上海交通大学计算机网络翁惠玉课件.ppt

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1、第1章概述,计算机网络组成和分类计算机网络参考模型数字通信的基本概念,计算机网络组成和分类,主机系统和网络系统计算机网络与分布式系统企业网络和公众网络计算机网络的分类局域网、城域网和广域网,主机系统和网络系统,主机和终端组成的主机系统Client/Server结构的计算机网络系统,主机和终端,主机系统和网络系统,主机和终端组成的主机系统Client/Server结构的计算机网络系统,Client/Server结构（C/S）,计算机网络组成和分类,主机系统和网络系统计算机网络与分布式系统企业网络和公众网络计算机网络的分类局域网、城域网和广域网,计算机网络与分布式系统,计算机网络分布式系统,计算机

2、网络是由不同通信媒体连接的、物理上独立的多台计算机组成的、将需传输的数据分成不同长度的分组进行传输和处理的系统多台自主计算机的互联系统用户必须指定网络中哪一台计算机来完成什么样的操作,计算机网络,计算机网络图示,两个概念：互联和自主,互联：如两台计算机能互相交换信息，则称这两台计算机互联自主计算机：不从属于其它任何计算机的计算机称为自主计算机,计算机网络与分布式系统,计算机网络分布式系统,分布式系统通常也基于自主计算机的互联，但由一个操作系统统一管理，对用户来说，具有高度的整体性和透明性虚拟计算机，可能是多台计算机的有机组合用户向虚拟系统递交一个任务后，由操作系统来安排任务的完成,分布式系统,

3、计算机网络组成和分类,主机系统和网络系统计算机网络与分布式系统企业网络和公众网络计算机网络的分类局域网、城域网和广域网,企业网络和公众网络,企业网络公众网络,企业网络,资源共享：网上的资源，无论在那里，都可随时取用高可靠性：任何资源都可有多个副本节约经费：不必每台自主计算机上都配备所有的软硬件资源,企业网络硬件平台,企业网络和公众网络,企业网络公众网络,公众网络,访问远程信息：WebServer的浏览网上购物个人间的通信：E-MailBBS交互式的娱乐：网上游戏VOD点播,公众网络首先是一个互联网络,互联网络硬件平台,计算机网络组成和分类,主机系统和网络系统计算机网络与分布式系统企业网络和公众

4、网络计算机网络的分类局域网、城域网和广域网,网络分类,按技术分按规模分按传输介质分,广播式网络点到点网络,局域网城域网广域网互联网,有线网无线网,按拓扑结构分按使用范围分,总线环形网状星形,专用网公共网,网络分类（续）,计算机网络组成和分类,主机系统和网络系统计算机网络与分布式系统企业网络和公众网络计算机网络的分类局域网、城域网和广域网,局域网LAN（LocalAreaNetwork）,总线型IEEE802.3（以太网）CSMA/CD10M总线型IEEE802.4（令牌总线）10M环型IEEE802.5（IBM令牌环）4M16M,地域：覆盖范围较小传输技术：,城域网MAN（Metropolit

5、anAreaNetwork）,私有网络一个连锁超市，有十几个或几十个分布在市内公用网络上海科技网,大型的LAN,广域网WAN（WideAreaNetwork）,跨越地域较大的网络,主机（host）端点系统（endsystem）通信子网（communicationsubnet）简称子网资源子网（resourcesubnet）,通信子网,传输线：线路（circuit）干线（trunk）信道（channel）交换单元：分组交换节点（packetswitchingnode）通常分组交换节点为路由器（router）,通信子网负责计算机之间的数据通信，由传输线和交换单元组成,资源子网,由通信子网互连在一起

6、的计算机构成资源子网中的计算机负责运行对信息进行处理的应用程序，他们是网络中信息流动的源与宿，向用户提供可供共享的硬件、软件和信息资源,互联网通常由路由器联接的LAN组成,通信子网通常为点到点子网（point-to-point）其传输机理为存储-转发（store-and-forward）其传输方式为分组交换（packet-switched）,第1章概述,计算机网络组成和分类计算机网络参考模型数字通信的基本概念,计算机网络参考模型,ISO/OSI参考模型TCP/IP参考模型本课程的网络模型,ISO/OSI参考模型,TnbmP39Fig.1-20OSI参考模型,层、协议和接口,TnbmP27Fig

7、.1-13层、协议和接口,接口和服务,每一层的功能都是为它的上一层服务的实体entity每层中活动的元素称为实体对等实体peerentity如第n层是服务提供者，则第n+1层为服务对象,分层的好处,通过每一层实现一种相对独立的功能来简化问题每一层的设计都是独立的，它不必关心下一层是如何实现的，只需知道下一层为我提供的服务，和我必须为上一层提供哪些服务当由于技术的变化使某层的实现需要变化时，不影响其他的层次,物理层（physicallayer）,与传输媒体的接口，完成传输媒体上的信号与二进制数据间的转换,物理接口上发送或接收的是一串以某种规则表示的二进制的数据物理层定义的是接口的机械特性、电气特

8、性、功能和过程特性等例如：插头、插座的几何尺寸，每根引脚的功能定义，逻辑0和1的电平定义，信号宽带定义,数据链路层（datalinklayer）,提供点到点的可靠传输，通常需把数据分成帧，并且保证帧的正确发送和接收识别帧的标志帧的发送和接收，需校验、确认发送方在超时或收到否定性确认后，要重发重复帧要丢弃在共享网络中，需解决信道共享问题等,网络层（networklayer）,提供主机到主机的通路，其间可能存在多条通路，网络层将实现的功能包括：选择路由拥塞控制协议的转换分段和重组对用户的分组、字符等计数等等,传输层（transportlayer）,提供端到端的通路，应用到应用的通路传输层将把高层要

9、求传输的数据分成若干个报文报文与帧不一样，帧只有帧标志（起始标志、结束标志），而报文有信源和信宿的地址及端口、报文的顺序号、确认号等等低三层的通信对象通常是路由器，传输层是端到端的，必须考虑该报文怎样才能从源端正确地传输到目的端，而源端和目的端通常是主机,会话层（sessionlayer）,建立有关会话的机制，或双向对话，或双向对话时要有切换等,如：说的一方应说一段就听一下对方的反应，因为，可能线路已断,表示层（presentationlayer）,表示层关心的是语法和语义对相关的数据的描述采用抽象的定义，如浮点数都用科学表示法相关数据的表示法转换抽象数据结构的转换,应用层（applicati

10、onlayer）,包括所有应用方面的协议如：全屏幕功能，不同的终端其控制字符不尽相同，应作相应的转换，通常定义一个网络虚拟终端不同系统之间的文件传输的方式不同，但表示的形式必须一致,OSI模型的数据传输,发送进程,实际数据传输路径,接收进程,举例：某人给他的朋友写一封信,计算机网络参考模型,ISO/OSI参考模型TCP/IP参考模型本课程的网络模型,TCP/IP参考模型,OSI,TCP/IP,在模型中不存在,7654321,TnbmP43Fig.1-21TCP/IP参考模型,互联网层（internetlayer）,这里的互联网是基于无连接的分组交换网络互联网层定义了正式的分组格式和协议，即IP

11、协议（internetprotocol），每个IP包的路由问题是互联网层要解决的问题互联网层与OSI中的网络层相对应,一个报文的各个不同的分组（称为IP包），可以通过不同的路径到达目的地，其到达顺序与发送顺序可能不一致,传输层（transportlayer）,位于互联网层的上层，与OSI中的传输层相对应其功能是使源端和目的端主机的对等实体进行对话定义了两个端到端的协议：,传输控制协议TCP（transmissioncontrolprotocol）用户数据报协议UDP（userdatagramprotocol）,应用层（applicationlayer）,TCP/IP模型的应用层包括所有的高层协

12、议（实际上，OSI模型中的会话层和表示层在很多应用中是没用的）应用层常用协议：TELNET：标准终端仿真协议FTP（FileTransferProtocol）：文件传输协议SMTP（SimpleMailTransferProtocol）：电子邮件协议DNS（DomainNameService）：域名系统服务,主机至网络层,在互联网层以下，TCP/IP参考模型没有定义，认为互联网是网络的互联，至于主机如何接入网络不是TCP/IP模型所需要考虑的问题TCP/IP模型面向的是网络，而不是主机,TCP/IP模型中的协议与网络,TnbmP43Fig.1-22TCP/IP模型中的协议和网络,TCP/IP协

13、议簇,TCP/IP协议是一组协议的总称，包括：IP层（即互联网层）：IP、ICMP、ARP、RARP、OSPFTCP层（即传输层）：TCP、UDP应用层：FTP、SMTP、SNMP、TELNET、HTTP、DNS,计算机网络参考模型,ISO/OSI参考模型TCP/IP参考模型本课程的网络模型,本课程的网络模型,结合ISO/OSI七层模型和TCP/IP四层模型的特点的五层网络模型,OSI,TCP/IP,7654321,本课程模型,第1章概述,计算机网络组成和分类计算机网络参考模型数字通信的基本概念,数据通信基本概念,数字信号的Fourier分析数据通信概念信道和信道基本参数信道工作方式数据传输,

14、基带传输和宽带传输异步通信和同步通信串行通信和并行通信多路复用技术基本概念电路交换与存储转发,数字信号的Fourier分析,傅立叶级数：任何正常周期为T的函数g(t)，都可由（无限个）正弦和余弦函数合成：,其中，f=1/T是基频，an和bn称为正弦和余弦函数的n次谐波的振幅，c是常数,任何信号的传输都可理解为以傅立叶级数的形式传递,如每个傅立叶级数的信号分量被等量衰减，则合成后，振幅有所衰减，基本形状不变对任何已知的g(t)，可求得：,谐波数越高，传输质量越好,如传输ASCII字符b，即01100010，可求得：,更进一步的细化可见：,对指定的最高频率，传输带宽是有限的,波特率：信号变化次数（

15、每秒采样的次数）比特率：数据传输速率bps,如果信号分为2级：01，则波特率=比特率如果信号分为8级：01234567，则波特率=3比特率即一次信号变化（一次采样）可表示3bit如信号分为V级，则比特率=log2V波特率设波特率=比特率=bbps则：发送8bit(1B)需要T=8/b秒，因而基频f=1/T=b/8Hz如：截止频率为F则：最大的谐波次数n满足nf=F，即：n=F/f=8F/b,当截止频率为F为3000HZ时,TnbmP89Fig.2-2传输速率与谐波的关系,波特率和比特率,两者数值上的差别在于每次采样的量化值,数字信号的Fourier分析数据通信概念信道和信道基本参数信道工作方式

16、数据传输,基带传输和宽带传输异步通信和同步通信串行通信和并行通信多路复用技术基本概念电路交换与存储转发,数据与信号,数据涉及的是事物的表现形式数据有模拟数据和数字数据两种形式模拟数据是指在某个时间段产生的连续的值，例如声音和视频、温度和压力等都是时间的连续函数数字数据是指产生的离散的值，例如文本信息和整数信号是数据的表示形式，或称数据的电磁或电子编码，它使数据能以适当的形式在介质上传输信号有模拟信号和数字信号两种基本形式传输信号的信道也有模拟信道和数字信道之分,数据传输,模拟传输：是指模拟数据的传输，不关心所传输信号的内容，而只关心尽量减少信号的衰减和噪声，长距离传输时，采用信号放大器放大被衰

17、减的信号，但同时也放大了信号中的噪声数字传输：是指数字数据的传输，关心信号的内容，可以数字信号传输，也可以模拟信号传输，长距离传输时，采用转发器，可消除噪声的累积长距离传输时，通常采用的是数字传输,数据传输以信号为载体,数字信号的Fourier分析数据通信概念信道和信道基本参数信道工作方式数据传输,基带传输和宽带传输异步通信和同步通信串行通信和并行通信多路复用技术基本概念电路交换与存储转发,信道参数和名称解释,数据的传输速率、带宽信号的传播速率载波频率采样频率量化噪声、信噪比,Nyquist定理,在无噪声信道中，当带宽为HHz，信号电平为V级，则：数据传输速率=2Hlog2Vb/s（V：信号电

18、平的级数，在二进制中，仅为0、1两级）即：以每秒高于2H次的速率对线路采样是无意义的，因为高频分量已被滤波器虑掉无法再恢复,Shannon定理,在噪声信道中，当带宽为HHz，信噪比为S/N，则：最大数据传输速率(b/s)=Hlog2(1+S/N)很多情况下信噪比用分贝（dB）表示信噪比（dB）=10log10S/N如：信噪比为30dB，则S/N=1000,举例：噪声信道中的传输速率,在噪声信道（话音信道）中，当带宽为3500Hz，信噪比为30dB（较为典型的电话信道），则：最大数据传输速率(b/s)=Hlog2(1+S/N)=3500log2(1+1000)35000(b/s)最大数据传输速率

19、为35kbps，这是在噪声信道中的传输速率极限，实际上是不可能达到的,数字信号的Fourier分析数据通信概念信道和信道基本参数信道工作方式数据传输,基带传输和宽带传输异步通信和同步通信串行通信和并行通信多路复用技术基本概念电路交换与存储转发,信道工作方式,单工通信：单向传输，如广播、电视半双工：双方都可以发送或接收，但不能同时，即当一方发送时，另一方接收全双工：双方同时可以发送和接收信息,全双工则需要两条信道,数字信号的Fourier分析数据通信概念信道和信道基本参数信道工作方式方式数据传输,基带传输和宽带传输异步通信和同步通信串行通信和并行通信多路复用技术基本概念电路交换与存储转发,数据传

20、输,数字数据在模拟信道上传输数字数据在数字信道上传输模拟数据在数字信道上传输,数字数据在模拟信道上传输,将数字数据调制成模拟信号进行传输，通常有三种基本的调制方式：1)调幅ASK(AmplitudeShiftKeying)2)调频FSK(FrequencyShiftKeying)3)调相PSK(PhaseShiftKeying)目前广泛应用的调制技术是正交调相：QPSK(QuadraturePhaseShiftKeying),调幅ASK(AmplitudeShiftKeying),用载波的两个不同的振幅来表示两个二进制值如用无信号表示0有信号表示1,数字数据在模拟信道上传输,将数字数据调制成模

21、拟信号进行传输，通常有三种基本方式：1)调幅ASK(AmplitudeShiftKeying)2)调频FSK(FrequencyShiftKeying)3)调相PSK(PhaseShiftKeying)目前广泛应用的调制技术是正交调相：QPSK(QuadraturePhaseShiftKeying),调频FSK(FrequencyShiftKeying),用载波附近的两个不同的频率来表示两个二进制值如用信号频率为f表示0信号频率为2f表示1,数字数据在模拟信道上传输,将数字数据调制成模拟信号进行传输，通常有三种基本方式：1)调幅ASK(AmplitudeShiftKeying)2)调频FSK(

22、FrequencyShiftKeying)3)调相PSK(PhaseShiftKeying)目前广泛应用的调制技术是正交调相：QPSK(QuadraturePhaseShiftKeying),调相PSK(PhaseShiftKeying),用载波的相位移动来表示两个二进制值如用信号相位角为0表示0相位角为表示1,数字数据的调制举例,基带信号调幅调频调相,010011100,数字数据在模拟信道上传输,将数字数据调制成模拟信号进行传输，通常有三种基本方式：1)调幅ASK(AmplitudeShiftKeying)2)调频FSK(FrequencyShiftKeying)3)调相PSK(PhaseS

23、hiftKeying)目前广泛应用的调制技术是正交调相：QPSK(QuadraturePhaseShiftKeying),正交调相QPSK(QuadraturePhaseShiftKeying),TnbmP128Fig.2-25(a)(b)(c),常用的几种Modem标准,V.324(1)x2400=9600bpsV.32bis6(1)x2400=14400bpsV.3412x2400=28800bpsV.34bis14x2400=33600bpsV.907x8000=56000bps,数据传输,数字数据在模拟信道上传输数字数据在数字信道上传输模拟数据在数字信道上传输,数字数据的数字信号传输,

24、最简单的方法是用两个不同的电压信号值来表示两个二进制的数字数据值0和1常用的数字信号编码有：,不归零编码曼切斯特编码差分曼切斯特编码4B/5B编码,不归零编码NRZ（nonreturn-tozero）,正电平表示1，零电平表示0，并且在表示完一个码元后，电平毋需回到零缺点是存在发送方和接收方的同步问题,其实，用不归零制编码时，一个时钟周期可表示两个bit所以，不归零制编码是效率最高的编码但它不能携带时钟信号，且无法表示没有数据传输,数字数据的数字信号传输,最简单的方法是用两个不同的电压信号值来表示两个二进制的数字数据值0和1常用的数字信号编码有：,不归零编码曼切斯特编码差分曼切斯特编码4B/5

25、B编码,曼切斯特编码（Manchesterencoding）,bit中间有信号低-高跳变为0,bit中间有信号高-低跳变为1,采用曼切斯特编码，一个时钟周期只可表示一个bit，并且必须通过两次采样才能得到一个bit但它能携带时钟信号，且可表示没有数据传输,数字数据的数字信号传输,最简单的方法是用两个不同的电压信号值来表示两个二进制的数字数据值0和1常用的数字信号编码有：,不归零编码曼切斯特编码差分曼切斯特编码4B/5B编码,差分曼彻斯特编码,（differentialManchesterencoding）,特性与曼切斯特编码相同，但抗干扰性能强于曼切斯特编码,数字数据的数字信号传输,最简单的方

26、法是用两个不同的电压信号值来表示两个二进制的数字数据值0和1常用的数字信号编码有：,不归零编码曼切斯特编码差分曼切斯特编码4B/5B编码,4B/5B编码,不归零制编码的一种变种数据流中每4个bit成一个组合，并对应为5个bit的编码5B编码中至少有两个1，即保证在传输中信号码元至少发生两次跳变，这是在接收端提取时钟信号所必须的,16进制数的4B/5B编码对照表,发送端发送的每4个bit被用5个bit表示，接收端采样5次便可得到4个bit，由于每个5B编码中至少有两个1，所以接收端能提取时钟信号,四种编码方式的比较,不归零制编码的编码密度最高，接收端一次采样可得到一个bit，即波特率等于比特率，

27、但不能携带时钟曼切斯特编码的编码密度最低，接收端二次采样才可得到一个bit，即波特率是比特率的两倍，但每个bit中都有信号跳变，即携带了时钟差方曼切斯特编码与曼切斯特编码基本相同4B/5B编码的编码密度略低于不归零制编码，但高于曼切斯特编码，即波特率是比特率的1.25倍，然而在接收端能提取时钟,编码举例,bit流二进制编码曼切斯特编码差分曼切斯特编码,bit与bit之间有跳变，下一个bit为0,bit与bit之间无跳变，下一个bit为1,数据传输,数字数据在模拟信道上传输数字数据在数字信道上传输模拟数据在数字信道上传输,模拟数据在数字信道上传输,采用脉冲编码调制PCM技术（PulseCodeM

28、odulation）PCM以采样定理为基础,采样定理：如果在规定的时间间隔内，以有效信号f(t)最高频率的二倍或二倍以上的速率对该信号进行采样，则这些采样值中包含了全部原始信号信息,采样、量化和编码,话音信道,话音信道允许的最高频率通常为3500Hz如果以8000Hz的采样频率对话音信号进行采样的话，则在采样值中包含了话音信号的完整特征，由此而还原出的话音是完全可理解的和可识别的,话音信道的数据传输速率,对于每一个采样值还需要用一个（一位或多位的）二进制代码来表示，二进制代码的位数代表了采样值的量化精度，在主干上，对每一路话音信号通常采用8位二进制代码来表示一个采样值，那么，对话音信号进行PC

29、M编码后所得到的数据传输速率为：,8bit8000次采样/秒64kb/s,数字信号的Fourier分析数据通信概念信道和信道基本参数信道工作方式数据传输,基带传输和宽带传输异步通信和同步通信串行通信和并行通信多路复用技术基本概念电路交换与存储转发,基带传输,信号源产生的原始电信号称为基带信号，即：将数字数据0、1直接用两种不同的电压表示，然后送到线路上去传输,用于数字传输：局域网，50，通常传输距离为185M（细缆）、500M（粗缆）,宽带传输,将基带信号进行调制后形成模拟信号，然后采用频分复用技术实现宽带传输,有线电视网：带宽可达750MHz，由于以模拟信号传输，所以传输距离可达100km宽

30、带系统可分为多个信道，所以模拟和数字数据可混合使用，但通常需解决数据双向传输的问题在混合光纤电缆HFC（HybridFiberCoax）中，频段54550MHz是电视信号，550-750MHz是数字数据,数字信号的Fourier分析数据通信概念信道和信道基本参数信道工作方式数据传输,基带传输和宽带传输异步通信和同步通信串行通信和并行通信多路复用技术基本概念电路交换与存储转发,异步通信与同步通信,在数字数据通信中，一个最基本的要求是发送端和接收端之间以某种方式保持位同步，只有保证了位同步才可能保证帧同步，所以接收端必须对它所接收的数据流中每一位进行正确的采样，才能确保数据接收的正确性，为此，通信

31、双方必须遵循同一个通信规程，使用相同的位同步方式进行数据传输，根据通信规程所定义的位同步方式，可分为异步通信和同步通信两大类,异步通信,异步通信是指发送方和接收方的采样时钟不是同一个，故名，是以字符为单位的数据传输，常用的是ASCII字符集数据块以字符为单位，每个字符都要附加1位起始位和1位停止位作标志，以标记字符的开始和结束此外，还要附加1位奇偶校验位,波特率字符长度,奇偶校验停止位长度,异步通信必须指定的四个参数：,同步通信,同步通信是指发送方和接收方的采样时钟是同一个，故名通常发送方在发送数据的编码中包含时钟，而接收方则从数据流中提取时钟用以采样，所以说双方所用的时钟是同一个根据同步通信

32、规程，同步通信又分为面向字符的同步通信和面向bit流的同步通信,面向字符的同步通信,在面向字符的同步通信中，字符集可用ASCII或EBCDIC，数据块由字符组成，数据块前加一个或两个同步字符SYN用于数据块的同步每个字符毋需起始位和停止位,典型的面向字符的同步通信规程是BISYNC与异步通信相类似，必须指定相关参数：,波特率,字符长度,奇偶校验,面向bit流的同步通信,在面向bit流的同步通信中，每个数据块的头部和尾部用一个或多个特殊的比特序列(如01111110)来标记数据块的开始和结束，数据块将作为bit流来处理，而不是作为字符流来处理,典型的面向位流的同步通信规程是高级数据链路控制（HD

33、LC）规程和同步数据链路控制（SDLC）规程，收发双方必须约定的参数有：,传输速率,CRC生成多项式等,面向bit流的透明传输,在面向bit流的同步通信中，为了避免在数据块的数据中出现标记数据块开始和结束的特殊位模式(如01111110)，通常采用位插入法，即发送端总是检测所发送的数据流，每当出现连续的五个1后便自动插入一个0，接收端在接收数据流时，如果检测到连续五个1的序列，就检查其后的一个bit，若该bit是0，则删除，若该bit为1，则表示数据块的结束，转入结束处理,数字信号的Fourier分析数据通信概念信道和信道基本参数信道工作方式方式数据传输,基带传输和宽带传输异步通信和同步通信串

34、行通信和并行通信多路复用技术基本概念电路交换与存储转发,串行通信和并行通信,串行通信：数据按位为单位，以时间为序并行通信：数据按字符为单位，以时间为序,典型的串行接口RS-232C,RS-232-C是用于计算机或终端与Modem间的物理层协议，所谓物理层协议是定义接口的机械、电气、功能和过程特性,计算机或终端设备：DTE（dataterminalequipment）调制解调器：DCE（datacircuit-terminatingequipment）,RS-232C标准,机械特性：25针D型插座及相关的长、宽、高25PIN9PINDTE端为MaleDCE端为Female电气特性：逻辑0：+12

35、V逻辑1：-12V最长传输距离15m最大传输速率20kb/s,计算机或终端通过RS-232-C接口与调制解调器连接,计算机或终端通过RS-232-C接口与计算机连接,常用的串行接口,常用的串行接口有25pin和9pin两种,并行接口,打印机是常用的并行接口,数字信号的Fourier分析数据通信概念信道和信道基本参数信道工作方式方式数据传输,基带传输和宽带传输异步通信和同步通信串行通信和并行通信多路复用技术基本概念电路交换与存储转发,多路复用,无论是广域网还是局域网，都存在这样一个事实，即传输介质的带宽大于传输单一信号所需的带宽，为了有效地利用传输系统，通常采用多路复用（Multiplexing

36、）技术以同时携带多路信号来高效率地使用传输介质，多路复用主要有两种：频分多路复用FDM（FrequencyDivisionMultiplexing）时分多路复用TDM（TimedivisionMultiplexing）,频分多路复用FDM,FDM是基于这样的前提：传输介质的可用带宽必须超过各路给定信号所需带宽的总和，如果将这几路信号中的每路信号都以不同的载波频率进行调制，而且各路载波频率之间留有一定的间隔以使各路信号带宽不相互重叠，那么这些信号就可同时在介质上传输,FDM图示,FDM图示（续）,TnbmP138Fig.2-31(a)、(b)、(c),多路复用,无论是广域网还是局域网，都存在这样

37、一个事实，即传输介质的带宽大于传输单一信号所需的带宽，为了有效地利用传输系统，通常采用多路复用（Multiplexing）技术以同时携带多路信号来高效率地使用传输介质，多路复用主要有两种：频分多路复用FDM（FrequencyDivisionMultiplexing）时分多路复用TDM（TimedivisionMultiplexing）,时分多路复用TDM,每个信号按时间先后轮流交替地使用单一信道，那么，多个数字信号在宏观上可认为是同时进行传输，对单一信道的交替使用可以按位、字节或块等为单位来进行,TDM图示,多路复用部件,通道D,多路复用部件,物理主干,通道C,通道B,通道A,帧,帧,TDM

38、的同步和异步,时间片与输入装置一一对应，即同步如某个时间片对应的输入装置无数据发送，则该时间片空闲（浪费）传输介质的传输速率不能低于各个输入信号的数据速率之和,同步TDM,同步TDM图示,通道D,物理主干,通道C,通道B,通道A,帧,TDM的同步和异步,时间片是按需动态分配的时间片与输入装置之间没有对应关系，任何一个时间片都可以被用于传输任何一路输入信号在传输的数据单元中必须包含地址信息，以便寻址目的节点传输介质的传输速率只要不低于各个输入信号的平均数据速率即可异步TDM又称为统计TDM（STDM）,异步（统计）TDM,异步TDM图示,通道D,物理主干,通道C,通道B,通道A,由于每个时间片传

39、输的数据中必须包含地址域，所以在提高传输介质利用率的同时，也降低了有效数据的传输率,传输介质与信道,传输介质与信道是不同范畴的概念传输介质是指传输信号的物理载体信道则提供了传输某种信号所需的带宽，着重体现介质的逻辑特性一根传输介质可能同时提供多个信道一个信道也可能由多根传输介质级联而成,数字信号的Fourier分析数据通信概念信道和信道基本参数信道工作方式方式数据传输,基带传输和宽带传输异步通信和同步通信串行通信和并行通信多路复用技术基本概念电路交换与存储转发,交换技术,电路交换（电话）报文交换（电报）分组交换,电路交换（电话）,在数据传输前，必须建立一条端到端的通路，称为连接，该连接可能穿越

40、多个交换局，而每个交换局都必须为之提供连接一旦建立连接，整个通路将被独占，除信号传播的延时之外，数据传输无额外延时，数据中毋需包含目的地址线路的利用率较低建立连接时间长，因连接建立时冲突概率高,交换技术,电路交换（电话）报文交换（电报）分组交换,报文交换（电报）,无论数据传输过程要跨越多少个交换局（通常是路由器），只要下一站不忙，该数据即送至下一站数据的传输毋需建立连接，数据的传输是一站一站往下送，所以数据中必须包含目的地址，并采用存储-转发（store-forward）机制线路的利用率较高由于采用store-forward机制，所以在数据传输过程中，除了信号传播的延时之外，还有存储和转发的延

41、时，而且可能延时较大，且不可估计每个中间站点都必须有足够大的缓存，但由于报文大小不定，所以缓存通常设置在硬盘中,交换技术,电路交换（电话）报文交换（电报）分组交换,分组交换,与报文交换相似，只是将报文分为若干个定长的分组，每个分组为一个子报文每个分组中必须包含目的地址，并采用存储-转发机制线路的利用率较高由于采用store-forward机制，所以在数据传输过程中，除了信号传播的延时之外，还有存储和转发的延时，而且可能延时较大，且不可估计每个中间站点必须有缓存，但由于报文大小固定，所以缓存通常在内存中设置接收分组和发送分组的顺序可能不一致，并且可能还需要重组,交换技术图示,电路交换和分组交换,

42、电路交换在数据传输前，必须建立端到端的连接一旦某个节点故障，必须重新建立连接连接建立后，数据的传输没有额外的延时数据中不必包含地址域，仅需较短的虚电路号数据按序传输，但信道的使用率较低适合长时间传输大批量的数据，如流数据,计算机网络讨论的是电路交换和分组交换,电路交换和分组交换（续）,分组交换在数据传输前，不必建立端到端的连接只要下一个节点空闲，即可传输信道的使用率较高数据的传输采用存储转发，延时不可估计数据中必须包含地址域接收到的分组不一定按序，可能还需重组适合传输文本型数据,虚电路交换,将电路交换的概念引入到分组传输虚电路连接的建立传输方发起连接请求，中间节点根据路径信息建立交换表，在交换表内，节点为连接分配一个虚电路号，并与输出端口号相关联，表示用户信息从该端口输入，立即从相关联的输出端口输出到下一节点虚电路连接的传输分组中没有目的地址，只有虚电路号，接收分组时只检查其头部，一旦得到其虚电路号，则立即查交换表，转发至适当的端口（非store-forward）虚电路连接的拆除,信元交换,将分组分成固定长的单元信元，并用虚电路方式交换ATM网用这种交换方式,数据通信基本概念,