总时延 = 发送时延 + 传播时延 + 处理时延
《计算机网络》第3章 物理层
三种时延所产生的地方
在队列中产生 从结点 A 向结点 B 发送数据
处理时延
在发送器产生发送时延 (即传输时延)
在链路上产生 传播时延
数据
队列 结点 A 发送器
1011001 … 链路
结点 B
《计算机网络》第3章 物理层
需要注意的地方
• 处理时延 交换结点为存储转发而进行 一些必要的处理所花费的时间。
• 结点缓存队列中分组排队所经历的时延 是处理时延中的重要组成部分。
• 处理时延的长短往往取决于网络中当时 的通信量。
• 有时可用排队时延作为处理时延。
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时延(delay 或 latency)
• 数据经历的总时延就是发送时延、传播 时延和处理时延之和：
• 每两个字符之间的间隔时间不固定；
• 增加了辅助位，所以传输效率低；
– 例如，采用1个起始位、 8个数据位、 2个停止位时，其传输效 率为8/11≈73％
1个字符时间
字符间隔不固 定
逻辑 “逻0辑” “1”起始位
数据位
停止位
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例子三
• 假定在进行异步通信的时候，发送端每发送一个字 符就要发送10个等宽的比特（一个起始比特，8bit 的ASCII 码字符，最后一个结束比特）。问：当接 收端的时钟频率和发送端的时钟频率相差5%时，双 方能否正常通信。
• 解：设发送端和接收端的时钟周期分别为X和Y。 若接收端较慢，则最后一个采样必须发生在停止 比特结束之前，即9.5Y<10X。若接收端时钟较 快，则最后一个采样必须发生在停止比特开始之 后，即9.5Y>9X。解出：|（Y-X） /X|<1/19=5.26%。因此接收双方频率相差5% 是可以正常工作《的计算。机网（络但》第是3章最物理好层 不要这样，太临
• 如果网络容易丢失分组，那么对每一个分组逐 一进行确认较好，此时仅重传丢失的分组。而在另 一方面，如果网络高度可靠，那么在不发差错的情 况下，仅在整个文件传送的结尾发送一次确认，从 而减少了确认的次数，节省了带宽；不过，即使有 单个分组丢失，也《计需算机要网络重》第传3章整物个理层文件。
• 位同步：目的是使接收端接收的每一位信息都与 发送端保持同步，2种同步方法：
• 在总时延中，究竟是哪一种时延占主导 地位，必须具体分析。假定数据块长度 为100MB，在带宽为1Mb/s的信道上 的发送时延是多少？若将这样的数据块 用光纤传送到1000km外的计算机上， 传播时延为多少？
• 发送时延： 100×1048576×8/106=838.9s
• 传播时延：《计5算m机网s络》第3章 物理层
1. 非归零码NRZ
❖ NRZ码的缺点是无法判断一位的开始与结束， 收发双方不能保持同步；
❖ 为保证收发Leabharlann 方的同步，必须在发送NRZ码的 同时，用另一个信道同时传送同步信号；
❖ 如果信号中“1”与“0”的个数不相等时，存
在直流分量。
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2. 曼彻斯特（manchester）编码
时延(delay 或 latency)
• 传播时延 电磁波在信道中需要传播一 定的距离而花费的时间。
• 信号传输速率（即发送速率）和信号在 信道上的传播速率是完全不同的概念。
信道长度（米） 传播时延 =
信号在信道上的传播速率（米/秒）
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时延(delay 或 latency)
• 1.数据长度为107bit，数据发送速率为100kb/s
• 2.数据长度为103bit，数据发送速率为1Gb/s
• 从以上计算结果可以得出什么结论？
• 发送时延：100s 1µs
• 传播时延：10ms
• 若数据长度大而发送速率低，则在总时延中，发送时 延往往大于传播时延。但若数据长度短而发送速率高， 则传播时延又是总时延中的主要成分。
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例子二 • 当一个文件在两台计算机之间传输的时候，可能会
有两种不同的确认策略。在第一种策略中，该文件 被分解为许多个分组，接收方会独立地确认每一个 分组，但是文件传输过程作为整体并没有被确认。 在第二种策略中，这些分组并没有被单独地确认， 但是当整个文件到达的时候，它会被确认，请讨论 这两种方案。
曼彻斯特编码的缺点：需要双倍的传输带宽（即信号速 率是数据速率的《2计倍算）机网络》第3章 物理层
差分曼彻斯特（difference manchester）编码
差分曼彻斯特编码是对曼彻斯特编码的改进。 差分曼彻斯特编码与曼彻斯特编码不同点主要是： ❖ 每比特的中间跳变仅做同步之用； ❖ 每比特的值根据其开始边界是否发生跳变来决
曼彻斯特编码的规则： ❖ 每比特的周期T分为前T/2与后T/2两部分； ❖ 通过前T/2传送该比特的反码，通过后T/2传送该比特
的原码； 曼彻斯特编码的优点： ❖ 每个比特的中间有一次电平跳变，两次电平跳变的时
间间隔可以是T/2或T ❖ 利用电平跳变可以产生收发双方的同步信号
❖ 曼彻斯特编码信号又称做“自含钟编码”信号，发送 曼 彻斯特编码信号时无需另发同步信号。
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• 字符同步：找到正确的字符边界。
– 常用的为起止式（异步式）。在这种方式中，每个字 符的传输需要：
• 1个起始位、5～8个数据位、1、1.5或2个停止位
– 采用这种同步方式的通信也称“异步通信”。
– 起止式的优缺点：
• 频率的漂移不会积累，每个字符开始时都会重新获得同步；
需要注意的地方
• 假定数据块长度为1B，在带宽为1Mb/s 的信道上的发送时延是多少？若将这样 的数据块用光纤传送到1000km外的计 算机上，传播时延为多少？
• 发送时延：8/106=8µs • 传播时延：5ms
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例子一
• 收发两端的传输距离为2000km，信号在媒体上的传 播速率为2×108m/s试计算以下两种情况的发送时延 和传播时延
– 外同步——发送端发送数据之前发送同步脉冲信号，接收方用接 收到的同步信号来锁定自己的时钟脉冲频率。
发送站 接收站
数据
同步信号 接收的同步信号
数据 锁定后的同步信号
接收站收到的数据
– 自同步——通过特殊编码（如曼彻斯特编码），使数据编码信号 中包含同步信号，接收方从数据编码信号提取同步信号来锁定自 己的时钟脉冲频率。