第二章

數據通信基礎信息信息（Information）是客觀事物屬性和相互聯系特性的表征，它反映了客觀事物的存在形式和運動狀態。例如事物的運動狀態、結構、溫度、性能等都是信息的不同表現形式。信息可以以文字、聲音、圖形、圖像等各種不同形式存在。§2.1

數據通信的基本概念數據信息可以用數字的形式來表示，數字化的信息稱為數據。數據可以分為模擬數據和數字數據兩種。⑴模擬數據：在時間和幅值取值上都是連續變化的,例如聲音、語音、視頻和動畫片等。模擬數據通常用傳感器收集。

⑵數字數據：在時間上是離散的,在幅值上是經過量話的,它一般是由0、1構成的二進制代碼組成的數字序列。3、信號信號是數據的具體物理表現形式，它具有確定的物理描述,如電信號、光信號或磁場強度等。信號分為數字信號和模擬信號兩種。圖2-2模擬信號與數字信號波形ty（a）連續的模擬信號ty（b）離散的數字信號

⑴模擬信號：是一種連續變化的電脈沖序列，例如電話語音信號、電視信號等，它是隨時間變化的函數曲線，如圖2-2（a）所示。

⑵數字信號：是離散的不連續的電信號,通常用“高”和“低”電平脈沖序列組成的編碼來表示數據,如圖2-2(b)所示。信道

信道是傳送信號的一條通道，可以分為物理信道和邏輯信道。

物理信道是指用來傳送信號或數據的物理通路，由傳輸介質及其附屬設備組成。

邏輯信道而是在物理信道基礎上，由節點設備內部的連接來實現。舉例：物理信道：高速公路邏輯信道：各種運輸車隊，可以按時分在高速公路上跑，就是A車隊跑一趟，然后換B車隊跑一趟，也可以按頻分跑，就是高速公路有4車道，那就可以跑4個車隊。

物理信道是真實存在的，傳送實際信息的，不管上層跑什么車隊。

邏輯信道是人為定義的，但最終都要在物理信道上傳送使用權限：專業信道和共用信道傳輸介質：有線信道和無線信道傳輸信號種類：模擬信道和數字信道信道容量信道的最大傳輸速率是與信道帶寬有直接聯系的。信道容量用來表征一個信道傳輸信息的最大能力，通常用信息來表示。香農公式--帶噪信道容量公式：C=B×

log2(1+S/N)

(bps)B為信道帶寬（Hz）S為信號功率N為噪聲功率，S/N為信噪比，通常把信噪比表示成碼元碼字所謂“碼元”，或稱為“碼位”，是對計算機網絡傳送的二進制數字中的每一位的通稱。是構成信息編碼的最小單位。而由若干個碼元序列表示的數據單元代碼通常稱為“碼字”。例如，二進制數字1000001是由7個碼元組成的序列，可以視為一個碼字。在7位ASCII碼中，這個碼字表示字母A。數據據通通信信系系統統的的基基本本結結構構任何何一一個個通通信信系系統統都都可可以以看看作作是是由由發送送設設備備、傳輸輸信信道道和接收收設設備備三大大部部分分組組成成。。我我們們把把產產生生和和發發送送信信息息的的一一端端稱稱為為信源源，把把接接收收信信息息的的一一端端稱稱為為信宿宿，把把信信源源傳傳送送到到信信宿宿的的通通信信線線路路稱稱為為信道道。。在實實際際通通信信系系統統中中，，難難免免受受到到外外界界電電磁磁波波等等噪噪音音源源的的干干擾擾影影響響。。因因此此，，數數據據通通信信系系統統的的基基本本結結構構如如圖圖2-3所示示。。圖2-3通信系統的基本結構數據+噪音噪音源信源信道信宿數據據通通信信系系統統主主要要技技術術指指標標比特特率率是一一種種數字字信信號號的的傳傳輸輸速速率率。是是指指每每秒秒傳傳送送的的二二進進制制代代碼碼的的有有效效位位數數（（比比特特數數(bit)）。。單單位位為為bps(BitPerSecond)，比比特特率率越越高高，，傳傳送送數數據據速速度度越越快快。。波特特率率（（碼碼元元速速率率））是一一種種調調制制速速率率，，也也稱稱波波形形速速率率。。在在數數據據傳傳輸輸過過程程中中，，線線路路上上每每秒秒載載波波調調制制狀狀態態改改變變的的次次數數就就是是波波特特率率，，其其單單位位是是波波特特（（Baud）比特率是測測量每秒可可傳輸數據據比特位(0和1)數量的單位位。例如，，每秒2,400位的比特率率是指每一一秒鐘傳輸輸了2,400個1和0。波特率表示示每秒鐘一一個信號(從0變為1或從1變為0)或符號(連接的電壓壓、頻率或或相位)在信道中改改變狀態或或發生變化化的次數。。例如，2,400波特率是指指該通道每每秒鐘最多多改變狀態態2,400次。在這個個例子中，，波特率和和比特率是是相同的數數值：2,400bps，1比特率等于于1波特率。誤碼率指信息傳輸輸的錯誤率率，也稱錯錯誤率。是是在正常工工作情況下下，衡量傳傳輸可靠性性的指標。。誤碼率=傳輸中的誤誤碼/所傳輸的總總碼數*100%。Pe=Ne/N。吞吐量單位時間內內整個網絡絡能夠處理理的信息總總量。單位是字節/秒或位/秒。在單信道道總線型網網絡中：吞吞吐量=信道容量*傳輸效率率。數據通信系系統主要技技術指標信道的傳播播延遲信號在信道道中傳播，，從信源端到到達信宿端端需要一定定的時間，，這個時間稱稱為傳播延延遲（或時延）。這個時間間與信源端端和信宿端端的距離有有關，也與與具體信道道中的信號號傳播速度度有關。數據通信系系統主要技技術指標信道帶寬：：是指信道所所能傳送的的信號頻率率寬度，它它的值為信信道上可傳傳送信號的的最高頻率與與最低頻率率之差。帶寬越大，，所能達到到的傳輸速速率就越大大。數據傳輸率率（S）是指單位時時間內信道道內傳輸的的信息量。。其定義是：：通信線路路(或系統)單位時間(每秒)內傳輸的字字符個數；；或者單位位時間(每秒)內傳輸的碼碼組(字塊)數或比特數數。其單位位是字符/秒；或者碼碼組/秒、比特/秒(可見，當數據傳輸率率用“bit/s”作單位時，，即等于比比特率)。一般來說，，數據傳輸輸率的高低低由傳輸每每1位數據所占占時間決定定，傳輸每每1位數據所占占的時間越越小，則速速率越高。。B與S的關系：S=B×log2N(b/s)N:調制電平數數B：數字信號號的脈沖數數率，即波波特率作業：隨堂練P121,2,4,8,10數據傳輸方方式一、數數據通信系系統模型1、數據通信信系統的一一般結構模模型，它是是由數據終終端設備（（DTE）、數據線線路端接設設備（DCE）和通信線線路等組成成。通信系統模模型2、通信系統統模型通信系統組組成三要素素：信源、、信宿和信信道數據線路的的通信方式式根據數據信信息在傳輸輸線上的傳傳送方向，，數據通信信方式有：：單工通信信、半雙工工通信、雙雙工通信。。發送端接收端發送端接收端一、單工：：在通信線路路上，數據據只可按一一個固定的的方向傳送而不不能進行相相反方向傳傳送的通信信方式，稱稱為單工通通信。數據信道發送端發送端接收端接收端信道半雙工通信信方式：數據可以雙雙向傳輸，，但不能同同時進行，采用用分時間段段傳輸，在在任一時刻刻只允許在在一個方向向上傳輸主信信息，這種種通信方式式稱為半雙雙工通信。。數據發送端接收端發送端接收端發送端接收端接收端發送端發送端發送端全雙工通信信方式：可同時雙向向傳輸數據據的通信方方式稱為全雙工工通信。數據接收端接收端數據12/12/2022計算機網絡絡技術26串行和并行行通信按照通信中中字節使用用的信道數數，數據通通信方式可可分為串行行通信和并并行通信：：1、串行通信信串行傳輸是是構成二進進制代碼在在一條信道道上以位（碼元元）為單單位，按時間順序序逐位傳輸輸的方式。。按位發送送，逐位接接收，同時時還要確認認字符，所所以要采取取同步措施施。串行通信的的優點是收收、發雙方方只需要一一條傳輸信信道，易于于實現，成成本低，但但速度比較較低。12/12/2022計算機網絡絡技術27串行和并行行通信串行通信：：12/12/2022計算機機網絡絡技術術28串行和和并行行通信信2、并行行通信信：是構成成字符符的二二進制制代碼碼在并并行信信道上上同時時傳輸輸的方方式。。例如如，8單位代代碼字字符要要用8條信道道并行行同時時傳輸輸，一一次傳傳一個個字符符，收收、發發雙方方不存存在同同步問問題。。并行通通信的的優點點是速速度快快，但但發端端與收收端之之間有有若干干條線線路，，導致致費用用高，，僅適適合于于近距距離和和高速速率的的通信信。12/12/2022計算機機網絡絡技術術29串行和和并行行通信信并行通通信：：數據傳傳輸方方式數據傳傳輸方方式依依其數數據在在傳輸輸線原原樣不不變地地傳輸輸還是是調制制變樣樣后再再傳輸輸，可可分為為基帶傳傳輸、、頻帶帶傳輸輸和寬寬帶傳傳輸等方式式。2.3.1基帶傳傳輸、、頻帶帶傳輸輸和寬寬帶傳傳輸1．基帶帶傳輸輸基帶（（Baseband）是指調調制前前原始始電信信號占占用的的頻帶帶，是是原始始電信信號固固有的的基本本頻帶帶。基帶信信號是未經載載波調調制的信號號。由“0”和“1”組成的的數字字信號號又稱稱為““數字字基帶帶信號號”。。基帶傳傳輸在信道中中直接接傳輸輸基帶帶信號號時，稱為為基帶帶傳輸輸。基帶傳傳輸的的信號號既可可以是是模擬擬信號號，也也可以以是數數字信信號，，具體體類型型由信信源決決定。。1．基帶帶傳輸輸基帶傳傳輸是是一種種最基基本的的數據據傳輸輸方式式，一一般用用在較較近距距離的的數據據通信信中。。在計計算機機局域域網中中，主主要就就是采采用這這種傳傳輸方方式。。例如計計算機機網絡絡中的的信號號就是是基帶帶傳輸輸的。。基帶傳傳輸一一般用用較近距距離的數據據通信信中。。基帶傳傳輸、、頻帶帶傳輸輸和寬寬帶傳傳輸2.3.1基帶傳傳輸、、頻帶帶傳輸輸和寬寬帶傳傳輸2．頻帶帶傳輸輸利用模擬信信道實實現數數字信信號傳傳輸的方法法，稱稱為““頻帶帶傳輸輸”。。將數字字信號號調制制成模模擬信信號后后在發發送和和傳輸輸，到到達接接收端端時，，再把把模擬擬信號號解調調為原原來的的數字字信號號。調制解解調器器：調調制解解調器器是一一種計計算機機硬件件，它它能把把計算算機的的數字字信號號翻譯譯成可可沿普普通電電話線線傳送送的模模擬信信號，，而這這些模模擬信信號又又可被被線路路另一一端的的另一一個調調制解解調器器接收收，并并譯成成計算算機可可懂的的語言言。這這一簡簡單過過程完完成了了兩臺臺計算算機間間的通通信。。我們現現有的的電話話、模模擬電電視信信號等等，都都是屬屬于頻頻帶傳傳輸2.3.1基帶傳傳輸、、頻帶帶傳輸輸和寬寬帶傳傳輸3.頻帶傳傳輸與與基帶帶傳輸輸不同同：基帶傳傳輸中中，基基帶信信號占占有信信道的的全部部帶寬寬；頻帶傳傳輸中中，模模擬信信號通通常由由某個個頻率率或某某幾個個頻率率組成成，占占用一一個固固有頻頻帶(高頻)，即整整個頻頻道的的一部部分。。采用用多路路復用用技術術，提提高了了信道道利用用率。。頻帶傳傳輸的的波形形比較較單一一，因因為在在頻帶帶傳輸輸中只只需要要用不不同幅幅度或或不同同頻率率表示示0、1兩個電電平。。2.3.1基帶傳傳輸、、頻帶帶傳輸輸和寬寬帶傳傳輸4．寬帶帶傳輸輸寬帶是指帶帶寬比比聲頻頻更寬寬的頻頻帶。。利用用寬帶帶進行行的傳傳輸稱稱為寬帶帶傳傳輸輸。寬帶帶傳傳輸輸可可以以在在傳傳輸輸介介質質上上使使用用頻頻分分多多路路復復用用技技術術。。由于于數數字字信信號號的的頻頻帶帶很很寬寬，，不不便便于于在在寬寬帶帶網網中中直直接接傳傳輸輸，，通通常常將將其其轉轉化化成成模模擬擬信信號號后后再再在在寬寬帶帶網網中中傳傳輸輸。。寬帶帶傳傳輸輸信信道道容容量量大大，，傳傳輸輸距距離離遠遠，，基基帶帶傳傳輸輸速速率率快快，，距距離離近近2.3.1基帶帶傳傳輸輸、、頻頻帶帶傳傳輸輸和和寬寬帶帶傳傳輸輸4．寬寬帶帶傳傳輸輸計算算機機局域域網網中中采用用的的數數據據傳傳輸輸系系統統有有基帶帶傳傳輸輸和寬帶帶傳傳輸輸兩種種方方式式，，它它們們的的主主要要區區別別在在于于傳傳輸輸速速率率不不同同。。一一個個寬寬帶帶信信道道能能被被劃劃分分為為許許多多個個邏邏輯輯信信道道，，從從而而可可以以將將各各種種聲聲音音、、圖圖像像和和數數據據信信息息傳傳輸輸綜綜合合在在同同一一個個物物理理信信道道上上進進行行。。2.3.1基帶帶傳傳輸輸、、頻頻帶帶傳傳輸輸和和寬寬帶帶傳傳輸輸4．寬寬帶帶傳傳輸輸●一般般說說，，寬寬帶帶傳傳輸輸與與基基帶帶傳傳輸輸相相比比有有以以下下優優點點：：能在在一一個個信信道道中中傳傳輸輸聲聲音音、、圖圖像像和和數數據據信信息息，，使使系系統統具具有有多多種種用用途途；；●一條條寬寬帶帶信信道道能能劃劃分分為為多多條條邏邏輯輯基基帶帶信信道道，，實實現現多多路路復復用用，，因因此此信信道道的的容容量量大大大大增增加加；；●寬帶帶傳傳輸輸的的距距離離比比基基帶帶遠遠，，因因為為基基帶帶傳傳輸輸直直接接傳傳送送數數字字信信號號，，傳傳輸輸的的速速率率越越高高，，能能夠夠傳傳輸輸的的距距離離越越短短。。練習習：：1、數據據線線路路的的通通信信方方式式有有（（）、、（（）、、（（）2、數數據據傳傳輸輸方方式式可可分分為為（（）（（）（（）等等。。數據據交交換換技技術術Question：為為什什么么要要采采用用數數據據交交換換技技術術一個個擁擁有有眾眾多多用用戶戶的的通通信信網網不不可可能能采采用用兩兩兩兩之之間間連連接接的的全全互互聯聯方方式式，，必必須須采采用用交交換換設設備備為降降低低通通信信線線路路造造價價，，大大型型網網絡絡主主要要采采用用部分分連連接接的拓拓撲撲結結構構。。兩個個端端節節點點之之間間的的通通信信連連接接一一般般都都要要通通過過中間間節節點點的的轉轉接接，中中間間節節點點要要在在它它所所連連接接幾幾條條線線路路中中選選擇擇一一條條進進行行接接續續。。交換換網網絡絡有有多條條信信道道供供多多個個終終端端共共用用，網網絡絡的的交交換換設設備備能能夠夠按按照照終終端端的的需需要要分分配配信信道道并并將將它它們們連連接接起起來來。。本任任務務主主要要學學習習電電路路交交換換、、存存儲儲轉轉發發交交換換和和高高速速交交換換技技術術。。電路路交交換換電路路交交換換一般般定定義義：：交交換換機機負負責責在在兩兩個個通通信信站站點點之之間間建建立立一一條條物理理的的固固定定傳輸輸通通路路，，直直到到通通信信完完畢畢后后再再拆拆除除。。通信信的的三三個個階階段段：：建立立連連接接--通通信信--釋釋放放連連接接特點點：：數數據據傳傳輸輸前前需需要要先建建立立一條條臨時時的的端到到端端的的通通道道，，通通信信雙雙方方在在通通信信過過程程中中自始始自自終終占占用用該條條鏈鏈路路。。應用用：：服務務質質量量要要求求較較高高-電話話網網，，實實時時數數據據-音頻頻、、視視頻頻1.電路路交交換換把“建立立連連接接--通通信信--釋釋放放連連接接”三個個步步驟驟的的連連網網方方式式稱稱為為面向向連連接接的。。電路路交交換換必必定定是是面面向向連連接接的的。。例：：兩兩部部電電話話機機通通信信只只需需要要用用一一對對電電線線就就能能夠夠互互相相連連接接起起來來。。電路路交交換換1電路路交交換換的的通信信過過程程三三個個階階段段:電路路建建立立階階段段數據據傳傳輸輸階階段段電路路釋釋放放階階段段電路路交交換換1.電路路交交換換呼叫應答呼叫請求報文

應答釋放請求釋放應答電路建立數據傳輸電路釋放節點A節點B節點C節點D電路路交交換換2.4.3數據據交交換換技技術術（1）電電路路交交換換的的優優點點：：信息息傳傳輸輸時時延延短短信息息傳傳輸輸效效率率高高對用用戶戶提提供供““透透明明””傳傳輸輸通通路路適合合傳傳輸輸信信息息量量大大，，通通信信對對象象比比較較確確定定的的用用戶戶電路路交交換換（2）電電路路交交換換的的缺缺點點：：線路路利用用率率較較低低。通信信雙雙方方必必須須同同時時工工作作電路路交交換換2.存儲儲轉轉發發交交換換在交交換換過過程程中中，，交交換換設設備備將將接接收收到到的的報報文文先先存存儲儲，，待待信信道道空空閑閑時時再再轉轉發發出出去去，，一一級級一一級級中中轉轉，，直直到到目目的的地地。。這這種種數數據據傳傳輸輸技技術術稱稱為為存儲-轉發。過程：信息從從數據源到目目的地一般要要經過多級轉轉發，中間經經過的每個交交換機（路由由器）都有一一個緩沖區，，在交換機進進行轉發時，先把信息存存放到數據緩沖區，等到線路空空閑時，將信信息傳輸出去去。特點：可靠性性高，不需要要一條專用的的通路，提高高了信道的利利用率。方式：報文交換和分分組交換存儲轉發交換換2.存儲轉發交換換（1）報文交換以報文為單位位發送信息。。整個報文作為一個整體體一起發送。。報文就是計計算機一次性性要發送的數數據塊，其長長度不限且可可變。報文包括三部部分內容：報報頭、報文正正文和報尾。。報頭由源地地址、目的地地址及控制信信息組成報尾一般是校校驗信息。存儲轉發交換換2.存儲轉發交換換（1）報文交換報文交換的過過程發送端接受端存儲轉發交換換（1）報文交換A、B、C、D表示交換設備備ABCD報文排隊延遲存儲轉發交換換（1）報文交換優點：線路利用率與電路交換相相比較高缺點：1）大報文造成成存儲轉發的的延時過長；2）出錯后整個個報文全部重重發。現在已經很少少使用——更好的技術取取代存儲轉發交換換（2）分組交換過程a.在發送端，先先把較長的報報文劃分成較短的、固定定長度的數據據段，每個部分稱為為一個分組；b.每個分組的前前面加一個分分組頭，由交交換機根據目目的地址轉發發至目的地，，這個過程稱稱為分組交換換。c.接收端收到所所有分組后，，還原得到報報文分組交換也稱稱為包交換進行分組交換換的通信網絡絡稱為分組交交換網。存儲轉發交換換分組交換的主主要特點分組交換則采采用存儲轉發技術。在發送端，先先把較長的報報文劃分成較短的的、固定長度度的數據段。。報文1101000110101010110101011100010011010010假定這個報文較長不便于傳輸添加首部構成成分組每一個數據段段前面添加上上首部構成分組(packet)。數據據數據據數據據報文首部首部首部分組

1分組

2分組

3請注意：現在在左邊是“前面”分組交換的傳傳輸單元分組交換網以以“分組”作為數據傳傳輸單元。依次把各分組發送送到接收端（（假定接收端端在左邊）。。數據首部分組

1數據首部分組

2數據首部分組

3以分組為基本本單位在網絡絡中傳送分組首部的重重要性每一個分組的首部都都含有地址（諸如目的地址址和源地址）等控制信息息。分組交換網中中的結點交換換機根據收到到的分組首部部中的地址信息，把分組轉發到下一個結點點交換機。每個分組在互互聯網中獨立地選擇傳傳輸路徑。用這樣的存儲轉發方式，最后分分組就能到達達最終目的地。。收到分組后剝剝去首部接收端收到分分組后剝去首部還原成報報文。數據據首部分組

1數據據首部分組

2數據據首部分組

3收到的數據最后還原成原原來的報文最后，在接收收端把收到的的數據恢復成為原來來的報文。這里我們假定定分組在傳輸輸過程中沒有有出現差錯，，在轉發時也也沒有被丟棄棄。數據據數據據數據據報文1101000110101010110101011100010011010010（2）分組交換特點：1）存儲量要求求較小，可以以用內存來緩緩沖分組——速度快；2）轉發延時小小——適用于交互式式通信；3）某個分組出出錯僅重發該該分組——效率高；4）分組可通過過數據報方式或虛電路方式交換；5）有強大的糾糾錯機制、流流量控制和路路由選擇功能能。2存儲轉發交換換（2）分組交換兩種方式：數據報方式虛電路方式數據報方式：：每個分組包含含源地址和目的的地址，各個分組根根據目的地址址獨立到達目的地。同一一個報文的不不同分組可能能沿著不同路路徑到達目的的地，每個分分組又稱為數數據報。數據報會出現現亂序、丟失失、重復問題題2存儲轉發交換換（2）分組交換虛電路方式：：虛電路就是通通信雙方在開開始互相發送送和接收數據據之前，需要要在網絡上先先建立一條邏輯鏈路，用戶數據按按照順序沿邏邏輯鏈路到達達目的地。過程：包括虛電路建立、、數據傳輸和和虛電路拆除除三個階段。報文分組不必必帶目的地址址、源地址等等輔助信息，，只需攜帶虛虛電路標識號號。同一條物理線線路上可以建建立多條虛電電路2存儲轉發交換換報文報文報文ABCD報文交換電路交換ABCD報文P1P2P3P4P1P2P3P4P3P4虛電路P2P1ABCDP1P2P3P4P1P2P3P4P3P4分組交換P2P1ABCD連接建立連接釋放數據傳送幾種交換的比比較分組交換與報報文交換的比比較（1）分組交換比比報文交換減減少了時間延延時。（2）分組交換把把數據的最大大長度限制在在較小的范圍圍內，每個節節點所需要的的存儲量減少少，有利于提提高節點存儲儲資源的利用用率。（3）分組交換易易于重新開始始新的傳輸。。可讓緊急報報文迅速發送送出去，不會會遭到傳輸優優先級較低的的報文的堵塞塞。信元交換技術術信元交換是一一種高速分組組交換方式。。在信元交換換中，信元為基本單單位。信元是一種種極短的固定定長度的信息息交換單元，，每個信元長長為53字節，分為信元頭和信息域兩部分。信元頭占5個字節，包括括信元標識等等信息；信息息域占48個字節，承載載用戶的數據據。信元交換技術術信元交換的報報文包括信令令和一個或多多個信元。信信令是控制命命令，用于建建立和釋放邏邏輯連接，信信元的標識用用來識別信息息傳輸路徑。。由此可見，，信元交換方式式融合了電路路交換高速率率和分組交換換高效率的特特點。在信元交換換過程中，各各路的信元存存儲在緩沖區區中，列隊等等候待發，待待空信元到來來時，則將信信元插入到空空信元中發送送出去。信元交換技術術ATM（異步傳輸方方式）是信元元交換的實際際應用標準，，它是當前發展最快快的網絡技術術。傳輸介質使使用光纜或雙絞線線，其傳輸速率率已達到155Mbps和622Mbps,并向2Gbps進軍。ATM采用的是面向連接的高速交換和和多路復用技技術，能保證證網絡帶寬不不隨用戶數增增加而下降，，而且每個用用戶可享用專專用帶寬并可可根據用戶的的需求變化來來調節用戶的的帶寬。ATM有3層結構：物理理層，ATM層和ATM自適應層。信元交換技術術ATM的特點是支持持復雜的多媒媒體應用；相相對傳統LAN擁有可靠的服務質質量；良好的伸縮性性；提高生產產率；改進現現有應用的性性能；為用戶戶網絡提供帶帶寬；保護用用戶投資；高頻寬；低延時；節節省費用。ATM是一種廣域網網主干線的較較好選擇。四種交換技術術的優缺點：：電路交換：優點：實時性好，通通信效率高；；缺點：線路利用率低低，不能連接接不同類型線線路組成的鏈鏈路，通信雙雙方要同時工工作。報文交換：優點：線路利用率高高；雙方無須須同時工作；；可同時向多多個目的地發發送同一報文文；可在網絡絡上實現報文文差錯控制和和糾錯處理；；能進行速度度和代碼的轉轉換。缺點：網絡延時較長長，不適宜實實時通信和交交互式場合四種交換技術術的優缺點：：數據報：優點：對于短報文數數據，通信傳傳輸率較高，，對網網絡故障適應應能力強缺點：傳輸延時較大大，時延離散散度大虛電路：優點：對于數據量較較大的通信傳傳輸率高，分分組傳輸輸延時時短，且不易易產生數據分分組丟失。缺點：對網絡的依賴賴性較大。4種交換技術的的比較：1、對于交互式通信來說，報文交換是不合合適的。2、對于較輕的間歇式負載來說，電路交換是合適的，因因為可以通過過電話撥號線線路來使用公公用電話系統統。3、對于兩個站站之間很重的和持續的負載來說，使用用租用的電路交交換線是最合適的。。4、當有一批中等數量數據據必須交換到大大量的數據設設備時，寧可可用分組交換方法，這種技技術的線路利利用率是最高高的。4種交換技術的的比較：5、數據報分組交換適用于短短報文和具有有靈活性的報報文。6、虛電路分組交換適用于大批量數據交交換和減輕各站的的處理負擔。。7、信元交換適用于對帶寬寬要求高和對對服務質量要要求高的應用用。練習題：一、選擇題1、電子郵件采采用的交換方方式是（）A.電路交換B.報文交換C.數據報D.虛電路2、報文交換不不適合于（）A.電子郵件B.間隙性負載C.交互式通信D.少量數據3、以下交換技技術中，不屬屬于存儲交換換技術的是（（）A.電路交換B.數據報C.虛電路D.報文交換4、下列交換方方式中（）的傳輸延時時最小A.報文交換B.電路交換C.虛電路D.數據報交換二、填空題1、如果按照數數據交換方式式進行分類，，電話系統的的信息交換方方式屬于___________.2、一般來講，，存儲轉發方方式包括報文文交換和_________.3、在數據傳輸輸中，一般要要建立連接的的是________交換方式.BCAB電路交換分組交換電路知識拓展：高高速交換技術術異步傳輸模式式ATM是一種比幀中中繼傳輸速率率更高的快速速分組交換方方式。ATM的傳輸單位為為信元（Cell），又稱信元元交換。信元是一種較較短的數據分分組，其長度度固定為53個字節。采用時分多路路復用技術。。不必在數據鏈鏈路層進行差差錯控制和流流量控制。

多路復用技術多路復用技術術多路：多條互互不相干的信信號通道復用：合在一一起使用多路復用：在一條信道上建立多條物理信道多路復用技術：如何利用傳輸介質，在一條物理線路上建立多條物理信道的技術。在數據通信或或計算機網絡絡系統中，傳傳輸介質的帶帶寬或容量往往往超過傳輸輸單一信號的的需求，為了了有效地利用用通信線路，，希望一個信信道同時傳輸輸多路信號，，這就是所謂謂的多路復用用技術。采用多路復用用技術能把多多個信號組合合在一條物理理信道上進行行傳輸，其方方法是在發送送端將若干個個彼此無關的的信號合并為為一個能在一一條共用信道道上傳輸的復復合信號，在在信號的接收收端還能將復復合信號分離離出與原來一一樣的若干個個彼此無關的的信號來。多路復用技術術的原理如下下圖所示，，由多路復用用器合并N個輸入通道的的信號(N取決于所用傳傳輸介質的限限制因素）組組成一路復合合信號,經傳輸速率較較高的線路傳傳輸后,由多路譯碼器器將復合信號號按通道號再再分離出來，，然后把它們們送到相應的的輸出端。多路復用技術術配置多路復用用線路有許多多種不同方法法，多路復用用器的類型也也各異，常用用的多路復用用技術有時分分多路復用(TDM）、頻分多路路復用（FDM）和波分多路路復用（WDM）等。。圖多路復用用技術原原理1時分多路路復用所謂時分分多路復復用是將將一條物物理信道道按時間間分成若若干個時時間片（（時隙））輪流分分配給多多個信號號使用每一時間間片由要要復用的的一個信信號占用用，一個個信號的的時間片片用完后后，信道道再分配配給下一一個信號號。這樣樣利用每每個信號號在時間間上的交交叉，就就可以在在一條物物理信道道上傳輸輸多個數數字信號號了。如如圖3所示。圖3時分多路路復用示示意圖時分多路路復用技技術的特特點當物理信信道可支支持的位位傳輸速速率足夠夠快時，，可以將將信道的的傳輸時時間劃分分成若干干時隙，，并將各各時隙輪輪流地分分配給各各路信號號，使若若干路信信號合用用單一的的通信媒媒體，時時間域上上互不重重疊。任一瞬間間只有一一路信號號占用線線路，但但每個信信號都占占用整個個頻帶。。多路信信號分時地在信道道內傳送送。時分多路路復用技技術既可用于于基帶局局域網，，也可用用于寬帶帶網絡。。78時分多路路復用技技術的分分類同步時分分多路復復用：

分配配給每個個數據源源的時間間片是固固定的，，各個數數據源的的時間片片不可互互相轉讓讓。異步時分分多路復復用：

允許許動態地地分配時時間片，，各個數數據源的的時間片片空閑時時可以轉轉讓。也也稱為統計時分分多路復復用。79頻分多路路復用電電路常用用于模擬擬信號的的傳輸，，其工作作原理是是:按照頻率率劃分信信號的方方法，把把傳輸頻頻帶分成成若干個個較窄的的頻帶,每個窄頻頻帶構成成一個子子通道，，獨立地地傳輸信信息。FDM將每一信信息經調調制變成成不同的的載波頻頻率，各各個信號號都有自自己的帶帶寬。2頻分多路路復用為了避免免信號彼彼此干擾擾，各載載波之間間留有適適當的頻頻率間距距,各載波之之間便不不會有因因信號的的互相重重疊而發發生干擾擾的現象象產生.如圖4所示。圖4頻分多路路復用示示意圖頻分多路路復用技技術的特特點頻分多路路復用使使信道在在同一時時刻能同同時獨立立傳送多多路信號號，每路路信號占占用不同同的頻帶帶；在線路上上傳輸的的是各路路信號經經過調制制后的疊疊加在一一起的復復合信號號。頻分多路路復用技技術適用用于寬帶帶網絡。。82波分多路路復用是是在光纖纖信道上上使用頻頻分多路路復用的的一個變變種，其其基本原原理是:利用波分分多路復復用設備備將不同同信道的的信號調調制成不不同波長長的光，，并復用用到光纖纖信道上上。在接接收方，，采用波波分設備備分離不不同波長長的光。。主要用用于光纖纖通信。。它是利利用不同同波長的的光在一一條光纖纖上同時時傳輸多多路信號號。3波分多路路復用如圖5所示,這是一種種在光纖纖上獲得得WDM的簡單方方法。在這種方方法中，，兩根光光纖連接接到一個個棱柱(或更可能能是衍射射光柵））上，每每根光纖纖的能量量處于不不同的波波段。兩兩束光通通過棱柱柱或光柵柵,合成到一一根共享享的光纖纖上，傳傳送到遠遠方的目目的地，，隨后再再將它們們分解開開來。圖5波分多路路復用碼分多路路復用技技術碼分多路路復用(CDMA，CodeDivisionMultiplexingAccess)是按照碼碼型結構構的不同同來區分分各路用用戶信號號，也稱稱為碼分分多址。。每一個用用戶可以以在同樣樣的時間間使用同同樣的頻頻帶進行行通信。。各用戶戶使用經經過特殊殊挑選的的不同碼碼型，因因此彼此此不會造造成干擾擾。這種系統統發送的的信號有有很強的的抗干擾擾能力，，其頻譜譜類似于于白噪聲聲，不易易被敵人人發現。。可提高通通信的話話音質量量和數據據傳輸的的可靠性性，減少少干擾對對通信的的影響，，增大通通信系統統的容量量(是使用GSM的4～5倍)，降低手手機的平平均發射射功率等等等。85差錯產生生的原因因數據通信信系統的的基本任任務是高效率而無差錯地傳送數數據。數據信號號在通信信線路中中傳輸時時，難免免受到來來自信道道內部和和外部的的干擾，，從而引引起信號號的失真真，導致致數據傳傳輸錯誤誤。傳輸出錯錯的原因因：一是內內部因素素（噪聲聲脈沖、、脈動噪噪聲、衰衰減、延延遲失真真）二是是外部因因素（包包括電磁磁干擾、、太陽噪噪聲、工工作噪聲聲）。噪聲是影響數數據傳輸輸質量的的主要因因素。根據產生生的原因因可以將將噪聲分分為四類類：熱噪噪聲、交交調噪聲聲、串音音和脈沖沖噪聲四四類。噪聲的類類型熱噪聲是由帶電電粒子在在導電介介質中的的布朗運運動引起起的，它它存在于于任何工工作在絕絕對零度度以上的的電路或或系統中中。熱噪聲屬屬于高斯白噪噪聲，其概率率密度函函數滿足足正態分分布統計計特性，，同時它它的功率率譜密度度函數是是均勻分分布的（（常數））。熱噪聲的的特點是是：時刻刻存在、、不可排排除、幅幅度較小小、強度度與頻率率無關，