第3章计算机网络技术基础课程设计物理层ppt课件

1、本章学习要求：本章学习要求： 掌握：物理层与物理层协议的根本概念。掌握：物理层与物理层协议的根本概念。 掌握：数据通讯的根本概念。掌握：数据通讯的根本概念。 了解：无线与卫星通讯技术的根本概念。了解：无线与卫星通讯技术的根本概念。 掌握：数据编码的类型和根本方法。掌握：数据编码的类型和根本方法。 了解：基带传输的根本概念。了解：基带传输的根本概念。 掌握：频带传输的根本概念。掌握：频带传输的根本概念。 掌握：多路复用的分类与特点。掌握：多路复用的分类与特点。 掌握：广域网中的数据交换技术。掌握：广域网中的数据交换技术。 掌握：同步数字体系掌握：同步数字体系SDHSDH的根本概念。的根本概念。3

2、.1 物理层与物理层协议的根本概念物理层与物理层协议的根本概念3.1.1 物理层的根本概念物理层的根本概念 通讯子网分为点通讯子网分为点- -点通讯线路通讯子网与广播信道通讯点通讯线路通讯子网与广播信道通讯子网子网; ; 广域网主要采用点到点通讯线路，局域网与城域网普广域网主要采用点到点通讯线路，局域网与城域网普通采用广播信道通采用广播信道; ; 由于技术上存在较大的差别，因此在物理层和数据链由于技术上存在较大的差别，因此在物理层和数据链路层协议上出现了两个分支，一类是基于点路层协议上出现了两个分支，一类是基于点- -点通讯线点通讯线路，另一类是基于广播信道。路，另一类是基于广播信道。3.1.

3、2 物理层根本效力功能物理层根本效力功能 物理层设计时主要思索的是如何在衔接开放系统的传物理层设计时主要思索的是如何在衔接开放系统的传输介质上传输各种数据的比特流；输介质上传输各种数据的比特流； 计算机网络可以利用的物理传输介质与传输设备存在计算机网络可以利用的物理传输介质与传输设备存在着很大的差别，设计物理层的主要目的是向数据链路着很大的差别，设计物理层的主要目的是向数据链路层屏蔽通讯技术的差别性；层屏蔽通讯技术的差别性； 数据链路实体经过与物理层的接口，将数据传送给物数据链路实体经过与物理层的接口，将数据传送给物理层，经过物理层按比特流的顺序，将信号传输到另理层，经过物理层按比特流的顺序，

4、将信号传输到另一个数据链路实体。一个数据链路实体。 3.1.3 物理层向数据链路层提供的效力物理层向数据链路层提供的效力 物理衔接的建立、维护与释放物理衔接的建立、维护与释放 ； 物理衔接分为点物理衔接分为点-点衔接与多点衔接点衔接与多点衔接 ； 数据传输分为全双工、半双工与单工方式数据传输分为全双工、半双工与单工方式 ； 数据传输分为串行传输方式与并行传输方式数据传输分为串行传输方式与并行传输方式 ； 串行传输方式的物理数据效力单元是位；串行传输方式的物理数据效力单元是位； 并行传输方式的物理数据效力单元是并行传输方式的物理数据效力单元是N位，位，N为并行为并行衔接的物理通道数。衔接的物理通

5、道数。 3.2 数据通讯的根本概念数据通讯的根本概念3.2.1 信息、数据与信号信息、数据与信号1.信息的根本概念信息的根本概念 通讯的目的是交换信息，通讯的目的是交换信息， 信息的载体可以是数字、文信息的载体可以是数字、文字、语音、图形或图像，计算机产生的信息普通是字字、语音、图形或图像，计算机产生的信息普通是字母、数字、语音、图形或图像的组合；母、数字、语音、图形或图像的组合； 为了传送这些信息，首先要将字母、数字、语音、图为了传送这些信息，首先要将字母、数字、语音、图形或图像用二进制代码的数据来表示；形或图像用二进制代码的数据来表示； 为了传输二进制代码的数据，必需将它们用模拟或数为了传

6、输二进制代码的数据，必需将它们用模拟或数字信号编码的方式表示；字信号编码的方式表示； 数据通讯是指在不同计算机之间传送表示字母、数字、数据通讯是指在不同计算机之间传送表示字母、数字、符号的二进制代码符号的二进制代码0、1比特序列的模拟或数字信号的比特序列的模拟或数字信号的过程。过程。 信息编码规范信息编码规范 ASCII 码被国际规范化组织码被国际规范化组织ISO接受，成为国际规范接受，成为国际规范ISO 646，又称为国际，又称为国际5号码号码; 它用于计算机内码，也用做数据通讯中的编码规范它用于计算机内码，也用做数据通讯中的编码规范; ASCII码采用码采用7位二进制比特编码，可以表示位二

7、进制比特编码，可以表示128个字个字符符; 字符分为图形字符与控制字符两类。图形字符包括数字符分为图形字符与控制字符两类。图形字符包括数字、字母、运算符号、商用符号等。字、字母、运算符号、商用符号等。 多媒体网络运用多媒体网络运用 利用数字通讯系统来实现多媒体信息的传输是通讯技利用数字通讯系统来实现多媒体信息的传输是通讯技术研讨的重要内容之一；术研讨的重要内容之一； 与文本、图形信息传输相比较，语音、图像信息传输与文本、图形信息传输相比较，语音、图像信息传输要求数据通讯系统具有高速率与低延时的特性；要求数据通讯系统具有高速率与低延时的特性； 多媒体技术在网络中的运用，将对数据通讯系统提出多媒体

8、技术在网络中的运用，将对数据通讯系统提出更高的要求。更高的要求。 2.信号的概念信号的概念 信号是数据在传输过程中电信号的表示方式；信号是数据在传输过程中电信号的表示方式； 模拟信号模拟信号analog signal的信号电平是延续变化的；的信号电平是延续变化的； 数字信号数字信号digital signal是用两种不同的电平去表示是用两种不同的电平去表示0、1比特序列的电压脉冲信号表示；比特序列的电压脉冲信号表示； 按照在传输介质上传输的信号类型，通讯系统分为模拟按照在传输介质上传输的信号类型，通讯系统分为模拟通讯系统与数字通讯系统两种。通讯系统与数字通讯系统两种。 模拟信号波型模拟信号波型

9、 数字信号波型数字信号波型0V V( (t t) )t t0V V( (t t) )t t3.2.2 数据传输类型与通讯方式数据传输类型与通讯方式 网络中两台计算机的通讯过程网络中两台计算机的通讯过程 网络通讯系统设计中要处理的几个根本问题网络通讯系统设计中要处理的几个根本问题 数据传输类型数据传输类型 模拟通讯模拟通讯 数字通讯数字通讯 数据通讯方式数据通讯方式 串行通讯、并行通讯串行通讯、并行通讯 单工通讯、半双工或全双工通讯单工通讯、半双工或全双工通讯 同步方式同步方式 同步通讯同步通讯 异步通讯异步通讯串行通讯与并行通讯串行通讯与并行通讯 发送端接收端串行通信信道(a)发送端b0b1b

10、2b3b4b5b6b7b7b6b5b4b3b2b1b0接收端b0b1b2b3b4b5b6b7并行通信信道(b)单工、半双工与全双工通讯单工、半双工与全双工通讯 发送接收单向通道双向通道双向通道(a)(b)(c)发送接收发送接收接收发送接收发送同步通讯与异步通讯同步通讯与异步通讯SYNSYN.一个或多个SYN字符控制字符数据字符控制字符终止位(逻辑“0”)起始位(逻辑“1”)tb0b1b2b3b4b5b6字节5字节4字节3 字节2字节13.2.3 传输介质的主要类型传输介质的主要类型双绞线双绞线同轴电缆同轴电缆光纤电缆光纤电缆无线与卫星通讯信道无线与卫星通讯信道1. 双绞线的主要特性双绞线的主要

11、特性 屏蔽双绞线屏蔽双绞线 STP 非屏蔽双绞线非屏蔽双绞线UTP铜线绝缘层外屏蔽层外部保护层（a a）屏屏蔽蔽双双绞绞线线铜线绝缘层外部保护层（b b）非非屏屏蔽蔽双双绞绞线线2. 同轴电缆的主要特性同轴电缆的主要特性 内导体绝缘层外屏蔽层外部保护层3. 光纤电缆的主要特性光纤电缆的主要特性光纤芯包层外部保护层(a)(a)保护层包层光纤芯(b)(b)光电转换LED发送端输入光电转换PIN接收端输出光纤光信号单模光纤与多模光纤的比较单模光纤与多模光纤的比较 输入脉冲输出脉冲（a）多模光纤（a）多模光纤（b）单模光纤（b）单模光纤输入脉冲输出脉冲4. 无线与卫星通讯技术无线与卫星通讯技术 电磁波

12、的传播有两种方式：电磁波的传播有两种方式： 以无线方式一种是在自在空间中传播；以无线方式一种是在自在空间中传播； 以有线方式在同轴电缆、双绞线、光纤中传输。以有线方式在同轴电缆、双绞线、光纤中传输。 目前以无线方式进展通讯的主要有：目前以无线方式进展通讯的主要有： 无线无线radioradio； 微波微波microwavemicrowave； 红外红外infraredinfrared； 可见光可见光visible lightvisible light。 1微波通讯微波通讯 视距传播视距传播 电离层反射电离层反射地球表面地球表面电离层2 蜂窝无线通讯蜂窝无线通讯 多址接入方法：多址接入方法：频分

13、多址接入频分多址接入FDMA时分多址接入时分多址接入TDMA码分多址接入码分多址接入CDMA 3卫星通讯卫星通讯 卫星地球表面卫星发送多点接收多点接收3.3 数据编码技术数据编码技术3.3.1 数据编码类型数据编码类型数据编码方法模拟数据编码数字数据编码振幅键控ASK移频键控FSK移相键控PSK非归零码NRZ曼彻斯特编码差分曼彻斯特编码3.3.2 模拟数据编码方法模拟数据编码方法 01001000+0+0+0+0212+数据(a)ASK(b)FSK(c)PSK(绝对)(d)PSK(相对)121 传统的通讯信道是为传输语音信号设计的，只适用于传统的通讯信道是为传输语音信号设计的，只适用于传输音频

14、范围传输音频范围300Hz3400Hz的模拟信号，无法的模拟信号，无法直接传输计算机的数字信号；直接传输计算机的数字信号； 为了利用模拟语音通讯的交换网实现计算机的数字数为了利用模拟语音通讯的交换网实现计算机的数字数据信号的传输，必需首先将数字信号转换成模拟信号；据信号的传输，必需首先将数字信号转换成模拟信号； 将发送端数字数据信号变换成模拟数据信号的过程称将发送端数字数据信号变换成模拟数据信号的过程称为调制，将调制设备称为调制器为调制，将调制设备称为调制器modulator； 将接纳端模拟数据信号复原成数字数据信号的过程称将接纳端模拟数据信号复原成数字数据信号的过程称为解调，将解调设备称为解

15、调器为解调，将解调设备称为解调器demodulator； 同时具备调制与解调功能的设备称为调制解调器同时具备调制与解调功能的设备称为调制解调器modem。 在调制过程中，选择音频范围内的某一角频率在调制过程中，选择音频范围内的某一角频率的正的正余弦信号作为载波，该正余弦信号可以写为：余弦信号作为载波，该正余弦信号可以写为： ut= umsint+0 3个可以改动的电参量：个可以改动的电参量： 振振 幅幅 um 角频率角频率 相相 位位 可以经过变化可以经过变化3个电参量，来实现模拟数据信号编码的个电参量，来实现模拟数据信号编码的目的。目的。 1. 振幅键控振幅键控amplitude shift

16、 keying , ASK umsin1t+0 数字1 ut= 0 数字0振幅键控ASK信号实现容易，技术简单，但抗干扰才干较差。 2.移频键控移频键控 frequency-shift keying ，FSK umsin1t+0 数字1 ut= umsin2t+0 数字0移频键控FSK信号实现容易，技术简单，抗干扰才干较强，是目前最常用的调制方法之一。 3.移相键控移相键控phase-shift keying，PSK 绝对调相绝对调相 umsin umsint+0t+0 数字数字1 1 u ut t= = umsin umsint+ t+ 数字数字0 0 移相键控可以分为：移相键控可以分为：

17、绝对调相绝对调相 相对调相相对调相 二相调相二相调相 多相调相多相调相 3.3.3 数字数据编码方法数字数据编码方法 基带传输在根本不改动数字数据信号频带即波形基带传输在根本不改动数字数据信号频带即波形 的情况下直接传输数字信号，可以到达很高的数据传的情况下直接传输数字信号，可以到达很高的数据传 输速率与系统效率输速率与系统效率; ; 在基带传输数字数据信号的编码方式主要有：在基带传输数字数据信号的编码方式主要有： 非归零码非归零码NRZNRZ； 曼彻斯特曼彻斯特manchestermanchester编码；编码； 差分曼彻斯特差分曼彻斯特difference manchesterdiffer

18、ence manchester编码。编码。1.非归零码非归零码NRZ NRZ码的缺陷是无法判别一位的开场与终了，收发双码的缺陷是无法判别一位的开场与终了，收发双方不能坚持同步；方不能坚持同步； 为保证收发双方的同步，必需在发送为保证收发双方的同步，必需在发送NRZ码的同时，码的同时，用另一个信道同时传送同步信号；用另一个信道同时传送同步信号； 假设信号中假设信号中“1与与“0的个数不相等时，存在直流分的个数不相等时，存在直流分量。量。 2.曼彻斯特曼彻斯特manchester编码编码曼彻斯特编码的规那么：曼彻斯特编码的规那么： 每比特的周期每比特的周期T分为前分为前T/2与后与后T/2两部分；

19、两部分； 经过前经过前T/2传送该比特的反码，经过后传送该比特的反码，经过后T/2传送该比特传送该比特 的原码；的原码；曼彻斯特编码的优点：曼彻斯特编码的优点： 每个比特的中间有一次电平跳变，两次电平跳变的时每个比特的中间有一次电平跳变，两次电平跳变的时 间间隔可以是间间隔可以是T/2或或T； 利用电平跳变可以产生收发双方的同步信号；利用电平跳变可以产生收发双方的同步信号； 曼彻斯特编码信号又称做曼彻斯特编码信号又称做“自含钟编码信号，发送曼自含钟编码信号，发送曼 彻斯特编码信号时无需另发同步信号。彻斯特编码信号时无需另发同步信号。 差分曼彻斯特差分曼彻斯特difference manches

20、ter编码编码差分曼彻斯特编码是对曼彻斯特编码的改良。差分曼彻斯特编码是对曼彻斯特编码的改良。差分曼彻斯特编码与曼彻斯特编码不同点主要是：差分曼彻斯特编码与曼彻斯特编码不同点主要是： 每比特的中间跳变仅做同步之用；每比特的中间跳变仅做同步之用；每比特的值根据其开场边境能否发生跳变来决议每比特的值根据其开场边境能否发生跳变来决议; 一个比特开场处出现电平跳变表示传输二进制一个比特开场处出现电平跳变表示传输二进制0,不发生跳变不发生跳变表示传输二进制表示传输二进制1。 数字数据编码信号的波形数字数据编码信号的波形01001011数据数据(a)非归零码同步时钟(b)曼彻斯特编码(c)差分曼彻斯特编码

21、3.3.4 脉冲编码脉冲编码 调制方法调制方法 采样采样 量化量化 编码编码D8D7D6D5D4D3D2D100.51.01.5At0.270.30.620.61.281.31.521.51.261.30.730.70.410.40.120.1(a)样本量化级二进制编码编码信号0001010001111101111111010110001136131513741D1D2D3D4D5D6D7D8(b)PCM用于数字语音系统：用于数字语音系统：声音分为声音分为128个量化级；个量化级；每个量化级采用每个量化级采用7位二进制编码表示；位二进制编码表示；采样速率为采样速率为8000样本样本/秒；秒；数

22、据传输速率应到达数据传输速率应到达7位位8000/秒秒 =56kb/s；假设每个量化级采用假设每个量化级采用7+1=8位二进制编码表示位二进制编码表示;数据传输速率应到达数据传输速率应到达8位位8000/秒秒 = 64kb/s。3.4 基带传输技术基带传输技术 3.4.1 基带传输的定义基带传输的定义 在数据通讯中，表示计算机二进制的比特序列的数字数据信号是典型的矩形脉冲信号;矩形脉冲信号的固有频带称做根本频带,简称为基带,矩形脉冲信号就叫做基带信号;在数字通讯信道上，直接传送基带信号的方法称为基带传输;在发送端，基带传输的数据经过编码器变换变为直接传输的基带信号，例如曼彻斯特编码或差分曼彻斯

23、特编码信号;在接纳端由解码器恢复成与发送端一样的矩形脉冲信号;基带传输是一种最根本的数据传输方式。 3.4.2 通讯信道带宽对基带传输的影响通讯信道带宽对基带传输的影响 通讯信道带宽对数据信号传输中失真的影响很大；通讯信道带宽对数据信号传输中失真的影响很大； 信道带宽越宽，信号传输的失真越小。信道带宽越宽，信号传输的失真越小。 E(t)E(t)E(t)E(t)E(t)E(t)E(t)E(t)E(t)E(t)000000ttttt1 2 3 4 5 6 7 8 9 1001100010(a)(b)(c)(d)(e)0 10 1 20 1 2 3 40 1 2 3 4 5 6 7 8ttttt3.

24、4.3 数据传输速率的定义与信道速率的极限数据传输速率的定义与信道速率的极限数据传输速率的定义数据传输速率的定义 数据传输速率是描画数据传输系统的重要技术目的之一；数据传输速率是描画数据传输系统的重要技术目的之一； 数据传输速率在数值上，等于每秒钟传输构成数据代码数据传输速率在数值上，等于每秒钟传输构成数据代码的二进制比特数，单位为比特的二进制比特数，单位为比特/秒，记做秒，记做b/s； 常用的数据传输速率单位有：常用的数据传输速率单位有：Kb/s、Mb/s、Gb/s与与Tb/s，其中：其中： 1Kb/s = 1103 b/s 1Mb/s = 1106 b/s 1Gb/s = 1109 b/s

25、 1Tb/s = 11012 b/s信道速率的极限值信道速率的极限值 奈奎斯特准那么：二进制数据信号的最大数据传输速率奈奎斯特准那么：二进制数据信号的最大数据传输速率 Rmax与通讯信道带宽与通讯信道带宽BB=f，单位，单位Hz 的关系为的关系为Rmax=2fb/s。 香农定理：在有随机热噪声的信道上传输数据信号时，香农定理：在有随机热噪声的信道上传输数据信号时， 数据传输速率数据传输速率Rmax与信道带宽与信道带宽B，信噪，信噪比比S/N 的关系为的关系为Rmax = Blog21+S/N S/N为信噪比。为信噪比。3.5 频带传输技术频带传输技术3.5.1 交换网的构造交换网的构造3.5.

26、2 频带传输的定义频带传输的定义 利用模拟信道传输数据信号的方法称为频带传输；利用模拟信道传输数据信号的方法称为频带传输； 调制解调器调制解调器modemmodem是频带传输中最典型的通讯设备；是频带传输中最典型的通讯设备； 调制解调器的作用是：调制解调器的作用是： 在数据的发送端将计算机中的数字信号转换成能在线在数据的发送端将计算机中的数字信号转换成能在线上传输的模拟信号；上传输的模拟信号； 在接纳端将从线路上接纳到的模拟信号复原成数字信在接纳端将从线路上接纳到的模拟信号复原成数字信号。号。 3.5.3 调制解调器的根本任务原理调制解调器的根本任务原理 modem实现全双工通讯的任务原理实现

27、全双工通讯的任务原理011070Hz1270Hz012025Hz2225Hz上频带下频带fol=1170Hzfoh=2125Hz电话交换网通频带3.6 多路复用技术多路复用技术 多路复用的根本概念多路复用的根本概念3.6.1 多路复用技术的分类多路复用技术的分类 频分多路复用频分多路复用FDM 波分多路复用波分多路复用WDM 时分多路复用时分多路复用TDM3.6.2 频分多路复用频分多路复用 在一条通讯线路设计多路通讯信道在一条通讯线路设计多路通讯信道; ; 每路信道的信号以不同的载波频率进展调制每路信道的信号以不同的载波频率进展调制; ; 各个载波频率是不重叠的各个载波频率是不重叠的, ,那

28、么一条通讯线路就可以同那么一条通讯线路就可以同时独立地传输多路信号。时独立地传输多路信号。 1Channel 330031001Channel 21Channel 16064687260646872Channel 1Channel 3Channel 2频率(KHz)(c)频率(KHz)(b)频率(Hz)(a)贝尔系统的贝尔系统的T1载波载波 24路音频信道复用在一条通讯线路上；路音频信道复用在一条通讯线路上； 每路音频模拟信号在送到多路复用器之前，要经过一每路音频模拟信号在送到多路复用器之前，要经过一个个PCM编码器；编码器； 编码器每秒取样编码器每秒取样8000次；次； 24路路PCM信号的

29、每一路轮番将一个字节插入到帧中；信号的每一路轮番将一个字节插入到帧中； 每个字节的长度为每个字节的长度为8位，其中位，其中7位是数据位，位是数据位，1位用于信位用于信道控制；道控制； 每帧由每帧由248=192位组成，附加一位作为帧开场标志位，位组成，附加一位作为帧开场标志位，所以每帧共有所以每帧共有193位；位； 发送一帧需求发送一帧需求125毫秒；毫秒； T1载波的数据传输速率为载波的数据传输速率为1.544Mb/s。 3.6.3 波分多路复用波分多路复用 光纤通道光纤通道fiber optic channel技术采用了波长分隔多路技术采用了波长分隔多路复用方法，简称为波分复用复用方法，简

30、称为波分复用WDM; 在一根光纤上复用在一根光纤上复用80路或更多路的光载波信号称为密集波路或更多路的光载波信号称为密集波分复用分复用DWDM； 目前一根单模光纤的数据传输速率最高可以到达目前一根单模光纤的数据传输速率最高可以到达20Gb/s 。共享光纤光栅光栅功率波长共享光纤的波谱功率波长光纤1的波谱功率波长光纤2的波谱光纤1光纤2光纤3光纤4功率波长光纤3的波谱功率波长光纤4的波谱3.6.4 时分多路复用时分多路复用 时分多路复用是将信道用于传输的时间划分为假设干时分多路复用是将信道用于传输的时间划分为假设干个时间片；个时间片； 每个用户分得一个时间片；每个用户分得一个时间片； 在其占有的

31、时间片内，用户运用通讯信道的全部带宽。在其占有的时间片内，用户运用通讯信道的全部带宽。 信道24信道1信道2信道3信道401193比特帧(125微秒）帧开始位7位数据位校验位时分多路复用的分类时分多路复用的分类 同步时分多路复用同步时分多路复用 统计时分多路复用统计时分多路复用 124.n13.n.1234.n时间片1时间片2时间片n125.m41257.m.1234.m时间片1时间片2时间片n3.7 广域网中的数据交换技术广域网中的数据交换技术 广域网中的数据交换技术广域网中的数据交换技术 线路交换线路交换circuit exchangingcircuit exchanging 存储转发存储

32、转发store-and-forward exchangingstore-and-forward exchanging交交换换 存储转发交换技术存储转发交换技术 报文报文message exchanging message exchanging 报文分组交换报文分组交换packet exchanging packet exchanging 3.7.1 线路交换方式线路交换方式 线路交换是面向衔接的效力；线路交换是面向衔接的效力； 两台计算机经过通讯子网进展数据交换之前，首先两台计算机经过通讯子网进展数据交换之前，首先要在通讯子网中建立一个实践的物理线路衔接；要在通讯子网中建立一个实践的物理线路衔

33、接； 线路交换在数据传输过程中要经过建立衔接、数据线路交换在数据传输过程中要经过建立衔接、数据传输与释放衔接的三个阶段；传输与释放衔接的三个阶段； 线路交换方式的优点是：通讯实时性强，适用于交线路交换方式的优点是：通讯实时性强，适用于交互式会话类通讯；互式会话类通讯； 线路交换方式的缺陷是：对突发性通讯不顺应，系线路交换方式的缺陷是：对突发性通讯不顺应，系统效率低，系统不具有存储数据的才干，不能平滑统效率低，系统不具有存储数据的才干，不能平滑交通量。交通量。 线路交线路交换过程换过程表示图表示图3.7.2 存储转发交换方式存储转发交换方式存储转发交换方式与线路交换方式的主要存储转发交换方式与线

34、路交换方式的主要区别区别 发送的数据与目的地址、源地址、控制信息按照一定发送的数据与目的地址、源地址、控制信息按照一定格式组成一个数据单元报文或报文分组进入通讯格式组成一个数据单元报文或报文分组进入通讯子网；子网； 通讯子网中的结点是通讯控制处置机，它担任完成数通讯子网中的结点是通讯控制处置机，它担任完成数据单元的接纳、过失校验、存储、路选和转发功能。据单元的接纳、过失校验、存储、路选和转发功能。 存储转发方式的优点存储转发方式的优点 由于通讯子网中的通讯控制处置机可以存储分组，多由于通讯子网中的通讯控制处置机可以存储分组，多个分组可以共享通讯信道，线路利用率高；个分组可以共享通讯信道，线路利

35、用率高； 通讯子网中通讯控制处置机具有路选功能，可以动态通讯子网中通讯控制处置机具有路选功能，可以动态选择报文分组经过通讯子网的最正确途径；选择报文分组经过通讯子网的最正确途径； 可以平滑通讯量，提高系统效率；可以平滑通讯量，提高系统效率； 分组在经过通讯子网中的每个通讯控制处置机时，均分组在经过通讯子网中的每个通讯控制处置机时，均要进展过失检查与纠错处置，因此可以减少传输错误，要进展过失检查与纠错处置，因此可以减少传输错误，提高系统可靠性；提高系统可靠性； 经过通讯控制处置机可以对不同通讯速率的线路进展经过通讯控制处置机可以对不同通讯速率的线路进展转换，也可以对不同的数据代码格式进展变换。转

36、换，也可以对不同的数据代码格式进展变换。 报文与报文分组报文与报文分组 数据经过通讯子网传输时可以有报文数据经过通讯子网传输时可以有报文message与报与报文分组文分组packet两种方式；两种方式； 报文传输：不论发送数据的长度是多少，都把它当作一报文传输：不论发送数据的长度是多少，都把它当作一个逻辑单元发送；个逻辑单元发送； 报文分组传输：限制一次传输数据的最大长度，假设传报文分组传输：限制一次传输数据的最大长度，假设传输数据超越规定的最大长度，发送结点就将它分成多个输数据超越规定的最大长度，发送结点就将它分成多个报文分组发送。报文分组发送。报文和报文分组构造报文和报文分组构造 由于分组

37、长度较短，在传输出错时，检错容易由于分组长度较短，在传输出错时，检错容易并且重发破费的时间较少；并且重发破费的时间较少； 限定分组最大数据长度，有利于提高存储转发限定分组最大数据长度，有利于提高存储转发结点的存储空间利用率与传输效率；结点的存储空间利用率与传输效率； 公用数据网采用的是分组交换技术。公用数据网采用的是分组交换技术。报报文文分分组组：报报文文：报文号目的地址源地址校验报文号目的地址源地址报文分组数据校验报文分组号数据3.7.3 数据报方式数据报方式 数据报是分组存储转发的一种方式；数据报是分组存储转发的一种方式； 在数据报方式中，分组传送之间不需求预先在源主机在数据报方式中，分组

38、传送之间不需求预先在源主机与目的主机之间建立与目的主机之间建立“线路衔接；线路衔接； 源主机所发送的每一个分组都可以独立地选择一条传源主机所发送的每一个分组都可以独立地选择一条传输途径；输途径； 每个分组在通讯子网中能够是经过不同的传输途径到每个分组在通讯子网中能够是经过不同的传输途径到达目的主机。达目的主机。数据报方式的任务原理表示图数据报方式的任务原理表示图 数据报任务方式的特点数据报任务方式的特点 同一报文的不同分组可以由不同的传输途径经过通讯同一报文的不同分组可以由不同的传输途径经过通讯子网；子网； 同一报文的不同分组到达目的结点时能够出现乱序、同一报文的不同分组到达目的结点时能够出现

39、乱序、反复与丧失景象；反复与丧失景象； 每一个分组在传输过程中都必需带有目的地址与源地每一个分组在传输过程中都必需带有目的地址与源地址；址； 数据报方式报文传输延迟较大，适用于突发性通讯，数据报方式报文传输延迟较大，适用于突发性通讯，不适用于长报文、会话式通讯。不适用于长报文、会话式通讯。 3.7.4 虚电路方式虚电路方式 虚电路方式试图将数据报方式与线路交换方式结合起虚电路方式试图将数据报方式与线路交换方式结合起来，处分发扬两种方法的优点，以到达最正确的数据来，处分发扬两种方法的优点，以到达最正确的数据交换效果交换效果; ; 数据报方式在分组发送之前，发送方与接纳方之间不数据报方式在分组发送

40、之前，发送方与接纳方之间不需求预先建立衔接。虚电路方式在分组发送之前，需需求预先建立衔接。虚电路方式在分组发送之前，需求在发送方和接纳方建立一条逻辑衔接的虚电路求在发送方和接纳方建立一条逻辑衔接的虚电路; ; 虚电路方式与线路交换方式一样，整个通讯过程分为虚电路方式与线路交换方式一样，整个通讯过程分为以下三个阶段：虚电路建立、数据传输与虚电路释放以下三个阶段：虚电路建立、数据传输与虚电路释放阶段。阶段。 虚电路方式虚电路方式 原理表示图原理表示图虚电路的特点虚电路的特点 在每次分组发送之前，必需在发送方与接纳方之间建立在每次分组发送之前，必需在发送方与接纳方之间建立一条逻辑衔接。这是由于不需求

41、真正去建立一条物理链一条逻辑衔接。这是由于不需求真正去建立一条物理链路，衔接发送方与接纳方的物理链路曾经存在；路，衔接发送方与接纳方的物理链路曾经存在； 一次通讯的一切分组都经过这条虚电路顺序传送，因此一次通讯的一切分组都经过这条虚电路顺序传送，因此报文分组不用带目的地址、源地址等辅助信息。分组到报文分组不用带目的地址、源地址等辅助信息。分组到达目的结点时不会出现丧失、反复与乱序的景象；达目的结点时不会出现丧失、反复与乱序的景象； 分组经过虚电路上的每个结点时，结点只需求做过失检分组经过虚电路上的每个结点时，结点只需求做过失检测，而不需求做途径选择；测，而不需求做途径选择； 通讯子网中每个结点

42、可以和任何结点建立多条虚电路衔通讯子网中每个结点可以和任何结点建立多条虚电路衔接。接。 虚电路方式与线路交换方式的不同之处虚电路方式与线路交换方式的不同之处 虚电路是在传输分组时建立起的逻辑衔接，称为虚电路是在传输分组时建立起的逻辑衔接，称为“虚虚电路是由于这种电路不是公用的。每个结点到其电路是由于这种电路不是公用的。每个结点到其他结点间能够有无数条虚电路存在；他结点间能够有无数条虚电路存在； 一个结点可以同时与多个结点之间具有虚电路；一个结点可以同时与多个结点之间具有虚电路； 每条虚电路支持特定的两个结点之间的数据传输。每条虚电路支持特定的两个结点之间的数据传输。 由于虚电路方式具有分组交换

43、与线路交换两种方由于虚电路方式具有分组交换与线路交换两种方式的优点，因此在计算机网络中得到了广泛的运用。式的优点，因此在计算机网络中得到了广泛的运用。 3.7.5 ATM交换方式交换方式 ATM是一种面向衔接的技术；是一种面向衔接的技术； 采用小的、固定长度采用小的、固定长度53字节的信元作为数据传输单元；字节的信元作为数据传输单元； 可以支持数字、语音、图像、视频等多媒体通讯；可以支持数字、语音、图像、视频等多媒体通讯； ATM以统计时分多路复用方式动态分配网络带宽，网以统计时分多路复用方式动态分配网络带宽，网络传输延时小，顺应实时通讯的要求；络传输延时小，顺应实时通讯的要求； ATM没有链

44、路级纠错与流量控制，协议简单，数据交没有链路级纠错与流量控制，协议简单，数据交换效率高；换效率高； ATM采用两级虚电路机制，添加了虚电路分配的灵敏采用两级虚电路机制，添加了虚电路分配的灵敏性；性； ATM的数据传输速率可以在的数据传输速率可以在155Mb/s2.4Gb/s。 ATM信元构造信元构造 ATM是一种高速分组交换技术，交换的根本数据传输是一种高速分组交换技术，交换的根本数据传输单元是信元；单元是信元； 在在ATM交换方式中，文本、语音、视频等所数据将被交换方式中，文本、语音、视频等所数据将被分解为长度固定的信元分解为长度固定的信元Cell； 信元有一个信元有一个5字节的信元头字节的

45、信元头header与一个与一个48字节的字节的用户数据用户数据user data，信元长度为，信元长度为53字节。字节。 53字节信元头用户数据48字节5字节 物理链路物理链路Physical Link 虚通路虚通路VP，Virtual Path 虚通道虚通道VC，Virtual Channel 物理链路虚通路虚通道虚通路衔接与虚通道衔接虚通路衔接与虚通道衔接 ATM端用户ATM端用户ATM交换机ATM交换机VPCVPLVPLVPL（a）虚通路连接（a）虚通路连接ATM端用户ATM端用户ATM交换机ATM交换机VCCVCLVCLVCL（b）虚通道连接（b）虚通道连接支持远程教学的支持远程教学的

46、ATM网网ATM端用户ATM交换机ATM交换机ATM交换机ATM交换机ATM网络ATM网络ATM接口卡声音文本视频ATM端用户ATM端用户用于多媒体传输的虚通道用于多媒体传输的虚通道 信元4信元1信元2信元3信元5虚通道 VCI=1 (文本)虚通道 VCI=2 (声音)虚通道 VCI=3 (视频)虚通路文本视频声音ATM接口卡信元4信元1信元2信元3信元5信元4信元1信元2信元3信元53.8 同步数字体系同步数字体系SDH 3.8.1 SDH开展的背景开展的背景 早期的数字传输系统与设备在运转过程中暴显露固有的弱点: 数据传输速率不规范 ,存在着T1 与E1两个互不兼容的规范，在高次群的速率方面，日本又运用了第三种不兼容的规范；光设备接口规范不规范，没有国际的规范规范，各个厂家运用本人规范 ；数据传输速率不断提高，处理复用系统中的同步问题困难较大。同步光纤网同步光纤网SONET 同步光纤网的概念是由美国贝尔通讯研讨所首先提出来同步光纤网的概念是由美国贝尔通讯研讨所首先提出来的；的； 设计同步光纤网的目的是处理光接口规范规范问题，定设计同步光纤网的目的是处理光接口规范规范问题，定义同步传输的线路速率的等级体系，以使不同的厂家的义同步传输的线路速率的等级体系，以使不同的厂家的产品可以互连，从而可以建立大型的光纤网