第二章 数据通信技术

报文交换的缺点



由于数据进入交换结点后要经历存储、转发这一 过程，从而引起转发时延（包括接收报文、检验 正确性、排队、发送时间等），而且网络的通信 量愈大，造成的时延就愈大，因此报文交换的实 时性差，不适合传送实时或交互式业务的数据。 报文交换只适用于数字信号。 由于报文长度没有限制，而每个中间结点都要完 整地接收传来的整个报文，当输出线路不空闲时， 还可能要存储几个完整报文等待转发，要求网络 中每个结点有较大的缓冲区。为了降低成本，减 少结点的缓冲存储器的容量，有时要把等待转发 的报文存在磁盘上，进一步增加了传送时延。
报文交换的优点
报文交换不需要为通信双方预先建立一
条专用的通信线路，不存在连接建立时 延，用户可随时发送报文 。
线路的利用率较高。许多报文可以分时
共享交换设备间的线路。当接收端设备 不可用时，可暂时由交换设备保存报文。
报文交换的优点
能够建立报文优先级。可以把暂存在交换设 备里的许多报文重新安排先后顺序，优先级 高的报文先转发，减少高优先级报文的延迟。 在电路交换中，当通信量变得很大时，某些 连接会被阻塞，即网络在其负荷降下来前不 再接收更多的请求。而在报文交换网络中， 却仍然可以接收报文，只是传送延迟会增加。

电路交换（Circuit Switching）技术即在通信两 端设备间，通过一个一个交换设备中电路的连接， 实际建立了一条专用的物理线路，在该连接被拆 除前，这两端的设备单独占用该线路进行数据传 输。 电话系统采用了电路交换技术。通过一个一个交 换机中的输入线与输出线的物理连接，在呼叫电 话和接收电话间建立了一条物理线路。通话双方 可以一直占有这条线路通话。通话结束后，这些 交换机中的输入线与输出线断开，物理线路被切 断。
当分组交换采用数据报方式时，可能出
现失序、丢失或重复分组，分组到达目 的结点时，要对分组按编号进行排序等 工作，增加了麻烦。若采用虚电路服务， 虽无失序问题，但有虚电路建立、数据 传输和虚电路释放三个过程。
总结


波特率、比特率、误码率
多路复用：时分、频分


同步传输和异步传输
电路交换：直接的，物理的交换方式 报文交换：存储转发技术 分组交换：包交换(数据报和虚电路)
发送 接收
双向通道 (c)
接收 发送
基带信号和频带信号

信道上传送的信号还有基带和频带（宽带） 之分。 基带信号就是将由不同电压表示的数字信号 1或0直接送到线路上去传输。 频带信号则是将数字信号调制后形成的模拟 信号。


数字数据的编码方法
局域网中常用的是曼彻斯特编码
曼彻斯特编码的编码规则是:

电路交换的优缺点


优点： 1.连接建立后，数据以固定的传输率被传输， 传输延迟小。 2.由于物理线路被单独占用，因此不可能发生 冲突。 缺点 1.建立连接需要花很长的时间。 2.连接建立后，由于线路是专用的，即使空闲， 也不能被其它设备使用，造成一定的浪费。
报文交换

报文交换（Message Switching）技术是一种存储 转发技术，它没有在通信两端设备间建立一条物 理线路。发送设备将发送的信息作为一个整体 （又被称为报文），并附加上目的地地址，交给 交换设备。交换设备接收该报文，暂时存储该报 文，等到有合适的输出线路时把该报文转发给下 一个交换设备。经过若干个交换设备的存储、转 发后，该报文到达目的地。
数据传输速率的单位(
A：bps
)。
B：bit
C：byte D：Mbyte
同步传输

与异步传输相反，同步传输则要求发送和接收数据的双方 进行合作，按照一定的速度向前推进。也就是说，发送者 只有得到接收者送来的允许发送的同步信号之后才能发送 数据，而接收者也必须收到发送者所指示的数据发送完毕、 允许接受的信号之后才能接收。同步传输是一个发送者和 接收者之间互相制约、互相通信的过程。它是在一组被传 输的字符前加上一个或几个特殊的同步字符，在接收端， 找到同步字符后，在下一个同步字符前的数据都是被传输 的字符。这种传输技术速度快，效率高，但是所采用的软、 硬件设备价格昂贵。
同步传输和异步传输的区别

异步传输主要是面向字符的传输，而同步传 输主要是面向比特的传输。 异步传输的单位是字符而同步传输的单位是 帧。
异步传输对时序的要求较低，同步传输往往 通过特定的时钟线路协调时序。 异步传输相对于同步传输效率较低。



通信交换技术
电路交换
报文交换 分组交换
电路交换
分组交换的优点
减少了出错机率和重发数据量。因为分组较 短，其出错机率必然减少，每次重发的数据 量也就大大减少，这样不仅提高了可靠性， 也减少了传输时延。 由于分组短小，更适用于采用优先级策略， 便于及时传送一些紧急数据，因此对于计算 机之间的突发式的数据通信，分组交换显然 更为合适些。

分组交换的缺点

波特率、比特率和误码率




数据传输速率有两种度量单位：波特率、比特率 波特率：线路上每秒传送的波形个数，单位是波 特（band） 比特率：反应一个数据通信系统每秒所传输的二 进制位数，单位是比特（位），以bit/s或bps表 示 误码率：二进制符号在传输系统中被传错的概率， 近似等于被传错的二进制符号数与所传二进制符 号总数的比值。要求低于10-9 ，影响误码率的最 重要因素是噪声强度。
在信号位中电平从低到高跳变表示0 在信号位中电平从高到低跳变表示1
曼彻斯特编码编码方法
调幅（ASK）
调频（FSK） 调相（PSK）
0 数据
1 ω
0
0
1 ω
0
(a)ASK ω2 (b)FSK π (c)PSK(绝对) +0 (d)PSK(相对) +π +0 +0 +π +0 0 π π 0 π ω1 ω2 ω1 ω2 ω1


加速了数据在网络中的传输。因为分组是逐个传 输，可以使后一个分组的存储操作与前一个分组 的转发操作并行，这种流水线式传输方式减少了 报文的传输时间。此外，传输一个分组所需的缓 冲区比传输一份报文所需的缓冲区小得多，这样 因缓冲区不足而等待发送的机率及等待的时间也 必然少得多。 简化了存储管理。因为分组的长度固定，相应的 缓冲区的大小也固定，在交换结点中存储器的管 理通常被简化为对缓冲区的管理，相对比较容易。
同步传输和异步传输

数据从发送端发出，经传输介质传送到接收
端。收到的数据是否正确，关键在于同步。
同步不好会导致误码增加，严重的甚至会影
响整个系统的正常运行。常用的同步技术有
两种：异步传输和同步传输。
异步传输

异步传输又称起止式传输。即指发送者和接收者 之间不需要合作。也就是说，发送者可以在任何 时候发送数据，只要被发送的数据已经是可以发 送的状态。接收者则只要数据到达，就可以接受 数据。它在每一个被传输的字符的前、后各增加 一位起始位、一位停止位，用起始位和停止位来 指示被传输字符的开始和结束，在接收端，去除 起、止位，中间就是被传输的字符。这种传输技 术由于增加了很多附加的起、止信号，因此传输 效率不高。
尽管分组交换比报文交换的传输时延少，但 仍存在存储转发时延，而且其结点交换机必 须具有更强的处理能力。 分组交换与报文交换一样，每个分组都要加 上源、目的地址和分组编号等信息，使传送 的信息量大约增大5%～10%，一定程度上降 低了通信效率，增加了处理的时间，使控制 复杂，时延增加。

分组交换的缺点
分组交换

在分组交换网中，控制和管理通过网络的交换分 组流，有两种方式：数据报（Data Gram）和虚电 路（Virtual Circuit）。
在数据报方式中，每个报文分组作为一个单独的 信息单位来处理，每个报文分组又叫数据报。报 文中的各个分组可以按照不同的路径，不同的顺 序分别到达目的地，在接收端，再按原先的顺序 将这些分组装配成一个完整的报文。如图3-4所示：
第二章 数据通信技术
本章目标


了解：常用通信指标和术语
掌握：通信交换技术
掌握：常用传输介质。
常用通信指标和术语
存储量单位：bit（比特位）、Byte（字节）、KB、 GB
1Byte=8bit 1KB=1024Byte 1MB=1024KB 1GB=1024MB 1TB=1024GB 1PB=1024TB 1EB=1024PB 1ZB=1024EB 1YB=1024ZB （硬盘：1MB=1000KB）
分组交换

分组交换（Packet Switching）又称报文分组交 换，或包交换，也是一种存储转发技术。在报文 交换中，报文的长度不确定，交换设备的存储器 容量大小如果按最长的报文计算，显然不经济。 如果利用交换设备的外存容量，则内外存间交换 数据会增加报文处理的时间。分组交换中，将报 文分解成若干段，每一段报文加上交换时所需的 地址、控制和差错校验信息，按规定的格式构成 一个数据单位，通常被称为“报文分组”或 “包”。
几个基本概念


数据(data)是运送信息的实体.
信号(signal)则是数据的电气的或电磁的表现。
无论数据或信号，都可以是模拟的或数字的。

所谓“模拟的”就是连续变化的，而“数字的” 就表示取值是离散的。因此，数字数据(digital data)就是用不连续形式表示的数据。 将数字信号转换为模拟信号的过程叫作调制。

图3-4 分组交换
分组交换


在虚电路方式中，发送分组前，首先必须在发送端和 接收端之间建立一条路由。只是一条路由，而且是像 电路交换那样的一条专用线路，报文分组在经过各个 交换设备时仍然需要缓冲，并且需要等待排队输出。 路由建立后，每个分组都由此路由到达目的地。 虚电路方式和数据报方式的区别为，数据报方式中， 发送每个分组都要进行路由选择，每次选择的路由不 尽相同。因此，各个分组不一定按照发送顺序到达目 的地。而虚电路方式中，所有的分组的路由都是发送 报文前建立的，各分组依发送顺序到达目的地。虚电 路方式适用于大批量、长时间的数据交换。