《计算机网络教学资料》第2章数据通信b课件

§2.5多路复用传输多路复用器多路复用器一条传输线路传输多路信号计算机计算机传输信号要求的带宽与传输介质允许通过的带宽是不一样的，为了节省开销，应当充分利用传输介质的带宽。在一条介质上同时传送多于一路以上信号的传输方式，叫做该介质的多路复用。多路复用传输技术的基本原理如图所示。多路复用基本原理示意图§2.5多路复用传输多路复用器多路复用器一条传输线路传输

复用类型

多路复用技术能把多个信号组合在一条物理信道上进行传输，使多个计算机或终端设备共享信道资源，提高信道的利用率。特别是在远距离传输时，可大大节省电缆的成本、安装与维护费用。频分复用FDM(FrequencyDivisionMultiplexing)波分复用WDM(WaveDivisionMultiplexing)时分复用TDM(TimeDivisionMultiplexing)同步时分复用异步时分复用——统计时分复用

复用类型

多路复用技术能把多个信号组合在一条物理信道上进行2.5.1频分多路复用

1、频分多路复用的概念

在物理信道的可用带宽超过单个原始信号所需带宽情况下，整个传输频带被划分为若干个频率通道，每路信号占用一个频率通道进行传输。频率通道之间留有防护频带以防相互干扰。CH2CH1CH3原带宽CH1CH2CH3移频后带宽MUXCH1CH2CH3带宽复用信号f复用器2.5.1频分多路复用1、频分多路复用的概念CH2A2A1A3原始信号D2D1D3数字化信号MUX复用后的数据流时隙号1231D3D2D1时间片12时间片2D1时隙D2复用器原理：将一条物理信道的传输时间分成若干个时间片轮流地给多个信号源使用，每个时间片被复用的一路信号占用。区别2.5.2时分多路复用A2A1A3原始信号D2D1D3数字化信号MUX复用后的数据2.5.2时分多路复用

(1)同步时分：指发送端的多台计算机通过一条线路向接收端发送数据时进行分时处理，它们以固定的时隙进行分配。

要接收的数据AAAABBCDDDBCDABDADAAAAAABBCDDD复用器解复器要发送的数据时间片浪费,信道资源利用率底一个周期的数据块(帧)在不同时刻，开关切换到不同的输入设备同步：复用器在所有时间为每个设备都分配完全一样的时间片，不管该设备有没有数据要传输；帧：时间片组成帧，若所有输入的数据速率相同，帧的时间片数等于输入线路数；交织：开关以恒定速率和固定顺序在设备间轮转比特、字节或任何其他数据单元2.5.2时分多路复用(1)同步时分：指发送端的典型应用实例--数字传输系统为了有效地利用传输线路，可将多个话路的PCM信号用时分复用TDM(TimeDivisionMultiplexing)的方法装成时分复用帧，然后发送到线路上。中国采用欧洲体制，以E1为一次群。美国和日本等国采用北美体制，以T1为一次群。采用PCM调制技术，则每个话音信道的比特率是64kb/s。为每一个这样的低速信道敷设一条通信线路是太不划算了,所以在实用中要利用多路复用技术建立更高效的通信线路。典型应用实例--数字传输系统为了有效地利用传输线路，可将多个贝尔系统的T1载波24路音频信道复用在一条通信线路上；每路音频模拟信号在送到多路复用器之前，要通过一个PCM编码器；编码器每秒取样8000次；24路PCM信号的每一路轮流将一个字节插入到帧中；每个字节的长度为8位，其中7位是数据位，1位用于信道控制；每帧由24×8=192位组成，附加一位作为帧开始标志位，所以每帧共有193位；发送一帧需要125毫秒；T1载波的数据传输速率为1.544Mb/s。贝尔系统的T1载波24路音频信道复用在一条通信线路上；图贝尔系统的T1载波图贝尔系统的T1载波T-1FrameT-1Frame

图多路复用到更高级的载波图多路复用到更高级的载波E1的时分复用帧2.048Mb/s传输线路CH0CH16CH17CH15CH15CH16CH17CH31CH31CH0CH1CH1…………时分复用帧TCH0CH1CH2…CH15CH16CH17CH30CH31CH0…8bitt时分复用帧时分复用帧T=125ms15个话路15个话路E1的时分复用帧2.048Mb/s传输线路CH0CH1存在问题ABCDaabbcdbcattttt4个时分复用帧#1④③②①acbcd时分复用#2#3#4用户不能保证使用链路的全部容量如果有n条输入线路，帧内至少有n个固定的时间片，线路的速率必须是输入线路速率的n倍存在问题ABCDaabbcdbcattttt4个时分复用帧2.5.2时分多路复用

(2)异步时分：又被称为统计时分复用技术，它能动态地按需分配时间片，以避免每个帧中出现空闲时间片。如果有n条输入线路，帧内至多需要有m个固定的时间片，其中m小于n。使用较低容量的链路支持与同步时分复用一样多的输入线路。异步：分配时间片是不固定的所有输入线路的速率之和可能比通信容量大2.5.2时分多路复用(2)异步时分：又被称为统寻址和额外开销每个时间片必须携带一个地址（复用器添加）通知多路分解器如何为其中数据定向。地址通常只是由少数比特组成异步复用只有在时间片相对较大才有效。寻址和额外开销每个时间片必须携带一个地址（复用器添加）通知多2.5.3密集波分多路复用

1、波分多路复用（WDM）

采用的是波长分隔多路复用技术,在同一传输信道内传输多路不同波长的光信号。WDM和FDM基本上都基于相同原理,所不同的是WDM应用于光纤信道上的光波传输过程,而FDM应用于电模拟传输。图波分多路复用原理2.5.3密集波分多路复用1、波分多路复用（WDM）2.5.3密集波分多路复用

2、密集波分多路复用密集波分多路复用(DWDM)是在WDM上发展起来的。最初，在一根光纤上只能传送两路光波信号，CIENA首先推出了16路信道系统，现在已能做到在一根光纤上复用80路甚至更多路数的光载波信号。图密集波分多路复用原理示意图复用器012345671550nm1551mn1552nm1553nm1554nm1555nm1556nm1557nm1550nm1551mn1552nm1553nm1554nm1555nm1556nm1557nm0123456720GbpsEDFA120km分用器2.5.3密集波分多路复用2、密集波分多路

各种数据经过编码后在通信线路上进行传输，实现数据通信。数据通信最简单的方式是利用传输介质将两个端点直接相连，但每个通信系统都采用把收发两端直接相连的形式是不可能的，通常通过一个由多个结点组成的中间网络，把数据从源结点转发到目的结点，实现相互通信。因此，数据交换是研究如何通过中间网络实现联网计算机之间的数据交换问题。

★电路交换★报文交换★分组交换★快速交换HHHH主机通信子网转发结点2.6

交换技术各种数据经过编码后在通信线路上进行传输，实现数据通信2.6.1电路交换在传输任何数据之前，要先经过呼叫过程建立一条端到端的电路。在整个数据传输过程中，所建立的电路必须始终保持连接状态。

数据传输结束后，由某一方发出拆除请求然后逐节拆除到对方节点。(1)电路建立(2)数据传输(3)电路拆除

1、电路交换概念电路交换是根据电话交换原理发展起来的一种直接交换方式。电路交换是面向连接的服务。2.6.1电路交换在传输任何数据之前，要先经过呼叫过程建立2.6.1电路交换源节点A交换节点1交换节点6呼叫请求呼叫应答数据数据释放请求释放应答目的节点B电路建立数据传输电路拆除源节点A目的节点B公用电话交换网1234562.6.1电路交换源节点A交换节点1交换节点6呼叫请求呼叫2.6.1电路交换2、电路交换的优点(1)

连接建立后,数据以固定的传输率传输,传输延迟小。(2)

由于物理线路被单独占用,故不可能发生冲突;(3)

适用于实时大批量连续的数据传输。3、电路交换的缺点(1)对突发性通信不适应，系统效率低，系统不具有存储数据的能力，不能平滑交通量。(2)

连接建立后，由于线路是专用的，即使空闲，也不能被其它设备使用造成一定的浪费。(3)

对通信双方而言，必须做到双方的收发速度、编码方法、信息格式和传输控制等一致才能完成通信。2.6.1电路交换2、电路交换的优点2.6.2报文交换1、报文交换的工作原理(存储转发)报文交换类似于发送信件，是以报文为单位发送信息，不管发送数据的长度是多少都把它当作一个逻辑单元，每个报文由报头、正文和报尾3部分组成，报头中包含发送计算机的地址和接收信息的计算机地址。通信子网根据报头目的地址选择路径在两个结点之间的一段链路上逐段传输。主机A主机BCCCDCGCA通信子网CFCBCE图报文交换过程2.6.2报文交换1、报文交换的工作原理(存储转发2.6.2报文交换

2、报文交换的优点

⑴

电路利用率高。报文可以分时共享交换设备间的线路。

⑵

在电路交换网络上，当通信量变得很大时,就不能接受新的呼叫。而在报文交换网络上,通信量大时仍然可以接收报文,不过传送延迟会增加。

⑶

报文交换系统可以把一个报文发送到多个目的地，而电路交换网络很难做到这一点。3、报文交换的缺点

⑴

数据的传输延迟比较长，且延迟时间长短不一，因此不适用于实时或交互式的通信系统。

⑵

当报文传输错误时，必须重传整个报文。2.6.2报文交换2、报文交换的优点2.6.3分组交换分组交换是报文交换的改进，因而又称为报文分组交换。它将报文分成若干个分组,每个分组的长度有一个上限,有限长度的分组使得每个节点所需的存储能力降低了，以提高交换速度。分组交换适用于交互式通信，如终端与主机通信。1010010101…0110011010首部数据首部数据首部数据报文分组图报文分组的组成报文分组交换是在电路交换和报文交换的基础上发展起来的,因而结合了两者的优点,并且有数据报方式和虚电路方式。2.6.3分组交换分组交换是报文交换的改进，因而又报文分组交换的主要特点在发送端，先把较长的报文划分成较短的、固定长度的数据段。1101000110101010110101011100010011010010假定这个报文较长不便于传输报文分组交换的主要特点在发送端，先把较长的报文划分成较短的数据数据数据报文添加首部构成分组每一个数据段前面添加上首部构成分组。首部首部首部分组

1分组

2分组

3请注意：现在左边是“前面”数据数据数据报文添加首部构成分分组交换的传输单元分组交换网以“分组”作为数据传输单元。依次把各分组发送到接收端（假定接收端在左边）。数据首部分组

1数据首部分组

2数据首部分组

3分组交换的传输单元分组交换网以“分组”作为数据传输单元。数报文与分组数据通过通信子网传输时可以有报文（message）与分组（packet）两种方式；报文传输：不管发送数据的长度是多少，都把它当作一个逻辑单元发送；缺点：1）报文大小不一，造成缓冲区管理复杂。2）大报文造成存储转发的延时过长；3）出错后整个报文全部重发。报文与分组数据通过通信子网传输时可以有报文（message）报文和报文分组结构

差错控制：由于分组长度较短，在传输出错时，检错容易并且重发花费的时间较少；按照这种交换方式,数据包有固定的长度。因而交换结点只要在内存中开辟一个小的缓冲区就可以了。进行分组交换时,发送结点先要对传送的信息分组,对各个分组编号,加上源和宿地址以及约定的头和尾信息。这个过程也叫信息的打包。报文和报文分组结构分组交换网的示意图H1A互联网BDECH5H6H4H2H3H1向H5

发送分组注意分组路径的变化！路由器主机流量控制分组交换网的示意图H1A互联网BDECH5H6H4H2H3H注意分组的存储转发过程H1A互联网BDECH5H6H4H2H3H1

向

H5

发送分组路由器主机在路由器

E

暂存查找转发表找到转发的端口最后到达目的主机

H5在路由器

C

暂存查找转发表找到转发的端口在路由器

A

暂存查找转发表找到转发的端口注意分组的存储转发过程H1A互联网BDECH5H6H4H2H三种交换的比较P1P2P3P4P1P2P3P4P3P4报文报文报文ABCDABCDABCD报文交换电路交换分组交换t连接建立数据传送报文P2P1连接释放数据传送的特点比特流直达终点报文报文报文分组分组分组存储转发存储转发存储转发存储转发三种交换的比较P1P2P3P4P1P2P3P4P3P4报报时延(delay或latency)时延：一个报文或分组从一个网络（或一条链路）的一端传送到另一端所需的时间。1011001…发送器队列在链路上产生传播时延结点

B结点

A在发送器产生发送时延(即传输时延)在队列中产生处理时延数据从结点A向结点B发送数据链路三种时延所产生的地方编辑ppt时延(delay或latency)时延：一个报文或分组从322.6.3分组交换

1、数据报方式（无连接）在数据报方式中子网接收主机A发送的报文经编址、拆卸后分成若干分组,设有3个分组P1、P2、P3。CA将根据子网当前的通路情况及通信量情况,将分组P1、P2、P3沿不同的子网路径发送出去,接收端将接收的分组重新组装成报文。这类服务没有建立链路和拆除链路的过程。图数据报方式交换过程主机ACCCDCGCA通信子网CFCBCEP1P2P3P3P2P1P2P1P1P2P3P3P1P3主机B2.6.3分组交换1、数据报方式（无连接）图数据数据报方式datagrampacketswitching数据报是分组存储转发的一种形式；在数据报方式中，分组传送之间不需要预先在源主机与目的主机之间建立“线路连接”；源主机所发送的每一个分组都可以独立地选择一条传输路径；每个分组在通信子网中可能是通过不同的传输路径到达目的主机。数据报方式datagrampacketswitchingFigure:DatagrampacketswitchingFigure:DatagrampacketswitchTheheadermayalsoindicateasequencenumberthatthedestinationusestoverifythatallthepacketswerereceivedortoreorderthem.因此每一个带有相同目的地址的数据报，并非全部沿着相同的路径，它们可以在网络目的节点不按顺序到达，目的结点或网络出口点负责对数据报进行重新排序。也有这种可能，数据报在网络上被破坏，那么由目的结点或网络出口点来检测数据报丢失，并决定如何恢复它。TheheadermayalsoindicateaDatagrampacketswitching:MultipleChannelsLineefficiency：线路效率SinglenodetonodelinkcanbesharedbymanypacketsovertimePacketsqueuedandtransmittedasfastaspossible编辑pptDatagrampacketswitching:Mul37disadvantageMaycauseindefinitedelaytime不确定的时延一个给定的源和目的节点之间的各数据报可以沿不同的路径，也可以在沿途的节点中经历不同的时延，所以数据报的总时延可能变化很大。这种被称为“抖动”（jitter)的现象对于一些应用来说是不希望的。（例如在包括电话、语音和实时图象的应用中）disadvantageMaycauseindefini数据报工作方式的特点同一报文的不同分组可以由不同的传输路径通过通信子网；同一报文的不同分组到达目的结点时可能出现乱序、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址与源地址；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。数据报工作方式的特点同一报文的不同分组可以由不同的传输路径通2.6.3分组交换

2、虚电路方式（面向连接）

虚电路方式是试图将数据报方式与电路交换方式结合起来，发挥两种方法的优点,达到最佳的数据交换效果。与电路交换方式类似，虚电路方式在数据传输前也要建立一条传输通路，但这条通络是逻辑的而非物理的。虚电路方式两个用户的终端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辑上的连接，用户不需要在发送和接收时清除连接。虚电路可以通过呼叫请求建立，并要赋予虚电路号。子网中的结点之间就是通过虚电路号将分组沿子网中的结点逐站传递。2.6.3分组交换2、虚电路方式（面向连接）SwitchVirtualCircuit在每次分组发送之前，必须在发送方与接收方之间建立一条逻辑连接。这是因为不需要真正去建立一条物理链路，连接发送方与接收方的物理链路已经存在；编辑pptSwitchVirtualCircuit在每次分组发送之41SwitchedVirtualCircuit一次通信的所有分组都通过这条虚电路顺序传送，因此报文分组不必带目的地址、源地址等辅助信息。分组到达目的结点时不会出现丢失、重复与乱序的现象；分组通过虚电路上的每个结点时，结点只需要做差错检测，而不需要做路径选择；编辑ppt42SwitchedVirtualCircuit一次通信的所SwitchedVirtualCircuit通信子网中每个结点可以和任何结点建立多条虚电路连接。编辑pptSwitchedVirtualCircuit通信子网中每432.6.3分组交换对比的内容虚电路数据报连接的建立必须有不要目的站地址仅在连接建立阶段使用，每个分组使用短的虚电路信号每个分组都有目的站的全地址路由选择在虚电路建立时进行，所有分组均按同一路由每个分组都有独立选择的路由路由器出现故障所有通过出故障的路由器的虚电路均不能工作出故障的路由器可能对丢失分组，一些路由会发生变化分组的顺序总是按发送顺序到达目的站到达目的站时可能不按发送顺序端到端的差错控制由通信子网负责由主机负责端到端的流量控制由通信子网负责由主机负责由于虚电路方式具有电路交换与分组交换技术的优点，因此在计算机网络中得到了广泛的应用。虚电路服务与数据报服务的主要区别如下表：2.6.3分组交换对比的内容虚电路数据报连接的建立必须有不2.7Interface:RS-232CEIA是美国电子工业协会(ElectronicIndustriesAssociation)英文名的缩写。EIA-RS-232C接口是由EIA制定的一种串行物理接口标准，其作用是定义DTE设备和DCE设备间的接口。DTE(DataTerminalEquipment)是数据终端设备，是具有一定的数据处理能力和发送、接收数据能力的设备。DCE(DataCircuit-terminatingEquipment)是数据电路端接设备，它在DTE和传输线路之间提供信号变换和编码的功能，并且负责建立、保持和释放数据链路的连接。

2.7Interface:RS-232CEIA是美国电子两个DTE通过DCE

进行通信的例子DTE产生数据,并连同必要的控制字符一起传送给DCE。DCE将信号转化成适合于传输介质的形式并将它发送到网络中。当信号到达另一端时,将发生相反的过程。EIA-232/V.24

接口调制解调器DTE-ADTE-BDCE-ADCE-BEIA-232/V.24

接口调制解调器网络编辑ppt两个DTE通过DCE

进行通信的例子DTE产生数据,46DTE通过DCE与通信传输线路相连

两个DTE设备不需要互相协调,但是每个DTE设备必须与它所连接的DCE设备协调工作。DTEDCEDCE串行比特传输信号线与控制线用户环境通信环境用户设施通信设施DTE信号线与控制线用户设施用户环境编辑pptDTE通过DCE与通信传输线路相连两个DTE设备不需47DTE-DCEinterfacestandardspecifiestheelectricalandmechanicalcharacteristicsoftheinterconnections.RS-232-CDTEDCEnetworkDCEDTEDTE-DCEinterfacestandardDTE-DCEinterfacestandardspeCharacteristicsofInterfaceMechanicalConnectionplugsElectricalVoltage,timing,encodingFunctionalData,control,timing,groundingProceduralSequenceofeventsCharacteristicsofInterfaceMe本章小结数据通信技术是依照通信协议，利用数据传输技术在两个功能单元间传递数据信息，实现计算机与计算机、计算机与终端以及终端间通信。任何一个通信系统都可以看作是由发送设备、传输信道和接收设备三大部分组成。常用的传输介质有：双绞线、同轴电缆、光纤电缆，以及无线与卫星通信信道。为了便于信息在通信传输介质上进行传输，必须对信息进行调制或编码，常用的调制与编码方法有4种。21本章小结数据通信技术是依照通信协议，利用数据传输技术在两个功本章小结在数据通信系统中，整个计算机通信系统能否正确有效地工作，在相当程度上依赖于是否能很好地实现同步。目前,串行通信的传输按通信约定的格式分为两种，即同步通信方式和异步通信方式。多路复用一般可以有以下3种基本形式：频分多路复用FDM、波分多路复用WDM与时分多路复用TDM。数据交换方式有电路交换、报文交换、分组交换等。34本章小结在数据通信系统中，整个计算机通信系统能否正确有效地工§2.5多路复用传输多路复用器多路复用器一条传输线路传输多路信号计算机计算机传输信号要求的带宽与传输介质允许通过的带宽是不一样的，为了节省开销，应当充分利用传输介质的带宽。在一条介质上同时传送多于一路以上信号的传输方式，叫做该介质的多路复用。多路复用传输技术的基本原理如图所示。多路复用基本原理示意图§2.5多路复用传输多路复用器多路复用器一条传输线路传输

复用类型

多路复用技术能把多个信号组合在一条物理信道上进行传输，使多个计算机或终端设备共享信道资源，提高信道的利用率。特别是在远距离传输时，可大大节省电缆的成本、安装与维护费用。频分复用FDM(FrequencyDivisionMultiplexing)波分复用WDM(WaveDivisionMultiplexing)时分复用TDM(TimeDivisionMultiplexing)同步时分复用异步时分复用——统计时分复用

复用类型

多路复用技术能把多个信号组合在一条物理信道上进行2.5.1频分多路复用

1、频分多路复用的概念

在物理信道的可用带宽超过单个原始信号所需带宽情况下，整个传输频带被划分为若干个频率通道，每路信号占用一个频率通道进行传输。频率通道之间留有防护频带以防相互干扰。CH2CH1CH3原带宽CH1CH2CH3移频后带宽MUXCH1CH2CH3带宽复用信号f复用器2.5.1频分多路复用1、频分多路复用的概念CH2A2A1A3原始信号D2D1D3数字化信号MUX复用后的数据流时隙号1231D3D2D1时间片12时间片2D1时隙D2复用器原理：将一条物理信道的传输时间分成若干个时间片轮流地给多个信号源使用，每个时间片被复用的一路信号占用。区别2.5.2时分多路复用A2A1A3原始信号D2D1D3数字化信号MUX复用后的数据2.5.2时分多路复用

(1)同步时分：指发送端的多台计算机通过一条线路向接收端发送数据时进行分时处理，它们以固定的时隙进行分配。

要接收的数据AAAABBCDDDBCDABDADAAAAAABBCDDD复用器解复器要发送的数据时间片浪费,信道资源利用率底一个周期的数据块(帧)在不同时刻，开关切换到不同的输入设备同步：复用器在所有时间为每个设备都分配完全一样的时间片，不管该设备有没有数据要传输；帧：时间片组成帧，若所有输入的数据速率相同，帧的时间片数等于输入线路数；交织：开关以恒定速率和固定顺序在设备间轮转比特、字节或任何其他数据单元2.5.2时分多路复用(1)同步时分：指发送端的典型应用实例--数字传输系统为了有效地利用传输线路，可将多个话路的PCM信号用时分复用TDM(TimeDivisionMultiplexing)的方法装成时分复用帧，然后发送到线路上。中国采用欧洲体制，以E1为一次群。美国和日本等国采用北美体制，以T1为一次群。采用PCM调制技术，则每个话音信道的比特率是64kb/s。为每一个这样的低速信道敷设一条通信线路是太不划算了,所以在实用中要利用多路复用技术建立更高效的通信线路。典型应用实例--数字传输系统为了有效地利用传输线路，可将多个贝尔系统的T1载波24路音频信道复用在一条通信线路上；每路音频模拟信号在送到多路复用器之前，要通过一个PCM编码器；编码器每秒取样8000次；24路PCM信号的每一路轮流将一个字节插入到帧中；每个字节的长度为8位，其中7位是数据位，1位用于信道控制；每帧由24×8=192位组成，附加一位作为帧开始标志位，所以每帧共有193位；发送一帧需要125毫秒；T1载波的数据传输速率为1.544Mb/s。贝尔系统的T1载波24路音频信道复用在一条通信线路上；图贝尔系统的T1载波图贝尔系统的T1载波T-1FrameT-1Frame

图多路复用到更高级的载波图多路复用到更高级的载波E1的时分复用帧2.048Mb/s传输线路CH0CH16CH17CH15CH15CH16CH17CH31CH31CH0CH1CH1…………时分复用帧TCH0CH1CH2…CH15CH16CH17CH30CH31CH0…8bitt时分复用帧时分复用帧T=125ms15个话路15个话路E1的时分复用帧2.048Mb/s传输线路CH0CH1存在问题ABCDaabbcdbcattttt4个时分复用帧#1④③②①acbcd时分复用#2#3#4用户不能保证使用链路的全部容量如果有n条输入线路，帧内至少有n个固定的时间片，线路的速率必须是输入线路速率的n倍存在问题ABCDaabbcdbcattttt4个时分复用帧2.5.2时分多路复用

(2)异步时分：又被称为统计时分复用技术，它能动态地按需分配时间片，以避免每个帧中出现空闲时间片。如果有n条输入线路，帧内至多需要有m个固定的时间片，其中m小于n。使用较低容量的链路支持与同步时分复用一样多的输入线路。异步：分配时间片是不固定的所有输入线路的速率之和可能比通信容量大2.5.2时分多路复用(2)异步时分：又被称为统寻址和额外开销每个时间片必须携带一个地址（复用器添加）通知多路分解器如何为其中数据定向。地址通常只是由少数比特组成异步复用只有在时间片相对较大才有效。寻址和额外开销每个时间片必须携带一个地址（复用器添加）通知多2.5.3密集波分多路复用

1、波分多路复用（WDM）

采用的是波长分隔多路复用技术,在同一传输信道内传输多路不同波长的光信号。WDM和FDM基本上都基于相同原理,所不同的是WDM应用于光纤信道上的光波传输过程,而FDM应用于电模拟传输。图波分多路复用原理2.5.3密集波分多路复用1、波分多路复用（WDM）2.5.3密集波分多路复用

2、密集波分多路复用密集波分多路复用(DWDM)是在WDM上发展起来的。最初，在一根光纤上只能传送两路光波信号，CIENA首先推出了16路信道系统，现在已能做到在一根光纤上复用80路甚至更多路数的光载波信号。图密集波分多路复用原理示意图复用器012345671550nm1551mn1552nm1553nm1554nm1555nm1556nm1557nm1550nm1551mn1552nm1553nm1554nm1555nm1556nm1557nm0123456720GbpsEDFA120km分用器2.5.3密集波分多路复用2、密集波分多路

各种数据经过编码后在通信线路上进行传输，实现数据通信。数据通信最简单的方式是利用传输介质将两个端点直接相连，但每个通信系统都采用把收发两端直接相连的形式是不可能的，通常通过一个由多个结点组成的中间网络，把数据从源结点转发到目的结点，实现相互通信。因此，数据交换是研究如何通过中间网络实现联网计算机之间的数据交换问题。

★电路交换★报文交换★分组交换★快速交换HHHH主机通信子网转发结点2.6

交换技术各种数据经过编码后在通信线路上进行传输，实现数据通信2.6.1电路交换在传输任何数据之前，要先经过呼叫过程建立一条端到端的电路。在整个数据传输过程中，所建立的电路必须始终保持连接状态。

数据传输结束后，由某一方发出拆除请求然后逐节拆除到对方节点。(1)电路建立(2)数据传输(3)电路拆除

1、电路交换概念电路交换是根据电话交换原理发展起来的一种直接交换方式。电路交换是面向连接的服务。2.6.1电路交换在传输任何数据之前，要先经过呼叫过程建立2.6.1电路交换源节点A交换节点1交换节点6呼叫请求呼叫应答数据数据释放请求释放应答目的节点B电路建立数据传输电路拆除源节点A目的节点B公用电话交换网1234562.6.1电路交换源节点A交换节点1交换节点6呼叫请求呼叫2.6.1电路交换2、电路交换的优点(1)

连接建立后,数据以固定的传输率传输,传输延迟小。(2)

由于物理线路被单独占用,故不可能发生冲突;(3)

适用于实时大批量连续的数据传输。3、电路交换的缺点(1)对突发性通信不适应，系统效率低，系统不具有存储数据的能力，不能平滑交通量。(2)

连接建立后，由于线路是专用的，即使空闲，也不能被其它设备使用造成一定的浪费。(3)

对通信双方而言，必须做到双方的收发速度、编码方法、信息格式和传输控制等一致才能完成通信。2.6.1电路交换2、电路交换的优点2.6.2报文交换1、报文交换的工作原理(存储转发)报文交换类似于发送信件，是以报文为单位发送信息，不管发送数据的长度是多少都把它当作一个逻辑单元，每个报文由报头、正文和报尾3部分组成，报头中包含发送计算机的地址和接收信息的计算机地址。通信子网根据报头目的地址选择路径在两个结点之间的一段链路上逐段传输。主机A主机BCCCDCGCA通信子网CFCBCE图报文交换过程2.6.2报文交换1、报文交换的工作原理(存储转发2.6.2报文交换

2、报文交换的优点

⑴

电路利用率高。报文可以分时共享交换设备间的线路。

⑵

在电路交换网络上，当通信量变得很大时,就不能接受新的呼叫。而在报文交换网络上,通信量大时仍然可以接收报文,不过传送延迟会增加。

⑶

报文交换系统可以把一个报文发送到多个目的地，而电路交换网络很难做到这一点。3、报文交换的缺点

⑴

数据的传输延迟比较长，且延迟时间长短不一，因此不适用于实时或交互式的通信系统。

⑵

当报文传输错误时，必须重传整个报文。2.6.2报文交换2、报文交换的优点2.6.3分组交换分组交换是报文交换的改进，因而又称为报文分组交换。它将报文分成若干个分组,每个分组的长度有一个上限,有限长度的分组使得每个节点所需的存储能力降低了，以提高交换速度。分组交换适用于交互式通信，如终端与主机通信。1010010101…0110011010首部数据首部数据首部数据报文分组图报文分组的组成报文分组交换是在电路交换和报文交换的基础上发展起来的,因而结合了两者的优点,并且有数据报方式和虚电路方式。2.6.3分组交换分组交换是报文交换的改进，因而又报文分组交换的主要特点在发送端，先把较长的报文划分成较短的、固定长度的数据段。1101000110101010110101011100010011010010假定这个报文较长不便于传输报文分组交换的主要特点在发送端，先把较长的报文划分成较短的数据数据数据报文添加首部构成分组每一个数据段前面添加上首部构成分组。首部首部首部分组

1分组

2分组

3请注意：现在左边是“前面”数据数据数据报文添加首部构成分分组交换的传输单元分组交换网以“分组”作为数据传输单元。依次把各分组发送到接收端（假定接收端在左边）。数据首部分组

1数据首部分组

2数据首部分组

3分组交换的传输单元分组交换网以“分组”作为数据传输单元。数报文与分组数据通过通信子网传输时可以有报文（message）与分组（packet）两种方式；报文传输：不管发送数据的长度是多少，都把它当作一个逻辑单元发送；缺点：1）报文大小不一，造成缓冲区管理复杂。2）大报文造成存储转发的延时过长；3）出错后整个报文全部重发。报文与分组数据通过通信子网传输时可以有报文（message）报文和报文分组结构

差错控制：由于分组长度较短，在传输出错时，检错容易并且重发花费的时间较少；按照这种交换方式,数据包有固定的长度。因而交换结点只要在内存中开辟一个小的缓冲区就可以了。进行分组交换时,发送结点先要对传送的信息分组,对各个分组编号,加上源和宿地址以及约定的头和尾信息。这个过程也叫信息的打包。报文和报文分组结构分组交换网的示意图H1A互联网BDECH5H6H4H2H3H1向H5

发送分组注意分组路径的变化！路由器主机流量控制分组交换网的示意图H1A互联网BDECH5H6H4H2H3H注意分组的存储转发过程H1A互联网BDECH5H6H4H2H3H1

向

H5

发送分组路由器主机在路由器

E

暂存查找转发表找到转发的端口最后到达目的主机

H5在路由器

C

暂存查找转发表找到转发的端口在路由器

A

暂存查找转发表找到转发的端口注意分组的存储转发过程H1A互联网BDECH5H6H4H2H三种交换的比较P1P2P3P4P1P2P3P4P3P4报文报文报文ABCDABCDABCD报文交换电路交换分组交换t连接建立数据传送报文P2P1连接释放数据传送的特点比特流直达终点报文报文报文分组分组分组存储转发存储转发存储转发存储转发三种交换的比较P1P2P3P4P1P2P3P4P3P4报报时延(delay或latency)时延：一个报文或分组从一个网络（或一条链路）的一端传送到另一端所需的时间。1011001…发送器队列在链路上产生传播时延结点

B结点

A在发送器产生发送时延(即传输时延)在队列中产生处理时延数据从结点A向结点B发送数据链路三种时延所产生的地方编辑ppt时延(delay或latency)时延：一个报文或分组从832.6.3分组交换

1、数据报方式（无连接）在数据报方式中子网接收主机A发送的报文经编址、拆卸后分成若干分组,设有3个分组P1、P2、P3。CA将根据子网当前的通路情况及通信量情况,将分组P1、P2、P3沿不同的子网路径发送出去,接收端将接收的分组重新组装成报文。这类服务没有建立链路和拆除链路的过程。图数据报方式交换过程主机ACCCDCGCA通信子网CFCBCEP1P2P3P3P2P1P2P1P1P2P3P3P1P3主机B2.6.3分组交换1、数据报方式（无连接）图数据数据报方式datagrampacketswitching数据报是分组存储转发的一种形式；在数据报方式中，分组传送之间不需要预先在源主机与目的主机之间建立“线路连接”；源主机所发送的每一个分组都可以独立地选择一条传输路径；每个分组在通信子网中可能是通过不同的传输路径到达目的主机。数据报方式datagrampacketswitchingFigure:DatagrampacketswitchingFigure:DatagrampacketswitchTheheadermayalsoindicateasequencenumberthatthedestinationusestoverifythatallthepacketswerereceivedortoreorderthem.因此每一个带有相同目的地址的数据报，并非全部沿着相同的路径，它们可以在网络目的节点不按顺序到达，目的结点或网络出口点负责对数据报进行重新排序。也有这种可能，数据报在网络上被破坏，那么由目的结点或网络出口点来检测数据报丢失，并决定如何恢复它。TheheadermayalsoindicateaDatagrampacketswitching:MultipleChannelsLineefficiency：线路效率SinglenodetonodelinkcanbesharedbymanypacketsovertimePacketsqueuedandtransmittedasfastaspossible编辑pptDatagrampacketswitching:Mul88disadvantageMaycauseindefinitedelaytime不确定的时延一个给定的源和目的节点之间的各数据报可以沿不同的路径，也可以在沿途的节点中经历不同的时延，所以数据报的总时延可能变化很大。这种被称为“抖动”（jitter)的现象对于一些应用来说是不希望的。（例如在包括电话、语音和实时图象的应用中）disadvantageMaycauseindefini数据报工作方式的特点同一报文的不同分组可以由不同的传输路径通过通信子网；同一报文的不同分组到达目的结点时可能出现乱序、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址与源地址；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。数据报工作方式的特点同一报文的不同分组可以由不同的传输路径通2.6.3分组交换

2、虚电路方式（面向连接）

虚电路方式是试图将数据报方式与电路交换方式结合起来，发挥两种方法的优点,达到最佳的数据交换效果。与电路交换方式类似，虚电路方式在数据传输前也要建立一条传输通路，但这条通络是逻辑的而非物理的。虚电路方式两个用户的终端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辑上的连接，用户不需要在发送和接收时清除连接。虚电路可以通过呼叫请求建立，并要赋予虚电路号。子网中的结点之间就是通过虚电路号将分组沿子网中的结点逐站传递。2.6.3分组交换2、虚电路方式（面向连接）SwitchVirtualCircuit在每次分组发送之前，必须在发送方与接收方之间建立一条逻辑连接。这是因为不需要真正去建立一条物理链路，连接发送方与接收方的物理链路已经存在；编辑pptSwitchVirtualCircuit在每次分组发送之92SwitchedVirtualCircuit一次通信的所有分组都通过这条虚电路顺序传送，因此报文分组不必带目的地址、源地址等辅助信息。分组到达目的结点时不会出现丢失、重复与乱序的