数据通信_第七章 数据通信设备

第七章数据通信设备终端设备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。终端设备的组成和功能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。输入设备控制输出设备控制传输控制MODEM用户终端设备的分类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常用的无线MODEM芯片序号型号调制方式速率典型应用1CMX429AFFSK1200/2400MPT13272CMX469AFFSK/MSK1200/2400/4800Data-OverRadio3CMX589AGMSK4kbpsto200kbpsCellularDigitalPacketData4FX929B4-LevelFSK4800to19200b/sRCRSTD-47andRD-LAP*Systems5nRF2401GFSK0to1MbpsWirelessmouse,keyboard,joystick无线MODEM芯片nRF2401工作频段2.4G单片GFSK收发芯片多信道工作125信道信道切换时间200us.支持跳频寻址和CRC低功耗常用的宽带接入方式在电话线上的宽带频谱分配在电话线上的宽带频谱分配ADSLModem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。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VDSLVDSL（Very-high-bit-rateDigitalSubscriberloop）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。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。ADSLvsVDSLADSL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。多路复用器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多用于专网多路复用器多路复用器E1、ISDNFR、DDNv.35X.21RS-2322B+D电话传真以太网v.35X.21RS-2322B+D电话传真以太网集中器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（mn）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。集中器的技术争用轮询存储转发排队集中器例子（MPT集群系统）主控计算机DA单元基站单元电话单元收发信机网络服务器HUBROUTER管理计算机计费计算机功能扩展计算机PSTNWAN交换单元DA单元数据总线音频线LAN数据线图例串行数据线前端处理器前端处理器实际上是为了减轻主机处理数据的负担，各终端发送来的数据通过通信线路，首先进入前段处理器进行预处理，如纠检错、转换数据代码等。例如外置MODEM、独立显卡。电脑外置MODEM电话线电脑内置MODEM电话线FEC利用MODEM内部处理器实现FEC利用电脑处理器资源实现硬猫软猫网络设备-网络设备的分类物理层网络设备数据链路层网络设备网络层网络设备传输层上的网络设备各层上的网络设备★HUBSWITCHROUTERGATEWAY物理层网络设备物理层网络设备主要解决数据终端设备（DTE）与数据通信设备（DCE）之间的接口问题。主要设备有：中继器、网络收发器、网络传输媒体转换设备等。中继器用于扩展局域网长度，在连接网络及其他设备时还有不同名称：多路复用器类。用于增加通信传输媒质的有效性，提高效率。中继器类，例如：令牌环网中继器，用于MAU之间，或工作站与MAU之间扩展距离。以太网中继器。用于连接多个以太网，包括传统的以太网和快速以太网中继器等。集线器，多口中继器。例如：以太网集线器（HUB)FDDI集中器。集中器是一种数据传输中的功能部件，他将多个数据流的数据汇集到相对较少的物理传输媒质中，以提高传输效率。媒体转换类，例如：以太网-E1转换（10Base-T），对以太网数据缓存转换格式加载到E1上传输。中继器-物理层设备由于数据信号在网络介质上传输时，会随着距离的增加而衰减，中继器的主要作用之一就是解决信号衰减的问题。快速以太网中继器(Repeater)中继器主要用于拓展网络的长度，它的功能为从一个端口接收数据信号，然后将这些信号整形、放大，最后将之传送到其他端口上(画图举例)。中继器不检测它所传送的信号信息，仅仅是将不理想的信号再现为完美的信号。中继器工作于OSI模型的物理层，因此只能连接具有相同物理层协议的网络。中继器一般不能超过3-5个，因为不能纠正误码。最常见的就是使用HUB进行中继。数据链路层网络设备该设备为网络提供建立/拆除数据链路、帧传输、差错与流量控制、数据链路管理功能。主要设备有：网络适配器（网卡）。网桥。用于把一个较大的LAN分割成多个网段，或将两个以上的LAN互接为一个逻辑上的LAN。网络交换机。主要进行信息包的接收，暂时存储、发送，交换等。分为帧交换机和信元交换机（ATM）两大类。网络适配器也称为网络控制器、网卡，是PC或各种计算机连接到网络上的关键接口部件。网络适配器的作用：提供网络物理层接口实现和计算机系统总线信号之间的连接与通信实现网络协议中的数据链路层的大部分功能支持桌面管理接口（DMI）和连线化管理可以进行自动远程管理和对网上PC进行远程控制可以进行开机、关机、存储及系统维护等。网桥-链路层设备★网桥是运行在数据链路层上的网络设备，网桥可以将一个较大的LAN分割成多个网段，或者将两个以上的LAN互联成一个逻辑上的LAN。网桥的主要功能，用于连接网段，增加网络范围；进行寻址和路径选择；具有某些网络管理功能。网桥工作在数据链路层，将两个LAN连起来，根据MAC地址来转发帧，可以看作一个“低层的路由器”（路由器工作在网络层，根据网络地址如IP地址进行转发）。远程网桥通过一个通常较慢的链路（如电话线）连接两个远程LAN，对本地网桥而言，性能比较重要，而对远程网桥而言，在长距离上可正常运行是更重要的。按照传输媒质分为有线网桥和无线网桥按照协议处理方式不同分为透明网桥和源路由选择网桥透明网桥(transparentbridge)★透明网桥(transparentbridge)或生成树网桥(spanningtreebridge)。支持这种设计的人首要关心的是完全透明。装有多个LAN的单位在买回IEEE标准网桥之后，只需把连接插头插入网桥，无需设置地址开关，无需设置路由表或参数，现有LAN的运行完全不受网桥的任何影响。透明网桥以混杂方式工作，它接收与之连接的所有LAN传送的每一帧。当一帧到达时，通过查询网桥中一张大型散列表里的目的地址而作出决定是否转发和转发到哪里。在插入网桥之初，所有的散列表均为空。由于网桥不知道任何目的地的位置，因而采用扩散算法(floodingalgorithm)：把每个到来的、目的地不明的帧输出到连在此网桥的所有LAN中（除了发送该帧的LAN）。随着时间的推移，网桥将了解每个目的地的位置。一旦知道了目的地位置，发往该处的帧就只放到适当的LAN上，而不再散发。透明网桥(transparentbridge)透明网桥采用的算法是逆向学习法(backwardlearning)。网桥按混杂的方式工作，故它能看见所连接的任一LAN上传送的帧。查看源地址即可知道在哪个LAN上可访问哪台机器，于是在散列表中添上一项。当计算机和网桥加电、断电或迁移时，网络的拓扑结构会随之改变。为了处理动态拓扑问题，每当增加散列表项时，均在该项中注明帧的到达时间。每当目的地已在表中的帧到达时，将以当前时间更新该项。这样，从表中每项的时间即可知道该机器最后帧到来的时间。网桥中有一个进程定期地扫描散列表，清除时间早于当前时间若干分钟的全部表项。于是，如果从LAN上取下一台计算机，并在别处重新连到LAN上的话，那么在几分钟内，它即可重新开始正常工作而无须人工干预。这个算法同时也意味着，如果机器在几分钟内无动作，那么发给它的帧将不得不散发，一直到它自己发送出一帧为止。网桥利用ARP广播学习MAC地址以太网头类型：ARPIPv4头广播出源及目的的IP与MAC地址对照关系源路由选择(sourcerouting)网桥透明网桥的优点是易于安装，只需插进电缆即大功告成。但这种网桥并没有最佳地利用带宽。这两个（或其他）因素的相对重要性导致了802委员会内部的分裂。支持CSMA/CD和令牌总线的人选择了透明网桥，而令牌环的支持者则偏爱一种称为源路由选择的网桥（受到IBM的鼓励）源路由选择的前提是互联网中的每台机器都知道所有其他机器的最佳路径。如何得到这些路由是源路由选择算法的重要部分。获取路由算法的基本思想是：如果不知道目的地地址的位置，源机器就发布一广播帧，询问它在哪里。每个网桥都转发该查找帧(discoveryframe)，这样该帧就可到达互联网中的每一个LAN。当答复回来时，途经的网桥将它们自己的标识记录在答复帧中，于是，广播帧的发送者就可以得到确切的路由，并可从中选取最佳路由。两种网桥的比较特点透明网桥源路由选择网桥注解连接方式无连接面向连接透明