智能建筑概論 第4版 課件 第4章建筑通信自動(dòng)化系統(tǒng)

第四章建筑通信自動(dòng)化系統(tǒng)建筑通信自動(dòng)化系統(tǒng)是智能建筑的主要組成部分，它為建筑物的使用者提供最快和最有效的服務(wù)。通信自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)來(lái)自建筑物內(nèi)外的各種不同的信息進(jìn)行收集、處理、存儲(chǔ)、傳輸?shù)裙ぷ鳌１菊聫耐ㄐ畔到y(tǒng)的原理入手介紹智能化建筑中各類通信系統(tǒng)的工作原理和特點(diǎn)。學(xué)習(xí)此章應(yīng)掌握通信系統(tǒng)的基本原理，清楚認(rèn)識(shí)樓宇數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)、樓宇會(huì)議電視和可視電話系統(tǒng)，理解VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)的組成、工作原理和應(yīng)用特點(diǎn)，熟悉智能建筑中計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的類型、工作原理和應(yīng)用場(chǎng)合。4.1通信系統(tǒng)基本原理4.1.1通信系統(tǒng)的組成

圖4.1通信系統(tǒng)的一般模型圖4.2數(shù)字通信系統(tǒng)的組成

通信系統(tǒng)的一般模型如圖4.1所示。由以下部

分組成。

①信息源：原始電信號(hào)的來(lái)源，其作用是將消息

轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號(hào)。

②收信者：原始信號(hào)的最終接收者。

③發(fā)送設(shè)備：對(duì)信源產(chǎn)生的原始電信號(hào)進(jìn)行調(diào)制,

使其能夠在信道中傳輸。數(shù)字通信系統(tǒng)的發(fā)送

設(shè)備又常分為信道編碼與信源編碼，如圖4-2

所示。

④傳輸媒介：從發(fā)送設(shè)備到接收設(shè)備之間信號(hào)傳

遞所經(jīng)過(guò)的媒介，在傳輸過(guò)程中會(huì)受到外界和

自身干擾，摻入噪聲。

⑤接收設(shè)備：接收發(fā)送設(shè)備發(fā)出的信號(hào)，對(duì)其進(jìn)

行解調(diào)還原。

上述是一個(gè)單向通信系統(tǒng)，但在大多數(shù)場(chǎng)合下,信源也是收信者，如電話。

4.1.2調(diào)制原理及多路復(fù)用技術(shù)

由于電信源產(chǎn)生的原始信號(hào)不能在大多數(shù)信道直接傳輸，需經(jīng)過(guò)調(diào)制將它變換成適于在信道內(nèi)傳輸?shù)男盘?hào)。調(diào)制是用欲傳輸?shù)脑夹盘?hào)f（t）去控制高頻簡(jiǎn)諧波或周期性脈沖信號(hào)的某個(gè)參量，使之隨f（t）線性變化，經(jīng)過(guò)調(diào)制后的信號(hào)稱為已調(diào)信號(hào)。已調(diào)信號(hào)既攜帶原有信息，又能在信道中傳輸。解調(diào)是對(duì)調(diào)制信號(hào)作反變換，從已調(diào)制信號(hào)中恢復(fù)出原始信號(hào)。

調(diào)制方法可以分為兩種，一是模擬調(diào)制，如調(diào)頻調(diào)幅廣播；另一種是數(shù)字調(diào)制，最常用脈沖編碼調(diào)制（PCM）方式，此外，還有差分編碼調(diào)制（DPCM）和增量調(diào)制（AM）等。（1）模擬調(diào)制模擬調(diào)制過(guò)程就是一個(gè)把電信號(hào)裝載在一個(gè)被稱作載波的高頻率波上的過(guò)程。信號(hào)源發(fā)出的語(yǔ)音電信號(hào)是一個(gè)連續(xù)變化的波動(dòng)信號(hào)，稱為模擬信號(hào)，將這種連續(xù)變化的模擬信號(hào)裝到載波上，稱為模擬調(diào)制。調(diào)制后的電信號(hào)還是連續(xù)的，這種調(diào)制方式主要用于明線、對(duì)稱電纜、同軸電纜以及微波中繼線路，如圖4.3所示。（2）數(shù)字調(diào)制方式

數(shù)字調(diào)制方式就是把語(yǔ)音、圖像等模擬電信號(hào)變換成數(shù)字代碼，然后傳送到按脈沖“有”“無(wú)”進(jìn)行變換的數(shù)字載波上。脈沖編碼調(diào)制（PCM）原理是這樣的，首先，將一個(gè)連續(xù)變化的模擬電信號(hào)每隔一定的時(shí)間間隔提取一個(gè)信號(hào)的幅度值，如將語(yǔ)音信號(hào)（頻率為300～3400Hz），每隔1／8000s進(jìn)行抽樣，形成離散樣值信號(hào)串，由于間隔時(shí)間極短，離散信號(hào)聽起來(lái)如同原始連續(xù)信號(hào)。抽樣值取出后，用規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)電平衡量每一樣值，從而得到量化值，再以二進(jìn)制數(shù)字來(lái)表示，就成為用0和1表示的數(shù)字信號(hào)，即PCM信號(hào)，其原理圖如圖4.4所示。圖4.3模擬調(diào)制方式示意圖4.4時(shí)分復(fù)用原理

在數(shù)字通信中，多采用時(shí)分復(fù)用方式來(lái)提高信道的傳輸效率。時(shí)分復(fù)用（TDM，Time-DivisionMultiplexing)的主要特點(diǎn)是利用不同時(shí)隙來(lái)傳送各路不同信號(hào)，如圖4.5所示。將A、B、C三路話音電信號(hào)通過(guò)數(shù)字調(diào)制取樣后，按時(shí)間順序，有規(guī)律地將三路電信號(hào)排起來(lái)，在一條公共的線路上周期性地發(fā)送，在接收端再對(duì)各自的信號(hào)按時(shí)間順序進(jìn)行區(qū)分，使三路信號(hào)分開、復(fù)原，達(dá)到時(shí)間分割、多路復(fù)用的目的。通信系統(tǒng)常采用在一個(gè)抽樣周期內(nèi)包含32個(gè)時(shí)隙的32路PCM系統(tǒng)。通信系統(tǒng)除了完成信息傳遞外，還必須進(jìn)行信息的交換，傳輸系統(tǒng)和交換系統(tǒng)共同組成一個(gè)完整的通信系統(tǒng)，現(xiàn)代交換系統(tǒng)使用數(shù)字程控自動(dòng)交換機(jī)，它能自動(dòng)持續(xù)電話呼叫和數(shù)據(jù)傳輸，是一個(gè)綜合數(shù)字網(wǎng)的關(guān)鍵。因此，在智能化建筑領(lǐng)域廣泛使用數(shù)字換機(jī)。4.2數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)

數(shù)據(jù)通信就是以傳輸數(shù)據(jù)為業(yè)務(wù)的一種通信，有單工、半雙工和全雙工3種工作方式。計(jì)算機(jī)的輸入輸出都是數(shù)據(jù)信號(hào)，因此，數(shù)據(jù)通信是計(jì)算機(jī)和通信相結(jié)合的產(chǎn)物，是計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)與終端以及終端與終端之間的通信。數(shù)據(jù)通信必須按照某種協(xié)議，連接信息處理裝置和數(shù)據(jù)傳輸裝置，才能進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸和處理。4.2.1數(shù)據(jù)傳輸方式

1）并行傳輸和串行傳輸

并行傳輸是在傳輸中有多個(gè)數(shù)據(jù)位同時(shí)在設(shè)備之間進(jìn)行的傳輸。一個(gè)編了碼的字符通常是由若干位二進(jìn)制數(shù)表示，如用ASC‖碼編碼的符號(hào)是由8位二進(jìn)制數(shù)表示的，則并行傳輸ASC‖編碼符號(hào)就需要8個(gè)傳輸信道，使表示一個(gè)符號(hào)的所有數(shù)據(jù)位能同時(shí)沿著各自的信道并排的傳輸。

串行傳輸是數(shù)據(jù)在傳輸中只有一個(gè)數(shù)據(jù)位在設(shè)備之間進(jìn)行的傳輸。對(duì)任何一個(gè)由若干位二進(jìn)制表示的字符，串行傳輸都是用一個(gè)傳輸信道，按位有序的對(duì)字符進(jìn)行傳輸。串行傳輸?shù)乃俣缺炔⑿袀鬏數(shù)乃俣纫枚啵M(fèi)用低。并行傳輸適用距離短，而串行傳輸適用遠(yuǎn)距離傳輸。

以標(biāo)準(zhǔn)并行口（StandardParallelPort）和串行口(COM口)為例，并行接口有8根數(shù)據(jù)線，數(shù)據(jù)傳輸率高；而串行接口只有1根數(shù)據(jù)線，數(shù)據(jù)傳輸速度低（見(jiàn)圖4.6）。在串行口傳送1位的時(shí)間內(nèi)，并行口可傳送一個(gè)字節(jié)；當(dāng)并行口完成8個(gè)字母的單詞傳送時(shí)，串行口中就僅傳送了一個(gè)字母。2）同步傳輸和異步傳輸串行傳輸又有兩種傳輸方式，即同步傳輸和異步傳輸。

異步傳輸一般以字符為單位，不論所采用的字符代碼長(zhǎng)度為多少位，在發(fā)送每一字符代碼時(shí)，前面均加上一個(gè)“起”信號(hào)，其長(zhǎng)度規(guī)定為一個(gè)碼元，極性為“0”，即空號(hào)的極性；字符代碼后面均加上一個(gè)“止”信號(hào)，其長(zhǎng)度為1或2個(gè)碼元，極性皆為“1”，即與信號(hào)極性相同，加上起、止信號(hào)的作用就是為了能區(qū)分串行傳輸?shù)摹白址?，也就是?shí)現(xiàn)串行傳輸收、發(fā)雙方碼組或字符的同步。這種傳輸方式的特點(diǎn)是同步實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，收發(fā)雙方的時(shí)鐘信號(hào)不需要嚴(yán)格同步。缺點(diǎn)是對(duì)每一字符都需加入“起、止”碼元，使傳輸效率降低，故適用于1200bit/s以下的數(shù)據(jù)傳輸。圖4.7為其傳輸示意圖。同步傳輸是以同步的時(shí)鐘節(jié)拍來(lái)發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)的，因此在一個(gè)串行的數(shù)據(jù)流中，各信號(hào)碼元之間的相對(duì)為位置都是固定的（即同步的）。接收端為了從收到的數(shù)據(jù)流中正確區(qū)分出一個(gè)信號(hào)碼元，首先必須建立準(zhǔn)確的時(shí)鐘信號(hào)。數(shù)據(jù)的發(fā)送一般以組（或稱幀）為單位，一組數(shù)據(jù)包含多個(gè)字符收發(fā)之間的碼組或幀同步，是通過(guò)傳輸特定的傳輸控制字符或同步序列來(lái)完成的，傳輸效率較高。

在面向字符方式中，數(shù)據(jù)被當(dāng)做字符（8位）序列，所有控制信息取字符形式。每幀以一個(gè)或多個(gè)同步字符開始。同步字符常記做SYN，其8位編碼為00010110，SYN告知接收裝置是一個(gè)數(shù)據(jù)塊的開始。在有些方案中具有特定的字符作后定界符。接收裝置一接收到SYN字符，就得知已發(fā)送了數(shù)據(jù)塊而開始接收數(shù)據(jù)，直到接收到后同步字符，一幀數(shù)據(jù)就告結(jié)束。之后，接收裝置又開始尋找新的SYN控制字符。其傳輸示意圖如圖4.8所示。3）基帶傳輸和頻帶傳輸

由計(jì)算機(jī)或終端產(chǎn)生的頻譜從零開始，而未經(jīng)調(diào)制的數(shù)字信號(hào)所占用的頻率范圍稱為基本頻帶（這個(gè)頻帶從直流起可高到數(shù)百千赫，甚至若干兆赫，簡(jiǎn)稱基帶（baseband）。這種數(shù)字信號(hào)就稱基帶信號(hào)。傳送數(shù)據(jù)時(shí)，以原封不動(dòng)的形式，把基帶信號(hào)送入線路，稱為基帶傳輸。

用基帶脈沖對(duì)載波波形的某些參量進(jìn)行控制，使這些參量隨基帶脈沖變化，也就是調(diào)制。經(jīng)過(guò)調(diào)制的信號(hào)稱為已調(diào)信號(hào)。已調(diào)信號(hào)通過(guò)線路傳輸?shù)浇邮斩耍缓笸ㄟ^(guò)解調(diào)恢復(fù)為原始基帶脈沖。傳送數(shù)據(jù)時(shí)，把已調(diào)信號(hào)送入線路，稱為頻帶傳輸。4.2.2數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的質(zhì)量指標(biāo)

數(shù)據(jù)通信的指標(biāo)是圍繞傳輸?shù)挠行院涂煽啃詠?lái)制定的。這些主要質(zhì)量指標(biāo)有：1）工作效率

（1）符號(hào)速率

符號(hào)速率又稱為信號(hào)速率，記為N，表示單位時(shí)間內(nèi)（每秒）信道上實(shí)際傳輸?shù)姆?hào)個(gè)數(shù)或脈沖個(gè)數(shù)（可以是多進(jìn)制）。符號(hào)速率的單位是波特，即每秒的符號(hào)個(gè)數(shù)。

（2）信息傳輸速率

信息傳輸速率簡(jiǎn)稱傳信率，通常記為R。它表示單位時(shí)間內(nèi)系統(tǒng)傳輸（或信源發(fā)出）的信息量，即二進(jìn)制碼元數(shù)。在二進(jìn)制通信系統(tǒng)中，信息傳輸速率及（比特/秒）等于信號(hào)速率。對(duì)于多進(jìn)制兩者不相等。；例如四進(jìn)制中符號(hào)速率為2400byte，其信息速率為4800bit/s；而八進(jìn)制的信息速率為7200bit/s等。它們的關(guān)系為式中m為符號(hào)的進(jìn)制數(shù)。2）頻帶利用率

在比較不同通信系統(tǒng)的效率時(shí)，單看它們的信息傳輸速率是不夠的，或者說(shuō)，即使兩個(gè)系統(tǒng)的信息傳輸速率相同，它們的效率也可能不同，所以還要看傳輸這樣的信息所占用的頻帶。通信系統(tǒng)所占用的頻帶越寬，傳輸信息的能力應(yīng)該越大。在通常情況下，可以認(rèn)為二者成比例，用單位頻帶內(nèi)的符號(hào)速率描述系統(tǒng)的傳輸效率，即每赫的波特?cái)?shù)：η=符號(hào)速率。3）可靠性

可靠性可用差錯(cuò)率來(lái)表示。常用的差錯(cuò)率指標(biāo)有平均誤碼率、平均誤字率、平均誤碼組率等。

誤碼（碼組、字符）。它是接收出現(xiàn)差錯(cuò)的比特?cái)?shù)（碼組、字符）。差錯(cuò)率是一個(gè)統(tǒng)計(jì)平均值，因此，在測(cè)試或統(tǒng)計(jì)時(shí)，總的發(fā)送比特（字符、碼組）數(shù)應(yīng)達(dá)到一定的數(shù)量，否則得出的結(jié)果將失去意義。4.2.3數(shù)據(jù)交換

數(shù)據(jù)交換指在多個(gè)數(shù)據(jù)終端設(shè)備之間，為任意兩個(gè)終端設(shè)備建立數(shù)據(jù)通信臨時(shí)互連通路的過(guò)程。

數(shù)據(jù)交通主要可分為線路交換、報(bào)文交換和分組交換三種形式。

（1）線路交換

線路交換又稱為電路交換。其原理與電話交換原理基本相同，即通過(guò)網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)在兩個(gè)站之間建立一條專用的通信線路，如圖4.9所示。這種線路交換系統(tǒng)，在兩個(gè)站之間有一個(gè)實(shí)際的物理連接，這種連接是節(jié)點(diǎn)之間的連接序列，在傳輸任何數(shù)據(jù)之間都必須建立點(diǎn)到點(diǎn)的線路。如站點(diǎn)1發(fā)送一個(gè)請(qǐng)求到節(jié)點(diǎn)2，請(qǐng)求與站點(diǎn)2建立一個(gè)連接，則站點(diǎn)1到節(jié)點(diǎn)1是一條專用線路。在交換機(jī)上分配一個(gè)專用的通道連接到節(jié)點(diǎn)2再到站點(diǎn)2的通信，就建立了一條從站點(diǎn)1經(jīng)過(guò)節(jié)點(diǎn)2再到站點(diǎn)2的通信物理通道。這樣就可以將話音從站點(diǎn)1傳送到站點(diǎn)2了。這種連接通常是全雙工的，可以在兩個(gè)方向傳輸話音（數(shù)據(jù)）。在數(shù)據(jù)傳送完成后，要對(duì)建立的通道進(jìn)行拆除，以便釋放專用資源。

線路交換的缺點(diǎn)是線路的利用率低，在雙方通信過(guò)程中的空閑時(shí)間里，線路不能得到充分利用。（2）報(bào)文交換報(bào)文交換的原理是當(dāng)發(fā)送方的信息到達(dá)報(bào)文交換用的計(jì)算機(jī)時(shí)，先存放在外存儲(chǔ)器中，待中央處理機(jī)分析報(bào)頭，確定轉(zhuǎn)發(fā)路由，并選到與此路由相應(yīng)的輸出電路上進(jìn)行排隊(duì)，等待輸出，一旦電路空閑，立即將將報(bào)文從外存儲(chǔ)器取出后發(fā)出（見(jiàn)圖4.10），這就提高了該條線路的利用率。

這種交換方式不需要在兩個(gè)站點(diǎn)之間建立一條專用通道，如果一個(gè)站想要向站點(diǎn)2發(fā)送一個(gè)報(bào)文（信息的一個(gè)邏輯單位），它把站點(diǎn)2的地址（編碼方式，稱為地址碼）附加在要發(fā)送的報(bào)文上。然后把報(bào)文通過(guò)網(wǎng)絡(luò)從節(jié)點(diǎn)到節(jié)點(diǎn)進(jìn)行發(fā)送，在每個(gè)節(jié)點(diǎn)中（如要通過(guò)多個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送到站點(diǎn)2）完整地接收整個(gè)報(bào)文且存儲(chǔ)這個(gè)報(bào)文，然后在發(fā)送到下一個(gè)節(jié)點(diǎn)。在交換網(wǎng)中，每一個(gè)節(jié)點(diǎn)是一個(gè)電子或機(jī)電結(jié)合的交換設(shè)備（通常是一臺(tái)通用的小型計(jì)算機(jī)），它具有足夠的存儲(chǔ)容量來(lái)緩存進(jìn)入的報(bào)文。一個(gè)報(bào)文在每個(gè)節(jié)點(diǎn)的延遲時(shí)間等于接收?qǐng)?bào)文的所有位所需要的時(shí)間，加上等待時(shí)間和重傳到下一節(jié)點(diǎn)所需要的排隊(duì)延時(shí)時(shí)間。報(bào)文交換提高了電路的利用率，但報(bào)文存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)后會(huì)產(chǎn)生延時(shí)。

（3）分組交換

分組交換也是一種存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換方式，與報(bào)文交換的區(qū)別是：分組交換網(wǎng)中要限制傳輸?shù)臄?shù)據(jù)單位長(zhǎng)度，一般在報(bào)文交換系統(tǒng)中可傳送的報(bào)文數(shù)據(jù)位數(shù)可做得很長(zhǎng)。分組交換是把報(bào)文劃分為一定長(zhǎng)度的“分組”，以分組為單位進(jìn)行存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)。分組就是將要發(fā)送的報(bào)文分成長(zhǎng)度固定的格式進(jìn)行存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)單元，長(zhǎng)度固定有利于通信節(jié)點(diǎn)的處理。從而使其具備了報(bào)文交換方式提高電路利用率的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)克服了時(shí)延大的缺點(diǎn)。4.2.4信道

信道是指由有線或無(wú)線電線路提供的信號(hào)通道。信道的作用是傳輸信號(hào)，它提供一段頻帶讓信號(hào)通過(guò)。1）狹義信道

通常將僅指信號(hào)傳輸媒介的信道稱為狹義信道。目前接在發(fā)端設(shè)備和收端設(shè)備中間的傳輸媒介，即狹義通道有架空明線、電纜、光導(dǎo)纖維（光纜）、中長(zhǎng)波地標(biāo)波傳播、超短波及微波視距傳播（含衛(wèi)星中繼）、短波電離層反射、超短波流星余跡散射、對(duì)流層散射、電離層散射、超短波超視距繞射、波導(dǎo)傳播、光波視距傳播等。

狹義信道通常按具體媒介的不同類型可分為有線信道和無(wú)線信道。

（1）有線信道

有線信道是指?jìng)鬏斆浇闉槊骶€、對(duì)稱電纜、同軸電纜、光纜及波導(dǎo)等一類能夠看得見(jiàn)的媒介。有線信道是現(xiàn)代通信網(wǎng)中最常用的信道之一，如對(duì)稱電纜（又稱電話電纜）廣泛應(yīng)用于（市內(nèi)）近程傳輸。

（2）無(wú)線信道

無(wú)線信道的傳輸媒質(zhì)比較多，它包括短波電離層反射、對(duì)流層散射等?？梢赃@樣認(rèn)為，凡不屬有線信道的媒質(zhì)均為無(wú)線信道的媒質(zhì)。無(wú)線信道的傳輸特性沒(méi)有有線通道的傳輸特性穩(wěn)定和可靠，但無(wú)線信道具有方便、靈活、通信者可移動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)。

2）廣義信道

廣義信道則除包括傳輸媒介外，還可包括有關(guān)的轉(zhuǎn)換器，如饋線、天線、調(diào)制器、解調(diào)器等。在討論通信的一般原理時(shí)，常指廣義信道。

（1）調(diào)制信道

調(diào)制信道是從研究調(diào)制與解調(diào)的基本問(wèn)題出發(fā)而構(gòu)成的，它的基本范圍是從調(diào)制器輸出端到解調(diào)器輸入端，從調(diào)制和解調(diào)的角度來(lái)看，一般只關(guān)心調(diào)制器輸出的信號(hào)形式和解調(diào)器輸入信號(hào)與噪聲的最終特性，并不關(guān)心信號(hào)的中間變化過(guò)程。因此，定義調(diào)制信道便于研究信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)問(wèn)題。

（2）編碼信道

在數(shù)字通信系統(tǒng)中，如果僅著眼于編碼和譯碼問(wèn)題，則可得到另一種廣義信道—編碼信道。這是因?yàn)?，從編碼和譯碼的角度看，編碼器的輸出仍是某一數(shù)字序列，而譯碼器輸入同樣也是一數(shù)字序列，它們?cè)谝话闱闆r下是相同的數(shù)字序列。因此，從編碼器輸出端到譯碼器輸入端的所有轉(zhuǎn)換器及傳輸媒質(zhì)可用一個(gè)完成數(shù)字序列變換的方框加以概括，此方框稱為編碼信道。4.2.5數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)（DDN）

數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)（DigitalDataNetwork,DDN）是為用戶提供專用的中高速數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳信到，以便用戶用它來(lái)組織自己的計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)。當(dāng)然，也可用它來(lái)傳輸壓縮的數(shù)字話音或傳真信號(hào)。數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)電路包括用戶線路在內(nèi)，主要是由數(shù)字傳輸方式進(jìn)行的，它有別于模擬線路，也就是頻分制（FDM）方式的多路載波電話電路。傳統(tǒng)的模擬話路一般只能提供2400-9600bit/s的速率，最高能達(dá)到14.4-28.8Kbit/s的速率。而數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)電路一個(gè)話路可為64Kbit/s，如果將多個(gè)話路集合在一起可達(dá)n*64Kbit/s，因此，數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)就是為用戶提供點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的中、高速電路，其速率有2.4,4.8,9.6，19.2,64，n*64Kbit/s以及2Mbit/s。數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)的基礎(chǔ)是數(shù)字傳輸網(wǎng)，它必須采用以光纜、數(shù)字微波、數(shù)字衛(wèi)星電路為基礎(chǔ)，才能建立起數(shù)字傳輸網(wǎng)。

數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)主要有四部分組成：

（1）本地傳輸系統(tǒng)

從終端用戶至數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)的本地局之間的傳輸系統(tǒng)，即用戶線路，一般采用普通的市話用戶線，也可使用電話線上復(fù)用的數(shù)據(jù)設(shè)備（DOV）（2）交叉連接和復(fù)用系統(tǒng)

復(fù)用是將低于64Kbit/s的多個(gè)用戶的數(shù)據(jù)流按時(shí)分復(fù)用的原理復(fù)合成64Kbit/s的集合數(shù)據(jù)信號(hào)，通常稱為零次群信號(hào)（DSO），然后再將多個(gè)DSO信號(hào)按數(shù)字通信系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)進(jìn)一步復(fù)用成一次群即2.048Mbit/s或更高次信號(hào)。交叉連接是將符號(hào)一定格式的用戶數(shù)據(jù)信號(hào)與零次群復(fù)用器的輸入或者將一個(gè)復(fù)用器的輸出與另一復(fù)用器的輸入交叉連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)半永久行的固定連接，如何交叉由網(wǎng)管中心的操作員實(shí)施。

（3）局間傳輸及同步時(shí)鐘系統(tǒng)

局間傳輸大多數(shù)采用已有的數(shù)字信道來(lái)實(shí)現(xiàn)。在一個(gè)DDN網(wǎng)內(nèi)各節(jié)點(diǎn)必須保持時(shí)鐘同步極為重要。通常采用數(shù)字通信網(wǎng)的全網(wǎng)同步時(shí)鐘系統(tǒng)，例如，采用銫原子鐘，其精度可達(dá)30萬(wàn)-600萬(wàn)年不差1秒，下接若干個(gè)銣鐘，其精度應(yīng)與母鐘一致；也可采用多用多衛(wèi)星覆蓋的全球定位系統(tǒng)（GPS）來(lái)實(shí)施。

（4）網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)

網(wǎng)絡(luò)管理中心，對(duì)管理區(qū)域內(nèi)的傳輸通道，用戶參數(shù)的增刪改、監(jiān)測(cè)、維護(hù)與調(diào)度實(shí)行集中管理。DDN作為計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)通信聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)，提供點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的大容量信息傳送通道。如利用全國(guó)DDN網(wǎng)組成的海關(guān)、外貿(mào)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。各省的海關(guān)、外貿(mào)中心首先通過(guò)省級(jí)DDN網(wǎng)，出長(zhǎng)途中繼，到達(dá)國(guó)家DDN網(wǎng)骨干核心節(jié)點(diǎn)。由國(guó)家網(wǎng)管心中按照各地所需通達(dá)的目的地分配路由，建立一個(gè)靈活的全國(guó)性海關(guān)外貿(mào)數(shù)據(jù)信息傳輸網(wǎng)絡(luò)。并可通過(guò)國(guó)際出口局，與海外公司互通信息，足不出戶就可進(jìn)行外貿(mào)交易。此外，通過(guò)DDN線路進(jìn)行局域網(wǎng)互聯(lián)的應(yīng)用也較廣泛。一些海外公司設(shè)立在全國(guó)各地的辦事處在本地先組成內(nèi)部局域網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)路由器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等經(jīng)本地、長(zhǎng)途DDN與公司總部的局域網(wǎng)相連，實(shí)現(xiàn)資源共享和文件傳送、事務(wù)處理等業(yè)務(wù)。DDN促進(jìn)了EDI的普及。EDI是英文ElectronicDataInterchang的縮寫，中文可譯為“電子數(shù)據(jù)互換”，港澳稱作“電子數(shù)資料聯(lián)通”。它是一種在公司之間傳輸訂單、發(fā)票等作業(yè)文件的電子化手段。它通過(guò)計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)將貿(mào)易、運(yùn)輸、保險(xiǎn)、銀行和海關(guān)等行業(yè)信息，用一種國(guó)際公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)格式，實(shí)現(xiàn)各有關(guān)部門或公司與企業(yè)之間的數(shù)據(jù)交換與處理，并完成以貿(mào)易為中心的全部過(guò)程，它是20世紀(jì)80年代發(fā)展起來(lái)的電子化貿(mào)易工具，是計(jì)算機(jī)、通信和現(xiàn)代管理技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）將EDI描述成“將貿(mào)易（商業(yè)）或行政事務(wù)處理按照一個(gè)公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)變成結(jié)構(gòu)化的事務(wù)處理或信息數(shù)據(jù)格式，從計(jì)算機(jī)到計(jì)算機(jī)的電子傳輸”。而ITU-T（原CUITT）將EDI定義為“從計(jì)算機(jī)到計(jì)算機(jī)之間的結(jié)構(gòu)化的事務(wù)數(shù)據(jù)互換”。又由于使用EDI可以減少甚至消除貿(mào)易過(guò)程中的紙面文件，因此EDI又被人們通俗地稱為“無(wú)紙貿(mào)易”。圖4.11為一個(gè)企業(yè)的DDN解決方案。4.3樓宇會(huì)議電視和可視電話系統(tǒng)樓宇會(huì)議電視傳遞活動(dòng)圖像，而可視電話則屬于靜止圖像通信系統(tǒng)。這兩種系統(tǒng)通過(guò)具有視頻壓縮功能的設(shè)備向使用者顯示近處或遠(yuǎn)處的圖像，并進(jìn)行通話。4.3.1會(huì)議電視會(huì)議電視是利用電視召開會(huì)議的一種通信方式。會(huì)議電視系統(tǒng)由會(huì)議電視的終端設(shè)備、傳輸設(shè)備以及傳輸信道組成。目前，會(huì)議電視的傳送信道是利用現(xiàn)有的數(shù)字微波、數(shù)字光纖、衛(wèi)星等數(shù)字通信信道。圖4.12表示了電視會(huì)議室終端設(shè)備的基本配置。通過(guò)基本配置，把不同地點(diǎn)的會(huì)議電視終端經(jīng)數(shù)字信道對(duì)接，就可以召開點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的電視會(huì)議，如果要在多個(gè)不同地點(diǎn)同時(shí)召開電視會(huì)議，就得建立多點(diǎn)會(huì)議電視網(wǎng)。圖4.12會(huì)議室終端設(shè)備的基本配置4.3.2可視電話機(jī)可視電話機(jī)是介于電話和彩色數(shù)字電視電話之間的圖像通信產(chǎn)品，是一個(gè)簡(jiǎn)易的電腦，有一個(gè)攝像頭和一個(gè)顯示器，其工作過(guò)程與電腦上網(wǎng)過(guò)程類似。先是把攝像頭拍攝的數(shù)碼照片打包，然后用現(xiàn)有的一路模擬話路在正常通話的間隙，在幾秒鐘內(nèi)向?qū)Ψ絺魉鸵环欢ㄙ|(zhì)量的黑白或彩色圖像，另一部電話那邊接收、解壓、播放。動(dòng)態(tài)圖像的可視電話占用的頻帶寬，需要在數(shù)字信道、數(shù)字交換系統(tǒng)上同時(shí)傳輸，需要采用頻帶壓縮技術(shù)，如差分脈沖編碼調(diào)制（DPCM）、離散余弦變換（DCT）、運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)取?.4樓宇衛(wèi)星通信系統(tǒng)衛(wèi)星通信系統(tǒng)是智能樓宇通信網(wǎng)的一個(gè)組成部分，為智能樓宇提供與外部通信的一條鏈路，使樓宇的通信系統(tǒng)更為完善、全面，為跨區(qū)域通信奠定基礎(chǔ)。以小型衛(wèi)星通信系統(tǒng)（VSAT）為例，該系統(tǒng)由衛(wèi)星、樞紐站和小地球站組成。衛(wèi)星通信實(shí)際上是微波中繼技術(shù)與空間技術(shù)的結(jié)合,它把微波中繼站設(shè)在衛(wèi)星上（稱轉(zhuǎn)發(fā)器），終端站設(shè)在地球上（稱地球站），形成中繼距離（地球站至衛(wèi)星）長(zhǎng)達(dá)幾千公里乃至幾萬(wàn)公里的傳輸線路。4.4.1樓宇數(shù)字衛(wèi)星通信系統(tǒng)圖4.13VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)的組成與工作原理框圖

智能樓宇中適用的多為VSAT（VerySmallApertureTerminal）衛(wèi)星通信系統(tǒng)，這類系統(tǒng)均為全數(shù)字系統(tǒng)，其構(gòu)成如圖4.13所示，主要環(huán)節(jié)有編碼、多路復(fù)用、調(diào)制、解調(diào)、多路分離、解碼等。利用數(shù)字衛(wèi)星通信系統(tǒng)傳送語(yǔ)言、圖像等模擬信號(hào)必須先進(jìn)行A／D轉(zhuǎn)換，變成數(shù)字信號(hào)，該信號(hào)與其他需要傳送的數(shù)字信號(hào)，如數(shù)據(jù)信號(hào)一起通過(guò)時(shí)分多路復(fù)用，處理成數(shù)字基帶信號(hào)，調(diào)制后經(jīng)由衛(wèi)星線路傳輸，在接收端經(jīng)解調(diào)后恢復(fù)成數(shù)字基帶信號(hào)，經(jīng)多路分離出單路數(shù)字信號(hào)，需轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)的數(shù)字信號(hào)再經(jīng)過(guò)D／A轉(zhuǎn)換恢復(fù)成模擬信號(hào)。

在VSAT系統(tǒng)中，語(yǔ)音信號(hào)的編碼主要有連續(xù)可變斜率增量調(diào)制和自適應(yīng)差分脈寬調(diào)制兩種方式,以及相應(yīng)的時(shí)分多路復(fù)用。連續(xù)可變斜率增量調(diào)制方式（CVSL）是在每—個(gè)音節(jié)時(shí)間范圍內(nèi)提取信號(hào)的平均斜率，使量階自動(dòng)地隨平均斜率的大小而連續(xù)變化（是指聲音大小的變化不會(huì)出現(xiàn)突變）。VSAT系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，一般是非實(shí)時(shí)性的，利用空隙時(shí)間間斷性地進(jìn)行。數(shù)據(jù)傳輸主要是指人與計(jì)算機(jī)，或計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行的通信。數(shù)據(jù)傳輸是靠機(jī)器識(shí)別接收到的數(shù)據(jù)，在傳輸過(guò)程中由于干擾等原因所造成的差錯(cuò)不能靠人工進(jìn)行識(shí)別和校正，因此其傳輸?shù)臏?zhǔn)確性和可靠性要求更高。數(shù)據(jù)傳輸?shù)拇a按時(shí)空順序分類，可分為串行傳輸和并行傳輸。并行傳輸需占用多條通道同時(shí)傳輸一個(gè)字符的各個(gè)比特，雖然傳輸速度快.但由于占用通道過(guò)多而很少用。串行傳輸則是把組成一個(gè)字符的第一位到第N位代碼按時(shí)序依次在一個(gè)通道中傳輸，又分為局部同步傳輸和連續(xù)同步傳輸兩種方式。兩者的區(qū)別主要是前者是每—字符前后附加起止碼和終止碼后單獨(dú)進(jìn)行傳輸，適于斷續(xù)傳輸；后者是一塊數(shù)據(jù)前后加上起止和終止標(biāo)志進(jìn)行傳輸，是一種效率較高，適于高速傳輸?shù)姆椒ā?/p>

4.4.2衛(wèi)星通信的多址方式衛(wèi)星通信不同于其他無(wú)線電通信形式的主要特點(diǎn)在于其覆蓋面積大，非常適用于多個(gè)站之間的同時(shí)通信，即多址通信。衛(wèi)星天線波束覆蓋區(qū)任何地球站可以通過(guò)共同的衛(wèi)星進(jìn)行雙邊或多邊通信聯(lián)接。多址聯(lián)接有頻分多址、時(shí)分多址、碼分多址和空分多址等四種方式。在多址方式中涉及到的信道分配方法則有預(yù)分配和按需分配兩種。預(yù)分配是一種固定分配方式；而按需分配則是根據(jù)各地球站的申請(qǐng)臨時(shí)安排的，按需分配信道。實(shí)現(xiàn)多址聯(lián)接的技術(shù)基礎(chǔ)是信號(hào)分割，即在發(fā)送端對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，使各發(fā)送端所發(fā)射的信號(hào)各有差異，而各接收端則具備相應(yīng)的信號(hào)識(shí)別能力，可從混合在一起的信號(hào)中選取出各自所需的信號(hào)。4.4.3VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)VSAT是一種具有甚小口徑天線的智能化地球站，天線的口徑在1m左右，可以很容易地安裝在樓頂上。計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)的緊密結(jié)合.使得VSAT具有很高的智能化程度，這包括很強(qiáng)的信號(hào)處理能力，對(duì)各種通信業(yè)務(wù)的自適應(yīng)能力，以及時(shí)系統(tǒng)工作參數(shù)和工作狀態(tài)的檢測(cè)監(jiān)控能力。

VSAT的設(shè)備要較一般地球站簡(jiǎn)單得多，相應(yīng)的體積小、重量輕、造價(jià)低、易于普及。建站周期短，可以迅速安裝井開通通信業(yè)務(wù)。模塊化結(jié)構(gòu)使用戶的使用非常簡(jiǎn)潔方便，可直接與各種用戶終端（傳真機(jī)、電話、計(jì)算機(jī)等）進(jìn)行接口，并且容易實(shí)現(xiàn)功能的改變和擴(kuò)展。

（1）VSAT系統(tǒng)構(gòu)成完整的VSAT系統(tǒng)（即VSAT衛(wèi)星通信網(wǎng)）由通信衛(wèi)星、中樞站以及大量VSAT站構(gòu)成。中樞站與一般地球站規(guī)模大致相同，為實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)VSAT網(wǎng)的監(jiān)管，中樞站比—般地球站多一個(gè)網(wǎng)絡(luò)管理中心。中樞站通常與金融、商業(yè)、新聞等信息中心、指揮調(diào)度中心以及大型數(shù)據(jù)庫(kù)連接在一起，中樞站的設(shè)備配置和技術(shù)指標(biāo)是高標(biāo)準(zhǔn)，以有利于VSAT站設(shè)備的簡(jiǎn)化，造價(jià)的降低，使大量VSAT站成本占主要份額的系統(tǒng)總成本下降，性能價(jià)格比提高。VSAT站在VSAT系統(tǒng)中的數(shù)量由幾百個(gè)到幾千個(gè)不等。單個(gè)VSAT站由三個(gè)部分組成即小型天線、室外單元（ODU）和室內(nèi)單元（IDU），如圖4.14所示。（2）VSAT系統(tǒng)工作原理VSAT系統(tǒng)分為三類：以數(shù)據(jù)傳輸為主的星狀網(wǎng)；以語(yǔ)音傳輸為主的網(wǎng)狀網(wǎng)；點(diǎn)到點(diǎn)的固定信道。星狀網(wǎng)最為廣泛，由VSAT站與中樞站通過(guò)衛(wèi)星連成。其中樞站的發(fā)射功率高，接收信道品質(zhì)因數(shù)大；VSAT站的發(fā)射功率低，接收信道品質(zhì)因數(shù)小。因此VSAT站可以通過(guò)衛(wèi)星與中樞站通信，而VSAT站之間則不能通過(guò)衛(wèi)星進(jìn)行通信，只能通過(guò)“雙跳”方式，即“VSAT站→衛(wèi)星→中樞站→衛(wèi)星→VSAT站”實(shí)現(xiàn)互通。VSAT站通過(guò)衛(wèi)星傳送信號(hào)到中樞站稱為入中樞站傳輸，中樞站通過(guò)衛(wèi)星傳送信號(hào)到VSAT站稱為出中樞站傳輸。入中樞站傳輸采用隨機(jī)聯(lián)接/時(shí)分多址方式（RA／TDMA），出中樞站傳輸采用時(shí)分復(fù)用方式（TDM）。各VSAT站的數(shù)據(jù)分組以隨機(jī)方式發(fā)送，經(jīng)衛(wèi)星延時(shí)后由中樞站接收，中樞站將收到的數(shù)據(jù)分組進(jìn)行處理，如果無(wú)錯(cuò)，則通過(guò)TDM信道發(fā)出應(yīng)答信號(hào)；如果出錯(cuò),中樞站就不發(fā)出應(yīng)答信號(hào)。VSAT站收不到應(yīng)答信號(hào)就需進(jìn)行數(shù)據(jù)的重發(fā)。（3）VSAT系統(tǒng)的功能趨向多樣化

VSAT發(fā)展的方向是在網(wǎng)內(nèi)建立多個(gè)虛擬子網(wǎng)，或?qū)⒍鄠€(gè)小型網(wǎng)絡(luò)合并成為一個(gè)大型的綜合VSAT通信網(wǎng)，各個(gè)虛擬子網(wǎng)可以屬于不同的業(yè)務(wù)或行政部門。數(shù)據(jù)音頻視頻廣播、計(jì)算機(jī)的衛(wèi)星寬帶交互接人，電視會(huì)議等業(yè)務(wù)不斷推動(dòng)著VSAT的寬帶化。寬帶數(shù)據(jù)廣播、寬帶多址接人、衛(wèi)星通信規(guī)程、寬帶虛擬子網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)綜合管理，是發(fā)展VSAT寬帶化的關(guān)鍵技術(shù)。4.5基于物聯(lián)網(wǎng)的樓宇安防系統(tǒng)4.5.1物聯(lián)網(wǎng)概念

物聯(lián)網(wǎng)顧名思義，就是物物相連的互聯(lián)網(wǎng)。它不僅僅局限于互聯(lián)網(wǎng)或物體個(gè)體之間的聯(lián)系，而是通過(guò)利用傳感器、控制器等感知設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)用新的方式聯(lián)系在一起，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，實(shí)現(xiàn)信息化，遠(yuǎn)程管理控制和智能化的網(wǎng)絡(luò)，其主要解決物品與物品、人與物品、人與人之間的關(guān)系。圖4.15巧為物聯(lián)網(wǎng)的三個(gè)層次結(jié)構(gòu)圖。4.5.2物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)途徑物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)能夠兼容各種開放協(xié)議，可分為感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層三層結(jié)構(gòu)。感知層主要是對(duì)外界信息的智能感知，包括物體識(shí)別及信息采集，通過(guò)RFID、各類傳感器、各類攝像頭以及GPS定位系統(tǒng)采集末端信息，并通過(guò)局域網(wǎng)將數(shù)據(jù)集中到樓宇的主干網(wǎng)上，形成一個(gè)集樓宇信息于一體中端數(shù)據(jù)中心，樓宇監(jiān)管單位可實(shí)時(shí)監(jiān)視樓宇運(yùn)行情況;網(wǎng)絡(luò)層主要實(shí)現(xiàn)信息的轉(zhuǎn)發(fā)和傳送，它通過(guò)樓宇衛(wèi)星通信將樓宇信息傳至遠(yuǎn)端;應(yīng)用層直接面向應(yīng)用，針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)涉及的行業(yè)具體要求，實(shí)現(xiàn)口標(biāo)的智能化管理，即通過(guò)大數(shù)據(jù)和云計(jì)算就能對(duì)設(shè)備進(jìn)行一定功能上的控制，中間跳過(guò)了人為參與的環(huán)節(jié)，提高了工作效率和精確程度，實(shí)現(xiàn)了物的自我控制能力。4.5.3物聯(lián)網(wǎng)在樓字安防系統(tǒng)中的應(yīng)用

基于樓宇智能建筑的物聯(lián)網(wǎng)安防系統(tǒng)包含眾多物聯(lián)子系統(tǒng)，例如，樓宇門禁子系統(tǒng)、消防安全子系統(tǒng)和視頻智能監(jiān)控子系統(tǒng)等。子系統(tǒng)口前采用有線和無(wú)線兼用的方式，但未來(lái)的發(fā)展方向趨向于采用無(wú)線連接方式，將信息最終交換于控制中心。樓層間的網(wǎng)絡(luò)交換系統(tǒng)則通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)連接成一個(gè)整體節(jié)點(diǎn)，并將信息反饋到管理服務(wù)器系統(tǒng)中，經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)控制實(shí)現(xiàn)物的自我控制，并在監(jiān)視屏中顯示。同時(shí)，信息通過(guò)網(wǎng)絡(luò)層可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)傳，政府部門甚至用戶自己可對(duì)樓宇信息進(jìn)行異地監(jiān)控。1)樓宇門禁子系統(tǒng)樓宇門禁系統(tǒng)可采用可視門禁系統(tǒng)，具有語(yǔ)音、圖像識(shí)別功能，在使用前可對(duì)合法用戶的指紋、語(yǔ)音、相貌等特征進(jìn)行采集，經(jīng)過(guò)算法設(shè)計(jì)、系統(tǒng)優(yōu)化等工作，提高系統(tǒng)的可用性。同時(shí)樓宇內(nèi)部的人也可通過(guò)電子密碼卡進(jìn)人樓宇，并對(duì)出人的信息進(jìn)行采集，以便校對(duì)，當(dāng)然也要將門禁節(jié)點(diǎn)的信息反饋給監(jiān)控中心。2)消防安全子系統(tǒng)消防安全系統(tǒng)中，傳感器是最關(guān)鍵的一個(gè)零組件。通常用于防火安全的傳感器都是紅外傳感器、可燃?xì)怏w探測(cè)器以及煙霧探測(cè)器。這些傳感器是消防安全系統(tǒng)的“耳口”，負(fù)責(zé)監(jiān)控家庭中所有的危險(xiǎn)跡象。一旦檢測(cè)到潛在危險(xiǎn)，傳感器被觸發(fā)，它會(huì)提醒報(bào)警器報(bào)警，同時(shí)將報(bào)警信息通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到消防部門，降低危險(xiǎn)發(fā)生造成的嚴(yán)重后果及財(cái)產(chǎn)損失。3)視頻智能監(jiān)控子系統(tǒng)視頻監(jiān)控不能只停留在人工監(jiān)視的水平上，并能夠?qū)崿F(xiàn)視頻智能監(jiān)控，即當(dāng)夜晚監(jiān)視人員要休息時(shí)，可調(diào)整為智能監(jiān)控，如果夜晚有生命體進(jìn)人監(jiān)控范圍，則會(huì)報(bào)警監(jiān)視人員，這將大大減少人力資源的浪費(fèi)。4.5.4以太網(wǎng)以太網(wǎng)是現(xiàn)有局域網(wǎng)采用的最通用的通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，組建于20世紀(jì)70年代早期。最初的Ethernet(以太網(wǎng))是一種傳輸速率為10Mbps的常用局域網(wǎng)(LAN)標(biāo)準(zhǔn)。在以太網(wǎng)中，所有計(jì)算機(jī)被連接在一條電纜上，采用具有沖突檢測(cè)的載波監(jiān)聽多路訪問(wèn)方法，采用竟?fàn)帣C(jī)制和總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。以太網(wǎng)一般由共享傳輸媒體(如雙絞線電纜)和多端口集線器、網(wǎng)橋或交換機(jī)構(gòu)成。在星形或總線型配置結(jié)構(gòu)中，集線器/交換機(jī)/網(wǎng)橋通過(guò)電纜使得計(jì)算機(jī)、打印機(jī)和工作站彼此之間相互連接。1)以太網(wǎng)具有的一般特征概述(1)共享謀體所有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備依次使用同一通信媒體。(2)廣播域需要傳輸?shù)膸话l(fā)送到所有節(jié)點(diǎn)，但只有尋址到的節(jié)點(diǎn)才會(huì)接收到幀。(3)CSMA/CD以太網(wǎng)中利用載波監(jiān)聽多路訪問(wèn)/沖突檢測(cè)方法(CarrierSenseDetection)以防止多個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)發(fā)送。

(4)MAC地址媒體訪問(wèn)控制層的所有Ethernet網(wǎng)絡(luò)接口(NIC)都采用48bit網(wǎng)絡(luò)地址。MultipleAccess/Collision。這種地址全球唯一。2)Ethernet網(wǎng)絡(luò)基本組成

(1)共享謀體和電纜主要使用多模光纖，單模光纖和雙絞線。

(2)轉(zhuǎn)發(fā)器或集線器集線器或轉(zhuǎn)發(fā)器是用來(lái)接收網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上的大量以太網(wǎng)連接的一類設(shè)備。通過(guò)某個(gè)連接的接收雙方獲得的數(shù)據(jù)被重新使用并發(fā)送到傳輸雙方中所有連接設(shè)備上，以獲得傳輸型設(shè)備。(3)網(wǎng)橋網(wǎng)橋?qū)儆诘?層設(shè)備，負(fù)責(zé)將網(wǎng)絡(luò)劃分為獨(dú)立的沖突域獲分段，達(dá)到能在同一個(gè)域/分段中維持廣播及共享的口標(biāo)。網(wǎng)橋中包括一份涵蓋所有分段和轉(zhuǎn)發(fā)幀的表格，以確保分段內(nèi)及其周圍的通信行為正常進(jìn)行。

(4)交換機(jī)交換機(jī)，與網(wǎng)橋相同，也屬于第2層設(shè)備，且是一種多端口設(shè)備。交換機(jī)所支持的功能類似于網(wǎng)橋，但它比網(wǎng)橋更具有的優(yōu)勢(shì)，可以臨時(shí)將任意兩個(gè)端口連接在一起。交換機(jī)包括一個(gè)交換矩陣，通過(guò)它可以迅速地連接端口或解除端口連接。與集線器不同，交換機(jī)只轉(zhuǎn)發(fā)從一個(gè)端口到其他連接口標(biāo)節(jié)點(diǎn)，且不包含廣播的端口的幀。

(5)以太網(wǎng)協(xié)議①標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng):以太網(wǎng)最初只有10Mbps的吞吐量，使用CSMA/CD(帶有碰撞檢測(cè)的載波偵聽多路訪問(wèn))的訪問(wèn)控制方法，這種早期的10Mbps以太網(wǎng)稱為標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)。以太網(wǎng)主要有兩種傳輸介質(zhì)，雙絞線和光纖。所有的以太網(wǎng)都遵循IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)，下面列出是IEEE802.3的一些以太網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，在這些標(biāo)準(zhǔn)中前面的數(shù)字表示傳輸速度，單位是“Mbps"，最后的一個(gè)數(shù)字表示單段網(wǎng)線長(zhǎng)度(基準(zhǔn)單位是100m),Base表示“基帶”的意思，Broad代表“帶寬”。

10BaseX是用以描述計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中傳輸方式及介質(zhì)的一種常用名詞。常見(jiàn)的10Base系列有:10Base2,10Base5,10BaseF,10BaseT等。

10Base2使用細(xì)同軸電纜，是構(gòu)成細(xì)纜以太網(wǎng)(ThinNet或CheaperNet)的主要傳輸媒質(zhì)。它能夠在低于每秒10兆位(10Mbps)下運(yùn)行，而且最長(zhǎng)電纜段可長(zhǎng)達(dá)185m。相比于用在10Base5網(wǎng)絡(luò)中的粗同軸電纜要便宜得多。

10Base5使用粗同軸電纜，它是最早以太網(wǎng)的主要傳輸媒質(zhì)。它能在低于每秒10兆位(lOMbps)下運(yùn)行，而且最長(zhǎng)電纜段可長(zhǎng)達(dá)500m。粗以太網(wǎng)也稱為ThickNet。10BaseF是一種基于IEEE802.3的基帶以太網(wǎng)。此處F代表光纖(Fiber)，使用光纜，該類型能夠在低于每秒10兆位(10Mbps)下運(yùn)行。根據(jù)其用途的不同，IEEE802.3制定了不同版本的10BaseF標(biāo)準(zhǔn)。

a.10BaseFP:采用無(wú)源光纖，主要用于桌面系統(tǒng)。

b.10BaseFL:采用光纖鏈路，可用于中間集線器和工作組。

c.10BaseFB:稱為光纖主干，主要用于樓間中心設(shè)施線路。

10BaseT是一種基于IEEE802.3的基帶以太網(wǎng)。它使用非屏蔽雙絞線(UTP)和星形拓乎卜結(jié)構(gòu)。該類型能夠在低于每秒10兆位(10Mbps)下運(yùn)行。它也稱雙絞線以太網(wǎng)或UTP以太網(wǎng)。②快速以太網(wǎng):快速以太網(wǎng)仍是基于CSMA/CD技術(shù)，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載較重時(shí)，會(huì)造成效率的降低，當(dāng)然這可以使用交換技術(shù)來(lái)彌補(bǔ)。100Mbps快速以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)分為:100Base-TX,100Base-FX,100Base-T4這三個(gè)子類。

100Base-TX:是一種使用5類數(shù)據(jù)級(jí)無(wú)屏蔽雙絞線或屏蔽雙絞線的快速以太網(wǎng)技術(shù)。它使用兩對(duì)雙絞線，一對(duì)用于發(fā)送數(shù)據(jù)，一對(duì)用于接收數(shù)據(jù)。最大網(wǎng)段長(zhǎng)度為100m。支持全雙工的數(shù)據(jù)傳輸。

100Base-FX:使用單模或多模光纖(62.5或125p,m)。多模光纖連接的最大距離為550m。單模光纖連接的最大距離為3000m。使用MIC/FDDI連接器、ST連接器或SC連接器。它的最大網(wǎng)段長(zhǎng)度為150,412,2000m或更長(zhǎng)至10km，與所使用光纖類型和工作模式有關(guān)，支持全雙工的數(shù)據(jù)傳輸。

100Base-T4:是一種可使用3,4,5類無(wú)屏蔽雙絞線或屏蔽雙絞線的快速以太網(wǎng)技術(shù)。100Base-T4使用四對(duì)雙絞線，其中的三對(duì)用于在33MHz的頻率上傳輸數(shù)據(jù)，每一對(duì)均工作于半雙工模式。第四對(duì)用于CSMA/CD沖突檢測(cè)。它使用與10Base-T相同的RJ-45連接器，最大網(wǎng)段長(zhǎng)度為100m。③千兆以太網(wǎng):千兆技術(shù)仍然是以太技術(shù)，它采用了與10M以太網(wǎng)相同的幀格式、幀結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、全/半雙工工作方式、流控模式以及布線系統(tǒng)。由于該技術(shù)不改變傳統(tǒng)以太網(wǎng)的桌面應(yīng)用、操作系統(tǒng)，因此可與10M或100M的以太網(wǎng)很好地配合工作。升級(jí)到千兆以太網(wǎng)不必改變網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序、網(wǎng)管部件和網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)，能夠最大限度地投資保護(hù)。千兆以太網(wǎng)技術(shù)有兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn):IEEE802.3z和IEEE802.3aboIEEE802.3z制訂了光纖和短程銅線連接方案的標(biāo)準(zhǔn)。IEEE802.3ab制訂了五類雙絞線上較長(zhǎng)距離連接方案的標(biāo)準(zhǔn)。

1000Base一CXCopperSTP25m1000Base-TCopperCat5UTP100m

1000Base一SXMulti-modeEiber500m1000Base一LXSingle-modeEiber3000m

④萬(wàn)兆以太網(wǎng):萬(wàn)兆以太網(wǎng)規(guī)范包含在IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)的補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.3ae中，它打一展了IEEE802.3協(xié)議和MAC規(guī)范使其支持10GB/s的傳輸速率。除此之外，通過(guò)WAN界面子層(WIS;WANinterfacesublayer),10千兆位以太網(wǎng)也能被調(diào)整為較低的傳輸速率，如9.584640GB/s（OGX92)，這就允許10千兆位以太網(wǎng)設(shè)備與同步光纖網(wǎng)絡(luò)(SONET)STS-192c傳輸格式相兼容。

10GBase-SR和lOGBase-SW主要支持短波(850nm)多模光纖(MME)，光纖距離為2m到300m。10GBase-SR主要支持“暗光纖”(darkfiber)，暗光纖是指沒(méi)有光傳播并且不與任何設(shè)備連接的光纖。10GBase-SW主要用于連接SONET設(shè)備，它應(yīng)用于遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通信。

10GBase-LR和10GBase-LW主要支持長(zhǎng)波(1310nm)單模光纖(SME)，光纖距離為2m到10km。10GBase-LW主要用來(lái)連接SONET設(shè)備時(shí)，10GBase-LR則用來(lái)支持“暗光纖”(darkfiber)。10GBase-LX4采用波分復(fù)用技術(shù)，在單對(duì)光纜上以4倍光波長(zhǎng)發(fā)送信號(hào)。系統(tǒng)運(yùn)行在1310nm的多?；騿文０倒饫w方式下。該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)口標(biāo)是針對(duì)于2}300m的多模光纖模式或2m到10km的單模光纖模式。

3)CSMA/CD基本工作過(guò)程發(fā)送和接收介質(zhì)訪問(wèn)管理模塊的主要功能是實(shí)現(xiàn)帶沖突檢測(cè)載波監(jiān)聽多路訪問(wèn)和介質(zhì)訪問(wèn)協(xié)議。CSMA/CD是一種隨機(jī)爭(zhēng)用介質(zhì)方式，用以解決哪一個(gè)節(jié)點(diǎn)能把信息正確地發(fā)送到介質(zhì)上的問(wèn)題。由于介質(zhì)是所有節(jié)點(diǎn)共享的，而每一節(jié)點(diǎn)的發(fā)送又都是隨機(jī)的，有可能兩個(gè)節(jié)點(diǎn)(或兩個(gè)以上節(jié)點(diǎn))同時(shí)往介質(zhì)上發(fā)送信息，就會(huì)發(fā)生沖突，以致接收節(jié)點(diǎn)無(wú)法接收到正確的信息。發(fā)送時(shí)，按下列五個(gè)步驟進(jìn)行:①傳輸前偵聽。各工作站不斷地監(jiān)視電纜段上的載波。“載波”是指電纜上的信號(hào)，通常由表明電纜正在使用的電壓來(lái)識(shí)別。如果工作站沒(méi)有偵聽到載波，則它認(rèn)為電纜空閑并開始傳輸。如果在工作站傳輸時(shí)電纜忙(載波升起)，則其將與已在電纜上的信息發(fā)生沖突。

②如果電纜忙則等待。為了避免沖突，如果工作站偵聽到電纜忙則等待。③傳輸并檢測(cè)沖突。當(dāng)介質(zhì)被清(載波消失)后9.6μs，工作站可以傳輸。數(shù)據(jù)向電纜系統(tǒng)的兩個(gè)方向傳輸。如果同一段上的其他工作站同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)包在電纜上將產(chǎn)生沖突。沖突由電纜上的信息來(lái)識(shí)別，當(dāng)電纜上的信號(hào)大于或等于由兩個(gè)及其以上的收發(fā)器同時(shí)傳輸所產(chǎn)生的信號(hào)時(shí)，則認(rèn)為沖突產(chǎn)生。在電纜上發(fā)生沖突的數(shù)據(jù)包就成為廢數(shù)據(jù)片。同時(shí)，發(fā)生沖突的工作站“廣播”，向公共電纜傳輸一條“干擾”信號(hào)，使在電纜上的工作站能夠感知到?jīng)_突。④如果沖突發(fā)生，重傳前等待。如果工作站在沖突后立即重傳，則它第二次傳輸也將產(chǎn)生沖突。因此，工作站在重傳前必須隨機(jī)地等待一段時(shí)間，這種方式稱為“退避算法”。⑤重傳或夭折。若工作站是在繁忙的電纜段上，即使不產(chǎn)生沖突，也可能不能進(jìn)行傳輸。工作站在它必須夭折傳輸前最多可以有16次的傳輸。若工作站重傳并且沒(méi)有表明數(shù)據(jù)包再次產(chǎn)生沖突，則認(rèn)為傳輸成功。

接收時(shí)，在電纜段上活動(dòng)的工作站依據(jù)下列步驟:

①瀏覽收到的數(shù)據(jù)報(bào)并且校驗(yàn)是否成為碎片。在Ethernet局域網(wǎng)上，電纜段上的所有工作站將瀏覽中電纜上傳輸?shù)拿恳粋€(gè)包，并不考慮其地址是否是本地工作站。接收站檢查數(shù)據(jù)包來(lái)保證它有合適的長(zhǎng)度，而不是由沖突引起的碎片，包長(zhǎng)度最小為64bit。②檢驗(yàn)口標(biāo)地址。接收站在判明已不是碎片之后，下一步是校驗(yàn)包的口標(biāo)地址，看它是否要在本地處理。如果它的地址是本地工作站地址，或是“廣播地址”，或是被認(rèn)可的多站地址，工作站將校驗(yàn)包的完整性。③如果口標(biāo)是本地工作站，則校驗(yàn)數(shù)據(jù)包的完整性和正確性，主要是校驗(yàn)數(shù)據(jù)幀的長(zhǎng)度、內(nèi)容，如果完全正確，則接收數(shù)據(jù)包。以太網(wǎng)典型結(jié)構(gòu)，如圖4.16所示。

4.5.5令牌環(huán)(TokenRind)網(wǎng)令牌環(huán)(TokenRing)在物理上是一環(huán)狀結(jié)構(gòu)，如圖4.17所示。環(huán)上傳輸著一個(gè)特定格式的幀，稱為令牌(Token)。當(dāng)環(huán)上各站都不發(fā)送數(shù)據(jù)信息時(shí)，環(huán)上只有令牌繞環(huán)不斷傳遞，此令牌稱為“空閑令牌”(一個(gè)特定的8位模式，如“11111110")。當(dāng)一個(gè)站欲發(fā)送信息時(shí)，首先檢測(cè)環(huán)中的令牌，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有空閑令牌經(jīng)過(guò)，占有此令牌，并將其最后一位變成1，改成“忙令牌”(11111111)，將其發(fā)上環(huán)，緊隨其后發(fā)送待發(fā)送的信息?，F(xiàn)在環(huán)上已沒(méi)有空閑令牌，其他各站均不能發(fā)送。環(huán)中的接收站收到發(fā)往本站的信息幀后，將幀的內(nèi)容拷貝到本站，同時(shí)在該幀放上應(yīng)答字段，并把該幀繼續(xù)向前轉(zhuǎn)發(fā)，發(fā)送站檢測(cè)到應(yīng)答字段后，即將該幀撤銷。發(fā)送站在數(shù)據(jù)發(fā)送完畢，即“忙令牌”返回本站之后，又將“忙令牌”改回“空閑令牌”發(fā)往環(huán)上，如此周而復(fù)始。令牌環(huán)網(wǎng)與以太網(wǎng)不同的另一個(gè)特點(diǎn)是，在負(fù)荷很重時(shí)，仍具有確定的響應(yīng)時(shí)間。令牌環(huán)網(wǎng)所遵循的標(biāo)準(zhǔn)是IEEE802.5，它規(guī)定了三種操作速率:1,4和16Mbps。新型的快速令牌環(huán)網(wǎng)可達(dá)100Mbit/s。在物理上可采用星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，但邏輯上仍是環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

值得說(shuō)明的是，令牌環(huán)網(wǎng)是已被淘汰的技術(shù)，但其原理仍然用于新型網(wǎng)絡(luò)中。4.5.6同步光纖網(wǎng)絡(luò)SONET

隨著光傳輸線路的出現(xiàn)，數(shù)字時(shí)分復(fù)用(TDM)方案的進(jìn)一步演化即出現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)格式，這就是美國(guó)在1988年首先推出的一個(gè)數(shù)字傳輸標(biāo)準(zhǔn)SONET，它是連接光纖傳輸系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)，是一個(gè)全球的物理網(wǎng)絡(luò)，非常像局域網(wǎng)中的以太網(wǎng)雙絞線電纜。該格式在北美稱為同步光網(wǎng)絡(luò)SONET(SynchronousOpticalNetwork)同步光纖網(wǎng)絡(luò)，該術(shù)語(yǔ)在其他國(guó)家和地區(qū)稱為同步數(shù)字系列SDH(SynchronousDigitalHierarchy)。

SONET可使用1Gbp、以上的速度發(fā)送數(shù)據(jù)，而且能夠發(fā)送數(shù)據(jù)、語(yǔ)音和圖像。是一種高可用性的傳輸技術(shù)，具有自愈的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu);且一個(gè)多供應(yīng)商，不需要做轉(zhuǎn)換便可實(shí)現(xiàn)不同供應(yīng)商的系統(tǒng)之間的連接;作為一種同步操作網(wǎng)絡(luò)，具有很強(qiáng)的多路復(fù)用能力，是一個(gè)可為網(wǎng)絡(luò)用戶和管理員提供大量的OAM&P網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)、管理、維護(hù)和供應(yīng))服務(wù)的系統(tǒng)。

1)幀結(jié)構(gòu)與速率

SONET的基本幀結(jié)構(gòu)是一個(gè)由9行、90列字節(jié)構(gòu)成的二維結(jié)構(gòu)，其中的一個(gè)字節(jié)等于8比特，如圖4.18所示?；維ONET幀的周期為125p,s，因此基本SONET信號(hào)的傳輸比特速率為:STS-1=(90字節(jié)/行)(90行/幀)(8比特/字節(jié))(125p,s/幀)=51.84Mbps

該信號(hào)稱為STS-1信號(hào)，STS表示同步傳輸信號(hào)，所有SONET信號(hào)都是這個(gè)速率的整數(shù)倍，STS-N信號(hào)的比特速率為51.84Mb/s的N倍。

當(dāng)采用STS-N信號(hào)調(diào)制光源時(shí)，先對(duì)邏輯STS-N信號(hào)進(jìn)行擾碼以減少長(zhǎng)連0和長(zhǎng)連1，這樣在接收機(jī)中便于時(shí)鐘的恢復(fù)。經(jīng)過(guò)電光變化后的物理層光信號(hào)稱為OC-N,OC表示光載波。實(shí)際中更普遍的是采用OC-N鏈路表示SONET鏈路。在SDH中基本速率等于STS-3，即155.52Mb/s，稱為同步傳輸模式一等級(jí)1(STM-1)，更高的速率表示成STS-M，它相當(dāng)于SONETOC-N信號(hào)，N=3M(如N=3,12,48和192，那么M=1,4,12和64)。這表明，為了保持SONE與SDH相兼容，實(shí)際采用的N值都是3的倍數(shù)。

光學(xué)載波(oC)是在一個(gè)有許多確定水平的SONET光纖網(wǎng)絡(luò)中的一組信號(hào)帶寬。它通常表示為OC-n，其中，n是一個(gè)倍數(shù)因子，表示是基本速51.84Mbit/s的多少倍。口前定義的最大標(biāo)準(zhǔn)為OC-3072(160Gbps)。

2)光接口為了保證不同制造商的設(shè)備能夠互通，SONET和SDH規(guī)范提供光源特性、接收靈敏度以及不同類型光纖的傳輸距離特性，表4.2給定了標(biāo)準(zhǔn)定義的六種傳輸距離，他們?cè)赟ONET和SDH中所用的術(shù)語(yǔ)各不相同:

針對(duì)表4.2中不同等級(jí)的耗損和色散特性，可采用的光源包括發(fā)光二極管(LED)、多模縱向(MLM)激光器和單?？v向(SLM)激光器。另外，使用高功率激光器可以實(shí)現(xiàn)較長(zhǎng)距離的傳輸。

3)SONET/SDH網(wǎng)絡(luò)與設(shè)備分插復(fù)用器(ADM)是一個(gè)重要的SONET/SDH網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。這種設(shè)備是一個(gè)完全同步的、面向字節(jié)的復(fù)用器，可分接和插人OC-N信號(hào)中的子信道。它實(shí)際上是一個(gè)把DSl信號(hào)添加到SONET/SDH環(huán)或者從SONET/SDH環(huán)上卸下的同步復(fù)用器，在出現(xiàn)故障時(shí)，ADM也能做環(huán)的愈合。通過(guò)對(duì)ADM進(jìn)行重新配置，可將其用于連續(xù)的操作。終端復(fù)用器用來(lái)把輸人的T1,E1以及其他信號(hào)包封成工網(wǎng)絡(luò)使用的STS有效負(fù)載，它由控制器、轉(zhuǎn)發(fā)器、時(shí)隙交換器(TSI)等幾個(gè)部分組成。圖4.19為最簡(jiǎn)單的環(huán)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)—USHR(單向自愈環(huán))的基本設(shè)備示意圖，它具有雙環(huán)結(jié)構(gòu)，外環(huán)為保護(hù)環(huán)，內(nèi)環(huán)為工作環(huán)，各個(gè)分插復(fù)用器相當(dāng)于很多截點(diǎn)，一旦兩個(gè)ADM之間的工作光纖被切斷，外環(huán)將繼續(xù)維護(hù)網(wǎng)絡(luò)的正常信息交換，從而達(dá)到自愈的目的。

市面上的SONET/SDH設(shè)備允許構(gòu)成其他各種不同的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，如配置成點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈路、線形鏈路、單向通道切換環(huán)(UPSR)、雙向線路且還環(huán)(BLSR)、環(huán)際互聯(lián)等。4.5.7公用數(shù)據(jù)網(wǎng)公用數(shù)據(jù)網(wǎng)(PublicDataNetworks,PDN)，與公用電話網(wǎng)和電報(bào)網(wǎng)一樣，作為國(guó)家公用通信基礎(chǔ)設(shè)施，由國(guó)家統(tǒng)一建設(shè)、管理和運(yùn)行，向用戶提供公共的數(shù)據(jù)通信服務(wù)。它由交換節(jié)點(diǎn)機(jī)、網(wǎng)控中心，用戶人網(wǎng)設(shè)備、通信線路等設(shè)施組成。根據(jù)全網(wǎng)統(tǒng)一的編址方案，各人網(wǎng)用戶可與網(wǎng)上其他用戶通信。與網(wǎng)上其他用戶通信。公用數(shù)據(jù)網(wǎng)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)從信源到用戶透明的無(wú)差錯(cuò)的傳輸，用戶之間通信的高層協(xié)議或應(yīng)用業(yè)務(wù)則由用戶自己協(xié)商和選擇。因此，公用數(shù)據(jù)網(wǎng)實(shí)際上是一個(gè)提供公共數(shù)據(jù)通信服務(wù)的通信干網(wǎng)，各用戶或用戶組織需借助通信子網(wǎng)提供的服務(wù)組建自己的信息系統(tǒng)。

1)公用數(shù)據(jù)網(wǎng)的構(gòu)成數(shù)據(jù)信息在通信網(wǎng)內(nèi)傳輸交換方式，一般可分為電話交換和存儲(chǔ)一轉(zhuǎn)發(fā)交換，公用數(shù)據(jù)網(wǎng)在組建時(shí)大多數(shù)采用存儲(chǔ)一轉(zhuǎn)發(fā)/分組交換的傳輸方式。因此，它又被稱為公用分組交換網(wǎng)或分組交換網(wǎng)。公用分組交換網(wǎng)的基本組成，如圖4.20所示。其中，DCE為數(shù)據(jù)電路設(shè)備，中轉(zhuǎn)分組交換機(jī)或中轉(zhuǎn)、本地結(jié)合的分組交換機(jī)，本地分組交換機(jī)或中轉(zhuǎn)、本地結(jié)合的分組交換機(jī);;DTE為數(shù)據(jù)終端設(shè)備、分組式計(jì)算機(jī)、智能終端或前置處理機(jī);NPT為非分組終端或稱異步終端;PAD為分組裝拆設(shè)備;Modem為調(diào)制解調(diào)器;干線一般為高速線路或中速線路;NCC為網(wǎng)絡(luò)管理控制中心。

2)存儲(chǔ)一轉(zhuǎn)發(fā)、分組交換原理存儲(chǔ)一轉(zhuǎn)發(fā)交換方式的原理是在通信子網(wǎng)的各交換機(jī)中設(shè)置有緩沖存儲(chǔ)器，由輸人線路送來(lái)的數(shù)據(jù)先在緩沖存儲(chǔ)器中暫存，等待輸出線路空閑，一旦輸出線路有空，該數(shù)據(jù)就被轉(zhuǎn)發(fā)到下一交換機(jī)。這樣，以存儲(chǔ)一轉(zhuǎn)發(fā)的機(jī)制，數(shù)據(jù)從發(fā)送端一個(gè)交換節(jié)點(diǎn)一個(gè)交換節(jié)點(diǎn)地被傳送到接收端。由此可見(jiàn)，其傳輸延遲可能較大，不能滿足實(shí)時(shí)信息交換通信。存儲(chǔ)一轉(zhuǎn)發(fā)方式按存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的信息單位的大小可分為報(bào)文交換和分組交換。報(bào)文交換方式的特征是把要傳送的數(shù)據(jù)信息不論其長(zhǎng)短作為一個(gè)單位按報(bào)文存儲(chǔ)一轉(zhuǎn)發(fā)方式傳送。分組交換則將報(bào)文分割成具有統(tǒng)一的格式，一定長(zhǎng)度的報(bào)文分組，以此為單單位進(jìn)行交換與傳輸。分組交換與報(bào)文交換相比，前者傳輸延遲短，傳輸質(zhì)量好，可靠性高，易實(shí)現(xiàn)分組多路通信和通信費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)對(duì)于報(bào)文分組管理方式，分組交換又有虛電路和數(shù)據(jù)報(bào)兩種方式。

虛電路方式是通信雙方在進(jìn)行通信時(shí)首先在雙方之間建立一條邏輯電路，再次通信時(shí)該電路為通信雙方所獨(dú)占，這點(diǎn)和電路交換方式相同。但從物理上看，該邏輯電路所經(jīng)過(guò)的物理信道是可同時(shí)為其他通信用戶共享的。而物理信道可分為多個(gè)邏輯信道，構(gòu)成多個(gè)虛電路，從而實(shí)現(xiàn)物理信道的復(fù)用。在虛電路方式中，一次通信中的各報(bào)文分組均沿該虛電路傳輸，而在數(shù)據(jù)報(bào)方式中，每個(gè)報(bào)文分組傳輸路徑并非沿一條固定的虛電路而是在經(jīng)過(guò)每一個(gè)交換結(jié)點(diǎn)時(shí)動(dòng)態(tài)地選擇路由。4.5.8異步傳輸模式

1)概述異步傳輸模式(ATM)融合了分組交換與電路交換技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，其本質(zhì)是一種快速分組傳輸。它將數(shù)據(jù)、圖像、語(yǔ)音等信息分解成定長(zhǎng)數(shù)據(jù)塊，并在各數(shù)據(jù)塊前面裝上信頭(地址、控制等信息)構(gòu)成信，以信元多路復(fù)用方式進(jìn)行發(fā)送。發(fā)送時(shí)，只要獲得空信元即可插人數(shù)據(jù)并發(fā)送出去。因?yàn)榕抨?duì)等待空信元到來(lái)以發(fā)送信息，所以這也是一種以信元為單位的存儲(chǔ)交換方式。由于數(shù)據(jù)插人位置缺乏周期規(guī)律，故稱為異步傳輸模式。ATM在信息格式相交換方式上與分組交換類似，而在網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成和控制方式上與電路交換相似。

電路交換模式以周期性重復(fù)出現(xiàn)的時(shí)隙作為信息載體，傳輸信息的速率決定了時(shí)隙的周期。通信雙方建立通信信道后，不管是否發(fā)送了信息，都周期性地獨(dú)占分配的時(shí)隙，這就是同步傳輸模式。因此，要用結(jié)構(gòu)不同的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備來(lái)處理不同速率的信道，以保證經(jīng)濟(jì)性，這成了電路交換模式的缺點(diǎn)之一。此外，電路交換模式不能有效地適應(yīng)數(shù)據(jù)流量變化大的業(yè)務(wù)。分組交換模式僅當(dāng)發(fā)送信息時(shí)才送出分組，能適應(yīng)任意的傳輸速率。但是x.25協(xié)議采用變長(zhǎng)分組、流控、分組序號(hào)管理、差錯(cuò)控制等復(fù)雜處理，就限制了它在高速通信上的應(yīng)用。

ATM采用異步統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用，靠標(biāo)