《计算机网络技术与应用》ppt课件（第二章）.ppt

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1、1 数据通信数据通信是指在不同计算机之间传送表示是指在不同计算机之间传送表示字母、数字、符号的二进制代码字母、数字、符号的二进制代码0 0、1 1比特序列比特序列的过程。的过程。2.1 数据通信基础数据通信基础2.1.1 数据通信的基本概念数据通信的基本概念 信息的载体可以是数字、文字、语音、图信息的载体可以是数字、文字、语音、图形或图像。计算机产生的信息一般是字母、数形或图像。计算机产生的信息一般是字母、数字、符号的组合。字、符号的组合。2表表2-1 ASCII码表码表(部分部分)字符字符二进制码二进制码字符字符二进制码二进制码字符字符二进制码二进制码00110000A1000001SOH0

2、00000110110001B1000010STX000001020110010C1000011ETX000001130110011D1000100EOT000010040110100E1000101ENQ000010150110101F1000110ACK000011060110110G1000111NAK001010170110111H1001000ETB001011180111000I1001001SYN001011090111001J1001010 3 例：英文单词例：英文单词NETWORKNETWORK（大写）的（大写）的ASCIIASCII码码编码的二进制比特序列（不考虑校验位）应

3、该编码的二进制比特序列（不考虑校验位）应该是：是： 1001110 1000101 1010100 1001110 1000101 1010100 1010111 1001111 10100l0 1001011 1010111 1001111 10100l0 1001011二进制编码按高位到低位（二进制编码按高位到低位（b6 b5 b4 b3 b2 b1 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0b0）的顺序排列，而）的顺序排列，而b7b7位一般用于字符的校验。位一般用于字符的校验。4 数据通信的任务数据通信的任务就是要传输二进制代码比就是要传输二进制代码比特序列，而不需要解释代码所表示的内容。

4、特序列，而不需要解释代码所表示的内容。 对于数据通信来说，被传输的二进制代码对于数据通信来说，被传输的二进制代码称为称为“数据（数据（datadata）”； 数据是信息的载体。数据涉及对事物的表数据是信息的载体。数据涉及对事物的表示形式，信息涉及对数据所表示内容的解释。示形式，信息涉及对数据所表示内容的解释。5在数据通信中，被传输的二进制代码在数据通信中，被传输的二进制代码0 0、1 1是数据在传输过程中的电信号的表示形是数据在传输过程中的电信号的表示形式。式。分为分为模拟信号模拟信号和和数字信号数字信号6 数字信号（数字信号（digital signal）：）：计算机所产生用两计算机所产生用

5、两种不同的电平表示种不同的电平表示0、1 比特序列的电压脉冲信号。比特序列的电压脉冲信号。模拟信号（模拟信号（analog signal） ：电话线上传送电话线上传送的按照声音的强弱幅度连续变化的电信号称为的按照声音的强弱幅度连续变化的电信号称为模拟信号。信号电平是连续变化的。模拟信号。信号电平是连续变化的。 （声音和，视频，温度，压力等）（声音和，视频，温度，压力等）7图图2-1 模拟信号与数字信号模拟信号与数字信号8 为什么要进行数字化？为什么要进行数字化？ （1 1）抗干扰、抗噪声性能好；）抗干扰、抗噪声性能好； （2 2）差错可控；）差错可控； （3 3）易加密。）易加密。 按照在传输

6、介质上传输的信号类型，可按照在传输介质上传输的信号类型，可以相应地将通信系统分为：以相应地将通信系统分为： 模拟通信系统模拟通信系统 数字通信系统数字通信系统9计算机：二进制数字信号计算机：二进制数字信号数据通信：有的通信信道不允许传输数字信号数据通信：有的通信信道不允许传输数字信号 =在发送端将数字信号变换成模拟信号在发送端将数字信号变换成模拟信号 在接收端将模拟信号还原成数字信号在接收端将模拟信号还原成数字信号 2.2.2 模拟通信与数字通信模拟通信与数字通信101、调制解调调制解调 在发送端将在发送端将数字信号数字信号变换成变换成模拟信号模拟信号 在接收端将在接收端将模拟信号模拟信号还原

7、成还原成数字信号数字信号 用来完成调制解调功能的设备用来完成调制解调功能的设备= 调制解调器调制解调器（modem）112.2.3 数字通信方式数字通信方式1、串行通信串行通信与与并行通信并行通信 （1）串行通信串行通信 将待传送的每个字符的将待传送的每个字符的二进制代码按由低位到高位的顺序依次发送的方式二进制代码按由低位到高位的顺序依次发送的方式图图2-2（a）串行通信）串行通信12 （2）并行通信并行通信 利用多条并行的通信利用多条并行的通信线路，将表示一个字符的线路，将表示一个字符的8位二进制代码同时通位二进制代码同时通过过8条对应的通信信道发送出去，每次发送一个条对应的通信信道发送出去

8、，每次发送一个字符代码字符代码13图图2-2（b）并行通信）并行通信142、单工单工、半双工半双工与与全双工全双工通信通信 数据通信按照信号传送方向与时间的关系分为：数据通信按照信号传送方向与时间的关系分为： （1）单工通信单工通信 信号只能向一个方向传输信号只能向一个方向传输图图2-3（a）单工通信）单工通信 15 （2 2）半双工通信半双工通信 信号可以双向传送，信号可以双向传送，但必须交替进行，一个时间只能向一个方向传但必须交替进行，一个时间只能向一个方向传送。送。图图2-3（b）半双工通信）半双工通信16（3 3）全双工通信全双工通信 信号可以同时双向传送。信号可以同时双向传送。 在硬

9、件上增加一条数据传输线路，在硬件上增加一条数据传输线路， 而不是通过开关的切换而不是通过开关的切换图图2-3（c）全双工通信）全双工通信17 串行传输：以位为单位在一条信道上按时串行传输：以位为单位在一条信道上按时间顺序逐位传输间顺序逐位传输 =通信双方要采取同步措施通信双方要采取同步措施3 3、同步传输同步传输与与异步传输异步传输18 实现字符或数据块之间在起止时间上同步实现字符或数据块之间在起止时间上同步的常用方法：的常用方法：同步传输，异步传输同步传输，异步传输通信过程中收、发双方在时间上保持同步通信过程中收、发双方在时间上保持同步= 码元之间要保持同步码元之间要保持同步 由码元组成的字

10、符或数据块之间在由码元组成的字符或数据块之间在 起止时间上保持同步起止时间上保持同步19 接收端根据发送端发送数据的起止时间和时接收端根据发送端发送数据的起止时间和时钟频率来校正自己的时间基准与时钟频率。钟频率来校正自己的时间基准与时钟频率。（1）同步传输同步传输20实现实现位同步位同步的方法有：的方法有： 外同步法外同步法 在发送端发送一路数据在发送端发送一路数据信号的同时，另外发送一路同步时钟信号。接信号的同时，另外发送一路同步时钟信号。接收端根据接收到的同步时钟信号来校正时间基收端根据接收到的同步时钟信号来校正时间基准与时钟频率，实现收发双方的位同步。准与时钟频率，实现收发双方的位同步。

11、 内同步法内同步法 从自含时钟编码的发送从自含时钟编码的发送数据中提取同步时钟的方法。数据中提取同步时钟的方法。 21 字符同步字符同步：保证收发双方正确传输字符的过程保证收发双方正确传输字符的过程* *ASCIIASCII字符：字符：8bit8bit二进制二进制0 0、1 1组成组成* *发送端：以发送端：以8bit8bit为一个字符单元来发送为一个字符单元来发送* *接收端：以接收端：以8bit8bit的字符单元来接收的字符单元来接收22字符同步方法的种类：字符同步方法的种类： 起止式起止式（start-stop） 又称又称异步式异步式（asynchronous）。采用异步方式进行数据传）

12、。采用异步方式进行数据传输 就 叫 做输 就 叫 做 异 步 传 输异 步 传 输 （ a s y n c h r o n o u s transmission）。）。 特点是：特点是：每个字符作为一个独立的整体进每个字符作为一个独立的整体进行发送，字符之间的时间间隔可以是任意的。行发送，字符之间的时间间隔可以是任意的。 23 同步式同步式 (synchronous) 采用同步方式采用同步方式进行数据传输就叫做进行数据传输就叫做同步传输同步传输(synchronous transmission), 将字符组织成组，以将字符组织成组，以组组为单位连续为单位连续传送。传送。图图2-4 同步传输的原

13、理同步传输的原理24 （2 2）异步传输异步传输组成字符的各个数据位将被连续发送，每个数组成字符的各个数据位将被连续发送，每个数据位所持续的时间相等据位所持续的时间相等=发送端和接收端在数据位级别上保持同步发送端和接收端在数据位级别上保持同步的，而在字符级别收发双方则不必进行同步的，而在字符级别收发双方则不必进行同步25* *没有字符被发送时：传输线路保持空闲状态，没有字符被发送时：传输线路保持空闲状态， 信号电平信号电平“1”1”* *发送字符时：在字符的前面附加一个起始位发送字符时：在字符的前面附加一个起始位 长度为长度为1 1位，信号电平位，信号电平”0” 0” = =新字符到达，与发送

14、端取得同步新字符到达，与发送端取得同步* *字符传输结束：在字符代码的最后附加停止位字符传输结束：在字符代码的最后附加停止位 长度长度1 1、1.51.5或或2 2位，信号电平位，信号电平”1”1”26图图2-5 异步串行通信的数据格式异步串行通信的数据格式 27异步方式特点：异步方式特点： * *接收端通过检测接收端通过检测起始位和停止起始位和停止k k位位来接收新字符来接收新字符 =收发双方每传输一个字符就重新校正同步关系，收发双方每传输一个字符就重新校正同步关系， 不需要专门的时钟控制信息，实现简单不需要专门的时钟控制信息，实现简单 * *每传输一个字符就要添加起始位和停止位每传输一个字

15、符就要添加起始位和停止位 * *字符与字符之间夹有不定长度的时间间隙字符与字符之间夹有不定长度的时间间隙 =数据传输效率较低数据传输效率较低 28异步传输和同步传输的区别：异步传输和同步传输的区别： 1、异步：面向字符，同步：面向比特、异步：面向字符，同步：面向比特 2、异步：传输的单位是字符，同步：单位是帧、异步：传输的单位是字符，同步：单位是帧3、异步：通过字符起止的开始和停止码实现，、异步：通过字符起止的开始和停止码实现， 同步：从数据中抽取同步信息同步：从数据中抽取同步信息 4、异步：对时序的要求较低，同步：通过特定、异步：对时序的要求较低，同步：通过特定的时钟线路协调时序的时钟线路协

16、调时序5、异步：相对于同步传输效率较低、异步：相对于同步传输效率较低 292.3 传输介质及主要特性传输介质及主要特性2.3.1 传输介质的主要类型传输介质的主要类型* 传输介质是网络中连接收发双方的物理通路，传输介质是网络中连接收发双方的物理通路，也是通信中实际传送信息的载体。也是通信中实际传送信息的载体。*从传输介质的角度来看，数据通信主要有两从传输介质的角度来看，数据通信主要有两种方式：种方式：有线通信方式有线通信方式和和无线通信方式无线通信方式。301、有线通信方式的传输介质、有线通信方式的传输介质 双绞线双绞线 同轴电缆同轴电缆 光纤电缆光纤电缆2、无线通信方式的传输介质、无线通信方

17、式的传输介质 无线通信信道无线通信信道 卫星通信信道卫星通信信道 312.3.2 双绞线的主要特性双绞线的主要特性最常用的传输介质最常用的传输介质* *模拟信号模拟信号, ,数字信号数字信号 * *广域网广域网, ,局域网局域网1、物理特性、物理特性* *按规则螺旋结构（电磁干扰小）排列的两根、四根按规则螺旋结构（电磁干扰小）排列的两根、四根或八根绝缘导线或八根绝缘导线* *一对线可以作为一条通信线路一对线可以作为一条通信线路32局域网中所使用的双绞线分为两类：局域网中所使用的双绞线分为两类： 屏蔽双绞线屏蔽双绞线（STP，Shielded Twisted Pair） 非屏蔽双绞线（非屏蔽双绞

18、线（UTP，Unshielded Twisted Pair） 屏蔽双绞线屏蔽双绞线由由外部保护层外部保护层、屏蔽层屏蔽层与与多对多对双绞线双绞线组成。组成。非屏蔽双绞线非屏蔽双绞线由由外部保护层外部保护层与与多多对双绞线对双绞线组成。组成。 33图图2-6 2-6 双绞线结构示意图双绞线结构示意图 2 2、传输特性、传输特性 美国电器工业协会（美国电器工业协会（EIAEIA）规定了五种质）规定了五种质量级别的双绞线量级别的双绞线 1 1类线：最低，类线：最低，5 5类线：最高。类线：最高。343 3、连通性、连通性 用于点到点连接，多点连接用于点到点连接，多点连接4 4、地理范围、地理范围 用

19、做远程中继线：最大距离可达用做远程中继线：最大距离可达1515公里；公里； 用于用于10Mbps10Mbps局域网：与集线器的距离最大为局域网：与集线器的距离最大为100100米米5 5、抗干扰性、抗干扰性 取决于一束线中相邻线对的扭曲长度及适当屏蔽取决于一束线中相邻线对的扭曲长度及适当屏蔽6 6、价格、价格 低于其它传输介质，并且安装、维护方便低于其它传输介质，并且安装、维护方便35* *由内导体、绝缘层、外导体及外部保护层组成由内导体、绝缘层、外导体及外部保护层组成* *外部保护层是能够起保护作用的塑料外皮外部保护层是能够起保护作用的塑料外皮* *外导体充当导体的一部分，还能起到屏蔽作用外

20、导体充当导体的一部分，还能起到屏蔽作用1、物理特性、物理特性36图图2-7 同轴电缆结构示意图同轴电缆结构示意图 372 2、传输特性、传输特性 * *既可传输模拟信号又可传输数字信号。既可传输模拟信号又可传输数字信号。* *广泛应用于有线电视和某些局域网广泛应用于有线电视和某些局域网* *与双绞线相比，同轴电缆抗干扰能力强与双绞线相比，同轴电缆抗干扰能力强* *对其性能造成影响的主要因素来自衰损和热噪声对其性能造成影响的主要因素来自衰损和热噪声38根据同轴电缆的带宽不同、可以分为两类：根据同轴电缆的带宽不同、可以分为两类： 基带同轴电缆基带同轴电缆 用于数字信号的传输用于数字信号的传输 宽带

21、同轴电缆宽带同轴电缆 频带划分成多条通信信道，频带划分成多条通信信道， 使用各种调制方式，支持多路传输使用各种调制方式，支持多路传输39*基带同轴电缆使用的最大距离几公里范围内基带同轴电缆使用的最大距离几公里范围内*宽带同轴电缆最大距离可达几十公里左右宽带同轴电缆最大距离可达几十公里左右3、连通性、连通性*既支持点到点连接，也支持多点连接既支持点到点连接，也支持多点连接*基带同轴电缆可支持数百台设备的连接基带同轴电缆可支持数百台设备的连接*宽带同轴电缆可支持数千台设备的连接宽带同轴电缆可支持数千台设备的连接4、覆盖范围、覆盖范围40造价介于双绞线与光缆之间，使用与维护方便造价介于双绞线与光缆之

22、间，使用与维护方便5、抗干扰能力、抗干扰能力同轴电缆的结构使得它的抗干扰能力较强同轴电缆的结构使得它的抗干扰能力较强6 、价格、价格41* *传输光信号传输光信号* *光纤芯：横截面积很小的光导纤维光纤芯：横截面积很小的光导纤维* *包层：折射率比纤芯小的材料制成包层：折射率比纤芯小的材料制成* *外部保护层：使内层纤芯和包层免受外部影响外部保护层：使内层纤芯和包层免受外部影响1、物理特性、物理特性42图图2-8 光缆的结构光缆的结构43光纤的折射系数高于外部包层的折射系数光纤的折射系数高于外部包层的折射系数=可以形成光波在光纤与包层界面上的全反射可以形成光波在光纤与包层界面上的全反射=光信号

23、通过全反射在纤芯中不断向前传播光信号通过全反射在纤芯中不断向前传播2、传输特性、传输特性44图图2-9 光纤内部光的全反射传输过程光纤内部光的全反射传输过程 图图2-10 光缆传输系统结构示意图光缆传输系统结构示意图 45多模光纤：多模光纤： 指光纤的光信号与光纤轴成多个可分辨角指光纤的光信号与光纤轴成多个可分辨角度的多光线传输。度的多光线传输。 多束光线从光源出发，在纤芯中以不同的光多束光线从光源出发，在纤芯中以不同的光路进行传播。路进行传播。46图图2-11 多模突变光纤数据传输示意图多模突变光纤数据传输示意图 47图图2-12 多模渐变光纤数据传输示意图多模渐变光纤数据传输示意图 48

24、单模光纤：单模光纤： 指光纤的光信号仅与光纤轴成单个可分辨指光纤的光信号仅与光纤轴成单个可分辨角度的单光线传输角度的单光线传输 它需要有高度集中的光源，其中只存在一它需要有高度集中的光源，其中只存在一条轴向光线才能通过条轴向光线才能通过49图图2-13 单模光纤数据传输示意图单模光纤数据传输示意图 50衰减极小，在衰减极小，在68公里的距离内，不使用中继公里的距离内，不使用中继器实现高速率的数据传输器实现高速率的数据传输3、连通性、连通性最普遍的连接：点到点方式最普遍的连接：点到点方式实验系统中：多点连接方式实验系统中：多点连接方式4、覆盖范围、覆盖范围51 光纤不受外界电磁干扰与噪声的影响，

25、能光纤不受外界电磁干扰与噪声的影响，能在长距离、高速率的传输中保持低误码率。光在长距离、高速率的传输中保持低误码率。光纤传输的安全性与保密性极好。纤传输的安全性与保密性极好。5、抗干扰能力、抗干扰能力52 光纤价格高于同轴电缆与双绞线光纤价格高于同轴电缆与双绞线 安装与维护工作也不易进行安装与维护工作也不易进行6、价格、价格53 当电子运动时，它们产生可以自由传播当电子运动时，它们产生可以自由传播（甚至在真空中）的电磁波。这种波由英国科（甚至在真空中）的电磁波。这种波由英国科学家麦克斯韦尔（学家麦克斯韦尔（James Clark Maxwell）于）于1865年预言，并且于年预言，并且于188

26、7年由德国物理学家赫年由德国物理学家赫兹（兹（Heinrich Hertz）首次发现。）首次发现。 1、电磁波谱、电磁波谱54图图2-14 电磁波谱与通信类型的关系电磁波谱与通信类型的关系 55 （2）在）在有限制的空间区域内有限制的空间区域内传播，即通传播，即通过过有线方式传播有线方式传播：同轴电缆、双绞线、光纤传：同轴电缆、双绞线、光纤传输电磁波（固定物体之间的通信）输电磁波（固定物体之间的通信）电磁波的传播有两种方式：电磁波的传播有两种方式： （1）在）在自由空间自由空间中传播，即通过中传播，即通过无线方式无线方式传播传播56移动物体之间的通信：无线通信，主要有以下移动物体之间的通信：无

27、线通信，主要有以下几种：几种： 无线通信系统无线通信系统 微波通信系统微波通信系统 蜂窝移动通信系统蜂窝移动通信系统 卫星移动通信系统卫星移动通信系统57图图2-15 无线电波传输示意无线电波传输示意 58图图2-16 地球表面的微波通信地球表面的微波通信 59每个服务区划分为很多小区域每个服务区划分为很多小区域-蜂窝单元蜂窝单元单元的大小并非固定，人口密度较高的区域单元的大小并非固定，人口密度较高的区域 被分成数量较多但面积较小的蜂窝单元被分成数量较多但面积较小的蜂窝单元每个蜂窝单元都有一个由基站控制的天线每个蜂窝单元都有一个由基站控制的天线基站是由移动电话交换局控制基站是由移动电话交换局控

28、制 蜂窝通信蜂窝通信-移动通信移动通信60图图2-17 蜂窝移动通信蜂窝移动通信 61 工作原理：工作原理：呼叫方输入电话号码，移动电话扫描波段，找到信号最呼叫方输入电话号码，移动电话扫描波段，找到信号最强的信道并与之建立连接强的信道并与之建立连接将电话号码信息传至该信道对应的基站将电话号码信息传至该信道对应的基站电话号码再经由移动电话交换局传至中央电话站电话号码再经由移动电话交换局传至中央电话站若被呼叫方同意接收，中央电话站为其建立连接，并将若被呼叫方同意接收，中央电话站为其建立连接，并将结果反馈给移动电话交换局结果反馈给移动电话交换局双方在移动电话交换局新分配的空闲信道上开始语音通双方在移

29、动电话交换局新分配的空闲信道上开始语音通信信 62图图2-18 卫星微波通信卫星微波通信 63根据数据通信类型，常用的通信信道分为两类：根据数据通信类型，常用的通信信道分为两类： 模拟通信信道模拟通信信道 数字通信信道数字通信信道相应的数据编码方式也分为两类：相应的数据编码方式也分为两类： 模拟数据编码模拟数据编码 数字数据编码数字数据编码64数据编码方法数据编码方法模拟数据编码模拟数据编码数字数据编码数字数据编码振幅键控振幅键控ASKASK移频键控移频键控FSKFSK移相键控移相键控PSKPSK非归零码非归零码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网络中常用的数

30、据编码方式：网络中常用的数据编码方式：65 最简单、最基本的码型，便于实现最简单、最基本的码型，便于实现 用一个正电平表示用一个正电平表示1 1 用一个负电平表示用一个负电平表示0 0 难于确定一个比特的开始和停止时刻难于确定一个比特的开始和停止时刻 （连续的（连续的1 1或连续的或连续的0 0） 收发双方需要从其它途径获取同步信息收发双方需要从其它途径获取同步信息1 1、二电平码、二电平码-非归零电平码非归零电平码2.4.3 2.4.3 数字数据编码方法数字数据编码方法66图图2-22 2-22 非归零电平码非归零电平码 67（1 1）曼彻斯特码）曼彻斯特码 将出现在比特将出现在比特中点位置

31、中点位置的电平跳变既作为的电平跳变既作为数据信息数据信息 又作为又作为同步信息同步信息 从从负电平到正电平负电平到正电平的跳变表示二进制的的跳变表示二进制的1 1 从从正电平到负电平正电平到负电平的跳变表示二进制的的跳变表示二进制的0 0 2 2、裂相码、裂相码在比特中点位置上电平跳转为相反极的码型在比特中点位置上电平跳转为相反极的码型68图图2-28 2-28 曼彻斯特码曼彻斯特码 69 （2 2）差分曼彻斯特码）差分曼彻斯特码以以比特比特中点位置中点位置的电平跳转作为的电平跳转作为同步信息同步信息以比特以比特开始时刻开始时刻是否出现电平跳变作为是否出现电平跳变作为数据信息数据信息： 电平跳

32、变表示电平跳变表示0 0，否则表示，否则表示1 170图图2-29 2-29 差分曼彻斯特码差分曼彻斯特码 71表表2-5 2-5 码型的编码方式码型的编码方式 码型码型编码方式编码方式非归零电平码非归零电平码1 1一正电平一正电平0 0一负电平一负电平非归零反相码非归零反相码1 1一比特起始时刻出现电平跳变一比特起始时刻出现电平跳变0 0一比特起始时刻不出现电平跳变一比特起始时刻不出现电平跳变双极性信号双极性信号交替反转码交替反转码1 1一正电平或负电平，两种电平交替表示一正电平或负电平，两种电平交替表示0 0一零值电平一零值电平曼彻斯特码曼彻斯特码1 1一比特中点位置上从负电平到正电平的跳

33、变一比特中点位置上从负电平到正电平的跳变0 0一比特中点位置上从正电平到负电平的跳变一比特中点位置上从正电平到负电平的跳变差分差分曼彻斯特码曼彻斯特码比特中点位置上出现跳变，但这不表示数据信息比特中点位置上出现跳变，但这不表示数据信息1 1一比特起始时刻不出现电平跳变一比特起始时刻不出现电平跳变0 0一比特起始时刻出现电平跳变一比特起始时刻出现电平跳变密勒码密勒码1 1一比特中点位置上出现电平跳转一比特中点位置上出现电平跳转0 0一比特中点位置上不出现电平跳转；若后面紧跟一比特中点位置上不出现电平跳转；若后面紧跟另一个另一个0 0，则该比特末尾出现电平跳变，则该比特末尾出现电平跳变双二进制码双

34、二进制码1 1一正电平或负电平，两种电平交替表示，当两个一正电平或负电平，两种电平交替表示，当两个0 0之间有奇数个之间有奇数个1 1时才改变电平极性时才改变电平极性0 0一零值电平一零值电平72 在两地之间同时传送多路信号的方法：在两地之间同时传送多路信号的方法： 1 1、使用多条线路，在每条线路上传送一路、使用多条线路，在每条线路上传送一路信号，由这些物理线路组成传输通路。信号，由这些物理线路组成传输通路。 2 2、利用一条高速线路传送多路低速信号。、利用一条高速线路传送多路低速信号。 多路复用多路复用（MultiplexingMultiplexing）：）：同时携带多同时携带多个信号来高

35、效的使用传输介质个信号来高效的使用传输介质73目的：扩大传输容量和提高传输效率目的：扩大传输容量和提高传输效率多路复用：多路复用：将一些彼此无关的低速信号按照一将一些彼此无关的低速信号按照一定的方法和规则合并成一路复用信号，并在一定的方法和规则合并成一路复用信号，并在一条公用信道上进行数据传输，到达接收端后再条公用信道上进行数据传输，到达接收端后再进行分离。进行分离。74图图2-35 2-35 多路复用技术示意图多路复用技术示意图 75发送端发送端：复用器将信号流组合成一个单独的传输流：复用器将信号流组合成一个单独的传输流接收端接收端：传输流被解复用器分解成原来的独立数据流：传输流被解复用器分

36、解成原来的独立数据流通路：通路：一条物理链路一条物理链路通道通道：通路中用来完成一路信号传输的单位，：通路中用来完成一路信号传输的单位， 也称为信道也称为信道 =一条通路可以有多个通道一条通路可以有多个通道76* *问题：如何在单一的物理通信线路上建立多条并行通问题：如何在单一的物理通信线路上建立多条并行通信信道信信道* *多路复用系统：多路复用系统： 将一个区域的多个用户的信息，通过多路复用器汇将一个区域的多个用户的信息，通过多路复用器汇集为信息群，通过一条物理线路传送到接收设备；集为信息群，通过一条物理线路传送到接收设备； 接收设备通过多路复用器将信息群分离成各个单独接收设备通过多路复用器

37、将信息群分离成各个单独的信息，然后分发到多个用户。的信息，然后分发到多个用户。* *实现：用一对多路复用器、一条通信线路，来代替多实现：用一对多路复用器、一条通信线路，来代替多套发送、接收设备与多条通信线路。套发送、接收设备与多条通信线路。77 多路复用一般可以分为以下三种基本形式：多路复用一般可以分为以下三种基本形式： 频 分 多 路 复 用 频 分 多 路 复 用 （ F D MF D M ， F r e q u e n c y F r e q u e n c y Division MultiplexingDivision Multiplexing） 波分多路复用波分多路复用（WDMWDM

38、， Wavelength Wavelength Division MultiplexingDivision Multiplexing） 时分多路复用时分多路复用（TDMTDM，Time Division Time Division MultiplexingMultiplexing） 78 按照按照频率参量频率参量的差别来分割信号的差别来分割信号 条件：传输介质的带宽大于所有信号的带宽之和条件：传输介质的带宽大于所有信号的带宽之和 工作原理：工作原理： 复用器用不同的频率调制每一个信号复用器用不同的频率调制每一个信号 调制后的信号被组合成可通过媒介传输的复合信号调制后的信号被组合成可通过媒介传输

39、的复合信号 保证载波频率之间的间距要足够大（带宽不重叠）保证载波频率之间的间距要足够大（带宽不重叠） 在接收端，信号又被分割成多路状态，在接收端，信号又被分割成多路状态， 经解调器后恢复为原始多路信号。经解调器后恢复为原始多路信号。79图图2-36 2-36 频分多路复用（频分多路复用（FDMFDM） 80图图2- 372- 37（a a） 频分复用发送器频分复用发送器 81图图2- 37 2- 37 （b b） 频分复用接收器频分复用接收器 82FDMFDM系统最常见的应用：系统最常见的应用： 电话系统，有线电视传输电话系统，有线电视传输例：有线电视系统中使用的同轴电缆的传输例：有线电视系统

40、中使用的同轴电缆的传输带宽大约有带宽大约有500MHz500MHz。一个电视频道大约需要。一个电视频道大约需要6MHz6MHz的传输带宽。一条同轴电缆可以同时承的传输带宽。一条同轴电缆可以同时承载载8383个电视频道（需要保护频带，要小于理个电视频道（需要保护频带，要小于理论值论值8383）。）。 83 将信道用于传输的将信道用于传输的时间时间划分为若干个时间片，每划分为若干个时间片，每个用户分得一个时间片，在其占有的时间片内，用个用户分得一个时间片，在其占有的时间片内，用户使用通信信道的全部带宽。户使用通信信道的全部带宽。 例：有例：有1010条信道复用一条通信线路，传输时间周条信道复用一条

41、通信线路，传输时间周期为期为1 1秒，则通信线路的传输时间的时间片为秒，则通信线路的传输时间的时间片为0.10.1秒。秒。在每个周期内，将第在每个周期内，将第1 1个时间片分配给第个时间片分配给第1 1路信路信号，号， ，将第，将第1010个时间片分配给第个时间片分配给第1010路信号。路信号。 不考虑信道是否有数据要发送，造成资源浪费不考虑信道是否有数据要发送，造成资源浪费84图图2-38 2-38 时分多路复用原理示意图时分多路复用原理示意图 85 光纤通道（光纤通道（Fiber Optic ChannelFiber Optic Channel）技术采用了）技术采用了波长分隔波长分隔多路复

42、用方法，简称为波分复用（多路复用方法，简称为波分复用（WDMWDM，Wavelength Division MultiplexingWavelength Division Multiplexing） 和频分多路复用相似和频分多路复用相似 波长与频率的关系：波长与频率的关系： 频率不相同频率不相同波长不重叠波长不重叠86工作原理工作原理：两束光波的频率不同，通过棱镜（或：两束光波的频率不同，通过棱镜（或光栅）之后，使用了一条共享的光纤传输；到达光栅）之后，使用了一条共享的光纤传输；到达目的结点后，再经过棱镜（或光栅）重新分成两目的结点后，再经过棱镜（或光栅）重新分成两束光波。束光波。频分多路复用

43、：传输不同频率的频分多路复用：传输不同频率的电信号电信号波分多路复用：传输不同频率的波分多路复用：传输不同频率的光波信号光波信号87图图2-40 2-40 波分多路复用原理示意图波分多路复用原理示意图 88 交换即转接，是在交换通信网中实现数据传输交换即转接，是在交换通信网中实现数据传输的必不可少的技术。的必不可少的技术。 常用的交换技术有三种：常用的交换技术有三种：电路交换电路交换（线路交（线路交换）、换）、报文交换报文交换和和分组交换分组交换（包交换）（包交换）89图图2-41 2-41 交换网络示意交换网络示意 90 电路交换是一种直接的交换方式，它为一电路交换是一种直接的交换方式，它为

44、一对需要进行通信的装置（站）之间提供一条临对需要进行通信的装置（站）之间提供一条临时的专用通道。时的专用通道。 通道是由结点内部电路对结点间传输路径通道是由结点内部电路对结点间传输路径经过适当选择、连接而完成的，由多个结点和经过适当选择、连接而完成的，由多个结点和多条结点间传输路径组成的链路。多条结点间传输路径组成的链路。 公用电话网广泛使用电路交换公用电话网广泛使用电路交换91 （1 1）电路建立：）电路建立： 建立起一条由源站到目的站的传输通道。建立起一条由源站到目的站的传输通道。例：例：A A，D D间要完成通信，间要完成通信，A A向结点向结点4 4申请，申请，A A到到4 4是专用是

45、专用线，结点线，结点4 4在在4-14-1，4-54-5，4-74-7三条传输路径中选择三条传输路径中选择4-54-5，在结点在结点4 4内部建立内部建立A-4A-4路径与路径与4-54-5路径间的连接，依次路径间的连接，依次类推，完成类推，完成A-DA-D之间的传输通道为之间的传输通道为A-4-5-3-DA-4-5-3-D。1 1、电路交换通信的三个阶段、电路交换通信的三个阶段92（2 2）数据传输）数据传输： 信号可以从信号可以从A A经建立的链路传送到经建立的链路传送到D D，通常，通常为全双工传输。为全双工传输。（3 3）电路拆除）电路拆除：在完成数据或信号的传输后，：在完成数据或信号

46、的传输后，由源站或目的站提出终止通信，各结点相应拆由源站或目的站提出终止通信，各结点相应拆除该电路的对应连接，释放由该电路占用的结除该电路的对应连接，释放由该电路占用的结点和信道资源。点和信道资源。93 （1 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。 呼叫建立时间：呼叫建立时间：两站间建立专用通路花费的时间两站间建立专用通路花费的时间 呼损：呼损：由于交换网繁忙等原因而使建立失败，由于交换网繁忙等原因而使建立失败， 拆除已建立的部分电路，用户需挂断重拨拆除已建立的部分电路，用户需挂断重拨2 2、电路交换的特点、电路交换的特点94（2 2）电路连通后提供给用户的是）电路连通后提

47、供给用户的是“透明通路透明通路” 交换网对用户信息的编码方法、信息格式以及传输交换网对用户信息的编码方法、信息格式以及传输控制程序等都不加限制，但通信双方必须做到双方的控制程序等都不加限制，但通信双方必须做到双方的收发速度、编码方法、信息格式、传输控制等一致才收发速度、编码方法、信息格式、传输控制等一致才能完成通信能完成通信（3 3）一旦电路建立后，）一旦电路建立后，数据以固定的数据率传输数据以固定的数据率传输，除，除通过传输链路的传播延迟以外，没有别的延迟，在每通过传输链路的传播延迟以外，没有别的延迟，在每个结点的延迟是可以忽略的，适用于实时大批量连续个结点的延迟是可以忽略的，适用于实时大批

48、量连续的数据传输。的数据传输。95（4 4）线路（信道）利用率低。）线路（信道）利用率低。 电路建立，进行数据传输，直至通信链路拆电路建立，进行数据传输，直至通信链路拆除为止，信道是专用的，再加上通信建立时间、除为止，信道是专用的，再加上通信建立时间、拆除时间和呼损，其利用率较低。拆除时间和呼损，其利用率较低。96 计算机结点接收一个报文后，存放在存储设计算机结点接收一个报文后，存放在存储设备之中，输出线路空闲时，再根据报文中所附的备之中，输出线路空闲时，再根据报文中所附的目的地址转发到下一个结点，直到报文到达终点目的地址转发到下一个结点，直到报文到达终点 也称为存储转发（也称为存储转发（st

49、ore and forwardstore and forward）97例：主机例：主机A A要求发送一个报文给主机要求发送一个报文给主机E E，A A首先将首先将报文发送到结点报文发送到结点4 4；结点；结点4 4根据报文附加的目标地根据报文附加的目标地址选择结点址选择结点5 5（或（或7 7）；结点）；结点5 5（或（或7 7）接收并存储）接收并存储所收到的报文，当输出线路有空时，把该报文转所收到的报文，当输出线路有空时，把该报文转发到它所选择的下一个结点发到它所选择的下一个结点6 6；结点；结点6 6收到报文后收到报文后交给主机交给主机E E，完成报文传输。，完成报文传输。98（1 1）在

50、通信时不需建立一条专用的通路）在通信时不需建立一条专用的通路（2 2）没有建立线路和拆除线路所需的等待和时延。）没有建立线路和拆除线路所需的等待和时延。（3 3）结点间可根据不同情况选择，线路利用率高）结点间可根据不同情况选择，线路利用率高（4 4）要求结点具备足够的报文数据存放能力）要求结点具备足够的报文数据存放能力（5 5）传输的可靠性高，每个结点在存储转发中，）传输的可靠性高，每个结点在存储转发中， 都进行差错控制，即检错、纠错。都进行差错控制，即检错、纠错。1 1、报文交换的特征、报文交换的特征99* * 以更短的、标准的以更短的、标准的“报文分组报文分组”（packetpacket）