第二章物理層和數(shù)據(jù)鏈路層

1、第二章第二章 物理層和數(shù)據(jù)鏈路層物理層和數(shù)據(jù)鏈路層計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信第第1 1頁(yè)頁(yè)第二章第二章 物理層和數(shù)據(jù)鏈路層物理層和數(shù)據(jù)鏈路層計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信第第2 2頁(yè)頁(yè)2.1 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識(shí)數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識(shí)2.2 多路復(fù)用多路復(fù)用2.3 數(shù)據(jù)交換數(shù)據(jù)交換2.5 數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層 本章主要討論數(shù)據(jù)通信的一些基本概念、本章主要討論數(shù)據(jù)通信的一些基本概念、原理和技術(shù)，物理層和數(shù)據(jù)鏈路層相關(guān)協(xié)議。原理和技術(shù)，物理層和數(shù)據(jù)鏈路層相關(guān)協(xié)議。 2.4 物理層物理層第二章第二章 物理層和數(shù)據(jù)鏈路層物理層和數(shù)據(jù)鏈路層計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信第第3 3頁(yè)頁(yè)1.數(shù)據(jù)通信的定義數(shù)

2、據(jù)通信的定義 指按照一定的通信協(xié)議，將數(shù)據(jù)以某種信號(hào)的方式，指按照一定的通信協(xié)議，將數(shù)據(jù)以某種信號(hào)的方式，通過(guò)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)來(lái)完成數(shù)據(jù)信息的傳輸、交換、存儲(chǔ)通過(guò)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)來(lái)完成數(shù)據(jù)信息的傳輸、交換、存儲(chǔ)和處理的過(guò)程。和處理的過(guò)程。 辨析：辨析： 信息、數(shù)據(jù)、信號(hào)、數(shù)字通信與數(shù)據(jù)通信信息、數(shù)據(jù)、信號(hào)、數(shù)字通信與數(shù)據(jù)通信。第二章第二章 物理層和數(shù)據(jù)鏈路層物理層和數(shù)據(jù)鏈路層計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信第第4 4頁(yè)頁(yè)2.數(shù)據(jù)通信的質(zhì)量指標(biāo)數(shù)據(jù)通信的質(zhì)量指標(biāo)（1）有效性：）有效性：指在給定的信道中單位時(shí)間內(nèi)能傳輸信息指在給定的信道中單位時(shí)間內(nèi)能傳輸信息量的多少，即用傳輸信息的速率來(lái)衡量。量的多少，即

3、用傳輸信息的速率來(lái)衡量。 信息速率信息速率，也稱(chēng)信息傳輸速率（或稱(chēng)比特率），用，也稱(chēng)信息傳輸速率（或稱(chēng)比特率），用Rb來(lái)標(biāo)記，它表示單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)信道的信息量，單位來(lái)標(biāo)記，它表示單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)信道的信息量，單位是比特是比特/秒（秒（b/s或或bps）。）。 碼元速率碼元速率，也稱(chēng)碼元傳輸速率（或稱(chēng)調(diào)制速率、波，也稱(chēng)碼元傳輸速率（或稱(chēng)調(diào)制速率、波特率），用特率），用Rs標(biāo)記，它表示單位時(shí)間內(nèi)信道上實(shí)際傳輸標(biāo)記，它表示單位時(shí)間內(nèi)信道上實(shí)際傳輸碼元個(gè)數(shù)或脈沖個(gè)數(shù)（可以是多進(jìn)制），單位是波特碼元個(gè)數(shù)或脈沖個(gè)數(shù)（可以是多進(jìn)制），單位是波特（Baud）。）。 Baud T1Rsb/s MlogRR2sb第

4、二章第二章 物理層和數(shù)據(jù)鏈路層物理層和數(shù)據(jù)鏈路層計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信第第5 5頁(yè)頁(yè)（2）可靠性：）可靠性：指接收信息的準(zhǔn)確程度，可用錯(cuò)誤率（差指接收信息的準(zhǔn)確程度，可用錯(cuò)誤率（差錯(cuò)率）來(lái)度量。錯(cuò)率）來(lái)度量。誤比特率（誤信率）誤比特率（誤信率）: :傳傳輸輸總總比比特特?cái)?shù)數(shù)錯(cuò)錯(cuò)誤誤比比特特?cái)?shù)數(shù)bP誤碼元率（誤符號(hào)率）誤碼元率（誤符號(hào)率）: : 傳傳輸輸總總碼碼元元數(shù)數(shù)錯(cuò)錯(cuò)誤誤碼碼元元數(shù)數(shù)sP二、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型二、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)是指以計(jì)算機(jī)為中心，通過(guò)通信線路數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)是指以計(jì)算機(jī)為中心，通過(guò)通信線路連接分布在遠(yuǎn)程的數(shù)據(jù)終端設(shè)備而傳輸數(shù)據(jù)信息的通信連接分布在遠(yuǎn)程

5、的數(shù)據(jù)終端設(shè)備而傳輸數(shù)據(jù)信息的通信系統(tǒng)。系統(tǒng)。 從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)來(lái)看，數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)主要由從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)來(lái)看，數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)終端設(shè)數(shù)據(jù)終端設(shè)備（備（DTEDTE，Data Terminal EquipmentData Terminal Equipment）、數(shù)據(jù)電路終接）、數(shù)據(jù)電路終接設(shè)備（設(shè)備（DCEDCE，Data Circuit-terminating EquipmentData Circuit-terminating Equipment）和和傳輸信道傳輸信道三個(gè)主要部分構(gòu)成。三個(gè)主要部分構(gòu)成。 第二章第二章 物理層和數(shù)據(jù)鏈路層物理層和數(shù)據(jù)鏈路層計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信第第6 6頁(yè)頁(yè)

6、 接接口口 數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)輸輸入入輸輸出出設(shè)設(shè)備備 傳傳輸輸控控制制器器 數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)電電路路終終接接設(shè)設(shè)備備 傳傳輸輸信信道道 數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)電電路路終終接接設(shè)設(shè)備備 通通信信控控制制器器 中中央央處處理理機(jī)機(jī) DTE DCE DTE 接接口口 DCE 數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)電電路路 數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)鏈鏈路路 數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)站站 數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)站站 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)模型數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)模型 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)模型數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)模型(課本課本P32)第二章第二章 物理層和數(shù)據(jù)鏈路層物理層和數(shù)據(jù)鏈路層計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信第第7 7頁(yè)頁(yè)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)實(shí)例數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)實(shí)例 傳輸傳輸系統(tǒng)系統(tǒng)輸輸入入信信息息輸輸入入數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)發(fā)送發(fā)送的信號(hào)的信號(hào)接收接收的信號(hào)

7、的信號(hào)輸輸出出數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)源點(diǎn)源點(diǎn)終點(diǎn)終點(diǎn)發(fā)送器發(fā)送器接收器接收器調(diào)制解調(diào)器調(diào)制解調(diào)器PC 機(jī)機(jī)公用電話網(wǎng)公用電話網(wǎng)調(diào)制解調(diào)器調(diào)制解調(diào)器數(shù)字比特流數(shù)字比特流數(shù)字比特流數(shù)字比特流模擬信號(hào)模擬信號(hào)模擬信號(hào)模擬信號(hào) 正文正文正文正文數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)源系統(tǒng)源系統(tǒng)目的系統(tǒng)目的系統(tǒng)傳輸系統(tǒng)傳輸系統(tǒng)輸輸出出信信息息PC 機(jī)機(jī)第二章第二章 物理層和數(shù)據(jù)鏈路層物理層和數(shù)據(jù)鏈路層計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信第第8 8頁(yè)頁(yè)三、信道及技術(shù)參數(shù)三、信道及技術(shù)參數(shù) 1.信道的定義信道的定義 狹義信道、廣義信道狹義信道、廣義信道 廣廣義義信信道道（調(diào)調(diào)制制信信道道） 編編碼碼器器 信信源源 信信宿宿 調(diào)調(diào)制制器器

8、轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換器器 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換器器 解解調(diào)調(diào)器器 譯譯碼碼器器 傳傳輸輸媒媒介介 狹狹義義信信道道 廣廣義義信信道道（編編碼碼信信道道） 狹義信道和廣義信道狹義信道和廣義信道(課本課本P33)第二章第二章 物理層和數(shù)據(jù)鏈路層物理層和數(shù)據(jù)鏈路層計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信第第9 9頁(yè)頁(yè)2.信道類(lèi)型信道類(lèi)型（1）有線信道和無(wú)線信道）有線信道和無(wú)線信道 （2）模擬信道和數(shù)字信道）模擬信道和數(shù)字信道 （3）專(zhuān)用信道和公共信道）專(zhuān)用信道和公共信道 （4）物理信道和邏輯信道）物理信道和邏輯信道 （5）前向信道和反向信道）前向信道和反向信道 3.信道技術(shù)參數(shù)信道技術(shù)參數(shù)（1）帶寬）帶寬 （2）頻帶利用率）頻帶利

9、用率 （3）信道容量）信道容量 2Slog1 b/sNCB22log b/sCBM第二章第二章 物理層和數(shù)據(jù)鏈路層物理層和數(shù)據(jù)鏈路層計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信第第1010頁(yè)頁(yè)實(shí)際的信道（帶寬受限、有噪聲、干擾和失真）發(fā)送信號(hào)波形接收信號(hào)波形發(fā)送信號(hào)波形實(shí)際的信道（帶寬受限、有噪聲、干擾和失真）接收信號(hào)波形第二章第二章 物理層和數(shù)據(jù)鏈路層物理層和數(shù)據(jù)鏈路層計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信第第1111頁(yè)頁(yè)無(wú)線電微波紅外線可見(jiàn)光紫外線X射線射線雙絞線同軸電纜衛(wèi)星地面微波 調(diào)幅無(wú)線電 調(diào)頻無(wú)線電 海事無(wú)線電光纖電視(Hz)f (Hz)fLFMFHFVHF UHF SHFEHFTHF波段104 1

10、05 106 107 108 109 1010 1011 1012 1013 1014 1015 1016100 102 104 106 108 1010 1012 1014 1016 1018 1020 1022 1024 移動(dòng)無(wú)線電 電信領(lǐng)域使用的電磁波的頻譜第二章第二章 物理層和數(shù)據(jù)鏈路層物理層和數(shù)據(jù)鏈路層計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信第第1212頁(yè)頁(yè)（1）雙絞線）雙絞線(課本課本P36) 塑料護(hù)套 色碼絕緣外皮 銅芯導(dǎo)體 塑料護(hù)套 色碼絕緣外皮 銅芯導(dǎo)體 屏蔽層 （2）同軸電纜）同軸電纜 第二章第二章 物理層和數(shù)據(jù)鏈路層物理層和數(shù)據(jù)鏈路層計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信第第1313頁(yè)

11、頁(yè)（3）光纖光纖 單芯光纜單芯光纜多芯光纜多芯光纜第二章第二章 物理層和數(shù)據(jù)鏈路層物理層和數(shù)據(jù)鏈路層計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信第第1414頁(yè)頁(yè)（4）微波）微波（6）紅外線）紅外線 （5）無(wú)線電波）無(wú)線電波兩者的區(qū)別：無(wú)線電波是一個(gè)廣義的概念，兩者的區(qū)別：無(wú)線電波是一個(gè)廣義的概念，從含義上講，無(wú)線電波是全向傳播，而微波從含義上講，無(wú)線電波是全向傳播，而微波是定向傳播。是定向傳播。第二章第二章 物理層和數(shù)據(jù)鏈路層物理層和數(shù)據(jù)鏈路層計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信第第1515頁(yè)頁(yè)傳輸介質(zhì)傳輸介質(zhì)傳輸方式傳輸方式速率速率/工作頻帶工作頻帶傳輸距離傳輸距離性能性能價(jià)格價(jià)格應(yīng)用應(yīng)用雙絞線雙絞線寬帶寬

12、帶基帶基帶1Gb/s模擬模擬: 10km數(shù)字?jǐn)?shù)字: 500m較好較好低低模擬模擬/數(shù)字?jǐn)?shù)字信號(hào)傳輸信號(hào)傳輸50同軸電纜同軸電纜基帶基帶10Mb/s3km較好較好較低較低基帶數(shù)字信基帶數(shù)字信號(hào)號(hào)75同軸電纜同軸電纜寬帶寬帶450MHz100km較好較好較低較低模擬電視、模擬電視、數(shù)據(jù)及音頻數(shù)據(jù)及音頻光纖光纖基帶基帶40Gb/s20km以上以上很好很好較高較高遠(yuǎn)距離高速遠(yuǎn)距離高速數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)傳輸微波微波寬帶寬帶4-6GHz幾百幾百km好好中等中等遠(yuǎn)程通信遠(yuǎn)程通信衛(wèi)星衛(wèi)星寬帶寬帶1-10GHz18000km很好很好高高遠(yuǎn)程通信遠(yuǎn)程通信第二章第二章 物理層和數(shù)據(jù)鏈路層物理層和數(shù)據(jù)鏈路層計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信

13、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信第第1616頁(yè)頁(yè)第二章第二章 物理層和數(shù)據(jù)鏈路層物理層和數(shù)據(jù)鏈路層計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信第第1717頁(yè)頁(yè)01001011數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)(a)非歸零碼同步時(shí)鐘(b)曼徹斯特編碼(c)差分曼徹斯特編碼第二章第二章 物理層和數(shù)據(jù)鏈路層物理層和數(shù)據(jù)鏈路層計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信第第1818頁(yè)頁(yè)六、傳輸方式六、傳輸方式1.并行傳輸和串行傳輸并行傳輸和串行傳輸請(qǐng)舉例第二章第二章 物理層和數(shù)據(jù)鏈路層物理層和數(shù)據(jù)鏈路層計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信第第1919頁(yè)頁(yè)2.單工、半雙工和全雙工通信單工、半雙工和全雙工通信 能否舉例說(shuō)明！第二章第二章 物理層和數(shù)據(jù)鏈路層物理層和數(shù)據(jù)鏈路層

14、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信第第2020頁(yè)頁(yè)3.同步傳輸和同步傳輸和異步傳輸異步傳輸(課本課本P42)塊開(kāi)始標(biāo) 志 數(shù)據(jù)塊 塊校驗(yàn)序列 塊結(jié)束標(biāo) 志 一個(gè)或多個(gè)SYN字符控制字符數(shù)據(jù)字符SYNSYN控制字符同步傳輸同步傳輸(Synchronous Transmission) 起始位 8 位數(shù)據(jù) （1 個(gè)字符） 停止位 校驗(yàn)位 線路空閑或前面字符的停止位 線路空閑 傳輸方向 異步傳輸異步傳輸(Asynchronous Transmission)第二章第二章 物理層和數(shù)據(jù)鏈路層物理層和數(shù)據(jù)鏈路層計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信第第2121頁(yè)頁(yè)七、傳輸形式七、傳輸形式1.基帶傳輸基帶傳輸 在數(shù)字

15、信道上直接傳送基帶信號(hào)的方法稱(chēng)為基帶傳輸。在數(shù)字信道上直接傳送基帶信號(hào)的方法稱(chēng)為基帶傳輸。2.頻帶傳輸頻帶傳輸 對(duì)原始基帶信號(hào)進(jìn)行調(diào)制后送入模擬信道傳輸，這種對(duì)原始基帶信號(hào)進(jìn)行調(diào)制后送入模擬信道傳輸，這種利用模擬信道傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)的方法就是頻帶傳輸。利用模擬信道傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)的方法就是頻帶傳輸。 基帶與頻帶舉例說(shuō)明應(yīng)用？第二章第二章 物理層和數(shù)據(jù)鏈路層物理層和數(shù)據(jù)鏈路層計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信第第2222頁(yè)頁(yè)2.2 多路復(fù)用與差錯(cuò)控制多路復(fù)用與差錯(cuò)控制 一、多路復(fù)用原理一、多路復(fù)用原理(課本課本P44) 信號(hào)正交化處理單元 1 復(fù) 合 器 信道 )(1tf)(tfn)( 1tf)( tfn

16、信號(hào)正交化處理單元 n 信號(hào)正交分離處理單元 1 信號(hào)正交分離處理單元 n )( tfn)(1tf第二章第二章 物理層和數(shù)據(jù)鏈路層物理層和數(shù)據(jù)鏈路層計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信第第2323頁(yè)頁(yè)二、頻分多路復(fù)用二、頻分多路復(fù)用(FDM) 是指按照頻率參量的差別來(lái)分割各路信號(hào)的。在發(fā)是指按照頻率參量的差別來(lái)分割各路信號(hào)的。在發(fā)送端使各復(fù)用信號(hào)的頻譜互不重疊，在接收端用濾波器送端使各復(fù)用信號(hào)的頻譜互不重疊，在接收端用濾波器把各路信號(hào)區(qū)分開(kāi)。把各路信號(hào)區(qū)分開(kāi)。 ( (回憶？回憶？) )CH2CH1CH3原帶寬原帶寬CH1CH2CH3移頻后帶寬移頻后帶寬MUXCH1 CH2 CH3帶寬復(fù)用信號(hào)帶寬復(fù)

17、用信號(hào)f復(fù)用器復(fù)用器第二章第二章 物理層和數(shù)據(jù)鏈路層物理層和數(shù)據(jù)鏈路層計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信第第2424頁(yè)頁(yè)三、時(shí)分多路復(fù)用三、時(shí)分多路復(fù)用(TDM) 按照時(shí)間參量的差別來(lái)分割各路信號(hào)。將信道工作按照時(shí)間參量的差別來(lái)分割各路信號(hào)。將信道工作時(shí)間劃分為周期時(shí)間劃分為周期T T，每一周期又再劃分為若干時(shí)間間隔，每一周期又再劃分為若干時(shí)間間隔，在一個(gè)周期內(nèi)每一路信號(hào)占用一個(gè)時(shí)間間隔（通常稱(chēng)為在一個(gè)周期內(nèi)每一路信號(hào)占用一個(gè)時(shí)間間隔（通常稱(chēng)為時(shí)隙）。時(shí)隙）。 1.時(shí)分多路復(fù)用原理時(shí)分多路復(fù)用原理A2A1A3原始信號(hào)D2D1D3數(shù)字化信號(hào)MUX復(fù)用后的數(shù)據(jù)流復(fù)用后的數(shù)據(jù)流時(shí)隙號(hào)時(shí)隙號(hào)1231D3

18、D2D1時(shí)間片時(shí)間片12時(shí)間片時(shí)間片2D1時(shí)隙時(shí)隙D2復(fù)用器復(fù)用器t第二章第二章 物理層和數(shù)據(jù)鏈路層物理層和數(shù)據(jù)鏈路層計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信第第2525頁(yè)頁(yè)3.統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用(STDM) (課本課本P46)ABCD待發(fā)數(shù)據(jù)待發(fā)數(shù)據(jù)t1 t2 t3A1B1C1D1C2D2A2B2時(shí)間片時(shí)間片1時(shí)間片時(shí)間片2同步同步TDM帶寬浪費(fèi)A1B1B2時(shí)間片時(shí)間片1時(shí)間片時(shí)間片2統(tǒng)計(jì)統(tǒng)計(jì)TDM可用帶寬C2第二章第二章 物理層和數(shù)據(jù)鏈路層物理層和數(shù)據(jù)鏈路層計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信第第2626頁(yè)頁(yè)四、波分復(fù)用四、波分復(fù)用(WDM) 波分復(fù)用即為頻分復(fù)用運(yùn)用于光纖信道，波分復(fù)用即為頻分

19、復(fù)用運(yùn)用于光纖信道，實(shí)質(zhì)就是實(shí)質(zhì)就是光的頻分復(fù)用光的頻分復(fù)用(理由？理由？)，與，與FDM的區(qū)別僅在于的區(qū)別僅在于WDM使用使用光復(fù)用器和光分用器。光復(fù)用器和光分用器。 F2F1F3光譜光譜F1F2F3共享光纖的光譜共享光纖的光譜光纖光纖2光纖光纖3光纖光纖1共享光纖共享光纖 棱柱棱柱/衍射光柵衍射光柵第二章第二章 物理層和數(shù)據(jù)鏈路層物理層和數(shù)據(jù)鏈路層計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信第第2727頁(yè)頁(yè)五、碼分復(fù)用五、碼分復(fù)用(CDM)u碼分復(fù)用是蜂窩移動(dòng)通信中發(fā)展的一種信號(hào)處理方式。碼分復(fù)用是蜂窩移動(dòng)通信中發(fā)展的一種信號(hào)處理方式。 u碼分多址碼分多址 CDMA(Code Division Mul

20、tiple Access)。u每每1個(gè)比特時(shí)間劃分為個(gè)比特時(shí)間劃分為 m 個(gè)短的間隔個(gè)短的間隔(一般一般m=64或或m=128),碼片碼片(chip)。u每個(gè)站被指派一個(gè)惟一的每個(gè)站被指派一個(gè)惟一的 m bit 碼片序列。碼片序列。如發(fā)送比特如發(fā)送比特 1，則發(fā)送自己的，則發(fā)送自己的 m bit 碼片序列。碼片序列。如發(fā)送比特如發(fā)送比特 0，則發(fā)送該碼片序列二進(jìn)制反碼。，則發(fā)送該碼片序列二進(jìn)制反碼。例如，S 站的 8 bit 碼片序列是 00011011。發(fā)送比特 1 時(shí)，就發(fā)送序列 00011011，發(fā)送比特 0 時(shí)，就發(fā)送序列 11100100。S 站的碼片序列：(1 1 1 +1 +1

21、1 +1 +1)第二章第二章 物理層和數(shù)據(jù)鏈路層物理層和數(shù)據(jù)鏈路層計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信第第2828頁(yè)頁(yè)原理說(shuō)明原理說(shuō)明(課本課本P48)第二章第二章 物理層和數(shù)據(jù)鏈路層物理層和數(shù)據(jù)鏈路層計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信第第2929頁(yè)頁(yè) 發(fā)送數(shù)據(jù)碼元序列 t t t t t t A 站發(fā)送信號(hào)序列 SA B 站發(fā)送信號(hào)序列 SB A 站碼片（8 個(gè)） B 站碼片（8 個(gè)） 接收信號(hào) SA+SB SB和 A 站碼片序列 歸一化內(nèi)積 SA和 A 站碼片序列 歸一化內(nèi)積 1 1 0 歸一化內(nèi)積公式：歸一化內(nèi)積公式：miiiYXmYX11第二章第二章 物理層和數(shù)據(jù)鏈路層物理層和數(shù)據(jù)鏈路層計(jì)算

22、機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信第第3030頁(yè)頁(yè)S 站的碼片序列 S110ttttttm 個(gè)碼片tS 站發(fā)送的信號(hào) SxT 站發(fā)送的信號(hào) Tx總的發(fā)送信號(hào) Sx + Tx歸一化內(nèi)積 S Sx歸一化內(nèi)積 S Tx數(shù)據(jù)碼元比特發(fā)送端接收端CDMA正交原理分析第二章第二章 物理層和數(shù)據(jù)鏈路層物理層和數(shù)據(jù)鏈路層計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信第第3131頁(yè)頁(yè)2.3 數(shù)據(jù)交換數(shù)據(jù)交換 數(shù)據(jù)交換本身不關(guān)心傳輸數(shù)據(jù)的內(nèi)容，僅執(zhí)行交換數(shù)據(jù)交換本身不關(guān)心傳輸數(shù)據(jù)的內(nèi)容，僅執(zhí)行交換的動(dòng)作，經(jīng)歷的動(dòng)作，經(jīng)歷電路交換、報(bào)文交換、分組交換和快速交電路交換、報(bào)文交換、分組交換和快速交換換幾個(gè)階段。幾個(gè)階段。 一、電路交換一、

23、電路交換(線路交換線路交換) (課本課本P50) 主機(jī) A 主機(jī) B 結(jié)點(diǎn) 1 結(jié)點(diǎn) 2 結(jié)點(diǎn) 3 比特流 第二章第二章 物理層和數(shù)據(jù)鏈路層物理層和數(shù)據(jù)鏈路層計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信第第3232頁(yè)頁(yè)二、報(bào)文交換二、報(bào)文交換基本思想：存儲(chǔ)基本思想：存儲(chǔ)-轉(zhuǎn)發(fā)轉(zhuǎn)發(fā)(store-and-forward exchanging) 主機(jī) B 主機(jī) E 結(jié)點(diǎn) 主機(jī) A 主機(jī) C 主機(jī) D 主機(jī) F 結(jié)點(diǎn) 結(jié)點(diǎn) 結(jié)點(diǎn) 結(jié)點(diǎn) 結(jié)點(diǎn) 結(jié)點(diǎn) 第二章第二章 物理層和數(shù)據(jù)鏈路層物理層和數(shù)據(jù)鏈路層計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信第第3333頁(yè)頁(yè)三、分組交換三、分組交換報(bào)文交換的一種改進(jìn)形式。報(bào)文交換的一種改進(jìn)形式

24、。分組交換有兩種管理數(shù)據(jù)分組的方法：分組交換有兩種管理數(shù)據(jù)分組的方法：數(shù)據(jù)報(bào)和虛電路數(shù)據(jù)報(bào)和虛電路。 1.數(shù)據(jù)報(bào)方式數(shù)據(jù)報(bào)方式(課本課本P52) 主機(jī) B 主機(jī) E 結(jié)點(diǎn) 主機(jī) A 主機(jī) C 主機(jī) D 主機(jī) F 結(jié)點(diǎn) 結(jié)點(diǎn) 結(jié)點(diǎn) 結(jié)點(diǎn) 結(jié)點(diǎn) 結(jié)點(diǎn) 123213213重新排序11213第二章第二章 物理層和數(shù)據(jù)鏈路層物理層和數(shù)據(jù)鏈路層計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信第第3434頁(yè)頁(yè)2.虛電路方式虛電路方式 主機(jī) B 主機(jī) E 結(jié)點(diǎn) 主機(jī) A 主機(jī) C 主機(jī) D 主機(jī) F 結(jié)點(diǎn) 結(jié)點(diǎn) 結(jié)點(diǎn) 結(jié)點(diǎn) 結(jié)點(diǎn) 結(jié)點(diǎn) 2 1 3 1213順序到達(dá)11122223333傳輸過(guò)程傳輸過(guò)程(課本課本P53)第二章

25、第二章 物理層和數(shù)據(jù)鏈路層物理層和數(shù)據(jù)鏈路層計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信第第3535頁(yè)頁(yè)信號(hào)流程信號(hào)流程第二章第二章 物理層和數(shù)據(jù)鏈路層物理層和數(shù)據(jù)鏈路層計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信第第3636頁(yè)頁(yè)四、數(shù)據(jù)交換方式比較四、數(shù)據(jù)交換方式比較(課本課本P54) 建立連接 數(shù)據(jù)傳輸 釋放連接 數(shù)據(jù) 報(bào)文 分組 分組 1 2 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2 3 3 3 3 3 3 A B C D A B C D A B C D A B C D （a）電路交換 （b）報(bào)文交換 （c） 數(shù)據(jù)報(bào)交換 （d） 虛電路交換 時(shí)間 第二章第二章 物理層和數(shù)據(jù)鏈路層物理層和數(shù)據(jù)鏈路層計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信

26、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信第第3737頁(yè)頁(yè)2.4 物理層物理層 物理層實(shí)際是設(shè)備之間的物理接口，它定義了傳輸線物理層實(shí)際是設(shè)備之間的物理接口，它定義了傳輸線的的機(jī)械的、電氣的、功能的和規(guī)程特性機(jī)械的、電氣的、功能的和規(guī)程特性，以便于將不同廠，以便于將不同廠家生產(chǎn)的物理設(shè)備連接成網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈路實(shí)體之間的比家生產(chǎn)的物理設(shè)備連接成網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈路實(shí)體之間的比特流透明傳輸。特流透明傳輸。 一、物理層功能及服務(wù)一、物理層功能及服務(wù)( (了解了解) )1.物理層功能物理層功能 2.物理層提供的服務(wù)物理層提供的服務(wù) 二、物理層接口基本特性分析二、物理層接口基本特性分析 物理層接口協(xié)議是用于定義物理層接口協(xié)議是用于定

27、義DTE與與DCE之間的物理之間的物理接口，并為物理接口規(guī)定了標(biāo)準(zhǔn)的四個(gè)特性。接口，并為物理接口規(guī)定了標(biāo)準(zhǔn)的四個(gè)特性。 第二章第二章 物理層和數(shù)據(jù)鏈路層物理層和數(shù)據(jù)鏈路層計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信第第3838頁(yè)頁(yè)1.機(jī)械特性機(jī)械特性:指明接口所用接線器的形狀和尺寸、引線數(shù)目指明接口所用接線器的形狀和尺寸、引線數(shù)目和排列、固定和鎖定裝置等等。和排列、固定和鎖定裝置等等。 2.電氣特性電氣特性:指明在接口電纜的各條線上出現(xiàn)的電壓的范圍指明在接口電纜的各條線上出現(xiàn)的電壓的范圍。（語(yǔ)法）3.功能特性功能特性:指明某條線上出現(xiàn)的某一電平的電壓表示何種指明某條線上出現(xiàn)的某一電平的電壓表示何種意義意義

28、。（語(yǔ)義）4.規(guī)程特性規(guī)程特性:指明對(duì)于不同功能的各種可能事件的出現(xiàn)順序指明對(duì)于不同功能的各種可能事件的出現(xiàn)順序。（同步）三、幾種常用的物理層接口簡(jiǎn)介三、幾種常用的物理層接口簡(jiǎn)介1. EIA RS-232 (應(yīng)用場(chǎng)合？應(yīng)用場(chǎng)合？)2. EIA RS-449、RS-422和和RS-423 第二章第二章 物理層和數(shù)據(jù)鏈路層物理層和數(shù)據(jù)鏈路層計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信第第3939頁(yè)頁(yè)舉例：舉例：EIA-232/V.24 EIA-232/V.24 的信號(hào)定義的信號(hào)定義 (1) 保護(hù)地(2) 發(fā)送數(shù)據(jù)(3) 接收數(shù)據(jù)(4) 請(qǐng)求發(fā)送(5) 允許發(fā)送(6) DCE 就緒(7) 信號(hào)地(8) 載波檢測(cè)

29、(20) DTE 就緒(22) 振鈴指示DTEDCE計(jì)算機(jī)或終端調(diào)制解調(diào)器第二章第二章 物理層和數(shù)據(jù)鏈路層物理層和數(shù)據(jù)鏈路層計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信第第4040頁(yè)頁(yè)2.5 數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層 數(shù)據(jù)鏈路是構(gòu)成邏輯信道的一段結(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)鏈路是構(gòu)成邏輯信道的一段結(jié)點(diǎn)-結(jié)點(diǎn)間的數(shù)據(jù)通結(jié)點(diǎn)間的數(shù)據(jù)通路，是在一條數(shù)據(jù)電路基礎(chǔ)上通過(guò)數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議建立起路，是在一條數(shù)據(jù)電路基礎(chǔ)上通過(guò)數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議建立起來(lái)的，具有它自己的數(shù)據(jù)傳輸格式（幀）和傳輸控制功能來(lái)的，具有它自己的數(shù)據(jù)傳輸格式（幀）和傳輸控制功能的結(jié)點(diǎn)的結(jié)點(diǎn)-結(jié)點(diǎn)間的邏輯連接。結(jié)點(diǎn)間的邏輯連接。 一、數(shù)據(jù)鏈路層功能及服務(wù)一、數(shù)據(jù)鏈路層功能及服務(wù) 1

30、.數(shù)據(jù)鏈路層功能數(shù)據(jù)鏈路層功能 數(shù)據(jù)鏈路層在物理層提供的服務(wù)的基礎(chǔ)上，將網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層在物理層提供的服務(wù)的基礎(chǔ)上，將網(wǎng)絡(luò)層遞交來(lái)的數(shù)據(jù)在鄰接的兩結(jié)點(diǎn)之間，實(shí)現(xiàn)透明的、高可靠遞交來(lái)的數(shù)據(jù)在鄰接的兩結(jié)點(diǎn)之間，實(shí)現(xiàn)透明的、高可靠的傳輸。的傳輸。第二章第二章 物理層和數(shù)據(jù)鏈路層物理層和數(shù)據(jù)鏈路層計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信第第4141頁(yè)頁(yè)2.數(shù)據(jù)鏈路層服務(wù)數(shù)據(jù)鏈路層服務(wù) 數(shù)據(jù)鏈路層最基本的服務(wù)是將源主機(jī)中網(wǎng)絡(luò)層送來(lái)的數(shù)據(jù)鏈路層最基本的服務(wù)是將源主機(jī)中網(wǎng)絡(luò)層送來(lái)的數(shù)據(jù)可靠地傳輸給目的主機(jī)的網(wǎng)絡(luò)層。數(shù)據(jù)可靠地傳輸給目的主機(jī)的網(wǎng)絡(luò)層。 （1）無(wú)確認(rèn)無(wú)連接無(wú)確認(rèn)無(wú)連接服務(wù)服務(wù) （2）有確認(rèn)無(wú)連接有確認(rèn)無(wú)

31、連接服務(wù)服務(wù) （3）有確認(rèn)面向連接有確認(rèn)面向連接服務(wù)服務(wù) 二、數(shù)據(jù)鏈路層流量控制協(xié)議二、數(shù)據(jù)鏈路層流量控制協(xié)議 如果發(fā)送方發(fā)送能力比接收方能力強(qiáng)時(shí)，即使傳輸過(guò)如果發(fā)送方發(fā)送能力比接收方能力強(qiáng)時(shí)，即使傳輸過(guò)程中毫無(wú)差錯(cuò)，也會(huì)發(fā)生幀丟失的現(xiàn)象。因此需要有某種程中毫無(wú)差錯(cuò)，也會(huì)發(fā)生幀丟失的現(xiàn)象。因此需要有某種機(jī)制來(lái)查獲接收方當(dāng)前尚有多少緩沖空間可利用。機(jī)制來(lái)查獲接收方當(dāng)前尚有多少緩沖空間可利用。 1.停止停止-等待協(xié)議等待協(xié)議 第二章第二章 物理層和數(shù)據(jù)鏈路層物理層和數(shù)據(jù)鏈路層計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信第第4242頁(yè)頁(yè) A B DATA0 DATA1 ACK ACK 送主機(jī) 送主機(jī) 時(shí)間 重發(fā)

32、 A B DATA0 DATA0 NAK ACK 送主機(jī) 出錯(cuò) A B DATA0 DATA0 ACK 送主機(jī) 重發(fā) 丟失 tout A B DATA0 DATA0 ACK ACK 丟棄 重發(fā) 丟失 tout 送主機(jī) （a）正常情況 （b）數(shù)據(jù)幀出錯(cuò) （c）數(shù)據(jù)幀丟失 （d）確認(rèn)幀丟失 重復(fù) u數(shù)據(jù)幀傳輸?shù)膸追N情況數(shù)據(jù)幀傳輸?shù)膸追N情況(課本課本P62) 特點(diǎn)：特點(diǎn)：協(xié)議簡(jiǎn)單，信道利用率較協(xié)議簡(jiǎn)單，信道利用率較低低，只適合，只適合半雙工半雙工通信。通信。 第二章第二章 物理層和數(shù)據(jù)鏈路層物理層和數(shù)據(jù)鏈路層計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信第第4343頁(yè)頁(yè)2.連續(xù)連續(xù)ARQ協(xié)議協(xié)議 基本思想：基本思

33、想：在發(fā)送完一個(gè)數(shù)據(jù)幀后，不是停下來(lái)等待確認(rèn)在發(fā)送完一個(gè)數(shù)據(jù)幀后，不是停下來(lái)等待確認(rèn)幀，而是可以連續(xù)再發(fā)送若干個(gè)數(shù)據(jù)幀。如果收到了接收幀，而是可以連續(xù)再發(fā)送若干個(gè)數(shù)據(jù)幀。如果收到了接收端發(fā)來(lái)的確認(rèn)幀，那么還可以接著發(fā)送數(shù)據(jù)幀。端發(fā)來(lái)的確認(rèn)幀，那么還可以接著發(fā)送數(shù)據(jù)幀。 3.選擇重傳選擇重傳ARQ協(xié)議協(xié)議 基本思想：基本思想：只重傳出現(xiàn)差錯(cuò)的數(shù)據(jù)幀或計(jì)時(shí)器超時(shí)的數(shù)據(jù)只重傳出現(xiàn)差錯(cuò)的數(shù)據(jù)幀或計(jì)時(shí)器超時(shí)的數(shù)據(jù)幀。幀。 第二章第二章 物理層和數(shù)據(jù)鏈路層物理層和數(shù)據(jù)鏈路層計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信第第4444頁(yè)頁(yè)發(fā)送端發(fā)送端接收端接收端ACK0ACK1NAKACK2ACK3( (a a) )連續(xù)方

34、式連續(xù)方式ACK0ACK1NAKACK2ACK6( (b b) )選擇重發(fā)方式選擇重發(fā)方式ACK3ACK4ACK5丟棄丟棄重傳重傳重傳重傳01234523456012345234560123452678901234526789發(fā)送端發(fā)送端接收端接收端丟棄丟棄u連續(xù)工作方式連續(xù)工作方式連續(xù)方式連續(xù)方式選擇重發(fā)方式選擇重發(fā)方式第二章第二章 物理層和數(shù)據(jù)鏈路層物理層和數(shù)據(jù)鏈路層計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信第第4545頁(yè)頁(yè)如果連續(xù)發(fā)送的幀過(guò)多，則需重傳的幀也會(huì)增多，使效如果連續(xù)發(fā)送的幀過(guò)多，則需重傳的幀也會(huì)增多，使效 率降低；率降低；序號(hào)用幀頭中的字段表示，比特?cái)?shù)是有限的；因此，必序號(hào)用幀頭中的字

35、段表示，比特?cái)?shù)是有限的；因此，必 須限制連續(xù)發(fā)送的幀數(shù)；須限制連續(xù)發(fā)送的幀數(shù)；此時(shí)協(xié)議的運(yùn)轉(zhuǎn)表現(xiàn)為此時(shí)協(xié)議的運(yùn)轉(zhuǎn)表現(xiàn)為“滑動(dòng)窗口滑動(dòng)窗口”的形式，可認(rèn)為發(fā)的形式，可認(rèn)為發(fā)送送 端和接收端分別設(shè)定了發(fā)送窗口和接收窗口端和接收端分別設(shè)定了發(fā)送窗口和接收窗口 。4.滑動(dòng)窗口協(xié)議滑動(dòng)窗口協(xié)議(課本課本P64) （a）初態(tài)初態(tài)（b）發(fā)發(fā) 送送0號(hào)幀號(hào)幀（c）發(fā)發(fā) 送送1號(hào)幀號(hào)幀（f）發(fā)發(fā) 送送2號(hào)幀號(hào)幀（d）接接 收收0號(hào)幀號(hào)幀（e）接接 收收 確確認(rèn)認(rèn)0號(hào)幀號(hào)幀（g）接接 收收1號(hào)幀號(hào)幀（h）接接 收收 確確認(rèn)認(rèn)1號(hào)幀號(hào)幀發(fā)送發(fā)送方方接收接收方方第二章第二章 物理層和數(shù)據(jù)鏈路層物理層和數(shù)據(jù)鏈路層計(jì)算機(jī)

36、網(wǎng)絡(luò)與通信計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信第第4646頁(yè)頁(yè)01234567012發(fā)送窗口WT不允許發(fā)送這些幀允許發(fā)送 5 個(gè)幀(a)01234567012不允許發(fā)送這些幀還允許發(fā)送 4 個(gè)幀WT已發(fā)送(b)01234567012不允許發(fā)送這些幀WT已發(fā)送(c)01234567012不允許發(fā)送這些幀還允許發(fā)送 3 個(gè)幀WT已發(fā)送 已發(fā)送并已收到確認(rèn)(d)第二章第二章 物理層和數(shù)據(jù)鏈路層物理層和數(shù)據(jù)鏈路層計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信第第4747頁(yè)頁(yè)不允許接收這些幀01234567012WR準(zhǔn)備接收 0 號(hào)幀(a)不允許接收這些幀01234567012WR準(zhǔn)備接收 1 號(hào)幀已收到(b)不允許接收這些幀01234567012WR準(zhǔn)備接收 4 號(hào)幀已收到(c)接收窗口接收窗口第二章第二章 物理層