第7章网络技术基础(2)

第7章网络技术基础(2)

1.频分多路复用

频分多路复用（frequencydivisionmultiplexing，fdm）是对多路信号取不同的载波频率，并分配一定的带宽，使其各自形成一个通道（channel）。这些通道分别占用传输线路的一个频带，并且相互没有重叠。这种复用方式，每个用户只占有线路的一部分带宽，但可拥有全部时间同时传输。2.时分多路复用

时分多路复用（timedivisionmultiplexing，tdm）是将一条物理信道按时间分成若干个时间片，轮流地分配给多路信号使用。每一时间片由一个信号占用。这样，利用每个信号在时间上的交叉，就可以在一条物理信道上传输多路信号。

时分多路复用tdm不仅局限于传输数字信号，也可同时交叉传输模拟信号。

3.波分多路复用

波分多路复用（wavelengthdivisionmultiplexing，wdm）是指在一根光纤上使用不同的波长同时传送多路光波信号的一种技术。

wdm的原理和fdm基本上相同，所不同的是wdm应用于光纤信道上的光波传输过程，而fdm应用于电模拟传输。wdm光纤系统具有高度可靠性，并且每个wdm光纤信道的载波频率是fdm载波频率的百万倍。

wdm一般应用波长分割复用器和解复用器（也称合波／分波器），分别置于光纤两端，实现不同光波的耦合与分离。

波分复用器是一种将终端设备上的多路不同单波长光纤信号连接到单光纤信道的技术，支持在每个光纤信道上传送2～4种波长。波分复用器将多波长数据流分解为多个单波长数据流。

2.1.7数据交换技术

大型网络一般都采用点到点信道，而点到点信道是使用存储转发方式传送数据的，也就是说从源结点到目的结点的数据通信需要经过若干个中间结点转发。这种数据的转发所使用的技术就是数据交换技术。

数据交换技术主要有三种类型：电路交换、报文交换和分组交换。

1.电路交换（circuitsswitching）

交换的概念最早来自于电话系统。当用户进行拨号时，电话系统中的交换机（telephoneswitch）在呼叫者的电话与接收者的电话之间就建立了一条实际物理线路（这条物理线路可能包括双绞线、同轴电缆、光纤或无线电路在内的各种介质，或是经过多路复用得到的带宽）。它使通话建立起来，此后两端的电话拥有该专用线路，直到通话结束。这里所称的交换体现在电话交换机内部。

2.报文交换（messageswitching）

报文交换方式的数据传输单位是报文，其长度不受限制而且是可变的。

当一个站点要发送报文时，它将一个目的地址附加到报文上；网络结点根据报文上的目的地址信息，把报文发送到下一个结点，再从此结点到彼结点，直到转送到目的结点。每个结点在收到整个报文并检查无误后，暂存这个报文，然后利用路由信息找出下一个结点的地址，再把整个报文传送给下一个结点。

以上这种技术被称为存储转发。在源端与目的端之间无需事先建立物理电路。

3.分组交换

分组交换（packetswitching）技术是报文交换技术的改进。

分组交换也被称为包交换技术，它首先将要传输的数据划分成一定长度的数据块，每个部分叫做一个分组。各分组被标识后，在一条物理线路上采用动态多路复用的技术，同时传送。把来自源端的数据暂存在交换机的存储器内，再向下面结点转发。各分组到达目的端后，去掉分组头将各数据字段按顺序重新装配成完整的报文。

分组交换把较长报文分解成一系列报文分组，以分组为单位采用“存储-转发”交换方式进行通信。

（1）虚电路

在虚电路分组交换中，为了进行数据传输，网络的源结点和目的结点之间要先建一条逻辑通路。每个分组除了包含数据之外还包含一个虚电路标识符，表示传输此分组所使用逻辑连接（通路）。

在预先建立好的逻辑通路上每个结点都知道把这些分组送到哪里去，不再需要路由选择。在分组的传输过程中，逻辑电路是固定的。

最后，由某一个站点用清除请求分组来结束这次连接。

虚电路包括交换虚电路（svc）和永久虚电路（pvc）两种类型。

（2）数据报

每个数据报自身携带足够的地址信息。当一个结点接收到一个数据报后，根据数据报中的地址信息和结点所储存的路由信息，找出一个合适的出路，把数据报发送到下一结点。

由于各数据报所走的路径不一定相同，因此不能保证各个数据报按顺序到达目的地，有的数据报甚至会中途丢失。

在整个传输过程中，不需要建立虚电路，但要为每个数据报做出路由选择。

2.1.8信道的技术指标

信道性能的好坏直接影响到网络的性能，评价一条信道的好坏，需要系列评价指标。在2.1.2小节中，已经介绍了按信道传输的信号类型，可将信道划分为模拟信道和数字信道。

模拟信道是指传输模拟信号的信道，数字信道是指传输数字信号的信道。衡量一个信道的质量和性能，目前主要参考以下信道的技术指标。

1.数据与信号传输速率

（1）数据传输速率

每秒传输二进制数据的位数，单位为位／秒，或bps，也可以写成b／s。

（2）信号传输速率

单位时间内通过信道传输的码元数，是调制后模拟信号每秒钟内变化的次数，单位为波特（baud），这个速率也被称为波特率。

【例21】采用四相调制方式，即n=4，且t=833x10-6秒，则s=1／t·log2n=1／（833x10-6）·log24=2400（bps）

b=1／t=1／（833x10-6）=1200（baud）

2.信道容量

信道容量表示一个信道的最大数据传输速率，是一个极限参数，单位为位／秒（bps）。信道容量与数据传输速率的区别是：前者表示信道的最大数据传输速率，是信道传输数据能力的极限；后者是实际的数据传输速率。

3.奈奎斯特准则

1924年，奈奎斯特（nyquist）推导出奈奎斯特准则，用来计算通讯系统的极限传输速度。奈奎斯特（nyquist）无噪声下的码元速率极限值b与信道带宽（频率范围）w的关系如下：

b=2w（baud）=2wlog2n（bps）

式中：w为信道的带宽，即信道传输上、下限频率的差值，单位为hz；n为一个码元所取的离散值个数；信道的带宽与b成正比。

【例22】普通电话线路带宽约3khz，则码元速率极限值为b=2xw=2x3k＝6kbaud；若码元的离散值个数n=8，那么最大数据传输速率c=2x3kxlog28=18kbps。

4.香农公式