1、12l掌握：物理層與物理層協議的基本概念。掌握：物理層與物理層協議的基本概念。l掌握：掌握：數據通信的基本概念。數據通信的基本概念。l了解：無線與衛星通信技術的基本概念。了解：無線與衛星通信技術的基本概念。l掌握：數據編碼的類型和基本方法。掌握：數據編碼的類型和基本方法。l了解：基帶傳輸的基本概念。了解：基帶傳輸的基本概念。l掌握：頻帶傳輸的基本概念。掌握：頻帶傳輸的基本概念。l掌握：多路復用的分類與特點。掌握：多路復用的分類與特點。l掌握：廣域網中的數據交換技術。掌握：廣域網中的數據交換技術。l掌握：同步數字體系掌握：同步數字體系SDH的基本概念。的基本概念。3l通信子網分為點通信子網分為點

2、- -點通信線路通信子網與廣播信道通信點通信線路通信子網與廣播信道通信子網子網; ;l廣域網主要采用點到點通信線路，局域網與城域網一廣域網主要采用點到點通信線路，局域網與城域網一般采用廣播信道般采用廣播信道; ;l由于技術上存在較大的差異，因此在物理層和數據鏈由于技術上存在較大的差異，因此在物理層和數據鏈路層協議上出現了兩個分支，一類是基于點路層協議上出現了兩個分支，一類是基于點- -點通信線點通信線路，另一類是基于廣播信道。路，另一類是基于廣播信道。4l物理層設計時主要考慮的是如何在連接開放系統的傳物理層設計時主要考慮的是如何在連接開放系統的傳輸介質上傳輸各種數據的比特流；輸介質上傳輸各種數

3、據的比特流；l計算機網絡可以利用的物理傳輸介質與傳輸設備存在計算機網絡可以利用的物理傳輸介質與傳輸設備存在著很大的差異，設計物理層的主要目的是向數據鏈路著很大的差異，設計物理層的主要目的是向數據鏈路層屏蔽通信技術的差異性；層屏蔽通信技術的差異性；l數據鏈路實體通過與物理層的接口，將數據傳送給物數據鏈路實體通過與物理層的接口，將數據傳送給物理層，通過物理層按比特流的順序，將信號傳輸到另理層，通過物理層按比特流的順序，將信號傳輸到另一個數據鏈路實體。一個數據鏈路實體。 5l物理連接的建立、維護與釋放物理連接的建立、維護與釋放 ；l物理連接分為點物理連接分為點-點連接與多點連接點連接與多點連接 ；l

4、數據傳輸分為全雙工、半雙工與單工方式數據傳輸分為全雙工、半雙工與單工方式 ；l數據傳輸分為串行傳輸方式與并行傳輸方式數據傳輸分為串行傳輸方式與并行傳輸方式 ；l串行傳輸方式的物理數據服務單元是位；串行傳輸方式的物理數據服務單元是位； 并行傳輸方式的物理數據服務單元是并行傳輸方式的物理數據服務單元是N位，位，N為并行連為并行連接的物理通道數。接的物理通道數。 6l通信的目的是交換信息，通信的目的是交換信息， 信息的載體可以是數字、文信息的載體可以是數字、文字、語音、圖形或圖像，計算機產生的信息一般是字字、語音、圖形或圖像，計算機產生的信息一般是字母、數字、語音、圖形或圖像的組合；母、數字、語音、

5、圖形或圖像的組合； l為了傳送這些信息，首先要將字母、數字、語音、圖為了傳送這些信息，首先要將字母、數字、語音、圖形或圖像用二進制代碼的數據來表示；形或圖像用二進制代碼的數據來表示； l為了傳輸二進制代碼的數據，必須將它們用模擬或數為了傳輸二進制代碼的數據，必須將它們用模擬或數字信號編碼的方式表示；字信號編碼的方式表示；l數據通信是指在不同計算機之間傳送表示字母、數字、數據通信是指在不同計算機之間傳送表示字母、數字、符號的二進制代碼符號的二進制代碼0、1比特序列的模擬或數字信號的比特序列的模擬或數字信號的過程。過程。 7lASCII 碼被國際標準化組織碼被國際標準化組織ISO接受，成為國際標準

6、接受，成為國際標準ISO 646，又稱為國際又稱為國際5號碼號碼;l它用于計算機內碼，也用做數據通信中的編碼標準它用于計算機內碼，也用做數據通信中的編碼標準;lASCII碼采用碼采用7位二進制比特編碼，可以表示位二進制比特編碼，可以表示128個字個字符符;l字符分為圖形字符與控制字符兩類。圖形字符包括數字符分為圖形字符與控制字符兩類。圖形字符包括數字、字母、運算符號、商用符號等。字、字母、運算符號、商用符號等。 8l利用數字通信系統來實現多媒體信息的傳輸是通信技利用數字通信系統來實現多媒體信息的傳輸是通信技術研究的重要內容之一；術研究的重要內容之一；l與文本、圖形信息傳輸相比較，語音、圖像信息

7、傳輸與文本、圖形信息傳輸相比較，語音、圖像信息傳輸要求數據通信系統具有高速率與低延時的特性；要求數據通信系統具有高速率與低延時的特性；l多媒體技術在網絡中的應用，將對數據通信系統提出多媒體技術在網絡中的應用，將對數據通信系統提出更高的要求。更高的要求。 9l信號是數據在傳輸過程中電信號的表示形式；信號是數據在傳輸過程中電信號的表示形式；l模擬信號（模擬信號（analog signal）的信號電平是連續變化的；的信號電平是連續變化的；l數字信號（數字信號（digital signal）是用兩種不同的電平去表示是用兩種不同的電平去表示0、1比特序列的電壓脈沖信號表示；比特序列的電壓脈沖信號表示；l

8、按照在傳輸介質上傳輸的信號類型，通信系統分為模擬按照在傳輸介質上傳輸的信號類型，通信系統分為模擬通信系統與數字通信系統兩種。通信系統與數字通信系統兩種。 10l模擬信號波型模擬信號波型l數字信號波型數字信號波型0V(t)V(t)t t0V(t)V(t)t t11網絡中兩臺計算機的通信過程網絡中兩臺計算機的通信過程 12l數據傳輸類型數據傳輸類型 模擬通信 數字通信l數據通信方式數據通信方式 串行通信、并行通信 單工通信、半雙工或全雙工通信l同步方式同步方式 同步通信 異步通信13發送端接收端串行通信信道(a)發送端b0b1b2b3b4b5b6b7b7b6b5b4b3b2b1b0接收端b0b1b

9、2b3b4b5b6b7并行通信信道(b)14發送接收單向通道雙向通道雙向通道(a)(b)(c)發送接收發送接收接收發送接收發送15SYNSYN.一個或多個SYN字符控制字符數據字符控制字符終止位(邏輯“0”)起始位(邏輯“1”)tb0b1b2b3b4b5b6字節5字節4字節3 字節2字節116l雙絞線雙絞線l同軸電纜同軸電纜l光纖電纜光纖電纜l無線與衛星通信信道無線與衛星通信信道17l 屏蔽雙絞線屏蔽雙絞線 STPl 非屏蔽雙絞線非屏蔽雙絞線UTP銅線絕緣層外屏蔽層外部保護層（a）屏蔽雙絞線（a）屏蔽雙絞線銅線絕緣層外部保護層（b）非屏蔽雙絞線（b）非屏蔽雙絞線18 內導體絕緣層外屏蔽層外部保

10、護層19光纖芯包層外部保護層(a)(a)保護層包層光纖芯(b)(b)光電轉換LED發送端輸入光電轉換PIN接收端輸出光纖光信號20輸入脈沖輸出脈沖（a a）多多模模光光纖纖（b b）單單模模光光纖纖輸入脈沖輸出脈沖21l電磁波的傳播有兩種方式：電磁波的傳播有兩種方式： 以無線方式一種是在自由空間中傳播；以無線方式一種是在自由空間中傳播； 以有線方式在同軸電纜、雙絞線、光纖中傳輸。以有線方式在同軸電纜、雙絞線、光纖中傳輸。l目前目前以無線方式進行以無線方式進行通信的主要有：通信的主要有： 無線（無線（radio）；）； 微波（微波（microwave）；）； 紅外（紅外（infrared）；）；

11、 可見光（可見光（visible light）。）。 22l視距傳播視距傳播l電離層反射電離層反射地球表面地球表面電離層23多址接入方法：多址接入方法：l頻分多址接入（頻分多址接入（FDMA）l時分多址接入（時分多址接入（TDMA）l碼分多址接入（碼分多址接入（CDMA） 24衛星地球表面衛星發送多點接收多點接收25數據編碼方法模擬數據編碼數字數據編碼振幅鍵控ASK移頻鍵控FSK移相鍵控PSK非歸零碼NRZ曼徹斯特編碼差分曼徹斯特編碼26 01001000+0+0+0+0212+數據(a)ASK(b)FSK(c)PSK(絕對)(d)PSK(相對)12127l傳統的電話通信信道是為傳輸語音信號設

12、計的，只適傳統的電話通信信道是為傳輸語音信號設計的，只適用于傳輸音頻范圍（用于傳輸音頻范圍（300Hz3400Hz）的模擬信號，的模擬信號，無法直接傳輸計算機的數字信號；無法直接傳輸計算機的數字信號；l為了利用模擬語音通信的電話交換網實現計算機的數為了利用模擬語音通信的電話交換網實現計算機的數字數據信號的傳輸，必須首先將數字信號轉換成模擬字數據信號的傳輸，必須首先將數字信號轉換成模擬信號；信號；l將發送端數字數據信號變換成模擬數據信號的過程稱將發送端數字數據信號變換成模擬數據信號的過程稱為調制為調制，將調制設備稱為調制器（將調制設備稱為調制器（modulator）；）；l將接收端模擬數據信號還

13、原成數字數據信號的過程稱將接收端模擬數據信號還原成數字數據信號的過程稱為解調為解調，將解調設備稱為解調器（將解調設備稱為解調器（demodulator）；）；l同時具備調制與解調功能的設備稱為調制解調器同時具備調制與解調功能的設備稱為調制解調器（modem）。28l在調制過程中，選擇音頻范圍內的某一角頻率在調制過程中，選擇音頻范圍內的某一角頻率的正的正（余）弦信號作為載波，該正（余）弦信號可以寫為：（余）弦信號作為載波，該正（余）弦信號可以寫為： u（t）= umsin（t+0）l3個可以改變的電參量：個可以改變的電參量： 振振 幅幅 um 角頻率角頻率 相相 位位 l可以通過變化可以通過變化

14、3個電參量，來實現模擬數據信號編碼的個電參量，來實現模擬數據信號編碼的目的。目的。 29 u um msinsin（1 1t+t+0 0） 數字數字1 1 u u（t t）= = 0 0 數字數字0 0l振幅鍵控振幅鍵控ASKASK信號實現容易，技術簡單，但抗干擾信號實現容易，技術簡單，但抗干擾能力較差。能力較差。 30 u um msinsin（1 1t+t+0 0） 數字數字1 1 u u（t t）= = u um msinsin（2 2t+t+0 0） 數字數字0 0l移頻鍵控移頻鍵控FSK信號實現容易，技術簡單，抗干擾能力信號實現容易，技術簡單，抗干擾能力較強，是目前最常用的調制方法之

15、一。較強，是目前最常用的調制方法之一。 31l絕對調相絕對調相 u um msinsin（t+0t+0） 數字數字1 1 u u（t t）= = u um msinsin（t+t+ ） 數字數字0 0l移相鍵控可以分為移相鍵控可以分為： 絕對調相絕對調相 相對調相相對調相 二相調相二相調相 多相調相多相調相 32l基帶傳輸在基本不改變數字數據信號頻帶（即波形）基帶傳輸在基本不改變數字數據信號頻帶（即波形） 的情況下直接傳輸數字信號，可以達到很高的數據傳的情況下直接傳輸數字信號，可以達到很高的數據傳 輸速率與系統效率輸速率與系統效率; ;l在基帶傳輸數字數據信號的編碼方式主要有：在基帶傳輸數字數

16、據信號的編碼方式主要有： 非歸零碼非歸零碼NRZ； 曼徹斯特（曼徹斯特（manchester）編碼；編碼； 差分曼徹斯特差分曼徹斯特（difference manchester）編碼。編碼。33lNRZ碼的缺點是無法判斷一位的開始與結束，收發雙碼的缺點是無法判斷一位的開始與結束，收發雙方不能保持同步；方不能保持同步；l為保證收發雙方的同步，必須在發送為保證收發雙方的同步，必須在發送NRZ碼的同時，碼的同時，用另一個信道同時傳送同步信號；用另一個信道同時傳送同步信號；l如果信號中如果信號中“1”與與“0”的個數不相等時，存在直流的個數不相等時，存在直流分量分量。 34曼徹斯特編碼的規則曼徹斯特編

17、碼的規則：l 每比特的周期每比特的周期T分為前分為前T/2與后與后T/2兩部分；兩部分；l 通過前通過前T/2傳送該比特的反碼，通過后傳送該比特的反碼，通過后T/2傳送該比特傳送該比特 的原碼；的原碼；曼徹斯特編碼的優點曼徹斯特編碼的優點：l 每個比特的中間有一次電平跳變，兩次電平跳變的時每個比特的中間有一次電平跳變，兩次電平跳變的時 間間隔可以是間間隔可以是T/2或或T；l 利用電平跳變可以產生收發雙方的同步信號；利用電平跳變可以產生收發雙方的同步信號； 曼徹斯特編碼信號又稱做曼徹斯特編碼信號又稱做“自含鐘編碼自含鐘編碼”信號，發送曼信號，發送曼 徹斯特編碼信號時無需另發同步信號。徹斯特編碼

18、信號時無需另發同步信號。 35差分曼徹斯特編碼是對曼徹斯特編碼的改進。差分曼徹斯特編碼是對曼徹斯特編碼的改進。差分曼徹斯特編碼與曼徹斯特編碼不同點主要是：差分曼徹斯特編碼與曼徹斯特編碼不同點主要是：l 每比特的中間跳變僅做同步之用；每比特的中間跳變僅做同步之用；l每比特的值根據其開始邊界是否發生跳變來決定每比特的值根據其開始邊界是否發生跳變來決定;l 一個比特開始處出現電平跳變表示傳輸二進制一個比特開始處出現電平跳變表示傳輸二進制0,不發生不發生跳變表示傳輸二進制跳變表示傳輸二進制1。 3601001011數據數據(a)非歸零碼同步時鐘(b)曼徹斯特編碼(c)差分曼徹斯特編碼37l采樣采樣l量

19、化量化l編碼編碼D8D7D6D5D4D3D2D100.51.01.5At0.270.30.620.61.281.31.521.51.261.30.730.70.410.40.120.1(a)樣本量化級二進制編碼編碼信號0001010001111101111111010110001136131513741D1D2D3D4D5D6D7D8(b)38PCM用于數字語音系統用于數字語音系統：l聲音分為聲音分為128個量化級；個量化級；l每個量化級采用每個量化級采用7位二進制編碼表示；位二進制編碼表示；l采樣速率為采樣速率為8000樣本樣本/秒；秒；l數據傳輸速率應達到數據傳輸速率應達到7位位8000/

20、秒秒 =56kb/s；l如果每個量化級采用如果每個量化級采用7+1=8位二進制編碼表示位二進制編碼表示;l數據傳輸速率應達到數據傳輸速率應達到8位位8000/秒秒 = 64kb/s。39 l在數據通信中，表示計算機二進制的比特序列的數字數在數據通信中，表示計算機二進制的比特序列的數字數據信號是典型的矩形脈沖信號據信號是典型的矩形脈沖信號; ;l矩形脈沖信號的固有頻帶稱做基本頻帶矩形脈沖信號的固有頻帶稱做基本頻帶, ,簡稱為基帶簡稱為基帶, ,矩矩形脈沖信號就叫做基帶信號形脈沖信號就叫做基帶信號; ;l在數字通信信道上，直接傳送基帶信號的方法稱為基帶在數字通信信道上，直接傳送基帶信號的方法稱為基

21、帶傳輸傳輸; ;l在發送端，基帶傳輸的數據經過編碼器變換變為直接傳在發送端，基帶傳輸的數據經過編碼器變換變為直接傳輸的基帶信號，例如曼徹斯特編碼或差分曼徹斯特編碼輸的基帶信號，例如曼徹斯特編碼或差分曼徹斯特編碼信號信號; ;l在接收端由解碼器恢復成與發送端相同的矩形脈沖信號在接收端由解碼器恢復成與發送端相同的矩形脈沖信號; ;l基帶傳輸是一種最基本的數據傳輸方式。基帶傳輸是一種最基本的數據傳輸方式。 40l通信信道帶寬對數據信號傳輸中失真的影響很大；通信信道帶寬對數據信號傳輸中失真的影響很大；l信道帶寬越寬，信號傳輸的失真越小。信道帶寬越寬，信號傳輸的失真越小。 E(t)E(t)E(t)E(t

22、)E(t)E(t)E(t)E(t)E(t)E(t)000000ttttt1 2 3 4 5 6 7 8 9 1001100010(a)(b)(c)(d)(e)0 10 1 20 1 2 3 40 1 2 3 4 5 6 7 8ttttt41l數據傳輸速率是描述數據傳輸系統的重要技術指標之一；數據傳輸速率是描述數據傳輸系統的重要技術指標之一；l數據傳輸速率在數值上，等于每秒鐘傳輸構成數據代碼數據傳輸速率在數值上，等于每秒鐘傳輸構成數據代碼的二進制比特數，單位為比特的二進制比特數，單位為比特/秒，記做秒，記做b/s；l常用的數據傳輸速率單位有：常用的數據傳輸速率單位有：Kb/s、Mb/s、Gb/s

23、與與Tb/s，其中：其中： 1Kb/s = 1103 b/s 1Mb/s = 1106 b/s 1Gb/s = 1109 b/s 1Tb/s = 11012 b/s42l奈奎斯特準則奈奎斯特準則：二進制數據信號的最大數據傳輸速率：二進制數據信號的最大數據傳輸速率 Rmax與通信信道帶寬與通信信道帶寬B（B=f，單位單位Hz） 的關系為的關系為Rmax=2f（b/s）。）。l香農定理香農定理：在有隨機熱噪聲的信道上傳輸數據信號時，：在有隨機熱噪聲的信道上傳輸數據信號時， 數據傳輸速率數據傳輸速率Rmax與信道帶寬與信道帶寬B，信噪比信噪比S/N 的關系為的關系為Rmax = Blog2（1+S/

24、N） S/N為信噪比。為信噪比。4344l利用模擬信道傳輸數據信號的方法稱為頻帶傳輸；利用模擬信道傳輸數據信號的方法稱為頻帶傳輸；l調制解調器（調制解調器（modemmodem）是頻帶傳輸中最典型的通信設備；是頻帶傳輸中最典型的通信設備；l調制解調器的作用是：調制解調器的作用是： 在數據的發送端將計算機中的數字信號轉換成能在電話在數據的發送端將計算機中的數字信號轉換成能在電話線上傳輸的模擬信號；線上傳輸的模擬信號； 在接收端將從電話線路上接收到的模擬信號還原成數字在接收端將從電話線路上接收到的模擬信號還原成數字信號。信號。 4546011070Hz1270Hz012025Hz2225Hz上頻帶

25、下頻帶fol=1170Hzfoh=2125Hz電話交換網通頻帶47 多路復用的基本概念多路復用的基本概念48l頻分多路復用頻分多路復用FDMl波分多路復用波分多路復用WDMl時分多路復用時分多路復用TDM49l在一條通信線路設計多路通信信道在一條通信線路設計多路通信信道; ;l每路信道的信號以不同的載波頻率進行調制每路信道的信號以不同的載波頻率進行調制; ;l各個載波頻率是不重疊的各個載波頻率是不重疊的, ,那么一條通信線路就可以同那么一條通信線路就可以同時獨立地傳輸多路信號。時獨立地傳輸多路信號。 1Channel 330031001Channel 21Channel 16064687260

26、646872Channel 1Channel 3Channel 2頻率(KHz)(c)頻率(KHz)(b)頻率(Hz)(a)50l24路音頻信道復用在一條通信線路上；路音頻信道復用在一條通信線路上；l每路音頻模擬信號在送到多路復用器之前，要通過一每路音頻模擬信號在送到多路復用器之前，要通過一個個PCM編碼器；編碼器；l編碼器每秒取樣編碼器每秒取樣8000次；次；l24路路PCM信號的每一路輪流將一個字節插入到幀中；信號的每一路輪流將一個字節插入到幀中；l每個字節的長度為每個字節的長度為8位，其中位，其中7位是數據位，位是數據位，1位用于信位用于信道控制；道控制；l每幀由每幀由248=192位組

27、成，附加一位作為幀開始標志位，位組成，附加一位作為幀開始標志位，所以每幀共有所以每幀共有193位；位；l發送一幀需要發送一幀需要125毫秒；毫秒；lT1載波的數據傳輸速率為載波的數據傳輸速率為1.544Mb/s。 51l光纖通道（光纖通道（fiber optic channel）技術采用了波長分隔多路技術采用了波長分隔多路復用方法，簡稱為波分復用復用方法，簡稱為波分復用WDM;l在一根光纖上復用在一根光纖上復用80路或更多路的光載波信號稱為密集波路或更多路的光載波信號稱為密集波分復用分復用DWDM； l目前一根單模光纖的數據傳輸速率最高可以達到目前一根單模光纖的數據傳輸速率最高可以達到20Gb

28、/s 。共享光纖光柵光柵功率波長共享光纖的波譜功率波長光纖1的波譜功率波長光纖2的波譜光纖1光纖2光纖3光纖4功率波長光纖3的波譜功率波長光纖4的波譜52l時分多路復用是將信道用于傳輸的時間劃分為若干個時間片；時分多路復用是將信道用于傳輸的時間劃分為若干個時間片；l每個用戶分得一個時間片；每個用戶分得一個時間片；l在其占有的時間片內，用戶使用通信信道的全部帶寬。在其占有的時間片內，用戶使用通信信道的全部帶寬。 信道24信道1信道2信道3信道401193比特幀(125微秒）幀開始位7位數據位校驗位53l同步時分多路復用同步時分多路復用 l統計時分多路復用統計時分多路復用 124.n13.n.12

29、34.n時間片1時間片2時間片n125.m41257.m.1234.m時間片1時間片2時間片n54l廣域網中的數據交換技術廣域網中的數據交換技術 線路交換（線路交換（circuit exchanging） 存儲轉發（存儲轉發（store-and-forward exchanging）交換交換l存儲轉發存儲轉發交換技術交換技術 報文（報文（message exchanging ） 報文分組交換（報文分組交換（packet exchanging ） 55l線路交換是面向連接的服務；線路交換是面向連接的服務；l兩臺計算機通過通信子網進行數據交換之前，首先兩臺計算機通過通信子網進行數據交換之前，首先要

30、在通信子網中建立一個實際的物理線路連接；要在通信子網中建立一個實際的物理線路連接；l線路交換在數據傳輸過程中要經過建立連接、數據線路交換在數據傳輸過程中要經過建立連接、數據傳輸與釋放連接的三個階段；傳輸與釋放連接的三個階段；l線路交換方式的優點是：通信實時性強，適用于交線路交換方式的優點是：通信實時性強，適用于交互式會話類通信；互式會話類通信；l線路交換方式的缺點是：對突發性通信不適應，系線路交換方式的缺點是：對突發性通信不適應，系統效率低，系統不具有存儲數據的能力，不能平滑統效率低，系統不具有存儲數據的能力，不能平滑交通量。交通量。 56l線路交線路交換過程換過程示意圖示意圖57l發送的數據

31、與目的地址、源地址、控制信息按照一定發送的數據與目的地址、源地址、控制信息按照一定格式組成一個數據單元（報文或報文分組）進入通信格式組成一個數據單元（報文或報文分組）進入通信子網；子網；l通信子網中的結點是通信控制處理機，它負責完成數通信子網中的結點是通信控制處理機，它負責完成數據單元的接收、差錯校驗、存儲、路選和轉發功能。據單元的接收、差錯校驗、存儲、路選和轉發功能。 58l由于通信子網中的通信控制處理機可以存儲分組，多由于通信子網中的通信控制處理機可以存儲分組，多個分組可以共享通信信道，線路利用率高；個分組可以共享通信信道，線路利用率高；l通信子網中通信控制處理機具有路選功能，可以動態通信

32、子網中通信控制處理機具有路選功能，可以動態選擇報文分組通過通信子網的最佳路徑；選擇報文分組通過通信子網的最佳路徑；l可以平滑通信量，提高系統效率；可以平滑通信量，提高系統效率；l分組在通過通信子網中的每個通信控制處理機時，均分組在通過通信子網中的每個通信控制處理機時，均要進行差錯檢查與糾錯處理，因此可以減少傳輸錯誤，要進行差錯檢查與糾錯處理，因此可以減少傳輸錯誤，提高系統可靠性；提高系統可靠性；l通過通信控制處理機可以對不同通信速率的線路進行通過通信控制處理機可以對不同通信速率的線路進行轉換，也可以對不同的數據代碼格式進行變換。轉換，也可以對不同的數據代碼格式進行變換。 59l數據通過通信子網

33、傳輸時可以有報文（數據通過通信子網傳輸時可以有報文（message）與報與報文分組（文分組（packet）兩種方式；兩種方式；l報文傳輸：不管發送數據的長度是多少，都把它當作一報文傳輸：不管發送數據的長度是多少，都把它當作一個邏輯單元發送；個邏輯單元發送；l報文分組傳輸：限制一次傳輸數據的最大長度，如果傳報文分組傳輸：限制一次傳輸數據的最大長度，如果傳輸數據超過規定的最大長度，發送結點就將它分成多個輸數據超過規定的最大長度，發送結點就將它分成多個報文分組發送。報文分組發送。60l由于分組長度較短，在傳輸出錯時，檢錯容易并且重由于分組長度較短，在傳輸出錯時，檢錯容易并且重發花費的時間較少；發花費

34、的時間較少；l限定分組最大數據長度，有利于提高存儲轉發結點的限定分組最大數據長度，有利于提高存儲轉發結點的存儲空間利用率與傳輸效率；存儲空間利用率與傳輸效率；l公用數據網采用的是分組交換技術。公用數據網采用的是分組交換技術。報報文文分分組組：報報文文：報文號目的地址源地址校驗報文號目的地址源地址報文分組數據校驗報文分組號數據61l數據報是分組存儲轉發的一種形式；數據報是分組存儲轉發的一種形式；l在數據報方式中，分組傳送之間不需要預先在源主機在數據報方式中，分組傳送之間不需要預先在源主機與目的主機之間建立與目的主機之間建立“線路連接線路連接”；l源主機所發送的每一個分組都可以獨立地選擇一條傳源主

35、機所發送的每一個分組都可以獨立地選擇一條傳輸路徑；輸路徑；l每個分組在通信子網中可能是通過不同的傳輸路徑到每個分組在通信子網中可能是通過不同的傳輸路徑到達目的主機。達目的主機。6263l同一報文的不同分組可以由不同的傳輸路徑通過通信同一報文的不同分組可以由不同的傳輸路徑通過通信子網；子網；l同一報文的不同分組到達目的結點時可能出現亂序、同一報文的不同分組到達目的結點時可能出現亂序、重復與丟失現象；重復與丟失現象；l每一個分組在傳輸過程中都必須帶有目的地址與源地每一個分組在傳輸過程中都必須帶有目的地址與源地址；址；l數據報方式報文傳輸延遲較大，適用于突發性通信，數據報方式報文傳輸延遲較大，適用于

36、突發性通信，不適用于長報文、會話式通信。不適用于長報文、會話式通信。 64l虛電路方式試圖將數據報方式與線路交換方式結合起虛電路方式試圖將數據報方式與線路交換方式結合起來，發揮兩種方法的優點，以達到最佳的數據交換效來，發揮兩種方法的優點，以達到最佳的數據交換效果果; ;l數據報方式在分組發送之前，發送方與接收方之間不數據報方式在分組發送之前，發送方與接收方之間不需要預先建立連接。虛電路方式在分組發送之前，需需要預先建立連接。虛電路方式在分組發送之前，需要在發送方和接收方建立一條邏輯連接的虛電路要在發送方和接收方建立一條邏輯連接的虛電路; ;l虛電路方式與線路交換方式相同，整個通信過程分為虛電路

37、方式與線路交換方式相同，整個通信過程分為以下三個階段：虛電路建立、數據傳輸與虛電路釋放以下三個階段：虛電路建立、數據傳輸與虛電路釋放階段。階段。 65l虛電路方式虛電路方式 原理示意圖原理示意圖66l在每次分組發送之前，必須在發送方與接收方之間建立在每次分組發送之前，必須在發送方與接收方之間建立一條邏輯連接。這是因為不需要真正去建立一條物理鏈一條邏輯連接。這是因為不需要真正去建立一條物理鏈路，連接發送方與接收方的物理鏈路已經存在；路，連接發送方與接收方的物理鏈路已經存在；l一次通信的所有分組都通過這條虛電路順序傳送，因此一次通信的所有分組都通過這條虛電路順序傳送，因此報文分組不必帶目的地址、源

38、地址等輔助信息。分組到報文分組不必帶目的地址、源地址等輔助信息。分組到達目的結點時不會出現丟失、重復與亂序的現象；達目的結點時不會出現丟失、重復與亂序的現象；l分組通過虛電路上的每個結點時，結點只需要做差錯檢分組通過虛電路上的每個結點時，結點只需要做差錯檢測，而不需要做路徑選擇；測，而不需要做路徑選擇；l通信子網中每個結點可以和任何結點建立多條虛電路連通信子網中每個結點可以和任何結點建立多條虛電路連接。接。 67l虛電路是在傳輸分組時建立起的邏輯連接，稱為虛電路是在傳輸分組時建立起的邏輯連接，稱為“虛電路虛電路”是因為這種電路不是專用的。每個結點是因為這種電路不是專用的。每個結點到其他結點間可

39、能有無數條虛電路存在；到其他結點間可能有無數條虛電路存在；l一個結點可以同時與多個結點之間具有虛電路；一個結點可以同時與多個結點之間具有虛電路；l每條虛電路支持特定的兩個結點之間的數據傳輸。每條虛電路支持特定的兩個結點之間的數據傳輸。 由于虛電路方式具有分組交換與線路交換兩種方式的由于虛電路方式具有分組交換與線路交換兩種方式的優點，因此在計算機網絡中得到了廣泛的應用。優點，因此在計算機網絡中得到了廣泛的應用。 68lATM是一種面向連接的技術；是一種面向連接的技術；l采用小的、固定長度采用小的、固定長度53字節的信元作為數據傳輸單元；字節的信元作為數據傳輸單元；l能夠支持數字、語音、圖像、視頻

40、等多媒體通信；能夠支持數字、語音、圖像、視頻等多媒體通信；lATM以統計時分多路復用方式動態分配網絡帶寬，網以統計時分多路復用方式動態分配網絡帶寬，網絡傳輸延時小，適應實時通信的要求；絡傳輸延時小，適應實時通信的要求；lATM沒有鏈路級糾錯與流量控制，協議簡單，數據交沒有鏈路級糾錯與流量控制，協議簡單，數據交換效率高；換效率高；lATM采用兩級虛電路機制，增加了虛電路分配的靈活采用兩級虛電路機制，增加了虛電路分配的靈活性；性；lATM的數據傳輸速率可以在的數據傳輸速率可以在155Mb/s2.4Gb/s。 69lATM是一種高速分組交換技術，交換的基本數據傳輸是一種高速分組交換技術，交換的基本數

41、據傳輸單元是信元；單元是信元；l在在ATM交換方式中，文本、語音、視頻等數據將被分交換方式中，文本、語音、視頻等數據將被分解為長度固定的信元（解為長度固定的信元（Cell）；）；l信元有一個信元有一個5字節的信元頭（字節的信元頭（header）與一個與一個48字節的字節的用戶數據（用戶數據（user data），），信元長度為信元長度為53字節。字節。 53字節信元頭用戶數據48字節5字節70l物理鏈路（物理鏈路（Physical Link）l虛通路（虛通路（VP，Virtual Path）l虛通道（虛通道（VC，Virtual Channel） 物理鏈路虛通路虛通道71ATM端用戶ATM端用

42、戶ATM交換機ATM交換機VPCVPLVPLVPL（a）虛通路連接（a）虛通路連接ATM端用戶ATM端用戶ATM交換機ATM交換機VCCVCLVCLVCL（b）虛通道連接（b）虛通道連接72ATM端用戶ATM交換機ATM交換機ATM交換機ATM交換機ATM網絡ATM網絡ATM接口卡聲音文本視頻ATM端用戶ATM端用戶73信元4信元1信元2信元3信元5虛通道 VCI=1 (文本)虛通道 VCI=2 (聲音)虛通道 VCI=3 (視頻)虛通路文本視頻聲音ATM接口卡信元4信元1信元2信元3信元5信元4信元1信元2信元3信元574 早期的數字傳輸系統與設備在運行過程中暴露出固早期的數字傳輸系統與設備

43、在運行過程中暴露出固有的弱點有的弱點: l數據傳輸速率不標準數據傳輸速率不標準 ,存在著存在著T1 與與E1兩個互不兼容的兩個互不兼容的標準，在高次群的速率方面，日本又使用了第三種不標準，在高次群的速率方面，日本又使用了第三種不兼容的標準；兼容的標準；l光設備接口標準不規范，光設備接口標準不規范，沒有國際的標準規范，各個沒有國際的標準規范，各個廠家使用自己標準廠家使用自己標準 ；l數據傳輸速率不斷提高，解決復用系統中的同步問題數據傳輸速率不斷提高，解決復用系統中的同步問題困難較大。困難較大。75l同步光纖網的概念是由美國貝爾通信研究所首先提出來同步光纖網的概念是由美國貝爾通信研究所首先提出來的；的；l設計同步光纖網的目的是解決光接口標準規范問題，定設計同步光纖網的目的是解決光接口標準規范問題，定義同步傳輸的線路速率的等級體系，以使不同的廠家的義同步傳輸的線路速率的等級體系，以使不同的廠家的產品可以互連，從而能夠建立大型的光纖網絡；產品可以互連，從而能夠建立大型的光纖網絡；l1988年年ITU-T接受了接受了SONET的概念，并重新命名為同