多媒体网络基础-第2章 网络接口层(第2部分,交换技术、编码技术)

1、Ch2 host to network layerCh2 host to network layer网络接口层网络接口层Beijing Institute of Fashion Beijing Institute of Fashion TechnologyTechnologyLiuYi2.2.2 交换技术（Switching technology）两部电话机只需要用一对电线就能够互相连接起来。但若要将 5 部电话机两两相连，则需要 10 对电线。 交换机当电话机的数量很大时，就必须使用电话交换机进行连接。 Concept of SwitchingvData Communication 通信中数

2、据交换通信中数据交换v直接相连（但实际不可能）直接相连（但实际不可能）;v通过若干路径传输。即数据交换（通过若干路径传输。即数据交换（ switching ）。）。vIn telephone system, switching “交换交换” ：转接转接把一条电话线转接到另一条电话线，使它们连通起来。把一条电话线转接到另一条电话线，使它们连通起来。vResource allocation in communicationv“交换交换”就是按照某种方式就是按照某种方式动态地分配动态地分配传输线路的资源。传输线路的资源。 Basic ConceptsBasic ConceptsLink Link 链

3、路（链路（PhysicalPhysical）、）、Data Link Data Link 数据链路（数据链路（LogicalLogical）Path Path （通路）、（通路）、 Chanel Chanel （通道）（通道）CategoriesCategoriesConnection-OrientedConnection-Oriented面向连接。面向连接。Connectionless-OrientedConnectionless-Oriented面向无连接。面向无连接。电话电话 邮件邮件Three main switching techniquesThree main switching

4、techniquesCircuit SwitchingCircuit Switching 电路交换（也叫线路交换）电路交换（也叫线路交换）Message SwitchingMessage Switching报文交换报文交换Packet SwitchingPacket Switching分组交换。分组交换。 switchingswitching： Circuit Switching Circuit Switching 电路交换电路交换3 steps in circuit switching3 steps in circuit switching：Call RequestCall Request电

5、路建立电路建立Data TransmissionData Transmission数据传输数据传输Release ConnectionRelease Connection电路拆电路拆除除 v优点优点： 数据传输可靠、迅速；数据传输可靠、迅速； 可保持原来的序列。可保持原来的序列。 v缺点：缺点： 线路接通时间较长，特别是线路接通时间较长，特别是在通信线路繁忙的情况下；在通信线路繁忙的情况下； 线路接通后，独占信道，不线路接通后，独占信道，不利于提高线路利用率。利于提高线路利用率。 v总结总结：适用于系统间要求：适用于系统间要求高质量高质量的的大量数据传输大量数据传输的情况。的情况。A B C

6、D Circuit SwitchingtCall RequestData TransmissionMessageRelease Connectionswitchingswitching：Message SwitchingMessage Switching报文交换报文交换Store and-Forward Store and-Forward 存储存储 转转发方式发方式Tore tape office (Tore tape office (撕断纸袋式交撕断纸袋式交换局换局) )数据发送者将用户信息连同目的地数据发送者将用户信息连同目的地址等辅助信息合在一起，形成一定址等辅助信息合在一起，形成一定格

7、式的报文发往中间结点；格式的报文发往中间结点； 各中间结点收到报文后，将它全部各中间结点收到报文后，将它全部存储到本地硬盘，直到输出线路有存储到本地硬盘，直到输出线路有空闲时，再转发到下一个中间结点；空闲时，再转发到下一个中间结点； 最后直至到达目的结点。最后直至到达目的结点。 特点特点报文从源点传送到目的地采用报文从源点传送到目的地采用 存储存储-转发转发 方式，在传送报文时，一个方式，在传送报文时，一个时刻仅占用一段通道。时刻仅占用一段通道。 ； 在交换节点中需要缓冲存储，报文在交换节点中需要缓冲存储，报文需要排队，故报文交换不能满足实需要排队，故报文交换不能满足实时通信的要求。时通信的要

8、求。 ； MsgMsgMsgA B C DMessage Switchingtswitchingswitching： Packet Switching Packet Switching分组交换分组交换Virtual Circuit Switching Connection Oriented虚电路分组交换虚电路分组交换Datagram Switching Connectionless数据报分组交换数据报分组交换Virtual Circuit（呼叫性虚电路）（呼叫性虚电路） Permanent V C（永久性虚电路）（永久性虚电路） Virtual Circuit SwitchingVirtual

9、 Circuit SwitchingPTK1PTK2PTK3PTK1PTK3PTK2PTK1PTK3PTK2PTK1PTK2PTK3PTK建路建路传输传输拆除拆除Datagram SwitchingDatagram Switching1 2 3PTK1PTK2PTK3PTK H1 向 H5 发送分组 路径可能变化， H2 向 H6 发送分组comparison of datagram switching and Virtual circuit switchingData Gram( (数据报数据报) )Virtual Circuit （虚电路）（虚电路）Call SetupNoYesAddre

10、ssEach packet must take end addressOnly call setup packet must take addressRouter in each nodeEach packet rout in each nodeOnly call setup packet do routingArrive in OrderNoYesQuality of ServiceDifficultEasy Prepertiesallows more users, Great for bursty dataMore reliability and more interactive2.2.3

11、 数据编码（Data encoding）Data encoded by signal:Data encoded by signal:DigitalDigital data encoded by data encoded by DigitalDigital Signal SignalDigitalDigital data encoded by data encoded by Analog Analog SignalSignalAnalogAnalog data encoded by data encoded by DigitalDigital Signal SignalAnalogAnalog

12、data encoded by data encoded by AnalogAnalog Signal(unmentioned)Signal(unmentioned)Data AnalogDigitalSignal AnalogDigital D-D Non-Return to Zero (NRZ-code,非归零码)DigitalDigital data encoded by data encoded by DigitalDigital Signal SignalPolar Encoding (Polar Encoding (单极码脉冲单极码脉冲) )Bipolar Encoding (Bi

13、polar Encoding (双极码脉冲双极码脉冲) )：AdvantageAdvantage：实现简单、易于产生：实现简单、易于产生 。DisadvantageDisadvantage ：接受中难于判断开始与结束。：接受中难于判断开始与结束。0 1 0 1 1 00 1 0 1 1 0D-D Return to Zero (RZ-code,归零码)优点优点：改进了：改进了NRZNRZ的不易判断起止位的缺点的不易判断起止位的缺点缺点缺点：归零码的脉冲较窄，根据脉冲宽度与传输频带宽度成：归零码的脉冲较窄，根据脉冲宽度与传输频带宽度成反比的关系，因而归零码在信道上占用的频带较宽。反比的关系，因而

14、归零码在信道上占用的频带较宽。D-D曼彻斯特编码（Manchester） 编码规则：编码规则：每一码元分成两个相等的间隔，中间有一次跳变。每一码元分成两个相等的间隔，中间有一次跳变。 若码元为若码元为1 1：高电平：高电平-低电平；低电平； 若码元为若码元为0 0：低电平：低电平-高电平。高电平。数字数据数字数据 0 1 0 1 1 0 0 1 0 0 1 0 1 1 0 0 1 0 曼彻斯特编码曼彻斯特编码D-D差分（微分）曼彻斯特编码 （Different Manchester） 编码规则：编码规则：每一码元分成两个相等的间隔，中间有一次跳变。每一码元分成两个相等的间隔，中间有一次跳变。

15、若码元为若码元为1 1：前半码元电平与上一码元后半码元电平相同；：前半码元电平与上一码元后半码元电平相同； 若码元为若码元为0 0：前半码元电平与上一码元后半码元电平相反。：前半码元电平与上一码元后半码元电平相反。 v优点：抗干扰性强。优点：抗干扰性强。v缺点：编码技术复杂。缺点：编码技术复杂。 数字数据数字数据 0 1 0 1 1 0 0 1 0 0 1 0 1 1 0 0 1 0 微分曼彻斯特编码微分曼彻斯特编码D-A 模拟信道用于传输模拟信号模拟信道用于传输模拟信号, ,数字信号必须转换成模拟信号数字信号必须转换成模拟信号, ,才能在模拟信道上传输才能在模拟信道上传输, ,这一过程叫这一

16、过程叫调制调制。 首先要选择某一频率的首先要选择某一频率的正弦函数正弦函数作为作为载波载波， 表示为：表示为： u(t)=u.sin(t+) u(t)=u.sin(t+) U U： 幅度幅度 ： 频率频率 ： 相位相位 针对这三个参量的调制，产生了三种调制技术。针对这三个参量的调制，产生了三种调制技术。Amplitude Shift KeyingAmplitude Shift Keying（ASKASK移幅键控法）移幅键控法）Frequence Shift Keying Frequence Shift Keying （FSKFSK移频键控法）移频键控法）Phase Shift KeyingPh

17、ase Shift Keying（PSKPSK移相键控法）移相键控法）D-A Amplitude Shift Keying(ASK)移幅键控法通过改变载波的通过改变载波的振幅振幅来表示数字信号来表示数字信号0 0或或1 1。 “0”: u(t)=0 0”: u(t)=0 “1”: u(t)=u.sin(t+) “1”: u(t)=u.sin(t+) 特点特点：调制方法简单、容易实现；调制方法简单、容易实现；抗干扰能力差。抗干扰能力差。D-A Frequence Shift Keying 移频键控法v通过通过改变载波信号的频率改变载波信号的频率来表示信号来表示信号0 0或或1 1。 “0 0”: : 令频率为令频率为，则，则u(t)=u.sin(t+)u(t)=u.sin(t+) “1 1”: : 令频率为令频率为，u(t)=u.sin(u(t)=u.sin(t+)t+) v特点：特点：调制方法简单、容易实现；调制方法简单、容易实现；抗干扰能力较强。抗干扰能力较强。 D-A Phase Shift KeyingPhase Shift Keying（PSK)PSKPSK)PSKv通过改变通过改变相位相位来表示来表示0 0