数据通信第七章
《IP数据通信》(孙青华)电子课件 第7章
（3）所有端口满足线速转发性能，以满足网络核心交换节点的带宽要求。 （4）多业务支持能力。要求核心交换机具有强大的二层、三层业务特性，支持多种形式的VLAN、具有较强的抗攻
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（3）按交换机应用领域来划分，可分为：台式交换机、工作组交换 机、主干交换机、企业交换机、分段交换机、端口交换机、网络交换 机等。
（4）从规模应用上，可分为：企业级交换机、部门级交换机、工作 组交换机等。
（5）从工作层次上讲，可以分为：二层交换机、三层交换机、多层 交换机。
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第 7 章 以太网交换机
滕贺颖
本章要求：
理解交换机的各种交换方式 了解主流交换机的型号及功能 熟悉各个层面交换机的选型原则 具备交换机的基本操作能力
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以太网交换机概述
1．交换机的分类 （1）从广义上来看，交换机分为两种：广域网交换机和
局域网交换机。广域网交换机主要应用于电信领域，提供 通信用的基础网络平台。而局域网交换机则应用于园区或 企业的小规模网络，用于连接终端设备，如PC机及网络 打印机等。 （2）局域网交换机根据使用的网络技术可以分为：以太 网交换机、令牌环交换机、FDDI交换机、ATM交换机、 快速以太网交换机等。
7.3.1 以太网交换机的主要技术指标 技术指标是设备选型的基本依据，根据不同交换
机的技术指标设计相应的网络，不足不同类型网 络用户的需求，是网络设计人员应具备的基本素 质。交换机的主要技术指标有：转发模式、时延、 转发速率、背板带宽、MAC地址数、生成树、VL AN和管理功能等参数组成。
通信原理精品课-第七章m序列(伪随机序列)
04
m序列在扩频通信中的应用
扩频通信的基本原理和特点
扩频通信的基本原理
扩频通信是一种利用信息信号对一个很宽频带的载波进行调制，以扩展信号频谱 的技术。通过扩频，信号的频谱被扩展，从而提高了信号的抗干扰能力和隐蔽性 。
扩频通信的特点
扩频通信具有抗干扰能力强、抗多径干扰能力强、抗截获能力强、可实现码分多 址等优点。同时，扩频通信也存在一些缺点，如信号的隐蔽性和保密性可能受到 影响，信号的带宽较宽，对信道的要求较高。
在无线通信中，由于信号传播路径的不同，接收端可能接收到多个不同路径的信号，形成多径干 扰。
抗多径干扰
m序列具有良好的自相关和互相关特性，可以用于抗多径干扰。通过在发射端加入m序列，可以 在接收端利用相关器检测出原始信号，抑制多径干扰的影响。
扩频通信
m序列可以用于扩频通信中，将信息信号扩展到更宽的频带中，提高信号的抗干扰能力和隐蔽性 。
离散性
m序列是一种周期性信号，其 功率谱具有离散性，即只在某 些特定的频率分量上有能量分 布。
带宽有限
m序列的功率谱具有有限的带 宽，其带宽与序列的长度和多 项式的系数有关。
旁瓣抑制
m序列的功率谱具有较好的旁 瓣抑制特性，即除了主瓣外的 其他频率分量的能量较小。
m序列在多径干扰抑制中的应用
多径干扰
抗截获能力
m序列扩频通信系统具有较强 的抗截获能力。由于信号的频 谱被扩展，敌方难以检测和识 别信号，从而提高了通信的保 密性。
码分多址能力
m序列扩频通信系统具有较强 的码分多址能力。不同的用户 可以使用不同的扩频码进行通 信，从而实现多用户共享同一 通信信道。
05
m序列的未来发展与研究方向
m序列与其他通信技术的融合应用
第七章--串行口
异步通信和同步通信 异步通信(Asynchronous Communication)
在异步通信中，数据通常是以字符(字节)为单位组成字符 帧传送的。字符帧由发送端一帧一帧地发送，通过传输线 由接收设备一帧一帧地接收。发送端和接收端可以有各自 的时钟来控制数据的发送和接收。 一个字符在异步传送中又称为一帧数据，字符帧也叫数据 帧，由起始位、数据位、奇偶校验位和停止位四部分组成， 如图7-2所示。
例如，波特率为2400b/s的通信系统，若采用图7-2（a） 的字符帧，则字符的实际传送速率为2400／11=218.18帧 /s；若采用图7-2(b)的字符帧，则字符的实际传送速率为 2400/14=171.43帧/s。
串 行 通 信 和 基 础 知 识
串行口的结构
MCS-51串行口结构框图如图7-4所示。 主要由两个物理上独立的串行数据缓冲寄存器SBUF、发送 控制器、接收控制器、输入移位寄存器和输出控制门组成。 两个特殊功能寄存器SCON和PCON用来控制串行口的工作方 式和波特率。 发送缓冲寄存器SBUF只能写，不能读；接收缓冲寄存器 SBUF只能读，不能写。两个缓冲寄存器共用一个地址99H， 可以用读／写指令区分。
7.1串行通信的基础知识
7.2 MCS-51的串行I/O口及控制寄存器
7.3 串行口的工作方式 7.4 波特率的设计 7.5 MCS-51串行口的应用 7.6 MCS-51串行口的多机通信
本章首先介绍串行通信的基本概念，然后重 点讨论MCS-51系列单片机串行口的特点和用法， 要求掌握串行口的概念、 MCS-51串行口的结构、 原理及应用。
在进行通讯时，外界数据是通过引脚RxD(P3.0，串行数据 接收端)和引脚TxD(P3.1，串行数据发送端)与外界进行串 行通信。 输入数据先进入输入移位寄存器，再送入接收SBUF。在此 采用了双缓冲结构。
第七章同步数字体系(SDH)
AUPTR还可用于频率调整．以便实现网络各支路同步工作。
这10个比特就是指针值。指针值是用二进制来表示的。亦即用 l0个比特的0、1码构成的二进制数值，来表示十进制的0～782 个编号。再深一步说，就是用上面所述的10比持来表示VC-4第 一个字节在o～782中的位置。
四、指针的频率调整作用
1、当VC帧速率＜AUG帧速率时: 图7—14中的5个I比持反转，通知接收端表示要作正码速调整(加
(C-4)十(VC-4POH)=VC-4 (VC-4) 十(AU-4PTR)＝AU-4 (AU-4)＝(AUG) 最后形成 STM-1
(1)下图画出了两帧，(一帧的时间是125μs，故两帧是250μs (2)对照帧结构图7－2可知，图中左侧第四行的位置就是指针区。 (3)图右侧是两帧STM—1的净负荷区，为了表明净负荷区中某点的 位置，根据行、列来画线打出格子。从第四行向右、向下进行位置 编号。每三格编一个号。例如的000，111，222，－－。
二、PDH的固有缺点
1、存在互为独立的三大数字系列，使国际间的互通存在 困难。
2、无统一的光接口，使各厂家的产品互不兼容。 3、 4、网管通信带宽严重不足，给建立集中式电信管理网带
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三、SDH网的基本特点
优点： 1）SDH网络是由一系列SDH网元（NE）组成的，它是一个可在
光纤 或微波、卫星上进行同步信息传输、复用和交叉连接的网络。 2）具有全世界SDH)传输网中的信号是以同步传输模块(STM)
通信工程师 第七章 GPRS系统介绍
第七章 CPRS系统介绍一、填空题1．GPRS网络是在GSM网络基础之上，新增两个节点——SGSN和(GGSN)而形成的移动分组数据网络。
2．GPRS的基本功能是在移动终端与计算机通信网络的路由器之间提供(分组传递)业务。
3．GPRS网络分成两个部分：无线接入和(核心)网络。
4．移动台有两种分组接入方法，即一步接入和(两步接入)。
5．GPRS支持两种类型的承载业务，即点对点业务和(点对多点)业务。
6．GPRS点对点面向连接的网络业务属于虚电路型业务，它为两个用户之间传送多路数据分组建立(逻辑虚电路)，它要求有建立连接、数据传送和连接释放的过程。
7．GPRS用户终端业务可以分为基于PTP的用户终端业务和基于(PTM)的用户终端业务。
8．GPRS用户用IMSI来识别，它有一个或多个(网络层)地址。
9．GPRS中分组数据协议地址通过(移动性)管理过程激活或清除。
10．GPRS支持标准数据协议的应用，允许与IP网络和(X..25)网络互联互通。
11．GPRS在现有的GSMPLMN上引入两个新的网络节点：SGSN和(GGSN)。
12．在两个GPRSPLMN之间的接口称为Gp，它将两个独立的GPRS网络连接起来进行(消息交换)。
13．GPRS PLMN与固定网络的(参考点)称为Gi，固定网络的典型是分组数据网络。
14．完整的GPRS移动台应由以移动设备和(SIM卡)构成。
15．GPRS骨干网络有两类，即PLMN(内部骨干网络)和多个PLMN之间的骨干网络。
二、单项选择题1．GPRS网络在无线传输信道上的时间轴按照复帧序列来组织，每一个复帧包含52个TDMA帧，组织成12个无线块，每一个无线块包含( D )个TDMA帧。
A、1B、2C、3D、42．互联网协议(1P)到达GPRS系统，IP数据包包含( A )字节IP包头，这些IP数据包首先在于网数据汇聚协议(SNDCP)层转换成逻辑链路控制(LLC)帧。
A、20B、30C、40D、503．GPBS网络中一个RLC块所经历的时间大约为18.5ms，或者等效于一个TDMA 帧大约为( A )ms。
《数据与计算机通信》课后习题参考答案
《数据与计算机通信》课后习题及参考答案第2章的参考答案2.1答案：设发送消息的蓝军为A，另外一个蓝军为B。
再设步兵由一头到量外一头所用的时间为t，可以定义两军的通信协议如下：（1）A发送消息后2t时间内还灭有收到B的确认，则重发，直到收到确认。
（2）B收到消息后，立即发送去确认知道不再收到A的消息。
（3）若在中午之前t时刻，A还没有收到B的确认信息，或者B在中午前的2t时间内还继续收到A发来的消息，则第二天进攻。
2．3答案：（1）预定（A）客人（Guest）向主人（Hosts）发出要Pizza的Request。
（B）主人接受请求，提起电话拨Pizza饼店，在电话中提出预定的种类和数量。
（C）Pizza店的外卖服务生(Order Clerk)填好订单，然后传送给Pizza Cook。
完成；（2）送货（A）Pizza Cook将做好的Pizza饼给服务生；（B）服务生在订单上签字后送给送货车司机，司机开车取送货，沿道路送往订货人的地点；（C）送货车司机到达后，拿出定单和主人交接；（D）主人将送来的Pizza饼再送给客人(Guest)2.4 答案A．(1)中国总理与英文翻译之间：(a)中国总理对自己的英文翻译说中文；(b)中国翻译将中文翻译成英文后给法国总理的英文翻译；(2)法国总理与英文翻译之间(a)法国总理的英文翻译接收中国总理的英文翻译给自己的英文翻译；(b)将英文翻译成法文，然后给法国总理，反之亦然。
B．这三者之间要实现一种类似于电信系统中三方通信之类的过程：(1)中国总理拿起电话，说中文给中文/德文翻译(2)德文翻译把中文翻译成德文，然后通过电话线传送给法国总理的德文/法文翻译(3)德文/法文翻译将接收到的德文翻译成法文(4)德文/法文翻译将翻译过来的法文给法国总理听2．7 答案a．在分段情况下，都需要包含N层数据首部的拷贝b．在组合的情况下，可以用一个N层的数据首部组合成单一的N－1层PDU。
第七章 串行通信
同步方式 串行方式
异步方式
单工方式
半双工方式 全双工方式 多工方式
7.1.2 串行通信的通信标准
串行通信的通信标准主要是指通信的电气和硬件标准，常用的有 RS-232；RS-485/422等。
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RS-232标准 ♠ 电气特性：逻辑“1”=-3V～-15V；逻辑“0”=+3V～+15V。在与TTL 标准连接时必须进行电平转换，常用芯片有MC1488、MC1489及 MAX202～MAX232等。
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7.1.3 串行通信的通信方式
串行通信又可分为异步通信和同步通信。异步通信的接受器和发送 器使用各自的时钟，每次只传送一字节数据，允许时钟产生误差；同步 通信每次传送的数据量较大，要求精度高，因此接受器和发送器使用同 一时钟。 异步通讯 以字符为传送单位用起始位和停止位标识每个字符的开始和结束 字符间隔不固定，只需字符传送时同步。异步通讯数据常用一帧为单位， 一帧字符位数的规定：起始位，数据位，校验位和停止位，校验位紧跟 在数据位后，也可以省略。下图为省略校验位后一帧数据的示意图。
起始位 D 0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7 停止位
优点是硬件要求低，可靠性高，传送距离远，但速度较慢。
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同步通信 以一串字符为一个传送单位，字符间不加标识位，在一串字符开 始用同步字符标识，硬件要求高，通讯双方须严格同步。
【提示】：在单片机与外设进行数据通信时，多采用异步串行通信。
模式选择
多机通讯位 允许接收位 发送、接收第9位 发送、接收标志
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数据与计算机通信dataandcomputercommunication课后习题答案
《数据与计算机通信》课后习题参考答案第2章的参考答案2.1答案：设发送消息的蓝军为A，另外一个蓝军为B。
再设步兵由一头到量外一头所用的时间为t，可以定义两军的通信协议如下：（1）A发送消息后2t时间内还灭有收到B的确认，则重发，直到收到确认。
（2）B收到消息后，立即发送去确认知道不再收到A的消息。
（3）若在中午之前t时刻，A还没有收到B的确认信息，或者B 在中午前的2t时间内还继续收到A发来的消息，则第二天进攻。
2．3答案：（1）预定（A）客人（Guest）向主人（Hosts）发出要Pizza的Request。
（B）主人接受请求，提起电话拨Pizza饼店，在电话中提出预定的种类和数量。
（C）Pizza店的外卖服务生(Order Clerk)填好订单，然后传送给Pizza Cook。
完成；（2）送货（A）Pizza Cook将做好的Pizza饼给服务生；（B）服务生在订单上签字后送给送货车司机，司机开车取送货，沿道路送往订货人的地点；（C）送货车司机到达后，拿出定单和主人交接；（D）主人将送来的Pizza饼再送给客人(Guest)答案A．(1)中国总理与英文翻译之间：(a)中国总理对自己的英文翻译说中文；(b)中国翻译将中文翻译成英文后给法国总理的英文翻译；(2)法国总理与英文翻译之间(a)法国总理的英文翻译接收中国总理的英文翻译给自己的英文翻译；(b)将英文翻译成法文，然后给法国总理，反之亦然。
B．这三者之间要实现一种类似于电信系统中三方通信之类的过程：(1)中国总理拿起电话，说中文给中文/德文翻译(2)德文翻译把中文翻译成德文，然后通过电话线传送给法国总理的德文/法文翻译(3)德文/法文翻译将接收到的德文翻译成法文(4)德文/法文翻译将翻译过来的法文给法国总理听2．7 答案a．在分段情况下，都需要包含N层数据首部的拷贝b．在组合的情况下，可以用一个N层的数据首部组合成单一的N－1层PDU。
第3章的参考答案3．1 答案a. 因为多点配置是共享的广播信道。
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争用 轮询 存储转发 排队
数据通信第七章
集中器例子（MPT集群系统）
数据总线
图 例
音频线
LAN数据线 串行数据线
主控计算机
网络服务器
DA单元
WAN
ROUTER
HUB
基站单元 收发信机 交换单元
功能扩展 计算机
管理计算机 计费计算机
终端设备的分类
通用终端：打印类终端、显示类终端和识别类终端 复合终端：是一种面向某种应用业务，能按需配置输入/输
出设备，而且终端本身可以进行相关信息处理的设备。如销 售终端，票务终端等。 智能终端：是一种带有微处理器的高级终端，它不但可以输 入输出信息，还可以存储、处理、控制数据信息。智能终端 通常具有人机交互能力，具有本机数据处理与存储功能，还 具有与多种通信网络相兼容的能力及自珍段能力。例如电脑。 虚拟终端：是指计算机支持各种各样实际终端的过渡终端或 标准终端
数据通信第七章
常用的无线MODEM芯片
序号
型号
调制方式
速率
典型应用
1
CMX429A
FFSK
1200/2400
MPT1327
2
CMX469A FFSK/MSK 1200/2400/4800 Data-Over Radio
3
CMX589A
GMSK
4kbps to 200kbps
Cellular Digital Packet Data
芯片 多信道工作
125 信道 信道切换时间
<200us. 支持跳频
寻址和CRC 低功耗
数据通信第七章
常用的宽带接入方式
数据通信第七章
在电话线上的宽带频谱分配
数据通信第七章
在电话线上的宽带频谱分配
数据通信第七章
ADSL Modem的调制方式
正交调幅（QAM） QAM是一种十分成熟且应用广泛的调制技术。这种方式的频谱利用率可以做 得很高，设备也不太复杂。但是，当它的信号状态数很多时，则对信道的线性 和非线性失真变得十分敏感。
数据通信第七章
终端设备的组成和功能
用户
输入 输出
设备控制 设备控制
传输 控制
MODEM
终端设备通常由输入、输出设备，控制设备和传输控制器组 成。
功能： 完成信息的输入、输出； 进行线路连接； 进行传输控制； 对信息进行编码和译码； 进行差错控制及校验； 对信息进行缓冲和储存。
数据通信第七章
无载波调幅／调相（CAP） CAP技术在原理上类似QAM，但不用正交载波，而是通过两个数字横向带通 滤波器进行调制，其输出结合起来即形成了发送信号。在接收侧用"软判决" 技术对信号进行解调，再用判决前馈均衡器对电缆芯径变化和桥接抽头进行适 配。
离散多音频调（DMT） DMT即离散多音调制，又称多载波调制。它是将信道的可用带宽划分为若干 个子信道，每个子信道一个载波，分别载荷一路数据，并行传输
10Mbps~26Mbps，相对而言，VDSL在1.2 公里传输距 离以内速度才得以维持在25Mbps以上，超过1.2公里以上传 输距离速度则快速锐减。 在目前电信网络架构下，机房与客户端距离绝大部分超过目前 VDSL有效传输距离，为提供VDSL服务，电信业者势必重新 布建光纤，增加其网络布建成本。ADSL2+将成为ADSL下一 世代技术，并将延续ADSL既有地位成为市场应用主流，并将 延后电信投入VDSL建设的脚步。
4
FX929B 4-Level FSK 4800 to 19200 b/s RCR STD-47 and RD-
LAP* Systems
5
nRF2401
GFSK
0 to1Mbps
Wireless mouse, keyboard, joystick
数据通信第七章
无线MODEM芯片nRF2401
工作频段2.4G 单片GFSK收发
数据通信第七章
多路复用器
以 太传电 网真话
多路复用器
E1、ISDN FR、DDN
多路复用器
2B+D RS-232 X.21 v.35
中间一般用高速专 线连接
接口非常丰富，可 以提供多种连接方 式，支持多种协议
多用于专网
2B+D RS-232
X.21 v.35
电传以 话真太
网
数据通信第七章
集中器
第七章 数据通信设备
调制解调器 多路复用器 集中器 协议转换器 网络适配器 前端处理器 网络设备
数据通信第七章
终端设备
终端设备输入信息的方式 直接输入：直接通过键盘、鼠标、按钮等。 通过间接媒介输入：先将数据记录在磁盘
等媒介上，在借助磁盘机等设备把信息输 入到网络中。 通过检测装置输入：通过例如传感器等设 备检测某些物理量，采样量化成数据后再 输入到传送系统。
VDSL使用DMT调制方式，国内VDSL有少量应用，都是采用 PTM模式、QAM调制的EoVDSL技术 。
数据通信第七章ຫໍສະໝຸດ ADSL vs VDSLADSL上行与下行带宽不一致，适合普通用户的上网要求。 VDSL可以提供对称带宽适合商业用户。 ADSL2+在3公里传输距离以内，传输速度可维持在
集中器是一种将m条输入线汇总成n条输出线的传输控制设备 （m>n）
集中器的功能
将多条输入的大量低、中速率数据进行合并，再经一条或几条高速 线路送到另一个集中器或者前端处理机。
在纯争用的情况下，可作为可编程的交换设备（称为端口选择器） 可完成报文交换功能或存储转发报文功能。 具有进行远程网络处理功能。
数据通信第七章
调制解调器
调制解调器（MODEM）的功能主要是完成数据信号的编码 调制到模拟信号在模拟信道上传输；同时在模拟信道上将模 拟信号解调解码成原始的数据信号。
为了提高数据传输速率，通常在调制之前要对数据进行冗余 压缩，在接收端进行恢复。同时还增加了纠检错功能确保数
据传输的可靠性。 电话线常用的是CCITT制定的V系列建议。 按照传输介质分有线和无线MODEM 按照带宽分窄带和宽带MODEM
数据通信第七章
VDSL
VDSL（Very-high-bit-rate Digital Subscriber loop） 甚高速数字用户环路，简单地说，VDSL就是ADSL的快速版 本。使用VDSL，短距离内的最大下传速率可达55Mbps，上 传速率可达19.2Mbps，甚至更高。目前可提供10Mbps上、 下行对称速率。