分为若信号电平分为16级，重做级，重做a) c) 若信噪比若信噪比S/N为为30dB，，其最大数据传输速率为多少其最大数据传输速率为多少? 3.设：信息码为：设：信息码为：1010001 G(x) = x4+x2+x+1 求：求：CRC冗余码？画出实现冗余码？画出实现CRC校验的线路图校验的线路图 9/7/2024104计算机网络与通信 。