第三章物理层

第3章物理层

3.1物理层的接口与协议3.2传输介质3.3数据通信技术3.4数据编码3.5数据交换技术

3.1物理层接口与协议

概述

物理层位于传输媒体（传输介质）之上

作用：屏蔽差异，为上层（数据链路层）提供统一的服务物理连接。

它既不是指具体的物理设备，也不是指信号传输的介质。

物理层的定义：在物理信道实体之间合理地通过中间系统，为比特传输所需的物理连接的激活、保持、和去除提供机械的、电气的、功能的和规程性的手段。

（以上是ISO对OSI模型的物理层所作的定义识记P29）

物理层定义：利用物理的、电气的、功能的和规程的特性在DTE和DCE之间实现对物理信道的建立、保持和拆除功能。（以上是ITU组织在X.25协议中对物理层所作的定义识记P29)

DTE(DataTerminalEquipment)

是数据终端设备，是对属于用户所有的联网设备或工作站的总称，是通信的信源和信宿。如计算机、终端等。

DCE(DataCommunicationEquipment

或DataCircuit-terminatingEquipment)是数据电路终接设备或通信设备，是对为用户提供入网连接点的网络设备的统称如调制解调器、交换机、集线器。

DTE和DCE(识记P29)2.11物理层标准举例

物理层的主要任务是确定与传输媒体的接口的一些特性，即：机械特性指明采用的连接器的几何尺寸、插件的引脚及分布位置。电气特性指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围。功能特性指明某条线上出现的某一电平的电压表示何种意义。规程特性指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。例：EIA-232-C接口标准EIARS-232-C接口标准EIARS-232-C是由美国电子工业协会在1969年颁布的一种目前使用最广泛的串行物理接口标准。RS(RecommendedStandard)的意思是“推荐标准”；232是标识号码；后缀“C”则表示该推荐标准已被修改过的次数。物理层的主要功能是通过物理信道在相邻网络节点正确的收发比特流信息。

机械特性指明采用的连接器的几何尺寸、插件的引脚及分布位置。电气特性指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围、最大传输速率、互联电缆的相关规则。DTE与DCE接口的各根导线的电气连接情况有以下三种方式：非平衡方式：1根导线/电路，收发共用1根地线，较大串扰.信号速率<=20Kbps传播距离<=15米

差动接收器的非平衡方式，发送器使用非平衡式，但接收器使用差动接收器，独立的地线，串扰小，信号速率300Kbps，传播距离10—1000米平衡方式：使用平衡发生器和差动接收器，2根导线/电路，构成各自完全独立的信号回路，串扰信号减至最小，信号速率<=10Kbps传播距离10—1000米功能特性：

指明接口信号的来源、作用以及和其他信号的关系。接口信号线按功能一般可分为数据信号线、控制信号线、定时信号线、接地信号线四类。指明某条线上出现的某一电平的电压表示何种意义。规程特性：规定了使用交换电路进行数据交换的控制步骤，这种步骤的应用使得比特流得以传输。指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。3.1.3物理层协议举例EIARS—232C接口标准是美国电子工业协会1969年颁布的串行物理接口标准该串行物理接口标准提供了一个利用公用电话网络作为传输介质，并通过调制解调器将远程设备连接起来的技术标准用于两台近地设备的连接。为使电缆两端的DTE通过电缆看对方都好像是DCE,可以使用交叉跳线直接连接（零调制解调器）。公用数据网DTEDCEDTE/DCE接口DTEDCEDTE/DCE接口DTE-DCT接口框图EIARS-232C及EIARS-422和EIARS-423

接口标准比较接口标准电气特性信号电平传输速率传输距离EIARS-232C非平衡方式正负15V(正负5V过渡区)<=20Kbps<=15mEIARS-422平衡方式正负6V(正负2V过渡区)100Kbps—10Mbps10m—1000mEIARS-423差动接收器的非平衡方式.正负6V(正负4V过渡区)10Kbps—100Kbps10m—100m注：EIARS-422和EIARS-423都是EIARS-449的子标准100系列和200系列接口标准，X.21、X21bis建议（识记P34--35）100系列接口标准是DTE与不带自动呼叫设备的DCE之间的接口标准传输速率为200bps—9600bps时采用25芯标准，采用V.28传输速率为48bps时采用34芯标准，采用V.35200系列接口标准是DTE与带自动呼叫设备的DCE之间的接口标准采用25芯标准，采用V.28X.21是关于用户计算机的DTE与数字化的DCE交换信号的数字接口标准采用15芯标准连接器，支持最大的DTE—DCE电缆距离是300米，传输速度最大可达100Mbps.X.21bis是公用数据网中与V系列调制解调器接口的标准X.21与X.21bis为三种类型的服务定义了物理电路。这三种服务是：租用电路服务、直接呼叫服务、设备地址呼叫服务3.2物理层的传输介质传输介质：它就是数据传输系统中在发送方和接收方之间的物理通路。传输介质可以分为有线、无线两大类（p36识记）有线：双绞线、同轴电缆、光纤无线：无线电波、微波、红外线、可见光3.2.1有线传输介质双绞线屏蔽双绞线STP(ShieldedTwistedPair)无屏蔽双绞线UTP(UnshieldedTwistedPair)

同轴电缆50同轴电缆75同轴电缆光纤

单模光纤多模光纤铜线铜线聚氯乙烯套层聚氯乙烯套层屏蔽层绝缘层绝缘层无屏蔽双绞线UTP屏蔽双绞线STP局域网中所使用的双绞线有:屏蔽双绞线和非屏蔽双绞线。（1）双绞线把两根互相绝缘的铜导线并排放在一起,然后用规则的方法绞合起来就构成了双绞线。各个线对绞和的目的是为了使各线对之间的电磁干扰最小。双绞线既可以传输模拟信号，也可以传输数字信号。双绞线类别带宽典型应用316MHz低速网络；模拟电话420MHz16Mbps令牌环局域网；短距离的10BASE-T以太网5100MHz10BASE-T以太网；某些100BASE-T快速以太网5E（超5类）100MHz100BASE-T快速以太网；某些1000BASE-T千兆以太网6250MHz1000BASE-T千兆以太网；ATM网络7600MHz屏蔽双绞线，可能用于今后的万兆以太网常用的双绞线的类别……………………….（2）同轴电缆

由内导体铜质芯线（单股实心线或多股绞合线）、绝缘层、网状编织的外导体屏蔽层（也可以是箔状）以及绝缘保护外层所组成。内导体绝缘层外导体屏蔽层绝缘保护外层同轴电缆的分类同轴电缆可分为基带同轴电缆（阻抗50Ω）和宽带同轴电缆（阻抗75Ω）基带同轴电缆50Ω同轴电缆，主要传数字信号基带同轴电缆又分为粗缆（最大传速距离500米）和细缆（最大传速距离185米）两种宽带（75Ω）同轴电缆，主要传模拟信号传送的信号采用了频分复用的宽带信号，因此又称为宽带同轴电缆。有线电视系统CATV中使用的就是75Ω同轴电缆，可采用频分多路复用技术。2.2.3模拟与数字模拟——连续

数字——离散tt（3）光纤（P37-38识记）光纤（光导纤维）是由能传播光波的超细石英玻璃纤维外加保护层构成，多条光纤组成一束，构成一条光缆。光纤传速信号时，发送端先将其转换成光信号，而接收端由光检测器还原成电信号。光纤具有低损耗、频带宽、数据传速率高、抗干扰能力强、传速距离远的优点。四芯光缆电信号驱动器光源光信号电信号放大器光纤根据使用的光源和传输模式的不同，可以分为：（1）单模光纤（2）多模光纤单模光纤采用注入型激光二极管ILD作为光源，激光的定向性强，单模光纤能以单一的模式无反射地沿轴方向传播多模光纤采用发光二极管LED产生可见光作为光源，定向性较差，光束是以多种模式在芯内不断反射而向前传播光纤输入脉冲输出脉冲单模光纤多模光纤与单模光纤输入脉冲输出脉冲多模光纤3.2.4无线传输介质——用自由空间作为传输介质来进行数据通信。特点:信号沿直线传播适用:架设或铺埋电缆或光缆较困难的地方,广泛应用于电话领域构成的蜂窝式无线电话网。分类:地面微波接力通信、卫星通信、红外线与毫米波通信电信领域使用的电磁波的频谱无线电微波红外线可见光紫外线X射线射线双绞线同轴电缆卫星地面微波

调幅无线电

调频无线电

海事无线电光纤电视(Hz)f(Hz)fLFMFHFVHFUHFSHFEHFTHF波段104105106107108109101010111012101310141015101610010210410610810101012101410161018102010221024

移动无线电（1）地面微波接力通信原理:长距离传输时每隔一段距离就需架中继站,将前一信号放大向后传。优点:频带宽、通信容量大、传输质量高、可靠性较好、投资少、见效快、灵活等。缺点:相邻站间必须直视，不能有障碍物；受气候干扰较大、保密性差、中继站的使用与维护问题等。（2）卫星通信原理：用位于36000公里高空的人造同步卫星做中继器的一种微波接力通信。优点：频带很宽,通信容量大,信号受干扰小；通信比较稳定，通信距离远。缺点：保密性较差,造价较高，具有较大的传输延迟适用：广播电视通信。（3）红外线与毫米波通信优点：价格便宜，易制造，有良好的安全性，不易被窃听。缺点：不能穿透坚硬的物体。适用：被广泛应用于短距离通信，红外线成为室内无线局域网的主要选择对象。性能双绞线同轴电缆（基带）同轴电缆（宽带）光纤地面微波卫星通信带宽/Hz<1G<100M<300M<300G0.3~300G500M距离/km<0.3<2.5<10010040~50不受限制抗强电干扰性较差高高极高差差安装难易程度易中中较难易易保密性一般好好极好差差经济性低较低较低较高中较高时延小小小小小大

几种通信介质的性能比较……………………….

3.3数据通信技术传输系统输入信息输入数据发送的信号接收的信号输出数据信源信宿发送器接收器调制解调器PC机公用电话网调制解调器数字比特流数字比特流模拟信号模拟信号输入汉字显示汉字数据通信系统源系统目的系统传输系统输出信息PC机数据通信系统的基本模型3.3.1通信信道信息、数据与信号信息(Information)

是人们对现实世界的事物的存在方式及其运动状态的认识。数据(Data)

运送信息的实体，是把事件的某些属性规范化后的表现形式。信号(Signal)

是数据传输的载体，即数据的具体物理表现，如电压、电流、磁场的强度等。雪六角形凉白色信息数据信号信息：人对雪花和马的认识数据：文字，二进制数，十进制数信号：电压，光，磁场强度

模拟信号与数字信号模拟——连续

数字——离散tt模拟信号与数字信号模拟信号的特点：波动性；持续变化；包含无穷多个值；在电信业已经被广泛使用超过100年。数字信号的特点：离散性；跃变性；包含有限个值设备性能先进，较为便宜。tt模拟数据和数字数据模拟数据模拟数据的值是某个区间内的连续值。模拟数据的物理信号容易实现，但不精确且容易受干扰。数字数据数字数据的值是某个区间内的有限个离散值。数字数据具有精确以及受扰动可以恢复的特性。tt模拟信道和数字信道信道（channel）向某一个方向传输信息的介质。模拟信道是用来传输连续的模拟信号(如正弦波信号)的信道；如果利用模拟信道传送数字数据，则必须经过数字与模拟信号之间的变换（A/D变换器Analog-To-Digitalconversion）。数字信道是用来传输离散的数字信号(如脉冲信号)的信道。DTE通过DCE与通信传输线路相连DTEDCEDCE串行比特传输信号线与控制线用户环境通信环境用户设施通信设施DTE信号线与控制线用户设施用户环境

按照DCE之间传输的信号类型，又可将通信系统分为模拟通信系统和数字通信系统：DCE之间传输模拟信号的系统是模拟通信系统；DCE之间传输数字信号的系统是数字通信系统。

数据通信性能指标数据通信系统的性能指标主要有以下几项：数据传输速率：——每秒能传速的二进制的位数。位/秒.bps或者b/s，或kb/s,Mb/s,Gb/s

等波特率(调制速率、码元速率)

——波特率（码元传输速率）：每秒传输的码元数，单位是Baud（波特）信道容量

——信道能达到的最大传输能力。单位是：位/秒.bps

误码率

——数据通信系统的传输可靠性的指标

3.3.1通信信道

数据传输速率（单位为bps）R＝1/T*log2N

b/s

T是一个数字脉冲信号(码元)的宽度（全码宽）或重复周期（归零码），单位为秒一个数字脉冲也称为一个码元（注：码元是承载数据的基本信号单元。也就是每秒钟采样次数，每个采样发送一份信息，这份信息称为码元）N为一个码元所取的有效离散值个数，也称调制电平(P42)若一个码元可取N种离散值，则该码元能携带log2N位二进制信息N一般是2的整数次幂若采用四相调制方式，则N＝4比特率与波特率的关系

信息的传输速率“比特/秒”与码元的传输速率“波特”在数量上有一定的关系。一个n进制码元所包含的信息量为I=log2N

位，所以数据传输速率的计算公式为：

C=BI=B×log2N

其中B代表波特率,即码元速率；

N

是一个码元表示的有效状态数；

C为比特率。当一个码元只能表示0或1两种状态时，比特率就等于波特率。

误码率误码率：是二进制码元在信道中被传错的概率。根据概率统计理论，此概率近似等于被传错的码元数与所传送的码元总数之比。即：

Pe=Ne/N

其中：

Ne为被传错的码元数；N为所传送的码元总数；Pe为误码率。在计算机网络通信系统中，要求误码率低于10-9。如果实际传输的不是二进制码元，需折合成二进制码元计算。信道容量信道容量：

指信道能达到的最大传输能力，即信道的最大（极限）数据传输速率。……………………….3.3信道的极限容量任何实际的信道都不是理想的，在传输信号时会产生各种失真以及带来多种干扰。码元传输的速率越高，或信号传输的距离越远，在信道的输出端的波形的失真就越严重。数字信号通过实际的信道失真不严重失真严重实际的信道（带宽受限、有噪声、干扰和失真）输入信号波形输出信号波形(失真不严重)输入信号波形实际的信道（带宽受限、有噪声、干扰和失真）输出信号波形(失真严重)奈奎斯特(Nyquist)准则在任何信道中，码元传输的速率是有限的，传输速率超过此上限，就会出现严重的码间串扰的问题，使接收端对码元的识别成为不可能。如果信道的频带越宽，也就是能过通过的信号高频分量越多，那么就可以用更高的速率传送码元而不出现干扰。理想通信道的最高码元传输速率B=2HBaud

如果编码方式的码元状态数为M，就得到了理想通信道的极限信息传输速率（即信道容量）Cmax：

Cmax=2Hlog2M(bps)

因为信道总是有噪声的，因此奈奎斯特准则给出的是理论上的上限。实际的信道所能传输的最高数据传输速率（或者最高码元速率），要明显地低于奈奎斯特准则给出上限数值。H是理想通信道的带宽，单位为赫(Hz)C是该信道最大的传输速率

C=B*I=B×log2N

香农定理香农(Shannon)用信息论的理论推导出了带宽受限且有高斯白噪声干扰的信道的极限、无差错的信息传输速率。信道的极限信息传输速率C（即传输带宽）可表达为

C=Hlog2(1+S/N)b/s

H

为信道的带宽（以Hz为单位）；S/N—信噪比，常以分贝(dB)表示

记为：信噪比(dB)=10*log10(S/N)

(dB)注意：当信噪比为30分贝时的计算方法P44香农公式表明信道的带宽或信道中的信噪比越大，则信息的极限传输速率就越高。要想提高信息的极限传输速率，或者必须设法提高传输线路的带宽，或者必须设法提高所传信号的信噪比，此外没有其他任何办法。实际信道上能够达到的信息传输速率要比香农的极限传输速率低不少。……………………….练习： 求信噪比为30分贝，带宽为4kHz

的信道的最大数据速率(信道容量)。

数据通信方式计算机内部各部件之间、计算机与各种外部设备之间、计算机与计算机之间进行通信在计算机通信系统中，组成字符的各个二进制位是否同时传输，通信方式分为:并行传输和串行传输串行方式（通常用于远距离通信）并行方式（通常用于近距离通信）串行传输数据一位位地按顺序传送，一次只能传送一位。实现容易，但传输速度慢，通常用于远程通信。与线路接口处需要有“并-串”或“串-并”转换器。串行传输按传输方向又分为：单工、半双工和全双工式。通信方式串行通信的放行性结构有三种：单向通信（单工通信）——只能有一个方向的通信而没有反方向的交互。例如：BP机双向交替通信（半双工通信）——通信的双方都可以发送信息，但不能双方同时发送(当然也就不能同时接收)。例如：对讲机双向同时通信（全双工通信）——通信的双方可以同时发送和接收信息。并行传输几位数据同时从一个设备发往另一设备，传输速度快。计算机内部常用（并行数据传输线称为“总线”）。亦用于短距传输。3.3.2模拟通信和数据通信MODEM:

数字数据模拟信号CODEC模拟数据数字信号传输损耗：衰减、延迟变形、噪声MODEMCODEM编码与调制编码：用数字信号承载数字数据或者模拟数据

例如：进行数字传输时，将模拟信号转换成数字信号的过程称为（）A.解调B.解码C.调制D.编码调制：用模拟信号承载数字数据或模拟数据

例如：进行模拟传输时，将数字信号转换成模拟信号的过程称为（）A.编码B.调制C.解码D.解调

3.3.3多路复用技术多路复用技术在数据通信系统或计算机网络系统中，传输的介质的带宽或容量往往超过传输单一信号的需求，为了有效的利用通信线路，一个信道可同时传输多路信号，即多路复用技术共享信道信道复用技术复用(multiplexing)是将多个信源的彼此无关的信号，组合在一条物理信道上进行传送的技术。多路复用的目的：充分利用昂贵的通信线路，尽可能地容纳较多的用户传输较多的信息。信道A1A2B1B2C1C2信道信道A1A2B1B2C1C2复用分用(a)不使用复用技术(b)使用复用技术常用的多路复用技术有：频分多路复用（FDM，FrequencyDivisionMultiplexing）（最常用）时分多路复用TDM，TimeDivisionMultiplexing）（最常用）波分多路复用（WDM，WavelengthDivisionMultiplexing）（对光纤而言）1.频分多路复用FDM频分多路复用FDM在物理信道的可用带宽超过单个原始信号所需的带宽情况下，可将该物理信道的总带宽分割成若干个与传输单个信号带宽相同或略宽的子信道。每个子信道传输一路信号。所有用户在同样的时间占用不同的带宽资源。多路信号在频分复用前，先要通过频谱搬移技术或不同的载波频率进行调制，以保证信号的带宽不重叠频分复用FDM频分复用的用途：主要用于模拟信道的复用。如有线电视频分多路复用的实现过程带宽进行分割，并利用载波调制技术，实现原始信号的频谱迁移，使得多路信号在整个物理信道带宽允许的范围内实现频谱上的不重叠。为了避免两个相邻频段的信号互相干扰，频段之间要保留一定的隔离频带，称为保护带。频分多路复用技术的特点频分多路复用使信道在同一时刻能同时独立传送多路信号，每路信号占用不同的频带；在线路上传输的是各路信号经过调制后的叠加在一起的复合信号。频分多路复用技术适用于宽带网络。要求传输介质的可用带宽超过各路信源所需带宽的总和：

B＞∑fi……………………….2.时分多路复用TDM

时分多路复用TDM即将一条物理信道按时间分成若干个时间片轮流地分配给多个信号使用所有用户在不同的时间占用同样的频带宽度。当介质能达到的位传输速率超过传输数据所需的数据传输率时，可使用TDM可以传输数字信号，也可以传输模拟信号对于模拟信号，可以把FDM和TDM结合使用2.时分多路复用TDM时分复用分为同步时分多路复用时间片时预先分配好的，固定不变异步时分复用允许动态的分配传输介质的的时间片2.时分多路复用TDM为了有效地利用传输线路，一个传输系统，可以频分成多条子信道，每条子信道再利用时分复用技术来细分，然后发送到线路上。美国和日本等国采用北美体制，以T1

为一次群。中国采用欧洲体制，以E1

为一次群。2.时分多路复用TDMT1BELL系统的T1载波使用PCM和TDM技术，使24路采样声音信号复用一个通道时分复用帧T

CH1

CH2

CH3…

CH15

CH16

CH17

CH24CH0…8bitt时分复用帧时分复用帧T=125us24个话路第193位是帧编码7位数据＋1位控制信号2.时分多路复用TDMT1BELL系统的T1载波使用PCM和TDM技术，使24路采样声音信号复用一个通道每帧除了192位（24x（7+1））位之外，还有1位是帧控制位，每帧用125us，T1系统的数据传输速率是1.544Mbps时分复用帧TCH1CH2CH3…CH15CH16CH17CH24CH0…8bitt时分复用帧时分复用帧T=125us24个话路第193位是帧同步位7位数据＋1位控制信号2.时分多路复用TDME1ITU建议的一种2.048Mbps速率的PCM载波标准,30路8位数据，开始处有8位做同步用，中间有8位做信令，每帧共256位，一帧也用125us,所以传输速率是2.048Mbps时分复用帧TCH0CH1CH2…CH15CH16CH17CH30CH31CH0…8bitt时分复用帧时分复用帧T=125us15个话路15个话路信令同步补充：单位之间的关系1K=1031M=106(M兆)1G=1091S=103ms=106us波分复用WDM波分复用就是光的频分复用，它利用了光具有不同的波长的特征。原理：

利用波分复用设备（如衍射光栅）将不同信道的信号调制成不同波长的光，并复用到光纤信道上。在接收方，采用相同设备分离不同波长的光。3.3.4异步传输和同步传输通信过程中收、发双方必须在时间上保持同步码元之间由码元组成的字符或数据块之间在起止时间上同步例如：努力03463214转换成二级制后接受方怎么保证收到的第一部分是努接下来是力实现字符或数据块之间在起止时间上同步的常用方法异步传输同步传输1.异步传输

异步传输即群同步传输一次只传一个字符（5～8位组成），每个字符用一位起始位引导，一位停止位结束。起始位为“0”，占一比特时间；停止位为“1”，占1到2比特时间数据可发时，发送方可发连续的的停止位（空闲位）接收方根据“1”到“0”的跳变来判别一个新字符的开始异步通信时不要求接收端时钟和发送端时钟同步。发送端发送完一个字节后，可经过任意长的时间间隔再发送下一个字节。异步通信简单便宜，但有额外开销

2.同步传输同步传输时，为了使接收方能判定数据块的开始和结束，必须在每个数据块的开始和结束各加一个帧头和帧尾加有帧头和帧尾的数据称为一帧同步通信要求接收端时钟频率和发送端时钟频率一致。发送端发送连续的比特流。根据帧头和帧尾的特性，同步传输分为面向字符的面向位的2.同步传输

面向字符的同步传输每个数据块以一个或多个同步字符（SYN）作为开始帧尾是一个唯一的控制字符接收方判别到SYN字符后，就可接收数据块，知道发现帧尾字符为止IBM公司的二进制同步规程BSC2.同步传输面向位的同步传输把数据块作为位流而不是字符流来处理帧头和帧尾都用01111110标志表示为了避免在数据块中出现01111110标志，采用零比特填充法/位插入ISO的高级数据链路控制规程HDLCIBM公司的同步数据链路控制规程SDLC3.4数据编码

除了模拟数据的模拟信号直接输出，其他都需要编码：如下图数字数据模拟信号调制器模拟数据数字信号PCM编码器数字数据数字信号数字发送器3.4.1数据编码技术

1.数字数据的数字信号编码

2.模拟数据的数字信号编码

1.数字数据的数字信号编码数字信号可以直接采用基带传输基带传输就是在线路中直接传送数字信号的电脉冲近距离的局域网通常采用基带传输,一种最简单的传输方式基带传输时，需要解决数字数据的①数字信号表示以及收发两端之间的②信号同步问题1.数字数据的数字信号编码数字数据的数字信号表示不归零码单极性双极性归零码单极性双极性收发两端之间的信号同步问题

曼彻斯特查分曼彻斯特

1.数字数据的数字信号编码不归零码在一个码元的全部时间发出或不发出电流，每一位编码占用了全部码元的宽度缺点是码元之间无间隙，不易识别

1.数字数据的数字信号编码单极性不归零码0：无电压1：恒定的正电压每一个码元的中间点时采样时间，判决门限是半幅度电平

1.数字数据的数字信号编码双极性不归零码0：恒定的负电压1：恒定的正电压正负的幅度相等判决门限为0电平接收方可使用零判决器或正负判决器判定

1.数字数据的数字信号编码归零码归零码的脉冲较窄，根据脉冲宽度与传输频带宽度成反比的关系，归零码在信道上占用的频带比较宽

1.数字数据的数字信号编码单极性归零码1：发出正电流，但持续时间短于一个码元的时间宽度（窄脉冲）0：完全不发送电流

1.数字数据的数字信号编码双极性归零码1：发正的窄脉冲0：负的窄脉冲两个码元的间隔时间可以大于一个窄脉冲的宽度取样时间是脉冲的中心不归零编码（NRZ）负电平用于表示一个二进制值，正电平用于表示另一个二进制值由比特值决定信号的电平。NRZ码是最容易实现的，实际上是直接将计算机发出的信号加到通信线路上，未作任何处理，代价也最低。但NRZ码的缺点是接收方无法判断一位的开始和结束，即不具备同步特性。主要用于计算机内部通信。

1.数字数据的数字信号编码同步过程是指接收端要按发送端发送的每个码元的重复频率及起止时间来接收数据，在接收过程中还要不断的校准时间和频率两种同步方法：位同步群同步位同步外同步自同步曼彻斯特和查分曼彻斯特群同步1.数字数据的数字信号编码位同步接收端对每一位数据都要和发送端保持同步外同步接收端的同步信号事先由发送端送来，即发送端发送数据前先发送一串同步时钟脉冲，接收端按照这一时钟脉冲频率和时序锁定接收端的接收频率，以便在接收数据的过程中与发送端保持同步自同步从数据信号波形中提取同步信号，如（差分）曼彻斯特编码

1.数字数据的数字信号编码曼彻斯特编码每一位的中间有跳变跳变既作为时钟信号又作为数据信号1：由高到低的跳变0：由低到高的跳变差分曼彻斯特编码每一位的中间有跳变跳变只作为时钟信号1：开始时无跳变0：开始时有跳变曼彻斯特编码

每个比特的中间位置处都存在一个跳变。这种中间处的跳变既含有时钟信息，也含有数据信息：从低到高的跳变代表0，从高到低的跳变代表1(注意有些系统也可能相反)。10110001差分曼彻斯特编码

比特中间位置处的跳变仅含有时钟信息。在比特间隔开始处如果出现跳变表示0，如果没有跳变表示1。

1.数字数据的数字信号编码曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码的特点每一个码元都被调制成两个电平，所以数据传输速率只有调制速率的1/2，对信道的带宽有更高的要求具有自同步和良好的抗干扰能力在局域网中广泛使用

1.数字数据的数字信号编码群同步/异步传输传输的信息被分成若干群群以字符为单位，每个字符前有起始位，后有停止位数据传输中，字符可顺序的出现在比特流中，字符间的间隔是任意的（即异步定时），但字符中的各比特用固定的时钟频率传输字符间的异步定时和字符中比特间的同步定时，是群同步传输的特征因为每个字符以起始位和停止位加以分隔，也叫“起－止”式传输

1.数字数据的数字信号编码群同步传输规则中每个字符的组成1位起始位，用逻辑0表示5－8位数据位，即要传输的字符内容1位奇偶校验位，用于检错，该部分可以不选1－2位停止位，以逻辑1表示；同时用作字符间隔

1.数字数据的数字信号编码群同步传输的优缺点优点：实现简单只需保持每个字符的起始点同步，在群内按约定的频率进行位的接收就可以缺点：编码效率和信道利用率低需要添加起始位、校验位和停止位等附加位所以，一般用于低速数据传输的场合2.模拟数据的数字信号编码对模拟数据进行数字信号编码均采用脉码调制PCM(PulseCodeModulation)体制。PCM通常对声音信号进行编码PCM以采样定理为基础，该定理从数学上证明：若对连续变化的模拟信号进行周期性采样，只要采样频率(Fs)大于等于有效信号最高频率(Fmax)或其带宽(Hs)的两倍。则采样值便包含原始信号的全部信息，利用低通滤波器可以从这些采样中重新构造出原始信号

Fs(＝1/Ts)2Fmax

或Fs2HsFs

为采样频率Fmax

有效信号最高频率

2.模拟数据的数字信号编码信号数字化的转换过程包括采样以采样频率把模拟信号的值采出量化使连续模拟信号变为时间轴上的离散值，即把采样的值按量级“取整”得到的是一个不连续的值通常采用128或256个量化等级，即用7位或8位二进制数码表示，这样的二进制码组称为一个码字，其位数称为字长编码将离散值编成一定位数的二进制数码（1）采样每隔一定的时间间隔，把模拟信号的幅值取出来作为样值来代表原信号。采样频率f≥2fm

。（2）量化为了将模拟信号进一步离散化，将幅值划分成n个量化级。把采样所得到的样值用取整或四舍五入等方法归并到某个临近的整数幅值。（3）编码用一定位数的二进制数字来表示量化后的幅值，其位数称为字长。字长=log2n“数字-数字”编码使用各种“数字数据-数字信号”编码技术将二进制数字转换为数字信号进行传送。2.模拟数据的数字信号编码利用PCM发送数据的过程发送端利用PCM进行信号变换，将模拟信号变成二进制数码脉冲序列信道传输数字信号在接收端，先进行译码，将二进制数码转换成代表原来模拟信号的幅度不等的量化脉冲再经过滤波，就可使幅度不同的量化脉冲还原成原来的模拟信号2.模拟数据的数字信号编码例：设语音数据的频率为4000Hz，若使用PCM进行编码，采用128个量化等级，则语音信号的传输速率为多少？Log2128=log227=72×4000/s×7b＝56000bps＝56Kbps习题：PCM用于数字语音系统声音数据通常限于4000Hz以下的频率，声音数字化时常采用128个量化级。问题：每秒采样多少次可完整地表示声音信号的特征?信道的数据传输速率应达到多少？……………………….数字数据的模拟信号编码在计算机通信网中，为了利用廉价的公共电话交换网（模拟信道）进行远程通信，必须使用调制解调器进行信号变换。调制器：把要发送的数字信号转换为频率范围在300~3400Hz之间的模拟信号（载波信号，载波通常是正弦波或余弦波），以便在电话用户线上传送。解调器：把电话用户线上传送来的模拟信号转换为数字信号。PSTN

所有调制技术均涉及载波信号的下列一个或多个参数的变化：振幅、频率和相位。振幅调制振幅调制又称振幅键控(ASK)，就是用被传输的数字数据去调制载波信号的振幅。若载波信号为Acos(2πft+θ)

，则振幅调制信号可以表示为：振幅调制数字数据数字数据为1数字数据为0频率调制频率调制又称频率键控(FSK)，就是用被传输的数字数据去调制载波信号的频率。若载波信号为Acos(2πft+θ)

，则频率调制信号可以表示为：数字数据为1数字数据为0频率调制数字数据相位调制相位调制又称相位键控(PSK)，就是用被传输的数字数据去调制载波信号的相位。若载波信号为Acos(2πft+θ)

，则相位调制信号可以表示为：数字数据相位调制数字数据为1数字数据为0三种类型的调制01001011代码脉冲编码1.振幅调制2.频率调制3.相位调制四相位PSK我们还可以采用四种相位变化方式，让每一种变化代表两个比特(4-PSK)。此时我们可以用两倍于2-PSK的速率传输数据。正交振幅调制一种常用于ADSL（非对称数字用户线路）和无线通信的模拟信号传输技术。振幅调制(ASK)和相位调制(PSK)技术的综合(同时改变正弦波三个特性中的振幅和相位)。……………………….2.模拟数据的数字信号编码利用PCM发送数据的过程发送端利用PCM进行信号变换，将模拟信号变成二进制数码脉冲序列信道传输数字信号在接收端，先进行译码，将二进制数码转换成代表原来模拟信号的幅度不等的量化脉冲再经过滤波，就可使幅度不同的量化脉冲还原成原来的模拟信号2.模拟数据的数字信号编码数字传输的优点抗干扰性强在模拟通信中，很难完全把加在有用信号上的干扰和噪声去除，因此信号的信噪比将降低在数字传输中，可以很容易的去除：干扰噪声和有用信号的叠加只要不小于或不大于某一门限值，就仍可再生为1或0保密性好信息被数字化后，产生一个二进制数字编码序列I(t)，可以将I(t)与数字密码机产生的二进制密码序列C(t)，进行“模2加”运算，得到传送序列B(t)。只要不知道C(t)，就无法知道I(t)。C(t)可以任意变换，增强保密性2.模拟数据的数字信号编码数字传输的缺点比模拟信号占有更宽的频带数字设备和联网技术比较复杂与现有的模拟通信设备之间存在一些矛盾3.4.2调制解调器很高带宽的中心长途干线数字的，光纤

本地回路本地回路长途干线数字的，光纤长途干线数字的，光纤(a)电话系统端局长途局中心交换局调制解调器(b)利用电话系统传输数字信号调制解调器端局有CODEC编码解码器3.3.2模拟通信和数据通信MODEM:

数字数据模拟信号CODEC模拟数据数字信号传输损耗：衰减、延迟变形、噪声MODEMCODEM3.4.2调制解调器Modem将数字信号变成模拟信号，送到本地回路上传输CODEC将模拟信号变成数字信号，送到干线上传输到达目的地后进行相反的过程3.4.2调制解调器传输线路存在三个主要问题衰减信号传播过程中能量的损失，可用分贝/公里表示能量损失的数量与频率有关；信号不是一个简单的波形，而是傅立叶级数中的一些分量，每个分量衰减的程度不一样延迟畸变不同的分量在线路上的传播速度也不同，这会导致信号的畸变噪声热噪声是由线路中电子的随机运动而引起的，是不可避免的串音是由于两根相聚太近的线路的感应耦合而引起的脉冲噪声是由于尖峰干扰或其它原因引起的，会淹没掉一位或多位数字数据3.4.2调制解调器1.模拟用户线路的调制解调器2.数字用户线路1.模拟用户线路的调制解调器调制解调器如果一个设备接受一个位序列作为输入，并且产生一个经过调幅、调频、调相三种方法中的一种或多种方法调制出的载波输出，则这样的设备称作Modem位于计算机（数字）和电话系统（模拟）之间调制解调器的作用调制解调器(modem)包括：调制器(MOdulator)：把要发送的数字信号转换为(频率范围在300~3400Hz之间的)模拟信号，以便在电话用户线上传送。解调器(DEModulator)：把电话用户线上传送来的模拟信号转换为数字信号。调制解调器的作用（续）调制器的主要作用就是个波形变换器，它把基带数字信号的波形变换成适合于模拟信道传输的波形解调器的作用就是个波形识别器，它将经过调制器变换过的模拟信号恢复成原来的数字信号。若识别不正确，则产生误码。在调制解调器中还要有差错检测和纠正的设施。

几种最基本的调制方法调制就是进行波形变换（频谱变换）。正弦载波1000Hz～2000Hz范围内的一个连续波正弦载波的振幅、频率或相位被调制后可用来传输信息最基本的二元制调制方法有以下几种：调幅(AM)：载波的振幅随基带数字信号而变化。调频(FM)：载波的频率随基带数字信号而变化。调相(PM)：载波的初始相位随基带数字信号而变化。

1.模拟用户线路的调制解调器调制解调器的采样频率为了获得更高的速度，可以增加采样频率但仅仅增加采样频率是不可能的，奈氏准则表明采样频率超过信号最高频率的两倍是没有意义的大多数Modem的采样频率为2400次/秒，或者说2400Baud一个nBaud的线路传输n码元/秒1.模拟用户线路的调制解调器几个基本概念重温带宽在最小衰减的情况下能够通过这种介质的频率范围，是介质的物理特性，单位为Hz波特率/码元率每秒钟的采样次数。码元每个采样发送一份信息，这份信息称为码元。调制技术决定了每个采样的位数，即每个码元携带的信息量位速率/数据传输速率一条信道上发送的信息的数量位速率=每秒采样数*每个采样的位数一种正交调制QPSK如果调相时，使用四种相移，即一个码元可能是4个状态中的一个，也就是说一个码元可承载2位二进制数，这使数据传输率是波特率的两倍，这种技术叫QPSK正交相移健控这个显示振幅和相位的图形叫星座图一种正交调制QAM-16QAM(QuadratureAmplitudeModulation)r(r,)可供选择的相位有12种，而对于每一种相位有1或2种振幅可供选择。由于4bit编码共有16种不同的组合，因此这16个点中的每个点可对应于一种4bit的编码。若每一个码元可表示的比特数越多，则在接收端进行解调时要正确识别每一种状态就越困难。模拟用户线路的调制解调器一个码元表示的比特数越多，数据传输率越高，则星座中的点就越多，这样即使很小量的噪声也会导致一个错误。为了降低出错的可能性，高速Modem都有纠错机制，一般是在每个采样中增加一些额外的位纠错，这种方案称为TCM格子架编码调制几种不同的Modem的速度计算V.32Modem使用了32个星座点，每个码元传输4个数据位和1个校验位，在2400Baud上可获得9600bps(带纠错特性)V.32bisModem使用了QAM-128星座，共128个星座点，每个码元传输6个数据位和1个奇偶校验位，在2400Baud上可获得14400bps(带纠错特性)。如传真ModemV.34电话Modem每个码元传输12个数据位，在2400Baud上可获得28.8KbpsV.34bisModem每个码元传输14个数据位，在2400Baud上可获得33.6Kbps调制解调器的速率为了进一步提高数据传输率，许多Modem在传输数据前，先对数据进行压缩另外，所有的Modem在开始传输数据之前，先对线路进行测试，如果发现线路的质量不好，则退回到低一点的速率上（低于标定的最大速率），因此，有效速率可能会低于、等于或高于正式标定的速率所有的Modem都使用全双工的方式工作，两个方向上使用不同的频率调制解调器的速率目前调制解调器的信息传输速率已很接近于电话系统香农的信道容量极限（35Kbps）了。35Kbps由电话系统中本地回路的平均长度决定要提高信息传输速率，只能设法提高信噪比。在电话的用户线上，最大的噪声来自模拟到数字的模数转换所带来的量化噪声。调制解调器的速率当连接的一端是数字传输的时候，即取消了一个本地回路，是则最大速率就可以增加一倍，达到70Kbps如果两个家庭用户使用Modem和模拟线路来连接，则最大速率只能是33.6Kbps但实际使用的Modem的速率为56Kbps，这与奈氏准则有关电话信道的宽度大约为4000Hz（包括防护频段），每个采样的位数是8，其中一位被用于控制，所以

数据传输率=8000*7=56Kbps在欧洲，所有的8位，都给用户使用，达到64Kbps调制解调器的速率选择56Kbps作为国际标准，这种Modem的标准称为V.90V.90Modem提供了33.6Kbps的上行信道（从用户到ISP），56Kbps的下行信道（从ISP到用户）V.92Modem提供了48Kbps的上行信道2.数字用户线路电话公司（LEC）利用本地回路提供新的数字服务，所提供的带宽比标准的电话服务要多的多，这种服务成为宽带xDSL是广泛使用的服务，DSL是数字用户线(DigitalSubscriberLine)的缩写。而字母x表示DSL的前缀可以是多种不同字母，用不同的前缀表示在数字用户线上实现的不同宽带方案xDSL

的几种类型ADSL(AsymmetricDigitalSubscriberLine)：非对称数字用户线HDSL(HighspeedDSL)：高速数字用户线SDSL(Single-lineDSL)：1对线的数字用户线VDSL(VeryhighspeedDSL)：更高速数字用户线DSL：ISDN用户线。最为流行的是ADSLxDSL电话系统中的端局有一个滤波器，把来自本地回路的300Hz和3400Hz的信号滤掉xDSL工作的诀窍是，近来的线路被连到另一种交换机上，这种交换机没有滤波器。可以充分发挥本地回路的全部承载能力，而不在限制在3100Hz带宽内本地回路的能力依赖于几个方面的因素：长度、粗细和综合质量xDSL该图说明：当电话公司承诺提供某一个速度的传输率是，同时也划定了一个以端局为中心的圆，超出了这个圆就无法提供这样的服务速度越低，圆的半径就越大，从而覆盖面就越广m1000400030002000102030405060005000Mbps3类UTP用于DSL时带宽与距离的关系xDSL的设计目标必须在现有的3类UTP本地回路上工作不能影响用户原来的电话机和传真机必须比56Kbps还要快这些服务应该是可用的，并且按月租而不是分钟方式收费，ADSL最初的ADSL服务是AT&T公司提供的工作原理将本地回路上可供使用的频谱（约1.1MHz）分成三个频段（频分多路复用）：POTS：传统的简单电话服务上行数据流：从用户到端局下行数据流：从端局到用户ADSL采用的调制技术我国采用的是离散多音调调制/离散的多信道调制DMT(DiscreteMulti-Tone)，它采用频分复用的方法。DMT被美国ANSI选择为ADSL的标准。离散多音调制DMTDMT将本地回路上约1.1MHz的带宽分成256条独立的子信道（每个子信道带宽为4kHz），其中0信道用于POTS1-5没有使用，为了避免语音信号和数字信号相互干扰剩下的250条信道中，1个用于上行控制，1个用于下行控制，其余全部用于用户数据一般32条用做上行数据流，其余用做下行数据流ADSL的标准允许的速度可达到下行8Mbps，上行1Mbps，但供应商通常提供512Kbps的下行速率和64K的bps上行速率（标准服务）及1Mbps的下行速率和256Kbps的上行速率（高级服务）。ADSL采用的调制技术每一条信道使用QAM调制方法发送实际的数据，采样频率为4000Baud，每个波特传输15位，若有224条下行信道，则下行速率=4000*15*224=13.44Mbps但信道不可能这样理想，但较高质量的回路上8Mbps是可能的系统监视每一条信道的线路质量，必要时会调整数据传输率，所以不同的信道会有不同的数据传输率G.992.2

一种不需要分离器的设备的标准，非正式名称为G.lite部署结构与上图一样，只不过没有分离器（分离器需要电话公司的技术人员安装）现在的电话线可以直接使用，只需在电话或者ADSLModem与电话线的每个插孔中插入一个微滤波器电话的滤波器是一个低通滤波器，消除了3400Hz以上的频率成分ADSL的滤波器是一高通滤波器，消除了26KHz一下的频率成分系统的可靠性不如带分离器的系统，速度仅能达1.5Mbps3.5数据交换技术

3.5.1电路交换

3.5.2报文交换

3.5.3分组交换

3.5.4高速交换

3.5.5交换技术的比较3.5数据交换技术数据经过编码以后在通信线路上传输的最简单形式是在两个互连的设备之间直接进行数据通信两部电话机只需要用一对电线就能够互相连接起来。

3.5数据交换技术5部电话机两两相连，需10对电线。N部电话机两两相连，需N(N–1)/2对电线。当电话机的数量很大时，这种连接方法需要的电线对的数量与电话机数的平方成正比。

3.5数据交换技术通常将信源和信宿称为网络站；将提供中间通信的设备称为节点中间节点不关心数据的内容，而是提供一种交换功能，使数据从一个节点传到另一个节点，直至目的地节点以某种方式用传输链路相互连接起来，每个站都连接到一个节点上，这些节点的集合称为通信网络如果所连接的设备是计算机和终端，则节点集加上一些站就构成了计算机网络3.5数据交换技术交换网络的拓扑结构H2H4H5H3H1“交换”的含义在这里，“交换”(switching)的含义是：转接——把一条线转接到另一条线，使它们连通起来。从通信资源的分配角度来看，“交换”就是按照某种方式动态地分配传输线路的资源。3.5数据交换技术按照所使用的数据传输技术划分，交换网络分为电路交换网报文交换网分组交换网3.5.1电路交换电路交换网是使用电路交换的典型例子利用电路交换传输数据期间，在源节点和目的节点之间有一条利用中间节点构成的专用物理连接线路，直到数据传输结束如果两个相邻节点之间的信道容量很大，则这两个相邻节点之间可以复用多条电路电路交换的原理电路交换必定是面向连接的。

电路交换的三个阶段：电路建立/建立连接在传输数据之前，先要经过呼叫过程建立一条端到端（站到站）的电路若由于暂时的阻塞或永久性的故障，所有途径都试过后仍不能建立连接，则不能传输数据电路交换的原理数据传输在传输过程中，所建立的电路交换必须始终保持连接状态这种数据传输有最短的传播延迟，没有阻塞问题，除非有意外的线路或节点故障而使电路中断电路拆除/释放连接通信的一方发出拆除请求，然后逐节拆除到对方节点被拆除的信道空闲后，可以被其它通信使用电路交换的优缺点优点数据传输可靠、迅速数据不会丢失且保持原来的序列缺点电路空闲时的信道容量被浪费/通信线路的利用率很低当数据传输阶段不长时，电路建立和拆除所用的时间得不偿失适用于高质量的大量数据传输的情况这种通信方式的计费方法一般按预定的带宽、距离和时间来计算

3.5.2报文交换如果端点之间交换的数据是随机性和突发性的，采用电路交换就会导致信道容量和有效时间的浪费报文交换的原理报文交换的数据传输单位是报文报文是站点一次性要发送的数据块，长度不限且可变站点发送的报文带有目的地地址，网络节点根据报文上的目的地地址，把报文发送到下一个节点，一直逐个节点地转送到目的节点报文交换不需要在两个站点之间建立专用通路，传送方式采用“存储－转发”方式每个节点在接收下整个报文并检查无错误后，就暂存这个报文，然后利用路由信息找出下一个节点的地址，再把整个报文传送给下一个节点，因此端与端之间无须先通过呼叫建立连接报文交换的原理报文交换的节点通常是一台小型计算机，具有足够的存储容量缓存进入的报文（电路交换网中的节点是一个电子的或机电结合的交换设备，发送和接收数据一样快）一个报文在每个节点的延迟＝接收报文所需的时间＋向下一个节点转发所需的排队延迟时间报文交换的优点线路利用率高许多报文可以分时共享两节点之间的通道，对于同样的通信量来说，对线路的传输能力要求低在电路交换网上，当通信量很大时，就不能接收新的呼叫。而报文交换网可以，但传送延迟会增加报文系统可以把一个报文发送到多个目的地，而电路交换很难做到这一点报文交换的优点报文交换网络可以进行速度和代码的转换，电路交换网很难做到报文交换网中，不同传输速率的站可以互连报文交换网还可以转换数据的格式，如ASCII->EBCDIC报文交换的缺点不能满足实时交互的通信要求，报文经过网络的延迟时间长且不定。所以，不能用于语音连接，也不适合交互式终端到计算机的连接有时节点收到过多的数据而无存储空间或不能及时转发时，就不得不丢弃报文发出的报文不能按顺序到达目的地

3.5.2报文交换计费一般时根据通信的流量和时间来计算报文交换已不再使用3.5.3分组交换分组交换将一个报文分成若干个分组，分组中包括数据和目的站地址，每个分组的长度有一个上限，典型的最大长度时数千位使每个节点所需的存储能力降低了分组可以存在内存，而不是硬盘上，提高了交换速度分组交换适用于交互式通信分组交换的具体过程可以分为虚电路交换和数据报交换1.虚电路方式为进行数据传输，网络的源节点和目的节点之间先要建立一条逻辑通路每个分组包括数据和一个虚电路标识符在路径上的每个节点根据虚电路标识符转发数据，不再需要路由选择判定数据传输结束后，由某一个站用清除请求分组来结束这次连接1.虚电路方式无论何时，一个站都能和任何站建立多个虚电路，也能与多个站建立虚电路。因为这条电路不是专用的，所以叫虚电路每条虚电路支持两个端点之间的数据传输，两个端点之间也可以有多条虚电路为不同的进程服务，这些虚电路的实际路由可以相同，也可能不同虚电路方式的特点在数据传送之前先建立站与站之间的一条路径这条路径不是专用的，分组在每个节点上仍然需要缓冲，并在线路上进行排队等待输出2.数据报方式当某一个站点要发送一个报文时，先把报文分成若干个带有序号、数据和地址信息的分组，每个分组被称为数据报。各个数据报被依次送到网络节点上一个节点收到一个数据报后，根据数据报中的地址信息和节点所存储的路由信息，找出一个合适的出路，把数据报发送到下一个节点各节点随时根据网络流量、故障等情况选择路由，各数据报所走的路径可能不相同，也不一定按发出顺序到达目的地，有的可能会在途中丢失提供数据报服务的特点H1H5H2H4H3ACDBH6E分组交换网H1

向

H5

发送分组H2

向

H6

发送分组路径可能变化网络随时接受主机发送的分组（即数据报）网络为每个分组独立地选择路由。提供数据报服务的特点H1H5H2H4H3ACDBH6E分组交换网网络尽最大努力地将分组交付给目的主机，但网络对源主机没有任何承诺。提供数据报服务的特点H1H5H2H4H3ACDBH6E分组交换网网络不保证所传送的分组不丢失也不保证按源主机发送分组的先后顺序以及在时限内必须将分组交付给目的主机提供数据报服务的特点H1H5H2H4H3ACDBH6E分组交换网当网络发生拥塞时网络中的结点可根据情况将一些分组丢弃提供数据报服务的特点H1H5H2H4H3ACDBH6E分组交换网数据报提供的服务是不可靠的，它不能保证服务质量。实际上“尽最大努力交付”的服务就是没有质量保证的服务。两种服务的思路来源不同虚电路服务的思路来源于传统的电信网。电信网负责保证可靠通信的一切措施，因此电信网的结点交换机复杂而昂贵。数据报服务力求使网络生存性好和使对网络的控制功能分散，因而只要求网络提供尽最大努力的服务。可靠通信由用户终端中的软件（即TCP）来保证。

数据报服务与虚电路服务之争让网络只提供数据报服务就可大大简化网络层的结构。

但技术的进步使得网络出错的概率已越来越小，因而让主机负责端到端的可靠性不但不会给主机增加更多的负担，反而能够使更多的应