计算机网络-第二章-网络通信基础1培训讲学.ppt

计算机网络1计算机网络-第二章-网络通信基础1计算机网络2一、基本概念一、基本概念1 1、数据通信中的基本概念、数据通信中的基本概念信息是对现实世界事物存在方式或运动状态的某种认识。信息是对现实世界事物存在方式或运动状态的某种认识。数据是把事件的某些属性规范化后的表现形式。数据是把事件的某些属性规范化后的表现形式。信号是数据的具体物理表现，具有确定的物理描述。信号是数据的具体物理表现，具有确定的物理描述。信信道道是是传传输输信信号号所所经经过过的的路路径径，包包括括传传输输介介质质和和中中间间的的一一些些设备。设备。分为数字信道、模拟信道。分为数字信道、模拟信道。模模拟拟是是与与连连续续相相对对应应的的。模模拟拟数数据据取取某某一一区区间间的的连连续续值值，而而模模拟拟信信号号是是一一个个连连续续变变化化的的物物理理量量。比比如如声声音音信信号号就就是是一一个个连续变化的物理量。连续变化的物理量。数数字字是是与与离离散散相相对对应应的的。数数字字数数据据取取某某一一区区间间内内有有限限个个离离散散值值，而而数数字字信信号号是是取取几几个个不不连连续续的的物物理理状状态态来来代代表表。比比如如计计算机里用高低电平信号来表示信息，就是一个离散的物理量。算机里用高低电平信号来表示信息，就是一个离散的物理量。计算机网络3一、基本概念一、基本概念信道的带宽信道的带宽一一般般信信道道都都有有一一个个最最高高的的信信号号频频率率和和最最低低的的信信号号频频率率，只只有有在在这这两两个个频频率率之之间间的的信信号号才才能能通通过过这这个个信信道道，这这两两个个频频率率的差值就叫做这个信道的带宽，单位是的差值就叫做这个信道的带宽，单位是Hz。信道的容量（最大速率）信道的容量（最大速率）数数据据在在信信道道中中传传输输会会有有他他们们的的速速度度比比特特率率，这这里里面面最最高高的的比比特特率率就就叫叫做做这这个个信信道道的的容容量量，单单位位是是bps。类类似似公公路路都都有有最最高高限限速速，日日常常中中也也会会把把信信道道容容量量叫叫做做“带带宽宽”的的，比比如如“带带宽宽10M的的网网络络”，“网网络络带带宽宽是是10M”等等等等。所所以以这这两两个个概概念念也也很很容容易易混混淆淆：我我们们平平常常所所说说的的“带带宽宽”不不是是带带宽宽，而是信道容量。而是信道容量。数数字字通通信信：如如果果信信息息的的自自然然形形态态是是模模拟拟的的，如如语语言言、图图像像经经数数字字化化处处理理后后，用用数数字字信信号号的的形形式式进进行行传传送送称称为为 “数数字字通通信信”。数数据据通通信信:将将数数据据不不管管用用哪哪种种形形式式的的信信号号进进行行传传送送都都叫叫 “数数据通信据通信”。计算机网络4一、基本概念一、基本概念基基 带带:频频谱谱从从“0”“0”开开始始而而未未经经任任何何处处理理的的脉脉冲冲信信号号所所占占据据 的频率范围。（方波固有的频率）的频率范围。（方波固有的频率）基带信号：将由不同电压表示的数字信号基带信号：将由不同电压表示的数字信号1 1 或或0 0。频带信号：将数字信号调制后形成的模拟信号。频带信号：将数字信号调制后形成的模拟信号。基基带带传传输输：数数字字数数据据以以原原来来的的 “0”“0”或或 “1”“1”的的形形式式在在信信道上道上 传送，称为基带传送。传送，称为基带传送。频频带带传传输输：代代表表数数据据的的二二进进制制 “1”“1”和和 “0”“0”，通通过过调调制制解调解调 器，变换成具有一定频带范围的模拟信号进行传输。器，变换成具有一定频带范围的模拟信号进行传输。计算机网络52、数据通信的一般概念数据通信的一般概念通信的三个要素：信源、信宿和信道通信的三个要素：信源、信宿和信道噪声噪声信源信源发送器发送器信道信道接收器接收器信宿信宿源系统源系统目的系统目的系统任何信道都不是完美无缺的，因此会对传输的信任何信道都不是完美无缺的，因此会对传输的信号产生干扰，称为号产生干扰，称为“噪声噪声”。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（衰减、延迟与频率有关）内部：介质特性（衰减、延迟与频率有关）计算机网络6计算机网络7计算机网络83、数据通信系统的主要技术指标、数据通信系统的主要技术指标数据传输速率数据传输速率波特率波特率RB又又称称为为波波形形速速率率，码码元元速速率率。指指数数据据通通信信系系统统中中，线线路路上上每每秒秒传传送的波形个数。送的波形个数。RB=1/T（单位：波特（单位：波特band）比特率比特率又又称称信信息息速速率率或或位位速速率率，反反映映一一个个数数据据通通信信系系统统每每秒秒所所传传输输的的二二进制位数，进制位数，Rb=RBlog2M（单位是每秒比特（单位是每秒比特，bit/s，bps）其中：其中：M-一个波形代表的有效状态数，是一个波形代表的有效状态数，是2的整数倍。的整数倍。消息速率（消息速率（Rm）如字符如字符/妙等妙等计算机网络93、数据通信系统的主要技术指标、数据通信系统的主要技术指标误码率误码率PcPc错误接受的码元数错误接受的码元数/传输的码元总数传输的码元总数误位率误位率Pb误字符率误字符率Pw信道容量信道容量指能传输信息的最大能力，用单位时间内最大可传送的指能传输信息的最大能力，用单位时间内最大可传送的比特数表示。比特数表示。计算机网络10二、信息及主要特征二、信息及主要特征1、数字信道与模拟信道、数字信道与模拟信道2、信道的最大传输速率（信道容量）、信道的最大传输速率（信道容量）香农定理：香农定理：非理想状态下非理想状态下的的信道容量与信道带宽的关系：信道容量与信道带宽的关系：C=Blog2(1+S/N)(bps=比特比特/秒秒)C为信道容量，为信道容量，B为信道带宽，为信道带宽，S为信号功率，为信号功率，N为噪声功率，香农定理指出：为噪声功率，香农定理指出：1）提高信噪比能够增加信道容量。）提高信噪比能够增加信道容量。2）当噪声功率）当噪声功率N趋于趋于0时，信道容量趋于无限大，即无干扰信道的容量为无限时，信道容量趋于无限大，即无干扰信道的容量为无限大。大。奈奎斯特定理：奈奎斯特定理：理想状态下理想状态下的的信道容量与信道带宽的关系：信道容量与信道带宽的关系：C=2Blog2M（bps）M为对数据进行编码的逻辑值（或者为对数据进行编码的逻辑值（或者信号电平的个数信号电平的个数）。）。(思考什么情况下的位速率与码元速率相等？思考什么情况下的位速率与码元速率相等？)计算机网络11信道的最大传输速率（信道容量）信道的最大传输速率（信道容量）例例1：有一无干扰信道，其带宽为：有一无干扰信道，其带宽为3600HZ，用，用32种电压对数据种电压对数据编编码，计算该信道的最大数据传输速率。码，计算该信道的最大数据传输速率。解：由公式解：由公式D=2Wlog2K，得：，得：D=2*3600*log232=36000bps答：该信道的最大传输速率为答：该信道的最大传输速率为36000bps例例2：若数字信道的带宽为：若数字信道的带宽为3000Hz，采用四进制传输，计算无，采用四进制传输，计算无噪声时该数字信道的信道容量。噪声时该数字信道的信道容量。计算机网络12数据的传输方式数据的传输方式1 1、信道的通信方式、信道的通信方式点点通信按信息发送的方向，分为点点通信按信息发送的方向，分为单工方式：信息固定地从一端（发送端）传送到另一端（接单工方式：信息固定地从一端（发送端）传送到另一端（接 受端）。受端）。半双工方式：信息可以向两个相反方向传送但不能同时进行。半双工方式：信息可以向两个相反方向传送但不能同时进行。全双工方式：在全双工方式：在这这种方式中，能同种方式中，能同时时在两个相反方向上在两个相反方向上传输传输信信 息，因此需要两个独立的通道。息，因此需要两个独立的通道。计算机网络13数据的传输方式数据的传输方式单工、半双工与全双工通信单工、半双工与全双工通信计算机网络14数据的传输方式数据的传输方式按照传输能力按照传输能力数据的数据的传输方式传输方式另外一种分类为另外一种分类为 串行通信、并行通信串行通信、并行通信计算机网络15三、三、传输介质传输介质1、传输介质的分类传输介质的分类传输介质传输介质引导性引导性 双绞线双绞线 同轴电缆同轴电缆非引导性非引导性光纤光纤UTP STP50 70 单模单模 多模多模无线电无线电微波微波红外线红外线计算机网络162、同轴电缆同轴电缆1 1）同轴电缆的构成）同轴电缆的构成计算机网络172、同轴电缆同轴电缆2 2）同轴电缆的）同轴电缆的分类分类常用的同轴电缆有下述几种：、RG-8和RG-11，通常用来实现粗缆Ethern、RG-58，通常用来实现细缆Ethernet。、RG-59，通常用来实现电视传输，其阻抗为欧姆，也可用于宽带数据网络。计算机网络182、同轴电缆同轴电缆3 3）粗细同轴电缆的）粗细同轴电缆的比较比较细同轴细同轴阻抗阻抗50，数据传输速率10Mbps185m、4中继、中继、5段（段（925m）优缺点优缺点：价格低；安装方便（T型连接器、BNC接头、Terminator）；抗干扰能力强；距离短可靠性差粗粗同轴同轴阻抗阻抗50，数据传输速率10Mbps500m、4中继、中继、5段（段（2500m）优缺点优缺点：价格稍高；安装方便（收发器、收发器电缆、Terminator）；抗干扰能力强；距离中等；可靠性好计算机网络192、同轴电缆同轴电缆4 4）同轴电缆的连接器）同轴电缆的连接器计算机网络202、同轴电缆同轴电缆5 5）细同轴电缆的组网结构）细同轴电缆的组网结构以太网以太网细缆细缆BNC连接器连接器计算机网络212、同轴电缆同轴电缆6）在使用细缆构成网时，必须遵循的规则）在使用细缆构成网时，必须遵循的规则规则：电缆类型应为。规则：电缆类型应为。规则：缆段最大长度为。规则：缆段最大长度为。规则：收发器之间的最小距离为规则：收发器之间的最小距离为.（注意，收（注意，收发器在网卡上）。发器在网卡上）。规则：一个缆段上允许连接的工作站为个。规则：一个缆段上允许连接的工作站为个。规则：电缆最小弯曲半径为。规则：电缆最小弯曲半径为。规则：必须使用欧姆的连接器和终接器规则：必须使用欧姆的连接器和终接器规则：在粗、细混合组网时，细缆部分只能处于网络规则：在粗、细混合组网时，细缆部分只能处于网络外围，即不能连接一个以上的粗缆段。外围，即不能连接一个以上的粗缆段。规则规则8：电缆段两端必须用：电缆段两端必须用50欧姆的终接，以免产生反射现象欧姆的终接，以免产生反射现象计算机网络223、双绞线、双绞线1）双绞线分类双绞线分类屏蔽双绞线电缆(STP，ShieldedTwistedPair)和非屏蔽双绞线电缆(UTP，UnshieldedTwistedPair)。内导体芯线内导体芯线绝缘层绝缘层箔屏蔽箔屏蔽铜屏蔽铜屏蔽外套外套计算机网络233、双绞线、双绞线1）双绞线分类双绞线分类LAN上常用上常用UTP，又分为：，又分为：3类、类、4类、类、5类、超类、超5类类3类：又称为音频电缆，主要用于比较老式的类：又称为音频电缆，主要用于比较老式的10BaseT局局域网。数据传输速率可达域网。数据传输速率可达10Mbps。4类：主要用于实现基于令牌环和类：主要用于实现基于令牌环和10BaseT以太网的网络。以太网的网络。由两对双绞线构成，最大传输速率为由两对双绞线构成，最大传输速率为20Mbps。5类：是目前最为流行的双绞线，主要用于实现基于以太类：是目前最为流行的双绞线，主要用于实现基于以太网的网络，最大传输速率为网的网络，最大传输速率为100Mbps。被广泛用于。被广泛用于10BaseT/100BaseT网络中，传输距离不超过网络中，传输距离不超过100m超超5类：衰减更小、支持千兆以太网、传输距离可超过类：衰减更小、支持千兆以太网、传输距离可超过100m6、7类：支持千兆以太网类：支持千兆以太网计算机网络243、双绞线、双绞线2）双绞线的连接器RJ45头头以太网使用以太网使用RJ11头头电话使用电话使用计算机网络253、双绞线、双绞线2）双绞线的制作方法双绞线的线序（按双绞线的线序（按EAI-TIA-EAI-TIA-568B568B）1 1白橙白橙2 2橙橙3 3白绿白绿4 4蓝蓝5 5白蓝白蓝6 6绿绿7 7白棕白棕8 8棕棕1 1、2 2用于发送，用于发送，3 3、6 6用于接用于接收，收，4 4、5 5，7 7、8 8是双向线。是双向线。1 1、2 2线必须是双绞，线必须是双绞，3 3、6 6双双绞，绞，4 4、5 5双绞，双绞，7 7、8 8双绞双绞计算机网络263、双绞线、双绞线2）双绞线的制作方法直通线：所谓的直通线是指双绞线两端的发送端口与发送端口直接相连，接收直通线：所谓的直通线是指双绞线两端的发送端口与发送端口直接相连，接收端口与接收端口直接相连。端口与接收端口直接相连。PC等网络设备连接到等网络设备连接到HUB（“异类异类”直通）直通）计算机网络273、双绞线、双绞线2）双绞线的制作方法交叉线：所谓的交叉线即指双绞线两端的发送端口与接收端口交叉相连。交叉线：所谓的交叉线即指双绞线两端的发送端口与接收端口交叉相连。集线器（交换机）与集线器（交换机）通过普通端口进行连接集线器（交换机）与集线器（交换机）通过普通端口进行连接两台计算机间的直接双绞线连接两台计算机间的直接双绞线连接（“同类同类”交叉）交叉）计算机网络283、双绞线、双绞线2）UTP双绞线的特点结构简单，容易安装，普通结构简单，容易安装，普通UTP较便宜较便宜有一定的传输速率有一定的传输速率信号衰减较大，传输距离有限（信号衰减较大，传输距离有限（100m）有辐射，容易被窃听有辐射，容易被窃听计算机网络293、双绞线、双绞线2）UTP双绞线的特点结构简单，容易安装，普通结构简单，容易安装，普通UTP较便宜较便宜有一定的传输速率有一定的传输速率信号衰减较大，传输距离有限（信号衰减较大，传输距离有限（100m）有辐射，容易被窃听有辐射，容易被窃听计算机网络303、光纤、光纤1）光纤的构造计算机网络313、光纤、光纤2）光纤的特点光纤的特点(1)优点优点传输速率高传输速率高传输距离远传输距离远传输损耗低传输损耗低抗干扰能力强抗干扰能力强(2)缺点缺点价格相对较高价格相对较高安装比较困难安装比较困难3）光纤的分类）光纤的分类多模光纤多模光纤单模光纤（传输质量比多模光纤好）单模光纤（传输质量比多模光纤好）计算机网络323、光纤、光纤只要从纤芯中射到纤芯表面的光线的入射角大于某一个只要从纤芯中射到纤芯表面的光线的入射角大于某一个临界角度，就可产生全反射。因此，可以存在许多条不同角临界角度，就可产生全反射。因此，可以存在许多条不同角度入射的光线在一条光纤中传输。这种光纤就称为度入射的光线在一条光纤中传输。这种光纤就称为多模光纤多模光纤(如图如图(a)所示所示)。若光纤的直径减小到只有一个光的波长，则光纤就像一根若光纤的直径减小到只有一个光的波长，则光纤就像一根波导那样，它可使光线一直向前传播，而不会产生多次反射。波导那样，它可使光线一直向前传播，而不会产生多次反射。这样的光纤就称为这样的光纤就称为单模光纤单模光纤(图图(b)。计算机网络333、光纤、光纤计算机网络343、光纤、光纤4）四芯光缆）四芯光缆计算机网络353、光纤、光纤5）光纤连网方式光纤连网方式计算机网络36计算机网络37可可全全方方向向广广播播，也可定向广播。也可定向广播。1）无线电无线电频率范围在频率范围在10kHz1GHz之间。之间。射频信号的能量可由天线和收发器决定射频信号的能量可由天线和收发器决定。基站覆盖的基站覆盖的无线电区域无线电区域基基站站 能穿透墙壁，也能穿透墙壁，也可到达普遍网络线可到达普遍网络线无法到达的地方。无法到达的地方。不受雪、雨天不受雪、雨天气的干扰。气的干扰。特点特点4、无线传输介质、无线传输介质计算机网络38典型应用：典型应用：蜂窝无线通信蜂窝无线通信多址接入方法：频分多址接入（FDMA）时分多址接入（TDMA）码分多址接入（CDMA）码分多址（codedivisionmultipleaccess）利用不同码型的码序列或不同的信号波形区分来自不同地址的用户信号，从而完成的多址连接。计算机网络39地面地面微波微波系统系统 利用定向抛物线在较低的利用定向抛物线在较低的GHz范围内收发信号。范围内收发信号。地球地球50km50km2）微波）微波微波通信利用了电磁频谱的较低微波通信利用了电磁频谱的较低GHz级频率级频率(1GHz1THz)。计算机网络40 卫星微波系统卫星微波系统在定向抛物线和天线之间传输信号。在定向抛物线和天线之间传输信号。uplinkdownlink50000km“传传送送延延迟迟”卫星微波系统原理图卫星微波系统原理图计算机网络41通信卫星的工作方式经卫星卫星微波的点对点链路经卫星卫星微波的广播链路计算机网络42 优点优点3）红外线）红外线利用红外光波传送信号。采用电磁频谱的利用红外光波传送信号。采用电磁频谱的THz范围。范围。发发光光二二极极管管或或激激光光二二极极管管用用于于发发射射信信号号；光光电电管管则则能能接收信号。接收信号。信号不能穿透墙壁或其他物体；信号不能穿透墙壁或其他物体；易受强烈光源的影响。易受强烈光源的影响。能获得高数据吞吐量；能获得高数据吞吐量；可使信号在墙壁和天花板上漫射；可使信号在墙壁和天花板上漫射；无需得到无线电管制委员会的批准。无需得到无线电管制委员会的批准。缺点缺点计算机网络43红红外外线线光光束束可可高高度度集集中中，并朝特定的方向发射；并朝特定的方向发射；）传输方式传输方式 点点点点 广播广播将信号扩展到一个更将信号扩展到一个更广的区域，允许信号广的区域，允许信号由几个接收器同时接由几个接收器同时接收。收。）计算机网络444）电磁波谱与移动通信电磁波谱与移动通信计算机网络45四、四、数据编码技术数据编码技术数据编码类型数字计算机网络461）模拟数据编码方法）模拟数据编码方法计算机网络472）数字数据编码方法数字数据编码方法计算机网络483）脉冲脉冲编码调制编码调制方法方法采样定理计算机网络49PCM用于数字语音系统：声音分为声音分为128个量化级；个量化级；每个量化级采用每个量化级采用7位二进制编码表示；位二进制编码表示；采样速率为采样速率为8000样本样本/秒；秒；数据传输速率应达到数据传输速率应达到7位位8000/秒秒=56Kbps；（；（moden）举举例例：一一个个4000Hz的的音音频频信信号号，每每秒秒采采样样8000次次，采采用用8位位编编码码，编编码码后的后的信号速率为：信号速率为：8000*8=64000位位/秒秒=64kbps4）增量调制（）增量调制（DM）定定义义：对对差差值值进进行行量量化化编编码码的的方方法法。是是用用一一个个数数字字化化的的阶阶梯梯函函数数近近似似代代替原始替原始输入的模拟数据的方法。输入的模拟数据的方法。方方法法：如如果果当当前前值值大大于于前前一一个个值值，采采样样值值为为1，阶阶梯梯函函数数的的幅幅值值增增加加一一个单位；个单位；如果当前值小于前一个值，采样值为如果当前值小于前一个值，采样值为0，阶梯函数下降一个单位幅度，阶梯函数下降一个单位幅度计算机网络50数据传输的四种方式：数据传输的四种方式：数字数据的数字传输方式数字数据的数字传输方式数字数据的模拟传输方式数字数据的模拟传输方式模拟数据的数字传输方式模拟数据的数字传输方式模拟数据的模拟传输方式模拟数据的模拟传输方式1、基带传输的数字编码技术、基带传输的数字编码技术非归零码：存在直流分量。非归零码：存在直流分量。曼彻斯特：曼彻斯特：“1”“0”表示表示1，“0”“1”表示表示0，同时发送数据时钟。，同时发送数据时钟。差差分分曼曼彻彻斯斯特特：位位跳跳变变表表示示时时钟钟，位位开开始始跳跳变变，表表示示“0”；位位开开始始无无跳跳变变，表表示示“1”。2、频带传输、频带传输代代表表数数据据的的二二进进制制“1”和和“0”，通通过过调调制制解解调调器器，变变换换成成具具有有一一定定频频带带范围的模拟信号进行传输。范围的模拟信号进行传输。数字信号的三种调制方式数字信号的三种调制方式幅移键控法（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）数据编码技术数据编码技术总结总结计算机网络51五、五、多路复用技术多路复用技术多路复用：技术就是把许多信号在单一的传输线路和用单一的传输设备多路复用：技术就是把许多信号在单一的传输线路和用单一的传输设备来进行传输的技术。目的：为了提高介质利用率，在同一介质上同时传来进行传输的技术。目的：为了提高介质利用率，在同一介质上同时传输多路信号。输多路信号。1)多路复用的工作原理计算机网络522)多路复用技术的分类多路复用技术的分类频分多路复用频分多路复用FDM（Frequency Division MultiplexingFrequency Division Multiplexing）时分多路复用时分多路复用TDM（Time Division MultiplexingTime Division Multiplexing）波分多路复用波分多路复用WDM（Wave Division MultiplexingWave Division Multiplexing）码分多路复用码分多路复用CDM（Code Division MultiplexingCode Division Multiplexing）计算机网络53频分多路复用频分多路复用概念：当介质的有效带宽超过被传输的信号带宽时，概念：当介质的有效带宽超过被传输的信号带宽时，可以把多个信号调制在不同的载波频率上，从而在同可以把多个信号调制在不同的载波频率上，从而在同一传输介质上实现同时传送多路信号。一传输介质上实现同时传送多路信号。工作原理：将多路信号输入频分多路器，多路器将每工作原理：将多路信号输入频分多路器，多路器将每路信号调制在不同的在不同的载波频率上。每路信号路信号调制在不同的在不同的载波频率上。每路信号以其载波频率为中心，占用一定的带宽，此带宽范围以其载波频率为中心，占用一定的带宽，此带宽范围称为一个通道，各通道之间通常用保护频带隔离开，称为一个通道，各通道之间通常用保护频带隔离开，以保证各路信号的频带间不发生重叠。以保证各路信号的频带间不发生重叠。在接收端，通过带通滤波器将多路信号一一分解，在接收端，通过带通滤波器将多路信号一一分解，再经过一定的解调恢复成为原始信号。从而实现了在再经过一定的解调恢复成为原始信号。从而实现了在一条传输线上传输多路信号。一条传输线上传输多路信号。计算机网络54工作示意图F1调制F2调制Fn调制m2m1mn调制解调带通滤波器带通滤波器带通滤波器信道m1m2mn频分多路复用频分多路复用计算机网络55频分多路复用话频线路上全双工FM传输的例子计算机网络56波分多路复用波分多路复用光纤通道技术采用了波长分隔多路复用方法，简称为波分复用光纤通道技术采用了波长分隔多路复用方法，简称为波分复用WDM;在一根光纤上复用在一根光纤上复用80路或更多路的光载波信号称为密集波分复用路或更多路的光载波信号称为密集波分复用DWDM；目前单模光纤的数据传输速率最高可以达到目前单模光纤的数据传输速率最高可以达到20Gbps。计算机网络57时分多路复用时分多路复用概念：由于传输介质可以达到的数据传输速率，通常总是概念：由于传输介质可以达到的数据传输速率，通常总是超过一些信号的数据传输速率，所以可以采用将多路信号超过一些信号的数据传输速率，所以可以采用将多路信号按一定的时间间隔传送的办法，实现在一条传输线上按一定的时间间隔传送的办法，实现在一条传输线上“同同时时”传送多路信号。传送多路信号。工作原理：多路转换器工作原理：多路转换器MUX顺序地扫描每一个发送端的顺序地扫描每一个发送端的缓冲器，每个发送端分配一个时隙，扫描一个周期形成一缓冲器，每个发送端分配一个时隙，扫描一个周期形成一帧数据；在接收端有一个与发送端同步的扫描器，将一帧帧数据；在接收端有一个与发送端同步的扫描器，将一帧中的各时隙分开，分送到相应的目标缓冲存储器中。中的各时隙分开，分送到相应的目标缓冲存储器中。计算机网络58工作示意图缓冲器1缓冲器2缓冲器nm2m1mn多路器多路器解调缓冲器1缓冲器2缓冲器n信道m1m2mn调制多路器多路器时分多路复用时分多路复用计算机网络59时分多路复用的分类在同步时分多路复用技术中，因为输入信号源和它所使用在同步时分多路复用技术中，因为输入信号源和它所使用的时隙之间的关系是预先排定的，所以扫描器依固定的时的时隙之间的关系是预先排定的，所以扫描器依固定的时序对输入源进行扫描。如果某一个输入源没有信息发送，序对输入源进行扫描。如果某一个输入源没有信息发送，则相应的时隙仍然分配给它，这就造成了介质实际传送能则相应的时隙仍然分配给它，这就造成了介质实际传送能力利用不足。力利用不足。为了提高介质利用率，采用统计时分多路复用技术，为了提高介质利用率，采用统计时分多路复用技术，多路器在扫描输入缓冲存储器时，若有数据传送，多路器在扫描输入缓冲存储器时，若有数据传送，则给则给该输入线分配一个时隙；无数据传送的输入线则不分配时该输入线分配一个时隙；无数据传送的输入线则不分配时隙。隙。计算机网络60请比较以下多路信号源采用同步时分多路复用和统计时分多路复请比较以下多路信号源采用同步时分多路复用和统计时分多路复用技术帧格式的区别。用技术帧格式的区别。A0B0C1B1D3C3A3ABCDt0t2t1t3A0A3C1B1B0C3D3同步时分多路复用同步时分多路复用t0t2t1t3A0B0统计时分多路复用统计时分多路复用原t0原t1原t3B1C1A3C3D3其中其中表示时隙的地址信息表示时隙的地址信息计算机网络61由于输入由于输入/输出线和时隙之间的关系不固定，这样，在每个时隙输出线和时隙之间的关系不固定，这样，在每个时隙中除了传送数据以外，还必须携带有关输入线地址的信息。中除了传送数据以外，还必须携带有关输入线地址的信息。地址数据一个时隙计算机网络62六六、数据交换、数据交换1、数据交换技术的定义、数据交换技术的定义一一个个进进网网的的数数据据流流到到达达的的第第一一个个节节点点称称为为源源节节点点；离离开开子子网网前前到到达达的的最最后后一一个个节节点点称称为为宿宿节节点点。网网络络层层必必须须为为所所有有进进网网的的数数据据流流提提供供从从源源节节点点到到宿宿节节点点的的通通路，实现这种数据通路的技术称为路，实现这种数据通路的技术称为“数据交换技术数据交换技术”。2、数据交换技术的分类、数据交换技术的分类有永久型虚电路有永久型虚电路（PVC）数据交换数据交换线路交换方式线路交换方式存储转发方式存储转发方式报文交换报文交换分组交换分组交换数据报分组交换数据报分组交换虚电路分组交换虚电路分组交换交换型虚电路交换型虚电路（SVC）快速分组交换快速分组交换帧中继帧中继ATM计算机网络63 3 3、几种交换技术及其比较、几种交换技术及其比较其它分类方式：其它分类方式：电路交换电路交换报文交换报文交换分组交换分组交换信元交换信元交换1 1）电路交换（线路交换）电路交换（线路交换）利利用用交交换换机机在在源源节节点点和和目目标标节节点点之之间间建建立立起起一一条条物物理理通通路路引导信息从源站到达预定的目的站。引导信息从源站到达预定的目的站。计算机网络64线路交路交换示意示意图计算机网络65线路交路交换实例示意例示意图计算机网络66电路交换三个阶段：电路交换三个阶段：(1)建立电路建立电路(2)传输数据。可以是数字也可是模拟数据传输数据。可以是数字也可是模拟数据(3)电路拆除。拆线信号经过电路的连接链路，将连接拆除，即拆除对线路的访问电路拆除。拆线信号经过电路的连接链路，将连接拆除，即拆除对线路的访问权。以重新分配资源。权。以重新分配资源。电路交换的特点：电路交换的特点：线路交换是面向连接的服务；线路交换是面向连接的服务；两台计算机通过通信子网进行数据交换之前，首先要在通信子网中建立一个实际两台计算机通过通信子网进行数据交换之前，首先要在通信子网中建立一个实际的物理线路接；的物理线路接；线路交换在数据传输过程中要经过建立连接、数据传输与释放连接的三个阶段；线路交换在数据传输过程中要经过建立连接、数据传输与释放连接的三个阶段；线路交换方式的优点：通信实时性强，适用于交互式会话类通信；线路交换方式的优点：通信实时性强，适用于交互式会话类通信；线路交换方式的缺点：对突发性通信不适应，系统效率低，系统没有存储数据的线路交换方式的缺点：对突发性通信不适应，系统效率低，系统没有存储数据的能力，不能平滑交通量。能力，不能平滑交通量。2）报文交换）报文交换报报文文交交换换是是以以报报文文为为单单位位，其其长长度度可可变变，报报文文中中包包含含目目的的地地址址与与源源地地址址，所所以以报报文文一一般般较较长长，而而且且要要求求节节点点有有较较大大的的存存储储容容量量。这这种种交交换换的的节节点点是是存存储储转转发发系系统统。在在每每一一节节点点为为每每一一条条链链路路设设置置发发送送排排队队栈栈，某某个个站站要要发发送送信信息息，就就把把目目的的地地址址并并入入信信息息中中，然然后后通通过过源源节节点点送送上上网网络络，网网中中的的节节点点接接收收信信息息后后，依依据据目目标标地地址址选选择择相相应应的的一一条条通通道道，把把信信息息存存储储在在相相应应通通道道的的发发送送缓缓冲冲器器队队列列中中，等等待待转转发发，这这样一个节点一个节点转发下去，最终到达目的地。如下图所示：样一个节点一个节点转发下去，最终到达目的地。如下图所示：计算机网络67报文的组成：报头（header）、报文正文（message)、报尾（trailer）。报头由发信地址、终点收信地址及其他辅助信息组成。报尾有时省去，但此情况下的报文长度必须有统一的固定长度。另外，报文没有拨号呼叫。126435AB计算机网络68报文交换的特点：报文交换的特点：1、线路利用率高。可用分时的方式共享一条节点、线路利用率高。可用分时的方式共享一条节点-节点的通道。节点的通道。2、不需要同时使用发送器与接收器来传输数据。（由于其有存、不需要同时使用发送器与接收器来传输数据。（由于其有存储功能。储功能。3、当通信量变大时，仍可传输报文，只是传送延时增大。、当通信量变大时，仍可传输报文，只是传送延时增大。4、报文系统可把一个报文发送到多个目的地。、报文系统可把一个报文发送到多个目的地。5、可建立报文的优先权。（如之分）、可建立报文的优先权。（如之分）6、可进行速度与代码的转换。（使得不同速率、不同类型的终、可进行速度与代码的转换。（使得不同速率、不同类型的终端设备可相互连接）端设备可相互连接）3)报文分组交换报文分组交换 报报文文分分组组交交换换（packet packet switchingswitching）方方式式是是19641964年年提提出出来来的的，简简称称为为分分组组交交换换或或包包交交换换，最最早早在在阿阿帕帕网网上上使使用用，类类似似于于报报文文交交换换（存存储储转转发发），但但是是在在网网络络中中传传输输的的信信息息长长度度是是受受限限制制的的。在在发发送送端端将将长长报报文文分分解解为为短短分分组组，而而且且这这些些分分组组信信息息是是按按规规定定的的格格式式排排列列的的，在在接接收收端端将将短短分分组组重重新新组组装装成成原报文。原报文。计算机网络69计算机网络70分组交换的特点：分组交换的特点：它有报文交换的所有优点，与报文交换的主要差别是要限制传输的它有报文交换的所有优点，与报文交换的主要差别是要限制传输的数据单位长度。由于在发送端将报文分成更小的报文分组，所以与报文数据单位长度。由于在发送端将报文分成更小的报文分组，所以与报文交换相比，它改善了交换相比，它改善了传输的接续时间和传送延迟时间传输的接续时间和传送延迟时间。由于其采用自适。由于其采用自适应路由选择技术，可根据通信网当前的通路情况选择最佳的路由（例如应路由选择技术，可根据通信网当前的通路情况选择最佳的路由（例如以报文分组传输延迟时间最小为依据），因此以报文分组传输延迟时间最小为依据），因此提高了通信效率与可靠性提高了通信效率与可靠性。其缺点是当信息量太大时，每个分组在交换机中都有一定的开销，所以其缺点是当信息量太大时，每个分组在交换机中都有一定的开销，所以不适合实时性要求高不适合实时性要求高的场合。的场合。126435AB计算机网络71分组交换的分类：分组交换的分类：按照在网络内部处理分组的方法分组交换分为：数据报分组交换和虚电按照在网络内部处理分组的方法分组交换分为：数据报分组交换和虚电路分组交换两种方式。路分组交换两种方式。数据报数据报分组交换分组交换：每个分组的传送是被单独处理的，在传输过程中，通信：每个分组的传送是被单独处理的，在传输过程中，通信子网不负责承担错误处理，报文在通信子网中传输的顺序不一定与进入通子网不负责承担错误处理，报文在通信子网中传输的顺序不一定与进入通信子网的顺序相同。因此，采用数据报服务的通信子网，主机传输层必须信子网的顺序相同。因此，采用数据报服务的通信子网，主机传输层必须具有差错检测和恢复功能，并能对报文进行再排序。由于这类服务没有建具有差错检测和恢复功能，并能对报文进行再排序。由于这类服务没有建立链路和拆除链路过程，又被称为无连接服务。立链路和拆除链路过程，又被称为无连接服务。数据报数据报分组交换分组交换的缺点：的缺点：报文头上含有完整的目的地址，所以开销较大，主机负担较重。报文头上含有完整的目的地址，所以开销较大，主机负担较重。数据报数据报分组交换分组交换的优点：的优点：1.避免了呼叫建立状态，如果一个站只希望发送一个或多个避免了呼叫建立状态，如果一个站只希望发送一个或多个分组的话，数据报传递是比较快的。分组的话，数据报传递是比较快的。2.数据报方法比较灵活，可利用数据报方法进行网际互联。数据报方法比较灵活，可利用数据报方法进行网际互联。3.数据报传递特别可靠。如果一个结点失效，通过该结点的数据报传递特别可靠。如果一个结点失效，通过该结点的所有虚电路均丢失了，若用数据报传递，一个结点失效，分组还所有虚电路均丢失了，若用数据报传递，一个结点失效，分组还能找到替代的路径。能找到替代的路径。计算机网络72数据数据报分分组交交换示意示意图计算机网络73虚电路：在单一的物理链路上同时复用多条逻辑信道。虚电路：在单一的物理链路上同时复用多条逻辑信道。虚电路虚电路分组交换分组交换：它将物理链路分为若干逻辑信道，每一个信道有一编号：它将物理链路分为若干逻辑信道，每一个信道有一编号命名，一对用户占用一条逻辑信道，但并不像电路交换有一条命名，一对用户占用一条逻辑信道，但并不像电路交换有一条专用通路，专用通路，而是虚拟的，仍需转发，所以称为虚电路。虚电路一旦建立连接，节点无而是虚拟的，仍需转发，所以称为虚电路。虚电路一旦建立连接，节点无需为每个分组选择路由，只进行一次选择，直到连接拆除，整个过程用户需为每个分组选择路由，只进行一次选择，直到连接拆除，整个过程用户感觉到好像是占用了一条从信源到信宿的物理电路。事实上它只是断续的感觉到好像是占用了一条从信源到信宿的物理电路。事实上它只是断续的占用一段又一段的链路。占用一段又一段的链路。虚电路特点：虚电路特点：虚电路一旦建立连接，节点无需为分组选择路由。虚电路一旦建立连接，节点无需为分组选择路由。虚电路是逻辑信道，各节点可同时作为其它逻辑通道的节点。虚电路是逻辑信道，各节点可同时作为其它逻辑通道的节点。存在虚呼叫建立阶段，传输过程有虚电路标示符引导。存在虚呼叫建立阶段，传输过程有虚电路标示符引导。虚虚电电路路分分为为：有有永永久久型型虚虚电电路路（PVC）和和交交换