模擬數據通信與數字數據通信

數字數據通信(Digital Data Communication)指直接利用數字傳輸技術在數字設備之間傳輸數字數據，或模擬數據對應的數位訊號。由於計算機使用二進制數位訊號，因而計算機與其外部設備之間，以及計算機區域網路、城域網大多直接採用數字數據通信。此外，目前北美採用的24路PCM脈碼調製(速率為1.544Mpbs)，以及歐洲和我國採用的30路PCM脈碼調製(速率為2.048Mbps)電話系統均是數字數據通信系統。

基本介紹

• 中文名：模擬數據通信與數字數據通信
• 外文名：Digital Data Communication
• 利用：數字傳輸技術
• 作用：傳輸數字數據

二、模擬數據通信和數字數據通信 (Analog Data Communication & Digital Data Communication)

1.模擬數據與數字數據

我們一般將數據分為模擬數據和數字數據兩大類。

模擬數據(Analog Data)是由感測器採集得到的連續變化的值，例如溫度、壓力，以及目前在電話、無線電和電視廣播中的聲音和圖像。 數字數據(Digital Data)則是模擬數據經量化後得到的離散的值，例如在計算機中用二進制代碼表示的字元、圖形、音頻與視頻數據。目前，ASCII美國信息交換標準碼(American Standard Code for Information Interchange)已為ISO國際標準化組織和CCITT國際電報電話諮詢委員會所採納，成為國際通用的信息交換標準代碼，使用7位二進制數來表示一個英文字母、數字、標點或控制符號；圖形、音頻與視頻數據則可分別採用多種編碼格式。

2.模擬信號與數位訊號

(1)模擬信號與數位訊號不同的數據必須轉換為相應的信號才能進行傳輸：模擬數據一般採用模擬信號(Analog Signal)，例如用一系列連續變化的電磁波(如無線電與電視廣播中的電磁波)，或電壓信號(如電話傳輸中的音頻電壓信號)來表示；數字數據則採用數位訊號(Digital Signal)，例如用一系列斷續變化的電壓脈衝(如我們可用恆定的正電壓表示二進制數1，用恆定的負電壓表示二進制數0)，或光脈衝來表示。 當模擬信號採用連續變化的電磁波來表示時，電磁波本身既是信號載體，同時作為傳輸介質；而當模擬信號採用連續變化的信號電壓來表示時，它一般通過傳統的模擬信號傳輸線路(例如電話網、有線電視網)來傳輸。 當數位訊號採用斷續變化的電壓或光脈衝來表示時，一般則需要用雙絞線、電纜或光纖介質將通信雙方連線起來，才能將信號從一個節點傳到另一個節點。

(2)模擬信號與數位訊號之間的相互轉換

模擬信號和數位訊號之間可以相互轉換：模擬信號一般通過PCM脈碼調製(Pulse Code Modulation)方法量化為數位訊號，即讓模擬信號的不同幅度分別對應不同的二進制值，例如採用8位編碼可將模擬信號量化為2^8=256個量級，實用中常採取24位或30位編碼；數位訊號一般通過對載波進行移相(Phase Shift)的方法轉換為模擬信號。 計算機、計算機區域網路與城域網中均使用二進制數位訊號，目前在計算機廣域網中實際傳送的則既有二進制數位訊號，也有由數位訊號轉換而得的模擬信號。但是更具套用發展前景的是數位訊號。

3.模擬數據通信與數字數據通信

(1)模擬數據通信

路來傳輸模擬數據或數字數據對應的模擬信號。例如目前我們廣泛使用公用電話線路來傳輸語音或計算機數字數據對應的模擬信號，我們也可以使用公共有線電視網來傳輸視頻和計算機數字數據對應的模擬信號；而微波與衛星通信傳輸的也可以是模擬數據或數字數據對應的模擬信號。

為了用模擬數據通信的方法實現模擬數據和數字數據的遠距離傳輸，我們一般不直接傳輸模擬信號(包括由數位訊號轉換而來的模擬信號)，而是在傳送方使用某一頻率的電磁波作為載波(Carrier)，然後用模擬信號或數位訊號對其進行調製(Modulation),調製後的載波信號(為模擬信號)占有以該載波頻率為中心的一段頻譜，並能在適於該載波頻率的介質上傳輸；而在接收方則通過解調製(Demodulation)還原疊加於載波上的模擬信號或數位訊號。我們將可同時完成調製和解調的裝置稱為數據機(MODEM)。

(2)數字數據通信

由於數字數據通信傳送的是離散的數位訊號，即逐位傳送二進制數字代碼，因此要求系統應能確知傳輸線上正在傳送的數位是0還是1。

(3)數字數據通信的優點

與模擬數據通信相比較，數字數據通信具有下列優點：

a. 來自聲音、視頻和其他數據源的各類數據均可統一為數位訊號的形式，並通過數字通信系統傳輸

b. 以數據幀為單位傳輸數據，並通過檢錯編碼和重發數據幀來發現與糾正通信錯誤，從而有效保證通信的可靠性

c. 在長距離數字通信中可通過中繼器放大和整形來保證數位訊號的完整及不累積噪音

d. 使用加密技術可有效增強通信的安全性

e. 數位技術比模擬技術發展更快，數字設備很容易通過積體電路來實現，並與計算機相結合，而由於超大規模積體電路技術的迅速發展，數字設備的體積與成本的下降速度大大超過模擬設備，性能/價格比高

f. 多路光纖技術的發展大大提高了數字通信的效率。

需要指出，鑒於傳統公用電話網已在世界範圍普及，目前家庭個人計算機用戶大都通過電話線路與計算機網路相連；此外，隨著衛星通信的發展，高容量、高寬頻的多路復用傳輸也大大提高了模擬通信的傳輸效率。但是，如果在兩台計算機的通信線路之間，只有部分電路採用數字通信，則數字通信的優點並不能充分地得到發揮。因此，為了提高通信效率，有條件的用戶應安裝數字數據通信專線，或直接接入區域網路；此外，應大力發展陸上和海底的洲際光纜。 近20年來，數字數據通信技術已開始發展並得到廣泛套用。目前，數字通信已開始在長距離話音和數字數據領域逐漸替代傳統的模擬通信。計算機網路技術的套用發展，則大大推動了數字通信技術的迅速發展。可以預言，數字數據通信最終將取代模擬數據通信。

數據通信的主要技術指標

在數字通信中，我們一般使用比特率和誤碼率來分別描述數據信號傳輸速率的大小和傳輸質量的好壞等；在模擬通信中，我們常使用頻寬和波特率來描述通信信道傳輸能力和數據信號對載波的調製速率。 1.頻寬

在模擬信道中，我們常用頻寬表示信道傳輸信息的能力，頻寬即傳輸信號的最高頻率與最低頻率之差。理論分析表明，模擬信道的頻寬或信噪比越大，信道的極限傳輸速率也越高。這也是為什麼我們總是努力提高通信信道頻寬的原因。

2.比特率

在數字信道中，比特率是數位訊號的傳輸速率，它用單位時間內傳輸的二進制代碼的有效位(bit)數來表示，其單位為每秒比特數bit/s(bps)、每秒千比特數(Kbps)或每秒兆比特數(Mbps)來表示(此處K和M分別為1000和1000000，而不是涉及計算機存儲器容量時的1024和1048576)。

3.波特率

波特率指數據信號對載波的調製速率，它用單位時間內載波調製狀態改變次數來表示，其單位為波特(Baud)。 波特率與比特率的關係為：比特率=波特率X單個調製狀態對應的二進制位數。

顯然，兩相調製(單個調製狀態對應1個二進制位)的比特率等於波特率；四相調製(單個調製狀態對應2個二進制位)的比特率為波特率的兩倍；八相調製(單個調製狀態對應3個二進制位)的比特率為波特率的三倍；依次類推。

4.誤碼率

誤碼率指在數據傳輸中的錯誤率。在計算機網路中一般要求數位訊號誤碼率低於10^(-6)。

數據傳輸方式(Data Transmission Mode)

一、基帶信號與寬頻信號以及它們的傳輸

1.基帶信號與基帶傳輸

基帶信號(Baseband Signal)直接用兩種不同的電壓來表示數位訊號1和0，因此我們將對應矩形電脈衝信號的固有頻率稱為"基帶"，相應的信號稱為基帶信號。

基帶傳輸(Baseband Transmission)指通過有線信道直接傳輸基帶信號，一般用於傳輸距離較近的數字通信系統，如基帶區域網路系統。

2.寬頻信號

寬頻信號(Wideband Signal)用多組基帶信號1和0分別調製不同頻率的載波，並由這些分別占用不同頻段的調製載波組成。

3.多路復用

為了充分利用通信幹線的通信能力，人們廣泛使用多路復用(Multiplex)技術，即讓多路通信信道同時共用一條線路。多路復用可分為頻分多路復用和時分多路復用。

·頻分多路復用

當我們採用寬頻信號時，由於同一線路上不同頻率的各路信道互不干擾地同時傳輸各自的信號，我們稱之為頻分多路復用(Frequency -Division Multiplexing)。頻分多路復用常用於寬頻網路中。

·時分多路復用

當我們採用基帶信號時，如讓各路通信按時間順序瞬時地分別占有線路的整個頻帶，並周期性地重複此過程，該線路就按時間分隔成了多個邏輯信道，我們稱之為時分多路復用(Time Multiplexing)。其中，同步分時多路通信可以確定每個信道何時使用線路；反之則稱為異步分時多路通信。時分多路復用常用於基帶網路中。

二、並行與串列方式(Parallel & Serial Mode)

根據一次傳輸數位的多少可將基帶傳輸分為並行(Parallel)方式和串列(Serial)方式，前者是通過一組傳輸線多位同時傳輸數字數據，後者是通過一對傳輸線逐位傳輸數字代碼。通常，計算機內部以及計算機與並行印表機之間採用並行方式，而傳輸距離較遠的數字通信系統多採用串列方式。

並行傳輸方式要求並行的各條線路同步，因此需要傳輸定時和控制信號，而並行的各路信號在經過轉發與放大處理時，將引起不同的延遲與畸變，故較難實現並行同步。若採用更複雜的技術、設備與線路，其成本會顯著上升。故在遠距離數字通信中一般不使用並行方式。 串列通信雙方常以數據幀為單位傳輸信息，但由於串列方式只能逐位傳輸數據，因此，在傳送方需要進行信號的並/串轉換，而接收方則需要進行信號的串/並轉換。

三、單工、半雙工和全雙工方式(Simplex, Half Duplex & Full Duplex)

根據通信雙方的分工和信號傳輸方向可將通信分為三種方式：單工、半雙工與全雙工。在計算機網路中主要採用雙工方式，其中：區域網路採用半雙工方式，城域網和廣域網採用全雙年方式。

1. 單工(Simplex)方式：通信雙方設備中傳送器與接收器分工明確，只能在由傳送器向接收器的單一固定方向上傳送數據。採用單工通信的典型傳送設備如早期計算機的讀卡器，典型的接收設備如印表機。

2. 半雙工(Half Duplex)方式：通信雙方設備既是傳送器，也是接收器，兩台設備可以相互傳送數據，但某一時刻則只能向一個方向傳送數據。例如，步話機是半雙工設備，因為在一個時刻只能有一方說話。

3. 全雙工(Full Duplex)方式：通信雙方設備既是傳送器，也是接收器，兩台設備可以同時在兩個方向上傳送數據。例如，電話是全雙工設備，因為雙方可同時說話。

四、異步傳輸與同步傳輸(Asynchronous & Synchronous Transmission)

1.同步問題的重要性

在數字通信中，同步(Synchronous)是十分重要的。當傳送器通過傳輸介質向接收器傳輸數據信息時，如每次發出一個字元(或一個數據幀)的數據信號，接收器必須識別出該字元(或該幀)數據信號的開始位和結束位，以便在適當的時刻正確地讀取該字元(或該幀)數據信號的每一位信息，這就是接收器與傳送器之間的基本同步問題。

當以數據幀傳輸數據信號時，為了保證傳輸信號的完整性和準確性，除了要求接收器應能識別每個字元(或數據幀)對應信號的起止，以保證在正確的時刻開始和結束讀取信號，也即保持傳輸信號的完整性外；還要求使其時鐘與傳送器保持相同的頻率，以保證單位時間讀取的信號單元數相同，也即保證傳輸信號的準確性。

因此當以數據幀傳輸數據信號時，要求傳送器應對所傳送的信號採取以下兩個措施：①在每幀數據對應信號的前面和後面分別添加有別於數據信號的開始信號和停止信號；②在每幀數據信號的前面添加時鐘同步信號，以控制接收器的時鐘同步。

2.異步傳輸與同步傳輸

異步傳輸與同步傳輸均存在上述基本同步問題：一般採用字元同步或幀同步信號來識別傳輸字元信號或數據幀信號的開始和結束。兩者之間的主要區別在於傳送器或接收器之一是否向對方傳送時鐘同步信號。

異步傳輸(Asynchronous Transmission)以字元為單位傳輸數據，採用位形式的字元同步信號，傳送器和接收器具有相互獨立的時鐘(頻率相差不能太多)，並且兩者中任一方都不向對方提供時鐘同步信號。異步傳輸的傳送器與接收器雙方在數據可以傳送之前不需要協調：傳送器可以在任何時刻傳送數據，而接收器必須隨時都處於準備接收數據的狀態。計算機主機與輸入、輸出設備之間一般採用異步傳輸方式，如鍵盤、典型的RS-232串口(用於計算機與數據機或ASCII碼終端設備之間)：傳送方可以在任何時刻傳送一個字元(由一個開始位引導，然後連續發完該字元的各位，後跟一個位長以上的啞位)。

同步傳輸(Synchronous Transmission)以數據幀為單位傳輸數據，可採用字元形式或位組合形式的幀同步信號(後者的傳輸效率和可靠性高)，由傳送器或接收器提供專用於同步的時鐘信號。在短距離的高速傳輸中，該時鐘信號可由專門的時鐘線路傳輸；計算機網路採用同步傳輸方式時，常將時鐘同步信號植入數據信號幀中，以實現接收器與傳送器的時鐘同步。

錯誤檢測與修正(Error Check & Correct)

在數字數據通信中，由傳送器傳送的數據信號禎(Frame)在經由網路傳到接收器後，由於多種原因可能導致錯誤位(bit errors)的出現，因此必須由接收器採取一定的措施探測出所有的錯誤位，並進而採取一定的措施予以修正。

一、錯誤檢測的基本原理(Principle of Error Check)

傳送器向所傳送的數據信號禎添加錯誤檢驗碼(Check Bits)，並取該錯誤檢測碼作為該被傳輸數據信號的函式；接收器根據該函式的定義進行同樣的計算，然後將兩個結果進行比較：如果結果相同，則認為無錯誤位；否則認為該數據禎存在有錯誤位。

一般說來，錯誤檢測可能出現三種結果：

1. 在所傳輸的數據禎中未探測到，也不存在錯誤位

2. 所傳輸的數據禎中有一個或多個被探測到的錯誤位，但不存在未探測到的錯誤位

3. 被傳輸的數據禎中有一個或多個沒有被探測到的錯誤位。

顯然我們希望儘可能好地選擇該檢測函式，使檢測結果可靠，即：所有的錯誤最好都能被檢測出來；如檢測出現無錯結果，則應不再存在任何未被檢測出來的錯誤。

實際採用的錯誤檢測方法主要有兩類：奇偶校驗(Parity)和CRC循環冗餘校驗(Cyclic Redundancy Check)。

二、奇偶校驗(Parity)

</strong>1.單向奇偶校驗

單向奇偶校驗(Row Parity)由於一次只採用單個校驗位，因此又稱為單個位奇偶校驗(Single Bit Parity)。傳送器在數據禎每個字元的信號位後添一個奇偶校驗位，接收器對該奇偶校驗位進行檢查。典型的例子是面向ASCII碼的數據信號禎的傳輸，由於ASCII碼是七位碼，因此用第八個位碼作為奇偶校驗位。

單向奇偶校驗又分為奇校驗(Odd Parity)和偶校驗(Even Parity)，傳送器通過校驗位對所傳輸信號值的校驗方法如下：奇校驗保證所傳輸每個字元的8個位中1的總數為奇數；偶校驗則保證每個字元的8個位中1的總數為偶數。

顯然，如果被傳輸字元的7個信號位中同時有奇數個(例如1、3、5、7)位出現錯誤，均可以被檢測出來；但如果同時有偶數個(例如2、4、6)位出現錯誤，單向奇偶校驗是檢查不出來的。

一般在同步傳輸方式中常採用奇校驗，而在異步傳輸方式中常採用偶校驗。

2.雙向奇偶校驗

為了提高奇偶校驗的檢錯能力，可採用雙向奇偶校驗(Row and Column Parity)，也可稱為雙向冗餘校驗(Vertical and Longitudinal Redundancy Checks)。

三、CRC循環冗餘校驗(Cyclic Redundancy Check)

1.CRC循環冗餘校驗的基本原理

傳送器和接收器約定選擇同一個由n+1個位組成的二進制位列P作為校驗列，傳送器在數據禎的K個位信號後添加n個位(n < K)組成的FCS禎檢驗列(Frame Check Sequence)，以保證新組成的全部信號列值可以被預定的校驗二進制位列P的值對二取模整除；接收器檢驗所接收到數據信號列值(含有數據信號禎和FCS禎檢驗列)是否能被校驗列P對二取模整除，如果不能，則存在傳輸錯誤位。P被稱為CRC循環冗餘校驗列，正確選擇P可以提高CRC冗餘校驗的能力。(註：對二取模的四則運算指參與運算的兩個二進制數各位之間凡涉及加減運算時均進行XOR異或運算，即：1 XOR 1=0，0 XOR 0=0，1 XOR 0=1)。可以證明，只要數據禎信號列M和校驗列P是確定的，則可以唯一確定FCS禎檢驗列(也稱為CRC冗餘檢驗值)的各個位。

FCS幀檢驗列可由下列方法求得：在M後添加n個零後對二取模整除以P所得的餘數。

例如：如要傳輸的M=7位列為1011101，選定的P校驗二進制位列為10101(共有n+1=5位)，對應的FCS幀校驗列即為用1011101 0000(共有M+n=7+4=11位)對二取模整除以10101後的餘數0111(共有n=4位)。因此，傳送方應傳送的全部數據列為10111010111。接收方將收到的11位數據對二取模整除以P校驗二進制位列10101，如餘數非0，則認為有傳輸錯誤位。

2.CRC循環冗餘校驗標準多項式P(X)

為了表示方便，實用時傳送器和接收器共同約定選擇的校驗二進制位列P常被表示為具有二進制係數(1或0)的CRC標準校驗多項式P(X)。

(1)CRC循環冗餘校驗常用的標準多項式P(X)

常用的CRC循環冗餘校驗標準多項式如下：

CRC(16位) = X^16+X^15+X^2+1

CRC(CCITT) = X^16+X^12+X^5+1

CRC(32位) =X^32+X^26+X^23+X^16+X^12+X^11+X^10+X^8+X^7+X^5+X^4+X^2+X+1

以CRC(16位)多項式為例，其對應校驗二進制位列為1 1000 0000 0000 0101。

注意：這兒列出的標準校驗多項式P(X)都含有(X+1)的多項式因子；各多項式的係數均為二進制數，所涉及的四則運算仍遵循對二取模的運算規則。

(2)CRC循環冗餘校驗標準多項式P(X)的檢錯能力

CRC循環冗餘校驗具有比奇偶校驗強得多的檢錯能力。可以證明：它可以檢測出所有的單個位錯、幾乎所有的雙個位錯、低於P(X)對應二進制校驗列位數的所有連續位錯、大於或等於P(X)對應二進制校驗列位數的絕大多數連續位錯。

但是，當傳輸中發生的錯誤多項式E(X)能被校驗多項式P(X)對二取模整除時，它就不可能被P(X)探測出來，例如當E(X)=P(X)時。

四、錯誤修正(Error Correction)

對數據信號禎傳輸過程中的位錯進行修正的方法主要有兩種：

1. 由傳送器提供錯誤修正碼，然後由接收器自己修正錯誤

2. 在接收器發現接收到的錯誤禎中有位錯誤時，通知傳送器重新傳送數據信號禎。

前一種方法中的錯誤修正碼需要傳送器由被傳送數據信號禎計算得到，然後添加到數據禎的後面，其長度幾乎等於數據位數，導致效率降低50%，實際採用不多；一般採用後一種較為有效的重傳送方法。

數據交換技術(Data Switching Technology)

在數據通信線路中，最簡單的形式是在由某種傳輸介質直接連線的兩台設備之間進行通信。但在長距離通信中，從源站發出的數據一般還需要經過網路中一個或多個用作交換設備的中間結點，由相應結點的交換設備把數據從一個結點傳送到另一個結點，直至到達目的站。通常我們將交換網路中所有通信的傳送方與接收方的主機均簡稱為站，而將通信交換設備簡稱為結點。這些結點以不規則的網狀結構用傳輸線路互相連線起來，而每個站點都連線到某個結點上。

在交換網路中，站點之間需要通過有關結點之間的數據交換才能實現數據通信，基本的交換技術有兩類：電路交換與存儲轉發，存儲轉發又可以分為報文交換和分組交換，分組交換則可分為面向連線的虛電路傳輸和無連線的數據報傳輸。目前，最具有發展前景的是高速分組交換技術。

一、電路交換(Circuit Switching)

電路交換(Circuit Switching)是在兩個站點之間通過通信子網的結點建立一條專用的通信線路，這些結點通常是一台採用機電與電子技術的交換設備(例如程控交換機)。也就是說，在兩個通信站點之間需要建立實際的物理連線，其典型實例是兩台電話之間通過公共電話網路的互連實現通話。

電路交換實現數據通信需經過下列三個步驟：首先是建立連線，即建立端到端(站點到站點)的線路連線；其次是數據傳送，所傳輸數據可以是數字數據(如遠程終端到計算機)，也可以是模擬數據(如聲音)；最後是拆除連線，通常在數據傳送完畢後由兩個站點之一終止連線。 電路交換的優點是實時性好，但將電話採用的電路交換技術用於傳送計算機或遠程終端的數據時，會出現下列問題：①用於建立連線的呼叫時間大大長於數據傳送時間(這是因為在建立連線的過程中，會涉及一系列硬體開關動作，時間延遲較長，如某段線路被其他站點占用或物理斷路，將導致連線失敗，並需重新呼叫)；②通信頻寬不能充分利用，效率低(這是因為兩個站點之間一旦建立起連線，就獨自占用實際連通的通信線路，而計算機通信時真正用來傳送數據的時間一般不到10%，甚至可低到1%)；③由於不同計算機和遠程終端的傳輸速率不同，因此必須採取一些措施才能實現通信，如不直接連通終端和計算機，而設定數據快取器等。

二、報文交換(Message Switching)

報文交換(Message Switching)是通過通信子網上的結點採用存儲轉發的方式來傳輸數據，它不需要在兩個站點之間建立一條專用的通信線路。報文交換中傳輸數據的邏輯單元稱為報文，其長度一般不受限制，可隨數據不同而改變。一般它將接收報文站點的地址附加於報文一起發出，每箇中間結點接收報文後暫存報文，然後根據其中的地址選擇線路再把它傳到下一個結點，直至到達目的站點。

實現報文交換的結點通常是一台計算機，它具有足夠的存儲容量來快取所接收的報文。一個報文在每個結點的延遲時間等於接收報文的全部位碼所需時間、等待時間，以及傳到下一個結點的排隊延遲時間之和。

報文交換的主要優點是線路利用率較高，多個報文可以分時共享結點間的同一條通道；此外，該系統很容易把一個報文送到多個目的站點。報文交換的主要缺點是報文傳輸延遲較長(特別是在發生傳輸錯誤後)，而且隨報文長度變化，因而不能滿足實時或互動式通信的要求，不能用於聲音連線，也不適於遠程終端與計算機之間的互動通信。

三、分組交換(Packet Switching)

分組交換(Packet Switching)的基本思想包括：數據分組、路由選擇與存儲轉發。它類似於報文交換，但它限制每次所傳輸數據單位的長度(典型的最大長度為數千位)，對於超過規定長度的數據必須分成若干個等長的小單位，稱為分組(Packets)。從通信站點的角度來看，每次只能傳送其中一個分組。

各站點將要傳送的大塊數據信號分成若干等長而較小的數據分組，然後順序傳送；通信子網中的各個結點按照一定的算法建立路由表(各目標站點各自對應的下一個應發往的結點)，同時負責將收到的分組存儲於快取區中(而不使用速度較慢的外存儲器)，再根據路由表確定各分組下一步應發向哪個結點，線上路空閒時再轉發；依次類推，直到各分組傳到目標站點。由於分組交換在各個通信路段上傳送的分組不大，故只需很短的傳輸時間(通常僅為ms數量級)，傳輸延遲小，故非常適合遠程終端與計算機之間的互動通信，也有利於多對時分復用通信線路；此外由於採取了錯誤檢測措施，故可保證非常高的可靠性；而線上路誤碼率一定的情況下，小的分組還可減少重新傳輸出錯分組的開銷；與電路交換相比，分組交換帶給用戶的優點則是費用低。 根據通信子網的不同內部機制，分組交換子網又可分為面向連線(Connect-Oriented)和無連線(Connectless)兩類。前者要求建立稱為虛電路(Virtual Circuit)的連線，一對主機之間一旦建立虛電路，分組即可按虛電路號傳輸，而不必給出每個分組的顯式目標站點地址，在傳輸過程中也無須為之單獨定址，虛電路在關閉連線時撤銷。後者不建立連線，數據報(Datagram，即分組)帶有目標站點地址，在傳輸過程中需要為之單獨定址。

分組交換的靈活性高，可以根據需要實現面向連線或無連線的通信，並能充分利用通信線路，因此現有的公共數據交換網都採用分組交換技術。LAN區域網路也採用分組交換技術，但在區域網路中，從源站到目的站只有一條單一的通信線路，因此，不需要公用數據網中的路由選擇和交換功能。 四、高速分組交換技術(High Speed Packet Switching Technology)

由於網路的套用越來越廣泛，人們對通信線路頻寬的需求越來越高，現有的交換技術，已經不能滿足日益增長的網路套用的要求，如互動式的會話對實時性要求很高，延遲要很小；高清晰度電視圖像及多媒體實時數據的傳送都要求高速寬頻的通信網。

1.幀中繼

幀中繼(Frame Relay)是目前開始流行的一種高速分組技術。典型的幀中繼通信系統以幀中繼交換機作為結點組成高速幀中繼網，再將各個計算機網路通過路由器與幀中繼網路中的某一結點相連；與一般分組交換在每個結點均要對組成分組的各個數據幀進行檢錯等處理不同的是：幀中繼交換結點在接收到一個幀時就轉發該幀，並大大減少(並不完全取消)接收該幀過程中的檢錯步驟，從而將結點對幀的處理時間縮短一個數量級，因此稱為高速分組交換。當某結點發現錯誤則立即中止該幀的傳輸，並由源站申請重發該幀。顯然，只有當幀中繼網路中的錯誤率非常低時，幀中繼技術才是可行的。

幀中繼的幀長是可變的，可按需要分配頻寬，幀中繼網路的傳輸速率可達64Kbps~45Mbps，適用於區域網路、城域網和廣域網。

2.ATM異步傳輸模式

最有發展前途的高速分組交換技術是ATM異步傳輸模式(Asynchronous Transfer Mode)，它是建立在電路交換與分組交換基礎上的一種新的交換技術，並由基於光纖網路的B-ISDN寬頻綜合業務數字網所採用：用戶主機所在網路通過ATM交換結點再與光纖數字網路相連。

ATM異步傳輸模式的主要特點如下：

1). 模式中的分組稱為信元(Cell)，其長度是固定的，由5個位元組首部和48個位元組的信息字組成，因此在各結點可採用硬體對信元進行處理，而縮簡訊元處理時間

2). 交換設備可按網路最大速度設定，而不同類型的服務可復用在一起，各通信信道對應信元根據業務量的大小按先到先服務的原則占用各分時段，速率高的信源占用較多時段，因而可支持各種業務的不同速率

3). 保留電路交換以滿足傳輸從語音到高清晰度電視圖像等各種實時性很強的業務需要

利用光纖通信誤碼率低的優點將差錯控制由數據鏈路層改到高層，而提高信元在網路中的傳輸速率。

IEEE的標準：

A． IEEE802.ID標準：這是LAN/MAN管理標準，於1992年批准，它與802.11K一起成為 ISO/IEC15802-2。

B． IEEE802.3標準: 為乙太網制定的存儲衝突檢測的載波檢測多路訪問(CSMA/CD)的訪問控制標準,此後又作為ISO/IEC8802-3標準的基礎。

C． IEEE802.11標準: IEEE為無線區域網路制定的MAC(媒體訪問控制)層和物理層規範標準.當前的建議主要針對2.4GHZ頻帶。

2. 10BASE-T(RJ-45): 針對星形拓樸結構的乙太網標準, 網上的每個設備都用無禁止雙絞(VIP) 接到 一個中央集線器上, 它仍採用IEEE802.3乙太網標準。

3. 協定:

A. BOOTP (自舉協定) : 自舉協定 (Bootstrap Protocol). 一種用來通過網際互來配置系統的協定。

B. MAC (介質訪問控制) : 介質訪問控制 (Media Access Control). 一個管理工作站對網路的 訪問方法的協定。

C. MIB (管理信息庫) : 管理信息庫(Management Information Base). 一個由一系列對象所組成的數庫, 這些對象表示了關於一個設備不同類型的信息. 它被SNMP用來管理設備。

D. SNMP(簡單網路管理 Simple Network Management Protocol) : 一個用來獲得網路管理數據的協定. SNMP使一個管理工作站能配置, 監視和從網關和網關所連線的網路那接收自陷訊息。

E. Telnet (遠程終端協定) : 遠程終端協定, 它允許一個連到一個主機上的終端登錄到其他的主機上, 就好像直接連線到遠程機器一樣。

F. TFTP ( 平凡檔案傳輸協定) : 平凡檔案傳輸協定(Trivial File Transfer Protocol ). 一個基本而標準的協定, 它用最小的額外開銷來上載或下載檔案. TFTP依賴於UDP協定, 並用它通常是被用來初始化無盤工作站. 它沒有目錄或口令的功能。

G. FTP：被用來與運行FTP服務的遠程計算機之間來回傳輸檔案的檔案傳輸協定。

4． OSI (開放系紡互連) : 開放系紡互連 (Open systems Interconnection ). 一個ISO標準集合，它為在七層中實現協定而定義了框架。

5． ISO (國際標準化組織) : 國際標準化組織(International Standard Organization ). 一個為網路協定指定標準草案的國際性組織。

6． PING（網際包探測器）：網際包探測器（Packet internet groper）. 在TCP/IP互連網路中用到的一個程式, 用來測試另一個主機的可到達性. 簡單來說, ping 就是等待一個變應答的ICMP回顯請求。

7. 比特率 (單位: 比特/秒, b/s ): 比特率又稱作為信息速率, 它反映出一個數據傳輸系統每秒內所傳送的信息量的多少.信息速率 直接與波形速率和一個波形所攜帶信息量有關。

8. 乙太網LAN: 乙太網是在Xerox公司開發出來的, 是基於CSMA/CD 介質訪問控制的網路的原型. 系統被稱為 “乙太網”, 是得名於一種難以捉摸的, 稱為 “ 以太” 的物質, 以前人們曾認為電磁波是藉助以太有關通訊方面專業術語解釋 來傳播的。

9. 同軸電纜:

A. 50Ω同軸電纜: 又稱為基帶同軸電纜, 用於傳輸基帶數位訊號, 專為數據通信所用, 在區域網路中廣泛地使用這種同軸電纜作為傳輸介質。

B. 70Ω同軸電纜：是公用天線電視系統CATV中的標準傳輸電纜， 一般用於模擬傳輸系統，傳輸的信號通常採用頻分復用的寬頻信號， 所以又稱為寬頻同軸電纜。