第2章數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識

1、第第2 2章章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識第第2 2章章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識檢錯與糾錯檢錯與糾錯第第2 2章章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識本章學(xué)習(xí)要求本章學(xué)習(xí)要求: :掌握掌握: :掌握掌握: :掌握掌握: :第第2 2章章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識2.1.1 2.1.1 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)o源系統(tǒng)源系統(tǒng)n源點：源點設(shè)備產(chǎn)生通信網(wǎng)絡(luò)要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。源點：源點設(shè)備產(chǎn)生通信網(wǎng)絡(luò)要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。n發(fā)送器：通常源點生成的數(shù)據(jù)要通過發(fā)送器編碼后才能夠在發(fā)送器：通常源點生成的數(shù)據(jù)要通過發(fā)送器編碼后才能夠在傳輸系統(tǒng)中進行傳輸。傳輸系統(tǒng)中進行傳輸。o目的系統(tǒng)目的系統(tǒng) n接收

2、器：接收傳輸系統(tǒng)傳送過來的信號，并將其轉(zhuǎn)換為能夠接收器：接收傳輸系統(tǒng)傳送過來的信號，并將其轉(zhuǎn)換為能夠被目的設(shè)備處理的信息。被目的設(shè)備處理的信息。n終點：終點設(shè)備從接收器獲取傳送來的信息。終點：終點設(shè)備從接收器獲取傳送來的信息。o傳輸系統(tǒng)傳輸系統(tǒng)噪聲噪聲信源信源發(fā)送器發(fā)送器信道信道接收器接收器信宿信宿源系統(tǒng)源系統(tǒng)目的系統(tǒng)目的系統(tǒng)第第2 2章章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)通信的基本過程數(shù)據(jù)通信的基本過程o5個階段個階段o包含兩項內(nèi)容：包含兩項內(nèi)容：數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)傳輸和和通信控制通信控制 過程過程 與打電話比較與打電話比較n建立物理連接建立物理連接 撥號，撥通對方撥號，撥通對方 n建立邏輯連

3、接建立邏輯連接 互相確認(rèn)身份互相確認(rèn)身份n數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)傳輸 互相通話互相通話n斷開邏輯連接斷開邏輯連接 互相確認(rèn)要結(jié)束通互相確認(rèn)要結(jié)束通話話n斷開物理連接斷開物理連接 雙方掛機雙方掛機*注意，并不是所有的數(shù)據(jù)通信都需要全部注意，并不是所有的數(shù)據(jù)通信都需要全部5個階段個階段第第2 2章章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識2.1.2 2.1.2 數(shù)據(jù)與信號數(shù)據(jù)與信號o數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)（Data）n傳遞（攜帶）信息的實體；傳遞（攜帶）信息的實體；o信息（信息（Information）n數(shù)據(jù)的內(nèi)容或解釋。數(shù)據(jù)的內(nèi)容或解釋。o信號（信號（Signal）n數(shù)據(jù)的物理量編碼（通常為電編碼），數(shù)據(jù)以信號數(shù)據(jù)的物理量

4、編碼（通常為電編碼），數(shù)據(jù)以信號 的形式在介質(zhì)中傳播的形式在介質(zhì)中傳播第第2 2章章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識o模擬信號模擬信號n時間上連續(xù)，包含無窮多個信號值時間上連續(xù)，包含無窮多個信號值o數(shù)字信號數(shù)字信號n時間上離散，僅包含有限數(shù)目的信號值。最常見的是時間上離散，僅包含有限數(shù)目的信號值。最常見的是二值信號二值信號ta a）模擬信號）模擬信號tb b）數(shù)字信號）數(shù)字信號第第2 2章章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識o周期信號周期信號信號由不斷重復(fù)的固定模式組成（如正弦波）信號由不斷重復(fù)的固定模式組成（如正弦波）o非周期信號非周期信號信號沒有固定的模式和波形循環(huán)（如語音的音波信號）。

5、信號沒有固定的模式和波形循環(huán)（如語音的音波信號）。tTTTtTTT周周期期信信號號非非周周期期信信號號tt第第2 2章章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識o信息編碼信息編碼：將信息用二進制數(shù)表示的方法將信息用二進制數(shù)表示的方法n例如：例如：ASCII編碼、編碼、BCD編碼等。編碼等。o數(shù)據(jù)編碼數(shù)據(jù)編碼：將數(shù)據(jù)用物理量表示的方法：將數(shù)據(jù)用物理量表示的方法n例如：字符例如：字符“A”的的ASCII編碼為編碼為01000001，其數(shù)據(jù)，其數(shù)據(jù)編碼可能為：編碼可能為：01000001t第第2 2章章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識o信息通過數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)進行傳輸?shù)倪^程信息通過數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)進行傳輸?shù)倪^程

6、n把攜帶把攜帶信息信息的的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)用物理用物理信號信號形式通過信道傳送到目的地形式通過信道傳送到目的地o信息和數(shù)據(jù)（二進制位）不能直接在信道上傳輸信息和數(shù)據(jù)（二進制位）不能直接在信道上傳輸n編碼編碼：數(shù)據(jù)：數(shù)據(jù)適合傳輸?shù)臄?shù)字信號適合傳輸?shù)臄?shù)字信號便于同步、識別、糾錯便于同步、識別、糾錯n調(diào)制調(diào)制：數(shù)字信號：數(shù)字信號適合傳輸?shù)男问竭m合傳輸?shù)男问桨搭l率、幅度、相位按頻率、幅度、相位n解調(diào)解調(diào)：接收波形：接收波形數(shù)字信號數(shù)字信號n解碼解碼：數(shù)字信號：數(shù)字信號原始數(shù)據(jù)原始數(shù)據(jù)信息信息數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)信號信號在信道上傳輸在信道上傳輸信號信號數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)信息信息數(shù)據(jù)編碼數(shù)據(jù)編碼調(diào)制調(diào)制解調(diào)解調(diào)數(shù)據(jù)解碼數(shù)據(jù)解碼0100

7、0001“A”01000001“A”信息編碼信息編碼信息解碼信息解碼第第2 2章章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識o不同類型的信號在不同類型的信道上傳輸不同類型的信號在不同類型的信道上傳輸有有4種情況：種情況：數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)：模擬數(shù)據(jù)：模擬數(shù)據(jù) 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號信號：模擬信號：模擬信號 數(shù)字信號數(shù)字信號 信道信道：模擬信道：模擬信道 數(shù)字信道數(shù)字信道第第2 2章章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識o模擬傳輸和數(shù)字傳輸所使用的技術(shù)模擬傳輸和數(shù)字傳輸所使用的技術(shù)語音語音移頻移頻,調(diào)制調(diào)制模擬模擬數(shù)字?jǐn)?shù)字模擬模擬模擬模擬PCM編碼編碼數(shù)字?jǐn)?shù)字?jǐn)?shù)字?jǐn)?shù)字?jǐn)?shù)字編碼數(shù)字編碼數(shù)字?jǐn)?shù)字模擬數(shù)據(jù)，模擬信號模擬數(shù)據(jù)

8、，模擬信號數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，模擬信號數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，模擬信號數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，數(shù)字信號數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，數(shù)字信號模擬數(shù)據(jù)，數(shù)字信號模擬數(shù)據(jù)，數(shù)字信號10101010調(diào)制調(diào)制第第2 2章章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識o編碼與調(diào)制的區(qū)別編碼與調(diào)制的區(qū)別n編碼編碼：用數(shù)字信號承載數(shù)字或模擬數(shù)據(jù)：用數(shù)字信號承載數(shù)字或模擬數(shù)據(jù)n調(diào)制調(diào)制：用模擬信號承載數(shù)字或模擬數(shù)據(jù)：用模擬信號承載數(shù)字或模擬數(shù)據(jù)EncoderDecoder數(shù)字或數(shù)字或模擬數(shù)據(jù)模擬數(shù)據(jù)x(t)g(t)數(shù)字或數(shù)字或模擬數(shù)據(jù)模擬數(shù)據(jù)發(fā)送方發(fā)送方接收方接收方g(t)編碼編碼解碼解碼第第2 2章章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識數(shù)字或數(shù)字或模擬數(shù)據(jù)模擬數(shù)據(jù)Modula

9、torModulatorDemodulatorDemodulator數(shù)字或數(shù)字或模擬數(shù)據(jù)模擬數(shù)據(jù)g g( (t t) )s s( (t t) )g g( (t t) )載波載波發(fā)送方發(fā)送方接收方接收方調(diào)制調(diào)制解調(diào)制解調(diào)制第第2 2章章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識2.1.3 2.1.3 信道信道o信道（信道（Channel）：傳送信息的線路（或通路）：傳送信息的線路（或通路）o數(shù)字信道數(shù)字信道：以數(shù)字脈沖形式（離散信號）傳輸：以數(shù)字脈沖形式（離散信號）傳輸 數(shù)據(jù)的信道。數(shù)據(jù)的信道。n計算機網(wǎng)絡(luò)中主要采用數(shù)字信道進行數(shù)據(jù)傳輸計算機網(wǎng)絡(luò)中主要采用數(shù)字信道進行數(shù)據(jù)傳輸nADSL、ISDN、DDN

10、、ATM、局域網(wǎng)、局域網(wǎng)o模擬信道模擬信道：以連續(xù)模擬信號形式傳輸數(shù)據(jù)的信道：以連續(xù)模擬信號形式傳輸數(shù)據(jù)的信道nCATV、無線電廣播、電話撥號線路、無線電廣播、電話撥號線路第第2 2章章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識o數(shù)字通信與模擬通信數(shù)字通信與模擬通信n數(shù)字通信數(shù)字通信o在數(shù)字信道上實現(xiàn)模擬信息或數(shù)字信息的傳輸在數(shù)字信道上實現(xiàn)模擬信息或數(shù)字信息的傳輸n模擬通信模擬通信o在模擬信道上實現(xiàn)模擬信息或數(shù)字信息的傳輸在模擬信道上實現(xiàn)模擬信息或數(shù)字信息的傳輸o數(shù)字通信的優(yōu)點數(shù)字通信的優(yōu)點n抗噪聲（干擾）能力強抗噪聲（干擾）能力強n可以控制差錯，提高了傳輸質(zhì)量可以控制差錯，提高了傳輸質(zhì)量n便于用計算

11、機進行處理便于用計算機進行處理n易于加密、保密性強易于加密、保密性強n可以傳輸語音、數(shù)據(jù)、影像，通用、靈活可以傳輸語音、數(shù)據(jù)、影像，通用、靈活o計算機通信僅在不得已的情況下，才會采用模擬計算機通信僅在不得已的情況下，才會采用模擬通信，如通過電話線撥號上網(wǎng)。通信，如通過電話線撥號上網(wǎng)。第第2 2章章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識2.1.4 2.1.4 網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)中要解決的幾個基本問題網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)中要解決的幾個基本問題o數(shù)據(jù)傳輸類型數(shù)據(jù)傳輸類型 模擬通信模擬通信 數(shù)字通信數(shù)字通信 o數(shù)據(jù)通信方式數(shù)據(jù)通信方式 串行通信、并行通信串行通信、并行通信 單工通信、半雙工或全雙工通信單工通信、半雙工或

12、全雙工通信o同步方式同步方式 同步通信同步通信 異步通信異步通信第第2 2章章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識2.2 2.2 傳輸介質(zhì)傳輸介質(zhì)l磁介質(zhì)磁介質(zhì) 高帶寬、低費用、高帶寬、低費用、高延時（小時）高延時（小時） 在通信中在通信中 很少使用很少使用l金屬導(dǎo)體金屬導(dǎo)體雙絞線、雙絞線、 同軸電纜同軸電纜( (粗、細粗、細) )l光纖光纖l無線介質(zhì)無線介質(zhì)無線電、微波、衛(wèi)星、紅外線無線電、微波、衛(wèi)星、紅外線第第2 2章章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識o同軸電纜同軸電纜（Coaxial Cable，CC）n計算機網(wǎng)絡(luò)中使用基帶同軸電纜計算機網(wǎng)絡(luò)中使用基帶同軸電纜o阻抗阻抗50 ，有粗同軸和

13、細同軸兩種，有粗同軸和細同軸兩種n應(yīng)用：總線局域網(wǎng)（以太網(wǎng)）應(yīng)用：總線局域網(wǎng)（以太網(wǎng)）n性能：性能：10Mb/s，500m/185m銅芯銅芯絕緣層絕緣層外導(dǎo)體外導(dǎo)體屏蔽層屏蔽層保護套保護套第第2 2章章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識o雙絞線雙絞線（Twist Pair，TP）螺旋絞合的雙導(dǎo)線螺旋絞合的雙導(dǎo)線每根每根4對、對、25對、對、1800對對典型連接距離典型連接距離100m（LAN）RJ45插座、插頭插座、插頭優(yōu)缺點：優(yōu)缺點： 成本低成本低 組裝密度高、節(jié)省空間組裝密度高、節(jié)省空間 安裝容易（綜合布線系統(tǒng)）安裝容易（綜合布線系統(tǒng)） 平衡傳輸（高速率）平衡傳輸（高速率） 抗干擾性一般抗

14、干擾性一般 連接距離短連接距離短應(yīng)用領(lǐng)域：電話網(wǎng)絡(luò)、計算機局域網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域：電話網(wǎng)絡(luò)、計算機局域網(wǎng)內(nèi)導(dǎo)體芯線內(nèi)導(dǎo)體芯線絕緣絕緣內(nèi)屏蔽內(nèi)屏蔽外屏蔽外屏蔽外套外套第第2 2章章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識屏蔽雙絞線屏蔽雙絞線(STP) 非屏蔽雙絞線非屏蔽雙絞線(UTP)以鋁箔屏蔽以減少干以鋁箔屏蔽以減少干擾和串音，應(yīng)用較少擾和串音，應(yīng)用較少雙絞線外無任何屏蔽層，雙絞線外無任何屏蔽層，應(yīng)用廣泛應(yīng)用廣泛常用的雙絞線：常用的雙絞線：3類（類（16Mb/s） 和和5類（類（155Mb/s）兩種）兩種第第2 2章章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識o雙絞線的連接標(biāo)準(zhǔn)雙絞線的連接標(biāo)準(zhǔn)n色彩標(biāo)記和連接方法：

15、色彩標(biāo)記和連接方法：n交叉線：交換機交叉線：交換機交換機、交換機、PC-PC、HUB-HUB(標(biāo)準(zhǔn)端口標(biāo)準(zhǔn)端口)n直連線：直連線：PC/路由器路由器交換機交換機/HUB、HUB-HUB(級連端口級連端口)線對線對色彩碼色彩碼1白藍，藍白藍，藍2白橙，橙白橙，橙3白綠，綠白綠，綠4白棕，棕白棕，棕12345678123456781234567812345678交叉線交叉線EIA-568B直連線直連線EIA-568A第第2 2章章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識o光纖光纖（Optical Fiber，OF）n依靠光波承載數(shù)據(jù)，光脈沖在玻璃纖維中傳播依靠光波承載數(shù)據(jù)，光脈沖在玻璃纖維中傳播n優(yōu)缺點

16、：優(yōu)缺點：o傳輸帶寬高：傳輸帶寬高：僅受光電轉(zhuǎn)換器件的限制（僅受光電轉(zhuǎn)換器件的限制（100Gb/s）o傳輸損耗小，適合長距離傳輸傳輸損耗小，適合長距離傳輸o抗干擾性能極好、誤碼率低、保密性好抗干擾性能極好、誤碼率低、保密性好o輕便輕便o價格較高價格較高o需要光電轉(zhuǎn)換需要光電轉(zhuǎn)換n纖芯材料：纖芯材料：o塑料塑料o二氧化硅二氧化硅 （高純玻璃）（高純玻璃）第第2 2章章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識o光纖傳輸原理光纖傳輸原理光的反射光的反射n光從折射率高的介質(zhì)入射到折射率低的介質(zhì)時會產(chǎn)光從折射率高的介質(zhì)入射到折射率低的介質(zhì)時會產(chǎn)生折射。折射量取決于兩種介質(zhì)的折射率。當(dāng)入射生折射。折射量取決于兩

17、種介質(zhì)的折射率。當(dāng)入射角角臨界值時產(chǎn)生全反射，不會泄漏。臨界值時產(chǎn)生全反射，不會泄漏。o纖芯纖芯折射率高，玻璃包層折射率高，玻璃包層折射率低折射率低n亮度調(diào)制：有光脈沖亮度調(diào)制：有光脈沖-1，無光脈沖，無光脈沖-0n光傳輸系統(tǒng)：光源、介質(zhì)、光檢測光傳輸系統(tǒng)：光源、介質(zhì)、光檢測o光源：光源：850nm/1300nm/1500nm，發(fā)光二極管，發(fā)光二極管/激光二激光二極管極管o光檢測器：光電二極管光檢測器：光電二極管PIN/雪崩二極管雪崩二極管APDn單向傳輸，雙向需兩根光纖單向傳輸，雙向需兩根光纖n應(yīng)用領(lǐng)域：局域網(wǎng)主干、電信網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器連接應(yīng)用領(lǐng)域：局域網(wǎng)主干、電信網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器連接第第2 2章章

18、 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識o多模光纖多模光纖(MMF)o單模光纖單模光纖(SMF)：光纖的直徑接近一個光波波長光纖的直徑接近一個光波波長多束光線以不同的反射角傳播多束光線以不同的反射角傳播激光器激光器包層，折射率低包層，折射率低纖芯，折射率高纖芯，折射率高亮度調(diào)制亮度調(diào)制光檢波器光檢波器激光器激光器光檢波器光檢波器單束光線沿直線傳播單束光線沿直線傳播第第2 2章章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識單芯光纜單芯光纜多芯光纜多芯光纜玻璃封套玻璃封套塑料外套塑料外套玻璃內(nèi)芯玻璃內(nèi)芯玻璃內(nèi)芯玻璃內(nèi)芯塑料外套塑料外套玻璃封套玻璃封套外殼外殼常見規(guī)格：纖芯常見規(guī)格：纖芯50um緩變型緩變型-MMF

19、 62.5um緩變型緩變型/增強型增強型-MMF 8.3um突變型突變型-SMF 包層包層125um第第2 2章章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識o無線介質(zhì)無線介質(zhì)（信號在大氣或外層空間自由傳播）信號在大氣或外層空間自由傳播）n使用電磁波或光波攜帶信息使用電磁波或光波攜帶信息n優(yōu)缺點：優(yōu)缺點：o無需物理連接無需物理連接o適用于長距離或不便布線的場合適用于長距離或不便布線的場合o易受干擾易受干擾o反射，為障礙物所阻隔反射，為障礙物所阻隔n主要類型：主要類型：o無線電、地面微波無線電、地面微波o通信衛(wèi)星通信衛(wèi)星o紅外線紅外線第第2 2章章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識o微波通信微波通信n通過

20、地面站之間接力傳送通過地面站之間接力傳送n接力站之間距離：接力站之間距離：50 100 kmn速率：每信道速率：每信道 45 Mb/s地面站之間的直視線路地面站之間的直視線路 微波傳送塔微波傳送塔第第2 2章章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識o地球同步衛(wèi)星地球同步衛(wèi)星n與地面站相對固定位置與地面站相對固定位置n使用三顆衛(wèi)星即可覆蓋全球使用三顆衛(wèi)星即可覆蓋全球n傳輸延遲時間長（傳輸延遲時間長（270ms）n廣播式傳輸廣播式傳輸n應(yīng)用領(lǐng)域：應(yīng)用領(lǐng)域：o電視傳輸電視傳輸o長途電話長途電話o專用網(wǎng)絡(luò)專用網(wǎng)絡(luò)o廣域網(wǎng)廣域網(wǎng)35,784km地球地球第第2 2章章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識o激光激

21、光n將激光束調(diào)制成光脈沖傳輸數(shù)據(jù)將激光束調(diào)制成光脈沖傳輸數(shù)據(jù) n特點：特點：o激光的頻率更高，可獲得更高的帶寬激光的頻率更高，可獲得更高的帶寬o激光束的方向性好，不受電磁干擾的影響，不怕偷聽激光束的方向性好，不受電磁干擾的影響，不怕偷聽 o受天氣影響受天氣影響o只能在短距離通信中使用只能在短距離通信中使用 第第2 2章章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識o紅外線紅外線 紅外傳輸系統(tǒng)利用墻壁或屋頂反射紅外線從而形紅外傳輸系統(tǒng)利用墻壁或屋頂反射紅外線從而形成整個房間內(nèi)的廣播通信系統(tǒng)。成整個房間內(nèi)的廣播通信系統(tǒng)。o特點：特點：n紅外通信的設(shè)備相對便宜，可獲得較高的帶寬；紅外通信的設(shè)備相對便宜，可獲得

22、較高的帶寬；n傳輸距離有限，而且易受室內(nèi)空氣狀態(tài)（例如有傳輸距離有限，而且易受室內(nèi)空氣狀態(tài)（例如有 煙霧等）的影響。煙霧等）的影響。 第第2 2章章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識o短波無線電短波無線電n基站與終端之間通信采用無線鏈路基站與終端之間通信采用無線鏈路n應(yīng)用領(lǐng)域：移動通信、無線局域網(wǎng)（應(yīng)用領(lǐng)域：移動通信、無線局域網(wǎng)（WLAN）BS基站覆蓋的無線電區(qū)域基站覆蓋的無線電區(qū)域BS基站基站 用戶計算機和終端用戶計算機和終端第第2 2章章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識o常用傳輸介質(zhì)的比較常用傳輸介質(zhì)的比較傳輸介質(zhì)傳輸介質(zhì)傳輸方式傳輸方式速率速率/工作頻帶工作頻帶傳輸距離傳輸距離性能性能

23、價格價格應(yīng)用應(yīng)用雙絞線雙絞線寬帶寬帶基帶基帶1Gb/s模擬模擬: 10km數(shù)字?jǐn)?shù)字: 500m較好較好低低模擬模擬/數(shù)字?jǐn)?shù)字信號傳輸信號傳輸50同軸電纜同軸電纜基帶基帶10Mb/s3km較好較好較低較低基帶數(shù)字信基帶數(shù)字信號號75同軸電纜同軸電纜寬帶寬帶450MHz100km較好較好較低較低模擬電視、模擬電視、數(shù)據(jù)及音頻數(shù)據(jù)及音頻光纖光纖基帶基帶40Gb/s20km以上以上很好很好較高較高遠距離高速遠距離高速數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)傳輸微波微波寬帶寬帶46GHz幾百幾百km好好中等中等遠程通信遠程通信衛(wèi)星衛(wèi)星寬帶寬帶110GHz18000km很好很好高高遠程通信遠程通信第第2 2章章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)

24、通信基礎(chǔ)知識第第2 2章章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識2.3.1 2.3.1 第第2 2章章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識發(fā)送接收單向通道單向通道雙向通道雙向通道雙向通道雙向通道(a)(a)(b)(b)(c)(c)發(fā)送接收接收發(fā)送發(fā)送接收接收發(fā)送第第2 2章章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識o同步：同步：數(shù)據(jù)從發(fā)送端到接收端必須保持雙方步調(diào)數(shù)據(jù)從發(fā)送端到接收端必須保持雙方步調(diào)一致。一致。o同步的因素：同步的因素：n同步脈沖頻率同步脈沖頻率n數(shù)據(jù)從什么時候開始，什么時候結(jié)束數(shù)據(jù)從什么時候開始，什么時候結(jié)束n位邊界位邊界n數(shù)據(jù)塊邊界數(shù)據(jù)塊邊界o數(shù)據(jù)通信中需要在二個層次上實現(xiàn)同步：數(shù)據(jù)通

25、信中需要在二個層次上實現(xiàn)同步：n位位位同步位同步n字符字符字符同步或幀字符同步或幀(Frame)幀同步幀同步2.3.2 2.3.2 同步傳輸和異步傳輸同步傳輸和異步傳輸?shù)诘? 2章章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識同步脈沖：用于碼元的同步定時，識別碼元從何時開始同步脈沖：用于碼元的同步定時，識別碼元從何時開始 同步脈沖也可位于碼元的中部同步脈沖也可位于碼元的中部 一個碼元也可有多個同步脈沖相對應(yīng)一個碼元也可有多個同步脈沖相對應(yīng)t t碼元碼元1 1碼元碼元2 2碼元碼元3 3碼元碼元4 4碼元碼元5 5信號信號同步脈沖同步脈沖t t第第2 2章章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識o目的：目的：

26、使接收端與發(fā)送端在時間基準(zhǔn)上一致使接收端與發(fā)送端在時間基準(zhǔn)上一致n外同步外同步發(fā)送端發(fā)送數(shù)據(jù)之前發(fā)送同步脈沖信號，接收方用發(fā)送端發(fā)送數(shù)據(jù)之前發(fā)送同步脈沖信號，接收方用接收到的同步信號來鎖定自己的時鐘脈沖頻率。接收到的同步信號來鎖定自己的時鐘脈沖頻率。n自同步自同步通過特殊編碼（如曼徹斯特編碼），使數(shù)據(jù)編碼信通過特殊編碼（如曼徹斯特編碼），使數(shù)據(jù)編碼信號中包含同步信號，接收方從數(shù)據(jù)編碼信號提取同步信號來鎖號中包含同步信號，接收方從數(shù)據(jù)編碼信號提取同步信號來鎖定自己的時鐘脈沖頻率。定自己的時鐘脈沖頻率。發(fā)送站 同步信號數(shù)據(jù)接收的同步信號鎖定后的同步信號接收站接收站收到的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)（1）位同步）位同步

27、第第2 2章章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識o目的：目的：找到正確的字符邊界找到正確的字符邊界o采用這種同步方式的通信也稱采用這種同步方式的通信也稱“異步通信異步通信”或或 “異步傳輸異步傳輸”；（3 3）幀同步幀同步o目的目的：識別一個幀的起始和結(jié)束：識別一個幀的起始和結(jié)束o 幀（幀（Frame）：數(shù)據(jù)鏈路中的傳輸單位：數(shù)據(jù)鏈路中的傳輸單位 包含數(shù)據(jù)和控制信息的數(shù)據(jù)塊。包含數(shù)據(jù)和控制信息的數(shù)據(jù)塊。 （2）字符同步）字符同步 解決同步問題的方法有兩種解決同步問題的方法有兩種: :同步傳輸同步傳輸和和異步傳輸異步傳輸?shù)诘? 2章章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識1).同步傳輸同步傳輸 同步

28、傳輸方式中以稱為同步傳輸方式中以稱為幀幀(frame) 的數(shù)據(jù)塊為單位進行的數(shù)據(jù)塊為單位進行傳送。傳送。 同步傳輸使用特殊的標(biāo)志位進行幀同步，界定一個幀的同步傳輸使用特殊的標(biāo)志位進行幀同步，界定一個幀的始末。由于一個信息幀可以包含的位數(shù)很多，同步傳輸還必始末。由于一個信息幀可以包含的位數(shù)很多，同步傳輸還必須進行嚴(yán)格的位同步，要求通信雙方使用須進行嚴(yán)格的位同步，要求通信雙方使用同一時鐘信號同一時鐘信號進行進行發(fā)送與接收。發(fā)送與接收。SYNSYN.一個或多個SYN字符控制字符數(shù)據(jù)字符控制字符第第2 2章章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識2).異步傳輸異步傳輸異步傳輸以異步傳輸以字符字符為單位進行

29、數(shù)據(jù)傳輸。每個字符前為單位進行數(shù)據(jù)傳輸。每個字符前后通過加后通過加起始位起始位和和停止位停止位來實現(xiàn)字符同步，通信的雙方來實現(xiàn)字符同步，通信的雙方各自使用獨立的基準(zhǔn)定位時鐘，但要約定同樣的傳輸速各自使用獨立的基準(zhǔn)定位時鐘，但要約定同樣的傳輸速率，以實現(xiàn)位同步。率，以實現(xiàn)位同步。第第2 2章章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識 異步傳輸每個字符由四部組成：異步傳輸每個字符由四部組成：1)1位起始位，以邏輯位起始位，以邏輯0表示；表示；2)58位數(shù)據(jù)位，即要傳輸?shù)淖址麅?nèi)容；位數(shù)據(jù)位，即要傳輸?shù)淖址麅?nèi)容；3)1位奇偶校驗位，用于檢錯；位奇偶校驗位，用于檢錯；4)12位停止位，以邏輯位停止位，以邏輯1

30、表示表示,用作字符間的間隔。用作字符間的間隔。 異步傳輸?shù)淖址袷疆惒絺鬏數(shù)淖址袷降诘? 2章章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識 【例【例1】A、B兩臺設(shè)備進行異步數(shù)據(jù)傳輸，設(shè)定字兩臺設(shè)備進行異步數(shù)據(jù)傳輸，設(shè)定字符位數(shù)符位數(shù)8位，傳輸速率位，傳輸速率9.6kb/s。如果雙方的時鐘相。如果雙方的時鐘相差差0.1%，試問每次傳輸，試問每次傳輸(傳輸傳輸1個字符個字符)最大能造成最大能造成多少微秒的累積錯位？如果設(shè)計要求最大累積錯位多少微秒的累積錯位？如果設(shè)計要求最大累積錯位不超過位寬度的不超過位寬度的5%，是否達到了設(shè)計要求？如果，是否達到了設(shè)計要求？如果雙方的時鐘相差雙方的時鐘相差1%，結(jié)果

31、又如何？，結(jié)果又如何？第第2 2章章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識【解答】：【解答】： 在異步傳輸中，傳輸速率在異步傳輸中，傳輸速率9.6kb/s則每位時間為：則每位時間為：1b 9.6kb/s=104.17us，如果字符位數(shù)，如果字符位數(shù)8位，加上起始位，加上起始位、奇偶校驗位和停止位可以有位、奇偶校驗位和停止位可以有12位，當(dāng)雙方的時鐘相位，當(dāng)雙方的時鐘相差差0.1%，最大的累積錯位為：，最大的累積錯位為：104.17us120.1%=1.25us，占，占1.2%(1.25104.17）的位寬度，達到了設(shè)計要求。的位寬度，達到了設(shè)計要求。 如果雙方的時鐘相差如果雙方的時鐘相差1%，最大

32、的累積錯位為：，最大的累積錯位為：104.17us121%=12.5us，占，占12%（12.5104.17）的位寬度，超出了設(shè)計要求。的位寬度，超出了設(shè)計要求。第第2 2章章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識發(fā)送端接收端串行通信信道串行通信信道(a)(a)發(fā)送端b0b1b2b3b4b5b6b7b7b6b5b4b3b2b1b0接收端b0b1b2b3b4b5b6b7并并行行通通信信信信道道(b)(b)2.3.3 2.3.3 串行傳輸和并行傳輸串行傳輸和并行傳輸?shù)诘? 2章章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識2.3.4 2.3.4 基帶傳輸、頻帶傳輸和寬帶傳輸基帶傳輸、頻帶傳輸和寬帶傳輸o基帶信號

33、：基帶信號：信源發(fā)出的沒有經(jīng)過調(diào)制（進行頻譜搬移信源發(fā)出的沒有經(jīng)過調(diào)制（進行頻譜搬移和變換）的原始電信號，其特點是頻率較低。和變換）的原始電信號，其特點是頻率較低。o根據(jù)原始電信號的特征，基帶信號可分為數(shù)字基帶信根據(jù)原始電信號的特征，基帶信號可分為數(shù)字基帶信號和模擬基帶信號（相應(yīng)地，信源也分為數(shù)字信源和號和模擬基帶信號（相應(yīng)地，信源也分為數(shù)字信源和模擬信源。）其由信源決定。模擬信源。）其由信源決定。o通俗一點通俗一點, ,基帶信號就是發(fā)出的直接表達了要傳輸?shù)男呕鶐盘柧褪前l(fā)出的直接表達了要傳輸?shù)男畔⒌男盘?，比如我們說話的聲波就是基帶信號。息的信號，比如我們說話的聲波就是基帶信號。o由于在近距離

34、范圍內(nèi)基帶信號的衰減不大，從而信號由于在近距離范圍內(nèi)基帶信號的衰減不大，從而信號內(nèi)容不會發(fā)生變化。因此在傳輸距離較近時，計算機內(nèi)容不會發(fā)生變化。因此在傳輸距離較近時，計算機網(wǎng)絡(luò)都采用基帶傳輸方式。如從計算機到監(jiān)視器等外網(wǎng)絡(luò)都采用基帶傳輸方式。如從計算機到監(jiān)視器等外設(shè)的信號就是基帶傳輸?shù)摹４蠖鄶?shù)的局域網(wǎng)使用基帶設(shè)的信號就是基帶傳輸?shù)?。大多?shù)的局域網(wǎng)使用基帶傳輸。傳輸。 基帶傳輸基帶傳輸?shù)诘? 2章章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識o在信道上直接傳送基帶信號的方法稱為在信道上直接傳送基帶信號的方法稱為基帶傳輸基帶傳輸。o基帶信號固有頻帶稱做基本頻帶基帶信號固有頻帶稱做基本頻帶,簡稱為簡稱為基帶基

35、帶。 *在計算機等數(shù)字設(shè)備中，二進制數(shù)字序列最方便的電信在計算機等數(shù)字設(shè)備中，二進制數(shù)字序列最方便的電信 號形式為方波（即矩形脈沖信號），即號形式為方波（即矩形脈沖信號），即“1”或或“0”分別分別用用 高高(或低或低)電平或低電平或低(或高或高)電平表示，通常人們把方波固有電平表示，通常人們把方波固有 的頻帶稱為基帶，方波電信號稱為基帶信號。的頻帶稱為基帶，方波電信號稱為基帶信號。 o在發(fā)送端基帶傳輸?shù)臄?shù)據(jù)要經(jīng)過編碼器變換變?yōu)橹苯觽髟诎l(fā)送端基帶傳輸?shù)臄?shù)據(jù)要經(jīng)過編碼器變換變?yōu)橹苯觽?輸?shù)幕鶐盘?，如曼徹斯特編碼等；輸?shù)幕鶐盘枺缏鼜厮固鼐幋a等；o在接收端由解碼器恢復(fù)成與發(fā)送端相同的矩形脈沖信

36、號；在接收端由解碼器恢復(fù)成與發(fā)送端相同的矩形脈沖信號；o基帶傳輸是一種最基本的數(shù)據(jù)傳輸方式；可以利用時分基帶傳輸是一種最基本的數(shù)據(jù)傳輸方式；可以利用時分 多路復(fù)用實現(xiàn)多路復(fù)用，提高傳輸信道的利用率。多路復(fù)用實現(xiàn)多路復(fù)用，提高傳輸信道的利用率。第第2 2章章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識頻帶傳輸頻帶傳輸 將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成模擬信號，利用模擬信道進行傳輸將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成模擬信號，利用模擬信道進行傳輸?shù)姆椒ǚQ為的方法稱為頻帶傳輸頻帶傳輸； 頻帶傳輸借助于模擬的正弦載波信號，用數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)頻帶傳輸借助于模擬的正弦載波信號，用數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)（0 或或 1）調(diào)制載波，將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)寄生在載波的某個參數(shù)）調(diào)制載波，將數(shù)

37、字?jǐn)?shù)據(jù)寄生在載波的某個參數(shù)上（上（振幅振幅、頻率頻率和和相位相位），借助于模擬信道進行傳輸。它），借助于模擬信道進行傳輸。它需要利用調(diào)制解調(diào)技術(shù)對數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)換。需要利用調(diào)制解調(diào)技術(shù)對數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)換。 頻帶傳輸可以利用頻分多路復(fù)用（頻帶傳輸可以利用頻分多路復(fù)用（FDM）實現(xiàn)多路）實現(xiàn)多路復(fù)用，提高傳輸信道的利用率。復(fù)用，提高傳輸信道的利用率。調(diào)制調(diào)制(D/A)：將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)寄生在正弦載波的某個參數(shù)上，將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)寄生在正弦載波的某個參數(shù)上， 把數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成連續(xù)的模擬信號。把數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成連續(xù)的模擬信號。解調(diào)解調(diào)(A/D)：將已調(diào)制信號還原為原來的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。將已調(diào)制信號還原為原來的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。第第2 2

38、章章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識第第2 2章章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識寬帶傳輸寬帶傳輸o通過借助頻帶傳輸，將信道分成多個子信道，分別傳送通過借助頻帶傳輸，將信道分成多個子信道，分別傳送音頻、視頻和數(shù)字信號，稱為音頻、視頻和數(shù)字信號，稱為寬帶傳輸寬帶傳輸。寬帶是比音頻。寬帶是比音頻帶寬更寬的頻帶，它包括大部分電磁波頻譜。使用這種帶寬更寬的頻帶，它包括大部分電磁波頻譜。使用這種寬頻帶傳輸?shù)南到y(tǒng)，稱為寬帶傳輸系統(tǒng)。寬頻帶傳輸?shù)南到y(tǒng)，稱為寬帶傳輸系統(tǒng)。o即把信號調(diào)制成頻帶為幾十即把信號調(diào)制成頻帶為幾十MHZ到幾百到幾百MHZ的模擬信的模擬信號后再傳送，接收方需要解調(diào)。號后再傳送，接收方

39、需要解調(diào)。o寬帶傳輸中的所有信道都可以同時發(fā)送信號。如寬帶傳輸中的所有信道都可以同時發(fā)送信號。如 CATV、ISDN等。等。第第2 2章章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識2.4 2.4 數(shù)據(jù)編碼技術(shù)數(shù)據(jù)編碼技術(shù)o數(shù)據(jù)編碼類型數(shù)據(jù)編碼類型數(shù)據(jù)編碼方法模擬數(shù)據(jù)編碼數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)編碼振幅鍵控ASK移頻鍵控FSK移相鍵控PSK非歸零碼NRZ曼徹斯特編碼差分曼徹斯特編碼第第2 2章章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識2.4.1 2.4.1 模擬數(shù)據(jù)編碼方法模擬數(shù)據(jù)編碼方法 o模擬數(shù)據(jù)編碼即模擬數(shù)據(jù)編碼即頻帶傳輸?shù)恼{(diào)制解調(diào)技術(shù)等頻帶傳輸?shù)恼{(diào)制解調(diào)技術(shù)等01001000+0+0+0+0212+數(shù)據(jù)(a)ASK(

40、b)FSK(c)PSK(絕對)(d)PSK(相對)121第第2 2章章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識 （1 1）幅度調(diào)制）幅度調(diào)制 幅度調(diào)制又稱幅度調(diào)制又稱“移幅鍵控移幅鍵控”（ASK），頻率和相位都是），頻率和相位都是常數(shù)，振幅為變量；常數(shù)，振幅為變量； 即載波的幅度隨發(fā)送的信號而變化，表示為：即載波的幅度隨發(fā)送的信號而變化，表示為： 上圖（上圖（a）是具有）是具有0、1兩個幅度值的調(diào)幅波形（二元制兩個幅度值的調(diào)幅波形（二元制 調(diào)幅波），具有一定幅度的載波信號表示調(diào)幅波），具有一定幅度的載波信號表示“1”，幅度等于，幅度等于0 的載波信號表示的載波信號表示“0”。(t)=0(t)=0 A

41、(t)=A1，A2，An第第2 2章章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識 (2) (2) 頻率調(diào)制頻率調(diào)制 頻率調(diào)制又稱頻率調(diào)制又稱“移頻鍵控移頻鍵控”(FSK)， 振幅和相位為常量，振幅和相位為常量，頻率為變量，表示為：頻率為變量，表示為： (3) (3) 相位調(diào)制相位調(diào)制 相位調(diào)制又稱相位調(diào)制又稱“移相鍵控移相鍵控”(PSK) ，振幅、頻率為常量，振幅、頻率為常量，相位為變量，其函數(shù)表達式為：相位為變量，其函數(shù)表達式為：( (相對相位調(diào)制：為相對相位調(diào)制：為0 0時相位時相位 相對前一個不變，為相對前一個不變，為1 1時相位相對前一個變）時相位相對前一個變） A(t)=A0(t)=0(t)

42、= 1，2，, n A(t)=A0(t)= 0(t)= 1,2,n第第2 2章章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識2.4.2 2.4.2 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)編碼方法數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)編碼方法o基帶傳輸在基本不改變數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號頻帶（即波形）基帶傳輸在基本不改變數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號頻帶（即波形） 的情況下直接傳輸數(shù)字信號，可以達到很高的數(shù)據(jù)傳的情況下直接傳輸數(shù)字信號，可以達到很高的數(shù)據(jù)傳 輸速率與系統(tǒng)效率輸速率與系統(tǒng)效率;但數(shù)據(jù)在但數(shù)據(jù)在發(fā)送前要進行編碼發(fā)送前要進行編碼。o基帶傳輸數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號的編碼方式主要有：基帶傳輸數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號的編碼方式主要有： 非歸零碼非歸零碼NRZ 曼徹斯特（曼徹斯特（manchester）編碼）編碼

43、 差分曼徹斯特（差分曼徹斯特（difference manchester）編碼）編碼第第2 2章章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識 數(shù)字信號三種編碼波形數(shù)字信號三種編碼波形第第2 2章章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識(1) 非歸零編碼（非歸零編碼（NRZ） 用用1表示高電位，表示高電位，0表示低電位。表示低電位。 NRZ碼的缺點是無法判斷一位的開始與結(jié)束，收發(fā)碼的缺點是無法判斷一位的開始與結(jié)束，收發(fā) 雙方不能保持同步；雙方不能保持同步； 為保證收發(fā)雙方的同步，必須在發(fā)送為保證收發(fā)雙方的同步，必須在發(fā)送NRZ碼的同時，碼的同時， 用另一個信道同時傳送同步信號；用另一個信道同時傳送同步信號；

44、第第2 2章章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識(2) 曼徹斯特編碼曼徹斯特編碼 曼徹斯特編碼是目前廣泛使用的編碼方法之一曼徹斯特編碼是目前廣泛使用的編碼方法之一 0=由高電位轉(zhuǎn)到低電位由高電位轉(zhuǎn)到低電位 1=由低電位轉(zhuǎn)到高電位由低電位轉(zhuǎn)到高電位 且在每位期間中央處變換電位狀態(tài)。且在每位期間中央處變換電位狀態(tài)。 利用電平跳變可以產(chǎn)生收發(fā)雙方的同步信號利用電平跳變可以產(chǎn)生收發(fā)雙方的同步信號 曼徹斯特編碼信號又稱做曼徹斯特編碼信號又稱做“自含鐘編碼自含鐘編碼”信號，發(fā)送曼信號，發(fā)送曼 徹斯特編碼信號時無需另發(fā)同步信號。徹斯特編碼信號時無需另發(fā)同步信號。 10-BASE-T網(wǎng)絡(luò)常采用這種傳輸方式。網(wǎng)

45、絡(luò)常采用這種傳輸方式。第第2 2章章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識(3) (3) 差分曼徹斯特編碼差分曼徹斯特編碼 差分曼徹斯特編碼是對曼徹斯特編碼的改進，差分曼徹斯特編碼是對曼徹斯特編碼的改進， 0=顛倒上一位的電位狀態(tài)變化方式顛倒上一位的電位狀態(tài)變化方式 1=沿用上一位的電位狀態(tài)變化方式沿用上一位的電位狀態(tài)變化方式差分曼徹斯特編碼與曼徹斯特編碼不同點主要是差分曼徹斯特編碼與曼徹斯特編碼不同點主要是： o每比特的中間跳變僅做同步之用；每比特的中間跳變僅做同步之用；o每比特的值根據(jù)其開始邊界是否發(fā)生跳變來決定每比特的值根據(jù)其開始邊界是否發(fā)生跳變來決定;o一個比特開始處出現(xiàn)電平跳變表示傳輸二

46、進制一個比特開始處出現(xiàn)電平跳變表示傳輸二進制0, 不發(fā)生跳變表示傳輸二進制不發(fā)生跳變表示傳輸二進制1。 Token Ring 網(wǎng)絡(luò)采用這種傳輸方式。網(wǎng)絡(luò)采用這種傳輸方式。第第2 2章章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識* *脈沖編碼調(diào)制方法脈沖編碼調(diào)制方法o采樣采樣o量化量化o編碼編碼D8D7D6D5D4D3D2D100.51.01.5At0.270.30.620.61.281.31.521.51.261.30.730.70.410.40.120.1(a)樣本量化級二進制編碼編碼信號0001010001111101111111010110001136131513741D1D2D3D4D5D6D

47、7D8(b)PCMPCM用于數(shù)字語音系統(tǒng)用于數(shù)字語音系統(tǒng)：第第2 2章章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識2.5 2.5 多路復(fù)用技術(shù)多路復(fù)用技術(shù) 多路復(fù)用的工作原理：多路復(fù)用的工作原理： 把兩個以上的單獨的信號合并起來，同時在一個通信把兩個以上的單獨的信號合并起來，同時在一個通信 線路上進行傳輸。線路上進行傳輸。高速通信線路多路復(fù)用器多路復(fù)用器信號復(fù)合信號復(fù)合信號分離信號分離第第2 2章章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識多路復(fù)用技術(shù)的分類：多路復(fù)用技術(shù)的分類：第第2 2章章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識o在物理信道的可用帶寬超過單個原始信號所需帶寬情在物理信道的可用帶寬超過單個原始信號

48、所需帶寬情 況下，可將該物理信道的總帶寬分割成若干個與傳輸況下，可將該物理信道的總帶寬分割成若干個與傳輸 單個信號帶寬相同單個信號帶寬相同( (或略寬或略寬) )的子信道，每個子信道傳的子信道，每個子信道傳 輸一路信號，這就是輸一路信號，這就是頻分多路復(fù)用頻分多路復(fù)用。o在一條通信線路設(shè)計多路通信信道在一條通信線路設(shè)計多路通信信道; ;o每路信道的信號以不同的載波頻率進行調(diào)制每路信道的信號以不同的載波頻率進行調(diào)制; ;o各個載波頻率是不重疊的各個載波頻率是不重疊的, ,那么一條通信線路就可以那么一條通信線路就可以 同時獨立地傳輸多路信號。同時獨立地傳輸多路信號。oFDM主要用于主要用于模擬通信

49、模擬通信 2.5.1 2.5.1 頻分多路復(fù)用（頻分多路復(fù)用（FDMFDM）第第2 2章章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識13003100信道16064687260646872頻率( k Hz)（c ）（c ）頻率( k Hz)（b ）（b ）頻率( H z)（a ）（a ）信道2信道311信道1信道2信道3 (a)(a)原來的帶寬原來的帶寬 (b)(b)頻率遷移頻率遷移( (調(diào)制調(diào)制) (c) (c)復(fù)合的通道復(fù)合的通道每路電話信號的帶寬是每路電話信號的帶寬是300-3100Hz,每個通道分配每個通道分配4000Hz作為標(biāo)準(zhǔn)帶寬。作為標(biāo)準(zhǔn)帶寬。例子：電話系統(tǒng)中采用例子：電話系統(tǒng)中采用FDM

50、的一個例子的一個例子第第2 2章章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識 利用每個信號在時間上交叉，可以在一個傳輸通路上傳利用每個信號在時間上交叉，可以在一個傳輸通路上傳 輸多個數(shù)字信號。常用于傳輸輸多個數(shù)字信號。常用于傳輸數(shù)字信號數(shù)字信號。 時分多路復(fù)用不只局限于傳輸數(shù)字信號，模擬信號也可時分多路復(fù)用不只局限于傳輸數(shù)字信號，模擬信號也可 以同時交叉?zhèn)鬏?。另外，對于模擬信號，時分多路復(fù)用和頻以同時交叉?zhèn)鬏?。另外，對于模擬信號，時分多路復(fù)用和頻 分多路復(fù)用結(jié)合起來使用也是可能的。分多路復(fù)用結(jié)合起來使用也是可能的。 一個傳輸系統(tǒng)可以頻分許多條通道，每條通道再用時分一個傳輸系統(tǒng)可以頻分許多條通道，每條通

51、道再用時分 多路復(fù)用來細分。多路復(fù)用來細分。TDM 是將信道用于傳輸?shù)臅r間劃分為若干個時間片（時隙）；是將信道用于傳輸?shù)臅r間劃分為若干個時間片（時隙）；TDM 將傳輸信號分成固定長度的將傳輸信號分成固定長度的幀幀，每個幀又劃分若干個，每個幀又劃分若干個 時間片。時間片。每個信號源分得一個時間片；每個信號源分得一個時間片；在每個信號源占有的時間片內(nèi)，它使用通信信道的全部帶寬。在每個信號源占有的時間片內(nèi)，它使用通信信道的全部帶寬。 第第2 2章章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識例：目前應(yīng)用最廣泛的例：目前應(yīng)用最廣泛的TDM是貝爾系統(tǒng)的是貝爾系統(tǒng)的T1載波載波o24路音頻信道復(fù)用在一條通信線路上；

52、路音頻信道復(fù)用在一條通信線路上；o每路音頻模擬信號在送到多路復(fù)用器之前，要通過一每路音頻模擬信號在送到多路復(fù)用器之前，要通過一 個個PCM編碼器；編碼器；o編碼器每秒取樣編碼器每秒取樣8000次；次；o24路路PCM信號的每一路輪流將一個字節(jié)插入到幀中；信號的每一路輪流將一個字節(jié)插入到幀中； (1幀中包含每個信號原幀中包含每個信號原1時間片的數(shù)據(jù)時間片的數(shù)據(jù))o每個字節(jié)的長度為每個字節(jié)的長度為8位，其中位，其中7位是數(shù)據(jù)位，位是數(shù)據(jù)位，1位用于位用于 信道控制；信道控制；o每幀由每幀由248=192位組成，附加一位作為幀開始標(biāo)志位組成，附加一位作為幀開始標(biāo)志 位，所以每幀共有位，所以每幀共有1

53、93位；位；o發(fā)送一幀需要發(fā)送一幀需要125毫秒；毫秒；oT1載波的數(shù)據(jù)傳輸速率為載波的數(shù)據(jù)傳輸速率為1.544Mb/s。(193/0.125)第第2 2章章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識時分多路復(fù)用工作原理如下圖：時分多路復(fù)用工作原理如下圖：信道 24信道 1信道2信道3信道401193比特幀(125微秒）幀開始位7位數(shù)據(jù)位校驗位第第2 2章章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識時分多路復(fù)用可分類時分多路復(fù)用可分類: : 同步時分復(fù)用（同步時分復(fù)用（STDM）（事先分配好時隙）（事先分配好時隙） 將一幀中的各時隙以固定的方式預(yù)先分配給各路信號將一幀中的各時隙以固定的方式預(yù)先分配給各路信號;

54、 主要缺點時隙的利用率低。主要缺點時隙的利用率低。 異步（統(tǒng)計）時分復(fù)用技術(shù)異步（統(tǒng)計）時分復(fù)用技術(shù) (ATDM/STDM) 異步時分復(fù)用技術(shù)又被稱為統(tǒng)計時分復(fù)用或智能時分復(fù)異步時分復(fù)用技術(shù)又被稱為統(tǒng)計時分復(fù)用或智能時分復(fù) 用（用（ITDM）技術(shù)，它能動態(tài)地按需分配時隙，時間片位）技術(shù)，它能動態(tài)地按需分配時隙，時間片位 置與信號源沒有固定的對應(yīng)關(guān)系，突發(fā)數(shù)據(jù)的用戶等可置與信號源沒有固定的對應(yīng)關(guān)系，突發(fā)數(shù)據(jù)的用戶等可 以利用其它信號源的時間片，以避免每幀中出現(xiàn)空閑時以利用其它信號源的時間片，以避免每幀中出現(xiàn)空閑時 隙；能提高時隙的利用率。隙；能提高時隙的利用率。第第2 2章章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識數(shù)

55、據(jù)通信基礎(chǔ)知識第第2 2章章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識2.5.3 2.5.3 波分多路復(fù)用（波分多路復(fù)用（WDMWDM）o光纖通道（光纖通道（fiber optic channel）技術(shù)采用了波長）技術(shù)采用了波長 分隔多路復(fù)用方法，簡稱為波分復(fù)用分隔多路復(fù)用方法，簡稱為波分復(fù)用WDM;o光信號的一個光信號的一個波長波長即一種頻率即一種頻率;o從概念上講從概念上講WDM和和FDM是相同的是相同的,但但WDM是對光信號是對光信號的復(fù)合和分離的復(fù)合和分離;而而FDM是對電信號的復(fù)合和分離；是對電信號的復(fù)合和分離；o在一根光纖上復(fù)用在一根光纖上復(fù)用80路或更多路的光載波信號稱為密路或更多路的光

56、載波信號稱為密 集波分復(fù)用集波分復(fù)用DWDM； o目前一根單模光纖的數(shù)據(jù)傳輸速率最高可以達到目前一根單模光纖的數(shù)據(jù)傳輸速率最高可以達到 20Gb/s 。第第2 2章章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識共享光纖共享光纖光柵光柵功率波長共享光纖的波譜功率波長光 纖1的波譜功率波長光 纖2的波譜光 纖1光 纖2光 纖3光 纖4功率波長光 纖3的波譜功率波長光 纖4的波譜波分多路復(fù)用示意圖波分多路復(fù)用示意圖第第2 2章章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識2.6 2.6 數(shù)據(jù)交換技術(shù)數(shù)據(jù)交換技術(shù) 交換也稱為交換也稱為轉(zhuǎn)接轉(zhuǎn)接。是在多結(jié)點網(wǎng)絡(luò)中實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)?。是在多結(jié)點網(wǎng)絡(luò)中實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)募夹g(shù)，兩結(jié)點要通

57、信時，在雙方之間建立一條物理的或邏技術(shù)，兩結(jié)點要通信時，在雙方之間建立一條物理的或邏輯的通道，稱為輯的通道，稱為鏈路鏈路。常用的交換技術(shù)主要有：常用的交換技術(shù)主要有： 線路交換線路交換 報文交換報文交換 分組交換分組交換第第2 2章章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識2.6.1 2.6.1 線路交換線路交換o線路交換是線路交換是面向連接面向連接的服務(wù)；的服務(wù)；o兩臺計算機通過通信子網(wǎng)進行數(shù)據(jù)交換之前，首先要在兩臺計算機通過通信子網(wǎng)進行數(shù)據(jù)交換之前，首先要在通信子網(wǎng)中建立一個實際的物理線路連接；通信子網(wǎng)中建立一個實際的物理線路連接；o線路交換在數(shù)據(jù)傳輸過程中要經(jīng)過線路交換在數(shù)據(jù)傳輸過程中要經(jīng)過建

58、立連接建立連接、數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)傳輸與與釋放連接釋放連接的三個階段；的三個階段；o線路交換方式的優(yōu)點是：通信實時性強，適用于交互式線路交換方式的優(yōu)點是：通信實時性強，適用于交互式會話類通信；會話類通信；o線路交換方式的缺點是：對突發(fā)性通信不適應(yīng)，系統(tǒng)效線路交換方式的缺點是：對突發(fā)性通信不適應(yīng)，系統(tǒng)效率低，系統(tǒng)不具有存儲數(shù)據(jù)的能力。率低，系統(tǒng)不具有存儲數(shù)據(jù)的能力。 第第2 2章章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識線路交換過程示意圖線路交換過程示意圖第第2 2章章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識 報文報文是網(wǎng)絡(luò)中一次傳輸?shù)男畔K。是網(wǎng)絡(luò)中一次傳輸?shù)男畔K。 可以是一個程序、一個文件等可以是一個程序、

59、一個文件等 每個節(jié)點（交換設(shè)備）都對報文進行存儲每個節(jié)點（交換設(shè)備）都對報文進行存儲/ /轉(zhuǎn)發(fā)（緩存轉(zhuǎn)發(fā)（緩存 報文并根據(jù)目的地址轉(zhuǎn)發(fā)）；報文并根據(jù)目的地址轉(zhuǎn)發(fā)）； 報文傳輸不管發(fā)送數(shù)據(jù)的長度是多少，都把它當(dāng)報文傳輸不管發(fā)送數(shù)據(jù)的長度是多少，都把它當(dāng) 作一個邏輯單元發(fā)送；直到終點。作一個邏輯單元發(fā)送；直到終點。 適合于長報文、無實時要求的通信、不適合會話式通信適合于長報文、無實時要求的通信、不適合會話式通信 2.6.2 2.6.2 報文交換報文交換( (采用存儲采用存儲/ /轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)) )第第2 2章章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識本地郵政支局本地郵政支局本地郵政支局河西區(qū)郵政支局

60、本地郵政支局海淀郵政支局東城郵政支局用戶投寄郵件支局把發(fā)往外地郵件投到市總局市總局按地址往省市郵政局投寄郵件、發(fā)往天津的郵件投到天津市支局收到市郵政局來的郵件按地址交給用戶省市郵政局收到各地局來的郵件按地址發(fā)往各支局天津市郵政局沈陽市郵政局北京市郵政總局長沙市郵政局采用存儲轉(zhuǎn)發(fā)的郵政通信工作模式采用存儲轉(zhuǎn)發(fā)的郵政通信工作模式 第第2 2章章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識 2.6.3 分組交換分組交換 (采用存儲采用存儲/轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)) 綜合前兩種的優(yōu)點而產(chǎn)生的。綜合前兩種的優(yōu)點而產(chǎn)生的。 分組分組（packet)是傳輸?shù)男畔挝?，也稱是傳輸?shù)男畔挝?，也稱報報。 （把長的報文分割成短的