2.1 數據通信基本概念及原理

數據通信是按照一定的通信協議，在兩個實體間進行數據傳輸和數據交換的通信過程。即數據傳輸是將源站的數據編碼成信號，沿傳輸介質傳播至目的站。數據通信涉及的基本概念主要有信息、數據、信號，數據通信模型、數據通信類型和通信方式等。

2.1.1 信息、數據與信號

從遠古時代采用手勢、簡單的語言等方式相互交換信息，到烽火狼煙、擊鼓鳴金、飛鴿傳信、驛站郵遞，及現在的電子通信方式傳遞信息，說明人類通信歷史悠久，標志著人類通信的進步。在數據通信技術中，信息（Information）、數據（Data）與信號（Signal）是十分重要的概念。在研究網絡環境下的信息交換過程時，首先要了解信息、數據與信號這3個最基本和最常用術語的基本含義及其相互之間的聯系與區別。它們分別涉及通信的3個不同層次的問題。

1.信息

信息是對客觀世界中各種事物的運動狀態和變化的反映，是客觀事物之間相互聯系和相互作用的表征。從信息論角度，可以將信息定義為“對消息的界定和說明”，即可以將信息理解為人們所關注的目標對象的特定知識。

通信的目的是交換信息，信息的載體可以是文字、語音、圖形或圖像。計算機產生的信息一般是字母、數字、語音、圖形或圖像的組合。

2.數據

數據一般可以理解為“信息的數字化形式”或“數字化的信息形式”。計算機中的數據通常是指具有一定數字特性的信息，如統計數據、氣象數據、測量數據及計算機中區別于程序的數據等。在計算機網絡中，數據通常被廣義地理解為存儲、處理和傳輸的二進制編碼。因此，為了在網絡中傳送數據信息，首先要將字母、數字、語音、圖形或圖像等數據用二進制代碼表示。為了傳輸二進制代碼的數據，必須將它們用模擬或數字信號編碼的方式表示。數據通信是指在不同計算機之間傳送表示字母、數字、符號的二進制代碼0、1比特序列的模擬或數字信號的過程。

數據分為模擬數據和數字數據兩種。模擬數據（Analog Data）是指在一段時間內具有連續變化的值，例如，溫度、壓力、聲音、視頻圖像等連續變化的數據。數字數據（Digital Data）是指模擬數據經量化后得到的離散的值，例如，在計算機中用二進制代碼表示的字符、圖形、音頻與視頻數據。

數據編碼系統主要有以下幾種。

（1）莫爾斯電報碼

數據通信最引人注目的發展是在19世紀中期。Samuel F.B.Morse 完成了電報系統的設計，該系統采用一系列點、劃的組合來表示字符，即莫爾斯（Morse）電報碼，并在1844年通過電線從華盛頓向巴爾的摩發送了第一條報文。莫爾斯電報的重要性在于提出一個完整的數據通信方法，即包括數據通信設備與數據編碼的完整方法。莫爾斯電報系統的某些術語（如傳號、空號）至今仍在使用。

但莫爾斯電報碼只適用于電報操作員手工發報，而不適用于機器的編碼與解碼。1870年Emile Baudot發明用于機器編碼解碼的博多碼（Baudot）。由于博多碼采用5位信息碼元（即5位0、1比特序列），它只能產生32種可能的組合，用于表示26個字母、10個十進制數字、標點符號與空格上遠遠不夠。為了彌補這個缺陷，博多碼不得不增加兩個轉義字符。盡管博多碼并不完善，但它及其修訂版仍然使用了半個世紀。后來，出現了很多種數據編碼系統。目前，保留下來的主要有以下3種。

● CCITT的國際5單位字符編碼；

● 擴充的二-十進制交換碼（EBCDIC碼）；

● 美國標準信息交換碼（ASCII碼）。

（2）EBCDIC碼

EBCDIC碼（Extended Binary Coded Decimal Interchange Code）是擴充的二-十進制交換碼，是字母或數字字符的二進制編碼，它是IBM公司為自己的產品設計的一種標準編碼，是為它的更大型的操作系統而開發的編碼，用8位二進制碼表示256個字符。但IBM個人計算機和工作站操作系統卻不使用EBCDIC編碼，而使用文本的工業標準編碼，即ASCII碼。

（3）ASCII碼

目前，應用最廣泛的是美國標準信息交換（American Standard Code for Information Interchange，ASCII）碼。ASCII碼最初是美國信息交換編碼的國家標準，后來被國際標準化組織ISO接受，成為國際標準，被用于計算機內碼，也是數據通信中的編碼標準。

ASCII碼采用7個二進制位編碼，可以表示128個字符。字符分為圖形字符與控制字符兩類。圖形字符包括數字、字母、運算符號、商用符號等。如數字5的ASCII編碼為0110101，字母A的ASCII編碼為1000001。控制字符用于數據通信收發雙方動作的協調與信息格式的表示，如控制字符“發送結束EOT”的ASCII編碼為0000100。

3.信號

信號是數據在傳輸過程中的表現形式，通常指的是電信號，是數據的電壓或電磁編碼。信號可分為模擬信號和數字信號兩種類型。從時域的觀點看，信號可以是連續的或離散的，如果信號的強度（電壓或電流值）變化是平滑的，則為連續信號（Continuous Signal），即信號沒有中斷或不連續，稱為模擬信號（Analog Signal），如聲音、溫度、濕度、壓力、電流、電壓等電信號就是模擬信號。如果在一段時間內信號強度保持某個常量值，而在下一個時間段又變化到另一個常量值，則為離散信號（Discrete Signal），稱為數字信號（Digital Signal），如計算機產生的電信號用兩種不同的電平表示0、1比特序列的電壓脈沖信號，就是數字信號。

在數據通信系統中，通常使用電磁信號、光信號、載波信號、脈沖信號、調制信號來表示各種不同的信號。

模擬信號是指取值連續的信號，在一定時間范圍內可有無限多個不同的取值。數字信號是指在取值上是離散的、不連續的信號，在一定時間范圍內只有有限個不同的取值。

圖2-1給出了模擬信號與數字信號的例子。模擬信號與數字信號之間有著明顯差別，但二者在一定條件下可以相互轉化。通過調制解調器可以將計算機系統產生的二進制脈沖信號（數字信號）序列轉化成模擬信號，這個過程稱為調制，即把數字信號調制到某個載波頻率上。調制后的模擬信號是以載波頻率為中心的具有特定頻譜的信號，并且能夠在合適的介質上傳輸。同樣，也可以將模擬信號離散后轉化為數字信號，這個過程稱為解調。

信息、數據、信號的關系：信息是對客觀事物的描述和表征；數據是信息的載體，是信息的數字化表示形式；信號是數據傳輸過程中的表現形式。

2.1.2 數據傳輸類型與通信方式

在圖2-2所示的網絡中，主機A與主機B進行通信的典型過程是：主機A將要發送的數據傳送給路由器A，路由器A以存儲轉發方式接收數據，由它來決定通信子網中數據傳送路徑；因為源主機A與目的主機B之間沒有直接連接，數據可能要通過路由器A、路由器B、路由器C、路由器D和路由器F到達主機B。因此在支持網絡的通信系統設計中需要了解數據通信模型、數據傳輸類型和數據通信方式等。

1.通信系統模型

通信系統是指通信中所需要的一切技術設備和傳輸介質構成的總體。通信中產生和發送信息的一端稱為信源，接收信息的一端稱為信宿，信源和信宿之間的通信線路稱為信道。信息在進入信道時通過發送變換器變換為適合信道傳輸的形式，在進入信宿時通過接收變換器變換為適合信宿接收的形式。

通信系統的基本模型如圖2-3所示。信息在傳輸過程中可能會受到外界的干擾，通常將這種干擾稱為噪聲。不同的物理信道受各種干擾的影響不同，例如，如果信道上傳輸的是電信號，就會受到外界電磁場的干擾，光纖信道則基本不受電磁場干擾。

（1）信源

信源是信息產生的源頭，可以是人或設備。信源產生的信息可以采用多種形式，如文字、語音、圖形、圖像、視頻、數據等。

（2）發送變換器

發送變換器用于將信源發出的信息轉換成便于在線路上傳輸的某種信號，如數據的編碼信號的調制、放大、濾波及發射等。發送變換器具有與傳輸線路相匹配的接口，信號的類型可以是模擬信號，也可以是數字信號。

（3）信道

信道是指信息傳輸的通道，即傳送信號的傳輸介質。信道可以是有線信道，也可以是無線信道。

（4）噪聲源

通信系統中通常存在多種噪聲干擾，如無線電噪聲、工業噪聲、天電噪聲、設備內部噪聲等。為了便于理解和分析問題，一般采用噪聲源來表征通信系統中各類噪聲的總折合。噪聲會對信息的傳送產生干擾。在通信系統中，噪聲的特點及強弱是影響系統傳輸性能的重要因素。

（5）接收變換器

接收變換器用于接收信道中的信號，將其恢復成與信源所發信息相一致的格式并傳送給信宿。接收器性能的高低體現在：能否盡可能準確地從被干擾的信號中準確提取和還原來自信源的信息。

（6）信宿

信宿是信息傳輸的目的地（歸宿），可以是接收信息的人或設備。

通信系統模型由信源、發送變換器、信道、噪聲源、接收變換器和信宿組成。

2.數據傳輸類型

數據在計算機中是以離散的二進制數字信號表示，但是在數據通信過程中，它是以數字信號方式還是以模擬信號方式表示，主要取決于選用的通信信道所允許傳輸的信號類型。如果通信信道不允許直接傳輸計算機所產生的數字信號，則需要在發送端將數字信號變換成模擬信號，在接收端再將模擬信號還原成數字信號，這個過程稱為調制解調。

如果通信信道允許直接傳輸計算機所產生的數字信號，為了很好地解決收發雙方的同步及具體實現中的技術問題，有時也需要將數字信號進行適當的波形變換。因此數據傳輸類型可分為模擬通信、數字通信和數據通信。

如果信源產生的是模擬數據并以模擬信號傳輸，則稱為模擬通信；如果信源產生的是模擬數據但以數字信號形式傳輸，則稱為數字通信；如果信源產生的是數字數據，則既可以采用模擬信號傳輸，也可采有數字信號傳輸，一般稱為數據通信。數據傳輸類型如表2-1所示。

3.數據通信方式

數據通信方式從不同的角度可以有不同的劃分方式。按照數據傳輸方向與時間的關系可分為單工通信、半雙工通信和全雙工通信；按照數據傳輸中采用的同步技術可分為同步傳輸和異步傳輸；按照數據通信中使用的信道數量可分為串行通信和并行通信；按照傳輸信號是否調制可分為基帶傳輸和頻帶傳輸。

（1）單工通信與雙工通信

根據數據通信雙方是否能實現雙向通信及如何實現雙向通信，數據通信可以分為單工通信、半雙工通信與全雙工通信，3種類型通信方式如圖2-4所示。

單工通信是只支持數據在一個方向上傳輸，在任何時候都不能改變信號傳送方向的通信，又稱為單向通信。如無線電廣播和電視廣播都是單工通信。

半雙工通信是允許數據在兩個方向上傳輸，但在同一時刻，只允許數據在一個方向上傳輸的通信。即數據可以雙向傳送，但是必須是交替進行，它實際上是一種可切換方向的單工通信。這種方式一般用于計算機網絡的非主干線路中。

全雙工通信是允許數據同時在兩個方向上傳輸的通信，又稱為雙向同時通信，即通信的雙方可以同時發送和接收數據。如現代電話通信提供了全雙工通信。這種通信方式主要用于計算機與計算機之間的通信。

（2）異步傳輸與同步傳輸

在數據通信過程中，通信雙方要正確地交換數據，必須保持協同工作。數據接收方要根據發送方所發送的每個碼元（比特）的起止時刻和傳輸速率進行數據的接收，否則，收發雙方之間就會產生不一致。即使開始時刻單個碼元（比特）的收發偏差非常小，隨著時間的不斷累積，收發偏差也會不斷增大，直到出現數據接收錯誤。為此，要保持數據發送方和數據接收方的同步。同步是指要求通信的收發雙方在時間基準上保持一致。

數據通信的同步技術包括字符同步（Character Synchronous）和位同步（Bit Synchronous）。按照數據通信中采用的同步技術不同可分為異步傳輸（Asynchronous Transmission）和同步傳輸（Synchronous Transmission）。

異步傳輸是字符同步方式，又稱起止式同步。在異步傳輸中，在每個要傳送的字符碼（7或8位）前面，都要加上一個字符起始位，用以表示字符碼的開始，在字符碼或字符校驗碼之后加上1個、1.5個或2個終止位，用以表示該字符的結束。接收方根據起始位和終止位判斷每個字符的開始和結束，從而保證通信雙方的同步。在這種同步方式下，即使發送方和接收方的時鐘有微小偏差，但由于每次都重新檢測字符起始位的開始，而且每個字符碼的位數較短，因此不會產生大的時鐘誤差累積，從而保證了半符碼發送和接收的同步性。圖2-5a給出了有1個起始位、8個數據位、1個奇偶校驗位和1個停止位的異步傳輸方式。異步傳輸方式實現比較容易，但是它在每個字符碼前后添加了起始位和終止位，其數據傳輸效率較低。例如，采用1個起始位、8個數據位和1個停止位的異步傳輸方式，其數據傳輸效率為8/（8+2）=80%。

同步傳輸是一次傳輸若干個字符碼或若干個二進制位組成的數據塊。在該數據塊發送之前，先發送一個同步字符SYN（01101000）或一個同步字節（01111110）。接收方檢測該同步字符或同步字節，做好接收數據的準備。在同步字符或同步字節之后，可以連續發送任意長的字符或數據塊，在數據發送完成后，再利用同步字符或同步字節告知接收方整個發送過程結束。圖2-5b給出了同步傳輸方式的示意圖。

（3）串行通信與并行通信

按照通信過程中所占用的信道數量，數據通信可以分為串行通信與并行通信，其通信方式如圖2-6所示。

串行通信是指構成字符的二進制代碼在一條信道上以位（碼元）為單位，按時間順序逐位傳輸的方式。按位發送，逐位接收，同時需要確認還原字符，因此需采取同步措施以保證收發雙方同步。串行通信速度雖慢，但只需一條傳輸信道，投資小，易于實現，是數據傳輸采用的主要傳輸方式，也是計算機通信采取的一種主要方式。

并行通信是指數據以成組的方式，在多條并行信道上同時進行傳輸。常用的就是將一個字符代碼的若干位二進制碼，分別在幾個并行信道上同時傳輸。例如，采用8位代碼的字符，可以用8個信道并行傳輸，一次傳送一個字符，因此收發雙方不存在字符的同步問題，不需要加“起”“止”信號或者其他信號來實現收發雙方的字符同步，這是并行傳輸的一個主要優點。但是，并行通信必須有并行信道，這帶來了設備上或實施條件的限制。

（4）基帶傳輸與頻帶傳輸

按照傳輸信號是否調制可分為基帶傳輸和頻帶傳輸。

基帶傳輸是指數字信號不加任何改變直接在信道中進行傳輸的過程。數字信號是用高、低電平表示比特“0”和比特“1”的矩形脈沖信號。這種矩形脈沖信號所固有的頻帶稱為基本頻帶（基帶），因此數字信號也稱為數字基帶信號。數字基帶信號沒有經過調制，它所占據的頻帶一般是從直流或低頻開始。通常，發送端在進行基帶傳輸之前，需要對信源發送的數字信號進行編碼；在接收端，對接收到的數字信號進行解碼，以恢復原始數據。基帶傳輸實現簡單、成本低，得到了廣泛應用。

頻帶傳輸是指數字信號經過調制后在信道中傳輸的過程。信號調制的目的是使信號能夠更好地適應傳輸通道的頻率特性，以減少信號失真；另外，數字信號經調制處理后能夠克服基帶信號占用頻帶過寬的缺點，從而提高線路的利用率。在接收端，需要使用專門的解調設備對調制后的信號進行解調。頻帶傳輸中最典型的設備是調制解調器。

計算機網絡中主要采用全雙工通信、串行通信、異步傳輸，局域網中采用基帶傳輸，遠距離傳輸一般采用頻帶傳輸。

2.1.3 數據通信的主要性能指標

影響數據通信性能的因素有很多，其性能指標主要有以下幾個方面。

● 有效性：指消息的傳輸速度。

● 可靠性：指消息的傳輸質量。

● 適應性：指環境使用條件。

● 標準性：指元件的標準性、互換性。

● 經濟性：指成本的高低。

● 使用維修：指是否方便。

其中最主要的是有效性和可靠性指標，因為這兩項指標從技術角度體現了對數據通信準確、快速和不間斷等要求。

1.有效性指標

有效性指標是衡量系統傳輸能力的主要指標，通常從數據傳輸速率、帶寬、吞吐量、時延、往返時間等方面來考慮。

（1）數據傳輸速率

數據傳輸速率是指數據在信道中傳輸的速度。數據傳輸速率有兩種表示方式：碼元速率和信息速率。

1）碼元速率。

碼元速率是指每秒傳輸信號碼元的數目，單位是波特（Baud，B），用符號R_B表示。數字信號可以是二進制碼，也可以是其他進制碼，但碼元速率與信號的進制無關，它只與碼元周期（又稱為碼元寬度或信號寬度）T有關，即不論一個信號碼元中信號有多少狀態，碼元速率只計算一秒鐘內數據信號的碼元個數。例如，某N進制信號，其碼元寬度為T，則每秒鐘碼元的數目為1/T，故碼元速率R_B=1/T波特。碼元速率也稱為調制速率、波形速率、符號速率或波特率。

例如，碼元周期T=833×10^-6s，則碼元速率為

2）信息速率。

信息速率是指每秒鐘所傳輸的信息量，單位是比特/秒（bit/s），用符號R_b表示。信息速率又稱為比特率。

碼元和比特是兩個不同的概念，因此碼元速率和信息速率也是不同的概念。

● 如果碼元采用0~1的二進制（如通過2級電平）表示數據，則1個碼元可攜帶1個比特的信息，信息速率與碼元速率相等；

● 如果碼元采用0~3的四進制（如通過4級電平）表示數據，則1個碼元包含2個比特的信息，信息速率是碼元速率的2倍；

● 如果碼元采用0~15的十六進制（如通過16級電平）表示數據，則1個碼元可攜帶4個比特的信息，信息速率是碼元速率的4倍。

3）帶寬。

計算機網絡中通常使用帶寬（Band Width）來描述網絡的傳輸容量。帶寬本來是指某個信號具有的頻帶寬度。帶寬的單位為Hz（或kHz、MHz等）。在通信線路上傳輸模擬信號時，將通信線路允許通過的信號頻帶范圍稱為線路的帶寬。在通信線路上傳輸數字信號時，帶寬就等同于數字信道所能傳送的“最大數據率”。如以太網的帶寬為10Mbit/s，意味著每秒鐘能傳送1千萬個比特，傳送每個比特用0.1ms。目前以太網的帶寬有10Mbit/s、100Mbit/s、1000Mbit/s和10Gbit/s等幾種類型。

現在人們常用更簡單的但不很嚴格的記法來描述網絡或鏈路的帶寬，如“線路的帶寬是10M或10G”，省略了后面的bit/s，它的意思就表示數據率（即帶寬）為10Mbit/s或10Gbit/s。

4）奈奎斯特定理。

1924年奈奎斯特（Nyquist）推導出有限帶寬無噪聲信道的最大碼元速率，稱為奈奎斯特定理。

奈奎斯特定理：對于一個信道帶寬為WHz的理想信道，其最大碼元速率為

這一限制的原因是存在碼間干擾。奈奎斯特定理指定的信道容量也稱為奈奎斯特極限，這是由信道的物理特性決定的，超過奈奎斯特極限傳輸脈沖信號是不可能的。

如果被傳輸的信號包含了M個狀態值（信號的狀態數是M），則WHz信道所能承載的最大數據率（信道容量）C是

碼元攜帶的信息量由碼元所取的離散值個數決定。如果碼元取2個離散值，則1個碼元攜帶1bit信息。如果碼元可取4個離散值，則1個碼元攜帶2bit信息。即1個碼元攜帶的信息量n（bit）與碼元的種類個數M的關系為

單位時間內在信道上傳輸的信息量（比特數）稱為數據速率。在一定波特率下提高速率的途徑是用1個碼元表示更多的比特數。如果把2bit編碼為1個碼元，則數據速率可成倍提高，即

式中，R是數據速率，單位是比特每秒。

僅當碼元取2個離散值時兩者才相等，即當M=2時，最大碼元速率才等于最大數據傳輸速率（B=R）。

對于普通電話線路，帶寬為3000Hz，最高波特率為6000baud。而最高數據速率可隨編碼方式的不同而取不同的值。這些都是在無噪聲的理想情況下的極限值。實際信道會受到各種噪聲的干擾，因而遠遠達不到按奈奎斯特定理所計算出的數據傳輸速率。

5）香農定理。

1948年，香農（Shannon）利用信息論的理論推導出了具有高斯白噪聲干擾的帶寬受限信道的極限數據傳輸速率。

香農定理：在有隨機熱噪聲的信道上傳輸數據信號時，對于信道帶寬為WHz，信噪比為S/N的信道，其數據傳輸率（信道容量）C為

信噪比（S/N）通常用分貝（dB）衡量，二者之間的數學關系為

例如，當S/N為1000時，則信噪比為30dB。

香農公式與信號取的離散值無關，即無論用什么方式調制，只要給定了信噪比，單位時間內最大的信息傳輸量就確定了。香農公式表明，信道的帶寬或信道中的信噪比越大，則信息的極限傳輸速率就越高。同時香農公式指出了：只要信息傳輸速率低于信道的極限信息傳輸速率，就一定可以找到某種辦法來實現無差錯的傳輸。

奈奎斯特定理描述了有限帶寬、理想信道的最大傳輸速率與信道帶寬之間的關系。

香農定理描述了有限帶寬，有隨機熱噪聲信道的最大傳輸速率與信道帶寬、信號噪聲功率比之間的關系。

【例2-1】假設信道帶寬W為3000Hz，信噪比為30dB，求信道的最大數據率。

【解】因為信噪比為30dB，由

30dB=10×log₁₀(S/N)

得 S/N=1000

根據香農定理，最大數據率為

C=W×log₂（1+S/N）=3000×log₂（1+1000）（bit/s）≈3000×9.97（bit/s）≈30000（bit/s）=30kbit/s

所以，信道的最大數據率為30kbit/s。

（2）吞吐量

吞吐量（Throughput）是指一組特定的數據在特定的時間段經過特定的路徑所傳輸的信息量的實際測量值。由于帶寬代表數字信號的最大傳輸速率，因此帶寬有時也稱為吞吐量。吞吐量常用每秒發送的比特數（或字節數、幀數）來表示。在實際應用中，由于諸多原因使得吞吐量常常是遠小于所用介質本身可以提供的最大帶寬。

（3）時延

時延（Delay或Latency）是指數據（或分組）從一個網絡（或一條鏈路）的一端傳送到另一端所需的時間。通常，時延是由發送時延、傳播時延、排隊時延、處理時延4個部分組成。

1）發送時延。

發送時延是指節點將數據分組發送到傳輸介質中所需要的時間，也就是從數據分組的第一個比特開始發送算起，到最后一個比特發送完畢所需要的時間。發送時延的計算公式是：

發送時延與網絡接口/信道的傳輸速率成反比，與數據分組的長度成正比。

2）傳播時延。

傳播時延是指電磁波在信道中傳播一定距離所需要花費的時間。傳播時延的計算公式是：

傳播時延與信道的傳輸速率無關，而是與傳輸介質的長度、信號在傳輸介質中的傳播速度有關。如電磁波在自由空間的傳播速度是光速，即3.0×10⁵km/s。電磁波在網絡傳輸媒體中的傳播速度比在自由空間中的傳播速度要略低一些。在銅線中的傳播速度約為2.3×10⁵km/s，在光纖中的傳播速度約為2.0×10⁵km/s。例如，在1000km長的光纖線路產生的傳播時延大約為5ms。

3）排隊時延。

排隊時延是指數據分組在所經過的網絡節點的緩存隊列中排隊所經歷的時間。排隊時延的長短主要取決于網絡中當時的通信量，當網絡的通信量大時，排隊時間就長，極端情況下，當網絡發生擁塞導致數據分組丟失時，該節點的排隊時延視為無窮大。此外，在有優先級算法的網絡中，排隊時延還取決于數據的優先級和節點的隊列調度算法。

4）處理時延。

處理時延是指數據分組在交換節點為存儲轉發而進行一些必要的處理所花費的時間。如提取數據分組的首部進行差錯校驗、為數據分組尋址和選路徑等處理。

因此，數據經歷的總時延就是以上4種時延之和，其計算公式是：

網絡傳輸中發送時延、傳播時延、排隊時延和處理時延產生的位置如圖2-7所示。在一個網絡中，發送時延、傳播時延通常是固定的，處理時延通常忽略不計，排隊時延則隨著網絡運行狀態而發生變化。

【例2-2】假定終端A和終端B之間相隔3個節點和4條通信鏈路，每條通信鏈路的長度為L，電信號經過通信鏈路的傳播速率為2/3光速，在電路交換方式下，如果點-點信道的帶寬為Xbit/s，忽略連接建立和釋放時間，也忽略中間節點的轉發時間，求出從終端A開始發送到終端B接收完M字節長度數據所需要的時間。

【解】從終端A開始發送數據到終端B接收完數據所需要的時間t主要由兩部分組成（處理時間忽略），計算公式如下。

t=t₁+t₂

式中，t₁為發送時延，即終端A從開始發送數據到發送完最后一位數據需要的時間（M字節）；t₂為傳播時延，即最后一位數據從終端A傳播到終端B所需要的時間。

計算：t₁=M×8/X (bit/s)

t₂=(4×L)/(2/3×C)=6×L/C (bit/s)

則 t=M×8/X+6×L/C (bit/s)

發送時延和傳播時延與帶寬和傳輸距離相關，具有確定性；而排隊時延和處理時延與網絡狀態相關，具有不確定性。

2.可靠性指標

可靠性指標主要用差錯率來表示，差錯率一般用誤碼率和誤比特率來表示。

（1）誤碼率

誤碼率是指數據傳輸過程中，出現差錯的碼元數占傳輸總碼元數的比率，記為

式中，n是在一定時間內系統傳輸的碼元總數；n_e是在相同時間內傳輸中產生差錯的碼元數；p_e為誤碼率。

（2）誤比特率

誤比特率（也稱誤信率）是指數據傳輸過程中，出現差錯的比特數占傳輸總比特數的比率，記為

式中，n是在一定時間內系統傳輸的比特總數；n_b是在相同時間內傳輸中產生差錯的比特數；p_b為誤比特率。

如果每個碼元僅包含1個比特的信息，則誤碼率等于誤比特率。

在設計實際的數據傳輸系統時，應該根據實際數據傳輸的要求提出一個適當的誤碼率指標，不要一味地追求低誤碼率。這是因為當數據傳輸速率確定后，所要求的誤碼率越低，通信設備就會越復雜，建設和運營成本也就越高。