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1、1第二章第二章 数据通信基础知识数据通信基础知识 Networking Networking techno;ogytechno;ogy第一部分第一部分 数据通信数据通信信号与通信信号与通信模拟通信与数字通信模拟通信与数字通信数据通信基础理论数据通信基础理论传输介质传输介质多路复用技术多路复用技术数据交换技术数据交换技术调制解调技术调制解调技术物理层接口物理层接口2第二章第二章 数据通信基础知识数据通信基础知识 Networking Networking techno;ogytechno;ogy第二章第二章 数据通信基础知识数据通信基础知识2.1 基本概念基本概念 2.2 数据通信基础理论数据通
2、信基础理论2.3 传输介质传输介质2.4 多路复用多路复用2.5 数据交换技术数据交换技术2.6 调制解调器调制解调器3第二章第二章 数据通信基础知识数据通信基础知识 Networking Networking techno;ogytechno;ogy2.1 基本概念基本概念信号信号l是数据（或信息）的电磁编码。信号的数学描是数据（或信息）的电磁编码。信号的数学描述一般是以时间述一般是以时间t为自变量，以某种物理量（如为自变量，以某种物理量（如电压）为因变量（信号的时域特性）电压）为因变量（信号的时域特性）l模拟信号与数字信号模拟信号与数字信号通信（传输）通信（传输）l通信的任务是将信号从一方
3、传到另一方通信的任务是将信号从一方传到另一方l模拟通信与数字通信模拟通信与数字通信4第二章第二章 数据通信基础知识数据通信基础知识 Networking Networking techno;ogytechno;ogy模拟信号和数字信号模拟信号和数字信号5第二章第二章 数据通信基础知识数据通信基础知识 Networking Networking techno;ogytechno;ogy2.1.2 模拟通信模拟通信6第二章第二章 数据通信基础知识数据通信基础知识 Networking Networking techno;ogytechno;ogy模拟通信系统的组成模拟通信系统的组成调制器调制器l如
4、果信源产生的是数字数据，调制器的功能是将如果信源产生的是数字数据，调制器的功能是将调制为模拟信号（如拨号调制为模拟信号（如拨号Modem）l如果信源产生的是模拟数据，调制器的功能是将如果信源产生的是模拟数据，调制器的功能是将其调制到某个频段以便进行远距离传输或多路复其调制到某个频段以便进行远距离传输或多路复用用解调器解调器l是实现上述过程逆变换的设备是实现上述过程逆变换的设备信道信道l包括传输介质和介质两端的传输设备包括传输介质和介质两端的传输设备7第二章第二章 数据通信基础知识数据通信基础知识 Networking Networking techno;ogytechno;ogy2.1.3 数
5、字通信数字通信8第二章第二章 数据通信基础知识数据通信基础知识 Networking Networking techno;ogytechno;ogy数字通信系统的组成（数字通信系统的组成（1）信源编码器信源编码器l当信源产生的是模拟数据（或信号）时，信源编码当信源产生的是模拟数据（或信号）时，信源编码器的主要工作是对模拟数据（或信号）进行采样、器的主要工作是对模拟数据（或信号）进行采样、量化并编码成二进制数字信号量化并编码成二进制数字信号l当信源产生的是数字数据（或信号）时，信源编码当信源产生的是数字数据（或信号）时，信源编码器的主要工作是对原始的数字数据（或信号）进行器的主要工作是对原始的数
6、字数据（或信号）进行码制变换，使其适合于传输或通信（如在数据信号码制变换，使其适合于传输或通信（如在数据信号中插入时钟信号）中插入时钟信号）信道编码器信道编码器l是对传输的数字信号进行检错或纠错编码，以便接是对传输的数字信号进行检错或纠错编码，以便接收方能进行差错检测和纠正收方能进行差错检测和纠正9第二章第二章 数据通信基础知识数据通信基础知识 Networking Networking techno;ogytechno;ogy数字通信系统的组成（数字通信系统的组成（2）调制器调制器l其功能是将基带其功能是将基带(数字数字)信号变换成频带信号变换成频带(模拟模拟)信号以信号以通过模拟传输介质进
7、行频带传输。（有些传输介质只通过模拟传输介质进行频带传输。（有些传输介质只能传输模拟信号，如无线介质）能传输模拟信号，如无线介质）时钟时钟l数字信号的发送和接收靠时钟驱动数字信号的发送和接收靠时钟驱动l一般情况下，发送端和接收端使用各自的时钟源，但一般情况下，发送端和接收端使用各自的时钟源，但接收时钟与发送时钟必须保持同步接收时钟与发送时钟必须保持同步u外同步外同步u内同步内同步10第二章第二章 数据通信基础知识数据通信基础知识 Networking Networking techno;ogytechno;ogy数字通信的主要特点数字通信的主要特点优点优点l抗干扰能力强，可实现高质量的远距离传
8、输；抗干扰能力强，可实现高质量的远距离传输；l适应各种传输业务；适应各种传输业务；l方便实现高保密传输；方便实现高保密传输；l传输设备的集成化和微型化；传输设备的集成化和微型化；缺点缺点l占用信道的带宽大占用信道的带宽大u 例子：一路模拟电话占用例子：一路模拟电话占用4KHz信道带宽，而一路信道带宽，而一路数字电话所需要的数据传输率是数字电话所需要的数据传输率是64Kbps，所需占，所需占用的信道带宽要远远大于用的信道带宽要远远大于4KHz。11第二章第二章 数据通信基础知识数据通信基础知识 Networking Networking techno;ogytechno;ogy2.2 数据通信基
9、础理论数据通信基础理论2.2.1 信号的频谱和带宽信号的频谱和带宽2.2.2 信道的截止频率与带宽信道的截止频率与带宽2.2.3 信道的最大数据传输率信道的最大数据传输率12第二章第二章 数据通信基础知识数据通信基础知识 Networking Networking techno;ogytechno;ogy2.2.1 信号的频谱和带宽信号的频谱和带宽傅立叶已经证明：任何一个周期为傅立叶已经证明：任何一个周期为T的函数的函数f(t)都是由都是由无穷多个正弦和余弦函数合成，即：无穷多个正弦和余弦函数合成，即：f(t)=其中：其中：n=arctg(-bn/an)此此处处f=1/T是是基基频频，an和和
10、bn是是n次次正正弦弦谐谐波波和和余余弦弦谐谐波波的的振振幅。幅。13第二章第二章 数据通信基础知识数据通信基础知识 Networking Networking techno;ogytechno;ogy基本概念基本概念频域图（频率频域图（频率-最大振幅图）最大振幅图）l把把f(t)各次谐波的振幅各次谐波的振幅An按照频率高低依次排列起来所按照频率高低依次排列起来所形成谱状图形称为信号形成谱状图形称为信号f(t)的频谱图。的频谱图。信号带宽信号带宽l信号频域图所覆盖的频率范围称为信号的绝对带宽；信号频域图所覆盖的频率范围称为信号的绝对带宽；l我们将信号大部分能量集中的那段频带称为信号的有我们将信
11、号大部分能量集中的那段频带称为信号的有效带宽，简称为效带宽，简称为带宽带宽(bandwidth)；l任何信号都有一定的带宽。任何信号都有一定的带宽。14第二章第二章 数据通信基础知识数据通信基础知识 Networking Networking techno;ogytechno;ogy常见信号的带宽常见信号的带宽话音信号话音信号l话音信号的标准带宽为话音信号的标准带宽为300Hz3400Hz音乐信号（音乐信号（CD音质）音质）l要求的带宽是要求的带宽是20Hz 20KHz电视信号电视信号(PAL或或NTSC制式制式)l电视信号的带宽约为电视信号的带宽约为4.2MHz单稳脉冲信号单稳脉冲信号l其带
12、宽为无穷大其带宽为无穷大二进制信号二进制信号(数字信号数字信号)l一般说来，任何数字信号都具有无限带宽，但它们不得不一般说来，任何数字信号都具有无限带宽，但它们不得不被近为有限带宽信号被近为有限带宽信号l数字信号的带宽依赖于数字信号的带宽依赖于“0”、“1”序列以及数字编码方序列以及数字编码方式式15第二章第二章 数据通信基础知识数据通信基础知识 Networking Networking techno;ogytechno;ogy2.2.2 信道的截止频率与带宽信道的截止频率与带宽任何信号通过信道时都会发生衰减，从而引起信号任何信号通过信道时都会发生衰减，从而引起信号失真。失真。信道对不同频率
13、的信号其衰减幅度是不相同的；一信道对不同频率的信号其衰减幅度是不相同的；一般来说，频率越高的信号，其衰减幅度越大。般来说，频率越高的信号，其衰减幅度越大。我们把信号在经过信道时其中某个频率分量的振幅我们把信号在经过信道时其中某个频率分量的振幅衰减到原来的衰减到原来的0.707(即信号的能量衰减到原来的一半即信号的能量衰减到原来的一半)时所对应的频率称为信道的时所对应的频率称为信道的截止频率截止频率fc(cut-off frequency)，即信道的带宽。，即信道的带宽。任何信道都有任何信道都有fc，信道的截止频率或带宽是，信道的截止频率或带宽是由其固有由其固有的物理特性决定的。的物理特性决定的
14、。16第二章第二章 数据通信基础知识数据通信基础知识 Networking Networking techno;ogytechno;ogy信道截止频率信道截止频率17第二章第二章 数据通信基础知识数据通信基础知识 Networking Networking techno;ogytechno;ogy数据传输率与带宽数据传输率与带宽信道的带宽决定对其通过信号的带宽，因而对于有限带信道的带宽决定对其通过信号的带宽，因而对于有限带宽信道必须限制信号的带宽宽信道必须限制信号的带宽(有限带宽信号有限带宽信号)；而带宽；而带宽越受限制，失真越严重，接收器产生差错的概率越大；越受限制，失真越严重，接收器产生差
15、错的概率越大；信号的数据传输率越高，其有效带宽就越大；要求传输信号的数据传输率越高，其有效带宽就越大；要求传输系统的带宽越大，费用就越高；系统的带宽越大，费用就越高；为了保证数字数据传输的正确性，在信道带宽一定为了保证数字数据传输的正确性，在信道带宽一定(鉴鉴于经济上和实现上的原因于经济上和实现上的原因)的情况下，必须限制信号的的情况下，必须限制信号的带宽，即限制数据传输率；带宽，即限制数据传输率；知道信道带宽并不能完全说明其所能支持的数据传输率知道信道带宽并不能完全说明其所能支持的数据传输率到底有多大？但就一般而言，信道的所能支持的数据传到底有多大？但就一般而言，信道的所能支持的数据传输率与
16、其带宽成正比。输率与其带宽成正比。18第二章第二章 数据通信基础知识数据通信基础知识 Networking Networking techno;ogytechno;ogy2.2.3 信道的最大数据传输率信道的最大数据传输率任何实际应用的传输信道都是有限带宽信道。任何实际应用的传输信道都是有限带宽信道。信道信道带宽带宽的限制是由传输介质的限制是由传输介质(信道信道)的物理特性决的物理特性决定的；或者可能是发送器故意限制了带宽，以防止定的；或者可能是发送器故意限制了带宽，以防止干扰或为了多路复用。干扰或为了多路复用。数字传输的目标就是尽可能有效利用给定带宽数字传输的目标就是尽可能有效利用给定带宽(
17、有效有效性性)，这意味着我们希望在给定带宽条件下尽可能提，这意味着我们希望在给定带宽条件下尽可能提高高数据传输率数据传输率，同时又将，同时又将误码率误码率限制在某个范围内限制在某个范围内(可靠性可靠性)。限制我们达到上述目标的主要不利因素是限制我们达到上述目标的主要不利因素是噪声噪声(热噪热噪声、交调噪声、串扰和脉冲噪声声、交调噪声、串扰和脉冲噪声)。19第二章第二章 数据通信基础知识数据通信基础知识 Networking Networking techno;ogytechno;ogy基本概念基本概念带宽带宽(bandwidth)噪声噪声(noise)误码率误码率(error rate)调制速
18、率或信号速率调制速率或信号速率(signal rate)数据传输率数据传输率(data rate)20第二章第二章 数据通信基础知识数据通信基础知识 Networking Networking techno;ogytechno;ogy波特率与比特率波特率与比特率基本概念基本概念l调制速率（单位：调制速率（单位：baud）u码元速率，信号单元速率，码元速率，信号单元速率，波特率波特率u数字信号电平改变的速率，取决于数字编码的特性。数字信号电平改变的速率，取决于数字编码的特性。l数据传输率（单位：数据传输率（单位：bps）u信息速率，信息速率，比特率比特率u信号每秒钟传输的二进制位数。信号每秒钟传
19、输的二进制位数。l两者的关系两者的关系21第二章第二章 数据通信基础知识数据通信基础知识 Networking Networking techno;ogytechno;ogyNyquist定理定理Nyquist推推导导出出带带宽宽为为H的的理理想想(无无噪噪声声)信信道道的的最最大大数数据据传传输输率率为为（带带宽宽为为H的的理理想想信信道道，其其可可承承受受的的最大码元速率是最大码元速率是2*H）Rmax=2H*log 2V(bps)其中其中V为离散信号的个数或电压值的个数为离散信号的个数或电压值的个数例子例子l一一个个带带宽宽为为3000Hz的的无无噪噪声声话话音音信信道道在在传传输输二二
20、进进制制信信号号时其最大数据传输率不超过时其最大数据传输率不超过6000bpsl方法：方法：提高信号编码能力，增大提高信号编码能力，增大V的数值的数值22第二章第二章 数据通信基础知识数据通信基础知识 Networking Networking techno;ogytechno;ogyShannon定理定理Shannon推推导导出出对对于于带带宽宽为为H，信信噪噪比比为为S/N的的有有噪噪声声信信道，其最大数据传输率道，其最大数据传输率Rmax为为Rmax=H*log 2(1+S/N)(bps)l其其中中信信号号功功率率与与噪噪声声功功率率的的比比值值称称为为信信噪噪比比(Signal-to-
21、Noise Ratio)；我们一般使用；我们一般使用10log10S/N分贝分贝(dB)来表示信噪比来表示信噪比例子例子l一一个个带带宽宽为为3000Hz，信信噪噪比比为为35dB(S/N为为3165)的的话话音音信信道道其其最大数据传输率不超过最大数据传输率不超过34.86Kbpsl方法：方法：增加线路带宽或改进信噪比增加线路带宽或改进信噪比23第二章第二章 数据通信基础知识数据通信基础知识 Networking Networking techno;ogytechno;ogy2.3 传输介质传输介质有线介质有线介质l双绞线双绞线l同轴电缆同轴电缆l光纤光纤无线介质无线介质l无线电无线电l微波
22、（大地微波、卫星微波）微波（大地微波、卫星微波）l红外线（毫米波）红外线（毫米波）24第二章第二章 数据通信基础知识数据通信基础知识 Networking Networking techno;ogytechno;ogy2.3.1 双绞线双绞线屏蔽双绞线屏蔽双绞线STP（IBM）lType 1或或Type 2非屏蔽双绞线非屏蔽双绞线UTP（EIA/TIA）lCat 1 电话线；电话线；lCat 2 ISDN或或T1/E1线路；线路；lCat 3 10Mbps或或100Mbps以太网电缆；以太网电缆；lCat 5 100Mbps以太网电缆；以太网电缆；l特点特点u距离距离100米米u使用使用RJ-
23、45接头接头25第二章第二章 数据通信基础知识数据通信基础知识 Networking Networking techno;ogytechno;ogy2.3.2 同轴电缆同轴电缆26第二章第二章 数据通信基础知识数据通信基础知识 Networking Networking techno;ogytechno;ogy基带电缆和宽带电缆基带电缆和宽带电缆基带电缆（基带电缆（10 Mbps）l粗缆粗缆u非中继传输距离非中继传输距离500米米u需要使用收发器和收发电缆需要使用收发器和收发电缆uAUI接口接口l细缆（便宜的同轴电缆）细缆（便宜的同轴电缆）u非中继传输距离非中继传输距离185米米uBNC接口接
24、口宽带电缆（宽带电缆（CATV电缆）电缆）lCable Modem（宽带接入）（宽带接入）27第二章第二章 数据通信基础知识数据通信基础知识 Networking Networking techno;ogytechno;ogy2.3.3 光纤光纤传输与计算的比较传输与计算的比较lCompution：每每10年增长年增长1个数量级个数量级lCommunication：每每10年增长年增长2个数量级个数量级带宽带宽l频率范围：频率范围：180370 THzl数据传输率：数据传输率：100*10Gbps=1 Tbpsu原因：光原因：光/电、电电、电/光转换的速度跟不上光转换的速度跟不上u光电子技术光
25、电子技术/光子技术光子技术通过光纤中光的波长通过光纤中光的波长l0.85m/1.3m/1.55 m (250 300THz)28第二章第二章 数据通信基础知识数据通信基础知识 Networking Networking techno;ogytechno;ogy光反射原理光反射原理29第二章第二章 数据通信基础知识数据通信基础知识 Networking Networking techno;ogytechno;ogy光纤及光缆构成光纤及光缆构成30第二章第二章 数据通信基础知识数据通信基础知识 Networking Networking techno;ogytechno;ogy单模光纤和多模光纤单
26、模光纤和多模光纤单模光纤（单模光纤（single-mode fiber）l使用激光源使用激光源l中继距离中继距离100公里公里l内芯直径较小内芯直径较小u直径为直径为810m m/125 m m多模光纤（多模光纤（multi-mode fiber）l使用普通发光二极管作为光源使用普通发光二极管作为光源l中继距离中继距离2公里公里l内芯直径稍大内芯直径稍大u直径为直径为62.5m/125m/125m m31第二章第二章 数据通信基础知识数据通信基础知识 Networking Networking techno;ogytechno;ogy单模光纤与多模光纤的比较单模光纤与多模光纤的比较32第二章第
27、二章 数据通信基础知识数据通信基础知识 Networking Networking techno;ogytechno;ogy光纤的特点光纤的特点优点优点l高带宽、高数据传输率高带宽、高数据传输率l对对EMI、窃听不敏感（安全、可靠）窃听不敏感（安全、可靠）l抗腐蚀抗腐蚀l衰减小衰减小缺点缺点l单向传输单向传输l光纤接口价格昂贵光纤接口价格昂贵l工艺复杂、安装技术复杂工艺复杂、安装技术复杂33第二章第二章 数据通信基础知识数据通信基础知识 Networking Networking techno;ogytechno;ogy2.3.4 无线介质无线介质无线介质是指信号通过空气传输，信号不被约束无线
28、介质是指信号通过空气传输，信号不被约束在一物理导体内在一物理导体内无线介质实际上就是无线传输系统，主要包括无线介质实际上就是无线传输系统，主要包括l无线电无线电l微波（地面微波、卫星微波）微波（地面微波、卫星微波）l红外线红外线无线介质只能传输模拟信号无线介质只能传输模拟信号34第二章第二章 数据通信基础知识数据通信基础知识 Networking Networking techno;ogytechno;ogy无线电波（无线电波（1）无线电通信就是利用地面发射的无线电波通过电无线电通信就是利用地面发射的无线电波通过电离层的反射而到达接收端的一种远距离通信方式。离层的反射而到达接收端的一种远距离通
29、信方式。无线电通信使用的频率一般在无线电通信使用的频率一般在3MHz 至至1GHz。无线电波的传播特性与频率有关。在低频上，无无线电波的传播特性与频率有关。在低频上，无线电波能轻易地绕过一般障碍物，但其能量随着线电波能轻易地绕过一般障碍物，但其能量随着传播距离的增大而急剧递减。在高频上，无线电传播距离的增大而急剧递减。在高频上，无线电波趋于直线传播并易受障碍物的阻挡，还会被雨波趋于直线传播并易受障碍物的阻挡，还会被雨水吸收。水吸收。35第二章第二章 数据通信基础知识数据通信基础知识 Networking Networking techno;ogytechno;ogy无线电波（无线电波（2）36
30、第二章第二章 数据通信基础知识数据通信基础知识 Networking Networking techno;ogytechno;ogy微波微波对于频率在对于频率在100MHz以上的无线电波，其能量将集以上的无线电波，其能量将集中于一点并沿直线传播，这就是微波。中于一点并沿直线传播，这就是微波。微波通信是利用无线电波在对流层的视距范围内微波通信是利用无线电波在对流层的视距范围内进行信息传输的一种通信方式，它使用的频率范进行信息传输的一种通信方式，它使用的频率范围一般在围一般在1GHz至至20GHz左右。左右。由于微波只能沿直线传播，所以微波的发射天线由于微波只能沿直线传播，所以微波的发射天线和接收
31、天线必须精确对准，而且每隔一段距离就和接收天线必须精确对准，而且每隔一段距离就需要一个中继站。需要一个中继站。中继站之间的距离与微波塔的高度成正比例。对中继站之间的距离与微波塔的高度成正比例。对于于100m高的微波塔，中继站之间的距离可以达到高的微波塔，中继站之间的距离可以达到80km。37第二章第二章 数据通信基础知识数据通信基础知识 Networking Networking techno;ogytechno;ogy2.4 多路复用多路复用频分多路复用频分多路复用FDM(Frequency Division Multiplexing)l主干线路的频带被划分为若干逻辑信道，每个用户独占某主干
32、线路的频带被划分为若干逻辑信道，每个用户独占某些频段；些频段；l调频广播以及有线电视。调频广播以及有线电视。波分多路复用波分多路复用WDM(Wave Division Multiplexing)lFDM在光纤介质中的应用；在光纤介质中的应用；l光纤系统使用的衍射光栅可以是无源的。光纤系统使用的衍射光栅可以是无源的。时分多路复用时分多路复用TDM(Time Division Multiplexing）l每个用户轮流瞬间地占有主干线路的整个带宽；每个用户轮流瞬间地占有主干线路的整个带宽；l在数字通信系统中，对主干线路的多路复用只能采用在数字通信系统中，对主干线路的多路复用只能采用TDM，因为数字信
33、号的频谱有可能占居整个信道带宽。，因为数字信号的频谱有可能占居整个信道带宽。38第二章第二章 数据通信基础知识数据通信基础知识 Networking Networking techno;ogytechno;ogyFDM（1）39第二章第二章 数据通信基础知识数据通信基础知识 Networking Networking techno;ogytechno;ogyFDM（2）40第二章第二章 数据通信基础知识数据通信基础知识 Networking Networking techno;ogytechno;ogyWDM41第二章第二章 数据通信基础知识数据通信基础知识 Networking Networ
34、king techno;ogytechno;ogy脉码调制脉码调制PCM42第二章第二章 数据通信基础知识数据通信基础知识 Networking Networking techno;ogytechno;ogy数字编码数字编码43第二章第二章 数据通信基础知识数据通信基础知识 Networking Networking techno;ogytechno;ogyTDM（1）44第二章第二章 数据通信基础知识数据通信基础知识 Networking Networking techno;ogytechno;ogyTDM（2）45第二章第二章 数据通信基础知识数据通信基础知识 Networking Net
35、working techno;ogytechno;ogy同步同步TDM46第二章第二章 数据通信基础知识数据通信基础知识 Networking Networking techno;ogytechno;ogy同步同步TDM和统计和统计TDM47第二章第二章 数据通信基础知识数据通信基础知识 Networking Networking techno;ogytechno;ogyCCITT标准（标准（T1系列）系列）48第二章第二章 数据通信基础知识数据通信基础知识 Networking Networking techno;ogytechno;ogyPDH数字传输系统数字传输系统 49第二章第二章 数
36、据通信基础知识数据通信基础知识 Networking Networking techno;ogytechno;ogy2.5 数据交换技术数据交换技术电路交换电路交换(Circuit Switching)l传统电话网传统电话网报文交换报文交换(Message Switching)l电报系统电报系统分组交换分组交换(Packet Switching)lX.25网网50第二章第二章 数据通信基础知识数据通信基础知识 Networking Networking techno;ogytechno;ogy电路交换电路交换原理原理l在采用电路交换技术的网络中，传输双方在数据传输在采用电路交换技术的网络中，传
37、输双方在数据传输之前要建立一条物理电路，该物理电路一直保持到双之前要建立一条物理电路，该物理电路一直保持到双方通话结束后才释放。方通话结束后才释放。特点特点l电路交换技术有两大优点，第一是传输延迟小，唯一电路交换技术有两大优点，第一是传输延迟小，唯一的延迟是物理信号的传播延迟；第二是一旦电路建立，的延迟是物理信号的传播延迟；第二是一旦电路建立，便不会发生数据传输冲突。便不会发生数据传输冲突。l电路交换的缺点首先是建立物理电路所需的时间比较电路交换的缺点首先是建立物理电路所需的时间比较长；其次是在电路交换系统中，电路的带宽是预先分长；其次是在电路交换系统中，电路的带宽是预先分配的。配的。51第二
38、章第二章 数据通信基础知识数据通信基础知识 Networking Networking techno;ogytechno;ogy报文交换报文交换原理原理l报文交换不事先建立电路，当发送方有数据要发送时，报文交换不事先建立电路，当发送方有数据要发送时，它把要发送的数据当作一个整体交给中间交换设备，它把要发送的数据当作一个整体交给中间交换设备，中间交换设备先将报文存储起来，然后选择一条合适中间交换设备先将报文存储起来，然后选择一条合适的输出线将数据转发给下一个中间交换设备，直到将的输出线将数据转发给下一个中间交换设备，直到将数据发送到目的结点。数据发送到目的结点。特点特点l不限制报文的大小，这就有
39、可能要求各个中间结点必不限制报文的大小，这就有可能要求各个中间结点必须使用磁盘等外设来缓存较大的数据块。须使用磁盘等外设来缓存较大的数据块。l报文转发可能会长时间占用线路，导致报文在中间结报文转发可能会长时间占用线路，导致报文在中间结点的延迟非常大，这使得报文交换技术不适合交互式点的延迟非常大，这使得报文交换技术不适合交互式通信。通信。52第二章第二章 数据通信基础知识数据通信基础知识 Networking Networking techno;ogytechno;ogy分组交换分组交换原理原理l是报文交换技术的改进是报文交换技术的改进l在分组交换网中，将用户的数据划分成一个个分组在分组交换网中
40、，将用户的数据划分成一个个分组(packet)，而且分组的大小有严格的上限，这样使得，而且分组的大小有严格的上限，这样使得分组可以被缓存在交换设备的内存而不是磁盘中。分组可以被缓存在交换设备的内存而不是磁盘中。特点特点l吞吐率较高，非常适合于交互式通信。吞吐率较高，非常适合于交互式通信。实现方式实现方式l数据报数据报(Datagram)u每个每个Packet单独寻址，单独寻址，IP数据报数据报l虚电路虚电路(Virtual Circuit)u在传输双方先建立一条虚电路，所有在传输双方先建立一条虚电路，所有Packet沿着同一条虚电沿着同一条虚电路到达目的地：路到达目的地：X.25/FR/ATM
41、53第二章第二章 数据通信基础知识数据通信基础知识 Networking Networking techno;ogytechno;ogy三者的比较三者的比较54第二章第二章 数据通信基础知识数据通信基础知识 Networking Networking techno;ogytechno;ogy电路交换和分组交换的比较电路交换和分组交换的比较带宽分配带宽分配l电路交换技术静态预留线路带宽（物理电路）；而分组电路交换技术静态预留线路带宽（物理电路）；而分组交换技术动态申请和释放线路、带宽（虚电路）。交换技术动态申请和释放线路、带宽（虚电路）。透明性透明性l电路交换是完全透明的。发送方和接收方可以使用
42、任何电路交换是完全透明的。发送方和接收方可以使用任何速率速率(当然是在物理线路支持的范围内当然是在物理线路支持的范围内)、帧格式来进行、帧格式来进行数据通信。而在分组交换中，发送方和接收方按一定的数据通信。而在分组交换中，发送方和接收方按一定的数据速率和帧格式进行通信。数据速率和帧格式进行通信。计费方式计费方式l在电路交换中，通信费用取决于通话时间和距离，而与在电路交换中，通信费用取决于通话时间和距离，而与通话量无关；而在分组交换中，通信费用主要按通信流通话量无关；而在分组交换中，通信费用主要按通信流量量(如字节数如字节数)来计算，适当考虑通话时间和距离。来计算，适当考虑通话时间和距离。55第
43、二章第二章 数据通信基础知识数据通信基础知识 Networking Networking techno;ogytechno;ogy2.6 调制解调器调制解调器56第二章第二章 数据通信基础知识数据通信基础知识 Networking Networking techno;ogytechno;ogy2.6.1 调制方式调制方式57第二章第二章 数据通信基础知识数据通信基础知识 Networking Networking techno;ogytechno;ogy正交幅度调制正交幅度调制58第二章第二章 数据通信基础知识数据通信基础知识 Networking Networking techno;ogyt
44、echno;ogy2.6.2 Modem标准标准传输速率传输速率(9600bps,14.4kbps,33.6kbps,56kbps)调制方式调制方式(调幅、调频、调相、正交幅度调制调幅、调频、调相、正交幅度调制)数据压缩数据压缩lCCITT规范：规范：CCITT V.42bis规范，使用规范，使用Huffman编码技编码技术术lMNP(Microcom Networking Protocol)规范：规范：MNP 5可以可以实现实现2：1的压缩比，的压缩比，MNP 7的压缩比可以达到的压缩比可以达到3：1。差错控制差错控制lCCITT规范：规范：CCITT V.42规范规范lMNP 规范：规范：
45、MNP 10级是功能非常齐全的差错控制协议，级是功能非常齐全的差错控制协议，用于向蜂窝电话这样的噪声环境。用于向蜂窝电话这样的噪声环境。物理接口物理接口(RS-232-C，RS-449，V.35)59第二章第二章 数据通信基础知识数据通信基础知识 Networking Networking techno;ogytechno;ogyITU有关有关Modem的标准的标准ITU V.22 bis 2400bpsITU V.274800bpsITU V.32 9600bps32-QAM(4+1)ITU V.32bis14.4kbpsQAM (64points)ITU V.33 14.4Kbps 128
46、-QAM(6+1)ITU V.3428.8kbps12bits/SampleITU V.34bis33.6kbps14bits/SampleITU V.42bisCompress ITU V.90 56kbps60第二章第二章 数据通信基础知识数据通信基础知识 Networking Networking techno;ogytechno;ogyV.32Figure 6-2861第二章第二章 数据通信基础知识数据通信基础知识 Networking Networking techno;ogytechno;ogyV.33Figure 6-2962第二章第二章 数据通信基础知识数据通信基础知识 Net
47、working Networking techno;ogytechno;ogy2.6.3 Modem的分类的分类按调制信号按调制信号l电话拨号电话拨号Modem（人工呼叫人工呼叫/应答、自动呼叫应答、自动呼叫/应答）应答）l专线专线Modem（2线、线、4线）线）l射频射频Modem（Cable Modem）lOptical Modem（光调制解调器）（光调制解调器）按调制方式按调制方式l调幅调幅/调频调频/调相调相/正交幅度调制正交幅度调制按数据传输方式按数据传输方式l同步同步Modem/异步异步Modem按传输方式按传输方式l单工单工/半双工半双工/全双工全双工63第二章第二章 数据通信基
48、础知识数据通信基础知识 Networking Networking techno;ogytechno;ogy2.6.4 工作模式工作模式命令模式命令模式(command mode)，也称本地模式，也称本地模式(local mode)或终端模式或终端模式(terminal mode)。l运行在此模式中的运行在此模式中的Modem，对用户送到，对用户送到Modem上的任上的任何信息都作为命令来解释。何信息都作为命令来解释。数据模式数据模式(data mode)，也称联机模式，也称联机模式(online mode)。l运行在此模式中运行的运行在此模式中运行的Modem，对用户给它的任何信，对用户给它
49、的任何信息都作为数据来解释。息都作为数据来解释。从数据模式切换到命令模式，使用转义序列从数据模式切换到命令模式，使用转义序列“+”，从命令模式切换到数据模式时，使用，从命令模式切换到数据模式时，使用“AT0”命令。命令。64第二章第二章 数据通信基础知识数据通信基础知识 Networking Networking techno;ogytechno;ogy谢谢观看/欢迎下载BY FAITH I MEAN A VISION OF GOOD ONE CHERISHES AND THE ENTHUSIASM THAT PUSHES ONE TO SEEK ITS FULFILLMENT REGARDLESS OF OBSTACLES.BY FAITH I BY FAITH