計算機網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)指導(dǎo)書

1、<p><b>　　《計算機網(wǎng)絡(luò)原理》</b></p><p><b>　　學(xué)</b></p><p><b>　　習(xí)</b></p><p><b>　　指</b></p><p><b>　　導(dǎo)</b></p>

2、;<p><b>　　書</b></p><p><b>　　周家慶</b></p><p>　　2004年4月19日星期一</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　第1章 計算機網(wǎng)絡(luò)概論3</p><p>

3、;　　第二章 計算機網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)11</p><p>　　第三章 計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)22</p><p>　　第四章 計算機局域網(wǎng)41</p><p>　　第五章 計算機網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用技術(shù)50</p><p><b>　　模擬試卷165</b></p><p>　　第1章 計

4、算機網(wǎng)絡(luò)概論</p><p><b>　　【學(xué)習(xí)目的】</b></p><p>　　1、掌握計算機網(wǎng)絡(luò)發(fā)展階段、組成及分類；</p><p>　　2、掌握計算機網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)類型和信息交換技術(shù)及其特點。 </p><p><b>　　【重點綜述】</b></p><p>

5、;　　1.1 計算機網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生與發(fā)展</p><p>　　1.1.1 計算機網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生</p><p>　　1、計算機網(wǎng)絡(luò)是計算機技術(shù)和通信技術(shù)相互結(jié)合、相互滲透形成的一門新興學(xué)科。</p><p><b>　　2、發(fā)展的過程：</b></p><p>　?、?具有遠(yuǎn)程通信功能的單機系統(tǒng)</p><

6、p>　?、?具有遠(yuǎn)程通信功能的多機系統(tǒng) </p><p>　?、?具有統(tǒng)一體系結(jié)構(gòu)、國際化標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的計算機網(wǎng)絡(luò)</p><p>　　1.1.2 計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展</p><p>　　這里所要講的計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，系指現(xiàn)代計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。它包括：廣域計算機網(wǎng)絡(luò)、局域計算機網(wǎng)絡(luò)和國際互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。</p><p>　　1.

7、廣域計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展</p><p>　　所謂廣域計算機網(wǎng)絡(luò)系指利用遠(yuǎn)程通信線路組建的計算機網(wǎng)絡(luò)。簡稱廣域網(wǎng)(Wide Area Network，簡寫為WAN)。廣域網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展是從ARPANET的誕生開始的。隨著計算機應(yīng)用的不斷深入發(fā)展，一些規(guī)模小的機構(gòu)甚至個人也有聯(lián)網(wǎng)需求。這就促使許多國家開始組建公用數(shù)據(jù)網(wǎng)。早期的公用數(shù)據(jù)網(wǎng)采用的是模擬通信電話網(wǎng)，進而發(fā)展成為新型的數(shù)字通信公用數(shù)據(jù)網(wǎng)。典型的公用數(shù)據(jù)網(wǎng)有美國的T

8、ELENET、日本的DDX、加拿大的DATAPAC等；我國也于1993年和1996年分別開通公用數(shù)據(jù)網(wǎng)CHINAPAC和CHINADDN。</p><p>　　2.局域計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展</p><p>　　所謂局域計算機網(wǎng)絡(luò)系指分布于一個部門、一個校園或一棟樓內(nèi)局部區(qū)域的計算機網(wǎng)絡(luò)，簡稱局域網(wǎng)或局部網(wǎng)(Local Area Network，簡寫為LAN)。局域網(wǎng)的發(fā)展是微處理器和微型計算機

9、迅速發(fā)展的產(chǎn)物。</p><p><b>　　3.互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展</b></p><p>　　所謂互聯(lián)網(wǎng)的概念是指低層通信子網(wǎng)之間的互聯(lián)，是在統(tǒng)一IP（Internet Protocol）網(wǎng)際互聯(lián)協(xié)議的管理下各種局域、城域和廣域通信網(wǎng)之間的互聯(lián)（IP相當(dāng)于OS/RM網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議）。隨著廣域網(wǎng)和局域網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和成熟，互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)已成為計算機網(wǎng)絡(luò)界新的熱點。</p>

10、<p>　　1.1.3計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢</p><p>　　計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。</p><p>　　開放性方向發(fā)展；一體化方向發(fā)展；多媒體網(wǎng)絡(luò)方向發(fā)展；高效、安全的網(wǎng)絡(luò)管理方向發(fā)展；智能化網(wǎng)絡(luò)方向發(fā)展。</p><p>　　1.1.4 計算機網(wǎng)絡(luò)對社會信息化發(fā)展的影響</p><p>　　管理信息化；企業(yè)生產(chǎn)自

11、動化；商貿(mào)電子化；公眾生活服務(wù)信息化；軍事指揮自動化；網(wǎng)絡(luò)協(xié)同工作；教育現(xiàn)代化；政府上網(wǎng)和電子政府。</p><p>　　1.1.5 我國計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展</p><p>　　1．我國公用網(wǎng)的初步建立</p><p>　　(1) 中國公用分組交換數(shù)據(jù)網(wǎng)(CHINAPAC)：1989年11月我國第一個公用分組交換網(wǎng)CNPAC(后改為CHINAPAC)通過試運行和驗收

12、。</p><p>　　(2) 中國數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)(CHINADDN)：它是我國的高速信息國道。CHINADDN采用三級網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，一級為全國骨干網(wǎng)，二級為省內(nèi)網(wǎng)，三級為本地網(wǎng)。</p><p>　　2．我國“三金”工程的建成</p><p>　　“三金”工程指“金橋”、“金卡”和“金關(guān)”工程。“金橋”工程就是要建設(shè)我國社會經(jīng)濟信息平臺，即建設(shè)國家公用經(jīng)濟信息網(wǎng)?！敖饦颉?/p>

13、工程是“三金”工程的基礎(chǔ)?！敖鹂ā惫こ淌侵鸽娮迂泿殴こ?，是銀行信用卡支付系統(tǒng)工程。它是金融電子化和商業(yè)流通現(xiàn)代化的重要組成部分，將與銀行、內(nèi)貿(mào)等部門緊密配合實施?！叭P(guān)”工程是指國家對外經(jīng)濟貿(mào)易信息網(wǎng)工程，當(dāng)前主要推廣電子數(shù)據(jù)交換（EDI），實現(xiàn)無紙貿(mào)易。</p><p>　　3．我國Internet的建立</p><p>　　20世紀(jì)90年代興起的“信息高速公路”和因特網(wǎng)的發(fā)展促進了我國

14、全國范圍的互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，我國開始構(gòu)建全國范圍的公用計算機網(wǎng)絡(luò)，目前，我國有可以與因特網(wǎng)互連的六個全國范圍的互聯(lián)網(wǎng)，它們是：中國公用計算機互聯(lián)網(wǎng)CHINANET、中國教育和科研計算機網(wǎng)CERNET、中國科學(xué)技術(shù)網(wǎng)CSTNET、中國金橋信息網(wǎng)CHINAGBN、中國聯(lián)通計算機互聯(lián)網(wǎng)UNINET和中國網(wǎng)絡(luò)通信有限公司CNC。</p><p>　　4.我國計算機網(wǎng)絡(luò)發(fā)展戰(zhàn)略的幾點思考</p><p>

15、;　　計算機網(wǎng)絡(luò)建設(shè)與基礎(chǔ)信息技術(shù)發(fā)展的關(guān)系；網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施與應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)的關(guān)系；中央統(tǒng)籌規(guī)劃與地方分散建設(shè)的關(guān)系；獨立自主與引進技術(shù)的關(guān)系。</p><p>　　1．2 計算機網(wǎng)絡(luò)的組成</p><p>　　1.2.1 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點</p><p>　　1.節(jié)點(Node)：也稱為“站”，一般是指網(wǎng)絡(luò)中的計算機，分為訪問節(jié)點和轉(zhuǎn)接節(jié)點兩類。轉(zhuǎn)接節(jié)點的作用是支持網(wǎng)絡(luò)的

16、連接性能，它通過所連接的鏈路轉(zhuǎn)接信息，通常有集中器、信息處理機等。訪問節(jié)點也簡稱為端點(Endpoint)，它除具有連接作用外，還可起到信源(Source)和信宿(Sink)(又稱為發(fā)信點和收信點)的作用，一般包括計算機或終端設(shè)備。</p><p>　　2．線路(Line)：在兩個節(jié)點間承載信息流的信道稱為線路。線路可以是采用電話線、電纜、光纖等的有線信道，也可以是無線電信道。</p><p&

17、gt;　　3．鏈路（Link）：鏈路是指從發(fā)信點到收信點（即從信源到信宿）的一串節(jié)點和線路。鏈路通信是指端到端的通信。</p><p>　　1.2.2 網(wǎng)絡(luò)構(gòu)型</p><p>　　一般說來，在多個節(jié)點需要互相連接以構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)時，希望每一個節(jié)點與其他的節(jié)點都有直接的點到點通信線路，這種情況稱為全連通的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?。如果有N個節(jié)點，就要求網(wǎng)絡(luò)有N(N一1)／2條全雙工的鏈路，且每一節(jié)點上的裝置設(shè)

18、備要有(N一1)個輸入／輸出端口。因為系統(tǒng)的成本、安裝費用等隨著節(jié)點數(shù)量的平方增長，當(dāng)N很大時，這顯然是不現(xiàn)實的。所以，所有網(wǎng)絡(luò)都采用全連通的方法是不可行的。</p><p>　　1.2.3 計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的組成</p><p><b>　　1．按系統(tǒng)劃分</b></p><p>　　從系統(tǒng)角度上看，計算機網(wǎng)絡(luò)由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)組成。<

19、;/p><p>　?、?計算機網(wǎng)絡(luò)硬件系統(tǒng)，包括：主計算機、終端、集中器、前端處理機、通信處理機、通信控制器、線路控制器等等。</p><p>　?、?計算機網(wǎng)絡(luò)軟件系統(tǒng)，它是實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)功能所不可缺少的軟件環(huán)境，通常包括：</p><p>　　① 網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)：它是最主要的網(wǎng)絡(luò)軟件，負(fù)責(zé)管理網(wǎng)絡(luò)中各種軟硬件資源。</p><p>　?、?網(wǎng)絡(luò)通信軟

20、件：它實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點間的通信。</p><p>　?、?網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和協(xié)議軟件：它通過協(xié)議程序?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議功能。</p><p>　?、?網(wǎng)絡(luò)管理軟件：它用來對網(wǎng)絡(luò)資源進行管理和維護。</p><p>　?、?網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件：它為用戶提供服務(wù)，解決某方面的實際應(yīng)用問題。</p><p><b>　　2．按邏輯劃分</b><

21、;/p><p>　　計算機網(wǎng)絡(luò)從邏輯結(jié)構(gòu)上可以分成兩部分：負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理，向網(wǎng)絡(luò)用戶提供各種網(wǎng)絡(luò)資源和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的外層用戶資源子網(wǎng)和負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的內(nèi)層通信子網(wǎng)。二者在功能上各負(fù)其責(zé)，通過一系列計算機網(wǎng)絡(luò)協(xié)議把二者緊密地結(jié)合在一起，共同完成計算機網(wǎng)絡(luò)工作。</p><p>　　用戶資源子網(wǎng)專門負(fù)責(zé)全網(wǎng)的信息處理任務(wù)，以實現(xiàn)最大限度地共享全網(wǎng)資源的目標(biāo)，用戶資源子網(wǎng)包括主機及其他信息資源設(shè)備。<

22、/p><p>　　通信子網(wǎng)是計算機網(wǎng)絡(luò)中負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)通信的部分，傳輸介質(zhì)可以是架空明線、雙絞線、同軸電纜、光導(dǎo)纖維等有線通信線路，也可以是微波、通信衛(wèi)星等無線通信線路。一般終端與主計算機、終端與節(jié)點計算機及集中器之間采用低速通信線路；各計算機之間，包括主計算機與通信處理機及集中器之間采用高速通信線路。節(jié)點計算機和高速通信線路組成獨立的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，承擔(dān)全網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸、交換、加工和變換等通信處理工作，即將一個主計算機的輸

23、出信息傳送給另一臺主計算機。</p><p>　　1.3 計算機網(wǎng)絡(luò)的分類</p><p>　　計算機網(wǎng)絡(luò)的分類方法可以是多樣的，其中最主要的兩種方法是： </p><p>　　1.3.1 根據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)進行分類</p><p>　　網(wǎng)絡(luò)所采用的傳輸技術(shù)決定了網(wǎng)絡(luò)的主要技術(shù)特點，因此根據(jù)網(wǎng)絡(luò)所采用的傳輸技術(shù)對網(wǎng)絡(luò)進行分類是一種很重要的

24、方法。</p><p>　　在通信技術(shù)中，通信信道的類型有兩類：廣播通信信道與點到點通信信道。</p><p><b>　　1．廣播式網(wǎng)絡(luò)</b></p><p>　　在廣播式網(wǎng)絡(luò)中，所有連網(wǎng)計算機都共享一個公共通信信道。 </p><p><b>　　2．點到點式網(wǎng)絡(luò)</b></p>

25、;<p>　　與廣播式網(wǎng)絡(luò)相反，在點到點式網(wǎng)絡(luò)中，每條物理線路連接一對計算機。</p><p>　　1.3.2 根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍進行分類</p><p>　　按覆蓋的地理范圍進行分類，計算機網(wǎng)絡(luò)可以分為以下三類：局域網(wǎng)LAN（Local Area Network）；城域網(wǎng)MAN（Metropolitan Area Network）；廣域網(wǎng)WAN（Wide Area Netw

26、ork）。</p><p><b>　　1．局域網(wǎng)LAN</b></p><p>　　局域網(wǎng)用于將有限范圍內(nèi)(如一個實驗室、一幢大樓、一個校園)的各種計算機、終端與外部設(shè)備互連成網(wǎng)。局域網(wǎng)按照采用的技術(shù)、應(yīng)用范圍和協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的不同可以分為共享局域網(wǎng)與交換局域網(wǎng)。局域網(wǎng)技術(shù)發(fā)展迅速，應(yīng)用日益廣泛，是計算機網(wǎng)絡(luò)中最活躍的領(lǐng)域之一。</p><p>&

27、lt;b>　　2．城域網(wǎng)MAN</b></p><p>　　城市地區(qū)網(wǎng)絡(luò)常簡稱為城域網(wǎng)。城域網(wǎng)是介于廣域網(wǎng)與局域網(wǎng)之間的一種高速網(wǎng)絡(luò)。城域網(wǎng)設(shè)計的目標(biāo)是要滿足幾十公里范圍內(nèi)的大量企業(yè)、機關(guān)、公司的多個局域網(wǎng)互連的需求，以實現(xiàn)大量用戶之間的數(shù)據(jù)、語音、圖形與視頻等多種信息的傳輸功能。</p><p><b>　　3．廣域網(wǎng)WAN</b></p&g

28、t;<p>　　廣域網(wǎng)也稱為遠(yuǎn)程網(wǎng)。它所覆蓋的地理范圍從幾十公里到幾千公里。廣域網(wǎng)覆蓋一個國家、地區(qū)，或橫跨幾個洲，形成國際性的遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)。廣域網(wǎng)的通信子網(wǎng)主要使用分組交換技術(shù)。廣域網(wǎng)的通信子網(wǎng)可以利用公用分組交換網(wǎng)、衛(wèi)星通信網(wǎng)和無線分組交換網(wǎng)，它將分布在不同地區(qū)的計算機系統(tǒng)互連起來，達(dá)到資源共享的目的。</p><p>　　1．4 計算機網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)</p><p>　　

29、1.4.1 計算機網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞母拍?lt;/p><p>　　計算機網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫峭ㄟ^網(wǎng)中節(jié)點與通信線路之間的幾何關(guān)系表示網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，反映出網(wǎng)絡(luò)中各實體間的結(jié)構(gòu)關(guān)系。拓?fù)湓O(shè)計是建設(shè)計算機網(wǎng)絡(luò)的首步，也是實現(xiàn)各種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的基礎(chǔ)，它對網(wǎng)絡(luò)性能、系統(tǒng)可靠性與通信費用都有重大影響。計算機網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲饕侵竿ㄐ抛泳W(wǎng)的拓?fù)錁?gòu)型。</p><p>　　1.4.2 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞诸惙椒?lt;/p><p&

30、gt;　　在采用點到點線路的通信子網(wǎng)中，每條物理線路連接一對節(jié)點。采用點到點線路的通信子網(wǎng)的基本拓?fù)錁?gòu)型有四類：星型、環(huán)型、總線型、樹型和網(wǎng)狀型。</p><p>　　在采用廣播信道通信子網(wǎng)中，一個公共的通信信道被多個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點共享。采用廣播信道通信子網(wǎng)的基本拓?fù)錁?gòu)型主要有四種：總線型、樹型、環(huán)型和無線通信與衛(wèi)星通信型。</p><p>　　以下簡單介紹點到點線路通信子網(wǎng)的拓?fù)涮攸c，廣播信道

31、通信子網(wǎng)的拓?fù)涮攸c將在第四章中討論。 1．星型拓?fù)涞闹饕攸c</p><p>　　在星型拓?fù)錁?gòu)型中，節(jié)點通過點到點通信線路與中心節(jié)點連接。中心節(jié)點控制全網(wǎng)的通信，任何兩節(jié)點之間的通信都要通過中心節(jié)點。星型拓?fù)錁?gòu)型結(jié)構(gòu)筒單，易于實現(xiàn)，便于管理，但是網(wǎng)絡(luò)的中心節(jié)點是全網(wǎng)可靠性的瓶頸，中心節(jié)點的故障可能造成全網(wǎng)癱瘓。</p><p>　　2．環(huán)型拓?fù)涞闹饕攸c</p>&l

32、t;p>　　在環(huán)型拓?fù)錁?gòu)型中，節(jié)點通過點到點通信線路連接成閉合環(huán)路。環(huán)中數(shù)據(jù)將沿一個方向逐站傳送。環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)簡單，傳輸延時確定，但是環(huán)中每個節(jié)點與連接節(jié)點之間的通信線路都會成為網(wǎng)絡(luò)可靠性的瓶頸。環(huán)中任何一個節(jié)點出現(xiàn)線路故障，都可能造成網(wǎng)絡(luò)癱瘓。為保證環(huán)的正常工作，需要較復(fù)雜的環(huán)維護處理。環(huán)節(jié)點的加入和撤出過程都比較復(fù)雜。</p><p>　　3．樹型拓?fù)涞闹饕攸c</p><p>

33、　　樹型拓?fù)錁?gòu)型可以看成是星型拓?fù)涞臄U展。在樹型拓?fù)錁?gòu)型中，節(jié)點按層次進行連接，信息交換主要在上、下節(jié)點之間進行，相鄰及同層節(jié)點之間一般不進行數(shù)據(jù)交換或數(shù)據(jù)交換量小。樹型拓?fù)淇梢钥闯墒切切屯負(fù)涞囊环N擴展。樹型拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)適用于匯集信息的應(yīng)用要求。</p><p>　　4．網(wǎng)狀型拓?fù)涞闹饕攸c</p><p>　　網(wǎng)狀拓?fù)錁?gòu)型又稱做無規(guī)則型。在網(wǎng)狀拓?fù)錁?gòu)型中，節(jié)點之間的連接是任意的，沒有規(guī)律。網(wǎng)

34、狀拓?fù)涞闹饕獌?yōu)點是系統(tǒng)可靠性高，但是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，必須采用路由選擇算法與流量控制方法。目前實際存在與使用的廣域網(wǎng)，基本上都是采用網(wǎng)狀拓?fù)錁?gòu)型的。</p><p>　　1.5 信息交換技術(shù)</p><p>　　通常使用的數(shù)據(jù)交換技術(shù)有三種：線路交換、報文交換、分組交換。</p><p>　　1.5.1 線路交換</p><p>　　使用線路交換(C

35、ircuit Switching)方式，就是通過網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點在兩個站之間建立一條專用的通信線路。最普通的線路交換例子是電話系統(tǒng)。</p><p>　　通過線路交換進行通信，指的是在兩個站之間有一個實際的物理連接。這種連接是節(jié)點之間的連接序列。在每條線路上，通道專用于連接。線路交換方式的通信包括三種狀態(tài)。</p><p>　　1．線路建立：在傳輸任何數(shù)據(jù)之前，都必須建立端到端(站到站)的線

36、路。</p><p>　　2．?dāng)?shù)據(jù)傳送：所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)可以是數(shù)字的也可以是模擬的。</p><p>　　3．線路拆除：在某個數(shù)據(jù)傳送周期結(jié)束以后，就要結(jié)束連接，通常由兩個站中的一個來完成這個動作。</p><p>　　1.5.2 報文交換</p><p>　　另一種網(wǎng)絡(luò)通信的方法是報文交換(Message Switching)。在報文交換中不

37、需要在兩個站之間建立一條專用通路。相反，如果一個站想要發(fā)送一個報文(信息的一個邏輯單位)，它把一個目的地址附加在報文上。然后把報文通過網(wǎng)絡(luò)從節(jié)點到節(jié)點。在每個節(jié)點中，接收整個報文，暫存這個報文，然后發(fā)送到下一個節(jié)點。 </p><p>　　這種方法比線路交換有以下優(yōu)點：</p><p>　　1）．線路效率較高，這是因為許多報文可以分時共享一條節(jié)點到節(jié)點的通道。</p>

38、<p>　　2）．不需要同時使用發(fā)送器和接收器來傳輸數(shù)據(jù)，網(wǎng)絡(luò)可以在接收器可用之前，暫時存儲這個</p><p><b>　　報文</b></p><p>　　3）．在線路交換網(wǎng)上，當(dāng)通信量變得很大時，就不能接受某些呼叫。而在報文交換網(wǎng)上，卻仍</p><p>　　然可以接收報文，但是報文被緩沖導(dǎo)致傳送延遲增加，但不會引起阻塞。<

39、;/p><p>　　4）．報文交換系統(tǒng)可以把一個報文發(fā)送到多個目的地。</p><p>　　5）．根據(jù)報文的長短或其他特征能夠建立報文的優(yōu)先權(quán)，使得一些短的、重要的報文優(yōu)先傳遞。</p><p>　　6）．報文交換網(wǎng)可以進行速度和代碼的轉(zhuǎn)換。因為每個站都可以用它特有的數(shù)據(jù)傳輸率連接到</p><p>　　其他節(jié)點，所以兩個不同傳輸率的站也可以連接

40、。報文交換網(wǎng)還能轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的格式，例如從ASCII</p><p>　　碼轉(zhuǎn)換為EBCDIC碼。</p><p>　　但報文交換不能滿足實時或交互式的通信要求。經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)的延遲時間相當(dāng)長，而且由于負(fù)載不同，延遲時間有相當(dāng)大的變化。這種方式不能用于聲音連接，也不適合交互式終端到計算機的連接。</p><p>　　1.5.3 分組交換</p><p&g

41、t;　　分組交換(Packet Switching)試圖兼有報文交換和線路交換的優(yōu)點，而使兩者的缺點最少。分組交換與報文交換的工作方式基本相同，形式上的主要差別在于，分組交換網(wǎng)中要限制所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)單位的長度。典型的最大長度是1千位至幾千位，稱為包(Packets)。報文交換系統(tǒng)卻適應(yīng)更長的報文。從一個站的觀點來看，把超過最大長度的報文的數(shù)據(jù)塊按限定的大小分割成一個個小段，為每個小段加上有關(guān)地址信息以及段的分割信息組成一個數(shù)據(jù)包，然后依次

42、發(fā)送。為了區(qū)分這兩種技術(shù)，分組交換系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)單位通常稱為分組。與報文交換的區(qū)別是，分組通常不歸檔，分組拷貝暫存起來的目的是為了糾正錯誤。</p><p>　　目前有兩種方法：數(shù)據(jù)報和虛電路。</p><p>　　在數(shù)據(jù)報中，每個數(shù)據(jù)包被獨立地處理，就像在報文交換中每個報文被獨立地處理那樣，每個節(jié)點根據(jù)一個路由選擇算法，為每個數(shù)據(jù)包選擇一條路徑，使它們的目的地相同。一個節(jié)點在發(fā)送多個發(fā)往同

43、一地址的數(shù)據(jù)包時，可以根據(jù)線路的擁擠情況為各個包選擇不同的轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點，所以一個大數(shù)據(jù)段的各個數(shù)據(jù)包可能是從不同的路徑到達(dá)目的地的，并且到達(dá)的先后順序也不一定是分割時的順序，這要根據(jù)網(wǎng)絡(luò)中當(dāng)時的具體流量等情況而定。每個數(shù)據(jù)包都有相應(yīng)的分割信息，接收端可以根據(jù)這些信息把它們重新組合起來，恢復(fù)原來的數(shù)據(jù)塊。</p><p>　　在虛電路中，數(shù)據(jù)在傳送以前，發(fā)送和接收雙方在網(wǎng)絡(luò)中建立起一條邏輯上的連接，但它并不是像電路交換

44、中那樣有一條專用的物理通路，該路徑上各個節(jié)點都有緩沖裝置，服從于這條邏輯線路的安排，也就是按照邏輯連接的方向和接收的次序進行輸出排隊和轉(zhuǎn)發(fā)，這樣每個節(jié)點就不需要為每個數(shù)據(jù)包作路徑選擇判斷，就好像收發(fā)雙方有一條專用信道一樣。發(fā)送方依次發(fā)出的每個數(shù)據(jù)包經(jīng)過若干次存儲轉(zhuǎn)發(fā)，按順序到達(dá)接收方。雙方完成數(shù)據(jù)交換后，拆除掉這條虛電路。</p><p>　　1.5.4 三種數(shù)據(jù)交換技術(shù)的比較</p><p

45、>　　三種數(shù)據(jù)交換技術(shù)總結(jié)如下：</p><p>　　1．電路交換 在數(shù)據(jù)傳送之前需建立一條物理的通路；在線路被釋放之前，該通路將一直被一對用戶完全占有。</p><p>　　2．報文交換 報文從發(fā)送方傳送到接受方采用存儲轉(zhuǎn)發(fā)的方式。在傳送報文時，只占用一段通路；在交換節(jié)點中需要緩沖存儲，報文需要排隊。因此，這種方式不滿足實時通信的要求。</p><p>

46、　　3．分組交換 此方式與報文交換類似，但報文被分成組傳送，并規(guī)定了分組的最大長度；到達(dá)目的地后需重新將分組組裝成報文。這是網(wǎng)絡(luò)中最廣泛采用的一種交換技術(shù)。</p><p>　　三種數(shù)據(jù)交換方式各有其特點，對于實時性強的交互式傳輸，電路交換最合適，不宜采用報文方式；對于網(wǎng)絡(luò)中較輕的或間歇式負(fù)載，電路交換方式較合算；對于中等或稍重的負(fù)載，數(shù)據(jù)包方式有較好的效果，并且在包交換中，短信息用數(shù)據(jù)報，長信息用虛電路較適合

47、。</p><p>　　1.5.5 其他數(shù)據(jù)交換技術(shù)</p><p>　　目前提高數(shù)據(jù)交換速度的方案有很多，主要有DSI，F(xiàn)rame Relay和ATM等。</p><p>　　1. 利用數(shù)字語音插空技術(shù)DSI(Digital Speech Interpolation)能提高線路交換的傳輸能力。</p><p>　　2. 幀中繼(Frame

48、 Relay)是對目前廣泛使用的X.25分組交換通信協(xié)議的簡化和改進。</p><p>　　3. 異步傳輸模式ATM（Asynchronous Transfer Mode）是線路交換與分組交換技術(shù)的結(jié)合，能最大限度地發(fā)揮線路交換與分組交換技術(shù)的優(yōu)點，具有從實時的語音信號到高清晰度電視圖像等各種高速綜合業(yè)務(wù)的傳輸能力。</p><p><b>　　思考題答案</b>&l

49、t;/p><p>　　計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展可劃分為幾個階段？每個階段各有何特點？</p><p>　　答：計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展可分為以下四個階段：</p><p>　?。?）面向終端的計算機通信網(wǎng)：其特點是計算機是網(wǎng)絡(luò)的中心和控制者，終端圍繞中心計算機分布在各處，呈分層星型結(jié)構(gòu)，各終端通過通信線路共享主機的餓硬件和軟件資源，計算機的主要任務(wù)還是進行批處理，在20世紀(jì)60年代出現(xiàn)

50、分時系統(tǒng)后，則具有交互式處理和成批處理能力。</p><p>　?。?）分組交換網(wǎng)：分組交換網(wǎng)由通信子網(wǎng)和資源子網(wǎng)組成，以通信子網(wǎng)為中心，不僅共享通信子網(wǎng)的資源，還可共享資源子網(wǎng)的餓硬件和軟件資源。網(wǎng)絡(luò)的共享采用排隊方式，即由節(jié)點的分組交換機負(fù)責(zé)分組的存儲轉(zhuǎn)發(fā)和路由選擇，給兩個進行通信的用戶端續(xù)（或動態(tài)）分配傳輸帶寬，這樣就可以大大提高通信線路的利用率，非常適合突發(fā)式的計算機數(shù)據(jù)。</p><

51、p>　?。?）形成計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)：為了使不同體系結(jié)構(gòu)的計算機網(wǎng)絡(luò)都能互聯(lián)，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO提出了一個能使各種計算機在世界范圍內(nèi)互聯(lián)成網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)框架——開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型OSI。這樣，只要遵循OSI標(biāo)準(zhǔn)，一個系統(tǒng)就可以和位于世界上任何地方的，也遵循同一標(biāo)準(zhǔn)的其他任何系統(tǒng)進行通信。</p><p>　?。?）高速計算機網(wǎng)絡(luò)：其特點是采用高速網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)的實現(xiàn)，多媒體和智能型網(wǎng)絡(luò)的興起。<

52、;/p><p>　　計算機網(wǎng)絡(luò)可從哪幾個方面進行分類？</p><p>　　答：計算機網(wǎng)絡(luò)可以從不同的角度進行分類：</p><p>　　1）根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的交換功能分有電路、報文交換和混合交換；</p><p>　　2）根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以分為星型網(wǎng)、樹型網(wǎng)、總線網(wǎng)、環(huán)型網(wǎng)、網(wǎng)狀網(wǎng)等；</p><p>　　3）根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的通信

53、性能可以分為資源共享計算機網(wǎng)絡(luò)、分布式計算機網(wǎng)絡(luò)和遠(yuǎn)程通信網(wǎng)絡(luò)；</p><p>　　4）根據(jù)網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍與規(guī)?？煞譃榫钟蚓W(wǎng)、城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)；</p><p>　　5）根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的使用范圍分有公用網(wǎng)和專用網(wǎng)；</p><p>　　局域網(wǎng)、城域網(wǎng)與廣域網(wǎng)的主要特征是什么？</p><p>　　答：局域計算機網(wǎng)（LAN, Local Area Ne

54、twork）通常簡稱為局域網(wǎng)，它是在有限的地域范圍內(nèi)構(gòu)成的計算機網(wǎng)絡(luò)，是把分散在一定范圍內(nèi)的計算機、終端、帶大容量存儲器的外圍設(shè)備、控制器、顯示器以及用于連接其它網(wǎng)而使用的網(wǎng)間連接器等相互連接起來，進行高速數(shù)據(jù)通信的手段。</p><p>　　4、試從多個方面比較電路交換、報文交換和分組交換的主要優(yōu)缺點。</p><p>　　答： (1)電路交換:由于電路交換在通信之前要在通信雙方之間建立

55、一條被雙方強占的物理通路（由通信雙方之間的交換設(shè)備和鏈路逐段連接而成）,因而有以下優(yōu)缺點。</p><p>　　優(yōu)點:①由于通信線路為通信雙方用戶專用,數(shù)據(jù)直達(dá),所以傳輸數(shù)據(jù)的時延非常小</p><p>　?、谕ㄐ烹p方之間的物理通路一旦建立,雙方可以隨時通信,實時性強。</p><p>　?、垭p方通信時按發(fā)送順序傳送數(shù)據(jù),不存在失序問題。</p>&l

56、t;p>　?、茈娐方粨Q既適用于傳輸模擬信號,也適用于傳輸數(shù)字信號。</p><p>　?、蓦娐方粨Q的交換設(shè)備(交換機等)及控制均較簡單。</p><p>　　缺點: ①電路交換的平均連接建立時間對計算機通信來說嫌長。</p><p>　?、陔娐方粨Q連接建立后,物理通路被通信雙方獨占,即使通信線路空閑,也不能供其他用戶使用,因而信道利用低.</p>

57、<p>　?、垭娐方粨Q時,數(shù)據(jù)直達(dá),不同類型、不同規(guī)格、不同速率的終端很難相互進行通信,也難以在通信過程中進行差錯控制。</p><p>　?。?）報文交換:報文交換是以報文為數(shù)據(jù)交換的單位,報文攜帶有目標(biāo)地址、源地址等信息,在交換結(jié)點采用存儲轉(zhuǎn)發(fā)的傳輸方式,因而有以下優(yōu)缺點:</p><p>　　優(yōu)點:①報文交換不需要為通信雙方預(yù)先建立一條專用的通信線路,不存在連接建事時延,

58、用戶可隨時發(fā)送報文。</p><p>　?、谟捎诓捎么鎯D(zhuǎn)發(fā)的傳輸方式,使之具有下列優(yōu)點:（1）在報文交換中便于設(shè)置代碼檢驗和數(shù)據(jù)重發(fā)設(shè)施,加之交換結(jié)點還具有路徑選擇功能,就可以做到某條傳輸路徑發(fā)生故障時,重新選擇另一條路徑傳輸數(shù)據(jù),提高了傳輸?shù)目煽啃裕唬?）在存儲轉(zhuǎn)發(fā)中容易實現(xiàn)代碼轉(zhuǎn)換和速率匹配,甚至收發(fā)雙方可以不同時處于可用狀態(tài)。這樣就便于類型、規(guī)格和速度不同的計算機之間選行通信（3）提供多目標(biāo)服務(wù),即一個報

59、文可以同時發(fā)送到多個目的地址,這在電路交換中是很難實現(xiàn)的；（4）允許建立數(shù)據(jù)傳輸?shù)膬?yōu)先級,使優(yōu)先級高的種優(yōu)先轉(zhuǎn)換。</p><p>　?、弁ㄐ烹p方不是固是占有一條通信線路,而是在不同的時間一段一段地部分占用這條物理通路,因而大大提高了通信線路的利用率。</p><p>　　缺點:①由于數(shù)據(jù)進入交換結(jié)點后要經(jīng)歷存儲、轉(zhuǎn)發(fā)這一過程,從而引起轉(zhuǎn)發(fā)時延（包括接收報文、檢驗正確性、排隊、發(fā)送時間等）

60、,而且網(wǎng)絡(luò)的通信量愈大,造成的時延就愈大,因此報文交換的實時性差,不適合傳送實時或交互式業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)。</p><p>　?、趫笪慕粨Q只適用于數(shù)字信號。</p><p>　?、塾捎趫笪拈L度沒有限制,而每個中間結(jié)點都要完整地接收傳來的整個報文,當(dāng)輸出線路不空閑時,還可能要存儲幾個完整報文等待轉(zhuǎn)發(fā),要求網(wǎng)絡(luò)中每個結(jié)點有較大的緩沖區(qū)。為了降低成本,減少結(jié)點的緩沖存儲器的容量,有時要把等待轉(zhuǎn)發(fā)的報文

61、存在磁盤上,進一步增加了傳送時延。</p><p>　　(3)分組交換:分組交換仍采用存儲轉(zhuǎn)發(fā)傳輸方式,但將一個長報文先分割為若干個較短的分組,然后把這些分組(攜帶源、目的地址和編號信息)逐個地發(fā)送出去,因此分組交換除了具有報文交換的優(yōu)點外,與報文交換相比有以下優(yōu)缺點:</p><p>　　優(yōu)點:①加速了數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中的傳輸。因為分組是逐個傳輸,可以使后一個分組的存儲操作與前一個分組的轉(zhuǎn)發(fā)操

62、作并行,這種流水線式傳輸方式減少了報文的傳輸時間。此外,傳輸一個分組所需的緩沖區(qū)比傳輸一份報文所需的緩沖區(qū)小得多,這樣因緩沖區(qū)不足而言等待發(fā)送的機率及等待的時間也必然少得多。</p><p>　?、诤喕舜鎯芾?。因為分組的長度固定,相應(yīng)的緩沖區(qū)的大小也固定,在交換結(jié)點中存儲器的管理通常被簡化為對緩沖區(qū)的管理,相對比較容易。</p><p>　?、蹨p少了出錯機率和重發(fā)數(shù)據(jù)量。因為分組較短,

63、其出錯機率必然減少,每次重發(fā)的數(shù)據(jù)量也就大大減少,這樣不僅提高了可靠性,也減少了傳輸時延。</p><p>　?、苡捎诜纸M短小,更適用于采用優(yōu)先級策略,便于及時傳送一些緊急數(shù)據(jù),因此對于計算機之間的突發(fā)式的數(shù)據(jù)通信,分組交換顯然更為合適些。</p><p>　　缺點:①盡管分組交換比報文交換的傳輸時延少,但仍存在存儲轉(zhuǎn)發(fā)時延,而且其編點交換機必須具有更強的處理能力。</p>

64、<p>　　②分組交換與報文交換一樣,每個分組都要加上源、目的地址和分組編號等信息,使傳送的信息量大約增大5%~則,一定程度上降低了通信效率,增加了處理的時間,使控制復(fù)雜,時延增加。</p><p>　?、郛?dāng)分組交換采用數(shù)據(jù)報服務(wù)時,可能出現(xiàn)失序、丟失或重復(fù)分組,分組到達(dá)目的結(jié)點時,要對分組按編號進行排序等工作,增加了麻煩。若采用虛電路服務(wù),雖無失序問題,但有呼叫建立、數(shù)據(jù)傳輸和虛電路釋放三個過程。&l

65、t;/p><p>　　總之,若要傳送的數(shù)據(jù)量很大,且其傳送時間遠(yuǎn)大于呼叫時間,則采用電路交換較為合適：當(dāng)端到端的通路由很多段的鏈路組成時,采用分組交換傳送數(shù)據(jù)則較為合適。從提高整個網(wǎng)絡(luò)的信道利用率上看,報文交換和分組交換優(yōu)于電路交換,其中分組交換比報文交換的時延小,尤其適合于計算機之間的突發(fā)式的數(shù)據(jù)通信。</p><p><b>　　練習(xí)題</b></p>

66、<p><b>　　一、選擇題</b></p><p>　　1．在分組交換網(wǎng)中,X.25分組長度的缺省值為（ ）</p><p>　　A.160字節(jié)B.53字節(jié)C.128字節(jié)D.48字節(jié)</p><p>　　2．下列關(guān)于分組交換網(wǎng)絡(luò)的說法不正確的是（ ）。</p><p>　　A.多個分

67、組可以動態(tài)共事結(jié)點鏈路,線路利用率較高</p><p>　　B.在分組交換網(wǎng)中,不同數(shù)據(jù)率的站點可以交換分組</p><p>　　C.當(dāng)負(fù)載比較重時,網(wǎng)絡(luò)拒絕接收更多的連接</p><p>　　D.當(dāng)負(fù)載比較重時,分組仍被接收,但增加傳輸延遲</p><p>　　3．在分組交換網(wǎng)絡(luò)中,兩種數(shù)據(jù)傳輸方式為（ ）。</p>

68、<p>　　A.虛電路方式和數(shù)據(jù)報方式B.虛通路方式和數(shù)據(jù)報方式</p><p>　　C.數(shù)據(jù)報方式和虛通道方式D.虛通道方式和虛通路方式</p><p>　　4．在分組交換網(wǎng)絡(luò)中,外部虛電路,內(nèi)部數(shù)據(jù)報方式的特點為（ ）。</p><p>　　A.從用戶和網(wǎng)絡(luò)角度看，每個分組都被單獨處理</p><p>　　B.外

69、部的用戶沒有連接,只是向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送分組</p><p>　　C.網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部分別處理每個分組,發(fā)往網(wǎng)絡(luò)的分組要標(biāo)明虛電路號及順序號</p><p>　　D.網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部為傳輸分組建立邏輯連接</p><p>　　5．在分組交換網(wǎng)絡(luò)中，若需在網(wǎng)絡(luò)目的接點緩沖分組，重新排序后再發(fā)送至目的站點的傳送方式（ ）。</p><p>　　A.外部虛電路,內(nèi)

70、部虛電路B.外部虛電路,內(nèi)部數(shù)據(jù)報</p><p>　　C.外部數(shù)據(jù)報,內(nèi)部虛電路D.外部數(shù)據(jù)報,內(nèi)部數(shù)據(jù)報</p><p><b>　　答案</b></p><p>　　1、C2、C3、A4、C5、B</p><p><b>　　二、填空題</b></p>

71、<p>　　1、計算機網(wǎng)絡(luò)由負(fù)責(zé)信息傳遞的 和負(fù)責(zé)信息處理的 組成。</p><p>　　2、計算機網(wǎng)絡(luò)的功能主要表現(xiàn)在 、 和用戶間 三個方面。</p><p>　　3、按地理分布范圍來分類，計算機網(wǎng)絡(luò)可以分為 、 和 三種。</p>

72、<p>　　4、按交換方式來分類，計算機網(wǎng)絡(luò)可以分為 、 和 三種。</p><p>　　5、計算機網(wǎng)絡(luò)的演變和發(fā)展可概括為 、 和 三個階段。</p><p><b>　　答案</b></p><p>　　1、通信子網(wǎng)；資源子網(wǎng)</

73、p><p>　　2、硬件資源共享，軟件資源共享，信息交換</p><p>　　3、廣域網(wǎng)，局域網(wǎng)，城域網(wǎng)</p><p>　　4、電路交換網(wǎng)，報文交換網(wǎng)，分組交換網(wǎng)</p><p>　　5、面向終端的計算網(wǎng)絡(luò)。計算機-計算機網(wǎng)絡(luò)，開放式標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)絡(luò)</p><p>　　第二章 計算機網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)</p>

74、<p><b>　　【學(xué)習(xí)目的】</b></p><p>　　1、掌握數(shù)據(jù)通信與傳輸?shù)幕靖拍詈凸ぷ髟?，包括?shù)據(jù)通信模型、傳輸概念、模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸、傳輸損害等。</p><p>　　2、掌握數(shù)據(jù)調(diào)制與編碼的基本方法和簡單工作原理，包括調(diào)制與編碼原理、模擬數(shù)據(jù)的模擬信號調(diào)制、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的模擬信號調(diào)制、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字信息編碼、模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字信號編碼等。&

75、lt;/p><p>　　3、掌握多路復(fù)用的基本工作原理及其常用技術(shù)，包括多路復(fù)用技術(shù)、頻分多路復(fù)用、時分多路復(fù)用、統(tǒng)計時分多路復(fù)用等。</p><p>　　4、熟悉物理層典型接口RS232所完成的工作及四種特性，掌握RS232C的內(nèi)部電路功能及幾種應(yīng)用。比較RS232C接口及其它接口，了解V.24接口，RS449接口，V.35接口，X.21接口的特性。</p><p>

76、<b>　　【重點綜述】</b></p><p>　　2.1 數(shù)據(jù)通信與傳輸</p><p>　　2.1.1 數(shù)據(jù)通信模型</p><p>　　簡單的概念性通信模型包括數(shù)據(jù)源、發(fā)送器、傳輸系統(tǒng)、接受器和目的站，如圖2-1所示。</p><p>　　圖2-1 概念性的通信模型</p><p>　

77、　2.1.2 傳輸概念</p><p>　　從通信系統(tǒng)的基本理論上分析，傳輸?shù)拇_知信號可用兩類概念來描述：時域概念和頻域概念。</p><p><b>　　1.時域概念</b></p><p>　　從時域概念分析，信號是時間的函數(shù)，可分為連續(xù)信號和離散信號。</p><p>　　(1)連續(xù)信號：連續(xù)信號在時間上和取值上都

78、是連續(xù)變化的，例如，話音是一種典型的連續(xù)信號。</p><p>　　(2)離散信號：離散信號在時間上和取值上都是離散的，例如，計算機所用的二進制信號是一種典型的離散信號。</p><p>　　(3)周期信號：信號可分為周期信號與非周期信號。周期信號是指周期性重復(fù)的信號形式，它的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：S(t+T)=S(t) -∞<t<+∞式中T為信號周期。</p>

79、<p>　　S(t)表示信號是一個時域函數(shù)，也表示每一瞬時信號的幅度。</p><p>　　(4)正弦信號：正弦信號是典型的周期性連續(xù)信號，數(shù)學(xué)表達(dá)式為：S(t)=Asin()</p><p>　　式中參數(shù)A表示幅度、f表示頻率、表示相位。</p><p>　　余弦信號也是典型的周期性連續(xù)信號，余弦信號與正弦信號僅在相位上相差900。</p>

80、<p><b>　　2.頻域概念</b></p><p>　　從頻域概念上分析，任何一個信號可由多個頻率成分組成。頻域法可用頻譜分析或其它正交變換的方式來描述和研究信號。</p><p>　　3.數(shù)據(jù)率與頻帶的關(guān)系</p><p>　　根據(jù)頻譜分析，可知不論單個方波脈沖信號，還是周期性矩形波信號均有無限頻寬，但信號的大部分能量集中于

81、一個相對窄的頻帶之內(nèi)，我們把這個相對窄的頻帶稱之為信號的有效頻帶或頻帶。</p><p>　　在理論上，可進一步熟悉并理解下列有用結(jié)論：</p><p>　　(1)奈奎斯特(Nyquist)準(zhǔn)則：理想低通信道的最高碼元傳輸速率=2B(波特,Baud) 其中，B為理想低通信道的帶寬，單位為赫茲(Hz)。</p><p>　　(2)香農(nóng)(Shannon)公式：給定信道

82、的極限信息傳輸速率=B log2(1+S/N) (比特/秒，bit/s) 其中，B為信道的帶寬；S為信道內(nèi)所傳送信號的平均功率；N為信道內(nèi)的噪聲功率。</p><p>　　香農(nóng)(Shanmn)公式是針對噪聲信道而言的，適用于模擬信道和數(shù)字信道。而奈奎斯特(Nyquist)準(zhǔn)則指明了無噪聲的數(shù)字信道的信道容量。</p><p>　　2.1.3 模擬數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸</p>

83、;<p>　　首先要求理解術(shù)語：數(shù)據(jù)、信息和信號的含義，如圖2-2所示。</p><p>　　圖2-2 數(shù)據(jù)、信息和信號的含義</p><p>　　數(shù)據(jù)是有意義的實體，分為模擬數(shù)據(jù)和離散數(shù)據(jù)，前者在某個區(qū)間產(chǎn)生連續(xù)的值，后者則產(chǎn)生離散的值。而信號是數(shù)據(jù)的(電子或電磁)編碼形式，分為模擬信號和數(shù)字信號。</p><p>　　模擬傳輸和數(shù)字傳輸?shù)奶卣鳎?l

84、t;/p><p>　　模擬傳輸是一種不考慮內(nèi)容的傳輸模擬信號的方法。不論模擬信號所表示的模擬數(shù)據(jù)還是</p><p>　　數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，經(jīng)過一定距離的傳輸，模擬信號的幅度會減小，即存在衰減(又稱衰耗)。在模擬傳輸系統(tǒng)中，,通過放大器來支持遠(yuǎn)距離的模擬信號傳輸。問題是經(jīng)多級放大后會使噪音分量累加，影響通信質(zhì)量。</p><p>　　數(shù)字傳輸則與所傳信號的內(nèi)容有關(guān)。傳輸介質(zhì)的衰

85、減頻率特性，相移頻率特性會使數(shù)字信</p><p>　　號產(chǎn)生失真，數(shù)字信號只能在有限的距離內(nèi)傳輸。為了延長數(shù)字信號的傳輸距離，通常使用中繼器(也稱再生器)，將其整形后傳輸。數(shù)字傳輸中主要問題是時延。</p><p>　　數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)可以通過調(diào)制解調(diào)器用模擬信號表示，而模擬數(shù)據(jù)也可以通過編碼解碼器用數(shù)字信號表示。模擬信號和數(shù)字信號都可以在合適的傳輸介質(zhì)上進行傳輸。</p><

86、;p>　　2.1.4 傳輸損害</p><p>　　在數(shù)據(jù)通信過程中，信號會受干擾而產(chǎn)生失真，稱之為傳輸損害。傳輸損害有各種類型，分為外部損害和內(nèi)部損害。前者是外部信號源使傳輸系統(tǒng)產(chǎn)生的信號失真，而后者是傳輸系統(tǒng)本身內(nèi)部所引起的信號失真。傳輸損害的詳細(xì)分類參見表2-1。</p><p>　　衡量傳輸損害程度的重要參數(shù)之一是信噪比，它是傳輸介質(zhì)同一點上信號與噪聲的功率比，常以分貝(dB

87、)計。設(shè)：S為信號功率(W)，N為噪聲功率(W)。例如，信噪功率比為1000，則信噪比以電平分貝計為：10log10(S /N) =10log10(1000) =30dB</p><p>　　信噪比越高，傳輸損害越小，信號在接收端也就失真越小。</p><p>　　表2-1 傳輸損害的分類</p><p>　　2.2 數(shù)據(jù)調(diào)制與編碼</p><

88、;p>　　2.2.1 調(diào)制與編碼原理</p><p>　　所謂調(diào)制是在發(fā)送端載波信號的某些特性根據(jù)輸入信號而變化的過程。</p><p>　　所謂編碼是將模擬數(shù)據(jù)或數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)變換成數(shù)字信號，以便通過數(shù)字信道傳送出去。在接收端相反處理過程，稱為解碼，再變換回原始的信號形式。</p><p>　　信號經(jīng)調(diào)制或編碼后，將會更有效適合于系統(tǒng)、介質(zhì)內(nèi)進行數(shù)據(jù)傳輸。<

89、/p><p>　　2.2.2 模擬數(shù)據(jù)的模擬信號調(diào)制</p><p>　　模擬數(shù)據(jù)的原始信號頻譜分量的頻率較低，不適合于直接在模擬信道中傳輸，必須進行模擬數(shù)據(jù)的模擬信號調(diào)制。模擬數(shù)據(jù)的模擬信號調(diào)制技術(shù)有：AM幅度調(diào)制、FM頻率調(diào)制和PM相位調(diào)制，分別使載波的幅度、頻率和相位隨調(diào)制信號的變化而變化。而在接收端通過解調(diào)又可恢復(fù)原始的模擬信號。</p><p>　　2.2.3

90、 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的模擬信號調(diào)制</p><p>　　用數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)對連續(xù)的載波信號的參量進行調(diào)制稱之為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的模擬信號調(diào)制。</p><p>　　數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的模擬信號傳輸是通過數(shù)字調(diào)制解調(diào)器來實現(xiàn)的。最基本的數(shù)字調(diào)制方式有：幅移鍵控法ASK，頻移鍵控法FSK和相移鍵控法PSK，如圖2-3所示。</p><p>　　圖2-3 基本的數(shù)字調(diào)制方式</p><p

91、><b>　　其基本原理：</b></p><p>　　ASK通過調(diào)制載波的振幅來實現(xiàn)，用載波頻率的兩個不同的振幅來表示兩個二進制值。在</p><p>　　有些情況下，一個振幅為零，即用振幅恒定載波的存在來表示一個二進制數(shù)字，而另一個二進制數(shù)字用載波的不存在表示。圖中‘0'為無載波輸出，‘1’為恒幅載波。</p><p>　　F

92、SK通過調(diào)制載波的頻率來實現(xiàn)，用載波頻率附近的兩個不同頻率來表示兩個二進制值。</p><p>　　圖中‘0’為頻率F1，‘1’為頻率F2。</p><p>　　PSK通過調(diào)制載波的相位來實現(xiàn)，利用載波信號的相位移動來表示數(shù)據(jù)。在圖2-4中，‘0’</p><p>　　表示發(fā)送與以前已發(fā)信號串同相的信號；‘1’表示發(fā)送與以前已發(fā)信號串反相的信號。</p>

93、<p>　　上述各種技術(shù)也可以組合起來使用，常見的組合是幅移鍵控法ASK和相移鍵控法PSK的組合，組合后在兩個振幅上均可以分別出現(xiàn)部分相移和整體相移。例如：正交相移鍵控法(QPSK)、正交幅移鍵控法(QAM)等技術(shù)。</p><p>　　2.2.4 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字信號編碼</p><p>　　在數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字信號編碼中，可以用不歸零電壓電平表示，但它對同步的要求較高，系統(tǒng)本身

94、也具有若干缺點。</p><p>　　數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字信號傳輸是通過編解碼器(CODEC)來實現(xiàn)的。最普遍而且最容易的方法是用兩個電壓電平來表示兩個二進制數(shù)字。二進制數(shù)字‘0’用無電壓來表示，二進制數(shù)字‘1’用正電壓來表示，這種方法稱之為不歸零制(NRZ： Non Retum to Zero)編碼。其它常用的編碼有:曼徹斯特(Manchester)編碼，差分曼徹斯特編碼等，在局域網(wǎng)中得到了廣泛的應(yīng)用。</p&

95、gt;<p>　　曼徹斯特(Manchester)編碼</p><p>　　曼徹斯特(Manchester)編碼規(guī)則：</p><p>　　(1) 在每個碼元(即指一位)的中間必須存在跳變；</p><p>　　(2) 二進制數(shù)字‘0’用低電位跳變到高電位來表示；</p><p>　　(3) 二進制數(shù)字‘1’用高電位跳變到低電位

96、來表示。</p><p><b>　　差分曼徹斯特編碼</b></p><p>　　差分曼徹斯特編碼規(guī)則：</p><p>　　(1) 在每個碼元的中間必須存在跳變；</p><p>　　(2) 二進制數(shù)字‘0’在每個碼元周期開始時有跳變；</p><p>　　(3) 二進制數(shù)字‘1’在每個碼元周

97、期開始時無跳變。</p><p>　　上述兩種編碼的特點：發(fā)送時鐘均包含于信號的數(shù)據(jù)流中，例如，發(fā)送數(shù)據(jù)速率為10Mbit/s，則發(fā)送時鐘頻率為20Mbit/s。在接收端從信號的數(shù)據(jù)流中，獲取發(fā)送端時鐘，常稱其為自同步編碼。</p><p>　　2.2.5 模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字信號編碼</p><p>　　模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字信號編碼最常見的例子是脈沖代碼調(diào)制(PCM，常稱&q

98、uot;脈沖編碼調(diào)制")。它以采樣定理為基礎(chǔ)，常用于對聲音信號進行編碼。</p><p>　　(1) 什么是采樣定理?</p><p>　　采樣定理是模擬信號數(shù)字化的理論基礎(chǔ)，定理描述為：如果對某一帶寬(B)有限的時間連續(xù)信號(模擬信號)進行采樣，采樣頻率fs滿足fs2B，那么接收端根據(jù)這些采樣值就能準(zhǔn)確地確定恢復(fù)原信號。這就是說，若要傳輸模擬信號，不一定要傳輸模擬信號本身，可以

99、只傳輸按采樣定理得到的采樣值。</p><p>　　(2) PCM處理三步驟：采樣(或稱取樣)、量化、編碼。</p><p>　　PCM全稱是脈沖編碼調(diào)制,就是將模擬信號的采樣量化值變換成代碼。PCM通信系統(tǒng)組成方框圖，如下圖2-4所示：</p><p>　　圖2-4 PCM工作原理</p><p>　　輸人的模擬信號m(t)經(jīng)抽樣、量化、

100、編碼后變成了數(shù)字信號(PCM信號)，經(jīng)信道傳輸?shù)竭_(dá)接收端，先由譯碼器恢復(fù)出抽樣值，再經(jīng)低通濾波器濾出模擬基帶信號m(t)。通常，將量化與編碼的組合稱為模/數(shù)變換器；而譯碼與低通濾波的組合稱為數(shù)/模變換器。前者完成由模擬信號到數(shù)字信號的變換；后者則相反，即完成數(shù)字信號到模擬信號的變換。</p><p>　　2.3 多路復(fù)用</p><p>　　2.3.1 多路復(fù)用技術(shù)</p>

101、<p>　　多路復(fù)用(Multiplex，簡寫為MUX)是指在一條物理線路上建立多條邏輯信道，使多個用戶能共享某一線路。它能有效地節(jié)省線路的開銷，降低通信的成本，提高系統(tǒng)的工作效率。這一共享原理在通信技術(shù)中十分重要，常用的多路復(fù)用有頻分多路復(fù)用(FDM)、時分多路復(fù)用(TDM)和統(tǒng)計時分多路復(fù)用(STDM)?，F(xiàn)在，在移動通信中還采用碼分多址(CDMA)復(fù)用技術(shù)，在光纖上采用波分復(fù)用(WDM)技術(shù)。這章主要討論FDM、TDM

102、和STDM三種多路復(fù)用技術(shù)。</p><p>　　2.3.2 頻分多路復(fù)用</p><p>　　頻分多路復(fù)用(FDM)是一種共享通信線路的方法，早就成為載波電話系統(tǒng)、無線通信系統(tǒng)、衛(wèi)星通信系統(tǒng)的技術(shù)基礎(chǔ)。它將傳輸介質(zhì)的可用頻帶劃分為多個子頻帶，傳輸介質(zhì)允許傳輸?shù)淖畲髱捈词切诺廊萘浚恳蛔宇l帶構(gòu)成一個子信道。</p><p>　　現(xiàn)以在載波電話系統(tǒng)中應(yīng)用頻分多路復(fù)用

103、(FDM)為例，說明其工作原理，如圖2-5所示。通常話音頻帶為(300~3400)Hz，常用4KHz帶寬計算。</p><p>　　圖2-5 頻分多路復(fù)用</p><p>　　頻分多路復(fù)用技術(shù)應(yīng)用仍然很廣泛，例如，在日常生活中，收聽的無線廣播電臺、收看的電視節(jié)目等，都是采用FDM方式工作的。</p><p>　　2.3.3 時分多路復(fù)用</p>&l

104、t;p>　　TDM是將終端設(shè)備發(fā)送來的信號以交織的序列在一條線路上發(fā)送。時分多路復(fù)用器負(fù)責(zé)掃描相連的各終端以確定數(shù)據(jù)的發(fā)送，其掃描方法可以按位、按字節(jié)、按字符、按字等方式對每個終端進行掃描。這里側(cè)重討論隔位掃描和隔字符掃描。</p><p>　　1.隔位掃描多路復(fù)用是按位輪流采樣各路的數(shù)字輸入信號，然后按采樣次序串行發(fā)送，形成交錯的位圖稱為位流(比特流)。其特點是：</p><p>

105、　　(1) 位流的前后都得加上同步位，兩同步位之間的數(shù)據(jù)形成一幀；</p><p>　　(2) 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸效率約為90-98%；</p><p>　　(3) 無論各信源有無數(shù)據(jù)傳送，均發(fā)送信源的時隙，當(dāng)存在空時隙時，會浪費傳輸容量。</p><p>　　2.隔字符掃描多路復(fù)用是按字符輪流采樣各路的數(shù)字輸入信號，然后按采樣的次序發(fā)送字符流。字符可設(shè)置成任意位數(shù)，其他

106、特點類同隔位掃描多路復(fù)用。</p><p>　　在數(shù)字傳輸網(wǎng)中，現(xiàn)有準(zhǔn)同步數(shù)字系列(PDH)，同步數(shù)字系列(SDH)。PDH是以脈沖編碼調(diào)制(PCM)為基礎(chǔ)構(gòu)成的，我國現(xiàn)采用E系列制式，其數(shù)字信號分級：</p><p>　　一次群E1的數(shù)據(jù)速率為2.048Mbit/s (64Kbit/s32=2.048Mbit/s)</p><p>　　二次群E2的數(shù)據(jù)速率為8.4

107、48Mbit/s</p><p>　　三次群E3的數(shù)據(jù)速率為34.368Mbit/s</p><p>　　四次群E4的數(shù)據(jù)速率為138.264Mbit/s</p><p>　　五次群E5的數(shù)據(jù)速率為565.148Mbit/s</p><p>　　而北美、日本等地區(qū)，采用的T系列分為DS0~DS4：DS0為64kbit/s；T1數(shù)據(jù)傳輸速率為2

108、4×64Kbit/s=1.544Mbit/s (DS-l)；T2傳輸速率為6.312Mbit/s (DS-2)；T3為44.736Mbit/s (DS-3)；T4為274Mbit/s(DS-4)等。</p><p>　　為了在干線網(wǎng)上有效地傳送高次群的比特流，以利于全球范圍的寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)間互連，美國貝爾通信研究公司(Bellcore)最早提出了同步光纖網(wǎng)(SONET：Synchronous Opt

109、ical NETwork)，后來成為美國國家標(biāo)準(zhǔn)ANYS T1.105~105。 SONET標(biāo)準(zhǔn)為應(yīng)用光纖傳輸系統(tǒng)定義了線路傳送速率的分級結(jié)構(gòu)。以51.840Mbit/s (相當(dāng)于PDH的E3/T3傳輸速率)為基礎(chǔ)，對電信號來說，作為第1級同步傳送信號，即STS-1(Synchronous Transport Signal -1)；對于光信號而言，則是第1級光載波，即OC-1 (Optical Carrier-1)。1988年ITU-T

110、在SONET的基礎(chǔ)上，經(jīng)過修改，制定了相應(yīng)的國際標(biāo)準(zhǔn)一同步數(shù)字系列(SDH： Synchronous Digital Hierarchy)，即G.707，G.708，G.709系列建議，隨后又增加了十多條建議。SDH以155.520Mbit/s作為第1級同步轉(zhuǎn)移模式，即STM-1(Synchronous Transfer Mode-1)，較高等級的STM-N則是N個STM</p><p>　　2.3.4 統(tǒng)計時分

111、多路復(fù)用</p><p>　　在分組交換網(wǎng)中，采用的分組多路復(fù)用技術(shù)，是基于統(tǒng)計分布規(guī)律而設(shè)計的一種動態(tài)時分多路復(fù)用方式。統(tǒng)計時分復(fù)用(STDM：Statistical Time Division Multiple)又稱動態(tài)時分復(fù)用，或稱異步時分復(fù)用，是一種按需分配媒體資源的方式，即當(dāng)用戶有數(shù)據(jù)要傳輸時才分配資源，若用戶暫停發(fā)送數(shù)據(jù)時，就不分配，如圖2-6(a)所述。為了比較，圖2-6(b)給出了靜態(tài)時分復(fù)用，即

112、同步時分復(fù)用，它是一種固定分配資源的方式，即將多個用戶的數(shù)據(jù)分別置于預(yù)定的時隙內(nèi)傳送。</p><p>　　圖2-6 （a）統(tǒng)計時分多路復(fù)用和（b）同步時分多路復(fù)用</p><p>　　從圖2-6(a)和(b)比較可見，設(shè)線路傳輸速率為19.2kbit/s，若用戶終端數(shù)n=4，則采用靜態(tài)時分復(fù)用方式時，傳輸?shù)难h(huán)周期T=，其中ti表示第i個用戶所用的時隙。因此，每個用戶的平均數(shù)據(jù)速率為48

113、00bit/s；當(dāng)采用動態(tài)時分復(fù)用時，每個用戶的數(shù)據(jù)傳輸速率可高于平均速率，最高可達(dá)到線路傳輸速率19.2Kbit/s。但動態(tài)時分復(fù)用方式在各個線路接口處應(yīng)采取必要的技術(shù)措施：</p><p>　　(1) 設(shè)置緩沖區(qū)，按需要存儲已到達(dá)的分組；</p><p>　　(2) 設(shè)置流量控制，以利于緩和用戶爭用資源而引發(fā)的沖突。</p><p>　　2.4 數(shù)據(jù)通信的物