網(wǎng)絡(luò)課件第2章

1、第二章第二章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)v2.1 2.1 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)v2.2 2.2 信號和數(shù)據(jù)編碼信號和數(shù)據(jù)編碼v2.3 2.3 線路配置和傳輸方式線路配置和傳輸方式v2.4 2.4 多路復(fù)用技術(shù)多路復(fù)用技術(shù)v2.5 2.5 數(shù)據(jù)交換技術(shù)數(shù)據(jù)交換技術(shù)v2.6 2.6 錯誤檢測和控制錯誤檢測和控制2.1 2.1 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)v計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是計算機技術(shù)和數(shù)據(jù)通信技計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是計算機技術(shù)和數(shù)據(jù)通信技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。2 2.1 1.1 1 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的組成數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的組成v信源：產(chǎn)生要發(fā)送數(shù)據(jù)的設(shè)備信源：產(chǎn)生要發(fā)送數(shù)據(jù)的設(shè)備v發(fā)送設(shè)備：對數(shù)據(jù)進行編碼

2、的設(shè)備發(fā)送設(shè)備：對數(shù)據(jù)進行編碼的設(shè)備v傳輸系統(tǒng)：傳輸線路或網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)：傳輸線路或網(wǎng)絡(luò)v接收設(shè)備：將接收的信號變成數(shù)據(jù)接收設(shè)備：將接收的信號變成數(shù)據(jù)v信宿：目的系統(tǒng)信宿：目的系統(tǒng)信源發(fā)送設(shè)備傳輸系統(tǒng)接收設(shè)備信宿源系統(tǒng)目的系統(tǒng)傳輸系統(tǒng)輸入信息輸入數(shù)據(jù)發(fā)送的信號接收的信號輸出數(shù)據(jù)源點終點發(fā)送器接收器調(diào)制解調(diào)器PC 機公用電話網(wǎng)調(diào)制解調(diào)器數(shù)字比特流數(shù)字比特流模擬信號模擬信號 輸入漢字顯示漢字?jǐn)?shù)據(jù)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 2.1 1.1 1 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)應(yīng)解決的主要問題數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)應(yīng)解決的主要問題v提高傳輸系統(tǒng)的利用率提高傳輸系統(tǒng)的利用率v接口、編碼、同步接口、編碼、同步v交換

3、管理交換管理v差錯控制差錯控制v流量控制流量控制 v尋址和路由尋址和路由v恢復(fù)恢復(fù)v報文格式報文格式2 2.2 2 信號和數(shù)據(jù)編碼信號和數(shù)據(jù)編碼v計算機網(wǎng)絡(luò)中傳送的信息是計算機網(wǎng)絡(luò)中傳送的信息是0 0、1 1的數(shù)字化信的數(shù)字化信息，通過編碼將數(shù)字信息變成電磁或光信號息，通過編碼將數(shù)字信息變成電磁或光信號在傳輸媒體上傳輸。表示數(shù)字信息的信號可在傳輸媒體上傳輸。表示數(shù)字信息的信號可是模擬信號也可以是數(shù)字信號。是模擬信號也可以是數(shù)字信號。2 2.2 2.1 1 模擬信號和數(shù)字信號模擬信號和數(shù)字信號v模擬信號：隨時間而連續(xù)變化的信號模擬信號：隨時間而連續(xù)變化的信號v模擬信號又可以分為簡單模擬信號和復(fù)雜

4、模擬信號又可以分為簡單模擬信號和復(fù)雜模擬信號模擬信號v簡單模擬信號（正弦波信號簡單模擬信號（正弦波信號 ）v數(shù)學(xué)表達式：數(shù)學(xué)表達式：x(t)=Asin(2ft+)v三個參數(shù)：振幅，頻率，相位三個參數(shù)：振幅，頻率，相位振幅時間周期T周期T周期T振幅振幅振幅振幅時間時間時間時間偏移1/4周期（90度）偏移3/4周期（270度）偏移2/4周期（180度）無偏移（0度）v復(fù)雜模擬信號復(fù)雜模擬信號v復(fù)雜模擬信號可以被分解為多個正弦波的迭加復(fù)雜模擬信號可以被分解為多個正弦波的迭加v數(shù)字信號：是離散的、值的變化是瞬時數(shù)字信號：是離散的、值的變化是瞬時發(fā)生的信號。發(fā)生的信號。比特間隙111000001s=8比

5、特間隙，比特率=8bps1s振幅時間v比特間隙：比特間隙：發(fā)送一比特所用時間。發(fā)送一比特所用時間。v比特率：比特率：每秒鐘發(fā)送的比特數(shù)。單位是每秒鐘發(fā)送的比特數(shù)。單位是Bpsv有效帶寬：有效帶寬：數(shù)字信號是由多個頻率信號的疊加數(shù)字信號是由多個頻率信號的疊加而而 成，如果只傳輸有重要振幅分量的頻率信成，如果只傳輸有重要振幅分量的頻率信號，而輸出端能夠以合理的精度恢復(fù)信號，則號，而輸出端能夠以合理的精度恢復(fù)信號，則這個上限頻率就是有效帶寬。這個上限頻率就是有效帶寬。 v介質(zhì)帶寬：介質(zhì)帶寬：傳輸介質(zhì)只能傳輸某些頻率范圍內(nèi)傳輸介質(zhì)只能傳輸某些頻率范圍內(nèi)的信號。的信號。v信道容量：信道容量：傳輸介質(zhì)可以

6、傳輸?shù)淖畲蟊忍芈?，傳輸介質(zhì)可以傳輸?shù)淖畲蟊忍芈?，依賴于編碼技術(shù)。依賴于編碼技術(shù)。數(shù)字信號通過實際的信道數(shù)字信號通過實際的信道 v有失真，但可識別v失真大，無法識別 實際的信道（帶寬受限、有噪聲、干擾和失真）發(fā)送信號波形接收信號波形發(fā)送信號波形實際的信道（帶寬受限、有噪聲、干擾和失真）接收信號波形v1924 1924 年，奈奎斯特年，奈奎斯特(Nyquist)(Nyquist)就推導(dǎo)出了著名就推導(dǎo)出了著名的的奈氏準(zhǔn)則奈氏準(zhǔn)則。v奈奎斯特給出了無噪聲奈奎斯特給出了無噪聲( (理論狀態(tài)理論狀態(tài)) )情況下碼元情況下碼元速率與信道帶寬的關(guān)系：速率與信道帶寬的關(guān)系：v B=2B=2H Hv其中：其中：H

7、 H是信道的帶寬；是信道的帶寬；v與數(shù)據(jù)傳輸率的關(guān)系：與數(shù)據(jù)傳輸率的關(guān)系：v C=2C=2H Hlog2log2N Nv香農(nóng)（香農(nóng)（ShannonShannon）定理）定理v實際的信道總是要受到噪聲的干擾，香農(nóng)實際的信道總是要受到噪聲的干擾，香農(nóng)（ShannonShannon）定理描述了有限帶寬有隨機熱噪）定理描述了有限帶寬有隨機熱噪聲信道的最大傳輸速率與信道帶寬和信號噪聲信道的最大傳輸速率與信道帶寬和信號噪聲功率比之間的關(guān)系。聲功率比之間的關(guān)系。v香農(nóng)定理的公式香農(nóng)定理的公式: : vC=HC=Hlog2log2(1(1S/N)S/N) v其中：其中：H H是信道帶寬，是信道帶寬，S S是平

8、均信號功率，是平均信號功率，N N是是平均噪聲功率，信噪比（平均噪聲功率，信噪比（S/NS/N）通常用分貝）通常用分貝（dBdB）表示，）表示，v分貝數(shù)分貝數(shù)=10=10log10log10（S/NS/N） v例題例題1 1：電話線的帶寬為：電話線的帶寬為3kHz3kHz，每個碼元可能，每個碼元可能取取1616個值，求最大的數(shù)據(jù)傳輸率？個值，求最大的數(shù)據(jù)傳輸率？v根據(jù)根據(jù)(Nyquist)(Nyquist)定律：定律：v C=2C=2H Hloglog2 2N N=2=23kHz3kHzlog2log21616v =2 =23 34=24kbps4=24kbpsv例題例題2 2：信噪比為：信噪

9、比為30db30db，帶寬為，帶寬為3kHz3kHz，最大數(shù)，最大數(shù)據(jù)傳輸率為多少？據(jù)傳輸率為多少？v根據(jù)根據(jù)ShannonShannon定理：定理：v C=HC=Hlog2 log2 (1(1S/N)S/N)v =3kHz =3kHzlog2 log2 (1+1000)(1+1000) =30kbps =30kbps2 2.2 2.2 2 數(shù)字?jǐn)?shù)字?jǐn)?shù)字編碼數(shù)字編碼v編碼：將信息用信號來表示的方法。編碼：將信息用信號來表示的方法。v信息有模擬信息和數(shù)字信息，信號有模擬信信息有模擬信息和數(shù)字信息，信號有模擬信號和數(shù)字信號。所以編碼的方式就有四種：號和數(shù)字信號。所以編碼的方式就有四種：數(shù)字?jǐn)?shù)字?jǐn)?shù)字

10、，數(shù)字?jǐn)?shù)字，數(shù)字模擬，模擬模擬，模擬數(shù)字，數(shù)字，模擬模擬模擬。模擬。v數(shù)字?jǐn)?shù)字?jǐn)?shù)字編碼就是用數(shù)字信號來表示數(shù)字?jǐn)?shù)字編碼就是用數(shù)字信號來表示數(shù)字信息。信息。v在這種編碼形式下，由計算機產(chǎn)生的在這種編碼形式下，由計算機產(chǎn)生的0、1比比特序列被轉(zhuǎn)換成一串可以在導(dǎo)線上傳輸?shù)拿}特序列被轉(zhuǎn)換成一串可以在導(dǎo)線上傳輸?shù)拿}沖電壓沖電壓(有兩種電壓值有兩種電壓值)。v這種編碼有很多種這種編碼有很多種,介紹幾種常見的介紹幾種常見的:v單極性編碼單極性編碼v電壓是單極性電壓是單極性,高電平表示高電平表示1、低電平表示、低電平表示0。缺點是有直流電平，要求帶寬高，無法同步缺點是有直流電平，要求帶寬高，無法同步(需依賴附

11、加線需依賴附加線)。11100000振幅時間v極化編碼極化編碼v極化編碼采用兩個電壓：一個正電壓，一個極化編碼采用兩個電壓：一個正電壓，一個負(fù)電壓。通過使用兩個電壓，減輕了單極性負(fù)電壓。通過使用兩個電壓，減輕了單極性編碼中的直流分量問題。編碼中的直流分量問題。v極化編碼最常見的有三種：極化編碼最常見的有三種：1.非歸零編碼非歸零編碼（NRZ）；）；2.歸零編碼歸零編碼(RZ)；3.雙相位碼。雙相位碼。 v非歸零編碼非歸零編碼 11100000振幅時間振幅時間下一比特為1，發(fā)生電平翻轉(zhuǎn)非歸零電平編碼非歸零反相編碼v雙相位編碼雙相位編碼 v雙相位編碼中，信號在每比特間隙的中間發(fā)雙相位編碼中，信號在

12、每比特間隙的中間發(fā)生改變但并不歸零，而是轉(zhuǎn)為相反的一極。生改變但并不歸零，而是轉(zhuǎn)為相反的一極。每個比特中間的跳變可用于同步。雙相位編每個比特中間的跳變可用于同步。雙相位編碼有兩種方式：曼徹斯特編碼和差分曼徹斯碼有兩種方式：曼徹斯特編碼和差分曼徹斯特編碼。特編碼。 v曼徹斯特編碼曼徹斯特編碼在每個比特間隙中間引入跳變來在每個比特間隙中間引入跳變來表示不同的比特和同步信息。一個負(fù)電平到正表示不同的比特和同步信息。一個負(fù)電平到正電平的跳變代表比特電平的跳變代表比特1 1，一個正電平到負(fù)電平，一個正電平到負(fù)電平的跳變代表比特的跳變代表比特0 0v在差分曼徹斯特編碼中，比特間隙中間的跳變在差分曼徹斯特編

13、碼中，比特間隙中間的跳變用于攜帶同步信息。每個比特間隙的開始位置用于攜帶同步信息。每個比特間隙的開始位置有跳變代表比特有跳變代表比特0，沒有跳變則代表比特，沒有跳變則代表比特1。2 2.2 2.3 3 數(shù)字?jǐn)?shù)字模擬編碼模擬編碼v利用模擬信號表示數(shù)字信息的技術(shù)。常用的利用模擬信號表示數(shù)字信息的技術(shù)。常用的技術(shù)是調(diào)制技術(shù)。用模擬信號的幅值、頻率、技術(shù)是調(diào)制技術(shù)。用模擬信號的幅值、頻率、相位來代替數(shù)字相位來代替數(shù)字1和和0。v問題問題:v為什么要用模擬信號表示數(shù)字信息為什么要用模擬信號表示數(shù)字信息?v(主要是利用有限帶寬系統(tǒng)傳輸數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)主要是利用有限帶寬系統(tǒng)傳輸數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)) 幾個相關(guān)的概念：幾個相關(guān)的

14、概念：比特率比特率S S：每秒所發(fā)送比特數(shù)：每秒所發(fā)送比特數(shù) 單位：單位：bit/s (Bps)bit/s (Bps)波特率波特率B B：每秒發(fā)送的信號單元數(shù)：每秒發(fā)送的信號單元數(shù)單位：波特單位：波特(Baud) (Baud) 載波信號：發(fā)送設(shè)備產(chǎn)生一個高頻信號作載波信號：發(fā)送設(shè)備產(chǎn)生一個高頻信號作為基波來承載信息信號。這個基波就稱為為基波來承載信息信號。這個基波就稱為載波信號。這個過程叫調(diào)制。載波信號。這個過程叫調(diào)制。v幅移鍵控幅移鍵控(ASKAmplitude shift key)v用載波的不同幅度代替數(shù)字用載波的不同幅度代替數(shù)字1，0v例如：高幅表示例如：高幅表示0，低幅表示，低幅表示1

15、。v調(diào)幅收音機調(diào)幅收音機AM是是ASK的例子。的例子。v缺點是抗干擾能力差。缺點是抗干擾能力差。1001振幅時間v頻移鍵控頻移鍵控(FSKFrequency shift key)v用載波的不同頻率表示用載波的不同頻率表示1和和0v例如例如:高頻表示高頻表示0，低頻表示，低頻表示1v調(diào)頻收音機是調(diào)頻收音機是FSK的例子的例子v優(yōu)點是抗干擾能力比優(yōu)點是抗干擾能力比ASK好好1001振幅時間v相移鍵倥（相移鍵倥（PSKPhase shift key）v調(diào)制載波的相位：不同的相位表示調(diào)制載波的相位：不同的相位表示1和和0。v例如：相位例如：相位0標(biāo)示標(biāo)示0，相位，相位180表示表示11001振幅時間v

16、PSK可以用更多的狀態(tài)表示二進制位，是調(diào)可以用更多的狀態(tài)表示二進制位，是調(diào)制技術(shù)主要應(yīng)用的技術(shù)。制技術(shù)主要應(yīng)用的技術(shù)。v例如，用例如，用0相位代表相位代表00，用，用90相位表示相位表示01，用用180相位代表相位代表10，用，用270相位表示相位表示11。這樣。這樣每種相位的正弦信號可以表示兩位二進制信每種相位的正弦信號可以表示兩位二進制信息。息。 1001振幅時間2-PSK104-PSK100001118-PSK100000010110001011101111PSK調(diào)相技術(shù)調(diào)相技術(shù)v正交調(diào)幅正交調(diào)幅(QAM):ASK(QAM):ASK和和PSKPSK結(jié)合起來的編碼方法結(jié)合起來的編碼方法00

17、1振幅時間000010011100101110111vA/D數(shù)據(jù)采集，主要應(yīng)用自動控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集，主要應(yīng)用自動控制系統(tǒng)v需要需要3步步:采樣：將連續(xù)的模擬信號離散化采樣：將連續(xù)的模擬信號離散化量化：離散的采樣值用量化：離散的采樣值用2進制位數(shù)量化進制位數(shù)量化編碼：對量化后的數(shù)據(jù)用編碼：對量化后的數(shù)據(jù)用2進制編碼進制編碼 PCM脈沖編碼調(diào)制脈沖編碼調(diào)制模擬模擬數(shù)字編碼數(shù)字編碼0 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 10 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 1v采樣定理（采樣定理（Shannon) )：采樣頻率大于信號：采樣頻率大于信號最高

18、頻率的最高頻率的2 2倍。倍。模擬模擬模擬編碼模擬編碼v有線電視，電話系統(tǒng)等有線電視，電話系統(tǒng)等v聲音信號的頻率范圍：聲音信號的頻率范圍：20HZ20KHZv主要能量集中在主要能量集中在300HZ 3000HZ 之間之間v波特率與比特率的關(guān)系為：波特率與比特率的關(guān)系為：vS = BS = BLog 2Log 2N N （ N N：碼元狀態(tài)數(shù)）：碼元狀態(tài)數(shù)）v例如：例如：v兩相調(diào)制兩相調(diào)制( (單個調(diào)制狀態(tài)對應(yīng)單個調(diào)制狀態(tài)對應(yīng)1 1個二進制位個二進制位) )的的比特率等于波特率；比特率等于波特率；v四相調(diào)制四相調(diào)制( (單個調(diào)制狀態(tài)對應(yīng)單個調(diào)制狀態(tài)對應(yīng)2 2個二進制位個二進制位) )的的比特率為

19、波特率的兩倍；比特率為波特率的兩倍；v八相調(diào)制八相調(diào)制( (單個調(diào)制狀態(tài)對應(yīng)單個調(diào)制狀態(tài)對應(yīng)3 3個二進制位個二進制位) )的的比特率為波特率的三倍。比特率為波特率的三倍。2 2.3 3 線路配置和傳輸方式線路配置和傳輸方式v線路配置是指兩個或兩個以上的設(shè)備連接到線路配置是指兩個或兩個以上的設(shè)備連接到線路的方式。線路的方式。v傳輸方式是比特流從一個設(shè)備傳到另一個設(shè)傳輸方式是比特流從一個設(shè)備傳到另一個設(shè)備的方式備的方式2 2.3 3.1 1 線路配置線路配置點對點點對點多點連接多點連接2 2.3 3.2 2 傳輸模式傳輸模式單工、半雙工、雙工通信單工、半雙工、雙工通信數(shù)據(jù)流向第一次數(shù)據(jù)流向第二次

20、數(shù)據(jù)流向數(shù)據(jù)流向串行和并行傳輸串行和并行傳輸設(shè)備設(shè)備設(shè)備設(shè)備v并行特點：并行特點：v一次一次8 8位傳輸，速度快，線路昂貴，距離短位傳輸，速度快，線路昂貴，距離短v串行特點：串行特點：v一次一位傳輸，速度慢，價格便宜一次一位傳輸，速度慢，價格便宜v同步和異步傳輸同步和異步傳輸v異步傳輸用于低速設(shè)備，一次傳輸一個字節(jié)。一個異步傳輸用于低速設(shè)備，一次傳輸一個字節(jié)。一個字節(jié)一同步。字節(jié)一同步。11000100開始位停止位v同步傳輸用于高速傳輸，對收發(fā)雙方的時鐘同步傳輸用于高速傳輸，對收發(fā)雙方的時鐘要求很高。要求很高。設(shè)備1設(shè)備2synsyncontroldataerrorendsynsyncontr

21、oldataerrorend數(shù)據(jù)幀2 2.4 4 多路復(fù)用技術(shù)多路復(fù)用技術(shù)v多路復(fù)用技術(shù)是利用一條鏈路同時傳輸多路多路復(fù)用技術(shù)是利用一條鏈路同時傳輸多路信號的技術(shù)，使用多路復(fù)用技術(shù)可以最大限信號的技術(shù)，使用多路復(fù)用技術(shù)可以最大限度地利用系統(tǒng)所具有的傳輸能力。度地利用系統(tǒng)所具有的傳輸能力。v有幾種多路復(fù)用技術(shù)：有幾種多路復(fù)用技術(shù)：v頻分多路復(fù)用技術(shù)、時分多路復(fù)用技術(shù)、波頻分多路復(fù)用技術(shù)、時分多路復(fù)用技術(shù)、波分多路復(fù)用技術(shù)和碼分多路復(fù)用技術(shù)。分多路復(fù)用技術(shù)和碼分多路復(fù)用技術(shù)。IBM 兼容機IBM 兼容機IBM 兼容機復(fù)復(fù)用用器器復(fù)復(fù)用用器器IBM 兼容機IBM 兼容機IBM 兼容機2 2.4 4.

22、1 FDM1 FDM和和TDMTDMFDM(Frequency-Division Multiplexing)v頻分多路復(fù)用：通過分割線路的帶寬來實現(xiàn)，頻分多路復(fù)用：通過分割線路的帶寬來實現(xiàn)，適用于模擬信號。適用于模擬信號。 頻率時間頻率 1頻率 2頻率 3頻率 4頻率 5TDM（Time-Division Multiplexing)v時分多路復(fù)用時分多路復(fù)用:通過分割時間片來劃分信道，通過分割時間片來劃分信道，每個時間片由一個復(fù)用信號占用。適用于數(shù)每個時間片由一個復(fù)用信號占用。適用于數(shù)字信號。字信號。v兩種實現(xiàn)方式：兩種實現(xiàn)方式：v同步時分多路復(fù)用、異步時分多路復(fù)用同步時分多路復(fù)用、異步時分多

23、路復(fù)用信道2信道1信道3信道4頻率時間警戒時間間隔v同步時分多路復(fù)用同步時分多路復(fù)用復(fù)用器解復(fù)用器AAAABBBBCCCCDDDD1234ABCDABCDABCDABCDABCDABCD幀來自每個發(fā)送設(shè)備的數(shù)據(jù)單元組成一幀AAAABBBBCCCCDDDD頻率時間B C DB C DB C DB C DAAAAA 在 TDM 幀中的位置不變TDM 幀TDM 幀TDM 幀TDM 幀TDM 幀時分復(fù)用 時分復(fù)用 頻率時間C DC DC DAAAABBBB C DB 在 TDM 幀中的位置不變TDM 幀TDM 幀TDM 幀TDM 幀TDM 幀時分復(fù)用 頻率時間BDBDBDAAAA BCCCC DC 在

24、 TDM 幀中的位置不變TDM 幀TDM 幀TDM 幀TDM 幀TDM 幀時分復(fù)用 頻率時間B CB CB CAAAA B CDDDDD 在 TDM 幀中的位置不變TDM 幀TDM 幀TDM 幀TDM 幀TDM 幀v異步時分多路復(fù)用異步時分多路復(fù)用復(fù)用器解復(fù)用器AABBCDDD1234幀AABBCDDDA1B2C3A1B2C3D4A1B2D4A1B2D4D4D4D4同步時分復(fù)用可能會造成同步時分復(fù)用可能會造成線路資源的浪費線路資源的浪費 ABCDaabbcdb cattttt4 個時分復(fù)用幀#1acbcd時分復(fù)用#2#3#4用戶異步時分復(fù)用異步時分復(fù)用 用戶ABCDabcdttttt3 個 S

25、TDM 幀#1acbab bcacd#2#3統(tǒng)計時分復(fù)用比較比較v同步時分多路復(fù)用的幀是固定大小的，控制同步時分多路復(fù)用的幀是固定大小的，控制簡單，實時性好。信道效率差。簡單，實時性好。信道效率差。v異步時分多路復(fù)用能提高系統(tǒng)的利用率，異異步時分多路復(fù)用能提高系統(tǒng)的利用率，異步時分多路復(fù)用需要一些額外的代價：步時分多路復(fù)用需要一些額外的代價：信息單元需附帶地址信息信息單元需附帶地址信息復(fù)用器必須有一定的存儲容量復(fù)用器必須有一定的存儲容量節(jié)點必須有管理隊列的能力節(jié)點必須有管理隊列的能力2 2.4 4.2 2 波分多路復(fù)用波分多路復(fù)用vWDM(Wavelength Division Multipl

26、exing)v波分多路復(fù)用是利用多個激光器在單條光纖波分多路復(fù)用是利用多個激光器在單條光纖上同時發(fā)送多束不同波長激光的技術(shù)。上同時發(fā)送多束不同波長激光的技術(shù)。v它在一定的帶寬上將輸入的光信號調(diào)制到特它在一定的帶寬上將輸入的光信號調(diào)制到特定的頻率上，然后將調(diào)制后的信號復(fù)用到一定的頻率上，然后將調(diào)制后的信號復(fù)用到一根光纖上。根光纖上。 1550 nm 0 1551 nm 1 1552 nm 2 1553 nm 3 1554 nm 4 1555 nm 5 1556 nm 6 1557 nm 70 1550 nm 1 1551 nm 2 1552 nm 3 1553 nm 4 1554 nm 5 15

27、55 nm 6 1556 nm 7 1557 nm v波分復(fù)用就是光的頻分復(fù)用。波分復(fù)用就是光的頻分復(fù)用。 8 2.5 Gb/s1310 nm20 Gb/s復(fù)用器分用器EDFA120 km光調(diào)制器光解調(diào)器2 2.4 4.3 3 碼分多路復(fù)用碼分多路復(fù)用vCDMA (Code-Division Multiple Access)v碼分多路復(fù)用時根據(jù)碼型結(jié)構(gòu)的不同來實現(xiàn)碼分多路復(fù)用時根據(jù)碼型結(jié)構(gòu)的不同來實現(xiàn)信號的分割的多路復(fù)用。信號的分割的多路復(fù)用。v在在CDMA系統(tǒng)中，各個用戶不是靠頻率或時系統(tǒng)中，各個用戶不是靠頻率或時隙來區(qū)分，而是碼型來區(qū)分。用戶使用同一隙來區(qū)分，而是碼型來區(qū)分。用戶使用同一頻

28、率，占用相同的帶寬。頻率，占用相同的帶寬。v在在CDMA每個比特被分為每個比特被分為m個碼片，每個站個碼片，每個站點被指定一個唯一的點被指定一個唯一的m位碼片位碼片(碼型碼型)。當(dāng)發(fā)送。當(dāng)發(fā)送比特比特1時，站點就發(fā)送其碼片。想發(fā)送時，站點就發(fā)送其碼片。想發(fā)送0時，時，站點就發(fā)送其碼片的補碼。站點就發(fā)送其碼片的補碼。2 2.5 5 數(shù)據(jù)交換技術(shù)數(shù)據(jù)交換技術(shù)v當(dāng)存在多個通信設(shè)備時，如何使每兩個設(shè)備當(dāng)存在多個通信設(shè)備時，如何使每兩個設(shè)備之間能夠通信問題。交換使得沒有物理鏈路之間能夠通信問題。交換使得沒有物理鏈路直接連接的兩個或多個設(shè)備之間能夠通信的直接連接的兩個或多個設(shè)備之間能夠通信的技術(shù)。技術(shù)。v

29、傳統(tǒng)的交換方式有三種：傳統(tǒng)的交換方式有三種：電路交換電路交換(Circuit Switch)(Circuit Switch)分組交換分組交換(Packet Switch)(Packet Switch)報文交換（報文交換（Message Switch)Message Switch)v隨著交換技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了一些新的交換隨著交換技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了一些新的交換技術(shù)，例如技術(shù)，例如ATMATM交換（也稱信元交換）和幀中交換（也稱信元交換）和幀中繼等。繼等。2 2.5 5.1 1 電路交換電路交換v電路交換是在兩個設(shè)備之間創(chuàng)建一條臨時的電路交換是在兩個設(shè)備之間創(chuàng)建一條臨時的物理連接。所以我們可以把電路

30、交換機看作物理連接。所以我們可以把電路交換機看作是一個多路開關(guān)。是一個多路開關(guān)。A21GFEDCB3v電路交換的特點是在通信開始之前，要在兩電路交換的特點是在通信開始之前，要在兩個通信設(shè)備之間建立起一條完全被通信雙方個通信設(shè)備之間建立起一條完全被通信雙方所占用的物理通路。其過程包括以下三個步所占用的物理通路。其過程包括以下三個步驟：驟：電路建立電路建立數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)傳輸電路拆除電路拆除電路交換舉例電路交換舉例vA 和 B 通話經(jīng)過四個交換機v通話在 A 到 B 的連接上進行(交換機交換機交換機交換機用戶線用戶線中繼線中繼線BDCA2 2.5 5.2 2 報文交換報文交換v報文交換又稱為存儲轉(zhuǎn)發(fā)。

31、它的基本原理是報文交換又稱為存儲轉(zhuǎn)發(fā)。它的基本原理是在報文的傳輸過程中，由網(wǎng)絡(luò)的中間節(jié)點將在報文的傳輸過程中，由網(wǎng)絡(luò)的中間節(jié)點將報文暫時存儲起來，檢查它的正確性和完整報文暫時存儲起來，檢查它的正確性和完整性，然后再發(fā)往下一個節(jié)點。性，然后再發(fā)往下一個節(jié)點。v缺點：在報文交換中，整個報文是作為一個缺點：在報文交換中，整個報文是作為一個整體來處理，由于報文較長，報文傳輸?shù)难诱w來處理，由于報文較長，報文傳輸?shù)难舆t很大。遲很大。v報文交換技術(shù)已被淘汰。報文交換技術(shù)已被淘汰。2 2.5 5.3 3 分組交換分組交換v分組交換：較長的報文被分為較短的數(shù)據(jù)單元，分組交換：較長的報文被分為較短的數(shù)據(jù)單元，然

32、后每個數(shù)據(jù)單元被加上一些通信控制信息等然后每個數(shù)據(jù)單元被加上一些通信控制信息等內(nèi)容，形成一個信息包內(nèi)容，形成一個信息包(packet)(packet)。通信時以包。通信時以包為單位發(fā)送、存儲和轉(zhuǎn)發(fā)。信息包長度一般比為單位發(fā)送、存儲和轉(zhuǎn)發(fā)。信息包長度一般比報文短得多，因此可以在中間站點的主存隊列報文短得多，因此可以在中間站點的主存隊列中存儲，而且只要信息包到達后就可以轉(zhuǎn)發(fā)，中存儲，而且只要信息包到達后就可以轉(zhuǎn)發(fā)，而不必等待很長的報文全部到達?？s短了信息而不必等待很長的報文全部到達?？s短了信息傳輸過程中的延遲時間。傳輸過程中的延遲時間。v分組交換與電路交換的比較分組交換與電路交換的比較v共享傳輸鏈

33、路，提高使用效率；共享傳輸鏈路，提高使用效率；v有流量和擁塞控制，不會發(fā)生阻塞；有流量和擁塞控制，不會發(fā)生阻塞；v可工作于廣播和多播的方式；可工作于廣播和多播的方式；v具有提供多種通信設(shè)備互連；具有提供多種通信設(shè)備互連；v分組交換有兩種類型分組交換有兩種類型v數(shù)據(jù)報數(shù)據(jù)報v虛電路虛電路數(shù)據(jù)報數(shù)據(jù)報v在傳輸中每個包都將獨立于其他包進行處理。在傳輸中每個包都將獨立于其他包進行處理。任何一條鏈路可以同時為多對設(shè)備之間的通任何一條鏈路可以同時為多對設(shè)備之間的通信服務(wù)。一次傳輸?shù)臄?shù)據(jù)報可能不是次序地信服務(wù)。一次傳輸?shù)臄?shù)據(jù)報可能不是次序地到達目的地。重新排序的任務(wù)由傳輸層來完到達目的地。重新排序的任務(wù)由傳

34、輸層來完成。成。ADEFCB123412343 312124 43 312121212342134214 4虛電路虛電路v在虛電路方法中，屬于同一次通信的所有包在虛電路方法中，屬于同一次通信的所有包之間的關(guān)系得以維持。路徑是在數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹g的關(guān)系得以維持。路徑是在數(shù)據(jù)傳輸?shù)拈_始之前就被選定。和電路交換的區(qū)別是：開始之前就被選定。和電路交換的區(qū)別是：虛電路可以同時為多個設(shè)備提供通信服務(wù)，虛電路可以同時為多個設(shè)備提供通信服務(wù)，而電路交換是獨占的而電路交換是獨占的ECBAH1H5H4H3H2DVC1VC2v虛電路有兩種：虛電路有兩種：v交換虛電路交換虛電路(SVC)：每條虛電路在需要的時：每條虛電路

35、在需要的時候被創(chuàng)建，而且僅僅在這次通信交換的過程候被創(chuàng)建，而且僅僅在這次通信交換的過程中存在。中存在。v永久虛電路永久虛電路(PVC)：類似于租用線路，在這：類似于租用線路，在這種方法中，兩個用戶之間存在一條相同的虛種方法中，兩個用戶之間存在一條相同的虛電路，該電路是專門提供給特定用戶的，這電路，該電路是專門提供給特定用戶的，這條虛電路總是建立好的。條虛電路總是建立好的。v在采用虛電路的情況下，僅在建立虛電路時在采用虛電路的情況下，僅在建立虛電路時需要目的地址，而進行數(shù)據(jù)傳送時，需要目的地址，而進行數(shù)據(jù)傳送時， 每個包每個包不需要攜帶完整的目的地址不需要攜帶完整的目的地址, ,而僅需要一個虛而

36、僅需要一個虛電路的號碼標(biāo)志。這就減少了包的控制信息，電路的號碼標(biāo)志。這就減少了包的控制信息，從而減少了額外開銷。從而減少了額外開銷。P1P2P3P4P1P2P3P4P3P4報文報文報文A B C D A B C DA B C D報文交換電路交換分組交換t連接建立數(shù)據(jù)傳送報文P2P1連接釋放數(shù)據(jù)傳送的特點比特流直達終點報文報文報文分組 分組 分組存儲轉(zhuǎn)發(fā)存儲轉(zhuǎn)發(fā)存儲轉(zhuǎn)發(fā)存儲轉(zhuǎn)發(fā)2 2.6 6 錯誤檢測和控制錯誤檢測和控制v檢錯碼：給發(fā)送信息加上冗余位，使其具備檢錯碼：給發(fā)送信息加上冗余位，使其具備檢錯功能。檢錯功能。v糾錯碼：能糾正錯誤的冗余碼。糾錯碼：能糾正錯誤的冗余碼。v編碼效率：數(shù)據(jù)信息在

37、整個發(fā)送信息的比重。編碼效率：數(shù)據(jù)信息在整個發(fā)送信息的比重。2 2.6 6.1 1 奇偶校驗碼奇偶校驗碼v偶校驗：設(shè)偶校驗：設(shè)m m位數(shù)據(jù)單元位數(shù)據(jù)單元b1b2b3bmb1b2b3bm，則：，則： r=b1+b2+b3.+bmr=b1+b2+b3.+bmv奇校驗：設(shè)奇校驗：設(shè)m m位數(shù)據(jù)單元位數(shù)據(jù)單元b1b2b3bmb1b2b3bm，則：，則： r=b1+b2+b3.+bm+1r=b1+b2+b3.+bm+1v發(fā)送數(shù)據(jù)時，連同校驗位發(fā)送數(shù)據(jù)時，連同校驗位r r一起發(fā)送。接收方一起發(fā)送。接收方根據(jù)結(jié)果，判斷是否發(fā)生差錯。根據(jù)結(jié)果，判斷是否發(fā)生差錯。垂直（縱向）奇偶校驗垂直（縱向）奇偶校驗 110

38、1110011110111010111001010100111011100111101110101110010101001數(shù)據(jù)傳輸方向水平（橫向）奇偶校驗水平（橫向）奇偶校驗 01010101100111101110101110010101001數(shù)據(jù)傳輸方向01010101100111101110101110010101001數(shù)據(jù)傳輸方向水平垂直（縱橫）奇偶校驗水平垂直（縱橫）奇偶校驗 10101010110111001111011101011100101010011010101011011100111101110101110010101001數(shù)據(jù)傳輸方向2 2.6 6.2 2 循環(huán)校驗碼循環(huán)校驗碼CRCCRCv通信雙方約定一個生成多項式通信雙方約定一個生成多項式G(x)G(x)，最高階，最高階為為m m；例如：；例如：G(x)=XG(x)=X4 4+x+x3 3+1=11001+1=11001，v即即m=4m=4v設(shè)待發(fā)送的信息為設(shè)待發(fā)送的信息為U(x)U(x)；例：