一.基礎概念

1.信號(signal)

信息(information)是事物現(xiàn)象及其屬性標識的集合，它是對不確定性的消除。數(shù)據(jù)(data)是攜帶信息的載體。信號(signal)是數(shù)據(jù)的物理表現(xiàn)，如電氣或電磁。

根據(jù)信號中代表消息的參數(shù)的取值方式不同，信號可以分為兩大類：

(1)模擬信號：連續(xù)信號，代表消息的參數(shù)的取值是連續(xù)的。

(2)數(shù)字信號：離散信號，代表消息的參數(shù)的取值是離散的。

2.頻率(frequency)

物理學中的頻率是單位時間內(nèi)完成振動的次數(shù)，是描述振動物體往復運動頻繁程度的量。信號通信中的頻率往往是描述周期性循環(huán)信號在單位時間內(nèi)所出現(xiàn)的脈沖數(shù)量多少的計量。頻率常用符號f或v表示，單位為赫茲(秒-1)。常用單位換算：1kHz=1000Hz，1MHz=1000kHz，1GHz=1000MHz。

人耳聽覺的頻率范圍約為20~20000Hz，超聲波不為人耳所覺察;人的視覺停留大概是1/24秒，故影視幀率一般為24~30fps;中國電源是50Hz的正弦交流電，即一秒鐘內(nèi)做了50次周期性變化;GSM(全球移動通信系統(tǒng))系統(tǒng)包括 GSM 900：900MHz、GSM1800：1800MHz 及 GSM1900：1900MHz等幾個頻段;WiFi(802.11b/g)和藍牙(bluetooth)的工作頻段為2.4GHz。

3.信號帶寬(Signal Bandwidth)

信號帶寬即信號頻譜的寬度，它是指信號中包含的頻率范圍，取值為信號的最高頻率與最低頻率之差。例如對絞銅線為傳統(tǒng)的模擬電話提供300～3400Hz的頻帶，即電話信號帶寬為3400-300=3100Hz。

4.數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)(Data Communication System)

數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)實現(xiàn)信息的傳遞，一個完整的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)可劃分為三大組成部分：

(1)信源(源系統(tǒng)：發(fā)送端、發(fā)送方)

(2)信道(傳輸系統(tǒng)：傳輸網(wǎng)絡)

(3)信宿(目的系統(tǒng)：接收端、接收方)

5.信道帶寬(Channel Bandwidth)

信道是指通信系統(tǒng)中傳輸信號的通道，信道包括通信線路和傳輸設備。根據(jù)信道使用的傳輸介質(zhì)可分為有線信道和無線信道;根據(jù)適合傳輸?shù)男盘栴愋涂煞譃槟M信道和數(shù)字信道。

信道帶寬是指信道上允許傳輸電磁波的有效頻率范圍。模擬信道的帶寬等于信道可以傳輸?shù)男盘栴l率上限和下限之差，單位是Hz。數(shù)字信道的帶寬一般用信道容量表示，信道容量是信道允許的最大數(shù)據(jù)傳輸速率，單位是比特/秒(bit/s，bps)，單位換算：1kbps=1000bps，1Mbps=1000kbps。

(1)數(shù)據(jù)傳輸速率

數(shù)據(jù)傳輸速率即單位時間內(nèi)傳輸?shù)腷it位數(shù)：R = log2N/T。

R—數(shù)據(jù)傳輸速率

T—信號碼元周期(秒)

N—信號碼元狀態(tài)數(shù)，也稱相位數(shù)，log2N為需要的編碼所需bit位數(shù)。

1/T稱為波特率，也稱為調(diào)制速率，是單位時間內(nèi)信號碼元的變換數(shù)，單位是波特(Baud)。

例：在一個頻帶傳輸?shù)臄?shù)據(jù)通信系統(tǒng)中采用16相位調(diào)制編碼，信號碼元周期長度為1/3200s，求該系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸速率?

解：16相位調(diào)制編碼，意即有16種碼元狀態(tài)，需要log216=4bit進行編碼(即8421BCD碼)。信號碼元周期長度為1/3200s，波特率為3200，即每秒調(diào)制3200個碼元，故數(shù)據(jù)傳輸速率為3200*4=12800kbps。

(2)信道容量遵循香農(nóng)定理：C = B·log2(1+S/N)(bps)

C為信道容量

B為信道頻帶寬

S為平均信號功率

N為平均噪聲功率

S/N為信道的信噪功率比，信噪比一般用10log10(S/N)表示，單位為分貝(dB)。

例：求傳統(tǒng)電話調(diào)制解調(diào)的數(shù)據(jù)傳輸速率。

解：電話連接支持的頻率范圍為300~3300Hz，則B=3300Hz-300Hz=3000Hz，而一般鏈路的典型信噪比是30dB，即S/N=1000，因此有C=3000×log2(1001)，近似等于30Kbps，實測調(diào)制解調(diào)速率極限一般為28.8Kbps左右。

(3)信道容量的極限

在任何信道中，碼元傳輸?shù)乃俾适怯猩舷薜?，否則就會出現(xiàn)碼間串擾問題。碼間串擾就是前后碼元由于信道中噪聲的影響造成前一碼元的拖尾過長與后一碼元發(fā)生混疊，使得在接收端無法識別各個數(shù)字信號。

1924年，奈奎斯特(Nyquist)就推導出了著名的奈氏準則。他給出了在假定的理想條件下，為了避免碼間串擾，碼元傳輸速率的上限值。

在理想低通信道下的最高碼元傳輸速率的公式：

理想低通信道下的最高碼元傳輸速率=2W Baud

(1)W是理想低通信道的帶寬，單位為赫茲;

(2)Baud是波特，即碼元傳輸速率的單位，1波特為每秒傳送1個碼元。

奈氏準則的另一種表達方法是：每赫茲帶寬的理想低通信道的最高碼元傳輸速率是每秒2個碼元。若碼元的傳輸速率超過了奈氏準則所給出的數(shù)值，則將出現(xiàn)碼間串擾，以致于在接收端無法正確判定碼元是1還是0。

6.基帶與寬帶(Baseband and Broadband)

基帶是指數(shù)字脈沖信號所固有的頻帶。

寬帶源于電話業(yè)，以固話工作頻率(近似4kHz)為分界，攜載信號頻率超過固話工作頻率的頻帶稱為寬帶。

二.時序與頻率

1.數(shù)字邏輯電路

數(shù)字電子電路中傳遞的是脈沖，這些脈沖是用來表示二進制數(shù)碼的，例如用高電平表示1，低電平表示0。聲音圖像文字等信息經(jīng)過數(shù)字化處理后變成了一串串電脈沖，它們被稱為數(shù)字信號。能處理數(shù)字信號的電路就稱為數(shù)字電路(Digital Circuit)。

因為電路中的1和0還具有邏輯意義，例如邏輯1和邏輯0可以分別表示電路的接通和斷開、事件的是和否、邏輯推理的真和假等等。電路的輸出和輸入之間是一種邏輯關(guān)系。這種電路除了能進行二進制算術(shù)運算外還能完成邏輯運算和具有邏輯推理能力，所以又把它叫做邏輯電路(Logic Circuit)。

由于數(shù)字邏輯電路(Digital Logic Circuit)有易于集成、傳輸質(zhì)量高、有運算和邏輯推理能力等優(yōu)點，因此被廣泛用于計算機、自動控制、通信、測量等領(lǐng)域。一般家電產(chǎn)品中，如定時器、告警器、控制器、電子鐘表、電子玩具等都要用數(shù)字邏輯電路。

2.計算機時序和處理器頻率

計算機本質(zhì)上是一個規(guī)模龐大的高集成數(shù)字邏輯電路。計算機中一條指令的執(zhí)行可以分解為若干基本微操作，這些微操作是在計算機提供的時鐘脈沖信號作用下，嚴格按照時間的先后順序執(zhí)行的，這些次序就是計算機的時序。時序研究的是指令執(zhí)行中各個信號的關(guān)系。

計算機系統(tǒng)工作需要統(tǒng)一步調(diào)，就像人們工作生活一樣，參照一定的時間規(guī)律作息，計算機中也需要這樣的時鐘。計算機的石英時鐘是由石英晶振與振蕩集成電路共同產(chǎn)生時鐘振蕩，它是計算機的脈搏。這個晶振是32768Hz，即32.768KHz(千赫茲)。我們平時看到的電腦時間，就是由它分頻產(chǎn)生的。另外，還有一只晶振為14.318MHz，通過倍頻電路倍頻后提供CPU外頻PCI總線、RAM等工作所需要的頻率。

CPU的主頻即CPU內(nèi)核工作的時鐘頻率(CPU Clock Speed)。通常所說的某某CPU是多少兆赫的，而這個多少兆赫就是“CPU的主頻”。很多人認為CPU的主頻就是其運行速度，其實不然。CPU的主頻表示在CPU內(nèi)數(shù)字脈沖信號震蕩的速度，現(xiàn)在主流CPU主頻都在2GHz左右。CPU的主頻與其實際的運算能力并沒有直接關(guān)系。

三.信號數(shù)字化

當代計算機系統(tǒng)基本上都是采用萊布尼茲二進制，信號只有經(jīng)過離散數(shù)字化(即我們通常提及的模數(shù)轉(zhuǎn)換)才能交由計算機系統(tǒng)做分析處理。

1.采樣

在一定條件下，一個連續(xù)時間信號完全可以用該信號在等時間間隔點上的值或樣本來表示，并且可以依據(jù)這些樣本值把該信號完全恢復出來。把時域或空域的連續(xù)量轉(zhuǎn)化成離散量的過程成為采樣(sampling)，也稱抽樣或取樣。例如電影就是由一組幀組成，其中每一幀代表著連續(xù)變化景象中的一個瞬時畫面(也即時間樣本)。

采樣的重要性在于它在連續(xù)時間信號和離散時間信號之間所起的橋梁作用，它提供了一種用離散時間序列來表示連續(xù)時間信號的理論基礎。在使用時域的波形表示數(shù)字信號時，代表不同離散數(shù)值的基本波形稱為碼元。使用二進制編碼時，只有兩種不同的碼元，一種代表0狀態(tài)，另一種代表1狀態(tài)。

2.信號采樣

多個信號在T的整數(shù)倍數(shù)時刻點上，它們可能有完全相同的值，即x1(kT)= x2(kT)= x3(kT)。很明顯，無限多個信號都可以產(chǎn)生一組給定的樣本值。例如，當電影幀率不足24fps(即一秒鐘拍攝的鏡頭不足24個)時，播放時將不流暢。幀間突變不能較好的復現(xiàn)原始影像，使觀眾感覺失真。從采樣的角度分析就是欠采樣，兩幀之間缺失太多信息，以至于過度不平滑，讓觀眾遐想無限。

如果一個信號是帶限的(即它的傅里葉變換在某一有限頻帶范圍以外均為零)，并且它的樣本取得足夠密(相對于信號中的最高頻率而言)，那么這些樣本值就能唯一地用來表征這一信號，并且能從這些樣本中把信號完全恢復出來。1928年，美國電氣工程師奈奎斯特研究發(fā)現(xiàn)，若要使原波形不產(chǎn)生“半波損失”，采樣頻率至少應為信號最高頻率的兩倍，這就是著名的奈奎斯特采樣定理。奈奎斯特采樣定理闡述了采樣頻率與信號頻譜之間的關(guān)系，是連續(xù)信號離散化的基礎。

美國、日本用的是NTSC制式，NTSC制式早期使用了60幀隔行的方法，即每60分之一秒內(nèi)播放半幀畫面，后期進入數(shù)字電視時代后改為30幀逐行的方式，即每1/30秒播放一幅畫面。我國的電視標準用的是PAL制式，采用了50幀隔行或25幀逐行的顯示方式。

家用固定電話的語音信號所占頻率范圍是300~3400Hz，取最高4kHz。根據(jù)采樣定理，需要8kHz的采樣頻率，相當于采樣周期T=125us。連續(xù)的電話信號經(jīng)采樣后成為每秒8000個離散脈沖信號，其振幅對應于采樣時刻電話信號的數(shù)值。假定用8位二進制數(shù)(256狀態(tài))對每個采樣點進行數(shù)字化編碼，則數(shù)據(jù)速率為8bit*8000Hz=64kbit/s。這個速率便是最早制定出的話音編碼的標準速率，數(shù)字電話調(diào)制解調(diào)速率一般為56kbps左右。

3.信號重建

從信號的樣本來重建信號涉及到內(nèi)插技術(shù)。內(nèi)插也就是用一連續(xù)信號對一組樣本值的擬合，是常用的由樣本值來重建某一函數(shù)的過程。簡單的內(nèi)插包括零階保持和線性內(nèi)插，在更為復雜的內(nèi)插方法中，樣本點之間可以采用高階多項式或其他的數(shù)學函數(shù)來擬合，這一過程屬于數(shù)學建模的范疇。

四.數(shù)據(jù)編碼

1.編碼與譯碼

編碼是指把需要加工處理的數(shù)據(jù)庫信息，用特寫的數(shù)字來表示的一種技術(shù)，是根據(jù)一定數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和目標的定性特征，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為代碼或編碼字符，在數(shù)據(jù)傳輸中表示數(shù)據(jù)組成，并作為傳送、接受和處理的一組規(guī)則和約定。編碼通常是一種較多輸入經(jīng)量化變成較少輸出(碼組)的過程。

譯碼或解碼是編碼的逆過程，同時去掉比特流在傳播過程中混入的噪聲。利用譯碼表把文字譯成一組組數(shù)碼或用譯碼表將代表某一項信息的一系列信號譯成文字的過程稱之為譯碼。譯碼通常是一種較少輸入變?yōu)檩^多輸出的過程，一般分為2n譯碼和8421BCD碼譯碼兩類。

摩爾斯電報碼是一種時通時斷的信號代碼，通過不同的排列順序來表達不同的英文字母、數(shù)字和標點符號。摩爾斯電碼是一種早期的數(shù)字化通信形式，但是它不同于現(xiàn)代只使用零和一兩種狀態(tài)的二進制代碼，它的代碼包括五種：點，劃，每個字符間短的停頓，每個詞之間中等的停頓，以及句子之間長的停頓。美標ASCII碼是一種規(guī)定了用從0到127的128個數(shù)字來代表信息的規(guī)范編碼，電腦中的一個字符用一個八位數(shù)的二進制數(shù)字即可表示：log2128=8。

2.調(diào)制與解調(diào)

來自源的信號常稱為基帶信號，即基本頻帶信號。計算機輸出的代表各種媒體的數(shù)據(jù)信號都屬于基帶信號?；鶐盘柾休^多的低頻成分，甚至有直流成分，而許多信道并不能傳輸這種低頻分量或直流分量。為了解決這一問題，就必須對基帶信號進行調(diào)制(modulation)。

調(diào)制可分為兩大類。一類是僅僅對基帶信號的波形進行變換，使它能夠與信道特性相適應，這類調(diào)制稱為基帶調(diào)制，變換后的信號仍然是基帶信號。另一類則需要使用載波(carrier)進行調(diào)制，把基帶信號的頻率范圍搬移到較高的頻段以便在信道中傳輸。經(jīng)過載波調(diào)制后的信號稱為帶通信號(即僅在一段頻率范圍內(nèi)能夠通過信道)，而使用載波的調(diào)制稱為帶通調(diào)制。

接收一串數(shù)據(jù)位，并根據(jù)這些位串調(diào)制載波的硬件稱為調(diào)制器(modulator)，有的場合也稱作合成器(synthesizer);而接收載波并恢復調(diào)制在載波上的數(shù)據(jù)的各二進制位的硬件稱為解調(diào)器(demodulator)，有的場合也稱作分離器(splitter);。在全雙工通信中，任何一端既需要發(fā)送調(diào)制也需要接收解調(diào)，因此往往合二為一為一個調(diào)制解調(diào)器(modem)。

調(diào)制是一種信號嵌入合成技術(shù);解調(diào)是調(diào)制的逆過程，對調(diào)制信號進行分離提取。

3.數(shù)字數(shù)據(jù)的數(shù)字信號編碼

基帶信號將數(shù)字信號1或0直接用兩種不同的電壓(跳變)來表示，然后送到線路上去傳輸，這種傳輸方式相應稱為基帶傳輸?；鶐鬏斏婕暗綌?shù)字數(shù)據(jù)的數(shù)字信號編碼。

數(shù)字信號一般只有2種狀態(tài)，0或1，可使用開關(guān)變量(高低電壓)或電壓跳變(差分)來編碼表示。

3.1.非歸零編碼(NRZ)

3.2.曼徹斯特編碼

(1)曼徹斯特編碼(Manchester)

曼徹斯特編碼又叫數(shù)字雙相碼。從高到低電平跳變表示數(shù)字0，從低到高電平跳變表示數(shù)字1。

IEEE802.3i以太網(wǎng)標準(10BASE-T)雙工傳輸比特流即采用了曼徹斯特編碼：RJ45雙絞線采用(1，2)線對傳送差分信號，(3，6)線對接收差分信號。

(2)差分曼徹斯特編碼(Difference Manchester)

差分曼徹斯特編碼又叫條件雙相碼(CDP碼)。如果下一位數(shù)字是0，碼元之間要發(fā)生電平跳變;如果下一位數(shù)字是1，碼元之間不發(fā)生電平跳變。

3.3.其他

對于頻帶寬度已確定的信道，如果信噪比不能再提高了，并且碼元傳輸速率也達到了上限值，那么還有辦法提高信息的傳輸速率。這就是用編碼的方法讓每一個碼元攜帶更多比特的信息量。

假定我們的基帶信號是101011000110111010…

如果直接傳送，則每個碼元攜帶的信息量為1bit。先將信號中的3個比特編為一組，即101,011,000,110,111,010，…。3個比特共有8種不同的排列。我們可以用不同的調(diào)制方法來表示這樣的信號。例如，用8中不同的振幅，或8種不同的頻率，或8種不同的相位進行調(diào)制。假定我們采用相位調(diào)制，用相位φ0表示000，φ1表示001，φ2表示010，……，φ2表示111。這樣，原來的18個碼元的信號就轉(zhuǎn)換為由6個碼元組成的符號：

101011000110111010…=φ5φ3φ0φ6φ7φ2…

也就是說，若以同樣的速率發(fā)送碼元，則同樣的時間所傳送的信息量就調(diào)高了3倍。

其他常見的編碼方案有以下幾種。

(1)非歸零交替編碼(NRZI)

(2)4B/5B編碼：IEEE 802.3u 100BASE-TX，IEEE 802.3u 100BASE-FX

(3)8B/10B編碼：100BASE-T4采用了8B/6T(6對3位8態(tài))

(4)4D-PAM5編碼：千兆以太網(wǎng)1000 BASE-T

4.數(shù)字數(shù)據(jù)的調(diào)制編碼

寬帶信號則是將基帶信號進行調(diào)制后形成的頻分復用模擬信號，最基本的帶通調(diào)制方法有：

(1)調(diào)幅(AM)：載波的振幅隨基帶數(shù)字信號而變化。例如，0對應于無載波輸出，而1對應于有載波輸出。中波廣播采用了調(diào)幅的方式。

(2)調(diào)頻(FM)：載波的頻率隨基帶數(shù)字信號而變化。例如，0對應于頻率f1，而1對應于頻率f2?？梢钥闯稣{(diào)頻波的波形就像是一個被壓縮得不均勻的彈簧。解調(diào)器(分離器)利用濾波手段提取出指定頻段的源信號。

FM調(diào)頻收音機中，高頻調(diào)制波區(qū)分電臺頻道，載波攜帶聲音信號。聲音信號的頻率一般不超過15KHz，而我國FM調(diào)頻廣播頻率范圍是87.5-108MHz(屬超短米波段：波速一定，頻率越高，波長越短)，故聲音保真度很高。

(3)調(diào)相(PM)：載波的初始相位隨基帶數(shù)字信號而變化。例如，0對應于相位 0度，而1對應于相位180度。相位調(diào)制又分為絕對相位調(diào)制、相對相位調(diào)制和多相位調(diào)制。

為了達到更高的信息傳輸速率，必須采用技術(shù)上更為復雜的多元制的振幅相位混合調(diào)制方法，例如，正交振幅調(diào)制QAM(Quadrature Amplitude Modulation)。

五.數(shù)據(jù)傳輸

1.物理層接口的特性

物理層的主要任務描述為確定與傳輸媒體的接口的一些特性，即：

(1)機械特性：指明接口所用接線器的形狀和尺寸、引線數(shù)目和排列、固定和鎖定裝置等等。

(2)電氣特性：指明在接口電纜的各條線上出現(xiàn)的電壓的范圍。

(3)功能特性：指明某條線上出現(xiàn)的某一電平的電壓表示何種意義。

(4)過程特性：指明對于不同功能的各種可能事件的出現(xiàn)順序。

2.傳輸介質(zhì)

傳輸介質(zhì)是真正承載數(shù)據(jù)流動的介質(zhì)。傳輸介質(zhì)可以是物理上可以看得到的介質(zhì)，比如電纜、電話線或光纖，也可以是物理上看不見的無線介質(zhì)，比如紅外線、無線電波。

3.單纜和雙纜

“寬帶電纜”是指任何使用模擬信號進行傳輸?shù)碾娎|網(wǎng)。寬帶系統(tǒng)和基帶系統(tǒng)的一個主要區(qū)別是：寬帶系統(tǒng)由于覆蓋區(qū)域廣，需要模擬放大器周期性地加強信號。這些放大器僅能單向傳輸信號，因此，如果計算機間有放大器，則報文分組就不能在計算機間逆向傳輸。為了解決這個問題，人們已經(jīng)開發(fā)了兩種類型的寬帶系統(tǒng)：雙纜系統(tǒng)和單纜系統(tǒng)。

3.1雙纜系統(tǒng)

雙纜系統(tǒng)有兩條并排鋪設的完全相同的電纜。為了傳輸數(shù)據(jù)，計算機通過電纜1將數(shù)據(jù)傳輸?shù)诫娎|數(shù)根部的設備，即頂端器(head-end)，隨后頂端器通過電纜2將信號沿電纜數(shù)往下傳輸。所有的計算機都通過電纜1發(fā)送，通過電纜2接收。

3.2單纜系統(tǒng)

另一種方案是在每根電纜上為內(nèi)、外通信分配不同的頻段(上下行不對稱)。低頻段用于計算機到頂端器的上行通信，頂端器收到的下行信號移到高頻段，向計算機廣播。在子分段(subsplit)系統(tǒng)中，5MHz~30MHz頻段用于內(nèi)向通信，40MHz~300MHz頻段用于外向通信。在中分(midsplit)系統(tǒng)中，內(nèi)向頻段是5MHz~116MHz，而外向頻段為168MHz~300MHz。這一選擇是由歷史的原因造成的。

4.常用傳輸介質(zhì)

4.1 雙絞線

雙絞線(Twisted Pair)：由二根包著絕緣材料的細銅線按一定的比率相互纏繞而成。這種相互纏繞改變了電纜原有的電子特性，不但可以減少自身的串擾，也可以最大程度上防止其它電纜上的信號對這對線纜上的干擾。

雙絞線一般由兩根22-26號絕緣銅導線相互纏繞而成，實際使用時，雙絞線是由多對雙絞線一起包在一個絕緣電纜套管里的。典型的雙絞線有四對的，也有更多對雙絞線放在一個電纜套管里的。這些我們稱之為雙絞線電纜。

雙絞線根據(jù)有無屏蔽層可分為屏蔽雙絞線(STP) 和非屏蔽雙絞線(UTP)。

雙絞線電纜的標準是由TIA/EIA國際協(xié)會制定的。為管理網(wǎng)絡電纜，需要熟悉用于現(xiàn)代網(wǎng)絡的一些標準，特別是3類和5類UTP。

(1)1類線(CAT1)：一種包括兩個電線對的UTP形式。1類線(八十年代初之前的電話線纜)適用于語音通信，而不適用于數(shù)據(jù)通信。它每秒最多只能傳輸20千位(kbps)的數(shù)據(jù)。

(2)2類線(CAT2)：一種包括四個電線對的UTP形式。用于語音傳輸和最高傳輸速率4Mbps的數(shù)據(jù)傳輸，常見于使用4MBPS規(guī)范令牌傳遞協(xié)議的舊的令牌網(wǎng)。

(3)3類線(CAT3)：一種包括四個電線對的UTP形式。在帶寬為16MHz時，用于語音傳輸及最高傳輸速率為10Mbps的數(shù)據(jù)傳輸。3類線一般用于4Mbps的Token Ring或10Mbps的10BASE-T Ethernet?，F(xiàn)在用得較少。

(4)4類線(CAT4)：一種包括四個電線對的UTP形式，該類電纜的帶寬為20MHz，用于語音傳輸和最高傳輸速率16Mbps的數(shù)據(jù)傳輸。CAT4主要用于16Mbps的Token Ring或10Mbps的10BASE-T Ethernet中。與CAT1、CAT2或CAT3相比，它能提供更多的保護以防止串擾和衰減。

(5)5類線(CAT5)：用于新網(wǎng)安裝及更新到快速Ethernet的最流行的UTP形式。CAT5電纜增加了繞線密度，外套一種高質(zhì)量的絕緣材料，包括四個電線對，用于語音傳輸和最高傳輸速率為100Mbps的數(shù)據(jù)傳輸。除100Mbps的10BASE-T Ethernet之外，CAT5電纜還支持其他的快速聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，例如異步傳輸模式(ATM)。

(6)超5類非屏蔽雙絞線是在對現(xiàn)有五類屏蔽雙絞線的部分性能加以改善后出現(xiàn)的電纜，不少性能參數(shù)，如近端串擾、衰減串擾比，回波損耗等都有所提高，但其傳輸帶寬仍為100MHz。超五類雙絞線也是采用4個繞對和1條抗拉線，線對的顏色與五類雙絞線完全相同。五類線的標識是“CAT5”，超五類線的標識是“CAT 5E”。

超五類雙絞線雖然也能提供高達1000Mb/s的傳輸帶寬，但是往往需要借助于價格高昂的特殊設備的支持。因此，通常只被應用于100Mb/s快速以太網(wǎng)，實現(xiàn)桌面交換機到計算機的連接。

(7)6類線(CAT6)：包括四對電線對的雙絞線電纜。每對電線被箔絕緣體包裹，另一層箔絕緣體包裹在所有電線對的外面，同時一層防火塑料封套包裹在第二層箔層外面。箔絕緣體對串擾提供了較好的阻抗，從而使得CAT6能支持的吞吐量是常規(guī)CAT5吞吐量的6倍。

我們今天在計算機通信網(wǎng)絡中所用到的基本上都是“超五類非屏蔽雙絞線纜”。線纜的二頭分別按一定的線序壓在T568B RJ45水晶頭內(nèi)，這也就是通常大家說的“網(wǎng)線”。鑒于RJ45差分特性，制作RJ45網(wǎng)線水晶頭時遵循“同種交叉，異種平行”的規(guī)則。

	主機	路由器	交換機 （MDI-X口）	交換機 （MDI口）	集線器
主機	交叉	交叉	平行		平行
路由器	交叉	交叉	平行		平行
交換機 （MDI-X口）	平行	平行	交叉	平行	交叉
交換機 （MDI口）			平行	交叉	平行
集線器	平行	平行	交叉	平行	交叉

4.2 同軸電纜

同軸電纜以硬銅線為芯(內(nèi)導體)，外包一層絕緣材料(絕緣物)。這層絕緣材料用密織的網(wǎng)狀導體環(huán)繞，網(wǎng)外又覆蓋一層保護性材料(保護套)。

同軸電纜從用途上分可分為50Ω用于數(shù)字傳輸?shù)幕鶐S電纜和75Ω用于模擬傳輸?shù)膶拵S電纜?；鶐щ娎|又分細同軸電纜和粗同軸電纜?；鶐щ娎|僅僅用于數(shù)字傳輸，數(shù)據(jù)率可達10Mbps。寬帶電纜是CATV系統(tǒng)中使用的標準，它既可使用頻分多路復用的模擬信號發(fā)送，也可傳輸數(shù)字信號。

同軸電纜的帶寬取決于電纜長度，1km的電纜可以達到1Gb/s~2Gb/s的數(shù)據(jù)傳輸速率，因此可以在相對長的無中繼器的線路上支持高帶寬通信。若需使用更長的電纜，則需要使用中繼器補充能量。當需要連接較多設備而且通信容量相當大時可以選擇同軸電纜。目前，同軸電纜大量被光纖取代，但仍廣泛應用于有線和無線電視和某些局域網(wǎng)。

4.3 光纖

光纖通信是以光作為信息載體，以光纖作為傳輸媒介的通信方式。光纖的主要作用是引導光在光纖內(nèi)沿直線或彎曲的途徑傳播。光纖通信中的光波主要是激光，所以又叫做激光-光纖通信。光傳播利用了光在玻璃或塑料制成的纖維中的全反射原理，光通信的基本原理則是使光的強度反映電信號的幅度(頻率)。

光纖從內(nèi)到外依次由纖芯、包層、內(nèi)涂層和外涂層組成。目前光纖通訊材料主要用高透明度的二氧化硅材料，可用化學蒸汽沉積法(CVD)制成純二氧化硅。近年來還有新的光纖材料，如ZrF4、LaF3和BaF2二元混合體的氟玻璃，其性能優(yōu)于二氧化硅，光損失更小，上萬公里光信號傳輸不需要任何中繼站。

光纖按照其能攜帶的激光束數(shù)和傳輸特性分為單模和多模兩種。

單模光纖以激光二極管作光源，中心玻璃芯較細，光纖中只允許一種光直線傳播，故模間色散很小，整體傳輸性能非常好。單模光纜和單模光纖端口的價格都比較昂貴，一般用于運營商鋪設遠程通訊骨干網(wǎng)。

多模光纖以發(fā)光二極管作光源，中心玻璃芯較粗，允許多束光在光線中沿著光線壁不停反射的向前傳播，造成較大的模間色散，整體傳輸性能不佳。多模光纜和多模光纖端口的價格都相對便宜，通訊距離較近，只有幾公里，一般用做鋪設局域網(wǎng)，例如校園網(wǎng)。

單模光纖和多模光纖從膚色上很好區(qū)分，單模的線皮是黃色的，多模的線皮是桔色的。

為了實現(xiàn)長距離的光纖通信，必須減小光纖的衰減。1966年，英籍華人高錕(C.K.Kao, 2009年諾貝爾物理學獎獲得者)預見利用玻璃可以制成衰減為20dB/km的通信光導纖維(簡稱光纖)。當時，世界上最優(yōu)秀的光學玻璃衰減達l000dB/km左右。1977年，武漢郵電研究院研制成功中國第一根階躍折射率分布的、波長為 0.85μm多模光纖。

與電纜或微波等電通信方式相比，光纖通信的優(yōu)點如下：

(1)傳輸頻帶極寬，通信容量很大;

(2)由于光纖衰減小，無中繼設備，故傳輸距離遠;

(3)串擾小，信號傳輸質(zhì)量高;

(4)光纖抗電磁干擾，保密性好;

(5)光纖尺寸小，重量輕，便于傳輸和鋪設;

(6)耐化學腐蝕;

(7)光纖是石英玻璃拉制成形,原材料來源豐富，并節(jié)約了大量有色金屬。

光纖通信同時具有以下缺點：

(1)光纖彎曲半徑不宜過小;

(2)光纖的切斷和連接操作技術(shù)復雜;

(3)分路、耦合麻煩。

4.4 無線傳輸介質(zhì)

根據(jù)電磁波的頻率，無線傳輸系統(tǒng)大致分為廣播通信系統(tǒng)、地面微波通信系統(tǒng)、衛(wèi)星微波通信系統(tǒng)和紅外線通信系統(tǒng)。因此，對應的3種無線介質(zhì)是無線電波(30MHz～1GHz)、微波(300MHz～300GHz)、紅外線和激光。

(1)無線電波通信

無線電波通信主要用在廣播通信中，因此不做詳細介紹。

(2)紅外傳輸

紅外網(wǎng)絡使用紅外線通過空氣傳輸數(shù)據(jù)，主要用于同一房間中設備間的通信，如電視遙控器。目前，紅外傳輸在一個方向傳輸速率為16Mbps，多個方向不超過1Mbps。

(3)衛(wèi)星通信

衛(wèi)星通信是利用靜止的地球與同步衛(wèi)星作為中繼站的通信系統(tǒng)。地面系統(tǒng)通常采用定向拋物天線。衛(wèi)星通信系統(tǒng)具有通信容量大，傳輸距離遠，覆蓋范圍廣，特別適用于全球通信、電視廣播和地理環(huán)境惡劣的地區(qū)使用等優(yōu)點。

六.信道復用技術(shù)

最基本的復用技術(shù)主要分為頻分復用FDM(Frequency Division Multiplexing)和時分復用TDM(Time Division Multiplexing)兩大類。

1.頻分復用(FDM，F(xiàn)requency Division Multiplexing)

傳輸介質(zhì)的有效帶寬超過被傳輸?shù)男盘枎挄r，把多路信號調(diào)制在不同頻率的載波上，實現(xiàn)同一傳輸介質(zhì)上同時傳輸多路信號的技術(shù)，如xDSL。頻分復用中，用戶分配到一定的頻帶后，在通信過程中自始至終都占用這個頻帶?？梢婎l分復用的所有用戶在同樣的時間占用不同的帶寬資源。調(diào)頻廣播和廣電HFC網(wǎng)絡電視信號是典型的頻分復用信號，收音機/電視機依據(jù)載波頻率的不同來區(qū)分頻道。

使用頻分多路復用的主要動機在于對高吞吐率的需求。為了達到更高的吞吐率，底層的硬件使用電磁頻譜中更大的一部分(即更高的帶寬)。用寬帶技術(shù)(Broadband Technology)這一術(shù)語用來描述這些技術(shù)。另一方面，任何只使用電磁頻譜中很小的一部分，一次只在介質(zhì)上發(fā)送一個信號的技術(shù)稱為基帶技術(shù)(Baseband Technology)?？梢酝ㄟ^傅里葉變換推導出頻分多路復用的調(diào)制解調(diào)原理。

在使用頻分復用時，若每一個用戶占用的帶寬不變，則當復用的用戶數(shù)增加時，復用后的信道的總帶寬就跟著變寬。例如傳統(tǒng)電話通信每一個標準話路的帶寬是4kHz(即通信用的3.1kHz加上兩邊的保護頻帶)，那么若有1000個用戶進行頻分復用，則復用后總帶寬就是4MHz。

除傳統(tǒng)意義上的頻分復用(FDM)外，還有一種是正交頻分復用(OFDM，Orthogonal Frequency Division Multiplexing)。正交頻分復用是一種多載波數(shù)字調(diào)制技術(shù)。OFDM全部載波頻率有相等的頻率間隔，它們是一個基本振蕩頻率的整數(shù)倍，正交指各個載波的信號頻譜是正交的。

OFDM系統(tǒng)比FDM系統(tǒng)要求的帶寬要小得多。由于OFDM使用無干擾正交載波技術(shù)，單個載波間無需保護頻帶，這樣使得可用頻譜的使用效率更高。另外，OFDM技術(shù)可動態(tài)分配在子信道中的數(shù)據(jù)，為獲得最大的數(shù)據(jù)吞吐量，多載波調(diào)制器可以智能地分配更多的數(shù)據(jù)到噪聲小的子信道上。

目前，OFDM技術(shù)已被廣泛應用于廣播式的音頻和視頻領(lǐng)域以及民用通信系統(tǒng)中，主要的應用包括：非對稱的數(shù)字用戶環(huán)線(ADSL)、數(shù)字視頻廣播(DVB)、高清晰度電視(HDTV)、無線局域網(wǎng)(WLAN)和第4代(4G)移動通信系統(tǒng)等。

2.波分復用(WDM，Wavelength Division Multiplexing)

目前，一根單模光纖的傳輸率可達到2.5Gbps，再提高傳輸速率就比較困難了。如果設法對光纖傳輸中的色散(dispersion)問題加以解決，如采用色散補償技術(shù)，則一根單模光纖的傳輸速率可達到20Gbps。這幾乎已達到了單個光載波信號傳輸?shù)臉O限值。

人們借用傳統(tǒng)的載波電話的頻分復用的概念，就能做到使用一根光纖來同時傳輸多個頻率很接近的光載波信號，這樣就使光纖的傳輸能力成倍地提高了。這種復用方式稱為波分復用。隨著技術(shù)的發(fā)展，在一根光纖上復用的光載波信號路數(shù)越來越多，現(xiàn)在已經(jīng)能做到在一個光纖上復用80多路光載波信號，于是就是用了密集波分復用(DWDM：Dense Wavelength Division Multiplexing)這一概念。

波分復用是光纖信道的頻分多路復用，在一根光纖上同時傳輸多個波長不同的光載波信號。在接收端，用一塊玻璃棱鏡來分開不同頻率的光波。和一般的FDM類似，因為特定頻率的光不會干擾另一頻率的光，所以不同頻率的載波可以合并在同一介質(zhì)中傳輸。

3.時分復用(TDM，Time Division Multiplexing)

傳輸介質(zhì)可以達到的數(shù)據(jù)傳輸速率超過被傳輸信號傳輸速率時，可以把多路信號按一定的時間間隔傳送，即按時間片輪流實現(xiàn)在同一傳輸介質(zhì)上“同時”傳輸多路信號。時分復用則是將時間劃分為一段段等長的時分復用幀(TDM幀)。每一個時分復用的用戶在每一個TDM幀中占用固定序號的時隙。每一個用戶所占用的時隙是周期性出現(xiàn)的，其周期即為TDM幀的長度。時分復用的所有用戶在不同的時間占用同樣的頻帶寬度。數(shù)字電視各個頻道之間是以頻分復用的方式區(qū)分傳輸，但在每一個頻道(8 MHz)以內(nèi)使用時分復用傳輸。

時分制通信也稱時間分割通信，它是數(shù)字電話多路通信的主要方法，因而PCM通信常稱為時分多路通信。在上面提到的電話通信的例子中，使用時分復用時，每一個時分復用幀的長度是不變的，始終是125us。若有1000個用戶進行時分復用，則每一個用戶分配到的時隙寬度為0.125us，時隙寬度變得非常窄，但猝發(fā)脈沖信號所占頻譜范圍也是非常寬的。

在進行通信時，復用器(Multiplexer)總是和分用器(Demultiplexer)成對地使用。在復用器和分用器之間是用戶共享的高速信道。分用器的作用正好和復用器相反，它把高速信道傳送過來的數(shù)據(jù)進行分用，分別送交到相應的用戶。電話、電視三通分線器可看作時分復用分用器。

TDM的一個變種是在一個單頻信道上進行發(fā)射和接收，稱之為時分雙工(TDD)，其最簡單的結(jié)構(gòu)就是利用兩個時隙，一個發(fā)一個收。

4.統(tǒng)計時分復用(STDM，Statistic Time Division Multiplexing)

當使用時分復用系統(tǒng)傳送數(shù)據(jù)時，由于數(shù)據(jù)的突發(fā)性，一個用戶對已經(jīng)分配到的子信道的利用率一般不是很高。當用戶在某一時段暫時無數(shù)據(jù)傳輸時，那就只能讓已經(jīng)分配到手的子信道閑置，而其他用戶也無法使用這個暫時空閑的線路資源。假定有四個用戶A，B，C和D進行時分復用。復用器按照A→B→C→D的順序依次對用戶的時隙進行掃描，然后構(gòu)成一個個時分復用幀。每個時分復用幀有4個時隙，則當某用戶無數(shù)據(jù)發(fā)送時，分配給該用戶的時隙只能閑棄，其他用戶即使有數(shù)據(jù)要發(fā)送，也不能使用這些空閑的時隙。這就導致復用后的信道利用率不高。

統(tǒng)計時分復用STDM(Statistic TDM)是一種基于統(tǒng)計學改進的時分復用，它把公共信道的時隙實行“按需分配”，即只對那些需要傳送信息或正在工作的終端才分配給時隙，這樣就使所有的時隙都能飽和地得到使用，可以使服務的終端數(shù)大于時隙的個數(shù)，提高了媒質(zhì)的利用率，從而起到了“復用”的作用。在輸出線路上，某一個用戶所占用的時隙不再是周期性地出現(xiàn)，因此統(tǒng)計時分復用又成為異步時分復用，相應把普通的時分復用稱為同步時分復用。

統(tǒng)計時分復用的傳輸效率比傳統(tǒng)的時分復用提高了2到4倍。這種復用的主要特點是動態(tài)地分配信道時隙，所以統(tǒng)計復用又可叫做“動態(tài)復用”。故從平均的角度而言，同步時分復用和異步時分復用是平衡的。

集中器(concentrator)常使用統(tǒng)計時分復用，它將低速用戶的數(shù)據(jù)集中起來通過高速線路一起發(fā)送到遠端。集中器假定各用戶都是間歇發(fā)送數(shù)據(jù)，對于個用戶不間斷發(fā)送數(shù)據(jù)的情況，集中器也無法應對。

統(tǒng)計復用只要應用于數(shù)字電視節(jié)目復用器和分組交換網(wǎng)。

5.碼分復用(CDM，Code Division Multiplexing)

碼分復用是靠不同的編碼(GSM的IMEI，CDMA的ISN)來區(qū)分各路原始信號的一種復用方式。

系統(tǒng)為一對通信用戶分配一對唯一的0、1數(shù)據(jù)識別標識，通信的雙方利用數(shù)據(jù)識別標識對傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進行編碼和解碼，從而實現(xiàn)不同的用戶在同一信道中使用不同的編碼傳送數(shù)據(jù)。所有用戶在同一時間、同一頻段上，根據(jù)編碼獲得業(yè)務信道。各用戶使用經(jīng)過特殊挑選的不同碼型，因此彼此不會造成干擾。這種系統(tǒng)發(fā)送的信號有很強的抗干擾能力，其頻譜類似于白噪聲，不易被敵人發(fā)現(xiàn)。

根據(jù)香農(nóng)定理，在保證S/N 信噪比的情況下，可以通過增大傳輸系統(tǒng)的帶寬B來增加信道容量C。碼分復用是一種以擴頻技術(shù)為基礎的復用技術(shù)。CDMA(Code Division Multiple Access)就是碼分復用的一種方式，稱為碼分多址。碼分復用技術(shù)廣泛應用于第二代以后的移動通信領(lǐng)域，如2G的CDMA，3G的CDMA 2000(美國，中國電信)、WCDMA(歐洲，中國聯(lián)通)和TD-SCDMA(中國，中國移動)。

七.數(shù)據(jù)交換技術(shù)

1.交換技術(shù)

交換和交換機最早起源于電話通訊系統(tǒng)(PSTN)。兩部電話機只需要用一對電線就能夠互相連接起來;5 部電話機兩兩相連，需 10 對電線;N 部電話機兩兩相連，需 N(N – 1)/2 對電線。當電話機的數(shù)量很大時，這種網(wǎng)狀型全物理連接需要的電線對的數(shù)量與電話機數(shù)的平方成正比。

當電話機的數(shù)量增多時，就要使用交換機來完成全網(wǎng)的交換任務。在這里，“交換(switching)”的含義就是轉(zhuǎn)接——把一條電話線轉(zhuǎn)接到另一條電話線，使它們連通起來。從通信資源的分配角度來看，“交換”就是按照某種方式動態(tài)地分配傳輸線路的資源。

通信子網(wǎng)由傳輸線路和中間節(jié)點(集線器、網(wǎng)橋、交換機、路由器)組成，當信源(源節(jié)點)和信宿(目的節(jié)點)間沒有線路直接相連時，信源發(fā)出的數(shù)據(jù)先到達與之相連的中間節(jié)點，再從該中間節(jié)點傳到下一個中間節(jié)點，直至到信宿，這個過程稱為交換。交換是按照通信兩端傳輸信息的需要，用人工或設備自動完成的方法把要傳輸?shù)男畔⑺偷椒弦蟮南鄳酚缮系募夹g(shù)統(tǒng)稱。在通信系統(tǒng)中完成信息交換功能的設備稱為交換機。

2.數(shù)據(jù)交換方式

在數(shù)據(jù)通信中，數(shù)據(jù)交換方式主要包括電路交換(Circuit Switching)和存儲交換兩類，其中“存儲交換”又分為“報文交換(Message Switching)”和“分組交換(Packet Switching)”兩種。

2.1 電路交換

電路交換又稱線路交換，它是面向連接的。電路交換在通信子網(wǎng)中建立一個實際的物理線路連接。電路交換分三個階段：建立連接→通信→釋放連接。

我們現(xiàn)在還能在老電影中看到這樣的場面：首長(主叫用戶)拿起話筒來一陣猛搖，局端是一排插滿線頭的機器，戴著耳麥的話務小姐接到連接要求后，把線頭插在相應的出口，為兩個用戶端建立起連接，直到通話結(jié)束。這個過程就是通過人工方式建立起來的電路交換。

電路交換又分為時分交換(Time Division Switching，TDS)和空分交換(Space Division Switching，SDS)兩種方式。這種傳輸機制中，數(shù)據(jù)具有突發(fā)性，將導致通信線路的利用率很低。在某些情況下，電路空閑時的信道容量被浪費。另外，正在通信的電路中有一個交換機或有一條鏈路被炸毀，則整個通信電路就要中斷。如要改用其他迂回電路，必須重新?lián)芴柦⑦B接。這將要延誤一些時間。

2.2 存儲交換

所謂“存儲交換”是指數(shù)據(jù)交換前，先通過緩沖存儲器進行緩存，然后按隊列進行處理。

2.2.1 報文交換

20 世紀 40 年代，電報通信采用了基于存儲轉(zhuǎn)發(fā)原理的報文交換。報文交換的基本思想是先將用戶的報文存儲在交換機的存儲器中，當所需要的輸出電路空閑時，再將該報文發(fā)向接收交換機或用戶終端。所以，報文交換系統(tǒng)又稱“存儲—轉(zhuǎn)發(fā)”系統(tǒng)。

實現(xiàn)報文交換的過程如下：(1)若某用戶有發(fā)送報文需求，則需要先把擬發(fā)送的信息加上報文頭，包括目標地址和源地址等信息，并將形成的報文發(fā)送給交換機。當交換機中的通信控制器檢測到某用戶線路有報文輸入時，則向中央處理機發(fā)送中斷請求，并逐字把報文送入內(nèi)存器。(2)中央處理機在接到報文后可以對報文進行處理，如分析報文頭，判別和確定路由等，然后將報文轉(zhuǎn)存到外部大容量存儲器，等待一條空閑的輸出線路。(3)一旦線路空閑，就再把報文從外存儲器調(diào)入內(nèi)存儲器，經(jīng)通信控制器向線路發(fā)送出去。

報文交換方式首先是由交換機存儲整個報文的，然后在有線路空閑時才進行必要的處理。多個用戶的數(shù)據(jù)可以通過存儲和排隊共享一條線路，無線路建立過程，提高了線路的利用率。這種傳輸方式支持多點傳輸(一個報文傳輸給多個用戶，只需在報文中增加“地址字段”，中間節(jié)點根據(jù)地址字段進行復制和轉(zhuǎn)發(fā))。中間節(jié)點可進行數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換，方便接收站點的收取。報文交換中增加了差錯檢測功能，避免出錯數(shù)據(jù)的無謂傳輸?shù)取?/p>

報文交換方式的不足之處在于報文長度未作規(guī)定，報文只能暫存在磁盤上，磁盤讀取占用了額外的時間;任何報文都必須排隊等待：不同長度的報文要求不同長度的處理和傳輸時間，即使非常短小的報文(例如，交互式通信中的會話信息);當信道誤碼率高時，頻繁重發(fā)，報文交換難以支持實時通信和交互式通信的要求。

2.2.2 分組交換

分組交換試圖結(jié)合線路交換和報文交換的優(yōu)點，而使缺點最少。分組交換非常像報文交換，但規(guī)定了交換機處理和傳輸?shù)臄?shù)據(jù)長度(稱之為分組)，不同用戶的數(shù)據(jù)分組可以交織地在網(wǎng)絡中的物理鏈路上傳輸。是目前應用最廣的交換技術(shù)。

報文傳輸不管發(fā)送數(shù)據(jù)的長度是多少，都把它當做一個邏輯單元發(fā)送;而報文分組傳輸方式則限制一次傳輸數(shù)據(jù)的最大長度，如果傳輸數(shù)據(jù)超過規(guī)定的最大長度，發(fā)送端就將它分成多個報文分組發(fā)送，接收端根據(jù)一些偏移(offset)信息進行重組(reassemble)。由于分組長度較短，在傳輸出錯時，檢錯容易并且重發(fā)花費的時間較少;限定分組最大數(shù)據(jù)長度后，有利于提高存儲轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點的存儲空間利用率與傳輸效率。

分組交換的典型應用是X.25分組交換網(wǎng)和以太網(wǎng)。在X.25分組交換網(wǎng)中分組長度為131字節(jié)，包括128字節(jié)的用戶數(shù)據(jù)和3字節(jié)的控制信息;而在以太網(wǎng)中，分組(IP Datagram)長度為1500字節(jié)左右。

網(wǎng)絡將如何管理這些分組流呢?通常有兩種方法：數(shù)據(jù)報和虛電路。在數(shù)據(jù)報(datagram)方法中，每個分組獨立地處理，就像在報文交換網(wǎng)絡中每個報文獨立地處理那樣。在虛電路(virtual circuit)方法中，在發(fā)送任何分組之前，都需要建立一條邏輯連接。數(shù)據(jù)報方法類似TCP/IP中的UDP通信方式，發(fā)出去的報文就像漂流瓶，可能到不了岸;虛電路方法則類似TCP/IP中的TCP通信方式，它需要維系狀態(tài)。

分組交換具有以下優(yōu)點：(1)高效，動態(tài)分配傳輸帶寬，對通信鏈路是逐段占用。(2)靈活，以分組為傳送單位和查找路由。(3)迅速，不必先建立連接就能向其他主機發(fā)送分組。(4)可靠，保證可靠性的網(wǎng)絡協(xié)議;分布式的路由選擇協(xié)議使網(wǎng)絡有很好的生存性。