3计算机通信基础3解析课件.ppt

1、 通信的目的是交换信息，通信的目的是交换信息，信息的载体可以是数字、文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、字、语音、图形或图像，计算机产生的信息一般是字母、数字、语音、图形或图像的组合。数字、语音、图形或图像的组合。为了传送这些信息，首先要将字母、数字、语音、图为了传送这些信息，首先要将字母、数字、语音、图形或图像用二进制代码的数据来表示。形或图像用二进制代码的数据来表示。为了传输二进制代码的数据，必须将它们用模拟或数为了传输二进制代码的数据，必须将它们用模拟或数字信号编码的方式表示。字信号编码的方式表示。u 信息基本概念信息基本概念 数据通信是指在不同计

2、算机之间传送表示字母、数据通信是指在不同计算机之间传送表示字母、数字、符号的二进制代码数字、符号的二进制代码(0(0、1 1比特序列比特序列)的模拟的模拟或数字信号的过程。或数字信号的过程。数据与信息的主要区别在于：数据是用二进制数据与信息的主要区别在于：数据是用二进制比特序列表示的文本、数字、语音、图形、图像比特序列表示的文本、数字、语音、图形、图像与视频；信息是对数据的二进制比特序列所表示与视频；信息是对数据的二进制比特序列所表示意义的解释。意义的解释。u 数据基本概念数据基本概念 信号 信号是数据在传输过程中电信号的表示形式。信号是数据在传输过程中电信号的表示形式。模拟信号和数字信号模拟

3、信号和数字信号 模拟信号（模拟信号（analog signalanalog signal）的信号电平是连续变化的，）的信号电平是连续变化的，在两个峰值之间来回振荡，连续变化的信号。在两个峰值之间来回振荡，连续变化的信号。数字信号（数字信号（digital signaldigital signal）是用两种不同的电平去表）是用两种不同的电平去表示示0 0、1 1比特序列的电压脉冲信号，数字信号总是在两个比特序列的电压脉冲信号，数字信号总是在两个确定的值之间来回变换。确定的值之间来回变换。按照在传输介质上传输的信号类型，通信系统分按照在传输介质上传输的信号类型，通信系统分为模拟通为模拟通 信系统与

4、数字通信系统两种。信系统与数字通信系统两种。u信号基本概念 通信系统的组成通信系统的组成通信是指信息的传输，通信具有三个基本要素通信是指信息的传输，通信具有三个基本要素 信源：信息的发送者信源：信息的发送者信宿：信息的接收者信宿：信息的接收者载体：信息的传输媒体载体：信息的传输媒体 信源信源变换器变换器信道信道反变换器反变换器信宿信宿干扰源干扰源信息信息informationinformation信息信息变换器：将信源发出的信息变换成适合在信道上传输的信号。反变换器反变换器：提供与变换器提供与变换器相反的功能，将从信道上接相反的功能，将从信道上接收的电（或光）信号变换成收的电（或光）信号变换成

5、信宿可以接收的信息。信宿可以接收的信息。信道的分类有线信道：一对导线构成一条有线信道。有线信道：一对导线构成一条有线信道。无线信道：发送方（信源）使用高频发射机和定向天线无线信道：发送方（信源）使用高频发射机和定向天线 发射信号，接收方（信宿）通过接收天线和发射信号，接收方（信宿）通过接收天线和 接收机接收信号。接收机接收信号。模拟信道：传送模拟信号的信道模拟信道：传送模拟信号的信道 数字信道：传送数字信号的信道数字信道：传送数字信号的信道通信线路通信线路 噪声源噪声源简单的数据通信系统模型简单的数据通信系统模型数 据数 据终终 端端数 据数 据终终 端端信号变换器信号变换器信号变换器信号变换

6、器 数字通信和模拟通信数字通信和模拟通信(a)数字信道信源编码器解码器信宿(c)模拟信道信源调制器解调器信宿(b)数字信道信源编码器解码器信宿 数字通信和模拟通信数字通信和模拟通信(a)数字信道信源编码器解码器信宿(c)模拟信道信源调制器解调器信宿(b)数字信道信源编码器解码器信宿 数字通信和模拟通信数字通信和模拟通信(a)数字信道信源编码器解码器信宿(c)模拟信道信源调制器解调器信宿(b)数字信道信源编码器解码器信宿 数字通信和模拟通信数字通信和模拟通信(a)数字信道信源编码器解码器信宿(c)模拟信道信源调制器解调器信宿(b)数字信道信源编码器解码器信宿 数字通信和模拟通信数字通信和模拟通信

7、(a)数字信道信源编码器解码器信宿(c)模拟信道信源调制器解调器信宿(b)数字信道信源编码器解码器信宿 数字通信和模拟通信数字通信和模拟通信(a)数字信道信源编码器解码器信宿(c)模拟信道信源调制器解调器信宿(b)数字信道信源编码器解码器信宿 数字通信和模拟通信数字通信和模拟通信(a)数字信道信源编码器解码器信宿(c)模拟信道信源调制器解调器信宿(b)数字信道信源编码器解码器信宿 数字通信和模拟通信数字通信和模拟通信(a)数字信道信源编码器解码器信宿(c)模拟信道信源调制器解调器信宿(b)数字信道信源编码器解码器信宿 数字通信和模拟通信数字通信和模拟通信(a)数字信道信源编码器解码器信宿(c)

8、模拟信道信源调制器解调器信宿(b)数字信道信源编码器解码器信宿 数字通信和模拟通信数字通信和模拟通信(a)数字信道信源编码器解码器信宿(c)模拟信道信源调制器解调器信宿(b)数字信道信源编码器解码器信宿 数字通信和模拟通信数字通信和模拟通信(a)数字信道信源编码器解码器信宿(c)模拟信道信源调制器解调器信宿(b)数字信道信源编码器解码器信宿 数字通信和模拟通信数字通信和模拟通信(a)数字信道信源编码器解码器信宿(c)模拟信道信源调制器解调器信宿(b)数字信道信源编码器解码器信宿(a)数字信道信源编码器解码器信宿(c)模拟信道信源调制器解调器信宿(b)数字信道信源编码器解码器信宿(a)数字信道信

9、源信源编码器解码器信宿信宿(c)模拟信道模拟信道信源信源调制器调制器解调器解调器信宿信宿(b)数字信道信源编码器解码器信宿 数据传输类型数据传输类型传输信号传输信号数字信号数字信号模拟信号模拟信号表示方式表示方式数字数据信号数字数据信号模拟数据信号模拟数据信号传输方式传输方式频带传输频带传输基带传输基带传输数据在通信线路上传输是有方向的。根据数据在线路数据在通信线路上传输是有方向的。根据数据在线路上的传输方向及其与时间的关系，串行数据通信有单工上的传输方向及其与时间的关系，串行数据通信有单工通信、半双工通信和全双工通信三种通信方式。通信、半双工通信和全双工通信三种通信方式。v 单工通信：单工通

10、信：在通信线路上，数据只可按一个固定的在通信线路上，数据只可按一个固定的方向传送而不能进行相反方向传送的通信方式。方向传送而不能进行相反方向传送的通信方式。v 半双工通信：半双工通信：又称为双向分时通信。数据可以双向又称为双向分时通信。数据可以双向传输，但不能同时进行，在任一时刻只允许在一个方向传输，但不能同时进行，在任一时刻只允许在一个方向上传输主信息的通信方式。在不工作时，双方均处于接上传输主信息的通信方式。在不工作时，双方均处于接收状态。收状态。v 全双工通信：全双工通信：可同时双向传输数据的通信方式。可同时双向传输数据的通信方式。发送设备发送设备接收设备接收设备数据流数据流(a)单工通

11、信单工通信发送设备发送设备数据流(b)半双工通信半双工通信接收设备接收设备发送设备发送设备接收设备接收设备数据流发送设备发送设备(c)全双工通信全双工通信接收设备接收设备接收设备接收设备发送设备发送设备数据流数据流数据流u按数据通信方式广播属于（）按数据通信方式广播属于（）uA半双工通信半双工通信 B单双工通信单双工通信 C全双工通全双工通信信u按数据通信方式遥控通信属于（）按数据通信方式遥控通信属于（）uA单双工通信单双工通信 B半双工通信半双工通信 C全双工通全双工通信信u按数据通信方式电话通信属于（）按数据通信方式电话通信属于（）uA单双工通信单双工通信 B半双工通信半双工通信 C全双工

12、通全双工通信信单工方式功能单一，只适应于某些专单工方式功能单一，只适应于某些专用场合；用场合；全双工方式效率高，但以增加一条传全双工方式效率高，但以增加一条传输通道为代价；若增加的是物理线路，输通道为代价；若增加的是物理线路，对远距离通信开销太大，若在一条线路对远距离通信开销太大，若在一条线路上采用上采用技术，则必须有相应的技术，则必须有相应的设备；设备；半双工方式在软件控制下双方切换，半双工方式在软件控制下双方切换，影响效率，但系统成本低，在实际的异影响效率，但系统成本低，在实际的异步通信中多用。步通信中多用。发发 送送 设设 备备接接收收设设备备01101001接收收设设备备发发送送设设

13、备备011010010110100101101001串行传输串行传输-利用一条线路，逐个传送比特位的传输方式利用一条线路，逐个传送比特位的传输方式。发送方必须先确认发送字节的高位还是低位。接收发送方必须先确认发送字节的高位还是低位。接收方接收时以同样的顺序进行接收。方接收时以同样的顺序进行接收。但是由于信号的干扰存在，数据传输的过程当中可但是由于信号的干扰存在，数据传输的过程当中可能会导致一些数据遭到破坏，需要重新发送这些数据能会导致一些数据遭到破坏，需要重新发送这些数据，要求发送方的数据中一定要包含，要求发送方的数据中一定要包含。所。所以采用串行传输，数据一定要加入以采用串行传输，数据一定要

14、加入标识符标识符，即解决数据传送过程中的，即解决数据传送过程中的问题。一般采用问题。一般采用两种方法。两种方法。u并行传输并行传输-同时可以传输多个比特，构同时可以传输多个比特，构成一个字符的几位二进制位在相应位数成一个字符的几位二进制位在相应位数的并行信道上进行传输。每个比特使用的并行信道上进行传输。每个比特使用一条独立的线路。如要传送一个字节数一条独立的线路。如要传送一个字节数据，需要使用据，需要使用8个信道来进行并行传输。个信道来进行并行传输。这样的方式使发送和接收方不需要进行这样的方式使发送和接收方不需要进行字符同步，即在放送方的数据中不需要字符同步，即在放送方的数据中不需要增加开始和

15、结束标识符。增加开始和结束标识符。并行传输不适合长距离通信，因为使用多条导线，并行传输不适合长距离通信，因为使用多条导线，长距离通信使得线路昂贵；长距离通信需要一定强度和较长距离通信使得线路昂贵；长距离通信需要一定强度和较粗的导线来减少信号衰减，因此多条导线也不实际。粗的导线来减少信号衰减，因此多条导线也不实际。例如：主机和打印机、显示器、硬盘等外围设备的连接例如：主机和打印机、显示器、硬盘等外围设备的连接。串行传输使用的线路少，因此价格低，长距离传输更加可靠串行传输使用的线路少，因此价格低，长距离传输更加可靠。由于每次只能发送一个比特，所以速度较慢。由于每次只能发送一个比特，所以速度较慢。在

16、串行通信中，在串行通信中，通信双方的收通信双方的收发数据必须一致，才能使接收方准确地区分发数据必须一致，才能使接收方准确地区分和接收发送方发送的每一位数据，保证接收和接收发送方发送的每一位数据，保证接收的数据和发送的相同，这就是同步。的数据和发送的相同，这就是同步。串行通信系统能否可靠而有效地工作，串行通信系统能否可靠而有效地工作，在很大程度上依赖于是否能很好实现同步。在很大程度上依赖于是否能很好实现同步。u异步传输异步传输(asynchronous)异步传输的工作原理是：每异步传输的工作原理是：每个字个字符符作为一个单元独立传输，字作为一个单元独立传输，字符符之间的传输间隔任之间的传输间隔任

17、意。为了标志字意。为了标志字符符的开始和结尾，在每个字符的开始加的开始和结尾，在每个字符的开始加一位起始位，结尾加一位起始位，结尾加1位或位或2位停止位，构成一个个的位停止位，构成一个个的“字符字符”。这里的。这里的“字符字符”指异步传输的数据单元如下图指异步传输的数据单元如下图所示：所示：0 1 0 0 0 0 0 1 0起起始始位位校校验验位位停停止止位位字符字符1字符字符2字符字符3字符字符4字符间隔字符间隔七位信息位七位信息位同步传输同步传输 同步传输方式不是对每个字符单独进行同步，而是同步传输方式不是对每个字符单独进行同步，而是对一组字符组成的数据块进行同步。同步的方法不是加一位对一

18、组字符组成的数据块进行同步。同步的方法不是加一位停止位，而是在数据块前面加特殊模式的位组合停止位，而是在数据块前面加特殊模式的位组合(如如01111110)或同步字符或同步字符(SYN)，并且通过位填充或字符填充技术保证数据，并且通过位填充或字符填充技术保证数据块中的数据不会与同步字符混淆块中的数据不会与同步字符混淆同步传输同步传输不需要在发送端和接收端之间传输不需要在发送端和接收端之间传输时钟信号，而是靠它的起始位和停止位来确定时钟信号，而是靠它的起始位和停止位来确定的。因此实现简单，控制容易，如果出现错误的。因此实现简单，控制容易，如果出现错误，只需重发一个字符即可；但传输效率较低，只需重

19、发一个字符即可；但传输效率较低，开销大。适于低速率场合开销大。适于低速率场合（如（如RS-232C串口）串口）。传输效率高，开销小，但收发双传输效率高，开销小，但收发双方需建立同步时钟，实现和控制比较复杂；在方需建立同步时钟，实现和控制比较复杂；在传输的数据中有一位出错，就必须重新传输整传输的数据中有一位出错，就必须重新传输整个数据块。同步传输方式适合于高速场合。个数据块。同步传输方式适合于高速场合。两种同步技术的比较两种同步技术的比较由计算机或终端等数字设备直接发出的二进由计算机或终端等数字设备直接发出的二进制数字信号形式称为方波，即制数字信号形式称为方波，即“1”或或“0”，分别用高，分别

20、用高电平或低电平表示，人们把方波固有的频带称为基带。电平或低电平表示，人们把方波固有的频带称为基带。方波电信号称为基带信号。方波电信号称为基带信号。在线路中直接传送数字信号的电脉冲。在线路中直接传送数字信号的电脉冲。基带信号不加调制而直接在通信线路中进行传输，它将基带信号不加调制而直接在通信线路中进行传输，它将占用线路的全部带宽。占用线路的全部带宽。返回返回基带信号绝大部分是数字信号。基带传基带信号绝大部分是数字信号。基带传输占用传输媒体的整个带宽，可以利用输占用传输媒体的整个带宽，可以利用时分时分多路复用（多路复用（TDM）技术提高传输信道的利用技术提高传输信道的利用率。率。基带信号一网段传

21、输距离超过基带信号一网段传输距离超过2km时，需时，需加接中继器将信号放大后才能延伸，在加接中继器将信号放大后才能延伸，在LAN中具体应用时还与采用的传输介质有关。中具体应用时还与采用的传输介质有关。计算机网络内主要采用基带传输，局域网计算机网络内主要采用基带传输，局域网（LAN）一般都采用基带传输。）一般都采用基带传输。将基带信号调制成模拟信号来传输即频带传输。将基带信号调制成模拟信号来传输即频带传输。频带传输不仅解决了数字信号可用电话线路（模频带传输不仅解决了数字信号可用电话线路（模拟信道）传输，而且可以采用拟信道）传输，而且可以采用频分多路复用（频分多路复用（FDM）技术）技术提高传输信

22、道利用率，实现宽带传输。提高传输信道利用率，实现宽带传输。将信道分成多个子信道，分别传送音频、视频和将信道分成多个子信道，分别传送音频、视频和数字信号，它是一种将传输介质（如数字信号，它是一种将传输介质（如75同轴电缆同轴电缆）的频带宽度交替使用的信息传输方式（）的频带宽度交替使用的信息传输方式（300400MHz），称为宽带传输。），称为宽带传输。即单位时间内所传送的二进制即单位时间内所传送的二进制码元的有效位数，单位为比特、秒（码元的有效位数，单位为比特、秒（b/s）对于二进制系统，比特率对于二进制系统，比特率=波特率。波特率。指数字信号在线路上的传输速率指数字信号在线路上的传输速率，单位

23、为，单位为Mbps。习惯上常用它表示网络的。习惯上常用它表示网络的数据传输速度。数据传输速度。指脉冲信号经调制后的传输速指脉冲信号经调制后的传输速率，它指单位时间内传输的码元数目，单率，它指单位时间内传输的码元数目，单位为位为Band（码元数（码元数/秒）。通常表示调制器秒）。通常表示调制器之间传输信号的速率。之间传输信号的速率。将数字信号在模拟信道上传输前，需用将数字信号在模拟信道上传输前，需用数字信号调制载波成模拟信号才能在模拟信数字信号调制载波成模拟信号才能在模拟信道上实现频带传输。道上实现频带传输。基本的调制方法有：调幅（基本的调制方法有：调幅（AM）、调频）、调频（FM）和调相（）和

24、调相（PM）（见）（见P6图图14）。）。AM方式方式:利用数字信号的值对载波的幅度进行控制利用数字信号的值对载波的幅度进行控制,使使载波的幅度随数字信号的值而改变。当数字信号为载波的幅度随数字信号的值而改变。当数字信号为“1”时时，传输载波；为，传输载波；为“0”时，不传输载波。时，不传输载波。AF方式：利用载波的频率变化来传输数字信息，使载方式：利用载波的频率变化来传输数字信息，使载波的频率随数字信号的值而改变。即两种不同载波频波的频率随数字信号的值而改变。即两种不同载波频率分别表示率分别表示“0”或或“1”。PM方式：载波的相位随数字信号改变而改变。方式：载波的相位随数字信号改变而改变。

25、u应用：应用：AM实现技术简单，但抗干扰能力差，很少采用；实现技术简单，但抗干扰能力差，很少采用；FM实现技术简单，且抗干扰能力较强，广泛用于载实现技术简单，且抗干扰能力较强，广泛用于载波频率不高的场合；波频率不高的场合；PM抗干扰能力强，但实现技术较复杂。实用中一抗干扰能力强，但实现技术较复杂。实用中一般采用般采用APK复合多级调制。复合多级调制。u目的：目的：使基带信号变换为频带信号，便于在模拟信道上使基带信号变换为频带信号，便于在模拟信道上进行远距离传输；同时便于信道多路复用。进行远距离传输；同时便于信道多路复用。数字信号的信源编码问题就是要解决数字数据数字信号的信源编码问题就是要解决数

26、字数据的数字信号二进制位的的数字信号二进制位的“0”0”、“1”1”值与二进制位值与二进制位识别两个问题。识别两个问题。可以由多种不同的形式的电脉冲信号的波形来可以由多种不同的形式的电脉冲信号的波形来表示。普遍用两种不同的电平来分别表示二进制数表示。普遍用两种不同的电平来分别表示二进制数字字“1”1”和和“0”0”，每位二进制符号和一个码元相对，每位二进制符号和一个码元相对应。应。因此，表示二进制数字的码元的形式不同，便因此，表示二进制数字的码元的形式不同，便产生不同的编码方法。产生不同的编码方法。常用的方法有：不归零码、曼彻斯特码和常用的方法有：不归零码、曼彻斯特码和 差分曼彻斯特码、差分曼

27、彻斯特码、CMICMI码。码。v NRZ编码编码：直接利用二进制数据信号（低电平表直接利用二进制数据信号（低电平表示二进制示二进制0，高电平表，高电平表1），传输时需要附加外同），传输时需要附加外同步信号线。步信号线。1 0 1 1 0 0 1 0 外时钟外时钟 同步信号同步信号二进制数据二进制数据 NRZ编码编码 曼彻斯特编码曼彻斯特编码 每个二进制位（码元）的中间都有电压跳变。用每个二进制位（码元）的中间都有电压跳变。用电压的正跳变（先正后负）表示电压的正跳变（先正后负）表示“1”，电压的负跳变，电压的负跳变（先负后正）表示（先负后正）表示“0”。由于跳变都发生在每一个码。由于跳变都发生在

28、每一个码元的中间位置（半个周期），接收端可以方便地利用元的中间位置（半个周期），接收端可以方便地利用它作为同步时钟，因此这种曼彻斯特编码又称为它作为同步时钟，因此这种曼彻斯特编码又称为“自自同步曼彻斯特编码同步曼彻斯特编码”。目前最广泛应用的以太局域网，。目前最广泛应用的以太局域网，在数据传输时就采用这种数字编码方式。在数据传输时就采用这种数字编码方式。在曼彻斯特编码的基础上，用每一位的起在曼彻斯特编码的基础上，用每一位的起始处有无跳变来表示始处有无跳变来表示“0”和和“1”，若有跳变，若有跳变则为则为“0”，无跳变则为，无跳变则为“1”，常用于令牌环，常用于令牌环网。而每一位中间的跳变只用来

29、作为同步的时网。而每一位中间的跳变只用来作为同步的时钟信号，所以它也是一中自同步编码。钟信号，所以它也是一中自同步编码。要注意的一个知识点是：使用曼码和差要注意的一个知识点是：使用曼码和差分曼码时，每传输分曼码时，每传输1bit的信息，就要求线路上的信息，就要求线路上有有2次电平状态变化（次电平状态变化（2波特），因此要实现波特），因此要实现100Mb/s的传输速率，就需要有的传输速率，就需要有200Mhz的带的带宽，即编码效率只有宽，即编码效率只有50%。差分曼彻斯特编码差分曼彻斯特编码 信号反转码。信号反转码。“1”码（信号）交替地用码（信号）交替地用正、负脉冲表示，而正、负脉冲表示，而“

30、0”码则用固定相位的码则用固定相位的一个周期方波表示。一个周期方波表示。CMI码码二进制码二进制码1110010CMI码码利用一条物理线路同时传输多利用一条物理线路同时传输多路信息的过程。这是路信息的过程。这是共享信道的应用。的应用。多路复用技术能把多个信源信号组合在一多路复用技术能把多个信源信号组合在一条物理线路上传输，使多个计算机或终端设条物理线路上传输，使多个计算机或终端设备共享信道资源，在远距离传输时可大大节备共享信道资源，在远距离传输时可大大节省电缆的安装和维护费用，提高信道的利用省电缆的安装和维护费用，提高信道的利用率。率。在广域网中常常采用多路复用技术在广域网中常常采用多路复用技

31、术.频分多路复用频分多路复用时分多路复用时分多路复用波分多路复用波分多路复用码分多路复用码分多路复用多路复用多路复用固定时分多路复用固定时分多路复用统计时分多路复用统计时分多路复用v 多路复用技术包括复用、传输和分离三多路复用技术包括复用、传输和分离三 个过程。个过程。v 实现多路复用功能的设备叫实现多路复用功能的设备叫多路复用器多路复用器。复用器成对使用。复用器成对使用。n个个输输入入多路复用原理图多路复用原理图。多路多路复用器复用器。多路多路复用器复用器n个个输输出出1 条线路条线路n 个信道个信道就是将具有一定带宽的信道分割为若干就是将具有一定带宽的信道分割为若干个有不同频带的子信道，每

32、个子信道供一个个有不同频带的子信道，每个子信道供一个用户使用。这样在线路中就可同时传送多个用户使用。这样在线路中就可同时传送多个不同频率的不同频率的v我们考虑一下中波无线电广播的例子，这是我们考虑一下中波无线电广播的例子，这是一条利用空间无线电波传输信号的物理通信一条利用空间无线电波传输信号的物理通信线路。中波广播频率的带宽是从线路。中波广播频率的带宽是从535 kHz到到1605 kHz。这个通信信道上又按照不同的频。这个通信信道上又按照不同的频率划分成为若干个子信道，每个子信道的带率划分成为若干个子信道，每个子信道的带宽是宽是9 kHz，每个子信道供给广播电台的一，每个子信道供给广播电台的

33、一个频道使用。例如天津广播电台交通频道的个频道使用。例如天津广播电台交通频道的中心频率是中心频率是567 kHz，生活频道的中心频率，生活频道的中心频率是是1386 kHz。各个广播电台在这些子信道上。各个广播电台在这些子信道上同时进行信号传输而互不干扰，这就是一个同时进行信号传输而互不干扰，这就是一个由频率进行划分的多路复用技术的具体例子由频率进行划分的多路复用技术的具体例子。vFDM在无线电广播和电视领域中应用较多在无线电广播和电视领域中应用较多，用户，用户ADSL使用双绞线联网时，划分使用双绞线联网时，划分3个个频段：频段：04kHz 传送语音，传送语音，2050kHz用用于计算机上传数

34、据，于计算机上传数据，150500kHz或或1401100kHz用于下载。用于下载。v我们所用的收音机就是一个频分多路我们所用的收音机就是一个频分多路复用接收器，而广播电台则是频分多复用接收器，而广播电台则是频分多路复用发射器。路复用发射器。通信时把通信时间划分成为通信时把通信时间划分成为若干个时间片，每个时间片占用信道的时间都很若干个时间片，每个时间片占用信道的时间都很短。这些时间片分配给各路信号，每一路信号使短。这些时间片分配给各路信号，每一路信号使用一个时间片。在这个时间片内，该路信号占用用一个时间片。在这个时间片内，该路信号占用信道的全部带宽信道的全部带宽,而不像而不像FDM那样那样,

35、同一时间同时发同一时间同时发送多路信号。这样送多路信号。这样,利用每个信号在时间上的交叉利用每个信号在时间上的交叉,就可以在一条物理信道上传输多个数字信号。这就可以在一条物理信道上传输多个数字信号。这种交叉可以是位一级的种交叉可以是位一级的,也可以是由字节组成的块也可以是由字节组成的块或更大的信息组进行交叉。或更大的信息组进行交叉。D d 4$C c 3#B b 2 A a 1 !子 信 道 的 时 隙 传输周期T信源信源 ：ABCD信源信源 ：abcd信源信源 ：1234信源信源 ：!#$定长帧定长帧v 时分多路复用又可分为时分多路复用又可分为固定时分多路复用和统计时分多路复用，或叫同步时分

36、多路复用或叫同步时分多路复用(STDM)和异步时分多路复用和异步时分多路复用(ATDM)。v 时分复用技术的特点是时隙事先规划分配时分复用技术的特点是时隙事先规划分配好且固定不变，所以有时也叫同步时分复用。好且固定不变，所以有时也叫同步时分复用。其优点是时隙分配固定，便于调节控制，适于其优点是时隙分配固定，便于调节控制，适于数字信息的传输；缺点是当某信号源没有数据数字信息的传输；缺点是当某信号源没有数据传输时，它所对应的信道会出现空闲，而其他传输时，它所对应的信道会出现空闲，而其他繁忙的信道无法占用这个空闲的信道，因此会繁忙的信道无法占用这个空闲的信道，因此会降低线路的利用率。降低线路的利用率

37、。这种技术按照信号的路数划分时间片，每一这种技术按照信号的路数划分时间片，每一路信号具有相同大小的时间片。时间片轮流分路信号具有相同大小的时间片。时间片轮流分配给每路信号，该路信号在时间片使用完毕以配给每路信号，该路信号在时间片使用完毕以后要停止通信，并把物理信道让给下一路信号后要停止通信，并把物理信道让给下一路信号使用。当其他各路信号把分配到的时间片都使使用。当其他各路信号把分配到的时间片都使用完以后，该路信号再次取得时间片进行数据用完以后，该路信号再次取得时间片进行数据传输。这种方法叫做同步时分多路复用技术。传输。这种方法叫做同步时分多路复用技术。u 同步时分多路复用技术优点是控制简单，实

38、同步时分多路复用技术优点是控制简单，实现起来容易。缺点是如果某路信号没有足够多现起来容易。缺点是如果某路信号没有足够多的数据，不能有效地使用它的时间片，则造成的数据，不能有效地使用它的时间片，则造成资源的浪费；而有大量数据要发送的信道又由资源的浪费；而有大量数据要发送的信道又由于没有足够多的时间片可利用，所以要拖很长于没有足够多的时间片可利用，所以要拖很长一段的时间，降低了设备的利用效率。一段的时间，降低了设备的利用效率。u 为了提高设备的利用效率，可以设想使有大为了提高设备的利用效率，可以设想使有大量数据要发送的用户占有较多的时间片，数据量数据要发送的用户占有较多的时间片，数据量小的用户少占

39、用时间片，没有数据的用户就量小的用户少占用时间片，没有数据的用户就不再分配时间片。这时，为了区分哪一个时间不再分配时间片。这时，为了区分哪一个时间片是哪一个用户的，必须在时间片上加上用户片是哪一个用户的，必须在时间片上加上用户的标识。由于一个用户的数据并不按照固定的的标识。由于一个用户的数据并不按照固定的时间间隔发送，所以称为时间间隔发送，所以称为“异步异步”。这种方法。这种方法叫做异步时分多路复用技术，也叫做统计时分叫做异步时分多路复用技术，也叫做统计时分多路复用技术（多路复用技术（STDM，Statistic Time-Division Multiplexing）。）。u 这种方法提高了设

40、备利用率，但是技术复杂这种方法提高了设备利用率，但是技术复杂性也比较高，所以这种方法主要应用于高速远性也比较高，所以这种方法主要应用于高速远程通信过程中，例如，异步传输模式程通信过程中，例如，异步传输模式ATM。uFDM的特点是信道的特点是信道独占，而时间资源共享，独占，而时间资源共享，每一子信道使用的频带互不重叠；每一子信道使用的频带互不重叠；TDM的特点的特点是独占时隙，而信道资源共享，每一个子信道是独占时隙，而信道资源共享，每一个子信道使用的时隙不重叠使用的时隙不重叠.为了很好的利用为了很好的利用FDM与与TDM的有点将两种技术结合在一起叫做的有点将两种技术结合在一起叫做码码分多路复用（

41、分多路复用（CDMA）.uCDMA的特点是所有子信道在同一时间可以使的特点是所有子信道在同一时间可以使用整个信道进行数据传输，它在信道与时间资用整个信道进行数据传输，它在信道与时间资源上均为共享，因此，信道的效率高，系统的源上均为共享，因此，信道的效率高，系统的容量大容量大.CDMA码分多路技术完全适合现代移码分多路技术完全适合现代移动通信网所要求的大容量、高质量、综合业务动通信网所要求的大容量、高质量、综合业务、软切换等，正受到越来越多的运营商和用户、软切换等，正受到越来越多的运营商和用户的青睐。的青睐。波分多路复用：是指在一根光纤上能同时传送多波分多路复用：是指在一根光纤上能同时传送多个波

42、长不同的光载波的复用技术。个波长不同的光载波的复用技术。主要用于全光纤主要用于全光纤网的通信系统中。网的通信系统中。v 由于在光纤通道上传输的是光波，光波在光纤上的由于在光纤通道上传输的是光波，光波在光纤上的传输速度是固定的，所以光波的波长和频率有固定传输速度是固定的，所以光波的波长和频率有固定的换算关系。在一条光纤通道上，按照光波的波长的换算关系。在一条光纤通道上，按照光波的波长不同划分成为若干个子信道，每个子信道传输一路不同划分成为若干个子信道，每个子信道传输一路信号就叫做波分多路复用技术。在实际使用中，不信号就叫做波分多路复用技术。在实际使用中，不同波长的光由不同方向发射进入光纤之中，在

43、接收同波长的光由不同方向发射进入光纤之中，在接收端再根据不同波长的光的折射角度不同，再分解成端再根据不同波长的光的折射角度不同，再分解成为不同路的光信号由各个接收端分别接收。为不同路的光信号由各个接收端分别接收。右图中右图中,主机主机H1H5通过交换网通信通过交换网通信,结点结点AE是交换机是交换机.依交换机的功能和依交换机的功能和数据传输方式的不同数据传输方式的不同,交换形式分为三种交换形式分为三种:电路交换电路交换 报文交换报文交换 分组交换分组交换 ABCDEH1H2H3H4H5H6 本地回路本地回路(用户链路用户链路)主干线主干线(共享链路共享链路)Web ServerEmail Se

44、rverT1H5广域网广域网连接建立连接建立数据传输数据传输连接释放连接释放1 电路交换电路交换 假定假定H1和和H5通信。通信。通信过程分三个通信过程分三个 阶段阶段:(1)建立物理连接建立物理连接-主叫主叫T1发出请发出请求求,交换结点沿途接通一条物理线路交换结点沿途接通一条物理线路(假令为假令为A-C-BE),接收接收T5发出应发出应答信号答信号,通信线路建立通信线路建立;(2)数据传输数据传输-双方沿双方沿A-C-B-E线线路传输数据，经过各结点时不存储路传输数据，经过各结点时不存储停留停留;(3)拆除电路拆除电路-通信结束通信结束,由某方由某方请求拆线请求拆线,收方应答释放收方应答释

45、放.电路交换技术的优缺点：电路交换技术的优缺点：数据传输可靠、迅速，通信实时性强。缺点是在有的环境下，电路数据传输可靠、迅速，通信实时性强。缺点是在有的环境下，电路空闲时的信道容量被浪费，而且数据传输阶段的时间不长的话，电路建空闲时的信道容量被浪费，而且数据传输阶段的时间不长的话，电路建立和拆除所用的时间也得不偿失，系统不具有存储数据的能力不具备差立和拆除所用的时间也得不偿失，系统不具有存储数据的能力不具备差错控制的能力，无法发现与纠正传输过程中发生的数据差错。错控制的能力，无法发现与纠正传输过程中发生的数据差错。宜用于长时间连续可靠传送大量数据（如公共交换电话网宜用于长时间连续可靠传送大量数

46、据（如公共交换电话网PSTN）.A C B EtT1 T5ABCDET1 主干线主干线(共享链路共享链路)T5广域网广域网报文报文报文报文报文报文 t A 报文报文:是网络中一次传输的信息块，可是网络中一次传输的信息块，可以是一个程序、一个文件等；目的地址以是一个程序、一个文件等；目的地址附加在报文首部；附加在报文首部；报文交换报文交换:结点把要发送的信息组织结点把要发送的信息组织成一个数据包成一个数据包报文，该报文报文，该报文中含有目标结点的地址，完整的中含有目标结点的地址，完整的报文在网络中一站一站地向前传报文在网络中一站一站地向前传送。每一个结点接收整个报文，送。每一个结点接收整个报文，

47、检查目标结点地址，然后根据网检查目标结点地址，然后根据网络中的交通情况在适当的时候转络中的交通情况在适当的时候转发到下一个结点。经过多次的存发到下一个结点。经过多次的存储转发，最后到达目标。交换结储转发，最后到达目标。交换结点对各个方向上收到的报文排队点对各个方向上收到的报文排队，对找下一个转结点，然后再转，对找下一个转结点，然后再转发出去，这些都带来了排队等待发出去，这些都带来了排队等待延迟。报文交换适用于数字信号延迟。报文交换适用于数字信号，计算机通信就采用报文交换。，计算机通信就采用报文交换。H1XXEH5ABCDEH1H5广域网广域网 本地回路本地回路(用户链路用户链路)u优缺点优缺点

48、:报文交换线路利用率高，发送报文交换线路利用率高，发送u时不要求接收器同时工作，且可以将一时不要求接收器同时工作，且可以将一u个报文发送到多个目的地，网络通信量个报文发送到多个目的地，网络通信量u较大时可以选择不同路由传送，普遍用较大时可以选择不同路由传送，普遍用u于电子信箱于电子信箱;报文交换延迟大，不能用报文交换延迟大，不能用u于实时与交互式通信及声音连接。于实时与交互式通信及声音连接。u电子邮件系统（电子邮件系统（E-mail）适合采用报文）适合采用报文交换方式。交换方式。3 分组交换分组交换 ABCDE 分组是指将报文划分成一个个等长数据段分组是指将报文划分成一个个等长数据段,将收发地

49、址加在段首将收发地址加在段首,构成一个个分组；构成一个个分组；交换机内创建有转发表，用来交换机内创建有转发表，用来 存储转发存储转发；有两种传输方式：有两种传输方式：数据报方式：每一分组（数据报）在网络中数据报方式：每一分组（数据报）在网络中可独立选择路由；分组传输不需要预先在源主可独立选择路由；分组传输不需要预先在源主机与目的主机之间建立机与目的主机之间建立“线路连接线路连接”。虚电路方式：虚电路方式：是一种类似于电路交换、面是一种类似于电路交换、面向连接的存储转发方式，每一个分组使用同一向连接的存储转发方式，每一个分组使用同一条路径传输。它之所以是条路径传输。它之所以是“虚虚”的的,是因为

50、这是因为这条电路不是专用的条电路不是专用的.也就是说它并不象电路交也就是说它并不象电路交换那样有一条专用通路换那样有一条专用通路.分组在每个节点上仍分组在每个节点上仍然需要缓冲然需要缓冲.并在线路上进行排队等待输出。并在线路上进行排队等待输出。H1H5 优点优点:是高效、灵活、迅速、可靠。是高效、灵活、迅速、可靠。宜用于多段链路之间点到点数据传输宜用于多段链路之间点到点数据传输;缺点：分组处理开销大缺点：分组处理开销大,在宽带高速交在宽带高速交换网中很难满足实时性要求很强的业务换网中很难满足实时性要求很强的业务需求需求.分组交换是在网络中使用最广泛的一分组交换是在网络中使用最广泛的一种数据交换