數據通信根底概念知識1第一頁，共100頁。2.常用的二進制編碼格式在數據通信中,要進行編碼,就要采用一定的編碼標準.那么目前最常用的編碼標準就是ASCII碼.它既是計算機內碼的標準,也是數據通信的編碼標準.ASCII碼用7位二進制數表示一個字母、數字或符號。如：“A〞---1000001“1〞-----01100012第二頁，共100頁。3.數據和信號數據:在網絡中傳輸的二進制代碼稱為數據.數據是傳輸信息的載體.數據和信息的區別在于:數據是信息的表示形式,而信息那么是數據的內容和解釋.對于數據通信系統來說,他關心的是信息的表示方式和傳輸方法.如,如何將表示信息的二進制比特通過傳輸介質,在計算機系統之間進行傳遞.3第三頁，共100頁。信號:是數據在傳輸過程中的表示形式.根據數據表示方式的不同,可以把信號分為數字信號和模擬信號.(1)數字信號:是一種離散的電信號.(2)模擬信號:是一種連續變化的電信號.4第四頁，共100頁。4.信道及信道的分類(1)信道:是數據信號傳輸的必經之路,它一般由傳輸線路和傳輸設備組成.

發送設備發送機信道接收機接收設備通信系統根本模型數據傳輸系統模型

5第五頁，共100頁。(2)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,一般由傳輸介質和通信設備組成.邏輯信道:是在物理信道的根底上,在節點內部實現了其他〞連接〞,通常把這些〞連接〞稱為邏輯信道.因此,同一條物理信道上可以提供多條邏輯信道.(3)有線信道和無線信道(4)模擬信道和數字信道6第六頁，共100頁。根據信道中傳輸的不同類型的數據信號,可以將物理信道分成模擬信道和數字信道.模擬信道中傳輸的是模擬信號,而數字信道中傳輸的是數字信號.如果要在模擬信道上傳輸由計算機直接輸出的二進制數字脈沖信號,就需要在信道兩邊分別安裝調制解調器,對數字脈沖信號和模擬信號進行調制和解調.7第七頁，共100頁。(5)專用信道和公共交換信道5.碼元和碼字碼元:在數據通信中,時間軸上的一個信號編碼單元被稱為碼元.而習慣上,把計算機網絡傳輸的每一位二進制代碼稱為〞碼元〞或〞碼位〞.如:“A〞-----1000001,那我們說這個信號是由7個碼元組成的序列.而這個序列通常被稱為〞碼字〞.8第八頁，共100頁。6.數據包和數據幀數據包:在數據傳輸時,通常將較大的數據塊分割成較小的數據段,并且在這些數據段上附加一些信息(如,目標地址,源地址,校驗碼等).這些數據段及其附加信息稱為數據包.(IP層)數據幀:在實際傳輸時,還要將數據包進一步分割成更小的數據單位,這就是數據幀.(鏈路層)9第九頁，共100頁。1.3.2通信系統的主要技術指標1.數據傳輸速率S(比特率)比特率:是一種數字信號的傳輸速率,它是指在有效帶寬上,單位時間內所傳送的二進制代碼的有效位數.常用b/s,Mb/s等單位來表示.2.波形調制速率B(波特率)波特率:是一種調制速率,它是指數字信號經過調制后的速率,即經過調制后的模擬信號每秒鐘的變化次數.具體來講,在數據傳輸過程中,線路上每秒鐘傳輸的波形個數就是波特率B.10第十頁，共100頁。假設T表示每個波形的持續時間,那么調制速率可以表示為:.比特率和波特率之間有以下關系:其中,n為一個脈沖信號所表示的有效狀態數.對于多相調制來說,n表示相的數目.如,在二相調制中,n=2,所以S=B,但在多相(n大于2)調制時,那么有S>B.(見表1-2)11第十一頁，共100頁。3.帶寬對于模擬信道來說,帶寬是指物理信道的頻帶寬度.意思是指,信道允許傳送信號的最高頻率和最低頻率之差,單位為Hz,kHz,MHz等.對于數字信道來說,帶寬是指在信道上能夠傳送的數字信號的速率,即數據傳輸速率S.單位為b/s或bps.12第十二頁，共100頁。4.信道容量是指物理信道能夠傳輸數據的最大能力.當信道上傳輸的數據速率大于信道所允許的數據速率時,信道就不能用來傳輸數據了.1948年香農經研究得出了著名的香農公式該公式指出,信道的帶寬和信噪比越高,那么信道的容量就越高.在網絡設計中,一定要注意所用的數據傳輸速率一定要低于信道容量所規定的數值.13第十三頁，共100頁。5.帶寬,數據傳輸速率和信道容量的關聯6.誤碼率誤碼率是指二進制碼元在數據傳輸中被傳錯的概率,也稱出錯率.可表示為:14第十四頁，共100頁。1.3.3數據傳輸方式1.并行傳輸一次同時傳輸假設干比特的數據.2.串行傳輸一次只能傳輸1比特的數據.串行通信與并行通信

15第十五頁，共100頁。串行數據通信具有以下三種方式:(1)單工通信.(2)半雙工通信.(3)全雙工通信單工、半雙工與全雙工通信

16第十六頁，共100頁。1.3.4數據傳輸類型及相應技術在數據通信過程中,傳輸的數據信號類型不同,所使用的技術也不同,通常分為基帶傳輸和頻帶傳輸.1.基帶傳輸與數字信號的編碼(1)基帶信號和基帶傳輸基帶信號:就是數字信號,也稱為數字基帶信號.基帶傳輸:在線路上直接傳輸基帶信號的方法稱為基帶傳輸.17第十七頁，共100頁。在基帶傳輸中,必須解決兩個最根本的問題:基帶信號的編碼問題;收發雙方的同步問題.(2)基帶信號的編碼問題常采用的編碼方式有三種:①不歸零編碼編碼規那么.用正電壓表示〞1〞,用負電壓表示“0〞.NRZ編碼的特點與同步信號優點:簡單,容易實現.18第十八頁，共100頁。缺點:收發雙方無法保持同步.為了保證收發同步,必須在發送NRZ編碼的同時,用另一個信道同時發送同步時鐘信號.②曼徹斯特編碼〔Manchester〕編碼規那么每比特的周期T分為前后兩個相等的局部.前半周期傳送該碼元值的反碼,后半周期傳送該碼元值的原碼.中間的電平跳變作為雙方的同步信號19第十九頁，共100頁。特點與同步信號③差分曼徹斯特編碼〔DifferenceManchester〕編碼規那么每個碼元值無論是〞1〞,還是〞0〞,中間都有一次電平跳變,這個跳變可以作為同步信號使用.如果碼元值為〞0〞,那么其前半個碼元的電平與上一個碼元的后半個碼元的電平相反;如果碼元值為〞1〞,那么其前半個碼元的電平與上一個碼元的后半個碼元的電平相同.20第二十頁，共100頁。數字數據到數字信號的編碼方法

21第二十一頁，共100頁。2.頻帶傳輸與模擬信號的調制(1)調制,解調與頻帶傳輸在頻帶傳輸中常用普通線作為傳輸介質線的帶寬一般在300~3400Hz之間.傳統的通信信道是為傳輸語音信號而設計的,它不適于直接傳輸頻帶很寬,又集中在低頻段的計算機產生的數字基帶信號.為了利用交換網實現計算機之間的數字信號傳輸,必須將數字信號轉換成模擬信號.22第二十二頁，共100頁。為此,需要在發送端選取音頻范圍的某一頻率的正(余)弦模擬信號作為載波,用它運載所要傳輸的數字信號,并通過信道將其送至另一端;在接收端再將數字信號從載波上別離出來,恢復為原來的數字信號波形.這種利用模擬信道實現數字信號傳輸的方法稱為頻帶傳輸.在發送端將數字信號轉換為模擬信號的過程稱為調制.相應的調制設備稱為調制器.23第二十三頁，共100頁。

在接收端把模擬信號恢復為數字信號的過程稱為解調,相應的的設備稱為解調器.同時具備調制和解調功能的設備稱為調制解調器.(2)模擬信號的調制在調制過程中選用的載波信號可以表示為:其中,A:振幅,:角頻率,:相位,這三個量是載波信號的3個可變電參量.24第二十四頁，共100頁。這三個量是正弦波的控制參數,也稱為調制參數,它們的變化將對正弦波的波形產生影響.通過改變這三個參數來實現對模擬信號編碼時,就會產生三種不同的調制方式:幅度調制(調幅)頻率調制(調頻)相位調制應當注意的是每次在改變一個電參數時,要固定另外兩個.25第二十五頁，共100頁。①幅度調制(ASK)在幅度調制中,頻率和相位是常數,振幅是變量,也就是說,載波的幅度隨發送的數字信號的值而變化.例如,可以用具有幅度的載波信號表示二進制數字〞1〞,用幅度為0的載波信號表示二進制數字〞0〞.其電壓波形的數學表達式為:特點:技術簡單,信號容易實現,但抗干擾能力差.數字〞1〞數字〞0〞26第二十六頁，共100頁。模擬數據信號的編碼方法

27第二十七頁，共100頁。②頻率調制(FSK)在頻率調制中,振幅和相位是常數,頻率為變量.其電壓波形的數學表達式為:特點:電路簡單,抗干擾能力強,但頻帶利用率低.因此,FSK適用于傳輸速率較低的數字信號.數字〞1〞數字〞0〞28第二十八頁，共100頁。③相位調制(PSK)振幅和頻率為常數,相位為變量.相位調制可以分為:絕對調相,相對調相和多相調制.絕對調相的調制規那么用相位的絕對值表示數字信號〞0〞和〞1〞.例如:用初始相位表示數字〞1〞,用初始相位表示數字〞0〞,那么電壓波形的數學表達式為:29第二十九頁，共100頁。相對調相的調制規那么用當前波形的初始相位,相對于前一個波形的初始相位的偏移值來表示數字〞0〞和〞1〞.例如:用表示數字信號〞0〞,用來表示數字信號〞1〞.30第三十頁，共100頁。多相調制以上討論的是兩相調制的方法,即用兩個不同的相位值來分別表示二進制數值〞0〞和〞1〞.但是在模擬信號的通信系統中,人們經常用多相調制的方法,來到達提高數據傳輸速率的目的.與兩相調制類似的是,在多相調制中也存在絕對調相和相對調相之分.31第三十一頁，共100頁。例如,在四相調制中,可以將待發送的數字信號按兩個比特為一組進行編組,一共有四組:00,01,10,11,這樣,在調相信號的傳輸過程中,相位每發生一次變化,便可以傳送兩個比特的數據.同理,在8相調制中,如果將待發送的數字信號按每3個比特一組進行編組,那么一共有8種組合.那么,在調相信號傳輸的過程中,相位每發生一次改變,便可以傳送3個比特的數據.(見表1-3)32第三十二頁，共100頁。相位調制的特點是:占用的頻帶較窄,抗干擾性能好,其中相對調相有更高的抗干擾性能.1.3.5數據傳輸中的同步技術在網絡中,收發雙方是通過通信介質連接起來的,當發送方將數據發送出去后,接收方如何識別這些數據位并將它們組合成字符呢?這些問題的解決都要靠交換數據的設備之間的定時機制來實現.這個定時機制就是我們所說的同步技術,同步技術需要解決的主要問題如下:33第三十三頁，共100頁。何時開始發送數據發送過程中雙方的數據傳輸速率是否一致.持續時間是多少發送時間間隔是多少.統一接收方和發送方動作的措施以及使得通信雙方在時間基準上保持一致的技術就稱為同步技術.常用的同步技術有:異步傳輸方式和同步傳輸方式兩種.34第三十四頁，共100頁。1.異步傳輸方式(1)什么是異步傳輸方式所謂異步傳輸方式就是在被傳送的字符前后加起止位,實現定時的傳輸方式.這種傳輸方式是以一個字符為單位進行數據傳輸的,并且在每個字符代碼的前后附加上起始位和停止位(這些標記數據起止的位又稱為成幀信息).35第三十五頁，共100頁。DEC起始空號停止1個字符起始空號停止1個字符起始DEC停止奇偶位b7b6b5b4b3b2b1起始

異步傳輸方式工作過程如下:平時在線路上沒有信號時,線路上處于空號狀態即高電平狀態;一旦接收端檢測到傳輸線路從高電平跳向低電平,也即接收端收到起始位,說明發送端已經開始傳輸數據.那么接收端利用傳輸線的這種電平跳變,啟動內部時鐘,使其對準接收信息的每一位進行采樣,以確保正確的接收.當接收端收到停止位時,標志著傳輸結束.36第三十六頁，共100頁。(2)異步傳輸的特點各位以串行方式發送,并附加有起止位作為標示.字符之間通過空號來分隔。優點：設備簡單，技術容易，費用低。缺點：由于每個字符都需要添加附加位因此，開銷大。37第三十七頁，共100頁。2.同步傳輸方式〔1〕什么是同步傳輸在傳輸過程中，大的數據塊一起發送，在數據塊的前后附加一些特殊的字符作為成幀信息。這些成幀信息使得發送端和接收端建立起一個同步的傳輸過程，另外，它們還用來區分和間隔連續傳輸的數據塊。由于同步傳輸是以數據塊的方式傳輸的因而線路的使用效率較高，但也加重了DEC的負擔。38第三十八頁，共100頁。〔2〕同步傳輸的特點在同步傳輸中，信息不是以字符而是以數據塊的方式傳輸的。在位流中采用同步字符來保證定時。用于同步傳輸的成幀信息〔同步信號〕的位數較異步方式少，因此，同步傳輸的效率比異步傳輸的效率高。39第三十九頁，共100頁。〔3〕同步傳輸的時鐘信號同步傳輸要求嚴格的時序與時鐘，以保證連續的數據塊能正確地傳輸，否那么出錯后重傳的數量較大。實現同步時鐘有外同步和內同步2這種方法。采用單獨的數據線傳輸時鐘信號在傳輸雙方之間，除數據傳輸線之外，還需要專門的時鐘傳輸線，因此，這種方法被稱為外同步。其工作原理是：把發送端的時鐘信號作為根本時鐘信號，通過時鐘線傳輸到接收端，而接收端以此為依據，40第四十頁，共100頁。對被接收的數據進行采樣，完成數據的接收工作。也可以采用相反的方法，將接收端的時鐘信號通過時鐘線，傳回發送端，而發送端那么按此時鐘信號為基準信號向接收端發送數據，以到達時鐘同步的目的。這種方法適用于短距離高速傳輸的場合。41第四十一頁，共100頁。采用信號編碼的方法傳輸時鐘信號假設數據傳輸的距離較遠，為了降低投資，除數據傳輸線外，不再專門鋪設時鐘傳輸線，因此，這種方法稱為內同步。其工作原理是：把時鐘信號與數據信號一起編碼，形成一個新的代碼發送到接收端。接收端收到編碼后進行解碼，從中別離出時鐘信號并用此時鐘信號作為接收端的工作時鐘，以到達同步時鐘的目的。這種方法常用在基帶局域網的數據傳輸中。42第四十二頁，共100頁。1.3.6多路復用技術〔1〕什么是多路復用技術多路復用技術就是在一條物理線路上建立多條通信信道的技術。〔2〕多路復用技術的實質和工作原理實質：共享物理信道，更加有效地利用通信線路。工作原理：首先將一個區域的多個用戶信息通過多路復用器聚集起來，然后，將聚集起來的信息群通過一條物理線路傳送到接收43第四十三頁，共100頁。設備的復用器，最后，接收設備端的復用器再將信息群別離成單個的信息，并將其發送給多個用戶。這樣就可以利用一對多路復用器和一條物理通信線路來代替多套發送和接收設備與多條通信線路。多路復用原理示意圖

44第四十四頁，共100頁。〔3〕多路復用技術的分類頻分復用〔FDM〕時分復用〔TDM〕波分復用〔WDM〕其他常用的復用技術還有：空分復用〔SDM〕以及動態時分復用等。2.頻分復用在實際通信中，物理信道的可用帶寬往往大于單個給定信號的帶寬，FDM技術正是利用了這一特點。45第四十五頁，共100頁。采用FDM技術時，將信道按頻率劃分為多個子信道，每個子信道可以傳送一路信號。頻分多路復用原理示意圖

46第四十六頁，共100頁。3.時分復用技術〔TDM〕如果信道允許的傳輸速率大大超過每路信號需要的傳輸速率，就可以采用時分復用技術時分復用技術的工作原理：將各路傳輸信號按時間進行分割，即將每個單位傳輸時間劃分為許多時間片〔時隙〕每路信號使用其中的一個時隙進行傳輸，由多個時隙組成的幀稱為時分復用幀。這樣就可以使多路輸入信號在不同的時隙內輪流、交替使用物理信道進行傳輸。47第四十七頁，共100頁。時分多路復用原理示意圖

48第四十八頁，共100頁。時分復用例如49第四十九頁，共100頁。TDM和FDM的區別4.波分復用技術〔WDM〕WDM原理示意圖

50第五十頁，共100頁。1.3.7廣域網中的數據交換技術通常將數據在通信子網中節點間的數據傳輸過程統稱為數據交換，對應的技術稱為數據交換技術。常用的數據交換技術分為兩類：線路交換技術存儲轉發交換技術。存儲轉發交換技術又可分為報文交換技術和分組交換技術。ATM技術：ATM是一種高速分組交換技術。51第五十一頁，共100頁。1線路交換方式線路交換的典型應用主叫用戶A局B局C局被叫用戶撥號音撥號占用信號占用信號振鈴取機通話(信息傳送)被叫掛機反向拆線信號主叫掛機正向拆線信號掛機正向證實信號呼叫建立連接釋放回鈴音掛機52第五十二頁，共100頁。線路交換方式和交換類似，在線路交換方式中，當兩臺計算機要通過通信子網進行數據交換時，首先要在通信子網中建立一條實際的物理通路。53第五十三頁，共100頁。典型的線路交換過程54第五十四頁，共100頁。典型的線路交換過程55第五十五頁，共100頁。線路交換的特點主要特點：①在線路建立完成之后，該物理線路連接只為此次通信專用。②通信子網中的結點交換設備不能存儲數據不能改變數據的內容，并且不具備過失控制的能力。優點：適用于實時通信和交互式會話類通信以及一次通信需要傳輸大量的數據。缺點：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，不能平滑通信量；系統沒有過失控制的能力，無法發現和糾正傳輸過程中發生的數據過失。56第五十六頁，共100頁。2存儲轉發交換方式〔1〕存儲轉發的根本概念存儲轉發交換方式與線路交換方式的主要區別: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〕進入通信子網；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、過失校驗、存儲、路選和轉發功能。57第五十七頁，共100頁。存儲轉發方式的優點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；通信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正確路徑；可以平滑通信量，提高系統效率；分組在通過通信子網中的每個通信控制處理機時，均要進行過失檢查與糾錯處理，因此可以減少傳輸錯誤，提高系統可靠性；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。58第五十八頁，共100頁。存儲轉發的分類存儲轉發主要分為兩種類型:報文交換〔message〕報文分組交換(packet)如果在發送發送數據時,不管發送數據的長度是多少,都把它當成一個邏輯單元,在發送的數據上加上目的地址、源地址和控制信息，按一定的格式打包后組成一個報文，這種方式被稱為報文交換。59第五十九頁，共100頁。存儲轉發的分類分組交換：就是在發送數據時，限制數據單元的最大長度，發送站將一個長報文分成多個報文分組，接收站在收到這些報文分組時，按順序重新組成一個長報文。報文分組：報文：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60第六十頁，共100頁。分組交換的優點：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；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；公用數據網采用的是分組交換技術。2.存儲轉發的分類存儲轉發的分類61第六十一頁，共100頁。分組交換技術分組交換技術在實際應用中，又分成兩種類型：數據報方式〔datagram〕虛電路方式〔VC-VirtualCircuit〕數據報方式在數據報方式中，分組在傳送時，不需要預先在源主機與目的主機之間建立“線路連接〞；源主機所發送的每一個分組都可以獨立地選擇一條傳輸路徑；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的。62第六十二頁，共100頁。分組交換技術數據報方式的工作原理示意圖結點A結點F結點C結點E結點D結點G結點Bp2p1p1p1p1p2p2p2p1p2ACKACKACKACKACKACK主機A主機B63第六十三頁，共100頁。數據報方式的特點分組交換技術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；同一報文的不同分組到達目的結點時可能出現亂序、重復與喪失現象；每一個分組在傳輸過程中都必須帶有目的地址與源地址；使用數據報方式，報文傳輸延遲較大，適用于突發性通信，不適用于長報文、會話式通信。64第六十四頁，共100頁。虛電路方式虛電路方式試圖將數據報方式與線路交換方式結合起來，充分發揮兩種方式的優點，以到達最正確的數據交換效果;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，需要在發送方和接收方建立一條邏輯連接的虛電路;虛電路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。65第六十五頁，共100頁。虛電路方式66第六十六頁，共100頁。虛電路方式67第六十七頁，共100頁。采用虛電路交換時,鏈路連接狀態的建立虛電路方式舉例虛電路交換機的連接狀態由VC表中的每個連接記錄組成。一個連接記錄包括以下幾局部：輸入接口，此VC的分組從該接口到達。輸入VCI，虛電路標示，包含在每個到達的分組中。輸出接口，此VC的分組從該接口離開交換機。輸出VCI，用于輸出分組。68第六十八頁，共100頁。虛電路方式舉例假設從主機A到主機B要經過3個交換機,分別是交換機1、交換機2和交換機3，如以下圖。交換機1主機D主機C主機A320交換機2主機E主機F3121交換機3主機G主機H主機B0012369第六十九頁，共100頁。虛電路方式舉例交換機1主機D主機C主機A320交換機2主機E主機F3121交換機3主機G主機H主機B00123

5117

44711570第七十頁，共100頁。虛電路方式舉例輸入端口輸入VCI輸出端口輸出VCI輸入端口輸入VCI輸出端口輸出VCI交換機1的虛電路表記錄交換機2的虛電路表記錄輸入端口輸入VCI輸出端口輸出VCI交換機3的虛電路表記錄2513110073471171第七十一頁，共100頁。虛電路方式的特點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。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；一次通信中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、源地址等輔助信息。分組到達目的結點時不會出現喪失、重復與亂序的現象；分組通過虛電路上的每個結點時，結點只需要做過失檢測，而不需要做路徑選擇；通信子網中每個結點可以和其他結點建立多條虛電路連接。72第七十二頁，共100頁。虛電路方式與線路交換方式的不同之處虛電路是在傳輸分組時建立起的邏輯連接，稱為“虛電路〞是因為這種電路不是專用的。每個結點到其他結點間可能有無數條虛電路存在；一個結點可以同時與多個結點之間具有虛電路；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優點，因此在計算機網絡中得到了廣泛的應用。73第七十三頁，共100頁。3ATM的工作原理ATM交換是對虛電路方式的進一步開展；在ATM網中，主機在發送數據之前，首先要將數據組織成假設干個信元。由于信元格式固定，因此可以減少交換機的處理負荷這就為交換機的高速交換創造了條件；象虛電路方式一樣，在ATM方式中，數據傳輸之前，先要建立連接〔邏輯連接〕，每個信元不需要帶目的地址、源地址等信息，只帶上VCI就可以了，ATM交換機根據信元的VCI結合路由表中的記錄，就可以將信元送到適宜的交換機輸出端口。74第七十四頁，共100頁。幾個重要概念在討論ATM工作原理之前，首先要了解三個術語：物理鏈路〔physicallink〕、虛通路〔VP，virtualpath〕和虛通道〔VC,virtualchannel〕物理鏈路：它是連接ATM交換機-ATM交換機、ATM交換機-ATM主機物理線路。每條物理鏈路可以包含一條或多條虛通路VP，每條VP又可以包含一條或多條虛通道VC。物理鏈路虛通路虛通道75第七十五頁，共100頁。幾個重要概念虛通路兩個ATM端用戶間建立的連接被稱為虛通路連接。兩個ATM設備間的鏈路被稱為虛通路鏈路。一條虛通路連接是由多段虛通路鏈路組成的。每段虛通路鏈路VPL都是由VPI來標示的。每條虛通路中可以有單向或雙向的數據流，ATM技術支持不對稱的數據速率，即允許兩個方向的數據速率不同。76第七十六頁，共100頁。幾個重要概念77第七十七頁，共100頁。虛通道在虛通道一級，兩個ATM端用戶建立的連接被稱為虛通道連接；兩個ATM設備間的鏈路被稱為虛通道鏈路〔VCL〕一條虛通道連接由多條虛通道鏈路組成，每一條虛通道鏈路都用虛通道標示符〔VCI〕來標示；虛通道中的數據流可以是單向的，也可以是雙向，當虛通道雙向傳輸信元時，兩個方向的通信參數可以是不同的。幾個重要概念78第七十八頁，共100頁。幾個重要概念79第七十九頁，共100頁。ATM應用的例子支持遠程教學的ATM網ATM端用戶ATM交換機ATM交換機ATM交換機ATM交換機ATM網絡ATM接口卡聲音文本視頻ATM端用戶ATM端用戶80第八十頁，共100頁。應用特點分析：學生對文本信息的實時性要求不高，對語音和視頻信息的實時性要較高。文本、語音和視頻的信息量相差很大。ATM應用的例子對于這種應用需求，傳統的數據通信網無法滿足，但是，我們可以通過ATM網絡來實現這種需求。因為，ATM網絡允許為不同的應用分配不同的帶寬，這樣，我們就可以分別為傳輸文本、語音和視頻的不同虛通道VC分配不同的傳輸速率。81第八十一頁，共100頁。ATM應用的例子信元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582第八十二頁，共100頁。1.3.8過失控制方法技術

1.過失產生的原因和過失類型

傳輸過失—通過通信信道后接收的數據與發送數據不一致的現象；過失控制—檢查是否出現過失以及如何糾正過失；通信信道的噪聲分為兩類：熱噪聲和沖擊噪聲；由熱噪聲引起的過失是隨機過失，或隨機錯；沖擊噪聲引起的過失是突發過失，或突發錯；引起突發過失的位長稱為突發長度；在通信過程中產生的傳輸過失，是由隨機過失與突發過失共同構成的。83第八十三頁，共100頁。傳輸過失

產生過程信源通信信道信宿數據噪聲數據+噪聲(a)001100111100011111000011000100010110011001010傳輸數據數據信號波形噪聲數據信號與噪聲信號疊加后的波形采樣時間接收數據原始數據出錯的位(b)84第八十四頁，共100頁。

誤碼率的定義

二進制比特在數據傳輸系統中被傳錯的概率，它在數值上近似等于：

Pe=Ne/N其中，N為傳輸的二進制比特總數；Ne為被傳錯的比特數。85第八十五頁，共100頁。討論誤碼率應該是衡量數據傳輸系統正常工作狀態下傳輸可靠性的參數；對于一個實際的數據傳輸系統，不能籠統地說誤碼率越低越好，要根據實際傳輸要求提出誤碼率要求；對于實際數據傳輸系統，如果傳輸的不是二進制比特，要折合成二進制比特來計算；過失的出現具有隨機性，在實際測量一個數據傳輸系統時，只有被測量的傳輸二進制比特數越大，才會越接近于真正的誤碼率值。86第八十六頁，共100頁。檢錯碼與糾錯碼

糾錯碼：每個傳輸的分組帶上足夠的冗余信息；接收端能發現并自動糾正傳輸過失。檢錯碼:分組僅包含足以使接收端發現過失的冗余信息；接收端能發現出錯，但不能確定哪一比特是錯的，并且自己不能糾正傳輸過失。87第八十七頁，共100頁。常用的檢錯碼奇偶校驗碼垂直奇〔偶〕校驗水平奇〔偶〕校驗水平垂直奇〔偶〕校驗〔方陣碼〕循環冗余編碼CRC目前應用最廣的檢錯碼編碼方法之一88第八十八頁，共100頁。循環冗余編碼工作原理

發送方接收方發送數據f(x)生成多項式G(x)f(x)xk.G(x)=Q(x)+R(x)G(x)實際發送:f(x)xk.+R(x)數據字段校驗字段f(x)xk.R(x)發送數據f'(x)生成多項式G(x)R'(x)=R(x)接收正確R'(x)=R(x)接收出錯發送f'(x)xk.G(x)=Q(x)+R'(x)G(x)89第八十九頁，共100頁。

舉例110011000011001G(x)1100110000110011001R(x)100001Q(x)f(x).xk110011發送數據比特序列CRC校驗碼比特序列1001帶CRC校驗碼的發送數據比特序列110011100111001110011100111001010000190第九十頁，共100頁。標準CRC生成多項式G〔x〕CRC-12G〔x〕=x12+x11+x3+x2+x+1CRC-16G〔x〕=x16+x15+x2+1CRC-CCITTG〔x〕=x16+x12+x5+1CRC-32G〔x〕=x32+x26+x23+x22+x16+x12+x11+x10