第2章数据通信基础课件.ppt

1、第2章 数据通信技术的基础知识计算机网络基础计算机网络基础2第2章 数据通信技术的基础知识 计算机网络基础计算机网络基础3本章主要内容l数据通信的基本概念数据通信的基本概念l数据传输方式数据传输方式l数据传输的同步技术数据传输的同步技术l数据的编码技术数据的编码技术l多路复用技术多路复用技术l数据交换技术数据交换技术l传输介质传输介质l差错控制技术差错控制技术目录页计算机网络基础计算机网络基础4数数据据通通信信技技术术的的基基本本内内容容数据通信基本概数据通信基本概念念数据通信系统基本结构数据通信系统基本结构信息、数据、信号信息、数据、信号数据通信的主要技术指标数据通信的主要技术指标数据传输方

2、式数据传输方式串行通信、并行通信串行通信、并行通信单工通信、半双工通信、全双工通信单工通信、半双工通信、全双工通信基带传输、频带传输、宽带传输基带传输、频带传输、宽带传输数据的同步技术数据的同步技术异步传输、异步传输、同步传输同步传输数据编码技术数据编码技术数字数据信号数字数据信号模拟传输模拟传输幅移键控幅移键控ASKASK、频移键控频移键控FSKFSK、相移键控相移键控PSKPSK数字传输数字传输不归零码不归零码NRZNRZ、曼彻斯特编码、曼彻斯特编码、差分曼彻斯特编码差分曼彻斯特编码模拟数据信号模拟数据信号模拟传输模拟传输调幅、调频、调相调幅、调频、调相数字传输数字传输脉冲编码调制脉冲编码

3、调制PCMPCM多路复用技术多路复用技术时分多路复用、时分多路复用、频分多路复用、波分多路复、码分多路复用频分多路复用、波分多路复、码分多路复用数据交换技术数据交换技术电路交换、电路交换、报文存储转发交换、报文分组存储转发交换（数据报文存储转发交换、报文分组存储转发交换（数据报方式、虚电路方式）报方式、虚电路方式）传输介质传输介质传输介质类型与特点传输介质类型与特点差错控制技术差错控制技术检错码、纠错码和差错控制机制检错码、纠错码和差错控制机制目录页计算机网络基础计算机网络基础5本章学习目标 l了解计算机通信中信息、数据与信号的基本概了解计算机通信中信息、数据与信号的基本概念，以及数据通信系统

4、的基本结构；念，以及数据通信系统的基本结构；l掌握模拟数据编码方法与数字数据编码的基本掌握模拟数据编码方法与数字数据编码的基本原理与主要特点；原理与主要特点；l了解基带传输的定义与主要特点，了解频带传了解基带传输的定义与主要特点，了解频带传输的定义；输的定义；l掌握数据传输速率的定义；掌握数据传输速率的定义；l掌握串行与并行通信，单工、半双工与全双工掌握串行与并行通信，单工、半双工与全双工通信，模拟通信、数字通信的特点；通信，模拟通信、数字通信的特点；计算机网络基础计算机网络基础6本章学习目标 l解多路复用技术的分类，掌握解多路复用技术的分类，掌握FDM、WDM、TDM的基本工作原理；的基本工

5、作原理；l掌握异步传输与同步传输方式的主要特点；掌握异步传输与同步传输方式的主要特点；l掌握双绞线、同轴电缆、光缆、无线通信信道、掌握双绞线、同轴电缆、光缆、无线通信信道、卫星通信的特点；卫星通信的特点；l了解广域网中数据交换方式的类型，掌握分组了解广域网中数据交换方式的类型，掌握分组交换方法的基本工作原理；交换方法的基本工作原理；l了解数据通信中差错产生的原因与差错类型，了解数据通信中差错产生的原因与差错类型，掌握误码率的定义与循环冗余编码掌握误码率的定义与循环冗余编码CRC的基本的基本工作原理；工作原理；目录页计算机网络基础计算机网络基础7数据通信基础数据通信基础通信 计算机计算机网络计算

6、机网络是计算机技术与通信技术相结合的产物。计算机网络基础计算机网络基础8第2章 数据通信技术的基础知识2.1 基本概念基本概念2.2 数据传输数据传输2.3 数据交换技术数据交换技术2.4 差错控制技术差错控制技术2.5 传输介质传输介质 目录页计算机网络基础计算机网络基础92.1 基本概念l2.1.1 信息、数据和信号信息、数据和信号l2.1.2 数据通信系统模型数据通信系统模型l2.1.3 数据通信、数字通信与模拟通信数据通信、数字通信与模拟通信 l2.1.4 数据通信的技术指标数据通信的技术指标 l2.1.5 数据通信技术数据通信技术l2.1.6 数据通信过程数据通信过程计算机网络基础计

7、算机网络基础10l1数据数据l数据由数字、字符和符号等组成，是对所描述对象的符号化记数据由数字、字符和符号等组成，是对所描述对象的符号化记录。一般可理解为录。一般可理解为“信息的数字化形式信息的数字化形式”或或“数字化的信息形数字化的信息形式式”。在计算机网络系统中，数据通常被广义地理解为在网络。在计算机网络系统中，数据通常被广义地理解为在网络中存储、处理和传输的二进制编码。中存储、处理和传输的二进制编码。l2信息信息l信息是对特定事物的描述、解释、说明，是数据的内涵，是客信息是对特定事物的描述、解释、说明，是数据的内涵，是客观事物属性和相互联系特性和表征，它反映了客观事物的存在观事物属性和相

8、互联系特性和表征，它反映了客观事物的存在形式和运动状态。表示信息的形式可以是数字、文字、声音、形式和运动状态。表示信息的形式可以是数字、文字、声音、图形和图像等。现在所说的多媒体信息就是指上述多种形式表图形和图像等。现在所说的多媒体信息就是指上述多种形式表示的信息，但这些表示媒体归根到底都是数据的一种形式（广示的信息，但这些表示媒体归根到底都是数据的一种形式（广义数据）。义数据）。2.1.1 信息、数据和信号计算机网络基础计算机网络基础11l3信号信号l信号是数据的具体物理表示，具有确定的物理描述，信号是数据的具体物理表示，具有确定的物理描述，如电压、磁场强度等。在电路或光路中，信号就是具如电

9、压、磁场强度等。在电路或光路中，信号就是具体表示数据的电编码或光编码。体表示数据的电编码或光编码。l信号分为模拟信号和数字信号两种形式。模拟信号是信号分为模拟信号和数字信号两种形式。模拟信号是随时间连续变化的电流、电压或电磁波，可以利用其随时间连续变化的电流、电压或电磁波，可以利用其某个参量（如幅度、频率或相位等）来表示要传输的某个参量（如幅度、频率或相位等）来表示要传输的数据；数字信号是不随时间连续变化的信号，通常表数据；数字信号是不随时间连续变化的信号，通常表现为离散的脉冲形式，可以利用其某一瞬间的状态来现为离散的脉冲形式，可以利用其某一瞬间的状态来表示要传输的数据。表示要传输的数据。2.

10、1.1 信息、数据和信号计算机网络基础计算机网络基础122.1.1 信息、数据和信号 l4模拟数据和数字数据模拟数据和数字数据l在数据通信系统中，把数据分为模拟数据和数字数据在数据通信系统中，把数据分为模拟数据和数字数据两大类。模拟数据是在某个区间内连续变化的值，例两大类。模拟数据是在某个区间内连续变化的值，例如声音和视频都是幅度连续变化的波形，又如温度和如声音和视频都是幅度连续变化的波形，又如温度和压力也都是连续变化的值；数字数据则是模拟数据经压力也都是连续变化的值；数字数据则是模拟数据经量化后得到的离散的值，例如在计算机中用二进制代量化后得到的离散的值，例如在计算机中用二进制代码表示的字符

11、、图形、音频与视频数据。码表示的字符、图形、音频与视频数据。计算机网络基础计算机网络基础132.1.2 数据通信系统模型l数据通信系统的基本组成有三要素：信源、信宿和信数据通信系统的基本组成有三要素：信源、信宿和信道。图道。图2.1是一个简单的数据通信系统模型。实际上，是一个简单的数据通信系统模型。实际上，数据通信系统的组成因用途而异。数据通信系统的组成因用途而异。计算机网络基础计算机网络基础142.1.2 数据通信系统模型l1信源和信宿信源和信宿l信源是通信过程中产生和发送信息的设备和计算机；信源是通信过程中产生和发送信息的设备和计算机；信宿是通信过程中接收和处理信息的设备或计算机。信宿是通

12、信过程中接收和处理信息的设备或计算机。信源和信宿是数据的出发点和目的地，又被称为数据信源和信宿是数据的出发点和目的地，又被称为数据终端设备（终端设备（DateTerminal Equipment,简称简称DTE）。）。DTE通常属于资源子网的设备，如计算机、数据输入通常属于资源子网的设备，如计算机、数据输入/输出设备和通信处理机等。输出设备和通信处理机等。l2信道信道l信道是通信双方以传输介质为基础的传输信息的通道，信道是通信双方以传输介质为基础的传输信息的通道，它是建立在通信线路及其附属通信设备（如收发设备）它是建立在通信线路及其附属通信设备（如收发设备）上的。上的。计算机网络基础计算机网络

13、基础152.1.2 数据通信系统模型l3信号变换器信号变换器l信号变换器的作用是将信源发出的信息变换成适合在信号变换器的作用是将信源发出的信息变换成适合在信道上传输的信号。对应不同的信源和信道，信号变信道上传输的信号。对应不同的信源和信道，信号变换器有不同的组成和变换功能。发送端的信号变换器换器有不同的组成和变换功能。发送端的信号变换器可以是编码器或调制器，接收端的信号变换器相对应可以是编码器或调制器，接收端的信号变换器相对应的就是译码器或解调器。的就是译码器或解调器。l4噪声源噪声源l一个通信系统客观上是不可避免地存在着噪声干扰的，一个通信系统客观上是不可避免地存在着噪声干扰的，而这些干扰分

14、布在数据传输过程的各个部分。而这些干扰分布在数据传输过程的各个部分。计算机网络基础计算机网络基础162.1.3 数据通信、数字通信与模拟通信 l1数据通信数据通信l数据通信是发送方将要发送的数据转换成信号通过物理信道数据通信是发送方将要发送的数据转换成信号通过物理信道传送到数据接收方的过程。传送到数据接收方的过程。l由于信号可以是离散变化的数字信号，也可以是连续变化的由于信号可以是离散变化的数字信号，也可以是连续变化的模拟信号，所以与之相对应，数据通信被分为数字数据通信模拟信号，所以与之相对应，数据通信被分为数字数据通信和模拟数据通信和模拟数据通信.l2数字数据通信与模拟数据通信数字数据通信与

15、模拟数据通信l数字数据通信是指利用数字信道以数字信号方式来传递数据；数字数据通信是指利用数字信道以数字信号方式来传递数据；模拟数据通信是指在模拟信道上以模拟信号形式来传输数据。模拟数据通信是指在模拟信道上以模拟信号形式来传输数据。计算机网络基础计算机网络基础172.1.3 数据通信、数字通信与模拟通信l(a)模拟信号传输模拟数据模拟信号传输模拟数据 计算机网络基础计算机网络基础182.1.3 数据通信、数字通信与模拟通信l(b)数字信号传输模拟数据数字信号传输模拟数据 计算机网络基础计算机网络基础192.1.3 数据通信、数字通信与模拟通信l(c)模拟信号传输数字数据模拟信号传输数字数据计算机

16、网络基础计算机网络基础202.1.3 数据通信、数字通信与模拟通信l(d)数字信号传输数字数据数字信号传输数字数据计算机网络基础计算机网络基础212.1.4 数据通信的主要技术指标l1信道带宽和信道容量信道带宽和信道容量l 信道就是信号传输的通路。信道带宽或信道容量是描信道就是信号传输的通路。信道带宽或信道容量是描述信道的主要指标之一，由信道的物理特性所决定。述信道的主要指标之一，由信道的物理特性所决定。l 信道带宽是指信道所能传送的信号的频率范围（即频信道带宽是指信道所能传送的信号的频率范围（即频带宽度），也就是可传送信号的最高频率与最低频率带宽度），也就是可传送信号的最高频率与最低频率之差

17、。之差。l 信道容量是指单位时间内信道所能传输的最大信息量，信道容量是指单位时间内信道所能传输的最大信息量，即一个信道能够达到的最大传输速率，它表征信道的即一个信道能够达到的最大传输速率，它表征信道的传输能力。传输能力。l信道容量以码元速率（或波特率）和信道的数据传输信道容量以码元速率（或波特率）和信道的数据传输速率，（以位速率，（以位/秒秒b/s）形式表示。）形式表示。计算机网络基础计算机网络基础222.1.4 数据通信的主要技术指标l信道带宽与信道容量之间的关系：信道带宽与信道容量之间的关系：lC为信道容量，为信道容量，H为信道带宽，为信道带宽，N为噪声功率，为噪声功率，S为信号功率，为信

18、号功率，S/N则为信噪比。由于实际使用的信道的信噪比都要足够大，故则为信噪比。由于实际使用的信道的信噪比都要足够大，故常表示成常表示成10log10（S/N），以分贝（），以分贝（dB）为单位来计量。例如，）为单位来计量。例如，信噪比为信噪比为30dB，带宽为，带宽为30kHz的信道的最大数据传输速率为：的信道的最大数据传输速率为：lC=Hlog2（1+S/N）=30klog2（1+1030/10）30k10=300（kbps）)/1(log2NSHC计算机网络基础计算机网络基础232.1.4 数据通信的主要技术指标l在无噪声情况下，信道中每秒所能传输的最大比特数在无噪声情况下，信道中每秒所能

19、传输的最大比特数由奈奎斯特（由奈奎斯特（Nyquist）定理决定：）定理决定：N为信道上传输的信号可取的离散值的个数。若信道上为信道上传输的信号可取的离散值的个数。若信道上传输的是二进制信号，可取两个离散值电平传输的是二进制信号，可取两个离散值电平“1”和和“0”，此时，此时N=2，log22=1，所以，所以C=2H。例如一个无。例如一个无噪声的、带宽为噪声的、带宽为2000Hz的信道，不能传输数率超过的信道，不能传输数率超过4000bps的二进制数字信号；若的二进制数字信号；若N=8，则，则log28=3，即每个信号传送即每个信号传送3个二进制位。带宽个二进制位。带宽2000Hz的理想信的理

20、想信道的数据传输率最大可达道的数据传输率最大可达12kbps。)(log22bpsNHC 计算机网络基础计算机网络基础242.1.4 数据通信的主要技术指标l2数据传输速率数据传输速率l（1）数据传输速率：数据传输速率是指通信系统单）数据传输速率：数据传输速率是指通信系统单位时间内传输的二进制代码的位（比特）数，因此又位时间内传输的二进制代码的位（比特）数，因此又称比特率，单位用位称比特率，单位用位/秒（秒（bit per second）表示，记）表示，记作作b/s或或bps。l设设T为传输的电脉冲信号的宽度或周期，为传输的电脉冲信号的宽度或周期，N为脉冲信号为脉冲信号所有可能的状态数，则数据

21、传输速率为：所有可能的状态数，则数据传输速率为：)(log12bpsNTRS计算机网络基础计算机网络基础252.1.4 数据通信的主要技术指标l（2）调制速率：调制速率又叫波特率或码元速率，）调制速率：调制速率又叫波特率或码元速率，它是数字信号经过调制后的传输速率，表示每秒种所它是数字信号经过调制后的传输速率，表示每秒种所能传送的码元数量，即调制后模拟电信号每秒钟的变能传送的码元数量，即调制后模拟电信号每秒钟的变化次数，它等于调制周期的倒数，单位为波特化次数，它等于调制周期的倒数，单位为波特（Baud）。若用）。若用T（秒）表示调制周期，则调制速率（秒）表示调制周期，则调制速率为：为：l因此可

22、以得出调制速率和数据传输速率的对应关系式因此可以得出调制速率和数据传输速率的对应关系式TRb1(bps)loglog122NRNTRbS计算机网络基础计算机网络基础262.1.4 数据通信的主要技术指标l3误码率误码率l式中，式中，Pe为误码率，为误码率，Ne表示被传错的码元数，表示被传错的码元数，N表示表示传输的二进制码元总数。传输的二进制码元总数。l4.时延时延l（1）发送时延（传输时延）发送时延（传输时延）l（2）传播时延）传播时延l（3）处理时延）处理时延NNPee计算机网络基础计算机网络基础272.1.5 数据通信技术l1数据传输方式数据传输方式l数据传输有两种方式：并行通信和串行通

23、信。数据传输有两种方式：并行通信和串行通信。l（1）并行通信）并行通信l在并行传输中，一般有多个数据位同时在两台设备之在并行传输中，一般有多个数据位同时在两台设备之间传输。间传输。计算机网络基础计算机网络基础282.1.5 数据通信技术l(2)串行通信串行通信l在串行通信中，数据是一位一位地在通信线路上进行在串行通信中，数据是一位一位地在通信线路上进行传输的。传输的。计算机网络基础计算机网络基础292.1.5 数据通信技术l2数据同步方式数据同步方式l数据传输的同步方式有两种：同步传输方式和异步传输方式。数据传输的同步方式有两种：同步传输方式和异步传输方式。l（1）异步传输方式）异步传输方式l

24、传输的信息被分成若干个传输的信息被分成若干个“群群”。所谓的。所谓的“群群”，一般是以字符为，一般是以字符为单位独立传输，在每个字符的前面加上起始位，在结束处加上终止单位独立传输，在每个字符的前面加上起始位，在结束处加上终止位，以表示一个字符的开始和结束，从而组成一个字符序列位，以表示一个字符的开始和结束，从而组成一个字符序列，计算机网络基础计算机网络基础302.1.5 数据通信技术l（2）同步传输方式）同步传输方式l以固定的时钟节拍来发送数据信号，字符间顺序相连以固定的时钟节拍来发送数据信号，字符间顺序相连在开始发送一帧数据前须发送固定长度的帧同步字符，在开始发送一帧数据前须发送固定长度的帧

25、同步字符，发送完数据后再发送帧终止字符，这样就实现了字符发送完数据后再发送帧终止字符，这样就实现了字符和帧的同步，之后连续发送空白字符，直到发送下一和帧的同步，之后连续发送空白字符，直到发送下一帧时重复上述过程帧时重复上述过程.l这种同步的方法可分为外同步法和自同步法两种。这种同步的方法可分为外同步法和自同步法两种。计算机网络基础计算机网络基础312.1.5 数据通信技术l3数据通信的方向数据通信的方向l（3）全双工通信）全双工通信l（2）半双工通信）半双工通信l（1）单工通信）单工通信计算机网络基础计算机网络基础322.1.6 数据通信过程l（1）通信线路的建立阶段）通信线路的建立阶段 l（

26、2）数据传输链路的建立阶段）数据传输链路的建立阶段l（3）数据及控制信息的传输阶段）数据及控制信息的传输阶段 l（4）数据传输链路的拆除阶段）数据传输链路的拆除阶段 l（5）通信线路的拆除阶段）通信线路的拆除阶段计算机网络基础计算机网络基础332.2 数据传输l2.2.1 基带传输、频带传输和宽带传输基带传输、频带传输和宽带传输 l1基带传输基带传输l由计算机或终端等数字设备产生的、未经调制的数字由计算机或终端等数字设备产生的、未经调制的数字数据相对应的电脉冲信号通常呈矩形波形式，它所占数据相对应的电脉冲信号通常呈矩形波形式，它所占据的频率范围从直流和低频开始，因而这种电脉冲信据的频率范围从直

27、流和低频开始，因而这种电脉冲信号被称为基带信号。号被称为基带信号。l基带信号所占有（固有）的频率范围称为基本频带，基带信号所占有（固有）的频率范围称为基本频带，简称基带。简称基带。l在信道中直接传输这种基带信号的传输方式就是基带在信道中直接传输这种基带信号的传输方式就是基带传输。传输。计算机网络基础计算机网络基础342.2 数据传输l频带传输频带传输l频带传输就是先将基带信号变换（调制）成便于在模频带传输就是先将基带信号变换（调制）成便于在模拟信道中传输的、具有较高频率范围的信号（这种信拟信道中传输的、具有较高频率范围的信号（这种信号称为频带信号），再将这种频带信号在信道中传输。号称为频带信号

28、），再将这种频带信号在信道中传输。计算机网络基础计算机网络基础352.2 数据传输l3.宽带传输宽带传输l宽带是指比音频带宽更宽的频带宽带是指比音频带宽更宽的频带,它包括大部分电磁波它包括大部分电磁波频谱。利用宽带进行的传输称为宽带传输。频谱。利用宽带进行的传输称为宽带传输。l在局域网中，存在基带传输和宽带传输两种方式。基在局域网中，存在基带传输和宽带传输两种方式。基带传输的数据速率比宽带传输速率低。一个宽带信道带传输的数据速率比宽带传输速率低。一个宽带信道可以被划分为多个逻辑基带信道。可以被划分为多个逻辑基带信道。计算机网络基础计算机网络基础362.2 数据传输l2.2.2 数据调制与编码数

29、据调制与编码l调制是载波信号的某些特性根据输入信号而变化的过调制是载波信号的某些特性根据输入信号而变化的过程。程。l编码是将模拟数据或数字数据变换成数字信号，以便编码是将模拟数据或数字数据变换成数字信号，以便通过数字传输介质传输出去。通过数字传输介质传输出去。l4种传输数据的方式：模拟数据的模拟信号调制，数种传输数据的方式：模拟数据的模拟信号调制，数字数据的模拟信号调制，模拟数据的数字信号编码和字数据的模拟信号调制，模拟数据的数字信号编码和数字数据的数字信号编码。数字数据的数字信号编码。计算机网络基础计算机网络基础372.2 数据传输l1模拟数据的模拟信号调制模拟数据的模拟信号调制l（1）幅度

30、调制）幅度调制l（2）频率调制）频率调制计算机网络基础计算机网络基础382.2 数据传输l2数字数据的模拟信号调制数字数据的模拟信号调制l对数字数据调制的基本方法有三种：幅移键控法对数字数据调制的基本方法有三种：幅移键控法（ASK）、频移键控法（）、频移键控法（FSK）、相移键控法）、相移键控法（PSK）。）。计算机网络基础计算机网络基础392.2 数据传输l3数字数据的数字信号编码数字数据的数字信号编码l（1）不归零编码（）不归零编码（NRZ,Non-Return to Zero）计算机网络基础计算机网络基础402.2 数据传输l（）曼彻斯特编码（）曼彻斯特编码(Manchester cod

31、e)l每一位二进制信号的中间都有一个跳变每一位二进制信号的中间都有一个跳变,从高到低的跳从高到低的跳变表示变表示“”，从低到高的跳变表示，从低到高的跳变表示“”计算机网络基础计算机网络基础412.2 数据传输l（3）差分曼彻斯特编码）差分曼彻斯特编码(Differential Manchester code)l在每一个码元时间间隔内，无论发送在每一个码元时间间隔内，无论发送“0”还是发送还是发送“1”，在每位的中间都有电平的跳变。发送，在每位的中间都有电平的跳变。发送“1”时，时，间隔开始时刻不跃变，发送间隔开始时刻不跃变，发送“0”时，间隔开始时刻有时，间隔开始时刻有跃变跃变 计算机网络基础

32、计算机网络基础422.2 数据传输l4模拟数据的数字信号编码模拟数据的数字信号编码l以过以过3个步骤：采样、量化和编码个步骤：采样、量化和编码 计算机网络基础计算机网络基础432.2.3 多路复用l在一条物理线路上建立多条通信信道的技术称作多路在一条物理线路上建立多条通信信道的技术称作多路复用复用l常用的多路复用技术有：频分多路复用、时分多路复常用的多路复用技术有：频分多路复用、时分多路复用和波分多路复用用和波分多路复用 计算机网络基础计算机网络基础442.2.3 多路复用l1频分多路复用频分多路复用l频分多路复用（频分多路复用（FDM,Frequency Division Multiplex

33、ing）就是将具有一定带宽的信道分割为若）就是将具有一定带宽的信道分割为若干个有较小频带的子信道，每个子信道供一个用户使干个有较小频带的子信道，每个子信道供一个用户使用。用。计算机网络基础计算机网络基础452.2.3 多路复用l2时分多路复用时分多路复用 l时分多路复用（时分多路复用（TDM,Time Division Multiplexing）是将一条物理信道的传输时间分为若干时间片轮流地是将一条物理信道的传输时间分为若干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给多个信号源使用，每个时间片被复用的一路信号占用。用。计算机网络基础计算机网络基础462.2.3 多路复用l3.波

34、分多路复用波分多路复用l波分多路复用波分多路复用(WDM,Wave-length Division Multiplexing)是频分多路复用在光纤信道上使用的一是频分多路复用在光纤信道上使用的一个变种。个变种。计算机网络基础计算机网络基础472.3 数据交换技术l常用的数据交换方式有两大类：电路交换方式和存储转发交换常用的数据交换方式有两大类：电路交换方式和存储转发交换方式，存储转发交换又可分为报文交换和分组交换。近几年又方式，存储转发交换又可分为报文交换和分组交换。近几年又出现了一些高速交换技术，即快速分组交换、出现了一些高速交换技术，即快速分组交换、ATM信源交换和信源交换和FR交换等。交

35、换等。l2.3.1 电路交换电路交换l1电路建立电路建立l2数据传输数据传输l3电路拆除电路拆除l电路交换方式具有下列特点：电路交换方式具有下列特点：l(1)呼叫建立时间长且存在呼损。呼叫建立时间长且存在呼损。l(2)电路连通后提供给用户的是电路连通后提供给用户的是“透明通路透明通路”l(3)延迟小，适用于实时大批量连续的数据传输。延迟小，适用于实时大批量连续的数据传输。l(4)线路（信道）利用率低。线路（信道）利用率低。计算机网络基础计算机网络基础482.3 数据交换技术l2.3.2 报文交换和分组交换报文交换和分组交换l1报文交换报文交换l报文交换方式是以报文为单位的交换信息。所谓报文报文

36、交换方式是以报文为单位的交换信息。所谓报文就是包括节点所要发送的数据及源节点地址、目标节就是包括节点所要发送的数据及源节点地址、目标节点地址和其它控制信息在内的数据块。点地址和其它控制信息在内的数据块。l报文交换的主要方式是存储转发报文交换的主要方式是存储转发l优缺点分析优缺点分析计算机网络基础计算机网络基础492.3 数据交换技术l2分组交换分组交换l分组交换技术也叫包交换，它是把一个报文分成若干分组交换技术也叫包交换，它是把一个报文分成若干个较小的报文分组，每个分组的长度有一个上限。在个较小的报文分组，每个分组的长度有一个上限。在发送方将报文分割成若干个分组，每个分组都有一个发送方将报文分

37、割成若干个分组，每个分组都有一个编号，各个分组经网络节点存储转发到达目地节点后，编号，各个分组经网络节点存储转发到达目地节点后，目的节点再按分组编号进行重组报文。目的节点再按分组编号进行重组报文。l分组交换的具体过程又可分为数据报分组交换和虚电分组交换的具体过程又可分为数据报分组交换和虚电路分组交换。路分组交换。计算机网络基础计算机网络基础502.3 数据交换技术l（1）数据报方式）数据报方式l在数据报方式中，每个分组的传送是被单独处理的。在数据报方式中，每个分组的传送是被单独处理的。计算机网络基础计算机网络基础512.3 数据交换技术l(2)虚电路方式虚电路方式l在虚电路方式中，为进行数据传

38、输，网络的源节点和在虚电路方式中，为进行数据传输，网络的源节点和目的节点之间先要建立一条逻辑通路。目的节点之间先要建立一条逻辑通路。计算机网络基础计算机网络基础522.3 数据交换技术l2.3.3 高速交换技术高速交换技术l高速交换技术是电路交换和分组交换技术的结合，也高速交换技术是电路交换和分组交换技术的结合，也叫混合交换方式。混合交换采用动态时分复用技术，叫混合交换方式。混合交换采用动态时分复用技术，将一部分带宽分配给电路交换用，而将另一部分带宽将一部分带宽分配给电路交换用，而将另一部分带宽分配给分组交换用。这两种交换所占的带宽比例也是分配给分组交换用。这两种交换所占的带宽比例也是动态可调

39、的，以便使这两种交换都能得到充分利用，动态可调的，以便使这两种交换都能得到充分利用，提供多媒体传输服务。典型的提供多媒体传输服务。典型的ATM（异步传输模式）、（异步传输模式）、DQDB（分布式队列双总线）等均属混合交换，它们（分布式队列双总线）等均属混合交换，它们同时提供等时电路交换和分组交换服务。同时提供等时电路交换和分组交换服务。FR（帧中继）（帧中继）交换也是近年来发展起来的高速交换技术。交换也是近年来发展起来的高速交换技术。计算机网络基础计算机网络基础5324 差错控制技术l2.4.1 差错的产生差错的产生l差错产生的原因差错产生的原因l差错控制是指在数据通信过程中能发现或纠正差错，

40、差错控制是指在数据通信过程中能发现或纠正差错，把差错限制在尽可能小的允许范围内的技术和方法。把差错限制在尽可能小的允许范围内的技术和方法。l差错控制编码分为检错码和纠错码。差错控制编码分为检错码和纠错码。l检错码是指能发现传输中错误但不能自动纠正所发现检错码是指能发现传输中错误但不能自动纠正所发现的错误的编码，它需要通过反馈重发来纠错；的错误的编码，它需要通过反馈重发来纠错；l纠错码是指不仅能发现传输中的错误而且能自动纠正纠错码是指不仅能发现传输中的错误而且能自动纠正错误的编码。错误的编码。计算机网络基础计算机网络基础5424 差错控制技术l2.4.2 常见检错码常见检错码l1奇偶校验码奇偶校

41、验码l奇偶校验是一种最基本的校验方法，其规则是在原始奇偶校验是一种最基本的校验方法，其规则是在原始数据位后附加一个校验位，构成一个带有校验位的码数据位后附加一个校验位，构成一个带有校验位的码组，使得码组中组，使得码组中“1”的个数成为偶数（称为偶校验）的个数成为偶数（称为偶校验）或者奇数（称为奇校验），并把整个码组一起发送出或者奇数（称为奇校验），并把整个码组一起发送出去。去。计算机网络基础计算机网络基础5524 差错控制技术l（1）垂直奇偶校验）垂直奇偶校验l垂直奇偶校验是将要发送的整个信息块分为定长（垂直奇偶校验是将要发送的整个信息块分为定长（p位）的若干段（比如位）的若干段（比如q段），

42、每段后面按段），每段后面按“1”的个数的个数为奇数或偶数的规律加上一位附加位，为奇数或偶数的规律加上一位附加位，计算机网络基础计算机网络基础5624 差错控制技术l（2）水平奇偶校验）水平奇偶校验l水平奇偶校验又称为横向奇偶校验，它是对各个信息水平奇偶校验又称为横向奇偶校验，它是对各个信息段的相应位横向进行编码，产生一个奇偶校验冗余位。段的相应位横向进行编码，产生一个奇偶校验冗余位。计算机网络基础计算机网络基础5724 差错控制技术l（3）水平垂直奇偶校验）水平垂直奇偶校验l同时进行水平奇偶校验和垂直奇偶校验就构成了水平同时进行水平奇偶校验和垂直奇偶校验就构成了水平垂直奇偶校验，也称为纵横向校

43、验。垂直奇偶校验，也称为纵横向校验。计算机网络基础计算机网络基础5824 差错控制技术l2循环冗余校验码循环冗余校验码l循环冗余校验码（循环冗余校验码（Cycle Redundancy Check，简称，简称CRC）是一种被广泛采用的多项式编码。）是一种被广泛采用的多项式编码。lCRC的原理为：假设要传送的信息有的原理为：假设要传送的信息有k位，则发送端位，则发送端会自动加上会自动加上r位的校验序列，然后再传送出去，这位的校验序列，然后再传送出去，这k+r位数可以被某个事先设定好的数整除。当接收端收到位数可以被某个事先设定好的数整除。当接收端收到数据后用原先那个设定好的数来除，若没有余数出现，

44、数据后用原先那个设定好的数来除，若没有余数出现，则表示数据传送正确，相反地，若有余数出现，则表则表示数据传送正确，相反地，若有余数出现，则表示数据传送有误。示数据传送有误。计算机网络基础计算机网络基础5924 差错控制技术l2.4.3 反馈重发机制反馈重发机制l 由于检错码本身不提供自动的错误纠正能力，所以由于检错码本身不提供自动的错误纠正能力，所以需要提供一种与之相配套的错误纠正机制，即反馈重需要提供一种与之相配套的错误纠正机制，即反馈重发检错方法，又称自动请求重发发检错方法，又称自动请求重发ARQ（Automatic Reapeat Request）方法。通常当接收方检出错误的）方法。通常

45、当接收方检出错误的帧时，首先将该帧丢弃，然后给发送方反馈信息请求帧时，首先将该帧丢弃，然后给发送方反馈信息请求发送方重发相应的帧。反馈重发有两种常见的实现方发送方重发相应的帧。反馈重发有两种常见的实现方法，即停止等待方式和连续法，即停止等待方式和连续ARQ方式。方式。计算机网络基础计算机网络基础602.5 传输介质l2.5.1 双绞线双绞线l双绞线（双绞线（TP）一般分为非屏蔽双绞线（）一般分为非屏蔽双绞线（UTP，Unshielded Twisted Pair）和屏蔽双绞线（）和屏蔽双绞线（STP，Shielded Twisted Pair）两种）两种 计算机网络基础计算机网络基础612.5

46、 传输介质lEIA/TIA规定了规定了6类类UTP标准，对传输数据来说，最常用的标准，对传输数据来说，最常用的UTP是是3类和类和5类类UTP。l1类类UTP：主要用于传输语音（一类标准主要用于八十年代初之前的电：主要用于传输语音（一类标准主要用于八十年代初之前的电话线缆），通常不用于数据传输。话线缆），通常不用于数据传输。l2类类UTP：传输频率为：传输频率为1MHZ，适用于，适用于ISDN和和T1/E1的数据传输。的数据传输。l3类类UTP：适用于：适用于10Base-T或或100Base-T4，支持，支持16MHz的数据通信。的数据通信。l4类类UTP：最大带宽为：最大带宽为20MHz，

47、其他特性与，其他特性与3类类UTP完全一样，适用于完全一样，适用于16Mbit/s令牌环网。令牌环网。l5类类UTP：该类电缆增加了绕线密度，外套一种高质量的绝缘材料，传：该类电缆增加了绕线密度，外套一种高质量的绝缘材料，传输率为输率为100MHz，用于语音传输和最高传输速率为，用于语音传输和最高传输速率为100Mbps的数据传的数据传输，主要用于输，主要用于100BASE-T和和10BASE-T网络。网络。l超超5类类UTP：超：超5类类UTP具有衰减小，串扰少，时延误差小等特性，性具有衰减小，串扰少，时延误差小等特性，性能得到很大提高。超能得到很大提高。超5类线主要用于千兆位以太网类线主要

48、用于千兆位以太网l6类类UTP：该类电缆的传输频率为：该类电缆的传输频率为1MHz250MHz。六类布线的传输。六类布线的传输性能远远高于超五类标准，最适用于传输速率高于性能远远高于超五类标准，最适用于传输速率高于1Gbps的应用。的应用。计算机网络基础计算机网络基础62双绞线制作双绞线制作l1制作工具和材料制作工具和材料l 制作工具制作工具l网线制作工具是网线制作工具是RJ-45工具钳工具钳 计算机网络基础计算机网络基础63双绞线制作双绞线制作l 制作所需材料制作所需材料l网线制作材料是网线制作材料是RJ-45头和双绞线头和双绞线 计算机网络基础计算机网络基础64双绞线制作双绞线制作l2网线

49、制作依据的标准和应用范围网线制作依据的标准和应用范围l T568A标准和标准和T568B标准线序表标准线序表 标准标准1 12 23 34 45 56 67 78 8T568AT568A白绿白绿绿绿白橙白橙蓝蓝白蓝白蓝橙橙白棕白棕棕棕T568BT568B白橙白橙橙橙白绿白绿蓝蓝白蓝白蓝绿绿白棕白棕棕棕绕对绕对同一绕对同一绕对与与6 6同一绕同一绕对对同一绕对同一绕对与与3 3同一绕同一绕对对同一绕对同一绕对计算机网络基础计算机网络基础65双绞线制作双绞线制作l3网线制作网线制作l(1)剪线剪线:利用压线钳的剪线刀口剪取适当长度的网线。利用压线钳的剪线刀口剪取适当长度的网线。l(2)剥线剥线:用

50、压线钳的剪线刀口将线头剪齐用压线钳的剪线刀口将线头剪齐,再将线头放再将线头放入剥线刀口入剥线刀口,让线头角及挡板让线头角及挡板,稍微握紧压线钳慢慢旋稍微握紧压线钳慢慢旋转转,让刀口划开双绞线的保护胶皮让刀口划开双绞线的保护胶皮,拔下胶皮。拔下胶皮。计算机网络基础计算机网络基础66双绞线制作双绞线制作l(3)理线理线:l按照按照T568A或或T568B的线序标准将导线按规定的线号的线序标准将导线按规定的线号排好，把线尽量抻直（不要缠绕）、压平（不要重排好，把线尽量抻直（不要缠绕）、压平（不要重叠）、挤紧理顺（朝一个方向紧靠），然后用压线钳叠）、挤紧理顺（朝一个方向紧靠），然后用压线钳把线头剪平齐