數(shù)據(jù)通信與通信網(wǎng)(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡介】 A由 1000001表示 ， 加入一位偶校驗(yàn)位 ） 。 第 9章 數(shù)據(jù)通信與通信網(wǎng) 圖 9―3 異步與同步通信示意圖 ( a ) 異 步 通 信 方 式 及 字 母 A 的 數(shù) 據(jù) 幀 格 式字符 1 字符 20 1 0 0 0 0 0 1 0 0 08 位數(shù)據(jù)位字符 3 字符 4t起始位停止位校驗(yàn)位任意間隔第 9章 數(shù)據(jù)通信與通信網(wǎng) 圖 9―3 異步與同步通信示意圖 ( b ) 同 步 通 信 ( 面 向 位 流 ) 的 數(shù) 據(jù) 幀 格 式01 11 11 10 01 11 11 10 A B … X 01 11 11 10同步位模式 ( 一個(gè)或多個(gè) ) 可變長度的位數(shù)據(jù)塊S Y N S Y N A B … X S Y N同步字符 ( 一個(gè)或多個(gè) ) 可變長度的字符數(shù)據(jù) 塊數(shù)據(jù)塊數(shù)據(jù)塊開始標(biāo)志 數(shù)據(jù)塊結(jié)束標(biāo)志( c )第 9章 數(shù)據(jù)通信與通信網(wǎng) 要想成功地進(jìn)行異步通信 ， 除了收 、 發(fā)端采用相同的數(shù)據(jù)幀格式外 ， 還必須統(tǒng)一傳輸速率 。 計(jì)算機(jī)通信中常采用的典型速率有： 300、 600、 1200、 2400、 4800、9600b/s等 。 異步通信是一種面向字符的傳輸方式 ， 其特點(diǎn)是簡單 、 可靠 、 經(jīng)濟(jì) ， 常用于計(jì)算機(jī)與終端之間的數(shù)據(jù)通信 ， 主要缺點(diǎn)是速率較低 。 但隨著技術(shù)的發(fā)展 ， 傳輸速率越來越高 ， 其應(yīng)用范圍也日益廣闊 。 第 9章 數(shù)據(jù)通信與通信網(wǎng) （ 2） 同步通信 。 與異步通信不同 ， 同步通信不是對(duì)每個(gè)字符單獨(dú)同步 ， 而是以數(shù)據(jù)塊為傳輸單位并對(duì)其進(jìn)行同步 。 每個(gè)數(shù)據(jù)塊的頭部和尾部都要附加一個(gè)特殊的字符或比特序列 ， 以標(biāo)志數(shù)據(jù)塊的開始與結(jié)束 。 所謂數(shù)據(jù)塊就是一批字符或二進(jìn)制位串組成的數(shù)據(jù) 。 圖 9― 3（ b） 是其數(shù)據(jù)幀格式 。 同步通信可分為面向字符和面向位流兩種傳輸方式 。 第 9章 數(shù)據(jù)通信與通信網(wǎng) 在面向字符的方式中 ， 每個(gè)數(shù)據(jù)塊的頭部用一個(gè)或多個(gè)同步字符 SYN來表示數(shù)據(jù)塊的開始；而尾部用另一個(gè)字符 ETX代表數(shù)據(jù)塊的結(jié)束 。 在面向位流的傳輸方式中 ， 每個(gè)數(shù)據(jù)塊的頭部和尾部都用一個(gè)特殊的比特序列 （ 如 01111110） 來標(biāo)記數(shù)據(jù)塊的開始與結(jié)束 。在計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)的通信中都采用面向位流的同步傳輸方式 。 圖 9― 3(c)是可變長度的字符數(shù)據(jù)塊 。 第 9章 數(shù)據(jù)通信與通信網(wǎng) 同步通信的特點(diǎn)是開銷少 、 效率高 ， 適合于較高速率的數(shù)據(jù)傳輸；缺點(diǎn)是整個(gè)數(shù)據(jù)塊一旦有一位誤傳 ，就必須重傳整個(gè)數(shù)據(jù)塊 。 需要提醒大家注意的是 ， 在異步和同步通信方式中 ， 有時(shí)會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)不同的 “ 字符 ” 概念 。 一個(gè)是只包含數(shù)據(jù)位的字符 ， 一般也稱之為字節(jié) ， 比如電報(bào)碼的 5位字符 、 ASCII碼的 7位字符和漢字碼的 8位字符等；另一個(gè)是除數(shù)據(jù)位之外還包括起始位 、 停止位 、 校驗(yàn)位在內(nèi)的碼集合 。 后一種字符就是異步通信中的一個(gè)傳輸單位 ， 實(shí)際上就是一個(gè)數(shù)據(jù)幀 。 第 9章 數(shù)據(jù)通信與通信網(wǎng) 通 信 網(wǎng) 通信網(wǎng)及其結(jié)構(gòu) 這里所說的通信網(wǎng)是指由一定數(shù)量的節(jié)點(diǎn) (包括終端設(shè)備和交換設(shè)備 )和連接節(jié)點(diǎn)的傳輸鏈路相互有機(jī)地組合在一起 ， 以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)或多個(gè)規(guī)定點(diǎn)之間信息傳輸?shù)耐ㄐ朋w系 。 或者說通信網(wǎng)是為位于不同空間位置的用戶之間進(jìn)行信息傳輸 (交換 )而構(gòu)建的硬件和軟件環(huán)境 。從形式上看 ， 通信網(wǎng)是傳輸介質(zhì) 、 傳輸設(shè)備和通信終端的集合 。 第 9章 數(shù)據(jù)通信與通信網(wǎng) 過去的通信由于受技術(shù) 、 需求與應(yīng)用的制約 ， 僅僅限于話音通信 。 以傳輸語音信號(hào)為目的的電話網(wǎng)就是人們最熟悉和最常用的一種通信網(wǎng)絡(luò) 。 隨著社會(huì)信息化的到來 ， 人們對(duì)信息的需求向多元化發(fā)展 ， 并且對(duì)信息的需求量呈爆炸式增長 ， 這種信息需求驅(qū)動(dòng)了現(xiàn)代通信技術(shù)和通信網(wǎng)絡(luò)的迅猛發(fā)展 ， 而現(xiàn)代通信技術(shù)和通信網(wǎng)絡(luò)的突飛猛進(jìn)又為滿足人們對(duì)信息日益強(qiáng)烈的渴望提供了技術(shù)保證和業(yè)務(wù)支持 。 在這種大的環(huán)境下 ， 作為信息流動(dòng)的平臺(tái) ， 通信網(wǎng)面臨著前所未有的挑戰(zhàn)和發(fā)展機(jī)遇 ，另外 ， 由于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò) （ 尤其是城域網(wǎng)和廣域網(wǎng) ） 的內(nèi)核就是通信網(wǎng) ， 因此 ， 我們有必要對(duì)通信網(wǎng)有一個(gè)概括性的了解和初步的掌握 。 第 9章 數(shù)據(jù)通信與通信網(wǎng) 從功能上看，通信網(wǎng)，比如公用電話網(wǎng) (PSTN，Public Switched Telephone Network），由傳輸、交換、終端三大部分組成。其中傳輸部分為網(wǎng)絡(luò)的鏈路（ Link），交換部分為網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)（ Node），終端（ Terminal）是信息的發(fā)送者和接收者（或說是信息的用戶）。 由于目前信息的種類已不再是單一的語音 ， 通信網(wǎng)上承載的可能是語音 、 圖形 、 圖像及視頻信息 ， 也可能是文字 、 數(shù)字 、 符號(hào)等其它數(shù)據(jù)信息；用戶可以是人 ， 也可以是計(jì)算機(jī)程序或設(shè)備 （ 包括計(jì)算機(jī) 、 各種輸入輸出設(shè)備 、 服務(wù)器以及通信設(shè)備或網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備等 ） 。 第 9章 數(shù)據(jù)通信與通信網(wǎng) 因此 ， 現(xiàn)代通信網(wǎng)必須能夠搭載多種通信業(yè)務(wù) ，比如綜合業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)網(wǎng) ISDN。 如果我們把具有傳輸除語音信息之外還能傳輸其它信息能力的通信網(wǎng)稱為數(shù)據(jù)通信網(wǎng)的話 ， 那么計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)就是由資源子網(wǎng) （ 由各種計(jì)算機(jī)終端組成 ） 和數(shù)據(jù)通信子網(wǎng) （ 由傳輸介質(zhì)和各種通信設(shè)備組成 ） 共同組成的信息傳輸與交換網(wǎng)絡(luò) ，如圖 9― 4所示 。 第 9章 數(shù)據(jù)通信與通信網(wǎng) 為了減少傳輸錯(cuò)誤 ， 現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)大都采用數(shù)字傳輸技術(shù) ， 即在傳輸信息之前 ， 先由發(fā)送端將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為便于遠(yuǎn)程傳輸?shù)亩M(jìn)制數(shù)字信號(hào) ， 然后再利用通信網(wǎng)絡(luò)傳送到接收端 ， 最后由接收端將收到的二進(jìn)制信號(hào)還原成發(fā)送端的原始數(shù)據(jù)信息 。 由于傳輸信息的種類以及用戶需求的日益多樣化 ， 導(dǎo)致通信網(wǎng)絡(luò)的類型及其搭載業(yè)務(wù)的不斷增加和更新 ， 通信網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)也變得復(fù)雜起來 。 第 9章 數(shù)據(jù)通信與通信網(wǎng) 類似于 OSI的 7層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模型 ， 我們把通信網(wǎng)在縱向上從下到上依次分為傳送網(wǎng) 、 業(yè)務(wù)網(wǎng)和應(yīng)用層 3層（ 見圖 9― 5） ， 在橫向上根據(jù)用戶接入網(wǎng)絡(luò)實(shí)際的物理連接可分為用戶駐地網(wǎng) 、 接入網(wǎng)和核心網(wǎng)或局域網(wǎng) 、城域網(wǎng)和廣域網(wǎng) 。 第 9章 數(shù)據(jù)通信與通信網(wǎng) 圖 9― 4 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖 HTHHHTTTHT通 信 子 網(wǎng)資 源 子 網(wǎng)HT主機(jī)終端第 9章 數(shù)據(jù)通信與通信網(wǎng) 圖 9―5 通信網(wǎng)垂直結(jié)構(gòu)示意圖 應(yīng) 用 層傳 送 網(wǎng)業(yè) 務(wù) 網(wǎng)支撐網(wǎng)第 9章 數(shù)據(jù)通信與通信網(wǎng) 在垂直分層網(wǎng)總體結(jié)構(gòu)中 ， 應(yīng)用層面表示各種信息應(yīng)用；傳送網(wǎng)層面表示支持業(yè)務(wù)網(wǎng)的傳送手段和基礎(chǔ)設(shè)施；業(yè)務(wù)網(wǎng)層面表示傳送各種信息的業(yè)務(wù)網(wǎng)；支撐網(wǎng)則可以支持全部 3個(gè)層面的工作 ， 提供保證網(wǎng)絡(luò)有效正常運(yùn)行的各種控制和管理能力 ， 它包括信令網(wǎng) 、同步網(wǎng)和電信管理網(wǎng) 。 第 9章 數(shù)據(jù)通信與通信網(wǎng) 網(wǎng)絡(luò)的分層簡化了網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和設(shè)計(jì) ， 各層的功能相對(duì)獨(dú)立 。 因此 ， 單獨(dú)地設(shè)計(jì)和運(yùn)行每一層網(wǎng)絡(luò)要比將整個(gè)網(wǎng)絡(luò)作為單個(gè)實(shí)體設(shè)計(jì)和運(yùn)行簡單得多 。 隨著信息服務(wù)多樣化的發(fā)展及技術(shù)的演進(jìn) ， 尤其是隨著軟交換等先進(jìn)技術(shù)的出現(xiàn) ， 現(xiàn)代通信網(wǎng)與支撐技術(shù)還會(huì)出現(xiàn)變化 ， 如增加控制層等平面 ， 而網(wǎng)絡(luò)分層的變化將主要體現(xiàn)在應(yīng)用層和業(yè)務(wù)層面上 ， 網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)層即傳送網(wǎng)將保持相對(duì)穩(wěn)定 。 目前 ， 通信網(wǎng)正朝著傳統(tǒng)的電信網(wǎng) 、 有線電視網(wǎng) 、因特網(wǎng)這三大網(wǎng)絡(luò)相互滲透 、 相互融合的方向發(fā)展 ，其目的是為人們提供更為快捷 、 便利 、 廣泛的多種通信業(yè)務(wù) 。 第 9章 數(shù)據(jù)通信與通信網(wǎng) 通信網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 所謂拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是指通信網(wǎng)絡(luò)中的各節(jié)點(diǎn)設(shè)備 （ 包括計(jì)算機(jī)及有關(guān)通信設(shè)備等 ） 與通信鏈路相互連接而構(gòu)成的不同物理幾何結(jié)構(gòu) 。 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是決定通信網(wǎng)絡(luò)性質(zhì)的關(guān)鍵因素之一 。 根據(jù)各節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中的連接形式 ， 通信網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)常分為總線型 、 環(huán)型 、 星型 、 樹型 、 網(wǎng)狀型 (或網(wǎng)孔型 )和復(fù)合型 6種結(jié)構(gòu) 。 如圖 9― 6所示 。 第 9章 數(shù)據(jù)通信與通信網(wǎng) 圖 9―6 通信網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖 ( a ) 總 線 型 ( b ) 環(huán)型 ( c ) 星型( g ) 復(fù) 合 型( f ) 網(wǎng) 孔 型( e ) 網(wǎng) 狀 型( d ) 樹型第 9章 數(shù)據(jù)通信與通信網(wǎng) 總線型網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)上各節(jié)點(diǎn)設(shè)備都與一根總線掛接 ， 網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)都是通過總線進(jìn)行信息傳輸?shù)?， 如圖 9― 6（ a） 所示 。 所以 ， 在任一時(shí)刻只能有一個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù) 。 所有要發(fā)送信息的節(jié)點(diǎn)必須通過某種仲裁協(xié)議 （ 即介質(zhì)訪問控制協(xié)議 ） 控制訪問共享的通信線路 。 第 9章 數(shù)據(jù)通信與通信網(wǎng) 環(huán)型網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)設(shè)備通過一條首尾相連的通信鏈路彼此連接而形成的一個(gè)閉合環(huán)結(jié)構(gòu) ， 網(wǎng)絡(luò)中每一節(jié)點(diǎn)設(shè)備都是通過公共的閉合鏈路環(huán)進(jìn)行信息傳輸 ， 如圖 9― 6（ b） 所示 。 而且網(wǎng)絡(luò)中的信息流向只能是單方向的 。 同樣 ， 環(huán)型網(wǎng)絡(luò)的通信線路也是共享的 ， 因此 ， 也需要采用某種仲裁協(xié)議控制對(duì)環(huán)的訪問 。 第 9章 數(shù)據(jù)通信與通信網(wǎng) 星型網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是各節(jié)點(diǎn)設(shè)備通過通信線路與中心節(jié)點(diǎn)設(shè)備相連接 ， 網(wǎng)絡(luò)中每一節(jié)點(diǎn)設(shè)備都是通過中心節(jié)點(diǎn)設(shè)備進(jìn)行信息傳輸?shù)?， 如圖 9― 6（ c） 所示 。所以 ， 中心節(jié)點(diǎn)是該網(wǎng)絡(luò)中唯一的轉(zhuǎn)接節(jié)點(diǎn) 。 樹型網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)設(shè)備采用分級(jí)結(jié)構(gòu)彼此連接而形成的一個(gè)倒樹狀結(jié)構(gòu)（又被稱為分級(jí)的集中式網(wǎng)絡(luò)），網(wǎng)絡(luò)中每一節(jié)點(diǎn)都是通過它的根節(jié)點(diǎn)（或父節(jié)點(diǎn)）與它的本級(jí)的其它節(jié)點(diǎn)或上級(jí)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行信息傳輸?shù)模c它下級(jí)節(jié)點(diǎn)的信息交換則是通過它的子節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)完成的，如圖 9―6 （ d）所示。因此，除了 “ 葉子 ” 節(jié)點(diǎn)（末端）外，樹型網(wǎng)絡(luò)中的所有根節(jié)點(diǎn)和子節(jié)點(diǎn)都是轉(zhuǎn)接節(jié)點(diǎn)。 第 9章 數(shù)據(jù)通信與通信網(wǎng) 網(wǎng)狀型網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是節(jié)點(diǎn)間沒有固定的連接形式 ， 網(wǎng)中的每一節(jié)點(diǎn)至少有兩條或兩條以上鏈路與其它節(jié)點(diǎn)相連 ， 如圖 9― 6（ e） 所示 。 如果網(wǎng)絡(luò)中的每一節(jié)點(diǎn)與其它節(jié)點(diǎn)都直接相連 ， 那么就形成了全連接型的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu) ， 信息流動(dòng)方向也可隨意 ， 這使得網(wǎng)絡(luò)中任意兩節(jié)點(diǎn)間信息傳輸?shù)目煽啃愿?、 靈活性大 。 但隨之帶來的問題是管理復(fù)雜 、 最優(yōu)路徑的選擇 、 流量和擁塞控制等 。 圖 9― 6（ f） 是網(wǎng)孔型拓?fù)?， 它是網(wǎng)狀型網(wǎng)的一種變形 ， 也就是不完全網(wǎng)狀型網(wǎng) 。 第 9章 數(shù)據(jù)通信與通信網(wǎng) 其大部分節(jié)點(diǎn)相互之間有線路直接相連 ， 一小部分節(jié)點(diǎn)可能與其它節(jié)點(diǎn)之間沒有線路直接相連 。 哪些節(jié)點(diǎn)之間不需直達(dá)線路 ， 視具體情況而定 （ 一般是這些節(jié)點(diǎn)之間業(yè)務(wù)量相對(duì)少一些 ） 。 網(wǎng)孔型網(wǎng)與網(wǎng)狀型網(wǎng)相比 ， 可適當(dāng)節(jié)省一些線路 ， 即線路利用率有所提高 ，經(jīng)濟(jì)性有所改善 ， 但穩(wěn)定性會(huì)稍有降低 。 第 9章 數(shù)據(jù)通信與通信網(wǎng) 復(fù)合型網(wǎng)由網(wǎng)狀型網(wǎng)和星型網(wǎng)復(fù)合而成 ， 如圖9― 6（ g） 所示 。 根據(jù)網(wǎng)中業(yè)務(wù)量的需要 ， 以星型網(wǎng)為基礎(chǔ) ， 在業(yè)務(wù)量較大的轉(zhuǎn)接交換中心區(qū)間采用網(wǎng)狀型結(jié)構(gòu) ， 可以使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)比較經(jīng)濟(jì)且穩(wěn)定性較好 。 復(fù)合型網(wǎng)具有網(wǎng)狀型網(wǎng)和星型網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn) ， 是通信網(wǎng)中常采用的一種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) ， 但網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)應(yīng)以交換設(shè)備和傳輸鏈路的總費(fèi)用最小為原則 。 第 9章 數(shù)據(jù)通信與通信網(wǎng) 表 9― 1列出了各種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的