第3章数据传输与通信基础

1、第第3 3章章 数据传输与通信基础数据传输与通信基础 3.13.1数据通信的基本概念数据通信的基本概念 3.23.2数据传输技术数据传输技术 3.33.3多路复用技术多路复用技术 3.43.4数据交换技术数据交换技术 3.53.5差错控制技术差错控制技术 3.63.6传输介质传输介质 3.73.7实训：制作双绞线跳线实训：制作双绞线跳线 上一页上一页 下一页下一页 目目 录录 结结 束束 本本 节节 3.1 3.1 数据通信的基本概念数据通信的基本概念 3.1.1 数据和信号数据和信号 数据有模拟数据和数字数据两种形式。数据有模拟数据和数字数据两种形式。 模拟数据是在一定时间间隔内，连续变化的

2、数模拟数据是在一定时间间隔内，连续变化的数 据。因为模拟数据具有连续性的特点，所以它可据。因为模拟数据具有连续性的特点，所以它可 以取无限多个数值。例如声音、电视图像信号等以取无限多个数值。例如声音、电视图像信号等 都是连续变化的，都表现为模拟数据。都是连续变化的，都表现为模拟数据。 数字数据是表现为离散量的数据，只能取有限数字数据是表现为离散量的数据，只能取有限 个数值。在计算机中一般采用二进制形式，只有个数值。在计算机中一般采用二进制形式，只有 “0”和和“1”两个数值。在数据通信中，人们习惯两个数值。在数据通信中，人们习惯 将被传输的二进制代码的将被传输的二进制代码的0、1称为码元。称为

3、码元。 在通信系统中，数据需要转换为电信号的形式在通信系统中，数据需要转换为电信号的形式 从一点传到另一点。电信号相应有两种基本形式：从一点传到另一点。电信号相应有两种基本形式： 模拟信号和数字信号。用数字信号进行的传输称模拟信号和数字信号。用数字信号进行的传输称 为数字传输，用模拟信号进行的传输称为模拟传为数字传输，用模拟信号进行的传输称为模拟传 输。输。 上一页上一页 下一页下一页 目目 录录 结结 束束 本本 节节 3.1.2 数据通信数据通信 数据通信的基本目的是在接收方与发送方之间数据通信的基本目的是在接收方与发送方之间 交换信息。也就是将数据信息通过相应的传输线交换信息。也就是将数

4、据信息通过相应的传输线 路从一台机器传送到另一台机器。这里所说的机路从一台机器传送到另一台机器。这里所说的机 器可以是计算机、终端设备以及其它任何通信设器可以是计算机、终端设备以及其它任何通信设 备。备。 数据在计算机中是以离散的二进制数字信号表数据在计算机中是以离散的二进制数字信号表 示的，但在数据通信过程中，它是以数字信号方示的，但在数据通信过程中，它是以数字信号方 式表示，还是以模拟信号方式表示，主要取决于式表示，还是以模拟信号方式表示，主要取决于 选用的通信信道所允许传输的信号类型。如果通选用的通信信道所允许传输的信号类型。如果通 信信道不允许直接传输计算机所产生的数字信号，信信道不允

5、许直接传输计算机所产生的数字信号， 那么就需要在发送端将数字信号变换成模拟信号，那么就需要在发送端将数字信号变换成模拟信号， 在接收端再将模拟信号还原成数字信号，这个过在接收端再将模拟信号还原成数字信号，这个过 程被称为调制解调。程被称为调制解调。 上一页上一页 下一页下一页 目目 录录 结结 束束 本本 节节 3.1.3 信道、带宽和数据传输率信道、带宽和数据传输率 1信道信道 信道是信号传输的通道，主要包括通信设备和信道是信号传输的通道，主要包括通信设备和 传输媒体。这些媒体可以是有形媒体传输媒体。这些媒体可以是有形媒体(如电缆、如电缆、 光纤光纤)或无形媒体或无形媒体(如传输电磁波的空间

6、如传输电磁波的空间)。 信道可以按不同的方法分类：信道可以按不同的方法分类： 按照传输媒体来分，可分为有线信道和无线按照传输媒体来分，可分为有线信道和无线 信道；信道； 按照传输信号的种类，信道又分为模拟信道按照传输信号的种类，信道又分为模拟信道 和数字信道；和数字信道； 按照使用权限又可分为专用信道和公用信道按照使用权限又可分为专用信道和公用信道 等。等。 上一页上一页 下一页下一页 目目 录录 结结 束束 本本 节节 2带宽带宽 带宽是指频率范围，即最高频率与最低频率的带宽是指频率范围，即最高频率与最低频率的 差值，其单位是赫兹（差值，其单位是赫兹（Hz）。在计算机网络中）。在计算机网络中

7、 能够遇到的带宽包括信号的带宽和信道的带宽。能够遇到的带宽包括信号的带宽和信道的带宽。 任何一个实际传输的信号都可以分解成一系列不任何一个实际传输的信号都可以分解成一系列不 同频率、不同幅度的正弦信号，其中具有较大能同频率、不同幅度的正弦信号，其中具有较大能 量比率的正弦信号最高频率与最低频率的差值，量比率的正弦信号最高频率与最低频率的差值， 就是信号的带宽。就是信号的带宽。 信道的带宽是指能够通过信道的正弦信号的频信道的带宽是指能够通过信道的正弦信号的频 率范围，即信道可传送的正弦信号的最高频率与率范围，即信道可传送的正弦信号的最高频率与 最低频率之差。最低频率之差。 一般说来信号能在某信道

8、上传输的前提条件是一般说来信号能在某信道上传输的前提条件是 信号的频率范围在信道可传输的频率范围内，否信号的频率范围在信道可传输的频率范围内，否 则就需要对信号进行频谱搬移、压缩等相应的处则就需要对信号进行频谱搬移、压缩等相应的处 理。理。 上一页上一页 下一页下一页 目目 录录 结结 束束 本本 节节 3数据传输速率数据传输速率 数据传输速率是描述数据传输系统的重要技术数据传输速率是描述数据传输系统的重要技术 指标之一。数据传输速率在数值上等于每秒钟传指标之一。数据传输速率在数值上等于每秒钟传 输所构成数据代码的二进制比特数，单位为比特输所构成数据代码的二进制比特数，单位为比特 /秒秒(bi

9、t/second)记做记做bps。对于二进制数据，数据。对于二进制数据，数据 传输速率为：传输速率为：S = 1/t(bps) 需要指出的是带宽和数据传输速率之间并没有需要指出的是带宽和数据传输速率之间并没有 直接对应的关系，一般来说，高数据速率，也意直接对应的关系，一般来说，高数据速率，也意 味着大带宽，但与信道信噪比存在着关系。味着大带宽，但与信道信噪比存在着关系。 上一页上一页 下一页下一页 目目 录录 结结 束束 本本 节节 3.1.4 数据的传输方式数据的传输方式 1单工通信方式单工通信方式 在单工通信方式中，数据信息只能向一个方向在单工通信方式中，数据信息只能向一个方向 传输，任何

10、时候都不能改变数据的传送方向。如传输，任何时候都不能改变数据的传送方向。如 图图3.2所示，其中所示，其中A端只能作为发射端发送资料，端只能作为发射端发送资料， B端只能作为接收端接收资料。为使双方能单工端只能作为接收端接收资料。为使双方能单工 通信，还需一根线路用于控制。单工通信的信号通信，还需一根线路用于控制。单工通信的信号 传输链路一般由两条线路组成，一条用于传输数传输链路一般由两条线路组成，一条用于传输数 据，另一条用于传送控制信号，通常又称为二线据，另一条用于传送控制信号，通常又称为二线 制。如：收音机、电视的信号传输方式就是单工制。如：收音机、电视的信号传输方式就是单工 通信。通信

11、。 上一页上一页 下一页下一页 目目 录录 结结 束束 本本 节节 2半双工通信方式半双工通信方式 在半双工通信方式中，数据信息可以双向传送，在半双工通信方式中，数据信息可以双向传送， 但必须是交替进行，同一时刻一个信道只允许单但必须是交替进行，同一时刻一个信道只允许单 方向传送。如图方向传送。如图3.3所示，其中所示，其中A端和端和B端都具有端都具有 发送和接收装置，但传输线路只有一条，若想改发送和接收装置，但传输线路只有一条，若想改 变信息的传送方向，需由开关进行切换。适用于变信息的传送方向，需由开关进行切换。适用于 终端之间的会话式通信，但由于通信中要频繁地终端之间的会话式通信，但由于通

12、信中要频繁地 调换信道的方向，故效率较低。如：对讲机的通调换信道的方向，故效率较低。如：对讲机的通 信方式。信方式。 上一页上一页 下一页下一页 目目 录录 结结 束束 本本 节节 3全双工通信方式全双工通信方式 全双工通信能在两个方向上同时发送和接收信全双工通信能在两个方向上同时发送和接收信 息，如图息，如图3.4所示，它相当于把两个相反方向的所示，它相当于把两个相反方向的 单工通信方式组合起来，因此一般采用四线制。单工通信方式组合起来，因此一般采用四线制。 全双工通信效率高，控制简单，但组成系统造价全双工通信效率高，控制简单，但组成系统造价 高，适用于计算机之间通信。如：计算机网络、高，适

13、用于计算机之间通信。如：计算机网络、 手机通信的方式。手机通信的方式。 上一页上一页 下一页下一页 目目 录录 结结 束束 本本 节节 3.2 3.2 数据传输技术数据传输技术 3.2.1 基带传输基带传输 在数据通信中，电信号所固有的基本频率叫基在数据通信中，电信号所固有的基本频率叫基 本频带，简称为基带。这种电信号就叫做基带信本频带，简称为基带。这种电信号就叫做基带信 号。在数字通信信道上，直接传送基带信号的方号。在数字通信信道上，直接传送基带信号的方 法称为基带传输。法称为基带传输。 在发送端基带传输的信源数据经过编码器变换，在发送端基带传输的信源数据经过编码器变换， 变为直接传输的基带

14、信号；在接收端由解码器恢变为直接传输的基带信号；在接收端由解码器恢 复成与发送端相同的数据。基带传输是一种最基复成与发送端相同的数据。基带传输是一种最基 本的数据传输方式。本的数据传输方式。 上一页上一页 下一页下一页 目目 录录 结结 束束 本本 节节 3.2.2 频带传输频带传输 频带传输技术就是利用调制器把二进制信号调频带传输技术就是利用调制器把二进制信号调 制成能在公共电话线上传输的音频信号制成能在公共电话线上传输的音频信号(模拟信模拟信 号号)，将音频信号在传输介质中传送到接收端后，将音频信号在传输介质中传送到接收端后， 再经过解调器的解调，把音频信号还原成二进制再经过解调器的解调，

15、把音频信号还原成二进制 的电信号。的电信号。 频带传输的优点是克服了电话线上不能传送基频带传输的优点是克服了电话线上不能传送基 带信号的缺点，用于语音通信的电话交换网技术带信号的缺点，用于语音通信的电话交换网技术 成熟，造价较低，而且能够实现多任务的目的，成熟，造价较低，而且能够实现多任务的目的， 从而提高了通信线路的利用率。但其缺点是数据从而提高了通信线路的利用率。但其缺点是数据 传输速率和系统效率较低。传输速率和系统效率较低。 上一页上一页 下一页下一页 目目 录录 结结 束束 本本 节节 3.2.3 宽带传输宽带传输 宽带系统是指具有比话音信道宽带系统是指具有比话音信道(4kHz)带宽更

16、宽带宽更宽 的信道。使用这种宽带技术进行传输的系统，称的信道。使用这种宽带技术进行传输的系统，称 为宽带传输系统。宽带传输系统可以进行高速的为宽带传输系统。宽带传输系统可以进行高速的 数据传输，并且允许在同一信道上进行数字信息数据传输，并且允许在同一信道上进行数字信息 和模拟信息服务。和模拟信息服务。 上一页上一页 下一页下一页 目目 录录 结结 束束 本本 节节 3.2.4 串行通信与并行通信串行通信与并行通信 1串行通信串行通信 在计算机中，通常是用在计算机中，通常是用8位的二进制代码来表位的二进制代码来表 示一个字符。在数据通信中，人们可以按图示一个字符。在数据通信中，人们可以按图3.6

17、 所示的方式，将待传送的每个字符的二进制代码所示的方式，将待传送的每个字符的二进制代码 按由低位到高位的顺序依次进行发送，到达对方按由低位到高位的顺序依次进行发送，到达对方 后，再由通信接收装置将二进制代码还原成字符后，再由通信接收装置将二进制代码还原成字符 的方式称为串行通信。串行通信方式的传输速率的方式称为串行通信。串行通信方式的传输速率 较低，但只需要在接收端与发送端之间建立一条较低，但只需要在接收端与发送端之间建立一条 通信信道，因此费用低。目前，在远程通信中，通信信道，因此费用低。目前，在远程通信中， 人们一般采用串行通信方式。人们一般采用串行通信方式。 上一页上一页 下一页下一页

18、目目 录录 结结 束束 本本 节节 2并行通信并行通信 人们可以利用多条并行的通信线路，将表示一人们可以利用多条并行的通信线路，将表示一 个字符的个字符的8位二进制代码同时通过位二进制代码同时通过8条对应的通信条对应的通信 信道发送出去，每次发送一个字符代码，这种工信道发送出去，每次发送一个字符代码，这种工 作方式称为并行通信。并行通信的特点是，通信作方式称为并行通信。并行通信的特点是，通信 过程中，收发双方之间必须建立并行的多条通信过程中，收发双方之间必须建立并行的多条通信 信道，在同样传输速率的情况下，并行通信在单信道，在同样传输速率的情况下，并行通信在单 位时间内所传送的码元数是串行通信

19、的位时间内所传送的码元数是串行通信的n倍。但倍。但 是，由于要建立多个通信信道，因此造价较高，是，由于要建立多个通信信道，因此造价较高， 一般用于近距离传输。一般用于近距离传输。 上一页上一页 下一页下一页 目目 录录 结结 束束 本本 节节 3.2.5 同步技术同步技术 1位同步位同步 位同步是指接收端和发送端的二进制位信号在位同步是指接收端和发送端的二进制位信号在 时间上一致，这就要求接收端要根据发送端发送时间上一致，这就要求接收端要根据发送端发送 数据的起止时间和时钟频率来校正自己的时间基数据的起止时间和时钟频率来校正自己的时间基 准与时钟频率。准与时钟频率。 2字符同步字符同步 标准的

20、标准的ASCII字符是由字符是由8bit二进制二进制0、1组成。组成。 发送端以发送端以8bit为一个字符单元来发送，接收端也为一个字符单元来发送，接收端也 以以8bit的字符单元来接收。保证收发双方正确传的字符单元来接收。保证收发双方正确传 输字符的过程就叫做字符同步。输字符的过程就叫做字符同步。 上一页上一页 下一页下一页 目目 录录 结结 束束 本本 节节 3.3 3.3 多路复用技术多路复用技术 在长途通信中，一些高容量的同轴电缆、卫星在长途通信中，一些高容量的同轴电缆、卫星 设施以及光缆，其可传输的频率带宽很宽，为了设施以及光缆，其可传输的频率带宽很宽，为了 高效合理地利用这些资源，

21、出现了多路复用技术。高效合理地利用这些资源，出现了多路复用技术。 多路复用就是在单一的通信线多路复用就是在单一的通信线(一条物理电缆线一条物理电缆线)上，上， 同时传输多个不同来源的信息。从不同发送端发同时传输多个不同来源的信息。从不同发送端发 出的信息出的信息S1，S2，Sn，先由复合器复合为一个，先由复合器复合为一个 信息，再通过单一信道传输至接收端。接收前先信息，再通过单一信道传输至接收端。接收前先 由分离器分出各个信号，再被各接收端接收。可由分离器分出各个信号，再被各接收端接收。可 见，多路复用需经复合、传输、分离三个过程。见，多路复用需经复合、传输、分离三个过程。 上一页上一页 下一

22、页下一页 目目 录录 结结 束束 本本 节节 3.3.1 频分多路复用频分多路复用FDM 在在FDM频分复用中，各个频段都有一定的带宽，频分复用中，各个频段都有一定的带宽， 称之为逻辑信道。为了防止相邻信道信号频率覆称之为逻辑信道。为了防止相邻信道信号频率覆 盖造成的干扰，而相邻两个信号的频率段之间设盖造成的干扰，而相邻两个信号的频率段之间设 立一定的立一定的“保护保护”带，保护带对应的频率未被使带，保护带对应的频率未被使 用，以保证各个频带互相隔离不会交叠。用，以保证各个频带互相隔离不会交叠。 上一页上一页 下一页下一页 目目 录录 结结 束束 本本 节节 3.3.2 时分多路复用时分多路复

23、用TDM 时分多路复用是将传输信号的时间进行分割，时分多路复用是将传输信号的时间进行分割， 使不同的信号在不同时间内传送，即将整个传输使不同的信号在不同时间内传送，即将整个传输 时间分为许多时间间隔时间分为许多时间间隔(称为时隙、时间片称为时隙、时间片)，每，每 个时间片被一路信号占用。也就是说个时间片被一路信号占用。也就是说TDM就是就是 通过在时间上交叉发送每一路信号的一部分来实通过在时间上交叉发送每一路信号的一部分来实 现一条线路传送多路信号。现一条线路传送多路信号。 1同步时分多路复用同步时分多路复用STDM 采用固定时间片分配方式，即将传输信号的时采用固定时间片分配方式，即将传输信号

24、的时 间按特定长度连续地划分成特定时间段，再将每间按特定长度连续地划分成特定时间段，再将每 一时间段划分成等长度的多个时间片，每个时间一时间段划分成等长度的多个时间片，每个时间 片以固定的方式分配给各路数字信号，各路数字片以固定的方式分配给各路数字信号，各路数字 信号在每一时间段都顺序分配到一个时间片。信号在每一时间段都顺序分配到一个时间片。 上一页上一页 下一页下一页 目目 录录 结结 束束 本本 节节 2异步时分多路复用异步时分多路复用ATDM 异步时分复用技术又被称为统计时分复用异步时分复用技术又被称为统计时分复用 (STDM)或智能时分复用或智能时分复用(ITDM)，它能动态地按，它能

25、动态地按 需分配时间片，避免每个时间段中出现空闲时间需分配时间片，避免每个时间段中出现空闲时间 片。片。 上一页上一页 下一页下一页 目目 录录 结结 束束 本本 节节 3.3.3 波分多路复用波分多路复用WDM 波分多路复用实质上是利用了光具有不同的波波分多路复用实质上是利用了光具有不同的波 长的特征，波分复用就是光的频分复用。随着光长的特征，波分复用就是光的频分复用。随着光 纤技术的使用，基于光信号传输的复用技术得到纤技术的使用，基于光信号传输的复用技术得到 重视。光的波分多路复用是利用波分复用设备将重视。光的波分多路复用是利用波分复用设备将 不同信道的信号调制成不同波长的光，并复用到不同

26、信道的信号调制成不同波长的光，并复用到 光纤信道上，由于波长不同，所以各路光信号互光纤信道上，由于波长不同，所以各路光信号互 不干扰，在接收方，采用波分设备将各路波长的不干扰，在接收方，采用波分设备将各路波长的 光分解出来。光分解出来。 上一页上一页 下一页下一页 目目 录录 结结 束束 本本 节节 3.3.4 码分多路复用码分多路复用CDM 码分多路复用也是一种共享信道的方法，每个码分多路复用也是一种共享信道的方法，每个 用户可在同一时间使用同样的频带进行通信用户可在同一时间使用同样的频带进行通信,但但 使用的是基于码型的分割信道的方法，即每个用使用的是基于码型的分割信道的方法，即每个用 户

27、分配一个地址码，各个码型互不重又叠，通信户分配一个地址码，各个码型互不重又叠，通信 各方之间不会相互干扰，且抗干扰能力强。各方之间不会相互干扰，且抗干扰能力强。 码分多路复用技术主要用于无线通信系统，特码分多路复用技术主要用于无线通信系统，特 别是移动通信系统，它不仅可以提高通信的话音别是移动通信系统，它不仅可以提高通信的话音 质量和数据传输的可靠性以及减少干扰对通信的质量和数据传输的可靠性以及减少干扰对通信的 影响，而且增大了通信系统的容量，笔记本电脑、影响，而且增大了通信系统的容量，笔记本电脑、 个人数字助理（个人数字助理（PDA）以及掌上电脑等移动性计）以及掌上电脑等移动性计 算机的联网

28、通信就是使用了这种技术。算机的联网通信就是使用了这种技术。 上一页上一页 下一页下一页 目目 录录 结结 束束 本本 节节 3.4 3.4 数据交换技术数据交换技术 3.4.1 电路交换电路交换 电路交换是一种直接的交换方式，它为一对需电路交换是一种直接的交换方式，它为一对需 要进行通信的装置之间提供一条临时的专用通道，要进行通信的装置之间提供一条临时的专用通道， 一般由交换机负责建立。即提供一条专用的传输一般由交换机负责建立。即提供一条专用的传输 通道，即可是物理通道又可是逻辑通道。通道，即可是物理通道又可是逻辑通道。 目前公用电话网广泛使用的交换方式就是电路目前公用电话网广泛使用的交换方式

29、就是电路 交换，经由电路交换的通信包括三个阶段：线路交换，经由电路交换的通信包括三个阶段：线路 建立阶段、数据传输阶段、线路释放阶段。建立阶段、数据传输阶段、线路释放阶段。 上一页上一页 下一页下一页 目目 录录 结结 束束 本本 节节 3.4.2 存储转发存储转发 在存储转发交换方式中，网络节点通常为一台在存储转发交换方式中，网络节点通常为一台 专用计算机，带有足够的外存，以便在数据进入专用计算机，带有足够的外存，以便在数据进入 时，进行缓冲存储。节点接收到数据之后，数据时，进行缓冲存储。节点接收到数据之后，数据 暂放在节点的存储设备之中，等输出线路空闲时，暂放在节点的存储设备之中，等输出线

30、路空闲时， 再根据数据中所附的目的地址转发到下一个合适再根据数据中所附的目的地址转发到下一个合适 的节点，如此往复，直到数据到达目标地址。的节点，如此往复，直到数据到达目标地址。 上一页上一页 下一页下一页 目目 录录 结结 束束 本本 节节 存储转发方式的优点主要有以下几点：存储转发方式的优点主要有以下几点： 由于通信子网中的节点可以存储报文由于通信子网中的节点可以存储报文(或报或报 文分组文分组)，因此多个报文，因此多个报文(或报文分组或报文分组)可以共享通可以共享通 信信道，线路利用率高；信信道，线路利用率高； 通信子网中节点具有路径选择功能，可以动通信子网中节点具有路径选择功能，可以动

31、 态选择报文态选择报文(或报文分组或报文分组)通过通信子网的最佳路通过通信子网的最佳路 径，同时可以平滑通信量，提高系统效率；径，同时可以平滑通信量，提高系统效率； 报文报文(或报文分组或报文分组)在通过通信子网中的每个在通过通信子网中的每个 节点时，均要进行差错检查与纠错处理，因此可节点时，均要进行差错检查与纠错处理，因此可 以减少传输错误，提高系统可靠性；以减少传输错误，提高系统可靠性； 通过节点，可以对不同通信速率的线路进行通过节点，可以对不同通信速率的线路进行 速率转换，也可以对不同的数据代码格式进行交速率转换，也可以对不同的数据代码格式进行交 换。换。 上一页上一页 下一页下一页 目

32、目 录录 结结 束束 本本 节节 1报文交换方式报文交换方式 报文交换方式就是用户把需要传输的数据，分报文交换方式就是用户把需要传输的数据，分 割成一定大小的报文。每一个报文由传输的数据割成一定大小的报文。每一个报文由传输的数据 和报头组成，报头中有源地址和目标地址。报文和报头组成，报头中有源地址和目标地址。报文 由发送端发送，在节点处被暂时存储，节点根据由发送端发送，在节点处被暂时存储，节点根据 报头中的目标地址为报文进行路径选择，当报文报头中的目标地址为报文进行路径选择，当报文 要发送的目的地址线路空闲时，节点立即将报文要发送的目的地址线路空闲时，节点立即将报文 发送到目的地。发送到目的地

33、。 报文交换的主要应用领域是电子邮件、电报、报文交换的主要应用领域是电子邮件、电报、 非紧急的业务查询和应答。非紧急的业务查询和应答。 上一页上一页 下一页下一页 目目 录录 结结 束束 本本 节节 2分组交换方式分组交换方式 分组交换方式也称包交换方式，该方式是把长分组交换方式也称包交换方式，该方式是把长 的报文分成若干较短的报文分组，以报文分组为的报文分成若干较短的报文分组，以报文分组为 单位进行发送、暂存和转发。每个报文分组，除单位进行发送、暂存和转发。每个报文分组，除 要传送数据地址信息外，还有数据分组编号。报要传送数据地址信息外，还有数据分组编号。报 文在发送端被分组后，各组报文可按

34、不同的传输文在发送端被分组后，各组报文可按不同的传输 路径进行传输，经过节点时，同样要存储、转发，路径进行传输，经过节点时，同样要存储、转发， 最后在接收端将各报文分组按编号再重新组成报最后在接收端将各报文分组按编号再重新组成报 文。文。 上一页上一页 下一页下一页 目目 录录 结结 束束 本本 节节 数据报方式数据报方式 数据报交换方式把任一个分组都当作单独的数据报交换方式把任一个分组都当作单独的 “小报文小报文”来处理，而不管它属于哪个报文的分来处理，而不管它属于哪个报文的分 组。组。 数据报工作方式具有以下特点：数据报工作方式具有以下特点： 同一报文的不同分组可以由不同的传输路径同一报文

35、的不同分组可以由不同的传输路径 通过通信子网；通过通信子网； 同一报文的不同分组到达目的节点时可能出同一报文的不同分组到达目的节点时可能出 现乱序、重复与丢失现象；现乱序、重复与丢失现象； 每一个分组在传输过程中都必须带有目的地每一个分组在传输过程中都必须带有目的地 址与源地址；址与源地址； 数据报方式报文传输延迟较大，适用于突发数据报方式报文传输延迟较大，适用于突发 性通信，不适用于长报文、会话式通信。性通信，不适用于长报文、会话式通信。 上一页上一页 下一页下一页 目目 录录 结结 束束 本本 节节 虚电路方式虚电路方式 所谓虚电路就是两个用户的终端设备在开始互所谓虚电路就是两个用户的终端

36、设备在开始互 相发送和接收数据之前需要通过通信网络建立逻相发送和接收数据之前需要通过通信网络建立逻 辑上的连接，一旦这种连接建立，直至用户不需辑上的连接，一旦这种连接建立，直至用户不需 要发送和接收数据时清除这种连接。要发送和接收数据时清除这种连接。 其主要的特点是：所有分组都必须沿着事先建其主要的特点是：所有分组都必须沿着事先建 立的虚电路传输，存在一个虚呼叫建立阶段和拆立的虚电路传输，存在一个虚呼叫建立阶段和拆 除阶段除阶段(清除阶段清除阶段)。与电路交换相比，并不意味。与电路交换相比，并不意味 着实体间存在像电路交换方式那样的专用线路，着实体间存在像电路交换方式那样的专用线路， 而是选定

37、了特定路径进行传输，分组所途经的所而是选定了特定路径进行传输，分组所途经的所 有节点都对这些分组进行存储有节点都对这些分组进行存储/转发，这是与电转发，这是与电 路交换的实质上的区别。路交换的实质上的区别。 上一页上一页 下一页下一页 目目 录录 结结 束束 本本 节节 3信元交换方式信元交换方式 异步传输模式异步传输模式ATM从本质上看，也是一种高速从本质上看，也是一种高速 分组交换技术。分组交换的基本数据传输单元是分组交换技术。分组交换的基本数据传输单元是 分组，而分组，而ATM的基本数据传输单元是信元。它的基本数据传输单元是信元。它 将数字、语音、图像等所有的数字信息分解为长将数字、语音

38、、图像等所有的数字信息分解为长 度固定的信元度固定的信元(cell)。信元由信元头和信息段组成，。信元由信元头和信息段组成， 传输系统通过信元头识别通路。在传输系统通过信元头识别通路。在ATM中规定中规定 每个信元有一个每个信元有一个5byte信元头与一个信元头与一个48byte的信息的信息 段，信元长度为段，信元长度为53byte。这样，每个信元进行传。这样，每个信元进行传 输都花费同样的时间，从而可以把信道的时间划输都花费同样的时间，从而可以把信道的时间划 分为一个时间片序列，每个时间片用来传输一个分为一个时间片序列，每个时间片用来传输一个 信元。信元。 上一页上一页 下一页下一页 目目

39、录录 结结 束束 本本 节节 3.5 3.5 差错控制技术差错控制技术 3.5.1 差错产生的原因与差错类型差错产生的原因与差错类型 我们把通过通信信道后接收数据与发送数据不我们把通过通信信道后接收数据与发送数据不 一致的现象称为传输差错，常简称为差错。差错一致的现象称为传输差错，常简称为差错。差错 的产生是不可避免的，我们的任务是分析差错产的产生是不可避免的，我们的任务是分析差错产 生的原因与差错类型，研究检查是否出现差错及生的原因与差错类型，研究检查是否出现差错及 如何纠正差错，即差错控制方法。如何纠正差错，即差错控制方法。 当数据从信源出发，经过通信信道时，由于通当数据从信源出发，经过通

40、信信道时，由于通 信信道总是有一定的噪声存在，在到达信宿时，信信道总是有一定的噪声存在，在到达信宿时， 接收信号将是信号与噪声的叠加。在接收端，接接收信号将是信号与噪声的叠加。在接收端，接 收电路在取样时判断信号电平。如果噪声对信号收电路在取样时判断信号电平。如果噪声对信号 叠加的结果在电平判决时出现错误，就会引起传叠加的结果在电平判决时出现错误，就会引起传 输数据的错误。输数据的错误。 上一页上一页 下一页下一页 目目 录录 结结 束束 本本 节节 3.5.2 误码率误码率 误码率是指二进制码元在数据传输系统中被传误码率是指二进制码元在数据传输系统中被传 错的概率，它在数值上近似等于错的概率

41、，它在数值上近似等于Pe=Ne/N 式中：式中：N为传输的二进制码元总数，为传输的二进制码元总数，Ne为被传错的为被传错的 码元数。码元数。 在理解误码率定义时，应注意以下几个问题：在理解误码率定义时，应注意以下几个问题： 误码率应该是衡量数据传输系统正常工作状误码率应该是衡量数据传输系统正常工作状 态下传输可靠性的参数。态下传输可靠性的参数。 对于一个实际的数据传输系统，不能笼统地对于一个实际的数据传输系统，不能笼统地 说误码率越低越好，要根据实际传输要求提出误说误码率越低越好，要根据实际传输要求提出误 码率要求；在数据传输速度确定后，误码率越低，码率要求；在数据传输速度确定后，误码率越低，

42、 传输系统设备越复杂，造价越高。传输系统设备越复杂，造价越高。 对于实际数据传输系统，如果传输的不是二对于实际数据传输系统，如果传输的不是二 进制码元，要折合成二进制码元来计算。进制码元，要折合成二进制码元来计算。 上一页上一页 下一页下一页 目目 录录 结结 束束 本本 节节 3.5.3 检错码与纠错码检错码与纠错码 人们在设计差错控制的具体方法时提出两种策人们在设计差错控制的具体方法时提出两种策 略：略： 让每个传输的分组带上足够的冗余信息，以让每个传输的分组带上足够的冗余信息，以 便在接收端能发现并自动纠正传输差错，即纠错便在接收端能发现并自动纠正传输差错，即纠错 码方案。码方案。 让分

43、组仅包含以使接收端发现差错的冗余信让分组仅包含以使接收端发现差错的冗余信 息，但不能确定哪一比特是错的，并且自己不能息，但不能确定哪一比特是错的，并且自己不能 纠正传输差错，即检错码方案。纠正传输差错，即检错码方案。 纠错码方法虽然有优越之处，但实现复杂、造纠错码方法虽然有优越之处，但实现复杂、造 价高、费时间，在一般的通信场合不易采用。检价高、费时间，在一般的通信场合不易采用。检 错码方法虽然需要通过重传机制达到纠错，但原错码方法虽然需要通过重传机制达到纠错，但原 理简单，实现容易，编码与解码速度快，目前正理简单，实现容易，编码与解码速度快，目前正 得到广泛地使用。得到广泛地使用。 上一页上

44、一页 下一页下一页 目目 录录 结结 束束 本本 节节 3.5.4 常用检错码常用检错码 1奇偶校验码奇偶校验码 奇偶校验码是一种最常见的检错码，它分为垂奇偶校验码是一种最常见的检错码，它分为垂 直奇偶校验码和水平奇偶校验码。直奇偶校验码和水平奇偶校验码。 垂直奇偶校验码的编码规则是在发送的数据块垂直奇偶校验码的编码规则是在发送的数据块 后附加一位校验位，该位的取值由采用的校验方后附加一位校验位，该位的取值由采用的校验方 法和原数据块中法和原数据块中“1”的个数之和决定。例如，传的个数之和决定。例如，传 输的数据信息为输的数据信息为“1010001”，采用偶校验时，附，采用偶校验时，附 加位为

45、加位为“1”，则发送的数据信息则变为，则发送的数据信息则变为 “10100011”；而采用奇校验时，附加位为；而采用奇校验时，附加位为“0”， 信息变为信息变为“10100010”。接收方只要根据校验方。接收方只要根据校验方 法即可知道接收的数据是否有错。法即可知道接收的数据是否有错。 上一页上一页 下一页下一页 目目 录录 结结 束束 本本 节节 2循环冗余编码循环冗余编码(CRC) CRC码检错方法是：将要发送的数据比特序列码检错方法是：将要发送的数据比特序列 当作一个多项式当作一个多项式f(x)的系数，在发送端用收发双的系数，在发送端用收发双 方预先约定的生成多项式方预先约定的生成多项式

46、G(x)去除，求得一个余去除，求得一个余 数多项式。将余数多项式加到数据多项式之后发数多项式。将余数多项式加到数据多项式之后发 送到接收端。在接收端用同样的生成多项式送到接收端。在接收端用同样的生成多项式G(x) 去除接收数据多项式去除接收数据多项式f(x)，得到计算余数多项式。，得到计算余数多项式。 如果计算余数多项式与接收余数多项式相同，则如果计算余数多项式与接收余数多项式相同，则 表示传输无差错；如果计算余数多项式与接收余表示传输无差错；如果计算余数多项式与接收余 数多项式不相同，则表示传输有差错，由发送方数多项式不相同，则表示传输有差错，由发送方 重发数据，直至正确为止。重发数据，直至

47、正确为止。CRC码检错能力强，码检错能力强， 实现容易，是目前应用最广的检错码编码方法之实现容易，是目前应用最广的检错码编码方法之 一。一。 上一页上一页 下一页下一页 目目 录录 结结 束束 本本 节节 3.5.5 差错控制机制差错控制机制 1停止等待方式停止等待方式 在停止等待方式中，发送方在发送完一数据帧在停止等待方式中，发送方在发送完一数据帧 后，要等待接收方的应答帧的到来。应答帧表示后，要等待接收方的应答帧的到来。应答帧表示 上一帧已正确接收，发送方就可以发送下一数据上一帧已正确接收，发送方就可以发送下一数据 帧，否则重发出错数据帧。帧，否则重发出错数据帧。 2连续工作方式连续工作方

48、式 拉回方式拉回方式 在拉回方式中，发送方可以连续向接收方发送在拉回方式中，发送方可以连续向接收方发送 数据帧，接收方对接收的数据帧进行校验，然后数据帧，接收方对接收的数据帧进行校验，然后 向发送方发回应答帧。向发送方发回应答帧。 选择重发方式选择重发方式 选择重发方式与拉回方式不同之处在于：如果选择重发方式与拉回方式不同之处在于：如果 在发送完编号为在发送完编号为5的数据帧时，接收到编号为的数据帧时，接收到编号为2的的 数据帧传输出错的应答帧，那么发送方在发送完数据帧传输出错的应答帧，那么发送方在发送完 编号为编号为5的数据帧后，只重发出错的的数据帧后，只重发出错的2号数据帧。号数据帧。 上

49、一页上一页 下一页下一页 目目 录录 结结 束束 本本 节节 3.6 3.6 传输介质传输介质 3.6.1 双绞线双绞线 1双绞线的物理特性与分类双绞线的物理特性与分类 双绞线由按规则螺旋结构排列的两根、四根或双绞线由按规则螺旋结构排列的两根、四根或 八根绝缘导线组成。它是局域网布线中最常用的八根绝缘导线组成。它是局域网布线中最常用的 一种传输介质，尤其在星型网络拓扑中，双绞线一种传输介质，尤其在星型网络拓扑中，双绞线 是必不可少的布线材料。为了降低信号的干扰程是必不可少的布线材料。为了降低信号的干扰程 度，每一对双绞线一般由两根绝缘铜导线相互缠度，每一对双绞线一般由两根绝缘铜导线相互缠 绕而

50、成，每根铜导线的绝缘层上分别涂有不同的绕而成，每根铜导线的绝缘层上分别涂有不同的 颜色，便于区别。颜色，便于区别。 上一页上一页 下一页下一页 目目 录录 结结 束束 本本 节节 2屏蔽和非屏蔽双绞线的区别屏蔽和非屏蔽双绞线的区别 屏蔽双绞线电缆最大的特点在于封装在其中的屏蔽双绞线电缆最大的特点在于封装在其中的 双绞线与外层绝缘胶皮之间有一层金属材料。屏双绞线与外层绝缘胶皮之间有一层金属材料。屏 蔽双绞线电缆的结构能减小辐射，防止信息被窃蔽双绞线电缆的结构能减小辐射，防止信息被窃 听，同时还具有较高的数据传输率但屏蔽双绞线听，同时还具有较高的数据传输率但屏蔽双绞线 电缆的价格相对较高，安装时要

51、比非屏蔽双绞线电缆的价格相对较高，安装时要比非屏蔽双绞线 困难，必须使用特殊的连接器，技术要求也比非困难，必须使用特殊的连接器，技术要求也比非 屏蔽双绞线电缆高。与屏蔽双绞线相比，非屏蔽屏蔽双绞线电缆高。与屏蔽双绞线相比，非屏蔽 双绞线电缆外面只有一层绝缘胶皮，因而重量轻、双绞线电缆外面只有一层绝缘胶皮，因而重量轻、 易弯曲、易安装，组网灵活，非常适用于结构化易弯曲、易安装，组网灵活，非常适用于结构化 布线。所以，在无特殊要求的计算机网络布线中，布线。所以，在无特殊要求的计算机网络布线中， 常使用非屏蔽双绞线电缆。常使用非屏蔽双绞线电缆。 上一页上一页 下一页下一页 目目 录录 结结 束束 本

52、本 节节 3非屏蔽双绞线的传输特性非屏蔽双绞线的传输特性 3类双绞线类双绞线 3类双绞线的最高传输频率为类双绞线的最高传输频率为16MHz，最高传，最高传 输速率为输速率为10Mbps，主要用于语音和最高传输速，主要用于语音和最高传输速 率为率为10Mbps的数据传输。的数据传输。 4类双绞线类双绞线 4类双绞线的最高传输频率为类双绞线的最高传输频率为20MHz，最高传，最高传 输速率为输速率为16Mbps，可用于语音传输和最高传输，可用于语音传输和最高传输 速率为速率为16Mbps的数据传输。的数据传输。 5类双绞线类双绞线 5类双绞线的最高传输频率为类双绞线的最高传输频率为100MHz，最

53、高传，最高传 输速率为输速率为100Mbps，可用于语音和最高传输率为，可用于语音和最高传输率为 100Mbps的数据传输。的数据传输。5类双绞线是目前网络布类双绞线是目前网络布 线的主流。线的主流。 上一页上一页 下一页下一页 目目 录录 结结 束束 本本 节节 超超5类双绞线类双绞线 超超5类双绞线的最高传输频率为类双绞线的最高传输频率为200MHz，最高，最高 传输速率为传输速率为155Mbps。与。与5类双绞线相比，超类双绞线相比，超5类类 双绞线的衰减和串扰更小，可提供更坚实的网络双绞线的衰减和串扰更小，可提供更坚实的网络 基础，目前主要用于千兆位以太网。基础，目前主要用于千兆位以太

54、网。 6类双绞线电缆类双绞线电缆 6类双绞线电缆主要应用于百兆快速以太网和类双绞线电缆主要应用于百兆快速以太网和 千兆以太网中，多采用千兆以太网中，多采用23AWG导线，传输带宽导线，传输带宽 可达可达200250 MHz，是，是5类线和超类线和超5类电缆带宽类电缆带宽 的的2倍，最大速度可达到倍，最大速度可达到1000Mbit/s。6类双绞线类双绞线 电缆改善了在串扰以及回波损耗方面的性能，更电缆改善了在串扰以及回波损耗方面的性能，更 适合于全双工的高速千兆网络的传输需求。适合于全双工的高速千兆网络的传输需求。 超超6类双绞线电缆类双绞线电缆 超超6类双绞线电缆主要应用于千兆位以太网中。类双

55、绞线电缆主要应用于千兆位以太网中。 与与6类线一样，传输带宽也是类线一样，传输带宽也是200250 MHz，最，最 大传输速度也可达到大传输速度也可达到1000Mbit/s，只是在串扰、，只是在串扰、 衰减和信噪比等方面有较大改善。衰减和信噪比等方面有较大改善。 上一页上一页 下一页下一页 目目 录录 结结 束束 本本 节节 3.6.2 同轴电缆同轴电缆 1同轴电缆的物理特性同轴电缆的物理特性 同轴电缆由内外两种导体构成，内导体是一根同轴电缆由内外两种导体构成，内导体是一根 铜质导线或多股铜线，外导体是圆柱形铜箔或用铜质导线或多股铜线，外导体是圆柱形铜箔或用 细铜丝编织的圆柱形网，内外导体之间

56、用绝缘物细铜丝编织的圆柱形网，内外导体之间用绝缘物 充填，最外层是保护性塑料外壳。充填，最外层是保护性塑料外壳。 上一页上一页 下一页下一页 目目 录录 结结 束束 本本 节节 2同轴电缆的分类与传输特性同轴电缆的分类与传输特性 同轴电缆按阻抗特性主要分为同轴电缆按阻抗特性主要分为75电缆和电缆和50 电缆。电缆。 50电缆根据直径又分为粗同轴电缆电缆根据直径又分为粗同轴电缆(粗缆粗缆)和和 细同轴电缆细同轴电缆(细缆细缆)两种。粗同轴电缆直径为两种。粗同轴电缆直径为 10mm，在传输速率为，在传输速率为10Mbps时，传输距离可达时，传输距离可达 500米。细同轴电缆直径为米。细同轴电缆直径

57、为5mm，在传输速率为，在传输速率为 10Mbps时，传输距离可达时，传输距离可达185米。粗同轴电缆价米。粗同轴电缆价 格较高，安装复杂，一般需要专业人员进行操作。格较高，安装复杂，一般需要专业人员进行操作。 75电缆主要用于传送模拟信号，这种电缆也叫宽电缆主要用于传送模拟信号，这种电缆也叫宽 带（带（Broad band）同轴电缆。宽带同轴电缆由于）同轴电缆。宽带同轴电缆由于 其频带宽，故能将语音、图像、图形、数据同时其频带宽，故能将语音、图像、图形、数据同时 在一条电缆上传送。在一条电缆上传送。 上一页上一页 下一页下一页 目目 录录 结结 束束 本本 节节 3.6.3 光纤光纤 1光纤

58、的物理特性光纤的物理特性 光纤是一种直径为光纤是一种直径为50100m的柔软、能传导的柔软、能传导 光束的传输介质，多种玻璃和塑料可以用来制造光束的传输介质，多种玻璃和塑料可以用来制造 光纤，计算机网络中的光纤主要是采用石英玻璃光纤，计算机网络中的光纤主要是采用石英玻璃 制成的，横截面积较小的双层同心圆柱体。制成的，横截面积较小的双层同心圆柱体。 裸光纤由光纤芯、包层和涂覆层组成，折射率裸光纤由光纤芯、包层和涂覆层组成，折射率 高的中心部分叫做光纤芯，折射率低的外围部分高的中心部分叫做光纤芯，折射率低的外围部分 叫包层。光以不同的角度送入光纤芯，在包层和叫包层。光以不同的角度送入光纤芯，在包层

59、和 光纤芯的界面发生反射，进行远距离传输。光纤芯的界面发生反射，进行远距离传输。 上一页上一页 下一页下一页 目目 录录 结结 束束 本本 节节 2光纤的分类光纤的分类 根据传输点模数的不同，光纤分为单模光纤和多根据传输点模数的不同，光纤分为单模光纤和多 模光纤两种。模光纤两种。 单模光纤的纤芯直径很小，约为单模光纤的纤芯直径很小，约为28m，采，采 用激光二极管用激光二极管LD作为光源。单模光纤的传输频作为光源。单模光纤的传输频 带宽、容量大，传输距离长，但需激光源，成本带宽、容量大，传输距离长，但需激光源，成本 较高，通常在建筑物之间或地域分散的环境中使较高，通常在建筑物之间或地域分散的环

60、境中使 用。单模光纤是当前计算机网络研究和应用中的用。单模光纤是当前计算机网络研究和应用中的 重点。重点。 多模光纤的纤芯直径较大，约为多模光纤的纤芯直径较大，约为50125m， 采用发光二极管采用发光二极管LED作为光源。多模光纤的传输作为光源。多模光纤的传输 速度低、距离短，整体的传输性能差，但成本低，速度低、距离短，整体的传输性能差，但成本低， 一般用于建筑物内或地理位置相邻的环境中。一般用于建筑物内或地理位置相邻的环境中。 上一页上一页 下一页下一页 目目 录录 结结 束束 本本 节节 根据折射率分布的不同，光纤分为跳变式光纤和根据折射率分布的不同，光纤分为跳变式光纤和 渐变式光纤。渐