第2章數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識(shí)主要內(nèi)容2.1數(shù)據(jù)通信的概念（相關(guān)的概念，通信系統(tǒng)的性能指標(biāo)）2.3數(shù)據(jù)通信方式（單工通信、雙工通信、基帶傳輸、頻帶傳輸、寬帶傳輸）2.4數(shù)據(jù)編碼（數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的調(diào)制和編碼，模擬數(shù)據(jù)的編碼）2.5信道復(fù)用技術(shù)（頻分復(fù)用、時(shí)分復(fù)用、波分復(fù)用）2.6數(shù)據(jù)交換技術(shù)（電路交換、報(bào)文交換、報(bào)文分組交換）2.7物理傳輸媒體（雙絞線、同軸電纜、光纖，無線通信）2.8差錯(cuò)控制（差錯(cuò)控制技術(shù)、奇偶校驗(yàn)、循環(huán)冗余校驗(yàn)）重點(diǎn)內(nèi)容：?jiǎn)喂ぁ腚p工、全雙工通信數(shù)據(jù)編碼（調(diào)制的方法和編碼的方法）信道復(fù)用的方法數(shù)據(jù)交換（幾種交換技術(shù)的差異）差錯(cuò)控制（循環(huán)冗余校驗(yàn)）難點(diǎn)：數(shù)據(jù)編碼循環(huán)冗余校驗(yàn)數(shù)據(jù)交換技術(shù)2.1數(shù)據(jù)通信的概念2.1.1數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)模型幾個(gè)相關(guān)概念：通信：廣義上講，信息從一個(gè)地方傳輸?shù)搅硪粋€(gè)地方的過程，就可稱為通信。例如古代的烽火傳信等。在這里，通信是指信息的傳輸，它包括三個(gè)要素：信源：信息的發(fā)送者，例如發(fā)送信息的計(jì)算機(jī)信道：信息的傳輸媒體，例如通信線路信宿：信息的接收者，接收處理信息的設(shè)備或計(jì)算機(jī)等。理想的通信系統(tǒng)模型如圖：信源信宿實(shí)際上，信號(hào)在傳輸?shù)倪^程中，會(huì)受到各種干擾，這時(shí)的模型如下圖：信源信源信宿噪聲即在傳輸?shù)倪^程中會(huì)受到各種噪聲的干擾。再幾個(gè)相關(guān)概念1、信息：是語音、圖像、文字等各種形式，是數(shù)據(jù)的內(nèi)容和解釋。2、數(shù)據(jù)：是信息的表現(xiàn)形式，定義為有意義的實(shí)體。數(shù)據(jù)可分為：模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。模擬數(shù)據(jù)：在某區(qū)間內(nèi)連續(xù)變化的值；數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)：在某個(gè)區(qū)間內(nèi)取離散的值。3、信號(hào)：是數(shù)據(jù)的表現(xiàn)形式，是數(shù)據(jù)的電氣或電磁編碼。信號(hào)可分為：模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)。模擬信號(hào)：隨時(shí)間連續(xù)變化的電流、電壓或電磁波；數(shù)字信號(hào)：一系列離散的電脈沖。可選擇適當(dāng)?shù)膮⒘縼肀硎疽獋鬏數(shù)臄?shù)據(jù)。模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)的表示如圖：根據(jù)信道中所傳輸?shù)氖悄M信號(hào)還是數(shù)字信號(hào)分：模擬通信系統(tǒng)和數(shù)字通信系統(tǒng)模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的表示方法：模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)都可以用模擬信號(hào)或數(shù)字信號(hào)來表示，因而無論信源產(chǎn)生的是模擬數(shù)據(jù)還是數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，在傳輸過程中都可以用適合于信道傳輸?shù)哪撤N信號(hào)形式來傳輸:1)模擬數(shù)據(jù)可以用模擬信號(hào)來表示。模擬數(shù)據(jù)是時(shí)間的函數(shù)，并占有一定的頻率范圍，即頻帶。這種數(shù)據(jù)可以直接用占有相同頻帶的電信號(hào)，即對(duì)應(yīng)的模擬信號(hào)來表示。模擬電話通信是它的一個(gè)應(yīng)用模型。2)模擬數(shù)據(jù)也可以用數(shù)字信號(hào)來表示。把模擬數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)要經(jīng)過編碼，轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制流近似表示的數(shù)字信號(hào)，在線路的另一端將二進(jìn)制流碼恢復(fù)成原來的模擬數(shù)據(jù)。數(shù)字電話通信是它的一個(gè)應(yīng)用模型。3)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)可以用模擬信號(hào)來表示。如Modem可以把數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)調(diào)制成模擬信號(hào)；也可以把模擬信號(hào)解調(diào)成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。用Modem撥號(hào)上網(wǎng)是它的一個(gè)應(yīng)用模型。4)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)可以用數(shù)字信號(hào)來表示。數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)可直接用二進(jìn)制數(shù)字脈沖信號(hào)來表示，但為了改善其傳播特性，一般先要對(duì)二進(jìn)制數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼。2.1.2通信系統(tǒng)的性能指標(biāo)傳輸信息的有效性和可靠性是通信系統(tǒng)最主要的質(zhì)量指標(biāo)。一、有效性：指信息傳輸?shù)乃俣取鬏斔俾适侵笖?shù)據(jù)在通信系統(tǒng)的傳輸快慢，根據(jù)不同的單位，傳輸速率可用以下幾個(gè)指標(biāo)描述：1、碼元速率（),又稱信號(hào)傳輸速率。定義：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)通過信道傳輸?shù)拇a元數(shù)，單位為波特，記作Baud。碼元：數(shù)字信號(hào)中的每一個(gè)離散值就是一個(gè)碼元。碼元速率的計(jì)算公式：: =1/T(Baud)

......⑵式中T為信號(hào)碼元的寬度，單位為秒2、數(shù)據(jù)傳輸速率定義：每秒傳輸二進(jìn)制信息的位數(shù)，單位為位/秒，記作bps或b/s。用二進(jìn)制表示的信號(hào)，每個(gè)碼元包含1個(gè)比特，一個(gè)四進(jìn)制表示的信號(hào)，每個(gè)碼元包含了兩個(gè)比特。計(jì)算公式：:=1/T*log2N(bps)......⑴式中T為一個(gè)數(shù)字脈沖信號(hào)的寬度(全寬碼)或重復(fù)周期(歸零碼)單位為秒；

N為一個(gè)碼元所取的離散值個(gè)數(shù)。從⑴、⑵式得：：=*log2N(bps).......⑶或=/log2N(Baud)......⑷

[例1]采用四相調(diào)制方式，即N=4，且T=833x10-6秒，則解：=1/T*log2N=1/(833x10-6)*log24=2400(bps)=1/T=1/(833x10-6)=1200(Baud)二、可靠性可靠性：指信息傳輸?shù)馁|(zhì)量。模擬通信系統(tǒng)的可靠性用信噪比來表示，信噪比越大，通信質(zhì)量越高。數(shù)字通信系統(tǒng)的可靠性用誤碼率來表示。

1）信噪比=10lg(S/N)單位：分貝（dB）。S為信號(hào)能量，N為噪聲能量。

2）誤碼率:二進(jìn)制數(shù)據(jù)位傳輸時(shí)出錯(cuò)的概率。誤碼率公式：Pe=Ne/N

式中Ne為其中出錯(cuò)的位數(shù)；N為傳輸?shù)臄?shù)據(jù)總位數(shù)2.3數(shù)據(jù)通信方式數(shù)據(jù)通信方式根據(jù)不同的情況有以下幾種劃分1、按照信號(hào)的傳輸方向分：?jiǎn)喂ねㄐ拧腚p工通信和雙工通信2、按傳輸頻率范圍分：基帶傳輸、頻帶傳輸和寬帶傳輸2.3.1單工通信與雙工通信根據(jù)信號(hào)在信道上的傳輸方向，通信方式可分為：?jiǎn)喂ねㄐ拧腚p工通信、全雙工通信1、單工通信任意時(shí)刻只允許向一個(gè)方向進(jìn)行信息傳輸，例如電視，電視機(jī)只能被動(dòng)的接收電視臺(tái)發(fā)出的信號(hào)，而發(fā)送信號(hào)給電視臺(tái)。2、半雙工通信信號(hào)可以從信道的一端傳到另一端，但在兩個(gè)方向上不能同時(shí)傳輸，可以交替改變方向的信息傳輸。例如對(duì)講機(jī)，通過改變開關(guān)的狀態(tài)來改變信號(hào)的傳送的方向。3、全雙工通信任意時(shí)刻信息都可進(jìn)行雙向的信息傳輸。數(shù)據(jù)信號(hào)可從信道的一端傳到另一端，也可以反方向傳輸。例如電話。單工和半雙工傳輸可以采用一個(gè)信道支持信息的傳輸，對(duì)于全雙工傳輸則需要采用兩個(gè)信道。2.3.2基帶傳輸和寬帶傳輸1、基帶傳輸：基帶信號(hào)：數(shù)字信號(hào)是矩形波，這種方波固有的頻帶為基帶，方波信號(hào)稱為基帶信號(hào)。通常基帶信號(hào)是沒有經(jīng)過處理的信號(hào)。基帶傳輸：在信道中直接傳輸基帶信號(hào)。基帶信號(hào)的基本頻帶可以從直流成分到數(shù)兆赫，頻帶很寬，傳輸媒體的整個(gè)頻帶都被基帶信號(hào)占用。并且基帶信號(hào)的頻帶越寬，傳輸?shù)倪^程中衰減的越厲害，通常傳輸距離一般不超過2公里，需要需加中繼器放大信號(hào)，以便延長(zhǎng)傳輸距離。2、頻帶傳輸通常用于遠(yuǎn)距離通信。基帶信號(hào)不能遠(yuǎn)距離通信，所以就要對(duì)基帶信號(hào)進(jìn)行處理，例如把數(shù)字信號(hào)調(diào)制成音頻信號(hào)進(jìn)行傳輸，接收端再將音頻信號(hào)解調(diào)成數(shù)字信號(hào)。經(jīng)過處理后的信號(hào)稱為頻帶信號(hào)。傳輸頻帶信號(hào)的方式稱為頻帶傳輸。2.4數(shù)據(jù)編碼幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)：1、數(shù)據(jù)有數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)和模擬數(shù)據(jù)2、通信信道根據(jù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)可分為數(shù)字信道和模擬信道數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)在模擬信道上傳輸需要進(jìn)行調(diào)制。數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)在數(shù)字信道上傳輸需要進(jìn)行數(shù)字信號(hào)的編碼.模擬數(shù)據(jù)在數(shù)字信道上傳輸需要進(jìn)行采樣編碼2.4.1、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的調(diào)制要利用模擬信道傳輸數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，要對(duì)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制。調(diào)制：發(fā)送端將數(shù)字信號(hào)變換成模擬數(shù)據(jù)信號(hào)的過程。所用的設(shè)備是調(diào)制器。在接收端再將模擬信號(hào)還原成數(shù)字信號(hào)。所用設(shè)備是解調(diào)器。調(diào)制所用的基本方法：幅移鍵控法ASK、頻移鍵控法FSK、相移鍵控法PSK。調(diào)制的基本思想：模擬數(shù)據(jù)可以用數(shù)學(xué)函數(shù)表示：Acos(2+)…(1)其中A表示波形的幅度f表示波形的頻率表示波形的相位根據(jù)式（1）中三個(gè)參數(shù)的變化，就可以表示特定的數(shù)字信號(hào)0和1，實(shí)現(xiàn)調(diào)制的過程。1、幅移鍵控（ASK）方法：通過改變載波信號(hào)的幅度值來表示數(shù)字信號(hào)0和1。通常，用A1表示數(shù)字信號(hào)1，用A2表示數(shù)字信號(hào)0。例如：高幅值信號(hào)表示‘1’，低幅值信號(hào)表示‘0’。2、頻移鍵控（FSK）方法：將不同的數(shù)據(jù)信息（0和1）調(diào)制成相同幅度但不同頻率的載波信號(hào)；即通過改變載波信號(hào)頻率的方法來表示信號(hào)0和1。例如：高頻信號(hào)表示‘1’，低頻信號(hào)表示‘0’。3、相移鍵控（PSK）方法：利用相鄰載波信號(hào)的相位變化來表示相鄰信號(hào)是否具有相同的數(shù)據(jù)信息值，此時(shí)的幅度和頻率均保持不變；例如：發(fā)生相位變化表示‘1’，否則表示‘0’實(shí)例例如一個(gè)數(shù)字信號(hào)10110010，進(jìn)行調(diào)制的波形圖如下：2.4.2數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的編碼利用數(shù)字信道直接傳輸數(shù)字信號(hào)時(shí)，需要進(jìn)行數(shù)字編碼。編碼的目的是為了減少數(shù)據(jù)傳輸過程中的誤碼率。常用的方法：不歸零碼曼徹斯特編碼差分曼徹斯特編碼1、不歸零編碼(NRZ)利用不同的電平表示不同的二進(jìn)制值，并采用負(fù)邏輯雙極性表示，即正電平（+15v）表示數(shù)字信號(hào)‘0’，負(fù)電平（-15v）表示數(shù)字信號(hào)‘1’2、曼徹斯特編碼將一位時(shí)間一分為二，位時(shí)間內(nèi)發(fā)生低電平到高電平的變化表示‘1’；高電平到低電平的變化表示‘0’；電平不發(fā)生變化的位稱為非數(shù)據(jù)位，常用作傳輸數(shù)據(jù)塊的控制符。3、差分曼徹斯特編碼將一個(gè)位時(shí)間一分為二，如果當(dāng)前位的前半部分電平不同于前一位的最終電平狀態(tài)（即位間電平發(fā)生變化），表示‘0’；如果當(dāng)前位的前半部分電平相同于前一位的最終電平狀態(tài)（即位間電平不發(fā)生變化），表示‘1’。同樣中間電平不發(fā)生變化的位用作控制位。2.4.3模擬數(shù)據(jù)的編碼數(shù)字信號(hào)在許多方面優(yōu)于模擬信號(hào)：（1）可靠性高（2）保密性高（3）傳輸距離遠(yuǎn)（4）便于用計(jì)算機(jī)進(jìn)行傳輸模擬數(shù)據(jù)要在數(shù)字信道上進(jìn)行傳輸時(shí)，要進(jìn)行編碼，把模擬數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。常用方法：脈沖編碼調(diào)制（PCM）脈沖編碼調(diào)制（PCM）脈沖編碼調(diào)制過程共有三個(gè)步驟：采樣、量化和編碼，如圖：1)采樣：通過某種頻率的采樣脈沖將模擬信息的值取出，變連續(xù)的模擬信息為離散信號(hào)。即每過一段固定的時(shí)間就對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行取值。2）量化：量化的目的是確定采樣出的模擬信號(hào)的數(shù)值。通過規(guī)定一定的量化級(jí)，對(duì)采樣得到的離散值進(jìn)行“取整”量化，得到離散信號(hào)的具體數(shù)值。例如量化級(jí)別為256，那么就會(huì)有這樣的一些量化區(qū)間：(01),(12)……(254255),那么從采樣得到的數(shù)值的大小，在哪個(gè)區(qū)間，就認(rèn)為他處于哪個(gè)量化級(jí)別。例如一個(gè)采樣值為1.8,那么它屬于第二個(gè)量化級(jí)別，并且這個(gè)采樣值的離散值為2（取整）。3）編碼：將量化后的值編碼成一定位數(shù)的二進(jìn)制值。通常，當(dāng)量化級(jí)為N時(shí)，編碼后的二進(jìn)制位數(shù)為log2N。例如量化級(jí)別是256時(shí)，編碼后的二進(jìn)制位數(shù)是8。2.5信道復(fù)用技術(shù)信道復(fù)用的目的：傳輸介質(zhì)的傳輸能力超過傳輸單一信號(hào)所需要的帶寬，為了提高信道的利用率，人們希望傳輸信道能同時(shí)攜帶多個(gè)信號(hào)，即把幾個(gè)信號(hào)放到同一個(gè)信道上進(jìn)行傳輸，即用來共享資源。基本原理：當(dāng)物理信道的可用帶寬超過單個(gè)原始信號(hào)所需的帶寬時(shí)，可將該物理信道的總帶寬分割成若干個(gè)固定帶寬的子信道，并利用每個(gè)子信道傳輸一路信號(hào)，從而達(dá)到多路信號(hào)共用一個(gè)信道，或者將多路信號(hào)組合在一條物理信道上傳輸?shù)哪康模浞掷眯诺廊萘俊Ｖ饕獜?fù)用技術(shù)：頻分多路復(fù)用（FDM）時(shí)分多路復(fù)用（TDM）波分多路復(fù)用（WDM）4.5.1頻分多路復(fù)用(FDM)原理：不同的傳輸媒體具有不同的帶寬（信號(hào)不失真?zhèn)鬏數(shù)念l率范圍）.頻分多路復(fù)用技術(shù)對(duì)整個(gè)物理信道的可用帶寬進(jìn)行分割，并利用載波調(diào)制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)原始信號(hào)的頻譜遷移，使得多路信號(hào)在整個(gè)物理信道帶寬允許的范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)頻譜上的不重疊，從而共用一個(gè)信道。用途：主要用于模擬信道的復(fù)用。2.5.2時(shí)分多路復(fù)用（TDM)原

理：當(dāng)物理信道可支持的位傳輸速率超過單個(gè)原始信號(hào)要求的數(shù)據(jù)傳輸速率時(shí)，可以將該物理信道劃分成若干時(shí)間片，并將各個(gè)時(shí)間片輪流地分配給多路信號(hào)，使得它們?cè)跁r(shí)間上不重疊。用途：主要用于數(shù)字信道的復(fù)用。也可同時(shí)交叉?zhèn)鬏斈M信號(hào)。分類：同步時(shí)分多路復(fù)用異步時(shí)分多路復(fù)用1、同步時(shí)分多路復(fù)用分配給每個(gè)終端數(shù)據(jù)源的時(shí)間片是固定的，不管終端是否有數(shù)據(jù)要發(fā)送，屬于他的時(shí)間片不能被其他的終端占用，因而從各個(gè)信號(hào)源發(fā)送時(shí)是定時(shí)同步的。如果某個(gè)時(shí)間片對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)源沒有數(shù)據(jù)發(fā)送，該時(shí)間片便空閑不用，會(huì)造成信道的浪費(fèi)。2、異步同步時(shí)分復(fù)用又稱：統(tǒng)計(jì)時(shí)分多路復(fù)用，允許動(dòng)態(tài)地分配時(shí)間片，時(shí)間片是按需分配的。如果某個(gè)終端不發(fā)送數(shù)據(jù)了，則其他的終端可以占用它的時(shí)間片。時(shí)間片和輸入裝置之間沒有一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，任何一個(gè)時(shí)間片都可以被用于傳輸任一路信號(hào)。傳輸?shù)臄?shù)據(jù)單元中必須包含地址信息，以便尋找到目的節(jié)點(diǎn)，所以每個(gè)時(shí)間片里會(huì)增加一些額外的傳輸開銷。2.5.3波分多路復(fù)用(WDM)波分多路復(fù)用實(shí)質(zhì)：利用了光具有不同的波長(zhǎng)的特征。隨著光纖技術(shù)的使用，基于光信號(hào)傳輸?shù)膹?fù)用技術(shù)得到重視.波分多路復(fù)用的原理：利用波分復(fù)用設(shè)備將不同信道的信號(hào)調(diào)制成不同波長(zhǎng)的光，并復(fù)用到光纖信道上。在接收方，采用波分設(shè)備分離不同波長(zhǎng)的光。2.6數(shù)據(jù)交換技術(shù)原因：原始的通信方式是在任意兩點(diǎn)之間都連接一條通信線路。但是隨著通信距離增加和通信的終端數(shù)目增加時(shí)，在終端建立點(diǎn)到點(diǎn)的通信線路是不可能。例如你要發(fā)郵件到美國去，不可能在你的機(jī)器和美國的機(jī)器之間建立一個(gè)通信聯(lián)結(jié)。解決辦法：在數(shù)據(jù)通信時(shí)利用中間結(jié)點(diǎn)將通信雙方連接起來。中間結(jié)點(diǎn)（交換設(shè)備）：不關(guān)心被傳輸?shù)臄?shù)據(jù)內(nèi)容，僅執(zhí)行交換的動(dòng)作，起數(shù)據(jù)交換的功能。即將數(shù)據(jù)從一個(gè)端口交換到另一端口，繼而傳輸?shù)搅硪慌_(tái)中間結(jié)點(diǎn)，直至目的地。整個(gè)數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程被稱為數(shù)據(jù)交換過程常用的數(shù)據(jù)交換技術(shù)：線路交換（電路交換）報(bào)文交換（存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)）分組交換（存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)）2.6.1電路交換又稱線路交換，類似于電話系統(tǒng)，希望通信的計(jì)算機(jī)之間必須事先建立一條專用的通信路徑。通信路徑可能經(jīng)過多個(gè)節(jié)點(diǎn)，并且這些路徑可以是復(fù)用后的邏輯信道。整個(gè)線路交換的過程包括三個(gè)階段：建立線路、占用線路并進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸、釋放線路1、建立線路發(fā)起方站點(diǎn)向某個(gè)終端站點(diǎn)（響應(yīng)方站點(diǎn)）發(fā)送一個(gè)請(qǐng)求，該請(qǐng)求通過中間結(jié)點(diǎn)傳輸至終點(diǎn)；如果中間結(jié)點(diǎn)有空閑的物理線路可以使用，接收請(qǐng)求，分配線路，并將請(qǐng)求傳輸給下一中間結(jié)點(diǎn)；整個(gè)過程持續(xù)進(jìn)行，直至終點(diǎn)。如果中間結(jié)點(diǎn)沒有空閑的物理線路可以使用，整個(gè)線路的“串接”將無法實(shí)現(xiàn)。僅當(dāng)通信的兩個(gè)站點(diǎn)之間建立起物理線路之后，才允許進(jìn)入數(shù)據(jù)傳輸階段。線路一旦被分配，在未釋放之前，其它站點(diǎn)將無法使用，即使某一時(shí)刻，線路上并沒有數(shù)據(jù)傳輸。2、數(shù)據(jù)傳輸在已經(jīng)建立物理線路的基礎(chǔ)上，站點(diǎn)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)據(jù)既可以從發(fā)起方站點(diǎn)傳往響應(yīng)方站點(diǎn)，也允許相反方向的數(shù)據(jù)傳輸。整個(gè)數(shù)據(jù)傳輸期間一直獨(dú)占信道，直到通信結(jié)束。數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)延非常短。3、釋放線路當(dāng)站點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)傳輸完畢，執(zhí)行釋放線路的動(dòng)作。該動(dòng)作可以由任一站點(diǎn)發(fā)起，釋放線路請(qǐng)求通過途徑的中間結(jié)點(diǎn)送往對(duì)方，釋放線路資源。釋放線路必須傳送到電路所經(jīng)過的各個(gè)節(jié)點(diǎn)，以便重新分配資源。電路交換示意圖：線路交換的特點(diǎn)：1獨(dú)占性：建立線路之后、釋放線路之前，即使站點(diǎn)之間無任何數(shù)據(jù)可以傳輸，整個(gè)線路仍不允許其它站點(diǎn)共享，因此線路的利用率較低，并且容易引起接續(xù)時(shí)的擁塞。2實(shí)時(shí)性好：一旦線路建立，通信雙方的所有資源（包括線路資源）均用于本次通信，除了少量的傳輸延遲之外，不再有其它延遲，具有較好的實(shí)時(shí)性；3線路交換設(shè)備簡(jiǎn)單，不提供任何緩存裝置；4、用戶數(shù)據(jù)透明傳輸，要求收發(fā)雙方自動(dòng)進(jìn)行速率匹配。2.6.2報(bào)文交換這是存儲(chǔ)—轉(zhuǎn)發(fā)交換的一種。存儲(chǔ)—轉(zhuǎn)發(fā)交換的原理：輸入的數(shù)據(jù)在交換裝置控制下，先存入緩沖存儲(chǔ)器中，待指定輸出線路空閑時(shí)，再將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)輸出。存儲(chǔ)—轉(zhuǎn)發(fā)交換分為：報(bào)文交換和報(bào)文分組交換。數(shù)據(jù)報(bào)交換的工作原理：如果一個(gè)站點(diǎn)希望發(fā)送一個(gè)報(bào)文（一個(gè)數(shù)據(jù)塊），它將目的地地址附加在報(bào)文上，然后將整個(gè)報(bào)文傳遞給中間結(jié)點(diǎn)；中間結(jié)點(diǎn)暫存報(bào)文，根據(jù)地址確定輸出端口和線路，排隊(duì)等待線路空閑時(shí)再轉(zhuǎn)發(fā)給下一結(jié)點(diǎn)，直至終點(diǎn)。報(bào)文交換的數(shù)據(jù)單位：報(bào)文。報(bào)文包括兩部分：要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)和報(bào)頭。報(bào)頭中包括源站點(diǎn)地址和目的站點(diǎn)地址以及其他的控制信息。中間節(jié)點(diǎn)收到了報(bào)文后，根據(jù)報(bào)頭中的目地地址為報(bào)文進(jìn)行路由選擇，找出下一個(gè)節(jié)點(diǎn)的鏈路方向，等待信道空閑后，把報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)到下一個(gè)節(jié)點(diǎn)。報(bào)文交換示意圖：報(bào)文交換的特點(diǎn)：1）不獨(dú)占線路，多個(gè)用戶的數(shù)據(jù)可以通過存儲(chǔ)和排隊(duì)共享一條線路；2）無線路建立的過程，提高了線路的利用率；3）可以支持多點(diǎn)傳輸（一個(gè)報(bào)文傳輸給多個(gè)用戶，在報(bào)文中增加“地址字段”，中間結(jié)點(diǎn)根據(jù)地址字段進(jìn)行復(fù)制和轉(zhuǎn)發(fā)）；4）增加了差錯(cuò)檢測(cè)功能，避免出錯(cuò)數(shù)據(jù)的無謂傳輸?shù)葓?bào)文交換的不足1）由于“存儲(chǔ)－轉(zhuǎn)發(fā)”和排隊(duì)，增加了數(shù)據(jù)傳輸?shù)难舆t；2）報(bào)文長(zhǎng)度未作規(guī)定，報(bào)文只能暫存在磁盤上，磁盤讀取占用了額外的時(shí)間；3）任何報(bào)文都必須排隊(duì)等待：不同長(zhǎng)度的報(bào)文要求不同長(zhǎng)度的處理和傳輸時(shí)間，即使非常短小的報(bào)文（例如：交互式通信中的會(huì)話信息）；4）報(bào)文交換難以支持實(shí)時(shí)通信和交互式通信的要求。2.6.3報(bào)文分組交換也稱分組交換。也是存儲(chǔ)—轉(zhuǎn)發(fā)交換。與報(bào)文交換的不同是：數(shù)據(jù)交換的單位。報(bào)文分組交換的數(shù)據(jù)單位是：分組。分組：固定長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)塊。并且分組包括要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)和目的地址，還有分組的編號(hào)。報(bào)文分組交換時(shí)，對(duì)傳輸數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度進(jìn)行限制，即把長(zhǎng)的報(bào)文分成若干較短的報(bào)文分組。報(bào)文分組交換的原理：進(jìn)行分組交換時(shí)，發(fā)送端先要將傳送的信息分割成若干個(gè)規(guī)定長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)塊。再裝配成一個(gè)個(gè)分組。裝配過程中要對(duì)各個(gè)分組進(jìn)行編號(hào)，并附加上源端和宿端的地址以及約定的其他信息，這樣每個(gè)分組都帶有一個(gè)分組頭和校驗(yàn)序列。然后將各個(gè)分組分別送入通信子網(wǎng)中進(jìn)行交換傳輸。當(dāng)這些分組到達(dá)目的端系統(tǒng)后，被重新組裝成原來的報(bào)文，遞交給用戶。在通信子網(wǎng)中，各個(gè)中間節(jié)點(diǎn)同樣要進(jìn)行存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)發(fā)。與報(bào)文交換相比，報(bào)文分組交換的特點(diǎn)：1）傳輸靈活：分組的長(zhǎng)度較短，每個(gè)分組可以選擇不同的路徑進(jìn)行傳輸。2）傳輸?shù)臅r(shí)延降低：分組長(zhǎng)度短了，每個(gè)中間節(jié)點(diǎn)的存儲(chǔ)—轉(zhuǎn)發(fā)的延遲減小了，可以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)實(shí)時(shí)通信。3）不同站點(diǎn)的數(shù)據(jù)分組可以交織在同一線路上傳輸。提高了線路的利用率。可以固定分組的長(zhǎng)度，系統(tǒng)可以采用高速緩存技術(shù)來暫存分組，提高了轉(zhuǎn)發(fā)的速度。2.8差錯(cuò)檢測(cè)和校正差錯(cuò)：信號(hào)在物理信道上傳輸過程中，由于各種因素而造成信號(hào)失真。這些因素包括：線路本身電器特性造成的隨機(jī)噪聲、信號(hào)幅度的衰減、頻率和相位的畸變、電器信號(hào)在線路上產(chǎn)生反射造成的回音效應(yīng)、相鄰線路間的串?dāng)_以及各種外界因素（如大氣中的閃電、開關(guān)的跳火、外界強(qiáng)電流磁場(chǎng)的變化、電源的波動(dòng)等）。在數(shù)據(jù)通信中，將會(huì)使在數(shù)據(jù)通信中，將會(huì)使接受端收到的二進(jìn)制數(shù)位和發(fā)送端實(shí)際發(fā)送的二進(jìn)制數(shù)位不一致，從而造成由“0”變成“1”或由“1”變成“0”的差錯(cuò)。

差錯(cuò)會(huì)導(dǎo)致接受端收到的二進(jìn)制數(shù)位和發(fā)送端實(shí)際發(fā)送的二進(jìn)制數(shù)位不一致，從而造成由“0”變成“1”或由“1”變成“0”的差錯(cuò)。2.8.1差錯(cuò)控制差錯(cuò)控制在數(shù)據(jù)通信過程中能發(fā)現(xiàn)或糾正差錯(cuò)，把差錯(cuò)限制在盡可能小的允許范圍內(nèi)的技術(shù)和方法。最常用的差錯(cuò)控制方法：差錯(cuò)控制編碼。差錯(cuò)控制編碼：數(shù)據(jù)信息位在向信道發(fā)送之前，先按照某種關(guān)系附加上一定的冗余位，構(gòu)成一個(gè)碼字后再發(fā)送，這個(gè)過程稱為差錯(cuò)控制編碼過程。接收端收到該碼字后，檢查信息位和附加的冗余位之間的關(guān)系，以檢查傳輸過程中是否有差錯(cuò)發(fā)生，這個(gè)過程稱為檢驗(yàn)過程。差錯(cuò)控制編碼可分為檢錯(cuò)碼和糾錯(cuò)碼。檢錯(cuò)碼－－能自動(dòng)發(fā)現(xiàn)差錯(cuò)的編碼；糾錯(cuò)碼－－不僅能發(fā)現(xiàn)差錯(cuò)而且能自動(dòng)糾正差錯(cuò)的編碼。通常有三種差錯(cuò)控制方法可供選擇：自動(dòng)請(qǐng)求重發(fā)法（ARQ）前向糾錯(cuò)法混合糾錯(cuò)法1、自動(dòng)請(qǐng)求重發(fā)法（ARQ)在ARQ方式中，當(dāng)接收端發(fā)現(xiàn)差錯(cuò)時(shí)，就設(shè)法通知發(fā)送端重發(fā)，直到收到正確的碼字為止。ARQ方式只使用檢錯(cuò)碼。

(1)發(fā)送方發(fā)送具有檢測(cè)錯(cuò)誤能力的代碼（稱為檢錯(cuò)碼），

(2)接收方根據(jù)代碼的編碼規(guī)則，驗(yàn)證接收到的數(shù)據(jù)代碼，并將結(jié)果反饋給發(fā)送方(正確接收/接收有錯(cuò)）

(3)發(fā)送方可根據(jù)反饋的結(jié)果決定是否執(zhí)行重傳動(dòng)作，如果接收方未正確接收，則重傳（出錯(cuò)重傳）(4)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，若未能收到反饋結(jié)果（稱為超時(shí)），則發(fā)送方可以認(rèn)為傳輸出現(xiàn)差錯(cuò)，進(jìn)而執(zhí)行重傳動(dòng)作(超時(shí)重傳).常用的自動(dòng)請(qǐng)求重傳法有：停—等協(xié)議和滑動(dòng)窗口協(xié)議。停—等協(xié)議（1）發(fā)送方發(fā)送一塊數(shù)據(jù)后，就停止發(fā)送動(dòng)作，開始計(jì)時(shí)，等待接收方的反饋結(jié)果。（2）發(fā)送方僅當(dāng)收到正確的接收確認(rèn)之后，才繼續(xù)發(fā)送后繼塊數(shù)據(jù)；（3）如果接到否定確認(rèn)，或者計(jì)時(shí)器超時(shí)，重新傳送本數(shù)據(jù)塊。滑動(dòng)窗口協(xié)議(1)發(fā)送方一次連續(xù)發(fā)送多塊數(shù)據(jù)（稱為窗口尺寸）；(2)接收方對(duì)每塊數(shù)據(jù)進(jìn)行差錯(cuò)分析，如果發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，立即反饋給發(fā)送方；(3)接收方可對(duì)接收到的多個(gè)正確的數(shù)據(jù)塊進(jìn)行一次性確認(rèn)；(4)發(fā)送方根據(jù)反饋的結(jié)果，重發(fā)指定的數(shù)據(jù)塊，或重發(fā)指定數(shù)據(jù)塊及其之后的所有數(shù)據(jù)塊。2、前向糾錯(cuò)法（FEC）由發(fā)送方發(fā)送具有糾正錯(cuò)誤能力的代碼，接收方根據(jù)編碼規(guī)則，檢查傳輸差錯(cuò)，并自動(dòng)進(jìn)行糾錯(cuò)動(dòng)作。在FEC方式中，接收端不但能發(fā)現(xiàn)差錯(cuò)，而且能確定二進(jìn)制碼元發(fā)生錯(cuò)誤的位置，從而加以糾正。FEC方式必須使用糾錯(cuò)碼。3、混合糾錯(cuò)法繼承了反饋重傳法和前向糾錯(cuò)法兩者的優(yōu)點(diǎn)，發(fā)送方發(fā)送具有檢錯(cuò)能力和一定糾錯(cuò)能力的編碼，接收方根據(jù)檢測(cè)的結(jié)果，如果差錯(cuò)可以糾正，則自動(dòng)進(jìn)行糾錯(cuò)；否則，通過反饋信道，要求發(fā)送方執(zhí)行重發(fā)動(dòng)作。2.8.2幾種檢錯(cuò)碼和糾錯(cuò)碼主要有以下幾種：奇偶校驗(yàn)：（1）在每個(gè)字符的數(shù)據(jù)位傳輸之前，先檢測(cè)并計(jì)算出數(shù)據(jù)位中“1”的個(gè)數(shù)，是奇數(shù)個(gè)還是偶數(shù)個(gè)。（2）如果是偶校驗(yàn)，保證原數(shù)據(jù)位和校驗(yàn)位中“1”的總個(gè)數(shù)是偶數(shù)位。例如：傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息為：1011000采用偶校驗(yàn)時(shí)，校驗(yàn)位是“1”。（3）如果是奇校驗(yàn)，保證原數(shù)據(jù)位和校驗(yàn)位中“1”的總個(gè)數(shù)是奇數(shù)位。例如：傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息為：1011000采用奇校驗(yàn)時(shí)，校驗(yàn)位是“0”。（4）在接收端接收到數(shù)據(jù)后，重新計(jì)算數(shù)據(jù)位中包含“1”的個(gè)數(shù)，在通過奇偶校驗(yàn)來判斷數(shù)據(jù)是否出錯(cuò)。奇偶校驗(yàn)的缺點(diǎn)：簡(jiǎn)單，奇偶校驗(yàn)只能檢測(cè)出單個(gè)比特出錯(cuò)的情況，當(dāng)兩個(gè)或兩個(gè)以上的比特出錯(cuò)時(shí)，就無能為力了。例如：1011000采用偶校驗(yàn)，校驗(yàn)碼為1，如果出現(xiàn)了兩位出錯(cuò)了，如01110001，則判斷不出出錯(cuò)。2、循環(huán)冗余碼1)CRC碼的基本思想：在發(fā)送端產(chǎn)生一個(gè)循環(huán)冗余碼，附加在信息位后面一起發(fā)送到接收端，接收端收到的信息按發(fā)送端形成循環(huán)冗余碼同樣的算法進(jìn)行校驗(yàn)，若有錯(cuò)，需重發(fā)。2)CRC的工作過程：幾個(gè)關(guān)鍵的部分：冗余碼的得到、碼字的得到、如何判斷是否有差錯(cuò)。（1）根據(jù)要發(fā)送的信息位得到一個(gè)多項(xiàng)式M(x),m位信息位對(duì)應(yīng)一個(gè)m-1次多項(xiàng)式，例如：信息位1011001；對(duì)應(yīng)多項(xiàng)式如下：m(x)=x6+x4+x3+1

（2）接收端和發(fā)送端事先約定好碼字的長(zhǎng)度，例如是N位。（3）冗余碼的位數(shù)r滿足如下關(guān)系式：N=m+r(4)根據(jù)冗余碼的位數(shù)可得到一個(gè)r-1次多項(xiàng)式，r是冗余碼的位數(shù)。（5）根據(jù)下式得到碼字:C(x)=xRm(x)+R(x)(6)冗余碼的得到：*接收端和發(fā)送端要事先約定好一個(gè)生成多項(xiàng)式G(x),G(x)是r次多項(xiàng)式。例如當(dāng)r=3時(shí)，G(x)=x3+1

。*根據(jù)xRm(x)得到一個(gè)多項(xiàng)式，與其對(duì)應(yīng)的又一個(gè)碼字，例如（1）中信息位可得：xRm(x)=，則與其對(duì)應(yīng)的碼字為：1011001