第第 2 章章 数据通信基础知识数据通信基础知识内容介绍内容介绍v 2.1 数据通信的基本概念数据通信的基本概念 v 2.2 数据通信方式数据通信方式 v 2.3 数据编码技术数据编码技术 v 2.4 多路复用技术多路复用技术 v 2.5 广域网中数据交换技术广域网中数据交换技术 v 2.6 差错控制技术差错控制技术 数据（数据（Data）是对客观事实进行描述和记载的物理符号；是传递（携是对客观事实进行描述和记载的物理符号；是传递（携 带）信息的载体带）信息的载体信息（信息（Information）是数据的含义或解释是数据的含义或解释信号（信号（Signal）数据的物理量编码数据的物理量编码（通常为电磁编码），（通常为电磁编码），数据以信号的数据以信号的 形式在介质中传播形式在介质中传播2.1 数据通信的基本概念1.数据与信号模拟信号模拟信号 模拟信号是指幅值可连续取值的连续信号，电视图像信模拟信号是指幅值可连续取值的连续信号，电视图像信 号、语音信号、温度压力传感器的输出信号以及许多遥号、语音信号、温度压力传感器的输出信号以及许多遥 感遥测信号都是模拟信号感遥测信号都是模拟信号数字信号数字信号 数字信号指幅度的取值被限制数字信号指幅度的取值被限制 在有限个离散数值之内的连续在有限个离散数值之内的连续 信号，二进制码就是一种数字信号，二进制码就是一种数字 信号，计算机数据、数字电话信号，计算机数据、数字电话 和数字电视等都是数字信号。
和数字电视等都是数字信号t2.1 数据通信的基本概念2.数据通信系统基本结构噪声噪声 任何信道都不完美，对传输的信号产任何信道都不完美，对传输的信号产 生干扰生干扰 外界：闪电、串扰、电气设备外界：闪电、串扰、电气设备 内部：介质特性内部：介质特性2.1 数据通信的基本概念信源信源 产生和发送信息的设备产生和发送信息的设备发送器发送器 根据传输介质特性，进行信号变换根据传输介质特性，进行信号变换接受器接受器 接受信号，还原成合适的信号接受信号，还原成合适的信号信宿信宿 接受和处理信息的设备接受和处理信息的设备信道信道 信源和信宿间的通信线路信源和信宿间的通信线路v 数据传输系统数据传输系统传输线路传输线路 有线介质、无线介质有线介质、无线介质传输设备传输设备 调制解调器、中继器、多路复用器、交换机等调制解调器、中继器、多路复用器、交换机等n DCE DCEv 数据处理系统数据处理系统（计算机、终端等）（计算机、终端等）源系统（信源发送器）源系统（信源发送器）发出数据的计算机发出数据的计算机目的系统（信宿接收器）目的系统（信宿接收器）接收数据的计算机接收数据的计算机n DTEDTE2.1 数据通信的基本概念v 码元与比特码元与比特码元（码元（Code cellCode cell）信号传输时，一个波形称为一个码元（信号编码单元）。
信号传输时，一个波形称为一个码元（信号编码单元）2.1 数据通信的基本概念3.数据通信的主要技术指标 比特：比特：二进制数的一位二进制数的一位v 信号传输率与数据传输速率信号传输率与数据传输速率 信号传输率信号传输率 (波特率波特率)B)B 单位时间内传送的波形数，单位为波特单位时间内传送的波形数，单位为波特(Baud)(Baud)，又称，又称 波形速率波形速率(线路上每秒钟传送的线路上每秒钟传送的波形个数波形个数)，又称码元，又称码元 速率速率 数据传输率数据传输率(比特率比特率)S S 即单位时间内所传送的二进制信息的位数，单位为位即单位时间内所传送的二进制信息的位数，单位为位 /秒，记作秒，记作bpsbps或或b/sb/s2.1 数据通信的基本概念2.1 数据通信的基本概念数据通信的基本概念比特率比特率S S和波特率和波特率B B的关系的关系 S SB Bloglog2 2N N上式中，上式中，N N为一个码元所取的离散值个数为一个码元所取的离散值个数通常通常N=2N=2K K，K K为二进制信息的位数为二进制信息的位数 K=log K=log2 2N N；N=2N=2时，时，S=BS=B，v 带宽带宽 物理信道频带宽度，即信道允许传送信号的最高频率和物理信道频带宽度，即信道允许传送信号的最高频率和 最低频率之差。
单位：最低频率之差单位：HzHzv 信道容量信道容量 信道容量表示一个信道的最大数据传输速率，是信道传信道容量表示一个信道的最大数据传输速率，是信道传 输数据能力的极限，单位为输数据能力的极限，单位为bpsbps信道容量与数据传输速率的区别：信道容量与数据传输速率的区别：前者表示信道的最大数据传输速率，而后者是实际的数前者表示信道的最大数据传输速率，而后者是实际的数 据传输速率据传输速率2.1 数据通信的基本概念数据通信的基本概念v 信道容量的计算信道容量的计算无噪声的信道容量无噪声的信道容量 奈奎斯特公式：奈奎斯特公式：C=2Hlog2N(b/s)C=2Hlog2N(b/s)式中，式中，H H为信道的带宽，即信道传输上、下限为信道的带宽，即信道传输上、下限 频率的差值，单位为赫频率的差值，单位为赫(Hz)(Hz)；N N为一个码元所取的为一个码元所取的 离散值个数离散值个数例例2-2 2-2 普通电话线路带宽约普通电话线路带宽约3k Hz3k Hz，若码元的离，若码元的离散值个数散值个数N=16N=16，则最大数据传输速率是多少？，则最大数据传输速率是多少？2.1 数据通信的基本概念有噪声的信道容量有噪声的信道容量 香农公式：香农公式：C=Hlog2(1+S/N)(b/s)C=Hlog2(1+S/N)(b/s)式中，式中，S S为信号功率，为信号功率，N N为噪声功率，为噪声功率，S/NS/N称为信噪比。
称为信噪比通常把信噪比表示成通常把信噪比表示成10lg(S/N)10lg(S/N)分贝分贝(dB)(dB)例例2-3 2-3 已知信噪比为已知信噪比为30dB30dB，带宽为，带宽为3kHz3kHz，求最，求最 大数据传输速率是多少？大数据传输速率是多少？2.1 数据通信的基本概念v 数据通信方式是指数据在信道上传输所采取的方式数据通信方式是指数据在信道上传输所采取的方式通常有如下分类方法：通常有如下分类方法：按信号的类型分模拟通信和数字通信按信号的类型分模拟通信和数字通信按数据代码传输的顺序分为串行传输和并行传输按数据代码传输的顺序分为串行传输和并行传输按数据传输的同步方式分为同步传输和异步传输按数据传输的同步方式分为同步传输和异步传输按数据传输的流向和时间关系分为单工、半双工和按数据传输的流向和时间关系分为单工、半双工和 双工传输双工传输基带传输与频带传输基带传输与频带传输2.2 数据通信方式 1.模拟通信与数字通信2.2 数据通信方式v 模拟通信模拟通信 在线路上传输模拟信号的通信方式在线路上传输模拟信号的通信方式v 数字通信数字通信 是指用数字信号作为载体来传输信息，或是指用数字信号作为载体来传输信息，或者用数字信号对载波进行数字调制后再传输者用数字信号对载波进行数字调制后再传输的通信方式。
的通信方式2.2 数据通信方式v 数字通信的特点数字通信的特点 抗噪声（干扰）能力强抗噪声（干扰）能力强 可以控制差错，提高了传输质量可以控制差错，提高了传输质量 能适应各种通信业务能适应各种通信业务 易于加密、保密性强易于加密、保密性强 通信设备微型化、集成化通信设备微型化、集成化v 缺点缺点 占用频带宽占用频带宽数字或数字或模拟数据模拟数据ModulatorDemodulator数字或数字或模拟数据模拟数据g(t)s(t)g(t)载波发送方发送方接收方接收方调制调制解调制解调制调制：调制：对信号源的信息进行处理对信号源的信息进行处理,使其变为适合于信使其变为适合于信 道传输形式的过程道传输形式的过程解调：解调：接受方将收到的已调制的信号还原成原信号接受方将收到的已调制的信号还原成原信号2.2 数据通信方式 2.调制与解调调制与解调v 对模拟信号的调制对模拟信号的调制 对模拟信号调制的实质是频谱搬移对模拟信号调制的实质是频谱搬移其作用和目的是：其作用和目的是：n 将调制信号转换成适合于信道将调制信号转换成适合于信道传输的已调信号；传输的已调信号；n 实现信道的多路复用；实现信道的多路复用；n 提高信道利用率；提高信道利用率；n 减少干扰，提高系统抗干扰能力；减少干扰，提高系统抗干扰能力；n 实现传输带宽与信噪比之间的互换。
实现传输带宽与信噪比之间的互换2.2 数据通信方式：相位：相位A:A:振幅振幅 ：角频率：角频率 调制的基础是载波，载波有三要素：幅度、频率调制的基础是载波，载波有三要素：幅度、频率 和相位，针对载波的不同要素对它进行调制和相位，针对载波的不同要素对它进行调制2.2 数据通信方式v对数字信号的调制对数字信号的调制u 振幅键控振幅键控ASKASK 调幅（调幅（AMAM）用载波的两个不同振幅用载波的两个不同振幅表示表示0 0和和1 1u 移频键控移频键控FSK FSK 调频（调频（FMFM）用载波的两个不同频率用载波的两个不同频率表示表示0 0和和1 1u 移相键控移相键控PSK PSK 调相调相 (PM)(PM)用载波的起始相位的变化用载波的起始相位的变化表示表示0 0和和1 12.2 数据通信方式绝对调相绝对调相相对调相相对调相2.2 数据通信方式2.2 数据通信方式3 3、并、并/串行通信串行通信v 并行通信并行通信 定义定义 将数据以成组方式在两条以上的并行信道上同时将数据以成组方式在两条以上的并行信道上同时 传输发送端发送端接收端接收端并行通信信道2.2 数据通信方式 适用情况适用情况 通信距离较近的情况通信距离较近的情况 优点优点 字符同步、速度快字符同步、速度快 缺点缺点 需要传输信道多、设备复杂、成本高需要传输信道多、设备复杂、成本高2.2 数据通信方式v 串行通信串行通信 定义定义 数据流以串行方式在一条信道上传输。
数据流以串行方式在一条信道上传输2.2 数据通信方式 适用情况适用情况 通信距离较远的情况通信距离较远的情况 优点优点 该方法实现简单，采用较多该方法实现简单，采用较多 缺点缺点 为解决收、发方码组或字符同步，需要外加同步为解决收、发方码组或字符同步，需要外加同步 措施；速度慢措施；速度慢2.2 数据通信方式4 4、单、单/双工通信双工通信v 单工通信单工通信 定义定义 数据单向传输数据单向传输 适用适用 无线电广播、有线电广播、电视无线电广播、有线电广播、电视2.2 数据通信方式v 半双工通信半双工通信 定义定义 信息流可以在两个方向上传输，但同一时刻只限信息流可以在两个方向上传输，但同一时刻只限 于在一个方向传输于在一个方向传输适用适用 对讲机对讲机 优点优点 节省传输线路节省传输线路 缺点缺点 效率低效率低2.2 数据通信方式v 全双工通信全双工通信 定义定义 数据能同时沿信道的两个方向传输，即通信的数据能同时沿信道的两个方向传输，即通信的 一方在发送信息的同时也能接收信息，其收、一方在发送信息的同时也能接收信息，其收、发信道分开设置发信道分开设置适用适用 计算机网络中数据通信计算机网络中数据通信 特点特点 效率高但结构复杂、成本高效率高但结构复杂、成本高2.2 数据通信方式5、异步传输和同步传输异步传输和同步传输v 同步技术同步技术 在通信过程中，为保证发送端发送的信息能够被在通信过程中，为保证发送端发送的信息能够被接收端正确无误地接收接收端正确无误地接收,要求发送端和接收端动作的要求发送端和接收端动作的起始时间和频率保持一致的技术。
起始时间和频率保持一致的技术需解决的问题需解决的问题 同步脉冲频率同步脉冲频率 数据从什么时候开始，什么时候结数据从什么时候开始，什么时候结束束 2.2 数据通信方式v 异步传输异步传输 定义定义以字符为单位传输数据，数据低位在前，高位以字符为单位传输数据，数据低位在前，高位 在后每个字符前加在后每个字符前加1 1个起始位，表示一个字符个起始位，表示一个字符 开始；后加开始；后加1 1到到2 2个停止位，表示一个字符结束个停止位，表示一个字符结束优点优点 频率的漂移不会积累；频率的漂移不会积累；每两个字符之间的间隔时间不固定；每两个字符之间的间隔时间不固定；实现简单实现简单缺点缺点 传输效率低传输效率低2.2 数据通信方式v 同步传输同步传输 定义定义 以数据块为单位传输数据在数据块的开头一以数据块为单位传输数据在数据块的开头一 般加般加1 1到到2 2个字节的个字节的SYN(SYN(同步字符同步字符)而后以固定而后以固定 的时钟节拍来发送数据信号的时钟节拍来发送数据信号优点优点 效率高缺点缺点 和异步的优点相对应和异步的优点相对应2.2 数据通信方式v 基带传输基带传输 在信道上直接用基带信号（方波）传送数据。
在信道上直接用基带信号（方波）传送数据v 频带传输频带传输 将数字信号调制成模拟信号后再发送和传输将数字信号调制成模拟信号后再发送和传输的方式p 和基带传输的区别和基带传输的区别p 和传统模拟传输的区别和传统模拟传输的区别2.2 数据通信方式6、基带基带/频带频带/宽带传输宽带传输v 宽带传输宽带传输 将宽的频带划分成若干个子频带，分别用这些将宽的频带划分成若干个子频带，分别用这些 子频带来传输各类不同的信号，多用于广域网子频带来传输各类不同的信号，多用于广域网 宽带接入技术，如宽带接入技术，如ADSLADSL2.2 数据通信方式6、基带基带/频带频带/宽带传输宽带传输2.3 数据编码技术数据编码技术t码元码元1码元码元2码元码元3码元码元4码元码元5信号信号数据编码是用两个不同的电平来表示两个不同的数据编码是用两个不同的电平来表示两个不同的二进制数二进制数0 0和和1 1定义定义 分类分类不归零编码、曼彻斯特编码、差分曼彻斯特编码不归零编码、曼彻斯特编码、差分曼彻斯特编码2.3 数据编码技术数据编码技术1、不归零制不归零制NRZNRZ用负电平表示用负电平表示0 0，正电平表示，正电平表示1 1，正负直接转换，中，正负直接转换，中间不在无电平处停留。
间不在无电平处停留缺点：不具备自同步机制，传输时必须使用外同步缺点：不具备自同步机制，传输时必须使用外同步2.3 数据编码技术数据编码技术2、曼彻斯特编码曼彻斯特编码编码方法是将每个码元分成两个相等的间隔；码编码方法是将每个码元分成两个相等的间隔；码元元“1”1”是由高至低电平转换，即其前半个码元的是由高至低电平转换，即其前半个码元的电平为高电平，后半个码元的电平为低电平码电平为高电平，后半个码元的电平为低电平码元元“0”0”是从低电平到高电平的变换，即其前半个是从低电平到高电平的变换，即其前半个码元的电平为低电平，后半个码元的电平为高电平码元的电平为低电平，后半个码元的电平为高电平0 0 1 0 0 1 1 11 02.3 数据编码技术数据编码技术3、差分曼彻斯特编码差分曼彻斯特编码码元码元1 1时，前半个码元的电平与上一个码元的后半时，前半个码元的电平与上一个码元的后半个码元的电平一样；若码元为个码元的电平一样；若码元为0 0，前半个码元的电，前半个码元的电平与上一个码元的后半个码元的电平相反平与上一个码元的后半个码元的电平相反0 0 1 0 0 1 1 1102.3 数据编码技术数据编码技术v 三种数字编码的波形图三种数字编码的波形图2.3 数据编码技术数据编码技术v 编码与调制的区别编码与调制的区别 调制调制用模拟信号承载数字或模拟数据用模拟信号承载数字或模拟数据 编码编码用数字信号承载数字或模拟数据用数字信号承载数字或模拟数据2.3 数据编码技术数据编码技术4、模拟数据的数字信号编码模拟数据的数字信号编码使模拟数据能在数字信道上传输使模拟数据能在数字信道上传输v 采样定理采样定理如果模拟信号的最高频率为如果模拟信号的最高频率为F F，若以，若以2F2F的采样的采样频率对其采样，频率对其采样，则从采样得到的离散信号序列则从采样得到的离散信号序列就能完整地恢复出原始信号。
就能完整地恢复出原始信号采样采样 按一定间隔对语音信号进行采样按一定间隔对语音信号进行采样 量化量化 编码编码把每个样本舍入到最接近的量化级别上把每个样本舍入到最接近的量化级别上对每个舍入后的样本转为二进制码对每个舍入后的样本转为二进制码v 复用的基本思想复用的基本思想当信道的传输能力大于每个信源的平均传输需求当信道的传输能力大于每个信源的平均传输需求时，多个信息源可共享一个公共信道时，多个信息源可共享一个公共信道把公共信道划分成多个子信道，每个子信道传输把公共信道划分成多个子信道，每个子信道传输一路数据，称为一路数据，称为多路复用多路复用2.4 多路复用技术多路复用技术1、概述概述DEMUX复用器复用器解复用器解复用器共享信道共享信道MUX信信源源信信宿宿v 定义定义当物理信道的可用带宽超过单个原始信号所需带当物理信道的可用带宽超过单个原始信号所需带宽足够多的情况下，可将该物理信道的总带宽划宽足够多的情况下，可将该物理信道的总带宽划分成若干个与传输单个信号带宽相同分成若干个与传输单个信号带宽相同 (或略宽或略宽)的的子频带，将多路原始信号的频谱移到物理信道频子频带，将多路原始信号的频谱移到物理信道频谱的不同频段上，以实现频谱上的不重叠，从而谱的不同频段上，以实现频谱上的不重叠，从而达到共用一个信道的目的。
达到共用一个信道的目的2.4 多路复用技术多路复用技术2、频分多路复用频分多路复用FDMFDM2.4 多路复用技术多路复用技术v 用途用途主要用于模拟信道的复用主要用于模拟信道的复用v 举例举例2.4 多路复用技术多路复用技术3、时分复用时分复用TDMTDMv 定义定义如果物理信道可支持的位传输速率超过单个原始如果物理信道可支持的位传输速率超过单个原始信号要求的数据传输速率，就可以将信道传输时信号要求的数据传输速率，就可以将信道传输时间划分成工作周期间划分成工作周期 T T（时间片），再将每个周期（时间片），再将每个周期划分成若干时隙，划分成若干时隙，轮流分配给轮流分配给n n个信源来使用公个信源来使用公共线路共线路 ，这样，这样 ，就可以在一条物理信道上传输，就可以在一条物理信道上传输多个数字信号多个数字信号 v 同步时分多路复用（同步时分多路复用（STDM）原理原理2.4 多路复用技术多路复用技术把时间分割成小的时间片，每个时间片分为若干把时间分割成小的时间片，每个时间片分为若干个时隙，每路数据占用一个时隙进行传输在通个时隙，每路数据占用一个时隙进行传输在通信网络中应用极为广泛信网络中应用极为广泛。
优点优点控制简单，实现容易控制简单，实现容易 缺点缺点容易造成信道浪费容易造成信道浪费v 异步时分多路复用（异步时分多路复用（ATDM）原理原理2.4 多路复用技术多路复用技术在异步时分复用中，时隙序号与信道号之间不在异步时分复用中，时隙序号与信道号之间不再存在固定的对应关系为此，各个信道发出再存在固定的对应关系为此，各个信道发出的数据都需要附带双方地址，由通信线路两端的数据都需要附带双方地址，由通信线路两端的多路复用设备来识别地址的多路复用设备来识别地址优点优点提高了传输介质的利用率提高了传输介质的利用率v 原理原理整个波长频带被划分为若干个波长范围，每路整个波长频带被划分为若干个波长范围，每路信号占用一个波长范围来进行传输信号占用一个波长范围来进行传输在这种方法中，两根光纤连到一个棱柱或衍射在这种方法中，两根光纤连到一个棱柱或衍射光栅，每根光纤里的光波处于不同的波段上，光栅，每根光纤里的光波处于不同的波段上，这样两束光通过棱柱或衍射光栅合到一根共享这样两束光通过棱柱或衍射光栅合到一根共享的光纤上，到达目的地后，再将两束光用光栅的光纤上，到达目的地后，再将两束光用光栅分解开来分解开来。
2.4 多路复用技术多路复用技术4、波分复用波分复用光的频分复用光的频分复用v 原理原理2.4 多路复用技术多路复用技术5、码分复用码分复用CDMCDM每个用户把发送信号用接收方的地址码序列编码每个用户把发送信号用接收方的地址码序列编码（任意两个地址码序列相互正交）不同用户发（任意两个地址码序列相互正交）不同用户发送的信号在接收端被叠加，然后接收者用同样的送的信号在接收端被叠加，然后接收者用同样的地址码序列解码由于地址码的正交性，只有与地址码序列解码由于地址码的正交性，只有与自己地址码相关的信号才能被检出，由此恢复出自己地址码相关的信号才能被检出，由此恢复出原始数据原始数据在无线移动通信中应用广泛在无线移动通信中应用广泛v 频分复用频分复用FDM 2.4 多路复用技术多路复用技术6、各类复用方法的应用各类复用方法的应用按频率划分不同的信道，如按频率划分不同的信道，如CATVCATV系统系统按波长划分不同的信道，用于光纤传输按波长划分不同的信道，用于光纤传输v 波分复用波分复用WDM v 时分复用时分复用TDM v 码分复用码分复用CDM 按时间划分不同的信道，目前应用最广泛按时间划分不同的信道，目前应用最广泛按地址码划分不同的信道，非常有发展前途按地址码划分不同的信道，非常有发展前途v 数据交换数据交换在通信子网中结点间的数据传输过程称为数据在通信子网中结点间的数据传输过程称为数据 交换。
交换v 为什么要采用交换技术？为什么要采用交换技术？节省线路投资，提高线路利用率节省线路投资，提高线路利用率分类：分类：电路交换电路交换存储转发交换存储转发交换报文交换报文交换分组交换分组交换2.5 广域网中的数据交换技术广域网中的数据交换技术不关心被传输的数据内容，仅执行交换的动作，不关心被传输的数据内容，仅执行交换的动作，起数据交换的功能，将数据从一个端口交换到另起数据交换的功能，将数据从一个端口交换到另 一端口，继而传输到另一台中间结点，直至目的一端口，继而传输到另一台中间结点，直至目的 地v 结点和站点结点和站点结点：结点：用于数据交换的中间设备用于数据交换的中间设备站点：站点：发送和接收数据的终端设备发送和接收数据的终端设备2.5 广域网中的数据交换技术广域网中的数据交换技术通过网络中的结点在两个站点之间建立专用的通过网络中的结点在两个站点之间建立专用的 通信线路进行数据传输的交换方式通信线路进行数据传输的交换方式v 原理原理2.5 广域网中的数据交换技术广域网中的数据交换技术1、电路交换（、电路交换（Circuit switching）v 过程过程 建立线路建立线路 占用线路进行数据传输占用线路进行数据传输 释放线路释放线路v 电路交换的特点电路交换的特点2.5 广域网中的数据交换技术广域网中的数据交换技术 独占性独占性 实时性好实时性好 线路交换设备简单线路交换设备简单 不具备差错控制能力不具备差错控制能力 线路利用率低线路利用率低v 电路交换的应用场合电路交换的应用场合线路利用率低，持续通话和实时性要求强的场线路利用率低，持续通话和实时性要求强的场合。
合数据与目的地址、源地址、控制信息等组成一数据与目的地址、源地址、控制信息等组成一数据单元进入通信子网通信子网的中间结点负责数据单元进入通信子网通信子网的中间结点负责接收数据单元、暂存、差错校验、根据地址确定输接收数据单元、暂存、差错校验、根据地址确定输出端口和线路，排队等待线路，转发给下一结点，出端口和线路，排队等待线路，转发给下一结点，直至终点直至终点v 原理原理2.5 广域网中的数据交换技术广域网中的数据交换技术2、存储转发交换、存储转发交换v 分类分类 报文交换报文交换 分组交换分组交换v 报文交换报文交换2.5 广域网中的数据交换技术广域网中的数据交换技术 原理原理以以报文报文为单位进行为单位进行“存储存储-转发转发”交换目的交换目的地址、源地址、控制信息等附加在报文上交换地址、源地址、控制信息等附加在报文上交换过程中，交换设备将收到的报文先过程中，交换设备将收到的报文先存储存储，待信道，待信道空闲时再空闲时再转发转发出去，一级级中转，直到目的地出去，一级级中转，直到目的地2.5 广域网中的数据交换技术广域网中的数据交换技术 特点特点u相邻结点仅在传输报文时建立结点间的连接相邻结点仅在传输报文时建立结点间的连接。
u整个报文（整个报文（MessageMessage）作为一个整体一起发送作为一个整体一起发送u没有建立和拆除连接所需的等待时间；没有建立和拆除连接所需的等待时间；u线路利用率高；线路利用率高；u报文大小不一，造成存储管理复杂，且对存储容报文大小不一，造成存储管理复杂，且对存储容 量要求较高；量要求较高；u大报文造成存储转发的延时过长；大报文造成存储转发的延时过长；u出错后整个报文全部重发出错后整个报文全部重发v 分组交换分组交换2.5 广域网中的数据交换技术广域网中的数据交换技术 原理原理规定交换设备处理和传输的数据长度将长规定交换设备处理和传输的数据长度将长 报文分成若干个小分组进行传输报文分成若干个小分组进行传输报文分组交换的过程分组交换的过程 1发送端，先把较长的报文划分成较短的、固定长发送端，先把较长的报文划分成较短的、固定长度的数据段度的数据段1101000110101010110101011100010011010010假定这个报文较长假定这个报文较长不便于传输不便于传输2.5 广域网中的数据交换技术广域网中的数据交换技术数 据数 据分组交换的过程分组交换的过程 2每一个数据段前加上首部构成分组。
每一个数据段前加上首部构成分组首部分组1请注意：现在左边是请注意：现在左边是“前面前面”数 据2.5 广域网中的数据交换技术广域网中的数据交换技术数 据分组交换的过程分组交换的过程 3每一个数据段前加上首部构成分组每一个数据段前加上首部构成分组首部首部分组1分组2数 据数 据2.5 广域网中的数据交换技术广域网中的数据交换技术请注意：现在左边是请注意：现在左边是“前面前面”分组交换的过程分组交换的过程 4每一个数据段前加上首部构成分组每一个数据段前加上首部构成分组首部首部首部分组1分组2分组3数 据数 据数 据2.5 广域网中的数据交换技术广域网中的数据交换技术分组交换的过程分组交换的过程 5分组交换网以分组交换网以“分组分组”作为数据传输单元作为数据传输单元依次把各分组发送到接收端依次把各分组发送到接收端数 据首部分组 1数 据首部分组2数 据首部分组32.5 广域网中的数据交换技术广域网中的数据交换技术分组交换的过程分组交换的过程 6接收端收到分组后剥去首部还原成报文接收端收到分组后剥去首部还原成报文数 据首部分组1数 据首部分组2数 据首部分组3收到的数据收到的数据2.5 广域网中的数据交换技术广域网中的数据交换技术数 据数 据数 据分组交换的过程分组交换的过程 7最后，把收到的数据恢复成为原报文。
最后，把收到的数据恢复成为原报文这里假定分组在传输过程中没出差错，转发时这里假定分组在传输过程中没出差错，转发时也没被丢弃也没被丢弃报文11010001101010101101010111000100110100102.5 广域网中的数据交换技术广域网中的数据交换技术分组首部的重要性分组首部的重要性n 每个分组首部都含有地址等控制信息每个分组首部都含有地址等控制信息n 分组交换网中结点交换机根据收到的分组分组交换网中结点交换机根据收到的分组 的首部中地址信息，把分组转发到下一结的首部中地址信息，把分组转发到下一结 点交换机点交换机n 如此存储转发，分组最后到达最终目的地如此存储转发，分组最后到达最终目的地2.5 广域网中的数据交换技术广域网中的数据交换技术分组交换网的示意图分组交换网的示意图H1A分组交换网分组交换网BDECH5H6H4H2H3H H1 1 向向 H H5 5 发送分组发送分组H H2 2 向向 H H6 6 发送分组发送分组注意分组路径的变化！注意分组路径的变化！结点交换机主机注意分组的存储转发过程注意分组的存储转发过程H1A分组交换网分组交换网BDECH5H6H4H2H3H H1 1 向向 H H5 5 发送分组发送分组结点交换机主机找到转发的端口在结点交换机在结点交换机 C C 暂存暂存查找转发表查找转发表在结点交换机在结点交换机 E E 暂存暂存查找转发表查找转发表最后到达目的主机最后到达目的主机 H H5 5在结点交换机在结点交换机 A A 暂存暂存查找转发表查找转发表找到转发的端口找到转发的端口找到转发的端口找到转发的端口n 提高线路利用率。
提高线路利用率n 各分组可通过不同路径传输，容错性好各分组可通过不同路径传输，容错性好n 对转发结点的存储要求较低，可用内存来缓冲分对转发结点的存储要求较低，可用内存来缓冲分 组组速度快；转发延时小速度快；转发延时小适于交互式通信；适于交互式通信；n 有强大的纠错机制、流量控制、拥塞控制和路由有强大的纠错机制、流量控制、拥塞控制和路由 选择功能某个分组出错可以仅重发出错的分组选择功能某个分组出错可以仅重发出错的分组 效率高；效率高；缺点缺点n 需要分割报文和重组报文，增加了端站点的负担需要分割报文和重组报文，增加了端站点的负担分组交换的优点分组交换的优点2.5 广域网中的数据交换技术广域网中的数据交换技术三种交换的比较三种交换的比较 P1P2P3P4P1P2P3P4P3P4报文报文报文ABCDABCDABCD报文交换电路交换分组交换t连接建立数据传送报文P2P1连接释放把通过通信信道接收到的数据与原来发送的数把通过通信信道接收到的数据与原来发送的数据不一致的现象称为据不一致的现象称为“传输差错传输差错”，简称为，简称为“差差错错”判断数据经传输后是否有错的手段和方法判断数据经传输后是否有错的手段和方法称为称为差错检测差错检测。
差错控制差错控制：在通信过程中，发现、检测差错并进行：在通信过程中，发现、检测差错并进行纠正v 什么是差错什么是差错2.6 差错控制技术差错控制技术1、差错控制的概念、差错控制的概念指接收码元中错误码元数占传输总码元数的比例指接收码元中错误码元数占传输总码元数的比例 Pe=Pe=接收码元中错误码元数接收码元中错误码元数/传输的总码元传输的总码元数数 2.6 差错控制技术差错控制技术2、误码率、误码率特点：特点：时刻存在、幅度较小、强度与频率无关，时刻存在、幅度较小、强度与频率无关，但频谱很宽是随机类噪声称为但频谱很宽是随机类噪声称为“随机差错随机差错”v 热噪声差错热噪声差错2.6 差错控制技术差错控制技术3、差错的分类与出现的可能原因、差错的分类与出现的可能原因v 冲击噪声差错冲击噪声差错特点特点:冲击噪声幅度大、持续时间长等，是产生冲击噪声幅度大、持续时间长等，是产生差错的主要原因称为差错的主要原因称为“突发差错突发差错”在发送的数据中增加一些用于检查差错的附加在发送的数据中增加一些用于检查差错的附加位位,这些附加位被称为这些附加位被称为检错码检错码接收方根据收到的检错码检测到差错时，发接收方根据收到的检错码检测到差错时，发出出“否定应答否定应答”，通知对方进行重发。
通知对方进行重发特点：特点：通过通过“重传机制重传机制”达到纠正差错的目达到纠正差错的目的，的，易实现，编码和解码的速度较快易实现，编码和解码的速度较快常用的检错码有：常用的检错码有：奇偶校验码和奇偶校验码和循环冗余码循环冗余码等2.6 差错控制技术差错控制技术4、两种差错控制技术、两种差错控制技术v 检错检错 纠错码纠错码是指在发送每一组信息时发送足够的附是指在发送每一组信息时发送足够的附加位，接收端通过这些附加位在接收译码器的控加位，接收端通过这些附加位在接收译码器的控制下发现错误，并自动地纠正错误制下发现错误，并自动地纠正错误译码器设备较复杂，为了纠正差错，附加的译码器设备较复杂，为了纠正差错，附加的冗冗余码较多，会降低传输效率余码较多，会降低传输效率常见纠错编码：常见纠错编码：海明纠错码、正反纠错码等海明纠错码、正反纠错码等适用场合：适用场合：没有反向信道，线路传输时间长，没有反向信道，线路传输时间长，要求重发不经济的场要求重发不经济的场合2.7 差错控制与检错差错控制与检错v 纠错纠错奇校验奇校验是在二进制序列中是在二进制序列中“1”1”的个数为奇数，的个数为奇数，则校验位为则校验位为0 0；若；若“1”1”的个数为偶数，则校验的个数为偶数，则校验位为位为1 1。
偶校验偶校验是在二进制序列中是在二进制序列中“1”1”的个数为偶数，的个数为偶数，则校验位为则校验位为0 0；若；若“1”1”的个数为奇数，则校验的个数为奇数，则校验位为位为1 12.7 差错控制与检错差错控制与检错5、常用差错检验编码、常用差错检验编码v 奇偶校验奇偶校验 规则规则2.7 差错控制与检错差错控制与检错水平奇偶校验：水平奇偶校验：又称横向奇偶校验，若字符序列相又称横向奇偶校验，若字符序列相应位中应位中“1”1”的个数为奇数，则奇校验的校验码字的个数为奇数，则奇校验的校验码字位位0 0，偶校验的校验码为，偶校验的校验码为1 1垂直奇偶校验：垂直奇偶校验：又称纵向向奇偶校验，若单个字符又称纵向向奇偶校验，若单个字符的各个位中的各个位中“1”1”的个数为奇数，则奇校验的校验的个数为奇数，则奇校验的校验码字位码字位0 0，偶校验的校验码为，偶校验的校验码为1 1水平垂直奇偶校验：水平垂直奇偶校验：又称横纵奇偶校验或方块奇偶又称横纵奇偶校验或方块奇偶校验，既做水平校验也做垂直校验，检错能力可以校验，既做水平校验也做垂直校验，检错能力可以明显提高明显提高分类分类2.7 差错控制与检错差错控制与检错位数字N E T W O R K 水平奇校验水平偶校验C11 1 1 1 1 1 1 C20 0 0 0 0 0 0 C30 0 1 1 0 1 0 C41 0 0 0 1 0 1 C51 1 1 1 1 0 0 C61 0 0 1 1 1 1 C7 0 1 0 1 1 0 1 垂直奇校验垂直偶校验 奇偶校验举例奇偶校验举例2.7 差错控制与检错差错控制与检错v 循环冗余校验（循环冗余校验（CRCCRC）差错检测原理：差错检测原理：收发双方约定一个生成多项式收发双方约定一个生成多项式G(x)，发送方，发送方 根据发送的数据和根据发送的数据和G(x)计算出计算出CRC校验和并校验和并 把它加在数据的末尾形成新的二进制序列一把它加在数据的末尾形成新的二进制序列一 起发送。
起发送接收方则用接收方则用接收到的数据除以接收到的数据除以G(x)，若有余，若有余 数不为零，则传输有错数不为零，则传输有错2.7 差错控制与检错差错控制与检错6、差错控制的基本方法、差错控制的基本方法v 前向纠错前向纠错v 反馈检验反馈检验 又称又称检错重发检错重发，它是利用编码的方法在数据接，它是利用编码的方法在数据接收端检测差错，当检测出差错后，设法通知数据收端检测差错，当检测出差错后，设法通知数据发送端重新发送数据，直到无差错为止发送端重新发送数据，直到无差错为止v 自动请求重传自动请求重传 原理原理发送端在发送完一个数据帧后，要等待接收端返发送端在发送完一个数据帧后，要等待接收端返回应答信息当应答为确认信息回应答信息当应答为确认信息 (ACK)(ACK)时，发送时，发送端才继续发送下一个数据帧；当应答为不确认帧端才继续发送下一个数据帧；当应答为不确认帧(NAK)(NAK)时，发送端需要重发这个数据帧时，发送端需要重发这个数据帧2.7 差错控制与检错差错控制与检错 停等式停等式ARQ在回退在回退N N帧帧ARQARQ中，每发送中，每发送N N帧需要一个应答帧，帧需要一个应答帧，当发送方接收到接收方的某个帧的当发送方接收到接收方的某个帧的NAKNAK时，重传时，重传从该帧开始的所有报文。
从该帧开始的所有报文2.7 差错控制与检错差错控制与检错 连续式连续式ARQ之回退之回退N帧帧ARQ在选择重传在选择重传ARQARQ中，每发送中，每发送N N帧需要一个应答帧需要一个应答帧，帧，当发送方接收到接收方的某个帧的当发送方接收到接收方的某个帧的 NAK NAK 时，仅重传该帧即可时，仅重传该帧即可2.7 差错控制与检错差错控制与检错 连续式连续式ARQ之选择重传之选择重传ARQ本章小节本章小节2.1 数据通信的基本概念数据通信的基本概念 DTE、DCE、数据传输率、带宽数据传输率、带宽、信道、信道容量、奈奎斯特公式、香农公式容量、奈奎斯特公式、香农公式2.2 数据通信方式数据通信方式 三种调制方法、串行传输、并行传输、三种调制方法、串行传输、并行传输、同步传输、异步传输、单工传输、半双工传同步传输、异步传输、单工传输、半双工传输、全双工传输、基带传输、频带传输输、全双工传输、基带传输、频带传输本章小节本章小节2.3 数据编码技术数据编码技术 曼彻斯特编码、差分曼彻斯特编码、模曼彻斯特编码、差分曼彻斯特编码、模拟信号转换成数字信号的过程拟信号转换成数字信号的过程2.4 多路复用技术多路复用技术 频分多路复用的原理、时分多路复用的频分多路复用的原理、时分多路复用的原理和分类、波分多路复用的原理原理和分类、波分多路复用的原理本章小节本章小节2.5 广域网中的数据交换技术广域网中的数据交换技术 电路交换技术的特点、报文交换的特点、电路交换技术的特点、报文交换的特点、分组交换的工作过程、三种交换方式的区别、分组交换的工作过程、三种交换方式的区别、数据报方式的特点、虚电路方式的特点、虚电数据报方式的特点、虚电路方式的特点、虚电路和电路方式的比较。
路和电路方式的比较本章小节本章小节2.6 差错控制技术差错控制技术 差错控制的概念、差错检测的概念、纠差错控制的概念、差错检测的概念、纠错码、检错码、奇偶校验的原理和分类错码、检错码、奇偶校验的原理和分类（小（小计算）计算）停等式ARQ的原理、连续式的原理、连续式ARQ的的原理和分类原理和分类本章作业本章作业P46 P46 四四-6-6P46 P46 四四-10-10Thank youv计算机网络技术第二章教案计算机网络技术第二章教案谢谢观看/欢迎下载BY FAITH I MEAN A VISION OF GOOD ONE CHERISHES AND THE ENTHUSIASM THAT PUSHES ONE TO SEEK ITS FULFILLMENT REGARDLESS OF OBSTACLES.BY FAITH I BY FAITH。
