【文章內(nèi)容簡介】 。 – 交換技術(shù)能為任意兩個需要進行通信的終端之間建立一個臨時的通信鏈路，通信結(jié)束后再拆除鏈路。 ?目前，通信系統(tǒng)中使用的交換技術(shù)主要有電路交換和分組交換兩類 交換技術(shù)的分類 ?電路交換（線路交換） – 為發(fā)送端和接收端建立一條臨時的實際物理通道，供通信雙方使用，通信完畢后，交換機內(nèi)的連線被拆除。 – 如：電話交換機 ?優(yōu)點：交換方式簡單，適合遠距離成批數(shù)據(jù)傳輸，建立一次連接可傳送大量數(shù)據(jù)。 ?缺點：線路利用率低，通信成本高 交換技術(shù)的分類 ?分組交換（包交換） – 把需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)塊分割成若干小塊，然后為每個小塊數(shù)據(jù)加上有關(guān)的地址信息及分組信息，組成一個數(shù)據(jù)包（也稱為“分組”）。數(shù)據(jù)包的長度通常為幾十到幾百個字節(jié)。這些數(shù)據(jù)包按照類似于流水線的方式在網(wǎng)絡(luò)中經(jīng)過緩沖、轉(zhuǎn)發(fā)而到達目的地。通信網(wǎng)絡(luò)中每個結(jié)點為其相連的每條鏈路準備了一個緩沖區(qū)，每個數(shù)據(jù)包按照去向不同送入各個緩沖區(qū)排隊，當某一條鏈路空閑時，就從相應(yīng)的緩沖區(qū)中取出一個數(shù)據(jù)包發(fā)送到下一結(jié)點，下一結(jié)點再進行轉(zhuǎn)發(fā)，直至數(shù)據(jù)包到達接收端。接收端的計算機按照數(shù)據(jù)包的編號，將它們重新組裝成為原來形式的數(shù)據(jù)塊。 交換技術(shù)的分類 ?優(yōu)點： – 線路利用率高； – 收發(fā)雙方不需同時工作，當接收方忙碌時，整個網(wǎng)絡(luò)都可以作為它的緩沖； – 可以給數(shù)據(jù)包建立優(yōu)先級，使得一些重要應(yīng)用的數(shù)據(jù)包能優(yōu)先傳遞。 ?缺點：延時長，不宜用于實時通信或交互通信。 數(shù)字通信系統(tǒng)的性能指標 ?信道帶寬 ：一個信道允許的最大數(shù)據(jù)傳輸速率稱為該信道的帶寬，也稱為信道容量 ?數(shù)據(jù)傳輸速率 ：簡稱數(shù)據(jù)率（ data rate）。指實際進行數(shù)據(jù)傳輸時單位時間內(nèi)傳送的二進位數(shù)目，通常使用“千位 /秒（ kbps）”、 “兆位 /秒（ Mbps）”、 “千兆位 /秒（ Gbps）”作為計量單位 ?誤碼率 ：指數(shù)據(jù)傳輸中出錯數(shù)據(jù)占被傳輸數(shù)據(jù)總數(shù)的比例 ?端－端延遲 ：指數(shù)據(jù)從信源（源計算機）傳送到信宿（目的計算機）所花費的時間 傳輸介質(zhì) 傳輸介質(zhì) ?分為兩大類： – 有線傳輸介質(zhì)：雙絞線、同軸電纜和光纖。數(shù)據(jù)在其中傳輸時不僅可獲得較高的傳輸效率，且易于保證傳輸?shù)恼_性、可靠性 – 無線傳輸介質(zhì)：無線電波、微波、紅外線和激光等。它們使電磁波通過自由空間去傳輸信息，可省去線路的架設(shè)，非常適合邊遠地區(qū)和沿海島嶼使用，也為大量便攜式信息終端入網(wǎng)提供了條件，但存在傳輸效率低、易被竊聽、易受干擾等缺點。 幾種通信系統(tǒng) –有線載波通信 –光纖通信 –微波通信 –衛(wèi)星通信 –移動通信 有線通信系統(tǒng) 無線通信系統(tǒng) 移動通信系統(tǒng) 雙絞線 ?雙絞線 – 相互絞合成均勻螺紋狀的導線所組成的一條傳輸線路。多根這樣的雙絞線捆在一起，外面包上護套，就構(gòu)成雙絞線電纜。 – 雙絞線可以用于傳輸模擬信號，數(shù)字信號的基帶傳輸。 RJ45接頭 ?雙絞線分為： – 屏蔽雙絞線 (STP) ?在雙絞線外面加上了用金屬絲編織成的屏蔽層，可以用于較遠距離的數(shù)據(jù)傳送，誤碼率低，但價格稍高， – 無屏蔽雙絞線 (UTP) ?使用在計算機局域網(wǎng)中，距離大約 100m左右。 雙絞線 ?特點： – 數(shù)字信號、模擬信號均可傳輸 – 各線對采用雙絞線，減少了各線對之間的串擾 – 頻帶較電話線寬，每對線可傳輸 60路電話信號，多線對能提供上千個話路，適用于干線通信 ?缺點： – 容易受到外部高頻電磁波干擾，且線路本身會產(chǎn)生一定噪聲，誤碼率較高 – 如用作數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的傳輸介質(zhì)，每隔一定距離需要使用中繼器或放大器 ?常見應(yīng)用 – 電話系統(tǒng)（模擬信號） – 局域網(wǎng)（數(shù)字信號） 雙絞線 同軸電纜 ?同軸電纜是一組同心圓 ?最外圈是絕緣保護層， ?緊貼著的是一圈起屏蔽作用的金屬編織層， ?再里面是絕緣填料，用來分隔編織的外導體與內(nèi)導體， ?內(nèi)導體可以用單股實心線，或者多股絞合線。 同軸電纜 ?同軸電纜一般分為 – 基帶同軸電纜 (特征阻抗 50Ω) ?局域網(wǎng)（數(shù)字信號） ?在計算機局域網(wǎng)中用于以基帶傳輸方式傳輸數(shù)字信號，距離約為 200～ 500m，傳輸速率可達 50Mb/s。 – 寬帶同軸電纜 (特征阻抗 75Ω) ?有線電視系統(tǒng)（模擬信號） ?帶寬可達 300～ 400MHz，主要用于傳輸電視信號，最大傳輸距離可達幾 km甚至幾十 km。 同軸電纜工作原理 ? 利用頻率分割原理，實現(xiàn)在有線信道上的多路復用。 ? 過程：發(fā)信端的各路信號對不同載波頻率進行調(diào)制，分別搬移到不同頻帶后，同時在同一線路上傳輸。收信端對線路信號放大后，按上述相反順序用濾波器分開各路信號，經(jīng)過解調(diào)恢復原來的信息。 ? 例如：有線電視信號，它通過同軸電纜入戶，這個電纜同時承載有多個電視臺的信號，家里的多個電視機可以接受相同的或者不相同電視臺信號，每臺電視機接受什么信號由該臺電視機的選臺器決定。在同軸電纜中，不同的電視信號占用不同的頻率，互不干擾。 光纖結(jié)構(gòu) 包層 纖芯 光纖的構(gòu)成 ? 光導纖維也為稱光纖，由折射率較高的纖芯和折射率略低的包層組成。 ? 包層外有涂覆層，為光纖提供物理保護，屏蔽外部光源的干擾。 ? 光纖具有把光封閉在纖芯中并沿纖芯軸向進行傳播的功能。 ? 纖芯是直徑大約為 10～ 100μm的細石英玻璃絲，透明、纖細。為了保護光纖，包層外通常還覆蓋保護層和絕緣層等。 光纜示意圖 光纖結(jié)構(gòu) 光纖分類 ?根據(jù)激光在光纖中的傳輸模式，光纖分為 – 單模 ?傳輸距離遠、速率高 (例如 100km距離時速率可達10Gbps)，適合遠程通信使用 – 多模 ?傳輸距離近、速率低 (例如 1km距離內(nèi)速率為 1Gbps)一般在局域網(wǎng)中使用。 光纖工作原理 光線 光波在光纖中的傳播 ?光波在纖芯中的傳輸原理 – 當光線的入射角足夠大時，就會出現(xiàn)全反射，重復此過程，光就沿著光纖傳播下去。 光纖工作原理 ?需要傳輸?shù)臄?shù)字信號 (電信號 )在發(fā)信端去驅(qū)動一個光源 (半導體激光器或發(fā)光二極管 )，并對發(fā)出的光信號進行調(diào)制。經(jīng)過調(diào)制后的光信號通過光纖傳送到接收端，信號經(jīng)放大后由光檢測器 (半導體光電管 )進行檢測、解調(diào)，轉(zhuǎn)換成電信號之后輸出。在傳輸時光纖線路有損耗，并伴有信號失真和噪聲干擾，為此每隔一定的距離要接入中繼器對信號進行修正。 光纖通信 ?光纖通信優(yōu)點 – 數(shù)字傳輸 – 傳輸頻帶非常寬，通信容量大 – 不受高壓線和雷電的電磁干擾、抗核輻射能力強 – 無串音干擾，保密性強，不易被竊聽或截取數(shù)據(jù) – 重量輕，便于運輸和鋪設(shè) – 傳輸損耗小，無中繼通信距離長 – 數(shù)據(jù)速率為 420Mbps、距離為 119km、無中繼器時，誤碼率為 108 ?光纖通信缺點 – 精確連接兩根光纖比較困難 光纖通信 ? 光纖通信的瓶頸之一是光信號的傳輸距離 。 焦點在“信號放大”。 普通光纖網(wǎng)絡(luò)中的信息在傳輸時每隔 200km～ 500km間需加入電放大器，將光信號還原成電信號進行放大，然后再轉(zhuǎn)換成光信號繼續(xù)傳輸。這不僅增加成本，還使 進一步提高帶寬變得越來越困難，超高速傳輸所帶來的經(jīng)濟效益將被昂貴的光 /電和電 /光轉(zhuǎn)換所抵消。 ? 全光網(wǎng) AON（ All Optical Network） ： 光信息流在通信網(wǎng)絡(luò)中的傳輸及交換時始終以光的形式存在，不需要經(jīng)過光 /電、電 /光轉(zhuǎn)換。 全光網(wǎng)技術(shù)是光纖通訊領(lǐng)域的前沿技術(shù)，是 21世紀真正的高速公路。 無線通信系統(tǒng) ?無線電波可以按頻率（或波長）分成中波、短波、超短波、和微波。由于不同波段電磁波的傳播特性各異，因此可以用于不同的通信系統(tǒng) – 中波主要延地面?zhèn)鞑?，繞射能力強，適用于廣播和海上通信 – 短波具有較強的電離層反射能力，適用于環(huán)球通信 – 超短波和微波的繞射能力較差，可作為視距或超視距中繼通信 ?這里主要介紹 微波通信 和 衛(wèi)星通信 電磁波的頻譜 名稱 頻率 ( f ) 波長 ( λ ) 極低頻 VLF 10KHz 30KHz 低頻 LF （ 長波 LW） 30KHz 300KHz 10km ～ 1km 中頻 MF （ 中波 MW） 300KHz 3000KHz 1km ～ 100m 高頻 HF （ 短波 SW） 3MHz 30MHz 100m ～ 10m 極高頻 FM VHF（ 超短波 ） 30MHz 300MHz 10m ～ 1m 超高頻 UHF 300MHz – 3GHz 1m ～ 1dm 極超高頻 SHF 3GHz – 30 GHz 1dm ～ 1cm EHF 30Ghz – 300 GHz 1cm ～ 1mm VHF波段中頻率在 88 ～ 108 MHz的民用廣播俗稱為調(diào)頻電臺 FM 無線電波 微波 電磁波 例如 ： ?中波 900 KHz (南京經(jīng)濟臺 ) ?中波 1008 KHz (南京新聞臺 ) ?中波 1143 KHz (南京交通臺 ) ? 短波 （美國之音） ?調(diào)頻 (南京經(jīng)濟臺 ) ?調(diào)頻 (南京音樂臺 ) 微波通信 ? 微波：是一種具有極高頻率 (通常為 300MHz～ 300GHz)的電磁波。 ? 波長很短，通常為 1米至 1毫米。 ? 微波通信是眾多無線通信形式中的一種。 ? 具有類似光波的特性，在空間主要是直線傳播，也可以從物體上得到反射 ? 它不能象中波那樣延地球表面?zhèn)鞑?，因為地面會很快把它吸收? ? 它也不像短波那樣，可以經(jīng)電離層反射傳播到地面上很遠的地方，因為它會穿透電離層，進入宇宙空間，而不再返回地面 微波通信 ? 微波通信方式 ： – 地面微波接力通信 – 衛(wèi)星通信 – 對流層散射通信 微波通信 地面微波接力通信 如終端站 A， 通過地面中繼站 C，D， E, F， ...， 與另一終端站 B 進行通信 。 中繼站之間的距離大致與塔高平方成正比 。 一般為 50公里左右 。 衛(wèi)星通信 地球站 G 經(jīng)通信衛(wèi)星 （ 空中微波中繼站 ）與另一地球站 H 進行通信 。 是微波接力通信向太空的延伸 。 對流層散射通信 終端站 X發(fā)出的微波信號經(jīng)對流層散射傳到另一終端站 Y進行通信。 微波通信 ? 微波通信優(yōu)點 ： – 容量大 – 可靠性高 – 建設(shè)費用低 – 抗災能力強 衛(wèi)星通信 ?利用人造地球衛(wèi)星作為中繼站轉(zhuǎn)發(fā)無線電信號，實現(xiàn)兩或多個地球站之間的通信。 ?是微波接力通信向太空的延伸，是微波接力通信技術(shù)與空間技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。 衛(wèi)星通信 ? 通信衛(wèi)星工作原理 從地面站 1發(fā)出的無線電信號 ，被衛(wèi)星通信天線接收后 ， 首先在通信轉(zhuǎn)發(fā)器中進行 放大 、 變頻 和功率放大 ， 然后由衛(wèi)星的通信天線把放大后的信號重新發(fā)向地面站 2， 從而實現(xiàn)兩個地面站或多個地面站的遠距離通信 。 通信衛(wèi)星 地面站 1 地面站 2 地 球 衛(wèi)星 衛(wèi)星 衛(wèi)星 地球 35800公里 衛(wèi)星通信 ?同步軌道 衛(wèi)星 (地球同步衛(wèi)星) 赤道上方高度為 36 000公里的地方，衛(wèi)星的運行周期與地球自轉(zhuǎn)一圈的周期相同，因此在地面上看這種衛(wèi)星好似靜止不動 。 三顆同步定點軌道 衛(wèi)星就可以覆蓋地球的幾乎全部面積，可以進行二十四小時的全天候通信。 衛(wèi)星通信 ?衛(wèi)星通信優(yōu)點： – 通信距離遠、頻帶寬、容量大、抗干擾強、通信穩(wěn)定 ?缺點： – 造價高（衛(wèi)星本身，發(fā)射衛(wèi)星的火箭）、技術(shù)復雜、通信天線口徑大、有較大時延、同步軌道衛(wèi)星數(shù)目有限 下列（ ）介質(zhì)一般不作為無線傳輸?shù)膫鬏斀橘|(zhì)。 A、無線電波 B、微波 C、激光 D、超聲波 在地面微波接力通信中，中繼站的間距一般為（ ）左右 A、 5km B、 50km C、 500km D、 5000km 下列（ ）不屬于無線電波。 A、中波 B、短波 C、次聲波 D、微波 下列（ ）不屬于微波通信方式。 A、地面微波接力