計算機網(wǎng)絡(luò)(三)物理層

計算機網(wǎng)絡(luò)

ComputerNetworks

2007年3月

?o2010年10月16日星期六

第3幸物理層

2010年10月16日星期六

本章學習要求:

掌握：物理層與物理層協(xié)議的基本概念。

掌握：數(shù)據(jù)通信的基本概念。

了解：無線與衛(wèi)星通信技術(shù)的基本概念。

掌握：數(shù)據(jù)編碼的類型和基本方法。

了解：基帶傳輸?shù)幕靖拍睢?/p>

掌握：頻帶傳輸?shù)幕靖拍睢?/p>

掌握：多路復用的分類與特點。

掌握：廣域網(wǎng)中的數(shù)據(jù)交換技術(shù)。

掌握：同步數(shù)字體系SDH的基本概念。

2010年10月16日星期六至刑會通大學

.1物理層與物理層協(xié)議的基本概念

.1.1物理層的基本概念

,通信子網(wǎng)分為點一點通信線路通信子網(wǎng)與廣播信道通信

子網(wǎng)；

廣域網(wǎng)主要采用點到點通信線路，局域網(wǎng)與城域網(wǎng)一

般采用廣播信道；

由于技術(shù)上存在較大的差異,因此在物理層和數(shù)據(jù)鏈

路層協(xié)議上出現(xiàn)了兩個分支,一類是基于點-點通信線

路，另一類是基于廣播信道。

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3.1.2物理層基本服務(wù)功能

物理層設(shè)計時主要考慮的是如何在連接開放系統(tǒng)的傳

輸介質(zhì)上傳輸各種數(shù)據(jù)的比特流；

計算機網(wǎng)絡(luò)可以利用的物理傳輸介質(zhì)與傳輸設(shè)備存在

著很大的差異，設(shè)計物理層的主要目的是向數(shù)據(jù)鏈路

層屏蔽通信技術(shù)的差異性；

數(shù)據(jù)鏈路實體通過與物理層的接口，圈數(shù)據(jù)傳送給物

理層，通過物理層按比特流的順序，將信號傳輸?shù)搅?/p>

一個數(shù)據(jù)鏈路實體。

<O2010年10月16日星期六至刑會通大學

,1.3物理層向數(shù)據(jù)鏈路層提供的服務(wù)

物理連接的建立、維護與釋放；_

物理連接分為點■點連接與多點連接；

數(shù)據(jù)傳輸分為全雙工、半雙工與單工方式；

數(shù)據(jù)傳輸分為串行傳輸方式與并行傳輸方式；

串行傳輸方式的物理數(shù)據(jù)服務(wù)單元是位；

并行傳輸方式的物理數(shù)據(jù)服務(wù)單元是N位，N為并行連

接的物理通道數(shù)。

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3.2數(shù)據(jù)通信的基本概念

通信的目的是交換信息(Information)；

信息的載體可以是數(shù)字、文字、語音、圖形或圖像；

計算機產(chǎn)生的信息一般是字母、數(shù)字、符號、圖形或

圖像的組合；

為了傳送這些信息，首先要將每一個字母、數(shù)字、符

號或圖形、圖像用二進制代碼表示；

數(shù)據(jù)通信是指在不同計算機之間傳送表示字母、數(shù)字、

符號或圖形、圖像的二進制代碼0、1比特序列的詢國

<O2010年10月16日星期六里州會通丈學

3.2數(shù)據(jù)通信的基本概念

321信息、數(shù)據(jù)與信號

L信息的基本概念

通信的目的是交換信息，信息的載體可以是數(shù)字、文

字、語音、圖形或圖像，計算機產(chǎn)生的信息一般是字

母、數(shù)字、語音、圖形或圖像的組合；

為了傳送這些信息，首先要將字母、數(shù)字、語音、圖

形或圖像用二進制代碼的數(shù)據(jù)來表示；

為了傳輸二進制代碼的數(shù)據(jù)，必須將它們用模擬或數(shù)

字信號編碼的方式表示；

數(shù)據(jù)通信是指在不同計算機之間傳送表示字母、數(shù)字、

符號的二進制代碼0、工比特序列的模擬或數(shù)字信捷的

過程。1?

____

<O2010年10月16日星期六里州會通丈學

蕾|(zhì)信息編碼標準

…目前應(yīng)用最廣泛的是美國信息交換標準編碼ASCH碼

(AmericanStandardCodeforInformation

Interchange)；

ASCII碼本來是一個信息交換編碼的國家標準，但后

來被國際標準化組織ISO接受，成為國際標準ISO646,

又稱為國際5號碼。因此，它被用于計算機內(nèi)碼，也是

數(shù)據(jù)通信中的編碼標準。

ASCII碼采用7位二進制比特編碼，可以表示128個字符。

字符分為圖形字符與控制字符兩類。圖形字符包括數(shù)

字、字母、運算符號、商用符號等；

91<?2010年10月16日星期六至刑會通大學

ASCH碼的部分字符編碼

字符二進制碼字符二進制碼字符二進制碼

00110000A1000001SOH0000001

10110001B1000010STX0000010

cETX

20110010D1000011EoT0000011

30110011E1000100ENQ0000100

4011010010001010000101

FACK

5011010110001100000110

6onouoG1000111NAK0010101

70110111H1001000ETBooioin

80111000I1001001SYN0010110

9oinooi1001010

至時會通大學

10?O2010年10月16日星期六

討論：

ASCII編碼的優(yōu)點是：簡單，實現(xiàn)容易，編碼效率高;

ASC■編碼在使用中需要解決的問題：:

*第8位（校驗位）的確定；

一般是根據(jù)異步傳輸或同步傳輸方式而定；

*數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐该餍詥栴}；

透明性是指在ASCH編碼中被確定為特殊控制字符的

編碼在傳輸內(nèi)容中將不能隨便使用；

?O2010年10月16日星期六

在多媒體技術(shù)中，語音與圖像首先都要進行數(shù)字化

處理，并將文本、圖形、圖像與語音的數(shù)字信息之

間建立邏輯連接，集成為一個交互式系統(tǒng)；

利用數(shù)字通信系統(tǒng)來實現(xiàn)多媒體信息的動態(tài)、實時

傳輸是當前數(shù)據(jù)通信技術(shù)研究的重要內(nèi)容之一;

與文本、圖形信息傳輸相比較，語音、圖像信息傳

輸?shù)奶攸c是：

要求數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)具有高帶寬與低延時的特性;

12<?2010年10月16日星期六至刑會通大學

以圖像信息傳輸為例：

廣如果每幀圖像由1024X768個點陣組成；

,圖像顏色有256種；

每個點陣用1byte二進制數(shù)表示；

，每秒鐘傳送30幀圖像；

那么每秒鐘需要傳送23,592,960byte；

要求的數(shù)據(jù)傳輸速率達到：188.74368Mbps;

2010年10月16日星期六至刑會通大學

U以傳送數(shù)字化的語音信號為例:

每秒鐘對語音信號進行22,050次取樣；

每次取樣值用1byte表示；

那么單聲道每秒鐘需要傳送22,050byte；

要求數(shù)據(jù)傳輸速率達到：0.1764Mbps；

雙聲道立體聲要求數(shù)據(jù)傳輸速率達到：一

0.3528Mbps；

14<O2010年10月16日星期六至刑會通大學

笠|多媒體網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用

多媒體技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用，將對數(shù)據(jù)通信

系統(tǒng)的性能提出更高的要求：

*高速-1__-卜fL.、.

*實時、交互——低延時

聲音

文本

視頻

聲音

文本

視頻

15<?2010年10月16日星期六至刑會通大學

對于計算機系統(tǒng)來說，它關(guān)心的是信息用什么樣

的編碼體制表示出來。例如，如何用ASCH碼表示

字母、數(shù)字與符號，如何用雙字節(jié)去表示漢字，

如何表示圖形、圖像與語音；

對于數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)來說，它要研究的是如何將表

示各類信息的二進制比特序列通過傳輸介質(zhì)，在

不同計算機之間進行傳送的問題。

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■信號的才既念

信號是數(shù)據(jù)在傳輸過程中電信號的表示形式；

模擬信號(analogsignal)的信號電平是連續(xù)變

化的；

數(shù)字信號(digitalsignal)是用兩種不同的電平

去表示0、1比特序列的電壓脈沖信號表示；

按照在傳輸介質(zhì)上傳輸?shù)男盘栴愋?，通信系統(tǒng)分

為模擬通信系統(tǒng)與數(shù)字通信系統(tǒng)兩種。

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模擬信號波型

串行通信、并行通信

單工通信、半雙工或全雙工通信

同步方式

同步通信

異步通信

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單工、半雙工與全雙工通信

發(fā)送|----------?；一通贏瞽-；-----------H接收

(a)

同步通信與異步通信

字節(jié)5字節(jié)4字節(jié)3字節(jié)2字節(jié)1

t

--I--T--I--I--T--1--|

b6；b5；b4；b3；b2；bi；b0；1

終止位起始位

（邏輯（邏輯

“0”）“1”）

23?O2010年10月16日星期六至刑會通大學

013.2.3傳輸介質(zhì)的主要類型

清同軸電纜

光纖電纜

無線與衛(wèi)星通信信道

24<O2010年10月16日星期六至刑會通大學

凈亂雙絞線的主要特性

屏蔽雙絞線STP非屏蔽雙絞線UTP

銅線絕緣層外屏蔽層外部保護層

(a)屏蔽雙絞線

銅線絕緣層外部保護層

(b)非屏蔽雙絞線

25?O2010年10月16日星期六

至刑會通大學

26?O2010年10月16日星期六

3.光纖電纜的主要特性

接收端

至刑會通大學

輸入脈沖輸出脈沖

(b)單模光纖

2010年10月16日星期六至刑會通大學

電磁波的傳播有兩種方式：

—以無線方式一種是在自由空間中傳播；

—以有線方式在同軸電纜、雙絞線、光纖中傳輸。

目前以無線方式進行通信的主要有:

一無線(radio);

一微波(microwave)；

一紅夕卜(infrared)；

一可見光(visiblelight)。

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電離層反射

30?O至刑會通大學

宏1（2）蜂窩無線通信

多址接入方法：

頻分多址接入（FDMA）

時分多址接入（TDMA）

碼分多址接入（CDMA）

31O2010年10月16日星期六至刑會通大學

關(guān)刑委通大轡

32?O2010年10月16日星期六

2010年10月16日星期六關(guān)時會通大學

3數(shù)據(jù)編碼技術(shù)

3.3.1數(shù)據(jù)編碼類型

l振幅鍵控ASK

L模擬數(shù)據(jù)編碼移頻鍵控FSK

-移相鍵控PSK

數(shù)據(jù)編碼方法

I—非歸零碼NRZ

」數(shù)字數(shù)據(jù)編碼曼徹斯特編碼

差分曼徹斯特編碼

34?O2010年10月16日星期六至刑會通大學

,3.2模擬數(shù)據(jù)編碼方法

數(shù)據(jù)

(a)ASK

(b)FSK

(c)PSK(絕對)

(d)PSK(相對)

2010年10月16日星期六至刑會通大學

墓傳統(tǒng)的電話通信信道是為傳輸語音信號設(shè)計的，只適

■洲于傳輸音頻范圍(300Hz?3400Hz)的模擬信號,

鱉無法直接傳輸計算機的數(shù)字信號；

嘴為了利用模擬語音通信的電話交換網(wǎng)實現(xiàn)計算機的數(shù)

藪停數(shù)據(jù)信號的傳輸，必須首先修數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬

修發(fā)送端數(shù)字數(shù)據(jù)信號變換成模擬數(shù)據(jù)信號的過程稱

為調(diào)制，將調(diào)制設(shè)備稱為調(diào)制器(modulator)；

將接收端模擬數(shù)據(jù)信號還原成數(shù)字數(shù)據(jù)信號的過程稱

為解調(diào)，1尋解調(diào)設(shè)備稱為解調(diào)器(demodulator)；

同時具備調(diào)制與解調(diào)功能的設(shè)備稱為調(diào)制解調(diào)器

(modem)。

36|<?2010年10月16日星期六至刑會通大學

L貨RR次調(diào)制過程中，選擇音頻范圍內(nèi)的某一角頻率3的正

遛(余)弦信號作為載波，該正(余)弦信號可以寫為:

U(t)=%sin(cot+cpo)

r注3個可以改變的電參量：

—振幅Um

一角頻率(0

一相位(P

可以通過變化3個電參量，來實現(xiàn)模擬數(shù)據(jù)信號編碼的

目的。

37O2010年10月16日星期六至刑會通大學

,振幅鍵控(amplitudeshiftkeying,ASK)

Um?sin(coj+巾0)數(shù)字1

u(t)=

0數(shù)字

0

振幅鍵控ASK信號實現(xiàn)容易，技術(shù)簡單，但抗干擾

能力較差。

38?O2010年10月16日星期六至刑會通大學

-Um?sin(%t+(|)0)數(shù)字1

(t)=

u?sin(oo2t+4)0)數(shù)字0

移頻鍵控FSK信號實現(xiàn)容易，技術(shù)簡單，抗干擾能力

較強，是目前最常用的調(diào)制方法之一。

簸)

＜一02010年10月16日星期六里州會詢上學

絕對調(diào)相

數(shù)字1

um?sin(oot+7T)數(shù)字0

移相鍵控可以分為:

絕對調(diào)相相對調(diào)相

二相調(diào)相多相調(diào)相

?O2010年10月16日星期六至刑會通大學

,3.3數(shù)字數(shù)據(jù)編碼方法

基帶傳輸在基本不改變數(shù)字數(shù)據(jù)信號頻帶(即波形)

的情況下直接傳輸數(shù)字信號，可以達到很高的數(shù)據(jù)

傳

輸速率與系統(tǒng)效率；

在基帶傳輸數(shù)字數(shù)據(jù)信號的編碼方式主要有：

非歸零碼NRZ;

曼徹斯特(manchester)編碼；

差分曼徹斯特(differencemanchester)編碼。

<O2010年10月16日星期六至刑會通大學

,非歸零碼NRZ

RZ碼的缺點是無法判斷一位的開始與結(jié)束，收發(fā)雙

符方不能保持同步；

二筆為保證收發(fā)雙方的同步，必須在發(fā)送NRZ碼的同時,

用另一個信道同時傳送同步信號；

如果信號中“廿與“0”的個數(shù)不相等時，存在直流分

量。

42?O2010年10月16日星期六至刑會通大學

(manchester)編碼

曼徹斯特編碼的規(guī)則:

每比特的周期T分為前T/2與后T/2兩部分；

通過前T/2傳送該比特的反碼，通過后T/2傳送

該比特的原碼；

曼徹斯特編碼的優(yōu)點:

每個比特的中間有一次電平跳變，兩次電平跳

變的時

間間隔可以是T/2或T;

利用電平跳變可以產(chǎn)生收發(fā)雙方的同步信號；

曼徹斯特編碼信號又稱做“自含鐘編碼”信號，

發(fā)送曼

一徹斯特編碼信號時無需另發(fā)同步信號。

O2010年10月16日星期六至刑會通大學

每比特的中間跳變僅做同步之用；

每比特的值根據(jù)其開始邊界是否發(fā)生跳變來決定；

一個比特開始處出現(xiàn)電平跳變表示傳輸二進制0,不發(fā)生

跳變表示傳輸二進制1。

O2010年10月16日星期六至刑會通大學

數(shù)字數(shù)據(jù)編碼信號的波形

45?O2010年10月16日星期六至刑會通大學

A▲

脈沖編碼1.52~1.5

1.5—

調(diào)制方法1

1.0

/'；iV73-0.7

).62^0.：6■:；\

0.5J：：：：*—4

0.27Po.：：：：：1

011111.

DgD7D6D5D4D3D2Dit

(a)

樣本量化級二進制編碼編碼信■號

Di10001___________11

[)240100___11_______

[)370111___11

1)413110111___11

151111

D511

131101

D611___11

D760110___11___

30011

D8__111

(b)

46<O2010年10月16日星期六至刑會通大學

PCM用于數(shù)字語音系統(tǒng):

聲音分為工28個量化級；

每個量化級采用7位二進制編碼表示;

采樣速率為8000樣本/秒；

數(shù)據(jù)傳輸速率應(yīng)達到7位x8000/秒

=56kb/s；

如果每個量化級采用7+1=8位二進制編碼表

示；

數(shù)據(jù)傳輸速率應(yīng)達到8位x8000/秒=

64kb/So一

<O2010年10月16日星期六里州會通丈學

.4基帶傳輸技術(shù)

Al基帶傳輸?shù)亩x

在數(shù)據(jù)通信中，表示計算機二進制的比特序列的

數(shù)字數(shù)據(jù)信號是典型的矩形脈沖信號；

矩形脈沖信號的固有頻帶稱做基本頻帶，簡稱為基

帶，矩形脈沖信號就叫做基帶信號；

在數(shù)字通信信道上，直接傳送基帶信號的方法稱

為墓帶傳士命；

在發(fā)送端，基帶傳輸?shù)臄?shù)據(jù)經(jīng)過編碼器變換變?yōu)?/p>

直接傳輸?shù)幕鶐盘?，例如曼徹斯特編碼或差分

曼徹斯特編碼信號；

在接收端由解碼器恢復成與發(fā)送端相同的矩形脈

沖彳言丐^?

基帶傳M是一種最基本的數(shù)據(jù)傳輸方式。

48?O2010年10月16日星期六至刑會通大學

SB.4.2通信信道帶寬對基帶傳輸?shù)挠绊?/p>

通信信道帶寬對數(shù)據(jù)信號傳輸中失真的影響很大;4

j信道帶寬越寬，信號傳輸?shù)氖д嬖叫　?/p>

49<O2010年10月16日星期六至刑會通大學

3.4.3數(shù)據(jù)傳輸速率的定義與信道速率的極

傳輸速率的定義

數(shù)據(jù)傳輸速率是描述數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的重要技術(shù)

指標之一；

數(shù)據(jù)傳輸速率在數(shù)值上，等于每秒鐘傳輸構(gòu)成

數(shù)據(jù)代碼的二進制比特數(shù)，單位為比特/秒，記

做b/s；

常用的數(shù)據(jù)傳輸速率單位有：Kb/s、Mb/s、

Gb/s與Tb/s,其中：

IKb/s=lxio3b/s

IMb/s=1xio6b/s

IGb/s=1xio9b/s

ITb/s=lxio12b/s

<O2010年10月16日星期六至刑會通大學

:二進制數(shù)據(jù)信號的最大數(shù)據(jù)傳輸速率

Rmax與通信信道帶寬B(B=f,單位HZ)

的關(guān)系為Rmax=2-f(b/s)o

香農(nóng)定理:在有隨機熱噪聲的信道上傳輸數(shù)據(jù)信號時,

數(shù)據(jù)傳輸速率Rmax與信道帶寬氏信噪比S/N

的關(guān)系為Rmax=Bdog2(1+S/N)

S/N為信噪比。

<O2010年10月16日星期六至刑會通大學

3.5頻帶傳輸技術(shù)

3.5.1電話交換網(wǎng)的結(jié)構(gòu)

5級宿

＜市諳鼻）

?O2010年10月16日星期六至刑會通大學

￡11352頻帶傳輸?shù)亩x

利用模擬信道傳輸數(shù)據(jù)信號的方法稱為頻帶傳輸；

調(diào)制解調(diào)器（modem）是頻帶傳輸中最典型的通信

設(shè)備；

調(diào)制解調(diào)器的作用是：

在數(shù)據(jù)的發(fā)送端將計算機中的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成能在

電話線上傳輸?shù)哪M信號；

在接收端修從電話線路上接收到的模擬信號還原成

數(shù)字信號。

53<O2010年10月16日星期六至刑會通大學

至刑會通大學

54?O2010年10月16日星期六

.3調(diào)制解調(diào)器的基本工作原理

電話交換網(wǎng)

調(diào)制器

計算機

1270Hz

01也

J-組合器八八二二C八組合器

0—>—0

1001

-1__r

1070Hz

55?O2010年10月16日星期六至刑會通大學

modem實現(xiàn)全雙工通信的工作原理

電話交換網(wǎng)通頻帶

foh=2125Hz

56?O2010年10月16日星期六至刑會通大學

調(diào)制解調(diào)器電話交換網(wǎng)調(diào)制解調(diào)器計算機■

信號線與控制線信號線與控制線

傳輸介質(zhì)

DTEDCEDCEDTE

用戶環(huán)境通信環(huán)境用戶環(huán)境

用戶設(shè)施通信設(shè)施用戶設(shè)施

57]<?2010年10月16日星期六至刑會通大學

至刑會通大學

B

計算機

□

rrt

計算機

?o2010年10月16日星期六至刑會通大學

(O

60至刑會通大學

61?o2010年10月16日星期六

3.6多路復用技術(shù)

多路復用的基本概念

多

多

高速通信線路

路

路

復

復

用

用

器

器

2010年10月16日星期六

61多路復用技術(shù)的分類

頻分多路復用FDM

波分多路復用WDM

時分多路復用TDM

2010年10月16日星期六會刑會通大學

|^,6.2頻分多路復用

.JI＜每路信道的信號以不同的載波頻率進行調(diào)制;

各個載波頻率是不重疊的，那么一條通信線路就可以同

Channel2

Channel1Channel3

60646872

頻率(KHz)

(b)

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蠹24路音頻信道復用在一條通信線路上；

除路音頻模擬信號在送到多路復用器之前，要通過一

濠個PCM編碼器

每個字節(jié)的長度為8位，其中7位是數(shù)據(jù)位，工位用于

信道控制；

每幀由24x8=192位組成，附加一位作為幀開始標志

位，所以每幀共有193位；

發(fā)送一幀需要125毫秒；

T1載波的數(shù)據(jù)傳輸速率為L544Mb/s。

65?O2010年10月16日星期六至刑會通大學

.3波分多路復用

光纖通道(fiberopticchannel)技術(shù)采用了波長

分隔多路復用方法，簡稱為波分復用WDM;

在一根光纖上復用80路或更多路的光載波信號稱為

密集波分復用DWDM;

目前一根單模光纖的數(shù)據(jù)傳輸速率最高可以達到

20Gb/so

66?O2010年10月16日星期六至刑會通大學

波分多路復用

共享光纖

光纖1的波譜光纖3

的波譜的波譜

光纖1光纖3

光纖光纖

2共享光纖4

的波譜的波譜

光纖2光纖4

2010年10月16日星期六

W3.6.4時分多路復用

國時分多路復用是修信道用于傳輸?shù)臅r間劃分為若干個時

k間片;

：售每個用戶分得一個時間片；

》在其占有的時間片內(nèi)，用戶使用通信信道的全部帶寬。

68?o2010年10月16日星期六至刑會通大學

11寸分多路復用的分類

步時分多路復用

時間片1---------*,*----------時間片2時間片n

124.???n13????n........1234????n

統(tǒng)計時分多路復用

時間片1---------x-----------時間片2時間片n

1245m1257m1234

69<O2010年10月16日星期六至刑會通大學

.7廣域網(wǎng)中的數(shù)據(jù)交換技術(shù)

,廣域網(wǎng)中的數(shù)據(jù)交換技術(shù)

線路交換(circuitexchanging)

存儲轉(zhuǎn)發(fā)(store-and-forwardexchanging)

交蕤

存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換技術(shù)

才艮文(messageexchanging)

報文分組交換(packetexchanging)至刑會通大學

H3.7.1線路交換方式

^^3線路交換是面向連接的服務(wù)；

）兩臺計算機通過通信子網(wǎng)進行數(shù)據(jù)交換之前，首先

需:要在通信子網(wǎng)中建立一個實際的物理線路連接；

線路交換在數(shù)據(jù)傳輸過程中要經(jīng)過建立連接、數(shù)據(jù)

傳輸與釋放連接的三個階段；

線路交換方式的優(yōu)點是：通信實時性強，適用于交

互式會話類通信；

線路交換方式的缺點是：對突發(fā)性通信不適應(yīng)，系

統(tǒng)效率低，系統(tǒng)不具有存儲數(shù)據(jù)的能力，

交通量。

_________

711O2010年10月16日星期六至刑會通大學

線

路

建

立

數(shù)

據(jù)

傳

轆

線

路

釋

放

至刑會通大學

2010年10月16日星期六

.2存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換方式

語轉(zhuǎn)發(fā)交換方式與線路交換方式的主要區(qū)別

發(fā)送的數(shù)據(jù)與目的地址、源地址、控制信息按照

一定格式組成一個數(shù)據(jù)單元（報文或報文分組）

進入通信子網(wǎng)；

通信子網(wǎng)中的結(jié)點是通信控制處理機，它負責完

成數(shù)據(jù)單元的接收、差錯校驗、存儲、路選和轉(zhuǎn)

發(fā)功能。

73?O2010年10月16日星期六至刑會通大學

:逡存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式的優(yōu)點

!3由于通信子網(wǎng)中的通信控制處理機可以存儲分組，多

3E個分組可以共享通信信道，線路利用率高；

恚通信子網(wǎng)中通信控制處理機具有路選功能，可以動態(tài)

隗擇報文分組通過通信子網(wǎng)的最佳路徑；

7T以平滑通信量，提高系統(tǒng)效率；

分組在通過通信子網(wǎng)中的每個通信控制處理機時，均

要進行差錯檢查與糾錯處理，因此可以減少傳輸錯誤,

提高系統(tǒng)可靠性；

通過通信控制處理機可以對不同通信速率的線路進行

轉(zhuǎn)換，也可以對不同的數(shù)據(jù)代碼格式進行變換。

74<O2010年10月16日星期六至刑會通大學

滂普艮文與報文分組

數(shù)據(jù)通過通信子網(wǎng)傳輸時可以有報文(message)

與報文分組(packet)兩種方式；

報文傳輸：不管發(fā)送數(shù)據(jù)的長度是多少，都把它

當作一個邏輯單元發(fā)送；

報文分組傳輸：限制一次傳輸數(shù)據(jù)的最大長度，

如果傳輸數(shù)據(jù)超過規(guī)定的最大長度，發(fā)送結(jié)點就

將它分成多個報文分組發(fā)送。

報文和報文分組結(jié)構(gòu)

報文號目的地址源地址數(shù)據(jù)校驗

報文分組:報文號報文分組號目的地址源地址報文分組數(shù)據(jù)校驗

由于分組長度較短，在傳輸出錯時，檢錯容易并且重

發(fā)花費的時間較少；

限定分組最大數(shù)據(jù)長度，有利于提高存儲轉(zhuǎn)發(fā)結(jié)點的

存儲空間利用率與傳輸效率；

公用數(shù)據(jù)網(wǎng)采用的是分組交換技術(shù)。

?2010年10月16日星期六呈例會通丈等

,7.3數(shù)據(jù)報方式

數(shù)據(jù)報是分組存儲轉(zhuǎn)發(fā)的一種形式；

在數(shù)據(jù)報方式中，分組傳送之間不需要預先在源

主機與目的主機之間建立“線路連接”；

源主機所發(fā)送的每一個分組都可以獨立地選擇一

條傳輸路徑;

每個分組在通信子網(wǎng)中可能是通過不同的傳輸￡

徑到達目的主機。

?O2010年10月16日星期六至刑會通大學

數(shù)據(jù)報方式的工作原理示意圖

?O2010年10月16日星期六至刑會通大學

國逑攵據(jù)報工作方式的特

行網(wǎng)

同一報文的不同分組到達目的結(jié)點時可能出現(xiàn)亂序、

舞薄重復與丟失現(xiàn)象；

每一個分組在傳輸過程中都必須帶有目的地址與源地

址;

數(shù)據(jù)報方式報文傳輸延遲較大，適用于突發(fā)性通信,

不適用于長報文、會話式通信。

79<O2010年10月16日星期六至刑會通大學

74虛電路方I

導電路方式試圖修數(shù)據(jù)報方式與線路交換方式結(jié)合起

L處分發(fā)揮兩種方法的優(yōu)點，以達到最佳的數(shù)據(jù)交

蒙^效果；

P信攵據(jù)報方式在分組發(fā)送之前，發(fā)送方與接收方之間不

“甯要預先建立連接。虛電路方式在分組發(fā)送之前，需

要在發(fā)送方和接收方建立一條邏輯連接的虛電路；

虛電路方式與線路交換方式相同，整個通信過程分為

.以下三個階段：虛電路建立、數(shù)據(jù)傳輸與虛電路釋放

11階段。

2010年10月16日星期六至刑會通大學

式

圖

T

虛

電

路

建

立

—

彳

數(shù)

據(jù)

傳

輸

*

虛

電

路

拆

除

。

至刑會通大學

2010年10月16日星期六

電路的特點

每次分組發(fā)送之前，必須在發(fā)送方與接收方之間建立

IB-條邏輯連接。這是因為不需要真正去建立一條物理鏈

連接發(fā)送方與接收方的物理鏈路已經(jīng)存在；

次通信的所有分組都通過這條虛電路順序傳送，因此

「報文分組不必帶目的地址、源地址等輔助信息。分組到

達目的結(jié)點時不會出現(xiàn)丟失、重復與亂序的現(xiàn)象；

分組通過虛電路上的每個結(jié)點時，結(jié)點只需要做差錯檢

，則，而不需要做路徑選擇；

信子網(wǎng)中每個結(jié)點可以和任何結(jié)點建立多條虛電路連

2010年10月16日星期六至刑會通大學

』編稿虛電路方式與線路交換方式的不同之處

軍虛電路是在傳輸分組時建立起的邏輯連接，稱為

|“虛電路”是因為這種電路不是專用的。每個結(jié)點

爛倒其他結(jié)點間可能有無數(shù)條虛電路存在；

短:一個結(jié)點可以同時與多個結(jié)點之間具有虛電路；

每條虛電路支持特定的兩個結(jié)點之間的數(shù)據(jù)傳輸。

由于虛電路方式具有分組交換與線路交換兩種方式的

優(yōu)點，因此在計算機網(wǎng)絡(luò)中得到了廣泛的應(yīng)用。

83O2010年10月16日星期六至刑會通大學

.7.5ATM交換方式

TM是一種面向連接的技術(shù)；

用小的、固定長度53字節(jié)的信元作為數(shù)據(jù)傳輸單元;

點能夠支持數(shù)字、語音、圖像、視頻等多媒體通信；

ATM以統(tǒng)計時分多路復用方式動態(tài)分配網(wǎng)絡(luò)帶寬，網(wǎng)

絡(luò)傳輸延時小，適應(yīng)實時通信的要求;

ATM沒有鏈路級糾錯與流量控制，協(xié)議簡單，數(shù)據(jù)交

換效率高；

ATM采用兩級虛電路機制，增加了虛電路分配的靈活

性；

ATM的數(shù)據(jù)傳輸速率可以在155Mb/s?2.4Gb/s

2010年10月16日星期六星的會通丈等

言元有一個5字節(jié)的信元頭(header)與一個48字節(jié)

的用戶\T數(shù)M據(jù)信(元us結(jié)er構(gòu)data),信元長度為53字節(jié)。

kTM是一種高速分組交換技術(shù)，交換的基本數(shù)據(jù)傳輸

■生春A元TM是交信換元方；式中，文本、語音、視頻等所數(shù)據(jù)將被

I于解為長度固定的信元(Cell);

物理鏈路(PhysicalLink)

虛通路(VP,VirtualPath)

虛通道(VC,VirtualChannel)

虛通路連接與虛通道連接

(a)虛通路連接

支持遠程教學的ATM網(wǎng)

88<O2010年10月16日星期六至刑會通大學

用于多媒體傳輸?shù)奶撏ǖ?/p>

虛通路

虛通道VCI=1（文本）

信元5信元4信元3信元2信元1

虛通道VCI=2（聲音）

怎兀5信元4信元3信元2怎兀1

虛通道VCI=3（視頻）A

信元5信元4信元3信元2信元1

、U

2010年10月16日星期六至刑會通大學

建第8同步數(shù)字體系SDH

；*3：8.1SDH發(fā)展的背景

早期的數(shù)字傳輸系統(tǒng)與設(shè)備在運行過程中暴露出固

的弱點：

◎數(shù)據(jù)傳輸速率不標準，存在著TI與E工兩個互不兼容的

標準，在高次群的速率方面，日本又使用了第三種不

兼容的標罐；

光設(shè)備接口標準不規(guī)范，沒有國際的標準規(guī)范，各個