第三章 物理层(2)

3.1 数据通信的理论基础3.2 数据传输技术3.3 通信交换技术3.4 物理层接口第三章

数据通信与物理层（2）03.3 通信交换技术1）通信交换技术的概念

2）通信交换技术的分类

3）通信交换技术的比较11）通信交换技术的概念 网络连接的演变过程全连接方式中心交换方式多结点互连/交换方式（通信传输子网）

通信交换技术需要解决的问题2全连接方式用户1用户2Point-to-Point3通信线路的数量N个用户每个用户有（N-1）条线路与其他用户相连一条线路连接2个用户总共需要N(N-1)/2条线路通信线路的传输距离-信号衰减通信网络的运行、管理和维护完全连接的问题4中心交换方式交换结点用户1用户25中心交换方式的问题通信线路大大减少（N条）不可靠性大大增加中心交换结点是单一故障点（全网瘫痪）仍然不能解决传输距离限制问题6多结点互连/交换方式S1S2S3共享信道用户1用户27通信传输子网S1S2S3共享信道8通信交换技术需要解决的问题如何通过通信传输子网实现数据传输通信传输子网由通信线路和交换结点组成交换结点的功能连接通信线路实现传输过程中数据的存储/转发数据存储：缓存功能数据转发：路径选择功能92）通信交换技术的分类电路交换（CircuitSwitching）从信源到信宿建立一条物理连接通道报文交换（MessageSwitching）整块数据从源到宿由交换结点逐一中转分组交换（PacketSwitching）将数据拆分成分组，依次从源到宿经交换结点转发

10电路交换举例AEFCDBaaaaa独占信道S1S2S3aaaaaa此时F不能与D通话A与E通话11电路交换的特性建立端到端的物理连接花费呼叫时间在保持连接期间双方独占信道没有冲突有可能浪费信道资源直到发出撤除连接申请才会释放被占用的信道资源信道资源的利用效率较低12报文交换举例（1）AEFCDB存储转发S1S2S3A向E发送电报aaaF向D发送电报fff13报文交换举例（2）AEFCDB存储转发S1S2S3aaaA报文到达S1fffF报文到达S314报文交换举例（3）AEFCDB存储转发S1S2S3aaaA报文到达S2fffF报文到达S215报文交换举例（4）AEFCDB存储转发S1S2S3aA报文到达S3aafffF报文到达S316报文交换举例（5）AEFCDB存储转发S1S2S3aA报文到达EaaaF报文到达Efff17报文交换的特性整块数据逐站存储转发对报文的长度没有限制，对于大块数据占用存储空间大占用信道时间长延迟较大，不能实现交互式通信18分组交换举例AEFCDBaaafafa共享信道S1S2S3aaaaafaaffffffffffA向E发送数据F向D发送数据affaaffaa19分组交换的特性分组的长度有上限控制，各自独立传输占用信道时间短占用缓存空间小信道共享可充分利用信道资源有可能发生资源（信道和结点）占用冲突203）通信交换技术的比较分组交换的优点比报文交换的延迟小比电路交换的效率高适于计算机网络通信分组交换的缺点仍然有延迟，不能满足实时多媒体通信的服务质量需要解决冲突检测、拥塞控制和纠错重发等问题213.4 物理层接口1）物理层接口的地位和作用2）传输媒体3）局域网接口

4）广域网接口5）物理层网络设备6）网络连接举例22将数据帧转换为适于某种传输媒体传输比特流的接口。物理层数据链路层网络层传输层应用层比特流传输媒体（通信信道）物理层接口1）物理层接口的地位和作用232）传输媒体有线传输双绞线同轴电缆光纤无线传输微波卫星移动通信24双绞线用于话音传输1类：只能用于话音的模拟传输2类：可用于数据传输，速率达1Mbps用于计算机局域网的数据传输3类（10Mbps）4类（20Mbps）5类（100Mbps）6类（1000Mbps）UTP25同轴电缆75

（CATV)用于模拟传输（FDM），称为宽带电缆50(10Base5/10Base2)用于数字传输，称为基带电缆粗缆：10Mbps,500m,100站点细缆：10Mbps,185m,30站点价格贵局域网使用被双绞线取代长途传输被光纤取代26光纤多模光纤在介质内部以不同反射角传播。采用发光二极管作为光源产生莹光（可见光），定向性较差，在给定波长上，通过反射，以多种模式进行传输，多模光纤的传输距离一般在2km以内。单模光线在介质内部无反射。采用注入型激光二级管作为光源产生激光，激光的定向性强，在给定的波长上，只能以单一的模式进行传输，其传输距离可达100km27光纤系统的特点传输速度极快，大容量的传输数据。可靠性高，抗干扰能力强，差错率低。

光纤是非金属介质材料，具有很强的抗电磁干扰能力。

安全性保密性好。

光信号束缚在光纤芯子中传输，在芯子外很快衰减，这样不会产生光纤间的串光现象。

体积小、重量轻、柔软便于铺设。例如：18芯的光缆每公里约重150kg，而18芯同轴电缆每公里约重11吨。

原材料丰富28微波沿直线传播，用微波塔中继微波在计算机网络中的作用广域网长途电信主干（逐渐被光纤取代）园区网或城域网网络互连物理传输手段之一要求两个端点之间的直视距离上无任何遮挡物与光纤互补29卫星地球同步卫星C波段36Mbit/sKu波段

54Mbit/s低轨道卫星适用于大覆盖范围以及地形复杂的边远地区通信，与地面传输网络互补30无线/移动目前主要用于话音通信技术发展第一代：模拟集群第二代：数字集群（CDPD和GSM）GPRS速度：115.2Kbit/s第三代：CDMA2000、WCDMA、TD-SCDMA

速度：473Kbit/s在计算机网络中的应用移动接入313）局域网接口局域网接口的基本概念局域网接口举例同轴电缆接口双绞线接口光纤接口32局域网接口的基本概念33同轴电缆接口Ethernet举例：BNC主机连接细缆（10Base2）的接口标准AUI(AttachmentUnitInterface)主机连接粗缆（10Base5）的接口标准MAU(MediaAccessUnit),连接粗缆的部件，称为收发器transceiver34同轴电缆与BNC接口35双绞线接口RJ插头（Registeredjackconnector）常用RJ插头RJ-45：以太网网卡的接口RJ-11：电话机接口36双绞线与RJ45接口37双绞线的连接RJ-45连接器是八芯的接头，里面有八个位置可供连接。与双绞线连接时，两边的线序必须一致。使用的时候只用了其中的四根芯即1、2、3、6。38布线标准TIA/EIA568B

红白红绿白蓝蓝白绿棕白棕TIA/EIA568A

绿白绿红白蓝蓝白红棕白棕39双绞线的连接当两个Hub相连接时，应用交叉线，如下图所示：Hub1Hub2发送接收发送接收568B标准568A标准568B标准568A标准40双绞线用于HUB串联Hub有一个专门的集电口（UP），两个Hub连接时，应把一个Hub的集电口和另一个Hub的普通口相连接，如下图所示。41光纤接口FDDI举例：FDDIDASDACSASSASSAS双连站单连站双连集中器42光纤与光纤跳线接口434）广域网接口广域网接口的基本概念广域网连接设备的定义广域网接口举例EIA/TIA-232与V.24EIA/TIA-449V.35G.703X.2144广域网接口的基本概念45广域网连接设备的定义CSU/DSUDTE数据终端设备与广域网连接的用户末端设备DCE数据电路终接设备广域网通信设施向用户提供服务的末端设备EIA/TIA-232V.35X.21其他CSU：信道服务单元DSU：数据服务单元46EIA/TIA-232与V.24也称RS-232C异步传输，DTE与DSU（调制解调器）的接口机械特性：25针连接器电气特性符合CCITT-V.28，非平衡传输最大传输速率20kbps，最长可驱动电缆15m功能特性管脚定义（常用其中的9针）47RS-232C常用管脚定义DTE计算机终端DCE调制解调器48终端－终端连接方式DTE计算机终端DTE计算机终端发送数据接收数据信号地23523549EIA/TIA-449对EIA/TIA-232的改进，也称RS-449/EIA-530采用两个电气标准RS-423-A非平衡传输（共享公共地）RS-422-A平衡传输，主线路双线，无公共地60m长电缆的最大传输速率为2Mbps机械特性37针/9针50V.35ITU-T标准

DTE与DSU（数据网络）的接口，通常用于连接基带调制解调器同步传输模式51G.703ITU-T标准传输速率达E1（2.048Mbps）52X.21ITU-T标准（CCITT建议）DTE与DSU（如X.25）的接口同步传输模式535）物理层网络设备中继器Repeater集线器Hub54中继器的功能信号在传输过程中衰减中继器将衰减信号放大和整形Repeater55集线器的功能多端口中继器566）网络连接举例LAN组网举例WAN组网举例DDN卫星WAN接入举例电话拨号网络互连57LAN组网举例Ethernet光纤RJ-4510Base-THub1Hub2数字-数字曼彻斯特编码网络58WAN组网举例1V.35DDNHDLCT1/E159WAN组网举例2卫星DPU网络RS-232异步V.35同步60WAN接入举例1PSTN数字-模拟RS-232PPP/SLIPMod