1、12/13/2022page 1本章重点l基本概念 多路复用l信道 数据交换技术l传输媒体 差错控制l编码标题添加点击此处输入相关文本内容点击此处输入相关文本内容前言点击此处输入相关文本内容标题添加点击此处输入相关文本内容12/13/2022page 3l数据(Data)：传递（携带）信息的实体（描述物体的数字、字母或符号），信息(Information)则是数据的内容或解释。-模拟(Analog)数据是指在某个区间内连续变化的值。例如：声音和视频 数字(Digital)数据在某个区间内是离散的值。例如：文本和整数一些术语12/13/2022page 4信号(Signal)：数据的物理量编码（
2、通常为电编码），数据以信号的形式传播。-模拟信号是随时间连续变化的电流、电压或电磁波。数字信号是指利用其某个参量（如幅度、频率或相位等）的变化来表示数据结合你的生活经历请举例说明信息、数据、信号之间的关系12/13/2022page 5 信源:通信过程中产生和发送信息的设备或计算机。信宿:通信过程中接收和处理信息的设备或计算机。信道:信源和信宿之间的通信线路（或通路）是传输信号的通路，由传输线路及相应的附属设备组成。同一条传输线路上可以有多个信道。例如：一条光缆可以同时供几千人通话，有几千条电话信道。12/13/2022page 6信号带宽是指信号的频率范围；信道带宽是指信道上能够传输信号的最
3、大频率范围。信号带宽不能大于信道带宽，否则无法实现通信。实例：传输线路和信道之间的关系可以看作马路与车道之间的关系，一条马路可以划分成一车道，也可以划分成多车道；信号带宽和信道带宽之间的关系可以看作汽车宽度与车道宽度之间的关系，汽车宽度不能大于车道宽度，否则交通无法实现。12/13/2022page 7l比特率(Bit Rate)：数据传输速率(bps，b/s)是单位时间内所传送的二进制位的个数，单位为bps或b/s。l码元(Code Cell)：时间轴上的一个信号编码单元l码字:码元的有意义的序列称为码字。t码元1码元2码元3码元4码元5信号同步脉冲同步脉冲：用于码元的同步定时，识别码元的开
4、始12/13/2022page 8l波特率(Baud)：即信号传送速率是单位时间内所传送的信号的个数（码元数），单位为baud(波特)。1 Baud=（log2M）bps 其中M是信号的编码级数，2N=M。例如：4级编码,即每个信号可有4种不同状态00 01 10 11，则一个码元由两个比特位构成 一个信号往往可以携带多个二进制位，所以在固定的信息传输速率下，比特率往往大于波特率。换句话说，一个码元中可以传送多个比特（bit）。t码元1码元2码元3码元4码元5信号同步脉冲12/13/2022page 9数据传输速率和信号传输速率之间的关系：两者都是衡量信息在传输线路上传输快慢的指标，但两者针对
5、的对象不同，前者针对二进制位，后者针对信号 12/13/2022page 10 带宽(Bandwidth)：信号或信道占据的频率范围 信道容量(Channel capacity)：信道的最大数据率 误码率(Bit error rate)：信道传输可靠性指标 P=错误的位数/传输的总位数信息编码：将信息用二进制数表示的方法。数据编码：将数据用物理量表示的规则。例如：字母A的ASCII编码为01000001，其数据编码可能为01000001t12/13/2022page 11通信系统模型通信的三个要素：信源、信宿和信道任何一个通信系统都可以抽象为以下模型：噪声信源编码调制信道解调解码信宿编码器：数
6、据适合传输的信号便于识别、纠错调制器：信号适合传输的形式按频率、幅度、相位解码器：传输信号原始数据解调器：接收波形数字信号序列12/13/2022page 12信息数据信号在介质上传输信号数据信息通信系统的任务信息通过通信系统传输 把携带信息的数据用物理信号形式通过介质传送到目的地。信息和数据（0、1比特）不能直接在介质上传输。12/13/2022page 13通信系统的构成数据传输系统：1）传输线路（包括传输介质和中继设备）2）传输设备：调制解调器、多路复用器、交换机、路由器等数据处理系统：主要是指计算机。12/13/2022page 14通信基本过程包含两项内容：数据传输和通信控制建立物理
7、连接 拨号数据传输链路建立阶段 确认对方数据及控制信息的传输 通话阶段数据传输链路拆除阶段 证实通话结束通信线路拆除阶段 挂机12/13/2022page 15数据通信中的主要技术指标1.数据传输速率1)数据传输速率-每秒传输二进制信息的位数，单位为位/秒，记作bps或b/s。计算公式:S=1/T log2M(bps)T为一个数字脉冲信号的宽度单位为秒；M为一个码元所取的离散值个数（信号状态数）。通常 M=2K，K为二进制信息的位数，K=log2M。M=2时，S=1/T，表示数据传输速率等于信号传输速率。12/13/2022page 162)信号传输速率-单位时间内通过信道传输的码元数，单位为
8、波特，记作Baud。计算公式:B=1/T(Baud)式中 T为信号码元的宽度，单位为秒信号传输速率,也称码元速率、调制速率或波特率。由、式得：S=B log2N(bps)或B=S/log2N(Baud)（3）、（4）式即为数据传输速率和信号传输速率的关系12/13/2022page 17信道容量1)信道容量表示一个信道的最大数据传输速率，单位：位/秒(bps)信道容量与数据传输速率的区别是，前者表示信道的最大数据传输速率，是信道传输数据能力的极限，而后者是实际的数据传输速率。像公路上的最大限速与汽车实际速度的关系一样。2)离散的信道容量奈奎斯特(Nyquist)无噪声下的码元速率极限值B与信道
9、带宽H的关系：B=2 H(Baud)奈奎斯特公式-无噪信道传输能力公式：C=2 H log2M(bps)式中 H为信道的带宽，即信道传输上、下限频率的差值，单位为Hz；M为一个码元所取的离散值个数（信号状态数）。C为最大数据传输速率12/13/2022page 18M 最大数据率(C)2 6000 bps 4 12000 bps 8 18000 bps16 24000 bps32 30000 bps64 36000 bps 例如：话音级线路(3000 Hz)的信道容量计算，如右图所示。C=2 H log2M(bps)12/13/2022page 19实际的信道上存在三类损耗：衰减、延迟、噪声。
10、a）衰减 信道的损耗引起信号强度减弱，导致信噪比S/N降低。b）延迟 信号中的各种频率成分在信道上的延迟时间各不相同，在接收端会产生信号畸变。12/13/2022page 20c）噪声是指信号在传输过程中受到的干扰，按产生的原因可分为内部噪声和外部噪声 热噪声：由导体内的热扰动引起，又称为白噪声，属于内部噪声，引起的差错是随机差错。串扰：信道间产生的不必要的耦合。例：多对双绞线 脉冲噪声：非连续、随机、振幅较大。多由外部电磁干扰造成（闪电、大功率电机启动等），属于内部噪声，引起的差错是突发差错。噪声将破坏信号，产生误码。持续时间0.01s的干扰可以破坏约560个比特 （56Kbps）。12/1
11、3/2022page 213)连续的信道容量香农公式-带噪信道容量公式：C=H log2(1+S/N)(bps)式中 S为信号功率，N为噪声功率，S/N为信噪比，通常把信噪比表示成10lg(S/N)分贝(dB)。12/13/2022page 22S/NdB 信噪比（dB分贝）的定义S/NdB=10 log10 S/N例：信道带宽W=3KHz，信噪比为30dB，则 S/NdB=10lg S/NC=3000*log2(1+1000)30Kbps 1010dBNSNS 即：12/13/2022page 231.数字信道和模拟信道数字信道：以数字脉冲形式（离散信号）传输数据的信道。模拟信道：以连续模拟
12、信号形式传输数据的信道。12/13/2022page 242.模拟信号和数字信号模拟信号：时间上连续，包含无穷多个值数字信号：时间上离散，仅包含有限数目的预定值tta)模拟信号b)数字信号12/13/2022page 253.周期信号和非周期信号周期信号：信号由不断重复的固定模式组成（如正弦波）非周期信号：信号没有固定的模式和波形循环（如语音的音波信号），能被分解成无数个周期信号的叠加。ttTTTTTT周期信号12/13/2022page 26数字通信的优点 抗噪声（干扰）能力强 可以控制差错，提高了传输质量 便于用计算机进行处理 易于加密、保密性强 可以传输语音、数据、影像，通用、灵活 仅在
13、不得已的情况下，才会采用模拟通信。如用modem通过拨号线路传输数字信号。12/13/2022page 272.3传输模式(通信方式)按照通信中字节使用的信道数，数据通信方式可分为串行通信和并行通信。1 1并行传输方式 采用并行传输方式，可以一次传输多位数据。相应地，从发送端到接收端的信道需要若干根传输线。例如，计算机的并行口常用于连接打印机，每次并行输出8 8位数据，如图所示。2 2串行传输方式 串行传输是一位一位地传送的，从发送端到接收端只要一根传输线即可如图所示。12/13/2022page 28发送端接收端信道1信道2信道3信道4信道5信道6信道7信道812/13/2022page 2
14、9发送端并串转换12345678串并转换接收端123456781 2 3 4 5 6 7 8注：串行数据通信又有三种不同的方向性结构：单工、半双工和全双工，如图所示。12/13/2022page 30 单工：数据单向传输（无线电广播）为保证正确传送数据信号，接收端要对接收的数据进行校验，若校验出错，则通过监控信道发送请求重发的信号。半双工：数据可以双向传输，但不能在同一时刻双向传输（对讲机）全双工：数据可同时双向传输（电话）两个方向的信号共享链路带宽：1）链路具有两条物理上独立的传输线路，或 2）将带宽一分为二，分别用于不同方向的信号传输如图：12/13/2022page 31发 送 设 备接
15、 收 设 备数 据 流通 信 连 接（a）单 工发 送 设 备接 收 设 备发 送 设 备接 收 设 备数 据 流（b）半 双 工通 信 连 接发 送 设 备接 收 设 备接 收 设 备发 送 设 备数 据 流（c）全 双 工通 信 连 接12/13/2022page 325.数字数据的传输方式 基带传输：不调制，编码后的数字脉冲信号直接在信道上传送。例如：以太网 频带传输：调制成模拟信号后再传送，接收方需要解调 例如：通过电话模拟信道传输其中，发送端将数字信号转化为模拟信号称为调制。接收端将模拟信号转化为数字信号，称为解调。宽带传输 比音频带宽（2003400HZ）更宽的频带，包括大部分电磁
16、波频道。12/13/2022page 336.数据同步方式 目的是使接收端与发送端在时间基准上一致 (包括开始时间、位边界、重复频率等)。有两种同步方法：同步传输 异步传输12/13/2022page 34一、同步传输 不是以字符为单位而是以数据块（一组字符）为单位传输的。在每个数据块前后加上起始和结束标志，使接收和发送建立同步。两种形式同步传输：面向字符的同步传输面向比特的同步传输12/13/2022page 35面向字符的同步传输 是一次传送由若干字符组成的数据块，并规定十个特殊字符作为数据块的起始和结束标志以及整个传输过程的控制信息。SYNSYN数据块块校验ETB/ETXSOH标题STX
17、SYN是同步字符一个SYN是单同步两个SYN是双同步SOH是序始字符，表示标题开始。标题包括信息源地址、目的地址和路由指示等STX叫文始字符标志传送文字的开始。正文很长，需分成若干个分数据块，ETB是组终字符加在每个分数据块的后面，ETX文终字符加在最后的分数据块后。12/13/2022page 360111110地址场控制场和数据场0111110校验场0-n位帧起始帧结束8-32位8位 面向比特的同步传输 所传的一帧数据是任意位，起止标志由约定的位模式来标志。帧起始字段：表示数据帧的开始 地址字段：包括源地址（发送方地址）和目的地址（接收方地址）控制字段：用于控制信息（该部分对于不同数据帧可
18、能变化较大）数据字段：用户数据（可以是字符组合，也可以是比特组合）检验字段：用于检错 帧结束字段：表示数据帧的结束12/13/2022page 37 二、异步传输 以字符为单位实现字符的同步接收，每个字符前需加一位起始位，以表示一个字符的开始，字符后加一位校验位，以便接收方进行错误校验，然后再加1，1.5，2个停止位，以表示一个字符结束。12/13/2022page 38异步传输的工作原理异步传输的工作原理如图所示，无数据传输时，传输线处于停止状态，即高电平；当检测到传输线状态从高电平变为低电平时，即检测到起始位时，接收端启动定时机构，按收、发双方约定的时钟频率对约定的字符比特数（58bit）
19、进行接收，并以约定的校验算法（如果有校验位）进行差错控制；待传输线状态从低电平变为高电平时（检测到终止位），接收结束。停止位 起 1 1 1 0 0 0 0 1 校 停止位 一个字符12/13/2022page 39异步传输分析 1、各字符分组所含比特数相同，用固定的时钟频率传输都同步，因此传输每一字符所用的时间相同。2、起始位的作用是使每一字符内的各比特收发同步。3、发送各字符的时间间隔不固定，也就是不同步。12/13/2022page 40异步传输的特点 1、实现简单 2、数据传输额外开销大 因为每个字符需加起始位和终止位 因此，这种方式主要用于低速设备，如键盘和某些打印机等。12/13/
20、2022page 41数据：模拟数据、数字数据信号：模拟信号、数字信号 信道：模拟信道、数字信道不同类型的信号在不同类型的信道上传输有4种组合，每一种相应地需要进行不同的编码处理。12/13/2022page 42话音模拟传输模拟数字模拟模拟CODEC数字数字数字编码数字模拟数据，模拟信号数字数据，模拟信号数字数据，数字信号模拟数据，数字信号10101010Modem12/13/2022page 431.数字数据的数字信号编码 l l不归零制(NRZ，Non-Return to Zero)a)单极性不归零码，无电压表示“0”，恒定正电压表示“1”，每个码元时间的中间点是采样时间，判决门限为半幅
21、电平。0 1 1 1 0 0 0 0 1 判决门限 E12/13/2022page 44 0 1 1 1 0 0 0 0 1 判决门限 b)双极性不归零码，“1”码和“0”码都有电流，“1”为正电流，“0”为负电流，正和负的幅度相等，判决门限为零电平。练习：1011001 思考：需要同步机制吗？E-E12/13/2022page 45l l归零制a)单极性归零码，当发“1”码时，发出正电流，但持续时间短于一个码元的时间宽度，即发出一个窄脉冲；当发“0”码时，仍然不发送电流。0 1 1 1 0 0 0 0 1 判决门限 12/13/2022page 46b)双极性归零码，其中1码发正的窄脉冲，0
22、码发负的窄脉冲，两个码元的时间间隔可以大于每一个窄脉冲的宽度，取样时间是对准脉冲的中心。0 1 1 1 0 0 0 0 1 判决门限 E-E 12/13/2022page 47c)交替双极性归零码，在发“1”时发一窄脉冲，且脉冲的极性总是交替的，即如果发前一个1时是正脉冲，则发后一个“1”时是负脉冲；而发“0”时不发脉冲。0 1 1 0 1 0 0 1 0E 判决门限-E练习：101100112/13/2022page 48 规定在每个码元的中间发生跳变：高 低的跳变1，低高的跳变0 每个码元中间都要发生跳变，接收端可将此变化提取出来作为同步信号，使接收端的时钟与发送设备的时钟保持一致。曼彻斯
23、特编码也称为自同步码。它具有自同步机制，无需外同步信号。l l曼彻斯特编码 用电压的变化表示0和1。12/13/2022page 49l l差分曼彻斯特编码(Differential Manchester code)与曼彻斯特编码相同，在每个码元的中间，信号都会发生跳变；不同之处在于：用在码元开始处有无跳变来表示0和1：码元开始处有跳变0 码元开始处无跳变112/13/2022page 50数字编码的波形图练习：101100112/13/2022page 51下列编码中，属于自同步码的是。A.单极性归零码 B.双极性归零码C.曼彻斯特编码 D.幅移键控编码12/13/2022page 522.
24、数字数据的模拟信号编码 载波 S(t)=A cos(t+)S(t)的参量包括：幅度A、频率 、相位 调制就是要使这三个参量随数字基带信号的变化而变化12/13/2022page 53ASK：用载波的两个不同振幅表示0(0v)和1(+5v)FSK：用载波的两个不同频率表示0(1.2KHz)和1(2.4KHz)12/13/2022page 54PSK：用载波的起始相位的变化表示0(同相)和1(反相)(1)绝对相移键控 绝对相移键控用两个固定的不同相位表示数字“0”和“1”，用公式可表示为：U(t)=Um sin(t+)数字“1”=Um sin(t+0)数字“0”12/13/2022page 55(
25、2)相对相移键控法 相对相移键控用载波在两位数字信号的交接处产生的相位偏移来表示载波所表示的数字信号。最简单的相对调相方法是：与前一个信号同相表示数字“0”，相位偏移180度表示“1”.12/13/2022page 563.模拟数据的数字信号编码奈奎斯特定理（采样定理）：如果连续变化的模拟信号最高频率为F，若以2F的采样频率对其采样，则采样得到的离散信号序列就能完整地恢复出原始信号。12/13/2022page 57 脉码调制PCM是以采样定理为基础，对连续变化的模拟信号进行周期性采样，利用有效信号最高频率或其带宽倍的采样频率，通过低通滤波器从这些采样中重新构造出原始信号。采样定理表达公式:F
26、s(=1/Ts)2Fmax或Fs2Bs式中Ts为采样周期Fs为采样频率Fmax为原始信号的最高频率Bs(=Fmax-Fmin)为原始信号的带宽12/13/2022page 58将模拟信号转换成数字信号。这需要经过三个步骤：1）采样按一定间隔对语音信号进行采样 2）量化对每个样本舍入到量化级别上 3）编码对每个舍入后的样本进行编码12/13/2022page 59采样电路量化和编码-话音信道带宽（3003400HZ）2倍话音最大频率)-量化级数：256级 (8位二进制码表示)-数据率：8000次/s*8bit=64Kb/s 每路PCM信号的速率=64000bps编码后的信号称为PCM（Pulse
27、 Coded Modulation）信号（脉码调制信号）12/13/2022page 6012/13/2022page 611.用载波的两个不同的振幅来表示数字数据的调制方法称为。幅移键控 B.频移键控 C.相移键控 D.混合键控2.若一物理媒体能达到的位传输速率为64Kbps，采用PCM对模拟信号进行编码，每次采样使用256个量化级进行量化，那么允许每秒钟采样的次数是。A.256 B.512 C.128 D.80003.数据传输技术有基带传输和频带传输，将数字信号调制为模拟信号在模拟信道中传输称为 12/13/2022page 62作业：1.分别采用不归零码、曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码画
28、出10010101。2.使用NRZ编码实现10Mbps的数据传输速率需要多大的波特率？12/13/2022page 63通信系统的例子电话系统公用电话交换网PSTN(Public Switched Telephone Network)-端到端的数据传输率：104 b/s -干线的数据传输率：1010 b/s -总体误码率：10-5 -通信干线采用光纤或微波数字传输系统。优点：出错率低、可传输语音/数据/图像、速率高、成本低、维护容易12/13/2022page 64构成：本地回路、交换局、干线端局端局长途局中心局长途局本地回路准长途干线高带宽长途干线准长途干线本地回路光纤、微波、同轴双绞线双绞
29、线12/13/2022page 65本地回路编码解码器Codec编码解码器Codec用户设备用户设备ModemModem端局端局长途局数字干线模拟线路（本地回路）模拟线路（本地回路）绝大多数为模拟线路计算机间传输：以模拟为主，所以信号要经过多次变换：数字模拟数字模拟数字12/13/2022page 66DEMUX复用器解复用器共享信道MUX2.5 多路复用技术12/13/2022page 67lFDM(频分复用)lTDM(时分复用)lWDM(波分复用)12/13/2022page 68原理：整个传输频带被划分为若干个频率通道，每个用户占用一个频率通道。频率通道之间留有防护频带。把被传送的各路信
30、号的频率分开，分配到不同的频率段，如f01、f02、f03、等。如果单个信道带宽为Bm，相邻频率段之间的警戒信道带宽为Bg，那么每个信道实际带宽为B=Bm+Bg，由N个信道组成的频分多路复用系统的总带宽BW为：例如:12/13/2022page 69例如:常用双绞线的可用带宽为100KHZ,语音信号为300-3400HZ,因此一条双绞线上采用频分复用技术可传输多路电话信号.12/13/2022page 70F2F1F3 光谱F1F2F3共享光纤的光谱光纤2光纤3光纤1共享光纤 采用无源设备，更可靠棱柱/衍射光栅原理：整个波长频带被划分为若干个波长范围，每个用户占用一个波长范围来进行传输。12/
31、13/2022page 71原理：把时间分割成小的时间片，每个时间片分为若干个通道（时隙），每个用户占用一个通道传输数据。A2A1A3原始信号D2D1D3数字化信号MUX复用后数据时隙1234D3D2D1适用于数字信号传输 时间片12/13/2022page 721、同步时分多路复用，在同步时分多路复用中，采用固定时隙分配方式,时间片是预先分配好的，而且是固定不变的，即每个时间片与一个信号源对应，而不管此时是否有信息发送。在接收端，根据时间片序号可判断出是哪一路信号。如图:缺点：某用户无数据发送，其他用户也不能占用该通道，将会造成带宽浪费。改进：统计时分多路复用，用户不固定占用某个通道，有空隙
32、就将数据放入,即异步时分复用。12/13/2022page 732.异步时分多路复用 异步时分多路复用技术允许动态分配信道的时间片，以实现按需分配。如果某路信号源没有信息发送，则允许其他信号源占用这个时间片，这样可大大提高信道的利用率。12/13/2022page 74ABCD待发数据t1 t2 t3A1B1C1D1C2D2A2B2周期1周期2同步 TDM带宽浪费A1B1C2B2周期1周期2统计TDM可用带宽12/13/2022page 751.每个输入信号源的数据速率假设为9.6Kbps，现有一条容量达153.6Kbps的线路，若采用TDM，则可容纳 个信号源。2 B.4 C.8 D.16时
33、分复用应用系统举例12/13/2022page 76l北美、日本l欧洲、中国、南美用数字信号传输语音和数据的时分复用标准。12/13/2022page 77 每125us为一个时间片，每时间片给32个用户轮流使用。每通道占用125 us/32=3.90625 us 每通道一次传送8位二进制数据，即每个二进制位占用0.48828125 us，所以 E1速率=1/0.48828125=2.048Mb/s E1标准12/13/2022page 780121631帧同步信令信道30 路话音数据信道+2 路控制信道12/13/2022page 792.6 交换技术为什么产生交换技术？网络中所有设备都直接
34、两两相连是不现实的，通常要经过中间节点将数据从信源逐点传送到信宿，从而实现两个互连设备之间的通信。这些中间节点并不关心数据内容，它的目的只是提供一个交换设备，把数据从一个节点传送到另一个节点，直至到达目的地。通常将数据在各节点间的数据传输过程称为数据交换。12/13/2022page 80网络中常用的数据交换技术可分为两大类：电路交换存储转发交换，其中存储转发交换技术又可分为报文交换和分组交换。12/13/2022page 81电路交换交换设备在通信双方找出一条实际的物理线路的过程。(最早的电路交换连接是由电话接线员通过插塞建立的，现在则由计算机化的程控交换机实现。)利用电路交换进行通信需以下
35、三个阶段：12/13/2022page 82利用电路交换进行通信需以下三个阶段：(1)线路建立 发送信息方发出带有被呼叫方地址的呼叫请求 沿途经过中间节点（一般是交换机）逐点接通一条物 理通路 如果被呼叫方同意进行通信，就沿着已建立的通路发回接受呼叫的信息。(2)数据传输 两端点沿着已建立好的线路传输数据。(3)线路拆除 数据传送结束后，应拆除该物理连接，以释放该连接所占用的专用资源。当通信双方中的一方提出拆除连接请求时，由沿途的交换机拆除物理通路。示意图12/13/2022page 83电路交换Circuit Switching12/13/2022page 84l电路交换的特点 (1)优点
36、线路建立后，所有数据直接传输。因此数据传输可靠、迅速、有序（按原来的次序）。(2)缺点 线路接通后即为专用信道，因此线路利用率低。例如，线路空闲时，信道容量被浪费。线路建立时间较长，造成有效时间的浪费。例如，只有少量数据要传送时，也要花不少时间用于建立和拆除电路。(3)结论 线路交换适用于高负荷的持续通信和实时性要求较强的场合（如会话式通信），不适合突发性通信。12/13/2022page 85 报文交换报文传送过程:发送方将传送信息分为多个报文正文,在报文头部加上发/收站地址及其他控制信息(即报头)形成完整报文,在交换网络中传送,在交换过程中，交换设备将接收到的报文先存储，待信道空闲时再转发
37、出去，一级一级中转，直到目的地。这种数据传输技术称为存储-转发。缓冲存储信息处理和转发输入输出12/13/2022page 86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。12/13/2022page 87分组交换（包交换）将报文划分为若干个大小相等的分组(Packet)进行存储转发。报文交换方式发送数据时，无论发送数据长度是多少，都把它看成一个逻辑单元，在发送的数据上加上目的地址、源地址和控制信息，按一定的格式打包后就组成一个报文。而报文分组方式是，限制数据的最大长度（典型值为一千或几千比特），发送站将一个长报文分成多个报文分组，
38、接收站再将多个报文分组按分组号顺序重新组织成一个长报文。12/13/2022page 88优点：1）存储量要求较小，可以用内存来缓冲分组速度快；2）转发延时小适用于交互式通信；3）某个分组出错仅重发该分组效率高；4）各分组可通过不同路径传输，可靠性高。12/13/2022page 89三种交换方式的事件顺序呼叫请求呼叫应答数据ABCD分组1分组2分组3报文ABCDABCD寻路延迟排队延迟线路交换报文交换分组交换12/13/2022page 90l磁介质高带宽、低费用、高延时（小时）例：7GB/8mm，1000盘/50*50*50cm，24h可送到任何地方。总容量=7*1000*8Gbits，总
39、时间=24*60*60=86400s 传送速率=56000Gb/86400s=648Mb/s l金属导体双绞线、同轴电缆(粗、细)l光纤l无线介质无线电、短波、微波、卫星、光波12/13/2022page 911.传输介质的分类通信介质分为有线介质和无线介质两大类。网络中常用的有线介质是双绞线、同轴电缆和光纤；常用的无线介质是无线电波、微波和红外线等。2.传输介质的特性数据传输的质量除了与传送的数据信号及收发两端的设备特性有关外，还直接与通信线路本身的机械和电气特性有关。这些特性主要包括：物理特性：指传输介质的特征。传输特性：传输信号调制技术、信道容量及传输的频带范围。覆盖地理范围：指在不用中
40、继设备情况下，无失真传输所能达到的最大距离。抗干扰特性：指防止噪声对传输信息影响的能力。价格：指线路安装、维护等费用总和。12/13/2022page 92内导体芯线绝缘箔屏蔽铜屏蔽外套国际电器工业协会(EIA)为双绞线定义了1到5类不同的质量级别。计算机网络中常用的是3类和5类：12/13/2022page 93l以铝箔屏蔽以减少 干扰和串音3类、5类、6类（16M、155M、1200M）双绞线外没有任何附加屏蔽12/13/2022page 94l基带同轴电缆采用基带传输，即采用数字信号进行传输，用于构建LAN。常用的基带同轴电缆有以下两种：50，RG-8和RG-11（用于粗缆以太网）50，
41、RG-58（用于细缆以太网）l宽带同轴电缆采用宽带传输，即采用模拟信号进行传输，用于构建有线电视网。铜芯绝缘层外导体屏蔽层保护套12/13/2022page 95l依靠光波承载信息l速率高，通信容量大 仅受光电转换器件的限制（100Gb/s）l传输损耗小，适合长距离传输l抗干扰性能极好，保密性好l轻便12/13/2022page 96光纤的直径减小到一个光波波长多束光线以不同的反射角传播单束光线沿直线传播12/13/2022page 97玻璃封套塑料外套玻璃内芯玻璃内芯塑料外套玻璃封套外壳12/13/2022page 98l使用电磁波或光波携带信息l无需物理连接l适用于长距离或不便布线的场合l
42、易受干扰12/13/2022page 99l固定终端点（基站）和终端之间是无线链路BS基站 用户计算机和终端BSF1,F2,F3=使用的频率12/13/2022page 100l两个地面站之间传送l距离：50-100 km12/13/2022page 101l与地面站相对固定位置l使用3个卫星覆盖全球l传输延迟时间长12/13/2022page 102 传传输输媒媒体体 速速率率 传传输输距距离离 性性能能(抗抗干干扰扰性性)价价格格 应应用用 双双绞绞线线 10-1000Mb/s 几几十十kM 可可以以 低低 模模拟拟/数数字字传传输输 50 同同轴轴电电缆缆 10Mb/s 3kM 内内 较
43、较好好 略略 高高 于于双双绞绞线线 基基带带数数字字信信号号 75 同同轴轴电电缆缆 300-450MHz 100kM 较较好好 较较高高 模模拟拟传传输输电电视视、数数据据及及音音频频 光光纤纤 几几十十Gbps 30kM up 很很好好 较较高高 远远距距离离传传输输 短短波波 50MHz 全全球球 较较差差 较较低低 远远程程低低速速通通信信 地地面面微微波波接接力力 4-6GHz 几几百百kM 好好 中中等等 远远程程通通信信 卫卫星星 500MHz 18000kM 很很好好 与与 距距 离离无无关关 远远程程通通信信 常用传输媒体的比较12/13/2022page 1032.7 差
44、错控制产生差错的原因：1）信道的电气特性引起信号幅度、频率、相位的畸变；2）信号反射；3）串扰；4）闪电、大功率电机的启停等。线路传输差错是不可避免的，但要尽量减小其影响。12/13/2022page 104常用的差错控制方法有反馈检测、自动请求重发（ARQ）和前向纠错（FEC）。1.反馈检测 反馈检测方法又称回送校验法。双方在进行数据传输时，接收方将接收到的数据重新发回发送方，由发送方检查是否与原始数据完全相符。如不相符，则发送方发送一个控制信息通知接收方删去出错的数据。并重新发送该数据；如相符，则发送下一个数据。12/13/2022page 1052.自动请求重发（ARQ）自动请求重发简称
45、ARQ(Automatic Repeat reQuest)，是计算机网络中较常采用的差错控制方法。ARQ的原理是：发送方将要发送的数据附加上一定的冗余检错码一并发送，接收方则根据检错码对数据进行差错检测，如发现差错，则接收方返回请求重发的信息，发送方在收到请求重发的信息后，重新传送数据；如没有发现差错，则发送下一个数据12/13/2022page 1063.前向纠错（FEC）前向纠错简称FEC(Forward Error Correction)，其原理是：发送方将要发送的数据附加上一定的冗余纠错码一并发送，接收方则根据纠错码对数据进行差错检测，如发现差错，由接收方进行纠正 12/13/2022
46、page 107基本方法：接收方进行差错检测，并向发送方应答，告知是否正确接收。差错检测主要有两种方法：奇偶校验和循环冗余校验。1.奇偶校验（Parity Checking）在原始数据字节的最高位增加一个附加比特位，使结果中1的个数为奇数(奇校验)或偶数(偶校验)。增加的位称为奇偶校验位。奇偶校验码又分为水平奇偶校验、垂直奇偶校验、水平垂直奇偶校验。12/13/2022page 1081)水平奇偶校验 原理：水平奇偶校验是在数据横向的尾部加上一个校验位，使得码组中“1”1”的个数为偶数个（偶校验）或奇数个（奇检验）。若下列数据采用水平偶校验，请填充空白处：发送12/13/2022page 10
47、92)垂直奇偶校验 原理：垂直奇偶校验是在整个数据段所有字节的垂直方向进行奇偶校验。若下列数据采用垂直偶校验，请填充空白处：发送 12/13/2022page 110(3)水平垂直奇偶校验 原理：能同时进行水平和垂直奇偶校验：若下列数据采用水平垂直偶校验，请填充空白处：发送12/13/2022page 1112.循环冗余校验（CRC,Cyclic Redundancy Check）一种通过多项式除法检测错误的方法。编码思想：将位串看成系数为0或1的多项式检错思想：收发双方约定一个生成多项式G(x)（其最高阶和最低阶系数必须为1），发送方在帧的末尾加上校验和，使带校验和的帧的多项式能被G(x)整除。接收方收到后，用G(x)除多项式，若有余数，则传输有错。提问与解答环节Questions and answers添加标题添加标题添加标题添加标题此处结束语点击此处添加段落文本 .您的内容打在这里，或通过复制您的文本后在此框中选择粘贴并选择只保留文字感谢聆听The user can demonstrate on a projector or computer,or print the presentation and make it into a film讲师：XXXX日期：20XX.X月
