Data Communication Principles: For Fixed and Wireless Networks

DATA COMMUNICATION
 PRINCIPLES 
For Fixed and Wireless Networks......Page 4
Copyright......Page 5
NOTE TO INSTRUCTORS......Page 6
Table of Contents......Page 10
Preface......Page 16
1. Computer Communications Networks - Introduction......Page 20
1.1.1. The Computer System......Page 21
1.1.2. The Communications System......Page 22
1.1.3.1. Communication Systems Versus Networking......Page 23
1.2.1. Three Role Players......Page 24
1.2.2. Network Design......Page 25
1.2.2.4. Relevance of the text to the above role players......Page 27
1.3.1. Example 1 - Communication of Voice......Page 28
1.3.2. Example 2 - File Transfer......Page 29
1.3.2.1. Circuit Switching......Page 30
1.4.2. Wide Area Networks ( WANs)......Page 31
1.5.2. Standards......Page 32
1.6. Example of a Protocol Architecture......Page 33
1.7. Summary......Page 34
1.8. Review Questions......Page 35
2. Network Architectures - Examples......Page 36
2.1.1. OSI- RM Characteristics and Terminology......Page 37
2.1.2. Communications Model within an OSI Node......Page 38
2.1.3. Communications Across the OSI Network......Page 41
2.1.4. Inter- layer communication......Page 42
2.1.4.1. The Role of the Lower Layers......Page 43
2.1.5.1. The Physical Layer......Page 44
2.1.5.2. The Data Link Control Layer ( DLC)......Page 45
2.1.5.3. The Network Layer ( NET)......Page 46
2.1.5.6. The Presentation Layer......Page 53
2.1.5.7. The Application Layer......Page 54
2.2. The TCP/ IP Protocol Suite......Page 55
2.2.1. The Internet Protocol ( IP)......Page 58
2.2.2. The Transmission Control Protocol ( TCP)......Page 59
2.2.4. Lower Layers of the Internet......Page 60
2.3.1. Local Area Networks......Page 61
2.3.2. Wireless Local Area Networks......Page 62
2.3.3. The Physical Layer ( PHY)......Page 64
2.3.4. The Medium Access Control ( MAC) Layer......Page 65
2.4. Framework for Studying a Protocol......Page 66
2.5. Standardization of Protocols......Page 67
2.5.2.1. Internet Architecture Board ( IAB)......Page 68
2.5.5. American National Standard Institute ( ANSI)......Page 69
2.5.6. Institute of Electrical and Electronic Engineers ( IEEE)......Page 70
2.6. Summary......Page 71
2.7. Review Questions......Page 72
3. Network and User Data......Page 74
3.1. The Network Data......Page 75
3.2.1. Sequence of Events and Definitions......Page 76
3.2.2. Modulation of data and signals......Page 86
3.2.2.1. Baseband and Passband Modulations......Page 87
3.2.3. Digital Encoding of Data......Page 89
3.2.4. Non- Return to Zero ( NRZ)......Page 90
3.2.5. Multilevel Encoding......Page 91
3.2.6. Manchester Coding......Page 92
3.2.7. General Characteristics of Bit Encoding......Page 93
3.2.8. Zero- substitution and nB/ NB Translation......Page 94
3.3.1. The Carrier Signal......Page 95
3.3.2. Analog Modulation......Page 96
3.3.2.1. Amplitude Modulation ( AM)......Page 97
3.3.2.2. Angle Modulation......Page 98
3.4.1. Amplitude Shift Keying ( ASK)......Page 99
3.4.2. Frequency Shift Keying ( FSK)......Page 100
3.4.3.1. Quadrature Phase Shift Keying ( QPSK)......Page 101
3.4.3.2. Signal Constellation......Page 102
3.5.1. Digital Transmission of Voice......Page 103
3.5.3. Pulse Coded Modulation ( PCM)......Page 104
3.5.4. Delta Modulation......Page 110
3.6. Text and Numerical Data......Page 112
3.6.1. ASCII ( American National Standard Code for Information Interchange)......Page 113
3.6.2. ISO 8859- 1 ( ISO Latin - 1)......Page 114
3.6.3. UCS ( Universal multiple- octet coded Character Set)......Page 115
3.7. Summary......Page 117
3.8. Review Questions......Page 118
4. The Physical Layer......Page 120
4.1.1.1. Attenuation and Propagation Loss......Page 121
4.1.2. Delay Distortion......Page 123
4.1.3. Noise......Page 124
4.1.4. Multipath......Page 125
4.2. Transmission Media......Page 126
4.3.1. Twisted Pair Copper Cables......Page 127
4.3.2. Co- axial Cable......Page 129
4.4. The Wireless Media......Page 130
4.4.2. Examples of Wireless Bands......Page 131
4.5. Physical Layer Protocol Example: EIA- 232- F......Page 132
4.5.1. Mechanical Characteristics......Page 133
4.5.3. Functional Characteristics......Page 135
4.5.4.1. Call setup for full- duplex connection......Page 137
4.5.4.3. Loopback Testing......Page 138
4.5.4.4. The NULL Modem......Page 139
4.5.5. PHY for IEEE Wireless Local Area Network......Page 140
4.5.6. WLAN Types......Page 141
4.5.7. Frequency Hopping Spread Spectrum ( FH- SS) for 2.4 GHz Specification......Page 142
4.5.7.1. PLCP for frequency hopping......Page 143
4.5.7.2. The PMD for Frequency Hopping Spread Spectrum......Page 144
4.5.8. Direct Sequence Spread Spectrum ( DS- SS) for 2.4 GHz Specification......Page 145
4.5.9. Infrared PHY for IEEE WLAN......Page 146
4.6. The Integrated Services Digital Network ( ISDN) PHY......Page 147
4.7. Review Questions......Page 149
5. Data Link Control Layer Functions and Procedures......Page 150
5.1.2. Addressing Modes......Page 151
5.1.6. Link Control and Testing......Page 152
5.2.1. Synchronous Transmission......Page 153
5.2.1.1. Bit Stuffing......Page 154
5.2.2. Asynchronous Transmission......Page 155
5.3. Connection Setup and Termination......Page 158
5.4. Addressing......Page 159
5.5. Error Control......Page 161
5.5.1. Parity bit......Page 163
5.5.3. The Cyclic Redundancy Check ( CRC)......Page 165
5.5.3.1. Parity block generation......Page 166
5.5.3.2. Error Detection Procedure......Page 167
5.5.3.3. Polynomial representation of binary numbers......Page 170
5.5.3.4. Implementation of CRC......Page 172
5.5.3.6. Error Detection Power of CRC......Page 174
5.6.1. Stop- and- Wait ( SnW) Flow Control......Page 175
5.6.2. The Sliding- windows ( SW) Flow Control Mechanism......Page 177
5.6.3. Link Utilization of Window Flow Control Mechanisms......Page 181
5.6.4. Full- duplex Communications Using Window Flow Control......Page 182
5.7.1. Stop- and- Wait ARQ......Page 183
5.7.2.2. Piggybacking......Page 184
5.7.3. Selective Reject ARQ......Page 185
5.7.4. Maximum Window Size......Page 186
5.8. Link Control and Testing......Page 187
5.9. Review Questions......Page 188
6. Data Link Control Layer Protocol Examples......Page 190
6.2. HDLC Frame Types......Page 191
6.4.2. Asynchronous Balanced Mode ( ABM)......Page 195
6.5.2. Address Field......Page 196
6.6. HDLC Protocol Operation......Page 197
6.6.2. Connection Setup and Termination......Page 198
6.6.3. Data Exchange......Page 199
6.6.3.1. Half- duplex Connection......Page 200
6.6.3.3. Use of REJ and SREJ......Page 203
6.7. Asynchronous Transfer Mode ( ATM) Protocol......Page 204
6.7.1.1. Generic Flow Control ( GFC)......Page 205
6.7.1.2. Virtual Path/ Channel Identifiers ( VPI/ VCI)......Page 206
6.7.1.3. Control Bits......Page 208
6.7.1.4. Header Error Control ( HEC)......Page 209
6.8.1. Virtual circuit and the frame relay protocol......Page 210
6.8.2. Error Control......Page 211
6.9. Medium Access Control ( MAC) Layer for IEEE Wireless LANs......Page 212
6.9.1. Random Access in LANs......Page 213
6.9.2. Collision Avoidance......Page 214
6.9.3. The Distributed Coordination Function ( DCF)......Page 215
6.9.4. MAC Frame Structure......Page 216
6.9.5. MAC Frame Types......Page 217
6.10. Review Questions......Page 219
7. Multiplexing and Carrier Systems......Page 220
7.1.1. Analog and Digital Multiplexing......Page 221
7.1.2. Frequency Division Multiplexing ( FDM)......Page 222
7.1.3. Frequency Division Duplexing ( FDD)......Page 223
7.1.5. Synchronous TDM......Page 224
7.1.6. Statistical TDM......Page 225
7.1.7. Statistical Versus Synchronous TDM......Page 227
7.1.8. The TDM Switch......Page 228
7.1.8.1. Framing......Page 229
7.2. Digital Carrier Systems......Page 230
7.3. The DS- 1 Carrier System......Page 231
7.3.2. Signaling Information......Page 232
7.3.3. Problems with T- 1/ E- 1 Systems......Page 233
7.4. Synchronous Optical Network/ Synchronous Digital Hierarchy......Page 234
7.5. Digital Subscriber¡¯s Line ( DSL)......Page 236
7.6. Multiplexing at higher layers......Page 237
7.6.1. Multiple Protocols Per Layer With Connection- oriented Mode......Page 238
7.6.2. Multiple Connections Per Protocol......Page 239
7.7. Review Questions......Page 241
8. The Network and Higher Layer Functions......Page 242
8.1. The Network Layer......Page 243
8.2.1. Connectionless Network Layers......Page 244
8.2.2. Connection- oriented Mode......Page 248
8.3. The End- to- end Layers......Page 249
8.4. X. 25 Packet Layer Protocol......Page 251
8.4.1. X. 25 Packet Types......Page 252
8.5. Review Questions......Page 255
9. Performance Models for Data Networks......Page 256
9.1. The Network Performance......Page 257
9.2. Performance of the Physical Layer Protocols......Page 258
9.2.1.1. Channel Errors......Page 259
9.2.1.2. Receiver Accuracy......Page 260
9.3. Data Link Layer Performance......Page 261
9.3.1. Flow Control Procedures......Page 262
9.3.2.1. Performance Models for FEC and BEC......Page 265
9.4. Performance of the MAC Sublayer......Page 267
9.5. Performance of the network and higher layers......Page 268
9.5.1. Connectionless and Connection- oriented Protocols......Page 269
9.5.2.1. Priority Queueing......Page 271
9.5.2.3. Custom Queueing......Page 272
9.5.3. Performance of End- to- end Protocols......Page 273
9.6.1. What is Simulation?......Page 274
9.6.1.2. The Uniform Random Variable......Page 275
9.7. Performance of Wireless and Mobile Networks......Page 276
9.7.1.2. Interference......Page 277
9.7.1.3. Frequency Selectiveness......Page 278
9.7.1.4. Time Selectiveness......Page 279
9.7.1.6. Diversity......Page 280
9.7.2. Resource Management in Wireless Networks......Page 281
9.7.3. Mobility Management in Mobile Networks......Page 283
9.7.3.2. Registration......Page 284
9.8. Review Questions......Page 285
References......Page 286
Index......Page 292