第4-2章链路传输工程
第四章 以太网数据链路层
肆 以太网数据链路层P 目标：了解数据链路层结构。
熟悉各以太网帧格式，CSMA/CD （载波监听多路访问/冲突检测）机制，熟悉PAUSE 帧格式，和流量控制原理了解半双工模式下以太网端口的工作方式。
根据IEEE 的定义，以太网的数据链路层又分为2个子层：逻辑链路控制子层（LLC ）和媒体访问控制子层（MAC ）。
划分2个子层的原因是：数据链路层实际是与物理层直接相关的，针对不同的物理层需要有与之相配合的数据链路层，例如针对以太网、令牌环需要不同的数据链路层，而这是不符合分层原则的；于是通过划分LLC 和MAC 2个子层，尽量提高链路层的独立性，方便技术实现。
其中MAC 子层与物理层直接相关，以太网的MAC 层和物理层都是在802.3 中定义的，LLC 子层则可以完全独立，在802.2中定义，可适用于以太网、令牌环、WLAN 等各种标准。
ͼ1 以太网数据链路层MAC 子层处理CSMA/CD 算法、数据出错校验、成帧等；LLC 子层定义了一些字段使上次协议能共享数据链路层。
在实际使用中，LLC 子层并非必需的。
1 以太网的帧格式有两种主要的以太网帧类型：由RFC894定义的传统以太网（EthernetII ）和802.3定义的以太网； 最常使用的封装格式是RFC 894定义的格式。
下图显示了两种不同形式的封装格式。
图中每个方框下面的数字是它们的字节长度。
EthernetII （RFC894）帧结构如下，该帧包含了5个域（前导码在此不作描应用层传输层网络层链路层物理层逻辑链路控制（LLC ）子层MAC 子层述），它们分别是：目的MAC地址、源MAC地址、类型、净荷（PAD）、FCS、 EthernetII（RFC894）帧结构1）目的MAC地址（ D A ）包含6个字节。
D A标识了帧的目的地站点。
D A可以是单播地址（单个目的地）或组播地址（组目的地）。
2）源MAC地址（ S A ）包含6个字节。
计算机网络 《第4章 数据链路层》 讲解
校验码 编码器
发送装置
接收装置
校验码 译码器
信宿
传
输
存储器
信
道
反馈信号 控制器
反馈信号 控制器
15
《计算机网络》第4章 数据链路层
反馈重发机制的分类
• 停止等待方式
发送端
1
2
2
3
ACK
NAK
ACK
接收端
1
2
2
3
16
《计算机网络》第4章 数据链路层
连续工作方式 • 拉回方式
• 选择重发方式
重传 发送端 0 1 2 3 4 5 2 3 4 5 6
4.2 数据链路层的基本概念
4.2.1 物理线路与数据链路 • 线路 — 链路 • 物理线路 — 数据链路
18
《计算机网络》第4章 数据链路层
4.2.2 数据链路控制
• 链路管理 • 帧同步 • 流量控制 • 差错控制 • 帧的透明传输 • 寻址
数据链路层协议 — 为实现数据链路控制功能而 制定的规程或协议。
数据传输，而不需要得到对方复合站的许可。
30
《计算机网络》第4章 数据链路层
数据链路的平衡配置方式
31
《计算机网络》第4章 数据链路层
4.4.3 HDLC的帧结构
标志字段F 地址字段A 控制字段C
(8位)
(8/16位) (8/16位)
信息字段I (长度可变)
帧校验字段FCS 标志字段F
(16/32位)
常用的检错码 • 奇偶校验码
垂直奇（偶）校验 水平奇（偶）校验水平 垂直奇（偶）校验（方阵码）
• 循环冗余编码CRC 目前应用最广的检错码编码方法之一
《计算机网络》教案(第一章)
第二阶段：面向通信的计算机网络
• 1969年9月研制完成四台IMP，连接了四台大型计算机系 统。 • 部署在斯坦福研究院、加州大学圣大巴巴拉分校、加州大 学洛杉矶分校和犹他大学的大型计算机中心， • 在1969年9月2日，正式启动该网络，实现了四个地点
• 课程参考书
– 《计算机网络》 熊贵喜 清华大学出版社 – 《计算机网络教程》 谢希仁 人民邮电出版社
沈阳化工大学 计算机科学与技术学院 网络工程教研室
第一章 计算机网络概述
• • • • • • • • §1.1 计算机网络概念 §1.2 计算机网络产生与发展 §1.3 计算机网络功能 §1.4 计算机网络的组成 §1.5 计算机网络分类 §1.6 计算机网络拓扑结构 §1.7 计算机网络体系结构 §1.8 计算机网络应用
• 第四章 数据链路层（2）
• 第五章 计算机局域网（4） • 第六章 网络层（6）
• 第七章 传输层（2）
• 第八章 网络应用技术（2）
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课程安排
• 课程学时
– 总学时48学时
• 课程作业
– 以查阅资料为主
• 课程考试
– 以上课内容为主 – 闭卷考试
沈阳化工大学优秀课程
《计算机网络》
网络工程教研室 网络体系结构研究室 2010-08
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核心层
汇聚层
接入层
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课程Байду номын сангаас容简介
计算机网络导论第二章n
细缆网络的硬件 网络接口卡 BNC连接器 BNC T型连接器 BNC终端匹配器 中继器（4个）
具有BNC接口的网卡
2.3光纤（Optical Fiber）
依靠光波承载数据，光脉冲在玻璃纤维中传播 优缺点：
传输带宽高：仅受光电转换器件的限制（＞100Gb/s） 传输损耗小，适合长距离传输 抗干扰性能极好、误码率低，保密性好 轻便 价格较高 需要光电转换
同轴电缆（Coaxial Cable）
计算机网络中使用基带同轴电缆
阻抗50，有粗同轴和细同轴两种
应用：总线局域网（以太网） 性能：10Mb/s，500米/185米
铜芯
绝缘层 外导体 屏蔽层
保护套
2.2.2分类
基带同轴电缆：网络同轴电缆 数字传输 阻抗：50Ω 速率：10Mbps 分类： 粗缆和细缆；
包层——125um
塑料外套 玻璃封套
高密度多芯光缆剖面结构
外套
加强芯
外鞘
光纤
封套 芯
加强芯 光纤束
光纤连接线
光纤网络组件
光纤网络简介
1.光纤通信过程
电信号
光信号
光信号
光发送器
光纤
光纤中继器 光纤
光接收器
2. 光纤收发器、 光纤中继器
3.光缆 ：光纤以光缆的形式使用。一根光缆包含多根光纤
4.带有光纤模块的交换机
接收方
ACK: 应答报文分组
H6
ACK
S4
H5
数据报方式不能保证分组按序到达 分组可能通过多个路径穿越网络
虚电路方式（Virtual Circuit）
通信前预先建立一条逻辑连接——虚电路
虚电路是由其路径上的所有交换机中的路由表定义的 类比：铁路系统（旅客/列车:分组，铁路网:网络，火车站:节点）
计算机网络吴功宜第三版课后习题解答第章
计算机网络-清华版_吴功宜(第三版)课后习题解答(第1-4章)第一章计算机网络概论P421.请参考本章对现代Internet结构的描述，解释“三网融合”发展的技术背景。
答：基于Web的电子商务、电子政务、远程医疗、远程教育，以及基于对等结构的P2P网络、3G/4G与移动Internet的应用，使得Internet以超常规的速度发展。
“三网融合”实质上是计算机网络、电信通信网与电视传输网技术的融合、业务的融合。
2.请参考本章对Internet应用技术发展的描述，解释“物联网”发展技术背景。
答：物联网是在Internet技术的基础上，利用射频标签、无线传感与光学传感等感知技术自动获取物理世界的各种信息，构建覆盖世界上人与人、人与物、物与物的智能信息系统，促进了物理世界与信息世界的融合。
3.请参考本章对于城域网技术特点的描述，解释“宽带城域网”发展技术背景。
答：宽带城域网是以IP为基础，通过计算机网络、广播电视网、电信网的三网融合，形成覆盖城市区域的网络通信平台，以语音、数据、图像、视频传输与大规模的用户接入提供高速与保证质量的服务。
4.请参考本章对WPAN技术的描述，举出5个应用无线个人区域网络技术的例子。
答：家庭网络、安全监控、汽车自动化、消费类家用电器、儿童玩具、医用设备控制、工业控制、无线定位。
5..请参考本章对于Internet核心交换、边缘部分划分方法的描述，举出身边5种端系统设备。
答：PDA、智能手机、智能家电、无线传感器节点、RFID节点、视频监控设备。
7.长度8B与536B的应用层数据通过传输层时加上了20B的TCP报头,通过网络层时加上60B的IP分组头，通过数据链路层时加上了18B的Ethernet帧头和帧尾。
分别计算两种情况下的数据传输效率。
（知识点在：P33）解：长度为8B的应用层数据的数据传输效率：8/(8+20+60+18)×100%=8/106×100%=7.55%长度为536B的应用层数据的数据传输效率：536/(536+20+60+18)×100%=536/634×100%=84.54%8.计算发送延时与传播延时。
移动通信复习资料
移动通信复习资料移动通信原理与系统复习资料第⼀章：1.在4G系统中，⽹元间的协议是基于IP的，每⼀个MT（移动终端）都有各⾃的IP地址。
2.IP核⼼⽹：它不是专门⽤作移动通信，⽽是作为⼀种统⼀的⽹络，⽀持有线和⽆线接⼊。
主要功能是：完成位置管理和控制、呼叫控制和业务控制。
3.4G⽹络应该是⼀个⽆缝连接的⽹络，也就是说各种有线和⽆线⽹都能以IP协议为基础连接到IP核⼼⽹。
当然为了与传统的⽹络互联则需要⽤⽹关建⽴⽹络的互联，所以将来的4G⽹络将是⼀个复杂的多协议的⽹络。
4.移动通信的定义：指通信双⽅或⾄少有⼀⽅处于运动中进⾏信息交换的通信⽅式。
5.移动通信系统包括：⽆绳电话、⽆线寻呼、陆地蜂窝移动通信、卫星移动通信等。
6.⽆线通信是移动通信的基础。
7.移动通信所受⼲扰种类：（1）：互调⼲扰：指两个或多个信号作⽤在通信设备的⾮线性器件上，产⽣与有⽤信号频率相近的组合频率。
从⽽对通信系统构成⼲扰的现象。
（2）：邻道⼲扰：指相邻或邻近的信道之间的⼲扰，是由于⼀个强信号串扰弱信号⽽造成的⼲扰。
（3）：同频⼲扰：指相同频率电台之间的⼲扰。
8.移动通信的⼯作⽅式：（1）：单⼯通信：指通信双⽅电台交替地进⾏收信和发信。
它常⽤于点到点通信。
（2）双⼯通信：指通信双⽅。
收发信机均同时⼯作。
即任⼀⽅讲话时都可以听到对⽅的话⾳，没有“按-讲”开关。
（3）半双⼯通信第⼆章：1. 移动通信的信道：指基站天线、移动⽤户天线和两幅天线之间的传播路径。
2. 从某种意义上来说，对移动⽆线电波传播特性的研究就是对移动信道的研究。
（判断）3. 移动信道的基本特性就是衰落特性。
4. ⽆线电波的传播⽅式：直射、反射、绕射和散射以及它们的合成。
5. 移动信道是⼀种时变信道。
在这种信道中传播表现出来的衰落⼀般为：随信号传播距离变化⽽导致的传播损耗和弥散。
6. （1）阴影衰落：由于传播环境中的地形起伏、建筑物及其它障碍物对电磁波的遮蔽所引起的衰落。
无线网络技术导论第二版课后习题答案
填空选择：第一章绪论填空：1. 局域网城域网广域网2. LAN MAN WAN3. ARPAnet4. 数据链路层网络层5. ALOHANET6. 可以让人们摆脱有线的束缚，跟便捷，更自由地进行沟通7. 协议分层8. 协议9. 应用程序、表示层、会话层、传输层、网络层、链路层 10. 应用层、传输层、网络互连层、主机至网络层 11. MAC协议单选：1-3 D A C 多选：1 AC 2 ABC 判断：1-4 T F F F第二章无线传输基础填空：1、电磁波2、FCC3、全向的4、天线5、定向6、地波7、衍射8、快速或慢速平面的9、Christian Doppler 10、数据 11、信号12、传输 13、模拟 14、ASK FSK PSK 15、扩频技术 16、大于 17、DSSS FHSS THSS 单选： 1-5 A C C CD 6-7 A B 多选：1 ACD2 ABCD3 BCD4 ABC5 AB6 ABC 判断：1-5 F T T T T 6-10 F T T T F 10-14 F T T T第三章无线局域网填空：1、美国电气电子工程师协会2、标准发布3、标准（猜的）4、 IEEE5、基站或接入点6、基础机构集中式拓扑7、 BSSID8、介质9、 MAC10、媒体访问控制11、物理层数据链路层 12、 11Mbit/s 13、 b14、多载波调制技术 15、 16、 11 17、 csma 18、 sta服务 19、物理20、联结重新联结解除联结分布集成 21、竞争22、 mac协议 23、多个无线网络整体网络 24、四地址 25、、27、动态频率选择传输功率控制 28、发送功率控制过程29、无线局域网中关于快速服务集切换的内容 30、 600Mps31、 32、 WPA 33、 WAPI34、认证框架和可拓展认证/标准安全 35、 WEP36、企业模式单选：1-5 D D C B C 6-10 A B C D A 11-15 C D D D B16-20 B B B C A 21-25 A B A A A 26-30 D A D C D 31-35 C D A C A 36-39 C A C B 多选：1 AC2 CD3 BC4 BC5 AB6 CD7 AB8 AC9 AC 10 ABC 11 ABC 12 BC 13 AC 14 ABC 15 ABC16 AC 判断：1-5 T F T T T 6-10 T F T F T第四章无线个域网填空： 1. 302. IEEE3.4. 无线个人区域网5. 蓝牙6. 基带7. 1 MHz 带宽 8. 散布式网络 9. 超宽带UWB 10. 协议栈 11. 250 kb/s12. 全功能设备，只具有部分功能的设备 13. 设备对象单选： 1-5 C A C D A 6-10 B D A（不确定）A D 11-12 A A多选：判断：1-3 F F T第五章无线城域网填空：1、 2、回程 3、 4、固定宽带无线5、 6、 7、 8、 9、6GHZ 10、2~11GHZ 单选：1 -5 D B B C A 6-8 D B C多选：ABC判断：1、F 2、T第六章无线广域网填空：1、IEEE 2、250km/h 3、OFDM MIMO 4、纯IP第七章移动ad hoc网络填空：1、移动Ad Hoc2、移动Ad Hoc网络单选：B第八章无限传感器网络填空：1、移动Ad Hoc网络（或者分布式网络系统）2、传感器模块、处理器模块、无线通信模块、能量供应模块第九章无线mesh网络填空：1. 移动Ad hoc网络2. 无线多选： ABC 判断： T第十章无线网络与物联网填空：1.感知层，网络层和应用层2.无线城市简答题：第一章绪论1、简述计算机网络的发展过程答：计算机网络发展过程可分为四个阶段。
计算机网络技术及应用教材课后习题答案1-5章(胡远萍主编第二版)讲解
《计算机网络技术及应用》（新版）第1章认识计算机网络参考答案一、名词解释计算机网络——将分布在不同地理位置上的、具有独立功能的计算机及其外部设备，通过通信设备和通信线路连接起来，按照某种事先约定的规则（通信协议）进行信息交换，以实现资源共享的系统称为计算机网络。
ARPAnet——美国高等研究计划署网络的缩写，是美国国防高等研究计划署开发的世界上第一个运营的包交换网络，它是Internet的雏形。
局域网——局域网通常指由单一组织机构所使用的，通信被限制在中等规模的地理区域内，能依靠信息传输速率较高、传输可靠性高、误码率低的物理通信信道的专用网络。
通信子网——通信子网是计算机网络中负责数据通信的部分，主要完成数据的传输、交换以及通信控制，它由网络节点、通信链路组成。
资源子网——用户资源子网提供访问网络和处理数据的能力，是由主机系统、终端控制器和终端组成。
二、填空题：1．计算机网络是现代计算机技术与通信技术密切组合的产物。
它可以把在区域上分散的单个计算机有机的连接在一起，组成功能更强大的计算机网络，以此来达到数据通信和资源共享的目的。
2．计算机网络的拓扑结构主要有总线型、星型、环型、树型及网状型等。
3．通常根据网络范围和计算机之间的距离将计算机网络分为局域网、城域网和广域网。
4．从网络功能上，计算机网络由通信子网和资源子网两部分组成。
5．OSI的会话层处于传输层提供的服务之上，为表示层提供服务。
6．在TCP/IP层次模型中与OSI参考模型第四层（运输层）相对应的主要协议有TCP 协议和UDP协议，其中后者提供无连接的不可靠传输任务。
7．TCP/IP模型的传输层定义了____UDP________和____TCP__________两种协议。
8．计算机网络拓扑是通过网中____通信媒介__和_____节点___之间的几何关系表示___物理连接结构_____，它反映了网络中各实体之间的结构关系。
9．TCP协议是一种可靠的__ _面向连接___ __的协议，UDP协议是一种不可靠的__面向无连接_____的协议。
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一、星-地链路传播特性
卫星通信的电波在传播中要受到损耗，其中最主要的 是自由空间传播损耗，它占总损耗的大部分。其它损耗还 有大气、雨、云、雪、雾等造成的吸收和散射损耗等。卫 星移动通信系统还会因为受到某种阴影遮蔽(例如树木、建 筑物的遮挡等)而增加额外的损耗，固定业务卫星通信系统 则可通过适当选址避免这一额外的损耗。
6
1.功率通量密度的计算公式
• 定义：功率密度（功率通量密度）是指发射功率
经过空间传播到达接收点后，在单位面积 内的功率。
• 计算过程： 第一步：各向同性辐射源的通量密度 第二步：发射端采用定向天线的通量密度
第4-2章链路传输工程
7
各向同性辐射源的通量密度
理想接收天线 面积A
各向同性辐射源：能量是向周围均匀扩 散，是一种理想化的辐射源；各方向辐 射的总功率PT .
9
发射端采用定向天线的通量密度(2)
-- (2-2)乘积项PT GT 通常称为等效全向辐射功率或EIRP
-- 等效全向辐射功率（EIRP）
定义：地球站或卫星的天线发射的功率P与该天线增益G的乘积。
表明了定向天线 在最大辐射方向实际所辐射的功率。 EIRP=P·G,或 EIRP (dBW)= 10log(PG)=P (dBW) + G (dB)
自由空间传播损耗 链路附加损耗
第4-2章链路传输工程
5
自由空间传播损耗
➢ 自由空间电波传播是无线电波最基本、最简单的 传播方式。自由空间是一个理想化的概念，为人 们研究电波传播提供了一个简化的计算环境。
1。功率通量密计算公式： 2。接收信号功率计算公式： 3。自由空间传播损耗计算公式：
第4-2章链路传输工程
外逸层（Exosphere） 500 - 64,374 km
热层（热电离层）（Thermosphere） 80 - 500 km
中间层（Mesosphere）
50 - 80 km
平流层（Stratosphere）
16 - 50 km
对流层（Troposphere）
7- 16 km
第4-2章链路传输工程
3
提要
本章首先讨论信号传播过程中受到的各种损耗，然后 讨论链路中的各种噪声、干扰和链路传输质量问题。 一、星-地链路传播特性 二、卫星移动通信链路特性 三、天线的方向性和电极化问题 四、噪声与干扰 五、卫星通信全链路质量 六、信道对传输信号的损害 七、上、下行链路的RF干扰
第4-2章链路传输工程
4
• 天线增益定义：每单位立体角在方向的辐射功率和每单位 立体角平均辐射功率的比值。通常以辐射功率最大的方向 作为的基准。
• 发射端采用定向天线的通量密度：
P r"G 4Td P T 2 (W /m )
(22)
（2-2）式中，PT为天线的发射功率（W)，
GT为发射天线的增益，
d第为4-自2章由链路空传间输工传程播距离。
在半径为d（卫星离地面的距离）的球
面上（其面积4d2)的功率通量密度，即
单位面积上的功率Pr’：
Pr' 4Pd T2
(21)
图2-1 以确定的天线面积在不同 距离上接收辐射能量
第4-2章链路传输工程
8
发射端采用定向天线的通量密度(1)
• 实际天线一般是有向天线，即在某方向的辐射功率大于其 它方向的辐射功功率，并用“天线增益”表示其方向性。
例1:卫星的EIRP值为49.4dBW，计算卫星离地面距离为40000km 时，地面站的功率密度。
解：根据式（2-2），地面站的功率密度为
P r'' 4 G T d P T 2 4 3 .1 4 1 6 1 0 4 4 0 .9 0 40 0 1 0 0 0 2 4 .3 3(p W /m 2 )
第4-2章链路传输工程
10
2.接收信号功率的计算公式
• 实际天线的接收功率： PR Pr"Ae
-- Ae: 接收天线的有效接收面积=A·（实际物理面积与天线效率的乘积）
No -- 为何不用理想接收天线面积A来计算接收功率？ 因为入射到天线孔径上的能量中，一部分能量会被反射到自由 空间中，一部 Image 分能量会被有损元件吸收。利用Ae可以说明效率降低的程度. P RP r'' A4 G Td P T 2A
第4-2章链路传输工程
13
Lf
10 lg
(4 d )2 2
10
lg
4 c
2
d2f
2
1
0
lg
4 cБайду номын сангаас
2
10 lg d 2
10 lg
f
2
20 lg
4 3.14 3 108
20 lg d
• 若用接收天线增益(2-3)式来表示，上式可以改写为：
-- GR: 接收天线增益。
G R42A4 2A e (2-3)
是工作波长（m），其中=c/f，c为光速，取值为3*108(m/s)
2
P RG TP 第T 4-2章G 链路R 传输 工4 程
d
(2-4) 11
例2：计算频率为6GHz时，口径3m的抛物面天线的 增益。（天线效率为0.55）
PR
PT GT GR Lf
其中：PT为发射功率;GT为发射天线增益;GR为接收天线增益；
Lf 为自由空间传播损耗。
L f 4d 2 4c d f 2
(2 -5 )
d为传播距离，为工作波长，C为光速，f为工作频率。 Lf 通常用分
贝表示，当d用km、f用GHz表示时，又可以表示为：
[ L f] 1 lL f g 0 9 . 4 2 2 4 ld g 0 2 lf g ( 0 d )( B 2 8 )
第2章 链路传输工程
第4-2章链路传输工程
1
链路传播特性
在卫星通信系统中，信号的传播路径主要是 在星际之间、星-地之间。 星际链路：只考虑自由空间传播损耗 星-地链路：由自由空间传播损耗和
近地大气的各种影响所确定
第4-2章链路传输工程
2
卫星通信的电波要经过对流层（含云层和雨层）、平流层、电 离层和外层空间，跨越距离大，影响电波传播的因素很多。
解：根据 G42A4C2 f2 A
4 6109
G
3108 2
2
32 2
0.55
G 10lgG 42.9 (dB)
Ar2
第4-2章链路传输工程
12
3.自由空间传播损耗计算公式
• 电波从点源全向天线发出后在自由空间传播，能量将扩散到一个球 面上。如用定向天线，电波将向某一方向会聚，在此方向上获得增 益，那么到达接收点的信号功率为：