第2章 数据通信基础知识.ppt

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1、第第 2 章章 数据通信基础知识数据通信基础知识1 1内容介绍内容介绍v2.1 数据通信的基本概念数据通信的基本概念 v2.2 数据通信方式数据通信方式 v2.3 数据编码技术数据编码技术 v2.4 多路复用技术多路复用技术 v2.5 广域网中数据交换技术广域网中数据交换技术 v2.6 差错控制技术差错控制技术 计计算机算机网网络络技技术术2 2沈沈阳阳理工大理工大学学应应用技用技术术学学院院数据（数据（Data）是对客观事实进行描述和记载的物理符号；是传递（携是对客观事实进行描述和记载的物理符号；是传递（携 带）信息的载体。带）信息的载体。信息（信息（Information）是数据的含义或解

2、释。是数据的含义或解释。信号（信号（Signal）数据的物理量编码数据的物理量编码（通常为电磁编码），（通常为电磁编码），数据以信号的数据以信号的 形式在介质中传播。形式在介质中传播。2.1 数据通信的基本概念1.数据与信号计计算机算机网网络络技技术术3 3沈沈阳阳理工大理工大学学应应用技用技术术学学院院模拟信号模拟信号 模拟信号是指幅值可连续取值的连续信号，电视图像信模拟信号是指幅值可连续取值的连续信号，电视图像信 号、语音信号、温度压力传感器的输出信号以及许多遥号、语音信号、温度压力传感器的输出信号以及许多遥 感遥测信号都是模拟信号。感遥测信号都是模拟信号。数字信号数字信号 数字信号指幅度

3、的取值被限制数字信号指幅度的取值被限制 在有限个离散数值之内的连续在有限个离散数值之内的连续 信号，二进制码就是一种数字信号，二进制码就是一种数字 信号，计算机数据、数字电话信号，计算机数据、数字电话 和数字电视等都是数字信号。和数字电视等都是数字信号。t2.1 数据通信的基本概念计计算机算机网网络络技技术术4 4沈沈阳阳理工大理工大学学应应用技用技术术学学院院2.数据通信系统基本结构噪声噪声 任何信道都不完美，对传输的信号产任何信道都不完美，对传输的信号产 生干扰生干扰 外界：闪电、串扰、电气设备外界：闪电、串扰、电气设备 内部：介质特性内部：介质特性2.1 数据通信的基本概念信源信源 产生

4、和发送信息的设备产生和发送信息的设备发送器发送器 根据传输介质特性，进行信号变换根据传输介质特性，进行信号变换接受器接受器 接受信号，还原成合适的信号接受信号，还原成合适的信号信宿信宿 接受和处理信息的设备接受和处理信息的设备信道信道 信源和信宿间的通信线路信源和信宿间的通信线路计计算机算机网网络络技技术术5 5沈沈阳阳理工大理工大学学应应用技用技术术学学院院v 数据传输系统数据传输系统传输线路传输线路 有线介质、无线介质有线介质、无线介质传输设备传输设备 调制解调器、中继器、多路复用器、交换机等调制解调器、中继器、多路复用器、交换机等n DCE DCEv 数据处理系统数据处理系统（计算机、终

5、端等）（计算机、终端等）源系统（信源发送器）源系统（信源发送器）发出数据的计算机发出数据的计算机目的系统（信宿接收器）目的系统（信宿接收器）接收数据的计算机接收数据的计算机n DTEDTE2.1 数据通信的基本概念计计算机算机网网络络技技术术6 6沈沈阳阳理工大理工大学学应应用技用技术术学学院院v 码元与比特码元与比特码元（码元（Code cellCode cell）信号传输时，一个波形称为一个码元（信号编码单元）。信号传输时，一个波形称为一个码元（信号编码单元）。2.1 数据通信的基本概念3.数据通信的主要技术指标 比特：比特：二进制数的一位。二进制数的一位。计计算机算机网网络络技技术术7

6、7沈沈阳阳理工大理工大学学应应用技用技术术学学院院v 信号传输率与数据传输速率信号传输率与数据传输速率 信号传输率信号传输率 (波特率波特率)B)B 单位时间内传送的波形数，单位为波特单位时间内传送的波形数，单位为波特(Baud)(Baud)，又称，又称 波形速率波形速率(线路上每秒钟传送的线路上每秒钟传送的波形个数波形个数)，又称码元，又称码元 速率速率 。数据传输率数据传输率(比特率比特率)S S 即单位时间内所传送的二进制信息的位数，单位为位即单位时间内所传送的二进制信息的位数，单位为位 /秒，记作秒，记作bpsbps或或b/sb/s。2.1 数据通信的基本概念计计算机算机网网络络技技术

7、术8 8沈沈阳阳理工大理工大学学应应用技用技术术学学院院2.1 数据通信的基本概念数据通信的基本概念比特率比特率S S和波特率和波特率B B的关系的关系 S SB Bloglog2 2N N上式中，上式中，N N为一个码元所取的离散值个数。为一个码元所取的离散值个数。通常通常N=2N=2K K，K K为二进制信息的位数为二进制信息的位数 K=log K=log2 2N N；N=2N=2时，时，S=BS=B，计计算机算机网网络络技技术术9 9沈沈阳阳理工大理工大学学应应用技用技术术学学院院v 带宽带宽 物理信道频带宽度，即信道允许传送信号的最高频率和物理信道频带宽度，即信道允许传送信号的最高频率

8、和 最低频率之差。单位：最低频率之差。单位：HzHz。v 信道容量信道容量 信道容量表示一个信道的最大数据传输速率，是信道传信道容量表示一个信道的最大数据传输速率，是信道传 输数据能力的极限，单位为输数据能力的极限，单位为bpsbps。信道容量与数据传输速率的区别：信道容量与数据传输速率的区别：前者表示信道的最大数据传输速率，而后者是实际的数前者表示信道的最大数据传输速率，而后者是实际的数 据传输速率。据传输速率。2.1 数据通信的基本概念数据通信的基本概念计计算机算机网网络络技技术术1010沈沈阳阳理工大理工大学学应应用技用技术术学学院院v 信道容量的计算信道容量的计算无噪声的信道容量无噪声

9、的信道容量 奈奎斯特公式：奈奎斯特公式：C=2Hlog2N(b/s)C=2Hlog2N(b/s)式中，式中，H H为信道的带宽，即信道传输上、下限为信道的带宽，即信道传输上、下限 频率的差值，单位为赫频率的差值，单位为赫(Hz)(Hz)；N N为一个码元所取的为一个码元所取的 离散值个数。离散值个数。例例2-2 2-2 普通电话线路带宽约普通电话线路带宽约3k Hz3k Hz，若码元的离散，若码元的离散值个数值个数N=16N=16，则最大数据传输速率是多少？，则最大数据传输速率是多少？2.1 数据通信的基本概念计计算机算机网网络络技技术术1111沈沈阳阳理工大理工大学学应应用技用技术术学学院院

10、有噪声的信道容量有噪声的信道容量 香农公式：香农公式：C=Hlog2(1+S/N)(C=Hlog2(1+S/N)(b/sb/s)式中，式中，S S为信号功率，为信号功率，N N为噪声功率，为噪声功率，S/NS/N称为信噪比。称为信噪比。通常把信噪比表示成通常把信噪比表示成10lg(S/N)10lg(S/N)分贝分贝(dB)(dB)。例例2-3 2-3 已知信噪比为已知信噪比为30dB30dB，带宽为，带宽为3kHz3kHz，求最，求最 大数据传输速率是多少？大数据传输速率是多少？2.1 数据通信的基本概念计计算机算机网网络络技技术术1212沈沈阳阳理工大理工大学学应应用技用技术术学学院院v 数

11、据通信方式是指数据在信道上传输所采取的方式。数据通信方式是指数据在信道上传输所采取的方式。通常有如下分类方法：通常有如下分类方法：按信号的类型分模拟通信和数字通信。按信号的类型分模拟通信和数字通信。按数据代码传输的顺序分为串行传输和并行传输。按数据代码传输的顺序分为串行传输和并行传输。按数据传输的同步方式分为同步传输和异步传输。按数据传输的同步方式分为同步传输和异步传输。按数据传输的流向和时间关系分为单工、半双工和按数据传输的流向和时间关系分为单工、半双工和 双工传输。双工传输。基带传输与频带传输。基带传输与频带传输。2.2 数据通信方式计计算机算机网网络络技技术术1313沈沈阳阳理工大理工大

12、学学应应用技用技术术学学院院 1.模拟通信与数字通信2.2 数据通信方式v 模拟通信模拟通信 在线路上传输模拟信号的通信方式在线路上传输模拟信号的通信方式v 数字通信数字通信 是指用数字信号作为载体来传输信息，或是指用数字信号作为载体来传输信息，或者用数字信号对载波进行数字调制后再传输者用数字信号对载波进行数字调制后再传输的通信方式。的通信方式。计计算机算机网网络络技技术术1414沈沈阳阳理工大理工大学学应应用技用技术术学学院院2.2 数据通信方式v 数字通信的特点数字通信的特点 抗噪声（干扰）能力强抗噪声（干扰）能力强 可以控制差错，提高了传输质量可以控制差错，提高了传输质量 能适应各种通信

13、业务能适应各种通信业务 易于加密、保密性强易于加密、保密性强 通信设备微型化、集成化通信设备微型化、集成化v 缺点缺点 占用频带宽占用频带宽计计算机算机网网络络技技术术1515沈沈阳阳理工大理工大学学应应用技用技术术学学院院数字或数字或模拟数据模拟数据ModulatorDemodulator数字或数字或模拟数据模拟数据模拟信号模拟信号模拟信号模拟信号g(t)s(t)g(t)载波模拟信道模拟信道模拟信道模拟信道发送方发送方接收方接收方调制调制解调制解调制调制：调制：对信号源的信息进行处理对信号源的信息进行处理,使其变为适合于信使其变为适合于信 道传输形式的过程。道传输形式的过程。解调：解调：接受

14、方将收到的已调制的信号还原成原信号。接受方将收到的已调制的信号还原成原信号。2.2 数据通信方式 2.调制与解调调制与解调计计算机算机网网络络技技术术1616沈沈阳阳理工大理工大学学应应用技用技术术学学院院v 对模拟信号的调制对模拟信号的调制 对模拟信号调制的实质是频谱搬移。对模拟信号调制的实质是频谱搬移。其作用和目的是：其作用和目的是：n 将调制信号转换成适合于信道将调制信号转换成适合于信道传输的已调信号；传输的已调信号；n 实现信道的多路复用；实现信道的多路复用；n 提高信道利用率；提高信道利用率；n 减少干扰，提高系统抗干扰能力；减少干扰，提高系统抗干扰能力；n 实现传输带宽与信噪比之间

15、的互换。实现传输带宽与信噪比之间的互换。2.2 数据通信方式计计算机算机网网络络技技术术1717沈沈阳阳理工大理工大学学应应用技用技术术学学院院：相位：相位A:A:振幅振幅 ：角频率：角频率 调制的基础是载波，载波有三要素：幅度、频率调制的基础是载波，载波有三要素：幅度、频率 和相位，针对载波的不同要素对它进行调制和相位，针对载波的不同要素对它进行调制。2.2 数据通信方式v对数字信号的调制对数字信号的调制计计算机算机网网络络技技术术1818沈沈阳阳理工大理工大学学应应用技用技术术学学院院u 振幅键控振幅键控ASKASK 调幅（调幅（AMAM）用载波的两个不同振幅用载波的两个不同振幅表示表示0

16、 0和和1 1u 移频键控移频键控FSK FSK 调频（调频（FMFM）用载波的两个不同频率用载波的两个不同频率表示表示0 0和和1 1u 移相键控移相键控PSK PSK 调相调相 (PM)(PM)用载波的起始相位的变化用载波的起始相位的变化表示表示0 0和和1 12.2 数据通信方式计计算机算机网网络络技技术术1919沈沈阳阳理工大理工大学学应应用技用技术术学学院院绝对调相绝对调相相对调相相对调相2.2 数据通信方式计计算机算机网网络络技技术术2020沈沈阳阳理工大理工大学学应应用技用技术术学学院院2.2 数据通信方式计计算机算机网网络络技技术术2121沈沈阳阳理工大理工大学学应应用技用技术

17、术学学院院3 3、并、并/串行通信串行通信v 并行通信并行通信 定义定义 将数据以成组方式在两条以上的并行信道上同时将数据以成组方式在两条以上的并行信道上同时 传输。传输。发送端发送端1 10 00 01 11 11 10 01 1接收端接收端1 10 00 01 11 11 10 01 1并行通信信道2.2 数据通信方式计计算机算机网网络络技技术术2222沈沈阳阳理工大理工大学学应应用技用技术术学学院院 适用情况适用情况 通信距离较近的情况通信距离较近的情况 优点优点 字符同步、速度快字符同步、速度快 缺点缺点 需要传输信道多、设备复杂、成本高需要传输信道多、设备复杂、成本高2.2 数据通信

18、方式计计算机算机网网络络技技术术2323沈沈阳阳理工大理工大学学应应用技用技术术学学院院v 串行通信串行通信 定义定义 数据流以串行方式在一条信道上传输。数据流以串行方式在一条信道上传输。2.2 数据通信方式计计算机算机网网络络技技术术2424沈沈阳阳理工大理工大学学应应用技用技术术学学院院 适用情况适用情况 通信距离较远的情况通信距离较远的情况 优点优点 该方法实现简单，采用较多该方法实现简单，采用较多 缺点缺点 为解决收、发方码组或字符同步，需要外加同步为解决收、发方码组或字符同步，需要外加同步 措施；速度慢。措施；速度慢。2.2 数据通信方式计计算机算机网网络络技技术术2525沈沈阳阳理

19、工大理工大学学应应用技用技术术学学院院4 4、单、单/双工通信双工通信v 单工通信单工通信 定义定义 数据单向传输数据单向传输 适用适用 无线电广播、有线电广播、电视无线电广播、有线电广播、电视2.2 数据通信方式计计算机算机网网络络技技术术2626沈沈阳阳理工大理工大学学应应用技用技术术学学院院v 半双工通信半双工通信 定义定义 信息流可以在两个方向上传输，但同一时刻只限信息流可以在两个方向上传输，但同一时刻只限 于在一个方向传输。于在一个方向传输。适用适用 对讲机对讲机 优点优点 节省传输线路节省传输线路 缺点缺点 效率低效率低2.2 数据通信方式计计算机算机网网络络技技术术2727沈沈阳

20、阳理工大理工大学学应应用技用技术术学学院院v 全双工通信全双工通信 定义定义 数据能同时沿信道的两个方向传输，即通信的数据能同时沿信道的两个方向传输，即通信的 一方在发送信息的同时也能接收信息，其收、一方在发送信息的同时也能接收信息，其收、发信道分开设置。发信道分开设置。适用适用 计算机网络中数据通信计算机网络中数据通信 特点特点 效率高但结构复杂、成本高效率高但结构复杂、成本高2.2 数据通信方式计计算机算机网网络络技技术术2828沈沈阳阳理工大理工大学学应应用技用技术术学学院院5、异步传输和同步传输异步传输和同步传输v 同步技术同步技术 在通信过程中，为保证发送端发送的信息能够被在通信过程

21、中，为保证发送端发送的信息能够被接收端正确无误地接收接收端正确无误地接收,要求发送端和接收端动作的要求发送端和接收端动作的起始时间和频率保持一致的技术。起始时间和频率保持一致的技术。需解决的问题需解决的问题 同步脉冲频率同步脉冲频率 数据从什么时候开始，什么时候结束数据从什么时候开始，什么时候结束 2.2 数据通信方式计计算机算机网网络络技技术术2929沈沈阳阳理工大理工大学学应应用技用技术术学学院院v 异步传输异步传输 定义定义 以字符为单位传输数据，数据低位在前，高位以字符为单位传输数据，数据低位在前，高位 在后。每个字符前加在后。每个字符前加1 1个起始位，表示一个字符个起始位，表示一个

22、字符 开始；后加开始；后加1 1到到2 2个停止位，表示一个字符结束。个停止位，表示一个字符结束。优点优点 频率的漂移不会积累；频率的漂移不会积累；每两个字符之间的间隔时间不固定；每两个字符之间的间隔时间不固定；实现简单。实现简单。缺点缺点 传输效率低传输效率低2.2 数据通信方式计计算机算机网网络络技技术术3030沈沈阳阳理工大理工大学学应应用技用技术术学学院院v 同步传输同步传输 定义定义 以数据块为单位传输数据。在数据块的开头一以数据块为单位传输数据。在数据块的开头一 般加般加1 1到到2 2个字节的个字节的SYN(SYN(同步字符同步字符)。而后以固定。而后以固定 的时钟节拍来发送数据

23、信号。的时钟节拍来发送数据信号。优点优点 效率高。效率高。缺点缺点 和异步的优点相对应和异步的优点相对应2.2 数据通信方式计计算机算机网网络络技技术术3131沈沈阳阳理工大理工大学学应应用技用技术术学学院院v 基带传输基带传输 在信道上直接用基带信号（方波）传送数据。在信道上直接用基带信号（方波）传送数据。v 频带传输频带传输 将数字信号调制成模拟信号后再发送和传输将数字信号调制成模拟信号后再发送和传输的方式。的方式。p 和基带传输的区别和基带传输的区别p 和传统模拟传输的区别和传统模拟传输的区别2.2 数据通信方式6、基带基带/频带频带/宽带传输宽带传输计计算机算机网网络络技技术术3232

24、沈沈阳阳理工大理工大学学应应用技用技术术学学院院v 宽带传输宽带传输 将宽的频带划分成若干个子频带，分别用这些将宽的频带划分成若干个子频带，分别用这些 子频带来传输各类不同的信号，多用于广域网子频带来传输各类不同的信号，多用于广域网 宽带接入技术，如宽带接入技术，如ADSLADSL。2.2 数据通信方式6、基带基带/频带频带/宽带传输宽带传输计计算机算机网网络络技技术术3333沈沈阳阳理工大理工大学学应应用技用技术术学学院院2.3 数据编码技术数据编码技术t码元码元1码元码元2码元码元3码元码元4码元码元5信号信号数据编码是用两个不同的电平来表示两个不同的数据编码是用两个不同的电平来表示两个不

25、同的二进制数二进制数0 0和和1 1。定义定义 分类分类不归零编码、曼彻斯特编码、差分曼彻斯特编码不归零编码、曼彻斯特编码、差分曼彻斯特编码计计算机算机网网络络技技术术3434沈沈阳阳理工大理工大学学应应用技用技术术学学院院2.3 数据编码技术数据编码技术1、不归零制不归零制NRZNRZ用负电平表示用负电平表示0 0，正电平表示，正电平表示1 1，正负直接转换，中，正负直接转换，中间不在无电平处停留。间不在无电平处停留。缺点：不具备自同步机制，传输时必须使用外同步。缺点：不具备自同步机制，传输时必须使用外同步。计计算机算机网网络络技技术术3535沈沈阳阳理工大理工大学学应应用技用技术术学学院院

26、2.3 数据编码技术数据编码技术2、曼彻斯特编码曼彻斯特编码编码方法是将每个码元分成两个相等的间隔；码编码方法是将每个码元分成两个相等的间隔；码元元“1 1”是由高至低电平转换，即其前半个码元的是由高至低电平转换，即其前半个码元的电平为高电平，后半个码元的电平为低电平。码电平为高电平，后半个码元的电平为低电平。码元元“0 0”是从低电平到高电平的变换，即其前半个是从低电平到高电平的变换，即其前半个码元的电平为低电平，后半个码元的电平为高电平。码元的电平为低电平，后半个码元的电平为高电平。0 0 1 0 0 1 1 11 0计计算机算机网网络络技技术术3636沈沈阳阳理工大理工大学学应应用技用技

27、术术学学院院2.3 数据编码技术数据编码技术3、差分曼彻斯特编码差分曼彻斯特编码码元码元1 1时，前半个码元的电平与上一个码元的后半时，前半个码元的电平与上一个码元的后半个码元的电平一样；若码元为个码元的电平一样；若码元为0 0，前半个码元的电，前半个码元的电平与上一个码元的后半个码元的电平相反。平与上一个码元的后半个码元的电平相反。0 0 1 0 0 1 1 110计计算机算机网网络络技技术术3737沈沈阳阳理工大理工大学学应应用技用技术术学学院院2.3 数据编码技术数据编码技术v 三种数字编码的波形图三种数字编码的波形图计计算机算机网网络络技技术术3838沈沈阳阳理工大理工大学学应应用技用

28、技术术学学院院2.3 数据编码技术数据编码技术v 编码与调制的区别编码与调制的区别 调调制制用模拟信号承载数字或模拟数据用模拟信号承载数字或模拟数据 编编码码用数字信号承载数字或模拟数据用数字信号承载数字或模拟数据计计算机算机网网络络技技术术3939沈沈阳阳理工大理工大学学应应用技用技术术学学院院2.3 数据编码技术数据编码技术4、模拟数据的数字信号编码模拟数据的数字信号编码使模拟数据能在数字信道上传输使模拟数据能在数字信道上传输v 采样定理采样定理如果模拟信号的最高频率为如果模拟信号的最高频率为F F，若以，若以2F2F的采样的采样频率对其采样，频率对其采样，则从采样得到的离散信号序列则从采

29、样得到的离散信号序列就能完整地恢复出原始信号。就能完整地恢复出原始信号。采采样样按一定间隔对语音信号进行采样按一定间隔对语音信号进行采样 量量化化 编编码码把每个样本舍入到最接近的量化级别上把每个样本舍入到最接近的量化级别上对每个舍入后的样本转为二进制码对每个舍入后的样本转为二进制码计计算机算机网网络络技技术术4040沈沈阳阳理工大理工大学学应应用技用技术术学学院院v 复用的基本思想复用的基本思想当信道的传输能力大于每个信源的平均传输需求当信道的传输能力大于每个信源的平均传输需求时，多个信息源可共享一个公共信道。时，多个信息源可共享一个公共信道。把公共信道划分成多个子信道，每个子信道传输把公共

30、信道划分成多个子信道，每个子信道传输一路数据，称为一路数据，称为多路复用。多路复用。2.4 多路复用技术多路复用技术1、概述概述DEMUX复用器复用器解复用器解复用器共享信道共享信道MUX信信源源信信宿宿计计算机算机网网络络技技术术4141沈沈阳阳理工大理工大学学应应用技用技术术学学院院v 定义定义当物理信道的可用带宽超过单个原始信号所需带当物理信道的可用带宽超过单个原始信号所需带宽足够多的情况下，可将该物理信道的总带宽划宽足够多的情况下，可将该物理信道的总带宽划分成若干个与传输单个信号带宽相同分成若干个与传输单个信号带宽相同 (或略宽或略宽)的的子频带，将多路原始信号的频谱移到物理信道频子频

31、带，将多路原始信号的频谱移到物理信道频谱的不同频段上，以实现频谱上的不重叠，从而谱的不同频段上，以实现频谱上的不重叠，从而达到共用一个信道的目的。达到共用一个信道的目的。2.4 多路复用技术多路复用技术2、频分多路复用频分多路复用FDMFDM计计算机算机网网络络技技术术4242沈沈阳阳理工大理工大学学应应用技用技术术学学院院2.4 多路复用技术多路复用技术v 用途用途主要用于模拟信道的复用主要用于模拟信道的复用v 举例举例计计算机算机网网络络技技术术4343沈沈阳阳理工大理工大学学应应用技用技术术学学院院2.4 多路复用技术多路复用技术3、时分复用时分复用TDMTDMv 定义定义如果物理信道可

32、支持的位传输速率超过单个原始如果物理信道可支持的位传输速率超过单个原始信号要求的数据传输速率，就可以将信道传输时信号要求的数据传输速率，就可以将信道传输时间划分成工作周期间划分成工作周期 T T（时间片），再将每个周期（时间片），再将每个周期划分成若干时隙，划分成若干时隙，轮流分配给轮流分配给n n个信源来使用公个信源来使用公共线路共线路 ，这样，这样 ，就可以在一条物理信道上传输，就可以在一条物理信道上传输多个数字信号多个数字信号 。计计算机算机网网络络技技术术4444沈沈阳阳理工大理工大学学应应用技用技术术学学院院v 同步时分多路复用（同步时分多路复用（STDM）原理原理2.4 多路复用技

33、术多路复用技术把时间分割成小的时间片，每个时间片分为若干把时间分割成小的时间片，每个时间片分为若干个时隙，每路数据占用一个时隙进行传输。在通个时隙，每路数据占用一个时隙进行传输。在通信网络中应用极为广泛。信网络中应用极为广泛。优点优点控制简单，实现容易控制简单，实现容易 缺点缺点容易造成信道浪费容易造成信道浪费计计算机算机网网络络技技术术4545沈沈阳阳理工大理工大学学应应用技用技术术学学院院v 异步时分多路复用（异步时分多路复用（ATDM）原理原理2.4 多路复用技术多路复用技术在异步时分复用中，时隙序号与信道号之间不在异步时分复用中，时隙序号与信道号之间不再存在固定的对应关系。为此，各个信

34、道发出再存在固定的对应关系。为此，各个信道发出的数据都需要附带双方地址，由通信线路两端的数据都需要附带双方地址，由通信线路两端的多路复用设备来识别地址。的多路复用设备来识别地址。优点优点提高了传输介质的利用率提高了传输介质的利用率计计算机算机网网络络技技术术4646沈沈阳阳理工大理工大学学应应用技用技术术学学院院v 原理原理整个波长频带被划分为若干个波长范围，每路整个波长频带被划分为若干个波长范围，每路信号占用一个波长范围来进行传输信号占用一个波长范围来进行传输。在这种方法中，两根光纤连到一个棱柱或衍射在这种方法中，两根光纤连到一个棱柱或衍射光栅，每根光纤里的光波处于不同的波段上，光栅，每根光

35、纤里的光波处于不同的波段上，这样两束光通过棱柱或衍射光栅合到一根共享这样两束光通过棱柱或衍射光栅合到一根共享的光纤上，到达目的地后，再将两束光用光栅的光纤上，到达目的地后，再将两束光用光栅分解开来。分解开来。2.4 多路复用技术多路复用技术4、波分复用波分复用光的频分复用光的频分复用计计算机算机网网络络技技术术4747沈沈阳阳理工大理工大学学应应用技用技术术学学院院v 原理原理2.4 多路复用技术多路复用技术5、码分复用码分复用CDMCDM每个用户把发送信号用接收方的地址码序列编码每个用户把发送信号用接收方的地址码序列编码（任意两个地址码序列相互正交）。不同用户发（任意两个地址码序列相互正交）

36、。不同用户发送的信号在接收端被叠加，然后接收者用同样的送的信号在接收端被叠加，然后接收者用同样的地址码序列解码。由于地址码的正交性，只有与地址码序列解码。由于地址码的正交性，只有与自己地址码相关的信号才能被检出，由此恢复出自己地址码相关的信号才能被检出，由此恢复出原始数据。原始数据。在无线移动通信中应用广泛。在无线移动通信中应用广泛。计计算机算机网网络络技技术术4848沈沈阳阳理工大理工大学学应应用技用技术术学学院院v 频分复用频分复用FDM 2.4 多路复用技术多路复用技术6、各类复用方法的应用各类复用方法的应用按频率划分不同的信道，如按频率划分不同的信道，如CATVCATV系统系统按波长划

37、分不同的信道，用于光纤传输按波长划分不同的信道，用于光纤传输v 波分复用波分复用WDM v 时分复用时分复用TDM v 码分复用码分复用CDM 按时间划分不同的信道，目前应用最广泛按时间划分不同的信道，目前应用最广泛按地址码划分不同的信道，非常有发展前途按地址码划分不同的信道，非常有发展前途计计算机算机网网络络技技术术4949沈沈阳阳理工大理工大学学应应用技用技术术学学院院v 数据交换数据交换在通信子网中结点间的数据传输过程称为数据在通信子网中结点间的数据传输过程称为数据 交换。交换。v 为什么要采用交换技术？为什么要采用交换技术？节省线路投资，提高线路利用率。节省线路投资，提高线路利用率。分

38、类：分类：电路交换电路交换存储转发交换存储转发交换报文交换报文交换分组交换分组交换2.5 广域网中的数据交换技术广域网中的数据交换技术计计算机算机网网络络技技术术5050沈沈阳阳理工大理工大学学应应用技用技术术学学院院不关心被传输的数据内容，仅执行交换的动作，不关心被传输的数据内容，仅执行交换的动作，起数据交换的功能，将数据从一个端口交换到另起数据交换的功能，将数据从一个端口交换到另 一端口，继而传输到另一台中间结点，直至目的一端口，继而传输到另一台中间结点，直至目的 地地。v 结点和站点结点和站点结点结点：用于数据交换的中间设备用于数据交换的中间设备站点：站点：发送和接收数据的终端设备发送和

39、接收数据的终端设备2.5 广域网中的数据交换技术广域网中的数据交换技术计计算机算机网网络络技技术术5151沈沈阳阳理工大理工大学学应应用技用技术术学学院院通过网络中的结点在两个站点之间建立专用的通过网络中的结点在两个站点之间建立专用的 通信线路进行数据传输的交换方式。通信线路进行数据传输的交换方式。v 原理原理2.5 广域网中的数据交换技术广域网中的数据交换技术1、电路交换（、电路交换（Circuit switching）v 过程过程 建立线路建立线路 占用线路进行数据传输占用线路进行数据传输 释放线路释放线路计计算机算机网网络络技技术术5252沈沈阳阳理工大理工大学学应应用技用技术术学学院院

40、v 电路交换的特点电路交换的特点2.5 广域网中的数据交换技术广域网中的数据交换技术 独占性独占性 实时性好实时性好 线路交换设备简单线路交换设备简单 不具备差错控制能力不具备差错控制能力 线路利用率低线路利用率低v 电路交换的应用场合电路交换的应用场合线路利用率低，持续通话和实时性要求强的场线路利用率低，持续通话和实时性要求强的场合。合。计计算机算机网网络络技技术术5353沈沈阳阳理工大理工大学学应应用技用技术术学学院院 数据与目的地址、源地址、控制信息等组成一数据与目的地址、源地址、控制信息等组成一数据单元进入通信子网。通信子网的中间结点负责数据单元进入通信子网。通信子网的中间结点负责接收

41、数据单元、暂存、差错校验、根据地址确定输接收数据单元、暂存、差错校验、根据地址确定输出端口和线路，排队等待线路，转发给下一结点，出端口和线路，排队等待线路，转发给下一结点，直至终点。直至终点。v 原理原理2.5 广域网中的数据交换技术广域网中的数据交换技术2、存储转发交换、存储转发交换v 分类分类 报文交换报文交换 分组交换分组交换计计算机算机网网络络技技术术5454沈沈阳阳理工大理工大学学应应用技用技术术学学院院v 报文交换报文交换2.5 广域网中的数据交换技术广域网中的数据交换技术 原理原理以以报文报文为单位进行为单位进行“存储存储-转发转发”交换。目的交换。目的地址、源地址、控制信息等附

42、加在报文上。交换地址、源地址、控制信息等附加在报文上。交换过程中，交换设备将收到的报文先过程中，交换设备将收到的报文先存储存储，待信道，待信道空闲时再空闲时再转发转发出去，一级级中转，直到目的地。出去，一级级中转，直到目的地。计计算机算机网网络络技技术术5555沈沈阳阳理工大理工大学学应应用技用技术术学学院院2.5 广域网中的数据交换技术广域网中的数据交换技术 特点特点u相邻结点仅在传输报文时建立结点间的连接。相邻结点仅在传输报文时建立结点间的连接。u整个报文（整个报文（MessageMessage）作为一个整体一起发送。）作为一个整体一起发送。u没有建立和拆除连接所需的等待时间；没有建立和拆

43、除连接所需的等待时间；u线路利用率高；线路利用率高；u报文大小不一，造成存储管理复杂，且对存储容报文大小不一，造成存储管理复杂，且对存储容 量要求较高；量要求较高；u大报文造成存储转发的延时过长；大报文造成存储转发的延时过长；u出错后整个报文全部重发。出错后整个报文全部重发。计计算机算机网网络络技技术术5656沈沈阳阳理工大理工大学学应应用技用技术术学学院院v 分组交换分组交换2.5 广域网中的数据交换技术广域网中的数据交换技术 原理原理规定交换设备处理和传输的数据长度。将长规定交换设备处理和传输的数据长度。将长 报文分成若干个小分组进行传输。报文分成若干个小分组进行传输。计计算机算机网网络络

44、技技术术5757沈沈阳阳理工大理工大学学应应用技用技术术学学院院报文分组交换的过程分组交换的过程 1发送端，先把较长的报文划分成较短的、固定长发送端，先把较长的报文划分成较短的、固定长度的数据段。度的数据段。1101000110101010110101011100010011010010假定这个报文较长假定这个报文较长不便于传输不便于传输2.5 广域网中的数据交换技术广域网中的数据交换技术计计算机算机网网络络技技术术5858沈沈阳阳理工大理工大学学应应用技用技术术学学院院数 据数 据分组交换的过程分组交换的过程 2每一个数据段前加上首部构成分组。每一个数据段前加上首部构成分组。首部分组1请注意

45、：现在左边是请注意：现在左边是“前面前面”数 据2.5 广域网中的数据交换技术广域网中的数据交换技术计计算机算机网网络络技技术术5959沈沈阳阳理工大理工大学学应应用技用技术术学学院院数 据分组交换的过程分组交换的过程 3每一个数据段前加上首部构成分组。每一个数据段前加上首部构成分组。首部首部分组1分组2数 据数 据2.5 广域网中的数据交换技术广域网中的数据交换技术请注意：现在左边是请注意：现在左边是“前面前面”计计算机算机网网络络技技术术6060沈沈阳阳理工大理工大学学应应用技用技术术学学院院分组交换的过程分组交换的过程 4每一个数据段前加上首部构成分组。每一个数据段前加上首部构成分组。首

46、部首部首部分组1分组2分组3数 据数 据数 据2.5 广域网中的数据交换技术广域网中的数据交换技术计计算机算机网网络络技技术术6161沈沈阳阳理工大理工大学学应应用技用技术术学学院院分组交换的过程分组交换的过程 5分组交换网以分组交换网以“分组分组”作为数据传输单元。作为数据传输单元。依次把各分组发送到接收端。依次把各分组发送到接收端。数 据首部分组 1数 据首部分组2数 据首部分组32.5 广域网中的数据交换技术广域网中的数据交换技术计计算机算机网网络络技技术术6262沈沈阳阳理工大理工大学学应应用技用技术术学学院院分组交换的过程分组交换的过程 6接收端收到分组后剥去首部还原成报文。接收端收

47、到分组后剥去首部还原成报文。数 据首部分组1数 据首部分组2数 据首部分组3收到的数据收到的数据2.5 广域网中的数据交换技术广域网中的数据交换技术计计算机算机网网络络技技术术6363沈沈阳阳理工大理工大学学应应用技用技术术学学院院数 据数 据数 据分组交换的过程分组交换的过程 7最后，把收到的数据恢复成为原报文。最后，把收到的数据恢复成为原报文。这里假定分组在传输过程中没出差错，转发时这里假定分组在传输过程中没出差错，转发时也没被丢弃。也没被丢弃。报文11010001101010101101010111000100110100102.5 广域网中的数据交换技术广域网中的数据交换技术计计算机算

48、机网网络络技技术术6464沈沈阳阳理工大理工大学学应应用技用技术术学学院院分组首部的重要性分组首部的重要性n 每个分组首部都含有地址等控制信息。每个分组首部都含有地址等控制信息。n 分组交换网中结点交换机根据收到的分组分组交换网中结点交换机根据收到的分组 的首部中地址信息，把分组转发到下一结的首部中地址信息，把分组转发到下一结 点交换机。点交换机。n 如此存储转发，分组最后到达最终目的地。如此存储转发，分组最后到达最终目的地。2.5 广域网中的数据交换技术广域网中的数据交换技术计计算机算机网网络络技技术术6565沈沈阳阳理工大理工大学学应应用技用技术术学学院院分组交换网的示意图分组交换网的示意

49、图H1A分组交换网分组交换网BDECH5H6H4H2H3H H1 1 向向 H H5 5 发送分组发送分组H H2 2 向向 H H6 6 发送分组发送分组注意分组路径的变化！注意分组路径的变化！结点交换机主机计计算机算机网网络络技技术术6666沈沈阳阳理工大理工大学学应应用技用技术术学学院院注意分组的存储转发过程注意分组的存储转发过程H1A分组交换网分组交换网BDECH5H6H4H2H3H H1 1 向向 H H5 5 发送分组发送分组结点交换机主机找到转发的端口在结点交换机在结点交换机 C C 暂存暂存查找转发表查找转发表在结点交换机在结点交换机 E E 暂存暂存查找转发表查找转发表最后到

50、达目的主机最后到达目的主机 H H5 5在结点交换机在结点交换机 A A 暂存暂存查找转发表查找转发表找到转发的端口找到转发的端口找到转发的端口找到转发的端口计计算机算机网网络络技技术术6767沈沈阳阳理工大理工大学学应应用技用技术术学学院院n 提高线路利用率。提高线路利用率。n 各分组可通过不同路径传输，容错性好。各分组可通过不同路径传输，容错性好。n 对转发结点的存储要求较低，可用内存来缓冲对转发结点的存储要求较低，可用内存来缓冲分分 组组速度快；转发延时小速度快；转发延时小适于交互式通信；适于交互式通信；n 有强大的纠错机制、流量控制、拥塞控制和路有强大的纠错机制、流量控制、拥塞控制和路