數(shù)據(jù)通信的理論基礎(chǔ)

1、數(shù)據(jù)通信的理論基礎(chǔ),傅立葉分析周期為T的函數(shù)g(t)可展開成多個或無限個正弦和余弦函數(shù)的和。帶寬：傳輸過程中振幅不會明顯減弱（通常保留一半能量處）的頻率范圍。帶寬對于信號傳輸影響P74,數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng),,,調(diào)制解調(diào)器,,PC 機,公用電話網(wǎng),調(diào)制解調(diào)器,,數(shù)字比特流,數(shù)字比特流,模擬信號,模擬信號,正文,正文,,PC 機,幾個術(shù)語,數(shù)據(jù)(data)——運送信息的實體。信號(signal)——數(shù)據(jù)的電氣的或電磁的表現(xiàn)。 “模擬的”(

2、analogous)——連續(xù)變化的?！皵?shù)字的”(digital)——取值是離散數(shù)值。調(diào)制——把數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號的過程。解調(diào)——把模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的過程。,模擬的和數(shù)字的數(shù)據(jù)、信號,數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng),單向通信（單工通信）——只能有一個方向的通信而沒有反方向的交互。雙向交替通信（半雙工通信）——通信的雙方都可以發(fā)送信息，但不能雙方同時發(fā)送(當(dāng)然也就不能同時接收)。雙向同時通信（全雙工通信）——通信的雙方可以同時發(fā)送和接收信

3、息。,基帶(baseband)信號和寬帶(broadband)信號,基帶信號就是將數(shù)字信號 1 或 0 直接用兩種不同的電壓來表示，然后送到線路上去傳輸。 寬帶信號則是將基帶信號進(jìn)行調(diào)制后形成的頻分復(fù)用模擬信號。,2.2.3 信道的最高碼元傳輸速率,任何實際的信道都不是理想的，在傳輸信號時會產(chǎn)生各種失真以及帶來多種干擾。 碼元傳輸?shù)乃俾试礁撸蛐盘杺鬏數(shù)木嚯x越遠(yuǎn)，在信道的輸出端的波形的失真就越嚴(yán)重。,數(shù)字信號通過實際的信道,失真不

4、嚴(yán)重失真嚴(yán)重,,,,,,,實際的信道（帶寬受限、有噪聲、干擾和失真）,輸入信號波形,輸出信號波形(失真不嚴(yán)重),數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng),1、數(shù)字信號－模擬傳輸,（1）信號調(diào)制,A、幅移鍵控法 ASKB、頻移鍵控法 FSKC、相移鍵控法 PSK,Asin(ωt+Φ),數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng),1、數(shù)字信號－模擬傳輸,,0,1,0,0,1,1,1,0,0,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

5、,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,基帶信號,調(diào)幅,調(diào)頻,調(diào)相,數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng),1、數(shù)字信號－模擬傳輸,（2）調(diào)制解調(diào)器原理,,調(diào)制解調(diào)器,數(shù)據(jù)經(jīng)過模擬傳輸系統(tǒng)后可能會出現(xiàn)差錯。,調(diào)制解調(diào)器的作用,調(diào)制解調(diào)器(modem)包括：調(diào)制器(MOdulator)：把要發(fā)送的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為頻率范圍在 300~3400 Hz 之間的模擬信號，以便在電話用戶線上傳送。解調(diào)器(DEModulator)：把電話用戶線上傳送

6、來的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。本書中的調(diào)制解調(diào)器是指使用在標(biāo)準(zhǔn)的二線模擬話路（3.1 kHz 的標(biāo)準(zhǔn)話路帶寬）上的調(diào)制解調(diào)器。,調(diào)制解調(diào)器的作用（續(xù)）,調(diào)制器的主要作用就是個波形變換器，它把基帶數(shù)字信號的波形變換成適合于模擬信道傳輸?shù)牟ㄐ?解調(diào)器的作用就是個波形識別器，它將經(jīng)過調(diào)制器變換過的模擬信號恢復(fù)成原來的數(shù)字信號。若識別不正確，則產(chǎn)生誤碼。在調(diào)制解調(diào)器中還要有差錯檢測和糾正的設(shè)施。,數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng),1、數(shù)字信號－模擬傳輸QP

7、SK：正交相移鍵控，即每個碼元采用四種相移實現(xiàn)傳輸。QAM-16：正交振幅調(diào)制。即每個碼元采用4種振幅、4種相移QAM-64：振幅與相位有64種組合。星座圖：每個Modem都有自己的星座模型。P107TCM：格子架編碼調(diào)制。每個采樣中增加一位，用于查錯和糾錯。,數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng),1、數(shù)字信號－模擬傳輸V.32bis:2400Baud上，每個采樣傳輸6個數(shù)據(jù)位和1個奇偶位，得14400bps。即QAM-128V.34： 2400B

8、aud上，每個采樣傳輸12個數(shù)據(jù)位，得傳輸率28.8kbps。V.34bis： 2400Baud上，每個采樣傳輸14個數(shù)據(jù)位，得33.6kbps。（香農(nóng)限制35kbps),數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng),1、數(shù)字信號－模擬傳輸全雙工（full duplex）：允許兩個方向上同時進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。半雙工（half duplex）：允許兩個方向上進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，但某一時刻只能單向數(shù)據(jù)傳輸。單工（simplex）：只允許一個方向數(shù)據(jù)通過。V.90：提供了3

9、3.6k上行，56kbps下行。,,A,,2/4,A/D,A/D,,D/A,D/A,,,,交換機 1,交換機 2,,V.34 33.6 kb/s 調(diào)制解調(diào)器,B,D/A,A/D,4/2,V.34 33.6 kb/s 調(diào)制解調(diào)器,,,使用 V.34 調(diào)制解調(diào)器（33.6 kb/s）,,使用 V.90 調(diào)制解調(diào)器（56 kb/s）,A,,,,2/4,A/D,A/D,,交換機,因特網(wǎng)服務(wù)提供者,V.90 56 kb/s調(diào)制解調(diào)

10、器,D/A,V.90 56 kb/s調(diào)制解調(diào)器,,,,,,數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng),2、數(shù)字信號－數(shù)字傳輸,（1）數(shù)字信號編碼,A、不歸零制編碼B、曼徹斯特編碼C、微分曼徹斯特編碼,數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng),2、數(shù)字信號－數(shù)字傳輸,NRZ編碼原理：直接用高低電平來表示數(shù)字0或1。曼徹斯特編碼原理：每位中間都有一次跳變既用于時鐘同步，跳變又方向表示數(shù)據(jù)，電平翻轉(zhuǎn)僅在每位起始位置出現(xiàn)。下跳變0，上跳變1微分曼徹斯特編碼原理：每位中間的跳變僅用于時鐘同步

11、，每位起始時有無跳變來表示數(shù)據(jù)。有為0，無為1,數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng),2、數(shù)字信號－數(shù)字傳輸,1 1 0 0 1 0,1 1 0 0 1 0,0 0 1 1 0 1,數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng),1、數(shù)字信號－數(shù)字傳輸,（2）同步方法,A、異步方式：由起始位、數(shù)據(jù)位、校 驗位和停止位構(gòu)成。每次傳輸一個字節(jié)

12、。,數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng),2、數(shù)字信號－數(shù)字傳輸,（2）同步方法,B、同步方式：每次傳輸一個數(shù)據(jù)塊。通常采用曼徹斯特編碼。,數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng),3、模擬信號－數(shù)字傳輸,脈沖編碼調(diào)制PCM包括采樣、量化和編碼三個階段,數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng),3、模擬信號－數(shù)字傳輸,信道的主要技術(shù)指標(biāo),1、數(shù)據(jù)率：指每秒傳輸多少個二進(jìn)制代碼位數(shù)，又稱比特率。單位bps或b/s。2、波特率：又稱碼元速率，它是數(shù)字信號經(jīng)過調(diào)制后的傳輸速率，指每秒鐘傳輸?shù)拇a元數(shù)。單位是波特（Bau

13、d）。 S＝B*log2N3、信道容量：是指信道能夠傳送的最大數(shù)據(jù)率。,信道的主要技術(shù)指標(biāo),4、信道最大數(shù)據(jù)傳輸率尼奎斯特（Henrry Nyquiest)定理（無噪聲）最大數(shù)據(jù)傳輸率=2 H log2V （位/秒）其中H：帶寬。V：信號的離散級數(shù)香農(nóng)（Claude Shannon)公式（考慮熱噪聲）最大數(shù)據(jù)傳輸率=H log2（1+S/N）其中H：帶寬。S/N：信噪比，即信號功率與噪聲功能比值。常用單位

14、分貝dB的計算公式：10 lg S/N,信道的主要技術(shù)指標(biāo),5、吞吐量：為信道 在單位時間內(nèi)成功傳輸?shù)目傂畔⒘俊?、誤碼率：也稱為出錯率，是指二進(jìn)制位在傳輸中被傳錯的概率。其值為傳輸?shù)目偽粩?shù)除以傳錯的位數(shù)。7、信道的傳播速率：指信號在單位時間內(nèi)傳送的距離。如電信在電纜中的傳播速率約為光速的77%。,時分復(fù)用,為了有效地利用傳輸線路，可將多個話路的PCM 信號用時分復(fù)用 TDM (Time Division Multiplexing)

15、的方法裝成時分復(fù)用幀，然后發(fā)送到線路上。中國采用歐洲體制，以 E1 為一次群。美國和日本等國采用北美體制，以 T1 為一次群。,,頻分復(fù)用、時分復(fù)用和統(tǒng)計時分復(fù)用 頻分復(fù)用：所有用戶在同樣的時間占用不同的帶寬資源。時分復(fù)用：所有用戶在不同的時間占用同樣的頻帶寬度。,頻分復(fù)用,,頻率,時間,,,,,,頻率 1,頻率 2,頻率 3,頻率 4,頻率 5,,頻分復(fù)用,長途干線最初采用頻分復(fù)用 FDM 的傳輸方式FDM (Frequen

16、cy Division Multiplexing)目前我國長途通信線路已實現(xiàn)了數(shù)字化，因而現(xiàn)在的模擬通信電路就只剩下從用戶電話機到市話交換機之間的這一段幾公里長的用戶線上。,時分復(fù)用,,頻率,時間,B,C,D,B,C,D,B,C,D,B,C,D,…,,時分復(fù)用,,頻率,時間,C,D,C,D,C,D,A,A,A,A,C,D,…,,時分復(fù)用,,頻率,時間,B,D,B,D,B,D,A,A,A,A,B,D,…,,時分復(fù)用,,頻率,時間,B,C

17、,B,C,B,C,A,A,A,A,B,C,…,,,E1 的時分復(fù)用幀,,,,2.048 Mb/s,傳輸線路,,,,,,,,,,,,,,,,,,CH0,CH16,CH17,CH15,CH15,CH16,CH17,CH31,CH31,CH0,CH1,CH1,…,…,…,…,,,,,,,,,,,,,,時分復(fù)用幀,,,,,CH0,,CH1,,CH2,,…,,CH15,,CH16,,CH17,,,,CH30,,CH31,,CH0,…,,,,,,,

18、8 bit,t,時分復(fù)用幀,時分復(fù)用幀,,,,T = 125 us,,,,,,,15 個話路,,15 個話路,,,時分復(fù)用可能會造成線路資源的浪費,,,,,,,,,,,,A,B,C,D,,,a,a,b,b,c,d,b,c,a,t,t,t,t,t,,,,,,,,,,,,,,,4 個時分復(fù)用幀,#1,,,,,④,③,②,①,,,,a,c,b,,,,,,,c,d,時分復(fù)用,#2,#3,#4,,,,,用戶,,,,,統(tǒng)計時分復(fù)用 STDM,,,

19、,,,,,用戶,,,,,A,B,C,D,,a,b,c,d,t,t,t,t,t,,,,,,,,,,,,,3 個 STDM 幀,#1,,,,,④,③,②,①,,,,a,c,b,,,,,a,b,b,c,a,c,d,,,,,,,,#2,#3,統(tǒng)計時分復(fù)用,,,,,,,,1550 nm 0 1551 nm 1 1552 nm 2 1553 nm 3 1554

20、 nm 4 1555 nm 5 1556 nm 6 1557 nm 7,0 1550 nm 1 1551 nm 2 1552 nm 3 1553 nm 4 1554 nm 5 1555 nm 6 15

21、56 nm 7 1557 nm,波分復(fù)用 WDM,波分復(fù)用就是光的頻分復(fù)用。,8 ? 2.5 Gb/s1310 nm,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,20 Gb/s,,,,,,,,,,,,,,復(fù)用器,分用器,EDFA,,,,,120 km,碼分復(fù)用 CDMA,常用的名詞是碼分多址 CDMA (Code Division Multiple Access)。各用戶使用經(jīng)過特殊挑

22、選的不同碼型，因此彼此不會造成干擾。這種系統(tǒng)發(fā)送的信號有很強的抗干擾能力，其頻譜類似于白噪聲，不易被敵人發(fā)現(xiàn)。 每一個比特時間劃分為 m 個短的間隔，稱為碼片(chip)。,碼片序列(chip sequence),每個站被指派一個惟一的 m bit 碼片序列。如發(fā)送比特 1，則發(fā)送自己的 m bit 碼片序列。如發(fā)送比特 0，則發(fā)送該碼片序列的二進(jìn)制反碼。 例如，S 站的 8 bit 碼片序列是 00011011。發(fā)送比特

23、1 時，就發(fā)送序列 00011011，發(fā)送比特 0 時，就發(fā)送序列 11100100。S 站的碼片序列：(–1 –1 –1 +1 +1 –1 +1 +1),CDMA 的重要特點,每個站分配的碼片序列不僅必須各不相同，并且還必須互相正交(orthogonal)。在實用的系統(tǒng)中是使用偽隨機碼序列。,碼片序列的正交關(guān)系,令向量 S 表示站 S 的碼片向量，令 T 表示其他任何站的碼片向量。 兩個不同站的碼片序列正交，就是向量 S 和T

24、 的規(guī)格化內(nèi)積(inner product)都是 0：,,,(2-4),碼片序列的正交關(guān)系舉例,令向量 S 為(–1 –1 –1 +1 +1 –1 +1 +1)，向量 T 為(–1 –1 +1 –1 +1 +1 +1 –1)。 把向量 S 和 T 的各分量值代入(2-4)式就可看出這兩個碼片序列是正交的。,,,任何一個碼片向量和該碼片向量自己的規(guī)格化內(nèi)積都是1 。一個碼片向量和該碼片反碼的向量的規(guī)格化內(nèi)積值是 –1。,正交關(guān)系

25、的另一個重要特性,,,,CDMA 的工作原理,,,,,S 站的碼片序列 S,,,,,,,,,,,,,,,,1,,,,,,,,,1,0,t,t,t,t,t,t,,m 個碼片,,,,,t,,,S 站發(fā)送的信號 Sx,T 站發(fā)送的信號 Tx,總的發(fā)送信號 Sx + Tx,規(guī)格化內(nèi)積 S ? Sx,規(guī)格化內(nèi)積 S ? Tx,,數(shù)據(jù)碼元比特,發(fā)送端,接收端,,,傳輸媒體（傳輸介質(zhì)）,0、磁介質(zhì)1、雙絞線twisted pair（UTP、

26、STP）2、同軸電纜（細(xì)纜、粗纜、寬帶同 軸電纜）3、光纜（單模、多模）4、無線傳輸（微波、紅外線、激光）,傳輸媒體（傳輸介質(zhì)）,1、雙絞線（1）無屏蔽雙絞線（Unshielded Twisted Pair，UTP） 粗約1mm的互相絕緣的一對銅線扭在一起，雙絞的結(jié)構(gòu)是為了減少相鄰導(dǎo)線的電磁于擾。 分為三類、四類、五類線，五類線利用增加纏繞密度

27、、高質(zhì)量絕緣材料改善了傳輸媒體的性質(zhì)。 五類線在 100m內(nèi)可傳送達(dá)100Mbps以上的速度。,各種電纜,銅線,銅線,聚氯乙烯 套層,聚氯乙烯套層,屏蔽層,絕緣層,絕緣層,外導(dǎo)體屏蔽層,絕緣層,絕緣保護(hù)套層,,內(nèi)導(dǎo)體,無屏蔽雙絞線 UTP,屏蔽雙絞線 STP,同軸電纜,,,,,,,,,,,雙絞線,組建局域網(wǎng)絡(luò)所用的雙絞線是一種由4對線（即8根線）組成的，其中每根線的材質(zhì)有銅線和銅包的鋼線兩類。 一般來說，雙絞線

28、電纜中的8根線是成對使用的，而且每一對都相互絞合在一起，絞合的目的是為了減少對相鄰線的電磁干擾。雙絞線分為屏蔽雙絞線（STP）和非屏蔽雙絞線（UTP）。目前，在局域網(wǎng)中常用到的雙絞線是非屏蔽雙絞線（UTP），它又分：3類、4類、5類、超5類、6類和7類。雙絞線的這8根線的引腳定義如下：,,一類雙絞線：專為電話系統(tǒng)設(shè)計，1-2Mbps二類雙絞線：語音及低速數(shù)據(jù)傳送，<4Mbps三類雙絞線：以太網(wǎng)（10Mbps)，最高達(dá)16M

29、bps四類雙絞線：用于10Base-T或100Base-T4，速率由16Mbps提高到20Mbps五類雙絞線：增加了繞線密度，使用高質(zhì)量的絕緣材料，最高傳輸速度為100Mbps，用于100Base-T和10Base-T超五類雙絞線：CAT-5e，主用于1000Base-T,使用全部4對線六類雙絞線：2002年6月17日，TIA/EIA公布綜合布線六類標(biāo)準(zhǔn),雙絞線,,,雙絞線,在局域網(wǎng)，雙絞線主要是用來連接計算機網(wǎng)卡到集線器或通過

30、集線器之間級聯(lián)口的級聯(lián)，有時也可直接用于兩個網(wǎng)卡之間的連接或不通過集線器級聯(lián)口之間的級聯(lián)，但它們的接線方式各有不同。 EIA-568A：白綠、綠、白橙、藍(lán)、白藍(lán)、橙、白褐、褐 EIA-568B：白橙、橙、白綠、藍(lán)、白藍(lán)、綠、白褐、褐,常規(guī)雙絞線接法(直通）,交叉雙絞線接法（扭結(jié)）,雙絞線,傳輸媒體（傳輸介質(zhì)）,1、雙絞線（2）屏蔽雙絞線（STP） 是在雙絞線的外面再加上一個用金屬絲編織的屏蔽層。使其誤碼率明顯

31、下降，約10－6－10－8 100m內(nèi)可傳送達(dá)500Mbps以上的速度。通常使用使用的傳輸速率為16Mbps,傳輸媒體（傳輸介質(zhì)）,2、同軸電纜（1）寬帶電纜：阻抗為75歐姆同軸電纜。,傳輸媒體（傳輸介質(zhì)）,2、同軸電纜（2）基帶電纜 主要有RG－58的細(xì)纜和RG－8的粗纜 用于數(shù)據(jù)通信、傳輸基帶信號且使用曼徹斯特編碼。小于1km時，速率可達(dá)50Mbps，其誤碼率為10－7－10－11，一般為10

32、Mbps。阻抗為50歐姆。,分類：粗纜、細(xì)纜粗纜：用于10Base-5，布線距離達(dá)500米，可靠性好，安裝時需采用特殊的裝置，不需切斷電纜。安裝、維護(hù)較困難，且造價高細(xì)纜：用于10Base-2，<180米，最多4個中繼器。建網(wǎng)時需：BNC頭網(wǎng)卡、T頭、50歐終結(jié)器，帶BNC接頭的RG-58 A/U網(wǎng)線。,同軸電纜,,傳輸媒體（傳輸介質(zhì)）,3、光纜 光纖由非常透明的石英玻璃或塑料制成的細(xì)絲，纖芯直徑小于100微米。目前達(dá)到1

33、00Gbps，將來可達(dá)到帶寬>50Tbps,,光線在光纖中的折射,,,,,,,,,,,折射角,入射角,,,,,,,,,,,包層（低折射率的媒體）,,包層（低折射率的媒體）,纖芯（高折射率的媒體）,,,包層,,纖芯,,光纖的工作原理,,,,,,,高折射率(纖芯),低折射率(包層),,,光線在纖芯中傳輸?shù)姆绞绞遣粩嗟厝瓷?,多模光纖與單模光纖,,,,,,,多模光纖,傳輸媒體（傳輸介質(zhì)）,3、光纜（1）多模光纖：纖芯直徑＞

34、5微米，傳輸原理光的全反射。每束光都有不同模式。,傳輸媒體（傳輸介質(zhì)）,3、光纜（2）單模光纖：纖芯直徑＜5微米，接近于光的波長，光纖如一個波導(dǎo)，無反射并沿直線傳播。50Gbps可達(dá)100km。,3、光纜光纖每公里衰減的分貝 P80 =10 lg （傳輸?shù)哪芰?接收的能量）光纖連接通過連接器連接，光纖插入到光纖插口。損失10~20%的光機械接合，切割好的光纖頭放在特殊套中。損失10%的光熔接。衰減小。,傳輸媒體（傳

35、輸介質(zhì)）,傳輸媒體（傳輸介質(zhì)）,4、無線傳輸電磁波譜與通信用途。P85低頻：較好穿透障礙物，能量衰減快。高頻：直線，受障礙物阻擋。跳頻擴頻：發(fā)送方每秒幾百次地從一種頻率跳到另一種頻率。（防止人為干擾、反射信號干擾，用于軍事）直接序列擴頻：將信號展開在一個很寬的頻段上。用于商業(yè)領(lǐng)域。 電磁頻譜的分配：ITU-R組織、政府。ISM（Industrial,Scientific,Medical）用于非授權(quán)用途。美國ISM頻段P89，

36、（功率小于1W設(shè)備不需FCC許可），藍(lán)牙與某些802.11工作在2.4G頻段。802.11a工作在5.7G。,傳輸媒體（傳輸介質(zhì)）,4、無線傳輸（1）微波：指頻率為300MHz－300GHz的電波，既可傳輸模擬信號，又可傳輸數(shù)字信號，并且容量大。易被雨水吸收。通常與衛(wèi)星通信組合。（2）紅外線：1.5Mbps時僅能達(dá)1.6km。不能通過固體物質(zhì)。是全數(shù)字的通信。（3）激光：全數(shù)字通信，方向性好，但會污染環(huán)境。（4）通信衛(wèi)星：衛(wèi)星安

37、裝高度P92、,公共交換電話網(wǎng)絡(luò)（PSTN）,DSL（Digital Subscriber Lines）：數(shù)字用戶線路。ADSL（Asymmetric DSL）：非對稱數(shù)字用戶線路。去除了濾波器所建的3100Hz（300~3400Hz）的帶寬限制。原理：分成三個頻段（共1.1MHz），POTS（傳統(tǒng)的簡單電話服務(wù)）、上行數(shù)據(jù)流和下行數(shù)據(jù)流。DMT（離散的多信道調(diào)制）頻段劃分方法：將1.1MHz頻譜分成256條獨立的信道，每條信道

38、4312.5Hz。信道0用于POTS，1~5未用。250條中，一條用于上行控制，一條用于下行控制，其他全部用于用戶數(shù)據(jù)。ADSL標(biāo)準(zhǔn)（ANSI T1.413）：下行8Mbps，上行1Mbps。通常下行1Mbps或512Kbps，上行256kbps或64kbps。,公共交換電話網(wǎng)絡(luò)（PSTN）,ADSL設(shè)備配置圖P112用戶端組成：NID（網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)備）、分離器（splitter）、ADSL調(diào)制解調(diào)器。分離器（splitter）

39、：模擬濾波器，將0~4000Hz與數(shù)據(jù)分開。ADSL調(diào)制解調(diào)器：一個數(shù)字信號處理器，相當(dāng)于一組256QAM調(diào)制解調(diào)器，分別工作于不同頻率。端局組成：分離器、DSLAM（數(shù)字用戶線路訪問復(fù)用器）,SONET/SDH,SONET（同步光纖網(wǎng)絡(luò)）：光纖TDM系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)，由Bellcore于1985年開始制定，1989年產(chǎn)生。SDH（同步數(shù)字系列）：CCITT（ITU即國際電信聯(lián)盟的前身）制定與SONET相類似的標(biāo)準(zhǔn)。每幀SONET 需

40、125us，大小810字節(jié)，總的數(shù)據(jù)傳輸率為51.84Mbps（基本的SONET信道，STS -1 （同步傳輸信號）），SONET干線為STS-1的倍數(shù)。ATM（異步傳輸模式）,“交換”的含義,在這里，“交換”(switching)的含義是：轉(zhuǎn)接——把一條電話線轉(zhuǎn)接到另一條電話線，使它們連通起來。從通信資源的分配角度來看，“交換”就是按照某種方式動態(tài)地分配傳輸線路的資源。,電路交換的特點,電路交換必定是面向連接的。 電路交換的三

41、個階段：建立連接通信釋放連接,電路交換舉例,A 和 B 通話經(jīng)過四個交換機通話在 A 到 B 的連接上進(jìn)行,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,(,(,,,,,,,,,,,,,,,,,(,(,交換機,交換機,交換機,交換機,用戶線,用戶線,中繼線,中繼線,B,D,C,A,,電路交換舉例,C 和 D 通話只經(jīng)過一個本地交換機通話在 C 到 D 的連接上進(jìn)行,,,,,,,,,,,,,,,,

42、,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,(,(,,,,,,,,,,,,,,,,,(,(,交換機,交換機,交換機,交換機,用戶線,用戶線,中繼線,中繼線,B,D,C,A,電路交換傳送計算機數(shù)據(jù)效率低,計算機數(shù)據(jù)具有突發(fā)性。這導(dǎo)致通信線路的利用率很低。,,報文,分組交換的原理（一）,在發(fā)送端，先把較長的報文劃分成較短的、固定長度的數(shù)據(jù)段。,數(shù) 據(jù),數(shù) 據(jù),數(shù) 據(jù),分組交換的原理（二）,每一個數(shù)據(jù)段前面添加上

43、首部構(gòu)成分組。,首部,首部,首部,請注意：現(xiàn)在左邊是“前面”,分組交換的原理（三）,分組交換網(wǎng)以“分組”作為數(shù)據(jù)傳輸單元。依次把各分組發(fā)送到接收端（假定接收端在左邊）。,分組首部的重要性,每一個分組的首部都含有地址等控制信息。分組交換網(wǎng)中的結(jié)點交換機根據(jù)收到的分組的首部中的地址信息，把分組轉(zhuǎn)發(fā)到下一個結(jié)點交換機。用這樣的存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式，分組就能傳送到最終目的地。,分組交換的原理（四）,接收端收到分組后剝?nèi)ナ撞窟€原成報文。,數(shù)

44、 據(jù),首部,數(shù) 據(jù),首部,數(shù) 據(jù),首部,收到的數(shù)據(jù),數(shù) 據(jù),數(shù) 據(jù),數(shù) 據(jù),分組交換的原理（五）,最后，在接收端把收到的數(shù)據(jù)恢復(fù)成為原來的報文。這里我們假定分組在傳輸過程中沒有出現(xiàn)差錯，在轉(zhuǎn)發(fā)時也沒有被丟棄。,請注意首部的位置,接收端在發(fā)送端的左方時，首部往往畫在分組的左方。接收端在發(fā)送端的右方時，首部往往畫在分組的右方。,分組交換網(wǎng)的示意圖,,,,,,,,,,,,,H1,A,,,分

45、組交換網(wǎng),B,D,E,C,H5,H6,H4,H2,H3,,,,H1 向 H5 發(fā)送分組,H2 向 H6 發(fā)送分組,,,,,注意分組路徑的變化！,結(jié)點交換機,主機,,,注意分組的存儲轉(zhuǎn)發(fā)過程,,,,,,,,,,,,,H1,A,,,分組交換網(wǎng),B,D,E,C,H5,H6,H4,H2,H3,,H1 向 H5 發(fā)送分組,結(jié)點交換機,主機,,在結(jié)點交換機 A 暫存查找轉(zhuǎn)發(fā)表找到轉(zhuǎn)發(fā)的端口,,,在結(jié)點交換機 C 暫存查找轉(zhuǎn)發(fā)表找到轉(zhuǎn)發(fā)的端口

46、,,在結(jié)點交換機 E 暫存查找轉(zhuǎn)發(fā)表找到轉(zhuǎn)發(fā)的端口,,最后到達(dá)目的主機 H5,注意結(jié)點交換機有多個端口,,,,,,,,,,,,,A,B,C,D,E,,H1,H5,H2,H4,H3,H6,,高速鏈路,結(jié)點交換機,1234,1234,1 2 3 4,1 2 3 4,1 2 3 4,結(jié)點交換機,在結(jié)點交換機中的輸入和輸出端口之間沒有直接連線。結(jié)點交換機處理分組的過程是：把收到的分組先放入

47、緩存（暫時存儲）；查找轉(zhuǎn)發(fā)表，找出到某個目的地址應(yīng)從哪個端口轉(zhuǎn)發(fā)；把分組送到適當(dāng)?shù)亩丝谵D(zhuǎn)發(fā)出去。,主機和結(jié)點交換機的作用不同,主機是為用戶進(jìn)行信息處理的，并向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送分組，從網(wǎng)絡(luò)接收分組。結(jié)點交換機對分組進(jìn)行存儲轉(zhuǎn)發(fā)，最后把分組交付給目的主機。,分組交換的優(yōu)點,高效 動態(tài)分配傳輸帶寬，對通信鏈路是逐段占用。 靈活 以分組為傳送單位和查找路由。迅速 不必先建立連接就能向其他主機發(fā)送分組；充分使用鏈路的帶寬。可

48、靠 完善的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議；自適應(yīng)的路由選擇協(xié)議使網(wǎng)絡(luò)有很好的生存性。,分組交換帶來的問題,分組在各結(jié)點存儲轉(zhuǎn)發(fā)時需要排隊，這就會造成一定的時延。 分組必須攜帶的首部（里面有必不可少的控制信息）也造成了一定的開銷。,存儲轉(zhuǎn)發(fā)原理并非完全新的概念,在 20 世紀(jì) 40 年代，電報通信也采用了基于存儲轉(zhuǎn)發(fā)原理的報文交換(message switching)。 報文交換的時延較長，從幾分鐘到幾小時不等?，F(xiàn)在報文交換已經(jīng)很少有人使用了。,三

49、種交換的比較,,,A B C D,A B C D,A B C D,,,,,報文交換,電路交換,分組交換,,t,,,,,,,,,,,,,,物理層標(biāo)準(zhǔn)舉例 EIA-232-E 接口標(biāo)準(zhǔn),DTE (Data Terminal Equipment) 是數(shù)據(jù)終端設(shè)備，是具有一定的數(shù)據(jù)處理能力和發(fā)送、接收

50、數(shù)據(jù)能力的設(shè)備。DCE (Data Circuit-terminating Equipment)是數(shù)據(jù)電路端接設(shè)備，它在 DTE 和傳輸線路之間提供信號變換和編碼的功能，并且負(fù)責(zé)建立、保持和釋放數(shù)據(jù)鏈路的連接。,DTE 通過 DCE 與通信傳輸線路相連,,,,,,,,,DTE,DCE,DCE,,串行比特傳輸,信號線與控制線,,,,,用戶環(huán)境,通信環(huán)境,用戶設(shè)施,,通信設(shè)施,DTE,信號線與控制線,,,用戶設(shè)施,,,用戶環(huán)境,,,EI

51、A-232/V.24 的信號定義,,,,,,,,,,,,,,,(1) 保護(hù)地,(2) 發(fā)送數(shù)據(jù),(3) 接收數(shù)據(jù),(4) 請求發(fā)送,(5) 允許發(fā)送,(6) DCE 就緒,(7) 信號地,(8) 載波檢測,(20) DTE 就緒,(22) 振鈴指示,,,,,,,DTE,DCE,計算機或終端,調(diào)制解調(diào)器,兩個 DTE 通過 DCE進(jìn)行通信的例子,,,,,EIA-232/ V.24 接口,,,調(diào)制解調(diào)器,,DTE-A,D

52、TE-B,DCE-A,DCE-B,,EIA-232/ V.24 接口,,調(diào)制解調(diào)器,,,網(wǎng) 絡(luò),利用虛調(diào)制解調(diào)器與兩臺計算機相連,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,插頭,插頭,插座,插座,計算機,虛調(diào)制解調(diào)器,計算機,（1）保護(hù)地,（2）發(fā)送,（3）接收,（4）請求發(fā)送,（5）允許發(fā)送,（6）DCE 就緒,（7）信號地,（8）載波檢測,（20）DTE 就緒,（22）振鈴指示,（1）保護(hù)地,（2）發(fā)送,（