數(shù)據(jù)通信基本知識(shí)

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1、據(jù)通信基本知識(shí) 數(shù)據(jù)通信基本知識(shí) 所有計(jì)算機(jī)之間之間通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的通信都涉及由傳輸介質(zhì)傳 輸某種形式的數(shù)據(jù)編碼信號(hào)。傳輸介質(zhì)在計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備間 起互連和通信作用，為數(shù)據(jù)信號(hào)提供從一個(gè)節(jié)點(diǎn)傳送到另一個(gè)節(jié)點(diǎn)的 物理通路。計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中采用的傳輸介質(zhì)可分為有線和無(wú)線 傳輸介質(zhì)兩大類。 ―、有線傳輸介質(zhì)(Wired Tra nsmissio n Media) 有線傳輸介質(zhì)在數(shù)據(jù)傳輸中只作為傳輸介質(zhì)，而非信號(hào)載體。計(jì) 算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中流行使用的有線傳輸介質(zhì)(Wired Transmission Media)為： 銅線和玻璃纖維。 1. 銅線 銅線(Copper Wire)由于具有較低

2、的電阻率、價(jià)廉和容易安裝等優(yōu) 點(diǎn)因而成為最早用于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的傳輸介質(zhì)，它以介質(zhì)中傳輸?shù)碾?流作為數(shù)據(jù)信號(hào)的載體。為了盡可能減小銅線所傳輸信號(hào)之間的相互 干涉(I nterferenee)，我們使用兩種基本的銅線類型：雙絞線和同軸電 纜。 (1) 雙絞線 雙絞線(Twisted Pair)是把兩條互相絕緣的銅導(dǎo)線紐絞起來(lái)組成一 條通信線路，它既可減小流過(guò)電流所輻射的能量，也可防止來(lái)自其他 通信線路上信號(hào)的干涉。雙絞線分屏蔽和無(wú)屏蔽兩種，其形狀結(jié)構(gòu)如 圖1.1所示。雙絞線的線路損耗較大，傳輸速率低，但價(jià)格便宜，容易 安裝，常用于對(duì)通信速率要求不高的網(wǎng)絡(luò)連接中。 (2) 同軸電纜 同軸電

3、纜(Coaxial Cable)由一對(duì)同軸導(dǎo)線組成。同軸電纜頻帶寬， 損耗小，具有比雙絞線更強(qiáng)的抗干擾能力和更好的傳輸性能。按特性 阻抗值不同，同軸電纜可分為基帶 (用于傳輸單路信號(hào))和寬帶(用于同 時(shí)傳輸多路信號(hào))兩種。同軸電纜是目前LAN局域網(wǎng)與有線電視網(wǎng)中普 遍采用的比較理想的傳輸介質(zhì)。 2. 玻璃纖維 目前，在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中十分流行使用易彎曲的石英玻璃纖維來(lái)作 為傳輸介質(zhì)，它以介質(zhì)中傳輸?shù)墓獠?光脈沖信號(hào))作為信息載體，因此 我們又將之稱為光導(dǎo)纖維，簡(jiǎn)稱光纖(Optical Fiber)或光纜(Optical Cable)。 光纜由能傳導(dǎo)光波的石英玻璃纖維(纖芯)，外加包層(硅橡膠

4、)和 保護(hù)層構(gòu)成。在光纜一頭的發(fā)射器使用 LED 光發(fā)射二極管 (Light Emitti ng Diode)或激光(Laser)來(lái)發(fā)射光脈沖，在光纜另一頭的接收器 使用光敏半導(dǎo)體管探測(cè)光脈沖。 模擬數(shù)據(jù)通信與數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信 ―、通信信道與信道容量(Comm uni cati on Cha nnel & Cha nnel Capacity) 通信信道(Communication Channel)是數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐罚谟?jì)算 機(jī)網(wǎng)絡(luò)中信道分為物理信道和邏輯信道。物理信道指用于傳輸數(shù)據(jù)信 號(hào)的物理通路，它由傳輸介質(zhì)與有關(guān)通信設(shè)備組成；邏輯信道指在物 理信道的基礎(chǔ)上，發(fā)送與接收數(shù)據(jù)信號(hào)的雙方通過(guò)中間

5、結(jié)點(diǎn)所實(shí)現(xiàn)的 邏?quot;聯(lián)系"，由此為傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)形成的邏輯通路。邏輯信道可以 是有連接的，也可以是無(wú)連接的。物理信道還可根據(jù)傳輸介質(zhì)的不同 而分為有線信道和無(wú)線信道，也可按傳輸數(shù)據(jù)類型的不同分為數(shù)字信 道和模擬信道。信道容量(Channel Capacity)指信道傳輸信息的最大 能力：對(duì)于數(shù)字信道一般用單位時(shí)間可以傳輸?shù)淖畲蠖M(jìn)制位(比特bit) 數(shù)來(lái)表示，對(duì)于模擬信道則由信道的帶寬表示。信道容量的大小還受 信道質(zhì)量和可使用時(shí)間的影響，當(dāng)信道質(zhì)量較差時(shí)，實(shí)際傳輸速率將 降低。 二 、 模 擬 數(shù) 據(jù) 通 信 和 數(shù) 字 數(shù) 據(jù) 通 信 (Analog Data Communicati

6、on & Digital Data Communication) 1. 模擬數(shù)據(jù)與數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù) 我們一般將數(shù)據(jù)分為模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)兩大類。 模擬數(shù)據(jù)(Analog Data)是由傳感器采集得到的連續(xù)變化的值，例 如溫度、壓力，以及目前在電話、無(wú)線電和電視廣播中的聲音和圖像。 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)(Digital Data)則是模擬數(shù)據(jù)經(jīng)量化后得到的離散的值，例如 在計(jì)算機(jī)中用二進(jìn)制代碼表示的字符、圖形、音頻與視頻數(shù)據(jù)。目前， ASCII 美國(guó)信息交換標(biāo)準(zhǔn)碼(Americ an Standard Code for Information Interchange)已為ISO國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織和CCITT國(guó)際電

7、報(bào)電話咨詢委員會(huì)所采納，成為國(guó)際通用的信息交換標(biāo)準(zhǔn)代碼，使用7 位二進(jìn)制數(shù)來(lái)表示一個(gè)英文字母、數(shù)字、標(biāo)點(diǎn)或控制符號(hào)；圖形、音 頻與視頻數(shù)據(jù)則可分別采用多種編碼格式。 2. 模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào) (1) 模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào) 不同的數(shù)據(jù)必須轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的信號(hào)才能進(jìn)行傳輸：模擬數(shù)據(jù)一般 采用模擬信號(hào)(Analog Signal)，例如用一系列連續(xù)變化的電磁波(如無(wú) 線電與電視廣播中的電磁波)，或電壓信號(hào)(如電話傳輸中的音頻電壓信 號(hào))來(lái)表示；數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)則采用數(shù)字信號(hào)(Digital Signal)，例如用一系列 斷續(xù)變化的電壓脈沖(如我們可用恒定的正電壓表示二進(jìn)制數(shù) 1，用恒 定的負(fù)電壓表示二進(jìn)制數(shù)

8、 0)，或光脈沖來(lái)表示。當(dāng)模擬信號(hào)采用連續(xù) 變化的電磁波來(lái)表示時(shí)，電磁波本身既是信號(hào)載體，同時(shí)作為傳輸介 質(zhì)；而當(dāng)模擬信號(hào)采用連續(xù)變化的信號(hào)電壓來(lái)表示時(shí)，它一般通過(guò)傳 統(tǒng)的模擬信號(hào)傳輸線路(例如電話網(wǎng)、有線電視網(wǎng))來(lái)傳輸。當(dāng)數(shù)字信號(hào) 采用斷續(xù)變化的電壓或光脈沖來(lái)表示時(shí)，一般則需要用雙絞線、電纜 或光纖介質(zhì)將通信雙方連接起來(lái)，才能將信號(hào)從一個(gè)節(jié)點(diǎn)傳到另一個(gè) 節(jié)點(diǎn)。 (2) 模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)之間的相互轉(zhuǎn)換 模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)之間可以相互轉(zhuǎn)換：模擬信號(hào)一般通過(guò) PCM 脈碼調(diào)制(Pulse Code Modulatio n) 方法量化為數(shù)字信號(hào)，即讓模擬信號(hào)的不同幅度分別對(duì)應(yīng)不同的 二進(jìn)制值

9、，例如采用8位編碼可將模擬信號(hào)量化為2人8=256個(gè)量級(jí)， 實(shí)用中常采取 24 位或 30 位編碼；數(shù)字信號(hào)一般通過(guò)對(duì)載波進(jìn)行移相 (Phase S hift)的方法轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)。計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)與城域 網(wǎng)中均使用二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)，目前在計(jì)算機(jī)廣域網(wǎng)中實(shí)際傳送的則既 有二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)，也有由數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換而得的模擬信號(hào)。但是更具 應(yīng)用發(fā)展前景的是數(shù)字信號(hào)。 3. 模擬數(shù)據(jù)通信與數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信 (1)模擬數(shù)據(jù)通信 路來(lái)傳輸模擬數(shù)據(jù)或數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的模擬信號(hào)。例如目前我們廣 泛使用公用電話線路來(lái)傳輸語(yǔ)音或計(jì)算機(jī)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的模擬信號(hào)， 我們也可以使用公共有線電視網(wǎng)來(lái)傳輸視頻和計(jì)算機(jī)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的

10、 模擬信號(hào)；而微波與衛(wèi)星通信傳輸?shù)囊部梢允悄M數(shù)據(jù)或數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)對(duì) 應(yīng)的模擬信號(hào)。 為了用模擬數(shù)據(jù)通信的方法實(shí)現(xiàn)模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的遠(yuǎn)距離傳 輸，我們一般不直接傳輸模擬信號(hào)(包括由數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換而來(lái)的模擬信 號(hào))，而是在發(fā)送方使用某一頻率的電磁波作為載波(Carrier)，然后用 模擬信號(hào)或數(shù)字信號(hào)對(duì)其進(jìn)行調(diào)制(Modulation)，調(diào)制后的載波信號(hào) (為模擬信號(hào))占有以該載波頻率為中心的一段頻譜，并能在適于該載波 頻率的介質(zhì)上傳輸；而在接收方則通過(guò)解調(diào)制(Demodulatio n)還原疊 加于載波上的模擬信號(hào)或數(shù)字信號(hào)。我們將可同時(shí)完成調(diào)制和解調(diào)的 裝置稱為調(diào)制解調(diào)器(MODEM)。 (2

11、) 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信(Digital Data Communication)指直接利用數(shù)字傳 輸技術(shù)在數(shù)字設(shè)備之間傳輸數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，或模擬數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的數(shù)字信號(hào)。 由于計(jì)算機(jī)使用二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)，因而計(jì)算機(jī)與其外部設(shè)備之間，以 及計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)、城域網(wǎng)大多直接采用數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信。此外，目前北 美采用的24路PCM脈碼調(diào)制(速率為1. 544Mpbs)，以及歐洲和我國(guó) 采用的30路PCM脈碼調(diào)制(速率為2.048Mbps)電話系統(tǒng)均是數(shù)字?jǐn)?shù) 據(jù)通信系統(tǒng)。由于數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信傳送的是離散的數(shù)字信號(hào)，即逐位傳 送二進(jìn)制數(shù)字代碼，因此要求系統(tǒng)應(yīng)能確知傳輸線 上正在傳送的數(shù)位是0還是1。 (3) 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)

12、通信的優(yōu)點(diǎn) 與模擬數(shù)據(jù)通信相比較，數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信具有下列優(yōu)點(diǎn)： a. 來(lái)自聲音、視頻和其他數(shù)據(jù)源的各類數(shù)據(jù)均可統(tǒng)一為數(shù)字信號(hào) 的形式，并通過(guò)數(shù)字通信系統(tǒng)傳輸 b. 以數(shù)據(jù)幀為單位傳輸數(shù)據(jù)，并通過(guò)檢錯(cuò)編碼和重發(fā)數(shù)據(jù)幀來(lái)發(fā) 現(xiàn)與糾正通信錯(cuò)誤，從而有效保證通信的可靠性 c. 在長(zhǎng)距離數(shù)字通信中可通過(guò)中繼器放大和整形來(lái)保證數(shù)字信號(hào) 的完整及不累積噪音 d. 使用加密技術(shù)可有效增強(qiáng)通信的安全性 e. 數(shù)字技術(shù)比模擬技術(shù)發(fā)展更快，數(shù)字設(shè)備很容易通過(guò)集成電路 來(lái)實(shí)現(xiàn)，并與計(jì)算機(jī)相結(jié)合，而由于超大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅速發(fā) 展，數(shù)字設(shè)備的體積與成本的下降速度大大超過(guò)模擬設(shè)備，性能/價(jià)格 比高 f. 多

13、路光纖技術(shù)的發(fā)展大大提高了數(shù)字通信的效率。 需要指出，鑒于傳統(tǒng)公用電話網(wǎng)已在世界范圍普及，目前家庭個(gè) 人計(jì)算機(jī)用戶大都通過(guò)電話線路與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)相連；此外，隨著衛(wèi)星 通信的發(fā)展，高容量、高寬帶的多路復(fù)用傳輸也大大提高了模擬通信 的傳輸效率。但是，如果在兩臺(tái)計(jì)算機(jī)的通信線路之間，只有部分電 路采用數(shù)字通信，則數(shù)字通信的優(yōu)點(diǎn)并不能充分地得到發(fā)揮。因此， 為了提高通信效率，有條件的用戶應(yīng)安裝數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信專線，或直接 接入局域網(wǎng)；此外，應(yīng)大力發(fā)展陸上和海底的洲際光纜。近20 年來(lái)， 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信技術(shù)已開(kāi)始發(fā)展并得到廣泛應(yīng)用。目前，數(shù)字通信已開(kāi) 始在長(zhǎng)距離話音和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)領(lǐng)域逐漸替代傳統(tǒng)的模擬通信。計(jì)算機(jī)

14、網(wǎng) 絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展，則大大推動(dòng)了數(shù)字通信技術(shù)的迅速發(fā)展。可以預(yù) 言，數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信最終將取代模擬數(shù)據(jù)通信。 數(shù)據(jù)通信的主要技術(shù)指標(biāo) 在數(shù)字通信中，我們一般使用比特率和誤碼率來(lái)分別描述數(shù)據(jù)信 號(hào)傳輸速率的大小和傳輸質(zhì)量的好壞等；在模擬通信中，我們常使用 帶寬和波特率來(lái)描述通信信道傳輸能力和數(shù)據(jù)信號(hào)對(duì)載波的調(diào)制速率。 *1 -H+r^V 1. 帶寬 在模擬信道中，我們常用帶寬表示信道傳輸信息的能力，帶寬即 傳輸信號(hào)的最高頻率與最低頻率之差。理論分析表明，模擬信道的帶 寬或信噪比越大，信道的極限傳輸速率也越高。這也是為什么我們總 是努力提高通信信道帶寬的原因。 2.比特率 在數(shù)字信道中，

15、比特率是數(shù)字信號(hào)的傳輸速率，它用單位時(shí)間內(nèi) 傳輸?shù)亩M(jìn)制代碼的有效位(bit)數(shù)來(lái)表示，其單位為每秒比特?cái)?shù) bit/s(bps)、每秒千比特?cái)?shù)(Kbps)或每秒兆比特?cái)?shù)(Mbps)來(lái)表示(此處 K和M分別為1000和1000000，而不是涉及計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器容量時(shí)的 1024和1048576)。 3. 波特率 波特率指數(shù)據(jù)信號(hào)對(duì)載波的調(diào)制速率，它用單位時(shí)間內(nèi)載波調(diào)制 狀態(tài)改變次數(shù)來(lái)表示，其單位為波特(B aud)。波特率與比特率的關(guān)系 為：比特率二波特率X單個(gè)調(diào)制狀態(tài)對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制位數(shù)。 顯然，兩相調(diào)制(單個(gè)調(diào)制狀態(tài)對(duì)應(yīng)1個(gè)二進(jìn)制位)的比特率等于波 特率；四相調(diào)制(單個(gè)調(diào)制狀態(tài)對(duì)應(yīng)2個(gè)二進(jìn)制

16、位)的比特率為波特率的 兩倍；八相調(diào)制(單個(gè)調(diào)制狀態(tài)對(duì)應(yīng)3個(gè)二進(jìn)制位)的比特率為波特率的 三倍；依次類推。 4. 誤碼率 誤碼率指在數(shù)據(jù)傳輸中的錯(cuò)誤率。在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中一般要求數(shù)字 信號(hào)誤碼率低于10人(-6)。 數(shù)據(jù)傳輸方式(Data Tra nsmissio n Mode) 一、基帶信號(hào)與寬帶信號(hào)以及它們的傳輸 1. 基帶信號(hào)與基帶傳輸 基帶信號(hào)(Baseband Signal)直接用兩種不同的電壓來(lái)表示數(shù)字信 號(hào)1和0 ，因此我們將對(duì)應(yīng)矩形電脈沖信號(hào)的固有頻率稱為"基帶" ，相 應(yīng)的信號(hào)稱為基帶信號(hào)。 基帶傳輸(Baseba nd Tra nsmissio n)f旨通過(guò)有線信

17、道直接傳輸基帶 信號(hào)，一般用于傳輸距離較近的數(shù)字通信系統(tǒng)，如基帶局域網(wǎng)系統(tǒng)。 2. 寬帶信號(hào) 寬帶信號(hào)(Wideba nd Sig nal)用多組基帶信號(hào)1和0分別調(diào)制不同 頻率的載波，并由這些分別占用不同頻段的調(diào)制載波組成。 3.多路復(fù)用 為了充分利用通信干線的通信能力，人們廣泛使用多路復(fù)用 (Multiplex)技術(shù)，即讓多路通信信道同時(shí)共用一條線路。多路復(fù)用可 分為頻分多路復(fù)用和時(shí)分多路復(fù)用。 ?頻分多路復(fù)用 當(dāng)我們采用寬帶信號(hào)時(shí)，由于同一線路上不同頻率的各路信道互 不干擾地同時(shí)傳輸各自的信號(hào)，我們稱之為頻分多路復(fù)用 (Frequency -Divisio n Multipl

18、ex in g)。頻分多路復(fù)用常用于寬帶網(wǎng)絡(luò)中。 ?時(shí)分多路復(fù)用 當(dāng)我們采用基帶信號(hào)時(shí)，如讓各路通信按時(shí)間順序瞬時(shí)地分別占 有線路的整個(gè)頻帶，并周期性地重復(fù)此過(guò)程，該線路就按時(shí)間分隔成 了多個(gè)邏輯信道，我們稱之為時(shí)分多路復(fù)用(Time Multiplex in g)。其 中，同步分時(shí)多路通信可以確定每個(gè)信道何時(shí)使用線路；反之則稱為 異步分時(shí)多路通信。時(shí)分多路復(fù)用常用于基帶網(wǎng)絡(luò)中。 二、 并行與串行方式(Parallel & Serial Mode) 根據(jù)一次傳輸數(shù)位的多少可將基帶傳輸分為并行(Parallel)方式和 串行(Serial)方式，前者是通過(guò)一組傳輸線多位同時(shí)傳輸數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，

19、后 者是通過(guò)一對(duì)傳輸線逐位傳輸數(shù)字代碼。通常，計(jì)算機(jī)內(nèi)部以及計(jì)算 機(jī)與并行打印機(jī)之間采用并行方式，而傳輸距離較遠(yuǎn)的數(shù)字通信系統(tǒng) 多采用串行方式。 并行傳輸方式要求并行的各條線路同步，因此需要傳輸定時(shí)和控 制信號(hào)，而并行的各路信號(hào)在經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)發(fā)與放大處理時(shí)，將引起不同的 延遲與畸變，故較難實(shí)現(xiàn)并行同步。若采用更復(fù)雜的技術(shù)、設(shè)備與線 路，其成本會(huì)顯著上升。故在遠(yuǎn)距離數(shù)字通信中一般不使用并行方式。 串行通信雙方常以數(shù)據(jù)幀為單位傳輸信息，但由于串行方式只能逐位 傳輸數(shù)據(jù)，因此，在發(fā)送方需要進(jìn)行信號(hào)的并/串轉(zhuǎn)換，而接收方則需 要進(jìn)行信號(hào)的串/并轉(zhuǎn)換。 三、 單工、半雙工和全雙工方式 (Simplex,

20、Half Duplex & Full Duplex) 根據(jù)通信雙方的分工和信號(hào)傳輸方向可將通信分為三種方式：?jiǎn)? 工、半雙工與全雙工。在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中主要采用雙工方式，其中：局 域網(wǎng)采用半雙工方式，城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)采用全雙年方式。 1. 單工(Simplex)方式：通信雙方設(shè)備中發(fā)送器與接收器分工明確， 只能在由發(fā)送器向接收器的單一固定方向上傳送數(shù)據(jù)。采用單工通信 的典型發(fā)送設(shè)備如早期計(jì)算機(jī)的讀卡器，典型的接收設(shè)備如打印機(jī)。 2. 半雙工(Half Duplex)方式：通信雙方設(shè)備既是發(fā)送器，也是接 收器，兩臺(tái)設(shè)備可以相互傳送數(shù)據(jù)，但某一時(shí)刻則只能向一個(gè)方向傳 送數(shù)據(jù)。例如，步話機(jī)是半雙工設(shè)

21、備，因?yàn)樵谝粋€(gè)時(shí)刻只能有一方說(shuō) 話。 3. 全雙工(Full Duplex)方式：通信雙方設(shè)備既是發(fā)送器，也是接 收器，兩臺(tái)設(shè)備可以同時(shí)在兩個(gè)方向上傳送數(shù)據(jù)。例如，電話是全雙 工設(shè)備，因?yàn)殡p方可同時(shí)說(shuō)話。 四、異步傳輸與同步傳輸 (Asynchronous & Synchronous Transmission) 1. 同步問(wèn)題的重要性 在數(shù)字通信中，同步(Synchronous)是十分重要的。當(dāng)發(fā)送器通 過(guò)傳輸介質(zhì)向接收器傳輸數(shù)據(jù)信息時(shí)，如每次發(fā)出一個(gè)字符 (或一個(gè)數(shù) 據(jù)幀)的數(shù)據(jù)信號(hào)，接收器必須識(shí)別出該字符 (或該幀)數(shù)據(jù)信號(hào)的開(kāi)始 位和結(jié)束位，以便在適當(dāng)?shù)臅r(shí)刻正確地讀取該字符(或該

22、幀)數(shù)據(jù)信號(hào)的 每一位信息，這就是接收器與發(fā)送器之間的基本同步問(wèn)題。 當(dāng)以數(shù)據(jù)幀傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)時(shí)，為了保證傳輸信號(hào)的完整性和準(zhǔn)確 性，除了要求接收器應(yīng)能識(shí)別每個(gè)字符(或數(shù)據(jù)幀)對(duì)應(yīng)信號(hào)的起止，以 保證在正確的時(shí)刻開(kāi)始和結(jié)束讀取信號(hào)，也即保持傳輸信號(hào)的完整性 外；還要求使其時(shí)鐘與發(fā)送器保持相同的頻率，以保證單位時(shí)間讀取 的信號(hào)單元數(shù)相同，也即保證傳輸信號(hào)的準(zhǔn)確性。 因此當(dāng)以數(shù)據(jù)幀傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)時(shí)，要求發(fā)送器應(yīng)對(duì)所發(fā)送的信號(hào) 采取以下兩個(gè)措施：①在每幀數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)信號(hào)的前面和后面分別添加有 別于數(shù)據(jù)信號(hào)的開(kāi)始信號(hào)和停止信號(hào)；②在每幀數(shù)據(jù)信號(hào)的前面添加 時(shí)鐘同步信號(hào)，以控制接收器的時(shí)鐘同步。 2. 異

23、步傳輸與同步傳輸 異步傳輸與同步傳輸均存在上述基本同步問(wèn)題：一般采用字符同 步或幀同步信號(hào)來(lái)識(shí)別傳輸字符信號(hào)或數(shù)據(jù)幀信號(hào)的開(kāi)始和結(jié)束。兩 者之間的主要區(qū)別在于發(fā)送器或接收器之一是否向?qū)Ψ桨l(fā)送時(shí)鐘同步 信號(hào)。異步傳輸(Asynchronous Transmission)以字符為單位傳輸數(shù) 據(jù)，采用位形式的字符同步信號(hào)，發(fā)送器和接收器具有相互獨(dú)立的時(shí) 鐘(頻率相差不能太多)，并且兩者中任一方都不向?qū)Ψ教峁r(shí)鐘同步信 號(hào)。異步傳輸?shù)陌l(fā)送器與接收器雙方在數(shù)據(jù)可以傳送之前不需要協(xié)調(diào)： 發(fā)送器可以在任何時(shí)刻發(fā)送數(shù)據(jù)，而接收器必須隨時(shí)都處于準(zhǔn)備接收 數(shù)據(jù)的狀態(tài)。計(jì)算機(jī)主機(jī)與輸入、輸出設(shè)備之間一般采用異步傳

24、輸方 式，如鍵盤、典型的 RS-232 串口(用于計(jì)算機(jī)與調(diào)制解調(diào)器或 ASCII 碼終端設(shè)備之間)：發(fā)送方可以在任何時(shí)刻發(fā)送一個(gè)字符(由一個(gè)開(kāi)始位 引導(dǎo)，然后連續(xù)發(fā)完該字符的各位，后跟一個(gè)位長(zhǎng)以上的啞位)。 同步傳輸(Synchronous Transmission)以數(shù)據(jù)幀為單位傳輸數(shù)據(jù)， 可采用字符形式或位組合形式的幀同步信號(hào)(后者的傳輸效率和可靠性 高)，由發(fā)送器或接收器提供專用于同步的時(shí)鐘信號(hào)。在短距離的高速 傳輸中，該時(shí)鐘信號(hào)可由專門的時(shí)鐘線路傳輸；計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)采用同步 傳輸方式時(shí)，常將時(shí)鐘同步信號(hào)植入數(shù)據(jù)信號(hào)幀中，以實(shí)現(xiàn)接收器與 發(fā)送器的時(shí)鐘同步。 錯(cuò)誤檢測(cè)與修正(Error

25、Check & Correct) 在數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信中，由發(fā)送器發(fā)送的數(shù)據(jù)信號(hào)禎(Frame)在經(jīng)由網(wǎng) 絡(luò)傳到接收器后，由于多種原因可能導(dǎo)致錯(cuò)誤位(bit errors)的出現(xiàn)， 因此必須由接收器采取一定的措施探測(cè)出所有的錯(cuò)誤位，并進(jìn)而采取 一定的措施予以修正。 ―、錯(cuò)誤檢測(cè)的基本原理(Pri nciple of Error Check) 發(fā)送器向所發(fā)送的數(shù)據(jù)信號(hào)禎添加錯(cuò)誤檢驗(yàn)碼(Check Bits)，并取 該錯(cuò)誤檢測(cè)碼作為該被傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)的函數(shù)；接收器根據(jù)該函數(shù)的定 義進(jìn)行同樣的計(jì)算，然后將兩個(gè)結(jié)果進(jìn)行比較：如果結(jié)果相同，則認(rèn) 為無(wú)錯(cuò)誤位；否則認(rèn)為該數(shù)據(jù)禎存在有錯(cuò)誤位。 —般說(shuō)來(lái)，錯(cuò)誤檢

26、測(cè)可能出現(xiàn)三種結(jié)果： 1. 在所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)禎中未探測(cè)到，也不存在錯(cuò)誤位 2. 所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)禎中有一個(gè)或多個(gè)被探測(cè)到的錯(cuò)誤位，但不存在 未探測(cè)到的錯(cuò)誤位 3. 被傳輸?shù)臄?shù)據(jù)禎中有一個(gè)或多個(gè)沒(méi)有被探測(cè)到的錯(cuò)誤位。 顯然我們希望盡可能好地選擇該檢測(cè)函數(shù)，使檢測(cè)結(jié)果可靠，即： 所有的錯(cuò)誤最好都能被檢測(cè)出來(lái)；如檢測(cè)出現(xiàn)無(wú)錯(cuò)結(jié)果，則應(yīng)不再存 在任何未被檢測(cè)出來(lái)的錯(cuò)誤。 實(shí)際采用的錯(cuò)誤檢測(cè)方法主要有兩類：奇偶校驗(yàn)(Parity)和CRC循 環(huán)冗余校驗(yàn)(Cyclic Red un da ncy C heck)。 二奇偶校驗(yàn)(Parity) 1. 單向奇偶校驗(yàn) 單向奇偶校驗(yàn)(Row Parit

27、y)由于一次只采用單個(gè)校驗(yàn)位，因此又稱 為單個(gè)位奇偶校驗(yàn)⑸ngle Bit Pa rity)。發(fā)送器在數(shù)據(jù)禎每個(gè)字符的信 號(hào)位后添一個(gè)奇偶校驗(yàn)位，接收器對(duì)該奇偶校驗(yàn)位進(jìn)行檢查。典型的 例子是面向 ASCII 碼的數(shù)據(jù)信號(hào)禎的傳輸，由于 ASCII 碼是七位碼， 因此用第八個(gè)位碼作為奇偶校驗(yàn)位。單向奇偶校驗(yàn)又分為奇校驗(yàn)(Odd Parity)和偶校驗(yàn)(Even Parity)，發(fā)送器通過(guò)校驗(yàn)位對(duì)所傳輸信號(hào)值的 校驗(yàn)方法如下：奇校驗(yàn)保證所傳輸每個(gè)字符的 8 個(gè)位中 1 的總數(shù)為奇 數(shù)；偶校驗(yàn)則保證每個(gè)字符的8個(gè)位中1的總數(shù)為偶數(shù)。 顯然，如果被傳輸字符的7個(gè)信號(hào)位中同時(shí)有奇數(shù)個(gè)(例如1、 3、

28、 5、7)位出現(xiàn)錯(cuò)誤，均可以被檢測(cè)出來(lái)；但如果同時(shí)有偶數(shù)個(gè)(例如 2、 4、6)位出現(xiàn)錯(cuò)誤，單向奇偶校驗(yàn)是檢查不出來(lái)的。 一般在同步傳輸方式中常采用奇校驗(yàn)，而在異步傳輸方式中常采 用偶校驗(yàn)。 2. 雙向奇偶校驗(yàn) 為了提高奇偶校驗(yàn)的檢錯(cuò)能力，可采用雙向奇偶校驗(yàn) (Row and Column Parity)，也可稱為雙向冗余校驗(yàn)(Vertical and Longitudinal Redundancy Checks)。 三、CRC 循環(huán)冗余校驗(yàn)(Cyclic Redundancy Check) 1.CRC循環(huán)冗余校驗(yàn)的基本原理 發(fā)送器和接收器約定選擇同一個(gè)由 n+1 個(gè)位組成的二進(jìn)

29、制位列 P 作為校驗(yàn)列，發(fā)送器在數(shù)據(jù)禎的K個(gè)位信號(hào)后添加n個(gè)位（n < K）組成 的FCS禎?rùn)z驗(yàn)列（Frame Check Sequenee），以保證新組成的全部信 號(hào)列值可以被預(yù)定的校驗(yàn)二進(jìn)制位列 P 的值對(duì)二取模整除；接收器檢 驗(yàn)所接收到數(shù)據(jù)信號(hào)列值（含有數(shù)據(jù)信號(hào)禎和FCS禎?rùn)z驗(yàn)列）是否能被校 驗(yàn)列P對(duì)二取模整除，如果不能，則存在傳輸錯(cuò)誤位。P被稱為CRC 循環(huán)冗余校驗(yàn)列，正確選擇P可以提高CRC冗余校驗(yàn)的能力。（注：對(duì) 二取模的四則運(yùn)算指參與運(yùn)算的兩個(gè)二進(jìn)制數(shù)各位之間凡涉及加減運(yùn) 算時(shí)均進(jìn)行XOR異或運(yùn)算，即：1 XOR 1=0 , 0 XOR 0=0 , 1 XOR 0=1）?？梢宰C明

30、，只要數(shù)據(jù)禎信號(hào)列M和校驗(yàn)列P是確定的，則可以 唯一確定FCS禎?rùn)z驗(yàn)列（也稱為CRC冗余檢驗(yàn)值）的各個(gè)位。 FCS幀檢驗(yàn)列可由下列方法求得：在M后添加n個(gè)零后對(duì)二取模 整除以P所得的余數(shù)。 例如：如要傳輸?shù)腗=7位列為1011101 ,選定的P校驗(yàn)二進(jìn)制 位列為10101（共有n + 1 = 5位），對(duì)應(yīng)的F CS幀校驗(yàn)列即為用1011101 0000（共有 M+n=7+4=11 位）對(duì)二取模整除以 10101 后的余數(shù) 0111（共有 n=4 位）。因此，發(fā)送方應(yīng)發(fā)送的全部數(shù)據(jù)列為 10111010111。接收方將收到的 11 位數(shù)據(jù)對(duì)二取模整除以 P 校驗(yàn)二 進(jìn)制位列10101，如余數(shù)

31、非0，則認(rèn)為有傳輸錯(cuò)誤位。 2. CRC循環(huán)冗余校驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)多項(xiàng)式P（X） 為了表示方便，實(shí)用時(shí)發(fā)送器和接收器共同約定選擇的校驗(yàn)二進(jìn) 制位列 P 常被表示為具有二進(jìn)制系數(shù)（1 或 0）的 CRC 標(biāo)準(zhǔn)校驗(yàn)多項(xiàng)式 P（X）。 （1）CRC循環(huán)冗余校驗(yàn)常用的標(biāo)準(zhǔn)多項(xiàng)式P（X） 常用的CRC循環(huán)冗余校驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)多項(xiàng)式如下： CRC（16 位）二 X人16+X人15+X人2+1 CRC（CCITT） = XA16+XA12+XA5 + 1 CRC（32 位 ） =XA32+XA26+XA23+XA16+XA12+XA11+XA10+XA8+XA7+XA 5+XA4+XA2+X+1 以 CRC(1

32、6 位)多項(xiàng)式為例，其對(duì)應(yīng)校驗(yàn)二進(jìn)制位列為 1 1000 0000 0000 0101。 注意：這兒列出的標(biāo)準(zhǔn)校驗(yàn)多項(xiàng)式P(x)都含有(X+1)的多項(xiàng)式因子; 各多項(xiàng)式的系數(shù)均為二進(jìn)制數(shù)，所涉及的四則運(yùn)算仍遵循對(duì)二取模的 運(yùn)算規(guī)則。 (2)CRC循環(huán)冗余校驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)多項(xiàng)式P(X)的檢錯(cuò)能力 CRC 循環(huán)冗余校驗(yàn)具有比奇偶校驗(yàn)強(qiáng)得多的檢錯(cuò)能力?？梢宰C明： 它可以檢測(cè)出所有的單個(gè)位錯(cuò)、幾 乎所有的雙個(gè)位錯(cuò)、低于P(X)對(duì)應(yīng)二進(jìn)制校驗(yàn)列位數(shù)的所有連續(xù) 位錯(cuò)、大于或等于P(X)對(duì)應(yīng)二進(jìn)制校驗(yàn)列位數(shù)的絕大多數(shù)連續(xù)位錯(cuò)。 但是，當(dāng)傳輸中發(fā)生的錯(cuò)誤多項(xiàng)式E(X)能被校驗(yàn)多項(xiàng)式P(X)對(duì)二 取模整除

33、時(shí)，它就不可能被P(X)探測(cè)出來(lái)，例如當(dāng)E(X)二P(X)時(shí)。 四、錯(cuò)誤修正(Error Correction) 對(duì)數(shù)據(jù)信號(hào)禎傳輸過(guò)程中的位錯(cuò)進(jìn)行修正的方法主要有兩種： 1. 由發(fā)送器提供錯(cuò)誤修正碼，然后由接收器自己修正錯(cuò)誤 2. 在接收器發(fā)現(xiàn)接收到的錯(cuò)誤禎中有位錯(cuò)誤時(shí)，通知發(fā)送器重新 發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)禎。 前一種方法中的錯(cuò)誤修正碼需要發(fā)送器由被傳送數(shù)據(jù)信號(hào)禎計(jì)算 得到，然后添加到數(shù)據(jù)禎的后面，其長(zhǎng)度幾乎等于數(shù)據(jù)位數(shù)，導(dǎo)致效 率降低 50%，實(shí)際采用不多;一般采用后一種較為有效的重發(fā)送方法。 數(shù)據(jù)交換技術(shù)(Data Switch ing Tech nology) 在數(shù)據(jù)通信線路中，最簡(jiǎn)

34、單的形式是在由某種傳輸介質(zhì)直接連接 的兩臺(tái)設(shè)備之間進(jìn)行通信。但在長(zhǎng)距離通信中，從源站發(fā)出的數(shù)據(jù)一 般還需要經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)中一個(gè)或多個(gè)用作交換設(shè)備的中間結(jié)點(diǎn)，由相應(yīng)結(jié) 點(diǎn)的交換設(shè)備把數(shù)據(jù)從一個(gè)結(jié)點(diǎn)傳送到另一個(gè)結(jié)點(diǎn)，直至到達(dá)目的站。 通常我們將交換網(wǎng)絡(luò)中所有通信的發(fā)送方與接收方的主機(jī)均簡(jiǎn)稱為站， 而將通信交換設(shè)備簡(jiǎn)稱為結(jié)點(diǎn)。這些結(jié)點(diǎn)以不規(guī)則的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)用傳輸 線路互相連接起來(lái)，而每個(gè)站點(diǎn)都連接到某個(gè)結(jié)點(diǎn)上。 在交換網(wǎng)絡(luò)中，站點(diǎn)之間需要通過(guò)有關(guān)結(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)交換才能 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，基本的交換技術(shù)有兩類：電路交換與存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)，存儲(chǔ) 轉(zhuǎn)發(fā)又可以分為報(bào)文交換和分組交換，分組交換則可分為面向連接的 虛電路傳輸和無(wú)連

35、接的數(shù)據(jù)報(bào)傳輸。目前，最具有發(fā)展前景的是高速 分組交換技術(shù)。 ―、電路交換（Circuit Switchi ng） 電路交換（Circuit Switchi ng）是在兩個(gè)站點(diǎn)之間通過(guò)通信子網(wǎng)的結(jié) 點(diǎn)建立一條專用的通信線路，這些結(jié)點(diǎn)通常是一臺(tái)采用機(jī)電與電子技 術(shù)的交換設(shè)備（例如程控交換機(jī)）。也就是說(shuō)，在兩個(gè)通信站點(diǎn)之間需要 建立實(shí)際的物理連接，其典型實(shí)例是兩臺(tái)電話之間通過(guò)公共電話網(wǎng)絡(luò) 的互連實(shí)現(xiàn)通話。 電路交換實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信需經(jīng)過(guò)下列三個(gè)步驟：首先是建立連接， 即建立端到端（站點(diǎn)到站點(diǎn)）的線路連接；其次是數(shù)據(jù)傳送，所傳輸數(shù)據(jù) 可以是數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)（如遠(yuǎn)程終端到計(jì)算機(jī)），也可以是模擬數(shù)據(jù)（如聲音）

36、； 最后是拆除連接，通常在數(shù)據(jù)傳送完畢后由兩個(gè)站點(diǎn)之一終止連接。 電路交換的優(yōu)點(diǎn)是實(shí)時(shí)性好，但將電話采用的電路交換技術(shù)用于傳送 計(jì)算機(jī)或遠(yuǎn)程終端的數(shù)據(jù)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)下列問(wèn)題：①用于建立連接的呼 叫時(shí)間大大長(zhǎng)于數(shù)據(jù)傳送時(shí)間（這是因?yàn)樵诮⑦B接的過(guò)程中，會(huì)涉及 一系列硬件開(kāi)關(guān)動(dòng)作，時(shí)間延遲較長(zhǎng)，如某段線路被其他站點(diǎn)占用或 物理斷路，將導(dǎo)致連接失敗，并需重新呼叫）：②通信帶寬不能充分利 用，效率低（這是因?yàn)閮蓚€(gè)站點(diǎn)之間一旦建立起連接，就獨(dú)自占用實(shí)際 連通的通信線路，而計(jì)算機(jī)通信時(shí)真正用來(lái)傳送數(shù)據(jù)的時(shí)間一般不到 10%，甚至可低到1%）:③由于不同計(jì)算機(jī)和遠(yuǎn)程終端的傳輸速率不 同，因此必須采取一些措施才能

37、實(shí)現(xiàn)通信，如不直接連通終端和計(jì)算 機(jī)，而設(shè)置數(shù)據(jù)緩存器等。 二、報(bào)文交換（Message Switchi ng） 報(bào)文交換（Message Switch ing）是通過(guò)通信子網(wǎng)上的結(jié)點(diǎn)采用存儲(chǔ) 轉(zhuǎn)發(fā)的方式來(lái)傳輸數(shù)據(jù)，它不需要在兩個(gè)站點(diǎn)之間建立一條專用的通 信線路。報(bào)文交換中傳輸數(shù)據(jù)的邏輯單元稱為報(bào)文，其長(zhǎng)度一般不受 限制，可隨數(shù)據(jù)不同而改變。一般它將接收?qǐng)?bào)文站點(diǎn)的地址附加于報(bào) 文一起發(fā)出，每個(gè)中間結(jié)點(diǎn)接收?qǐng)?bào)文后暫存報(bào)文，然后根據(jù)其中的地 址選擇線路再把它傳到下一個(gè)結(jié)點(diǎn)，直至到達(dá)目的站點(diǎn)。 實(shí)現(xiàn)報(bào)文交換的結(jié)點(diǎn)通常是一臺(tái)計(jì)算機(jī)，它具有足夠的存儲(chǔ)容量 來(lái)緩存所接收的報(bào)文。一個(gè)報(bào)文在每個(gè)結(jié)點(diǎn)的延

38、遲時(shí)間等于接收?qǐng)?bào)文 的全部位碼所需時(shí)間、等待時(shí)間，以及傳到下一個(gè)結(jié)點(diǎn)的排隊(duì)延遲時(shí) 間之和。 報(bào)文交換的主要優(yōu)點(diǎn)是線路利用率較高，多個(gè)報(bào)文可以分時(shí)共享 結(jié)點(diǎn)間的同一條通道；此外，該系統(tǒng)很容易把一個(gè)報(bào)文送到多個(gè)目的 站點(diǎn)。報(bào)文交換的主要缺點(diǎn)是報(bào)文傳輸延遲較長(zhǎng)(特別是在發(fā)生傳輸錯(cuò) 誤后)，而且隨報(bào)文長(zhǎng)度變化，因而不能滿足實(shí)時(shí)或交互式通信的要求， 不能用于聲音連接，也不適于遠(yuǎn)程終端與計(jì)算機(jī)之間的交互通信。 三、分組交換(Packet Switch in g) 分組交換(Packet Switch in g)的基本思想包括：數(shù)據(jù)分組、路由選 擇與存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)。它類似于報(bào)文交換，但它限制每次所傳輸數(shù)據(jù)單

39、位的 長(zhǎng)度(典型的最大長(zhǎng)度為數(shù)千位)，對(duì)于超過(guò)規(guī)定長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)必須分成若 干個(gè)等長(zhǎng)的小單位，稱為分組(Packets)。從通信站點(diǎn)的角度來(lái)看，每 次只能發(fā)送其中一個(gè)分組。 各站點(diǎn)將要傳送的大塊數(shù)據(jù)信號(hào)分成若干等長(zhǎng)而較小的數(shù)據(jù)分組， 然后順序發(fā)送；通信子網(wǎng)中的各個(gè)結(jié)點(diǎn)按照一定的算法建立路由表(各 目標(biāo)站點(diǎn)各自對(duì)應(yīng)的下一個(gè)應(yīng)發(fā)往的結(jié)點(diǎn)) ，同時(shí)負(fù)責(zé)將收到的分組存 儲(chǔ)于緩存區(qū)中(而不使用速度較慢的外存儲(chǔ)器)，再根據(jù)路由表確定各分 組下一步應(yīng)發(fā)向哪個(gè)結(jié)點(diǎn)，在線路空閑時(shí)再轉(zhuǎn)發(fā)；依次類推，直到各 分組傳到目標(biāo)站點(diǎn)。由于分組交換在各個(gè)通信路段上傳送的分組不大， 故只需很短的傳輸時(shí)間(通常僅為 ms 數(shù)量級(jí))

40、，傳輸延遲小，故非常適 合遠(yuǎn)程終端與計(jì)算機(jī)之間的交互通信，也有利于多對(duì)時(shí)分復(fù)用通信線 路；此外由于采取了錯(cuò)誤檢測(cè)措施，故可保證非常高的可靠性；而在 線路誤碼率一定的情況下，小的分組還可減少重新傳輸出錯(cuò)分組的開(kāi) 銷；與電路交換相比，分組交換帶給用戶的優(yōu)點(diǎn)則是費(fèi)用低。根據(jù)通 信子網(wǎng)的不同內(nèi)部機(jī)制，分組交換子網(wǎng)又可分為面向連接 (Connect- Oriented) 和無(wú)連接(Connectless)兩類。前者要求建立稱為虛電路(Virtual Circuit)的連接，一對(duì)主機(jī)之間一旦建立虛電路，分組即可按虛電路號(hào) 傳輸，而不必給出每個(gè)分組的顯式目標(biāo)站點(diǎn)地址，在傳輸過(guò)程中也無(wú) 須為之單獨(dú)尋址，虛電

41、路在關(guān)閉連接時(shí)撤銷。后者不建立連接，數(shù)據(jù) 報(bào)(Datagram，即分組)帶有目標(biāo)站點(diǎn)地址，在傳輸過(guò)程中需要為之單 獨(dú)尋址。 分組交換的靈活性高，可以根據(jù)需要實(shí)現(xiàn)面向連接或無(wú)連接的通 信，并能充分利用通信線路，因此現(xiàn)有的公共數(shù)據(jù)交換網(wǎng)都采用分組 交換技術(shù)。LAN局域網(wǎng)也采用分組交換技術(shù)，但在局域網(wǎng)中，從源站 到目的站只有一條單一的通信線路，因此，不需要公用數(shù)據(jù)網(wǎng)中的路 由選擇和交換功能。 四 、高 速 分 組 交 換 技 術(shù) (High Speed Packet Switching Technology) 由于網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，人們對(duì)通信線路帶寬的需求越來(lái)越 高，現(xiàn)有的交換技術(shù)，已經(jīng)不

42、能滿足日益增長(zhǎng)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的要求，如 交互式的會(huì)話對(duì)實(shí)時(shí)性要求很高，延遲要很?。桓咔逦入娨晥D像及 多媒體實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的傳送都要求高速寬帶的通信網(wǎng)。 1. 幀中繼 幀中繼(Frame Relay)是目前開(kāi)始流行的一種高速分組技術(shù)。典型 的幀中繼通信系統(tǒng)以幀中繼交換機(jī)作為結(jié)點(diǎn)組成高速幀中繼網(wǎng)，再將 各個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通過(guò)路由器與幀中繼網(wǎng)絡(luò)中的某一結(jié)點(diǎn)相連；與一般 分組交換在每個(gè)結(jié)點(diǎn)均要對(duì)組成分組的各個(gè)數(shù)據(jù)幀進(jìn)行檢錯(cuò)等處理不 同的是：幀中繼交換結(jié)點(diǎn)在接收到一個(gè)幀時(shí)就轉(zhuǎn)發(fā)該幀，并大大減少 (并不完全取消)接收該幀過(guò)程中的檢錯(cuò)步驟，從而將結(jié)點(diǎn)對(duì)幀的處理時(shí) 間縮短一個(gè)數(shù)量級(jí)，因此稱為高速分組交換。當(dāng)某結(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)

43、錯(cuò)誤則立 即中止該幀的傳輸，并由源站申請(qǐng)重發(fā)該幀。顯然，只有當(dāng)幀中繼網(wǎng) 絡(luò)中的錯(cuò)誤率非常低時(shí)，幀中繼技術(shù)才是可行的。 幀中繼的幀長(zhǎng)是可變的，可按需要分配帶寬，幀中繼網(wǎng)絡(luò)的傳輸 速率可達(dá)64Kbps?45Mbps，適用于局域網(wǎng)、城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)。 2. ATM異步傳輸模式 最有發(fā)展前途的高速分組交換技術(shù)是 ATM 異步傳輸模式 (Asynchronous Transfer Mode)，它是建立在電路交換與分組交換基 礎(chǔ)上的一種新的交換技術(shù)，并由基于光纖網(wǎng)絡(luò)的 B-ISDN 寬帶綜合業(yè) 務(wù)數(shù)字網(wǎng)所采用：用戶主機(jī)所在網(wǎng)絡(luò)通過(guò)ATM交換結(jié)點(diǎn)再與光纖數(shù)字 網(wǎng)絡(luò)相連。 ATM 異步傳輸模式的主要特點(diǎn)如下： 1) .模式中的分組稱為信元(Cell)，其長(zhǎng)度是固定的，由5個(gè)字節(jié)首 部和 48 個(gè)字節(jié)的信息字組成，因 此在各結(jié)點(diǎn)可采用硬件對(duì)信元進(jìn)行處理，而縮短信元處理時(shí)間 2) . 交換設(shè)備可按網(wǎng)絡(luò)最大速度設(shè)置，而不同類型的服務(wù)可復(fù)用在 一起，各通信信道對(duì)應(yīng)信元根據(jù)業(yè)務(wù)量的大小按先到先服務(wù)的原則占 用各分時(shí)段，速率高的信源占用較多時(shí)段，因而可支持各種業(yè)務(wù)的不 同速率 3) . 保留電路交換以滿足傳輸從語(yǔ)音到高清晰度電視圖像等各種實(shí) 時(shí)性很強(qiáng)的業(yè)務(wù)需要 利用光纖通信誤碼率低的優(yōu)點(diǎn)將差錯(cuò)控制由數(shù)據(jù)鏈路層改到高層， 而提高信元在網(wǎng)絡(luò)中的傳輸速率。