第三章 數(shù)據(jù)通信技術(shù)

1、第三章第三章 數(shù)據(jù)通信技術(shù)數(shù)據(jù)通信技術(shù) 第一節(jié)第一節(jié) 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)第二節(jié)第二節(jié) 數(shù)據(jù)通信的基本技術(shù)數(shù)據(jù)通信的基本技術(shù)復(fù)習(xí)思考題三復(fù)習(xí)思考題三第一節(jié)第一節(jié) 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)一、一、 數(shù)據(jù)通信基本概念數(shù)據(jù)通信基本概念 數(shù)據(jù)通信是計算機(jī)等數(shù)字設(shè)備之間的通信，或者說，是數(shù)據(jù)通信是計算機(jī)等數(shù)字設(shè)備之間的通信，或者說，是指數(shù)字計算機(jī)之間或數(shù)字終端與數(shù)字計算機(jī)之間的通信。它指數(shù)字計算機(jī)之間或數(shù)字終端與數(shù)字計算機(jī)之間的通信。它是把電氣通信的傳輸能力和計算機(jī)的信息處理能力結(jié)合起來，是把電氣通信的傳輸能力和計算機(jī)的信息處理能力結(jié)合起來，來完成信息的傳輸、交換、存儲和處理的通信技術(shù)。來完成信息的

2、傳輸、交換、存儲和處理的通信技術(shù)。 1 1信道。傳輸信息的必經(jīng)之路稱為信道。傳輸信息的必經(jīng)之路稱為“信道信道”。在計。在計算機(jī)中有所謂物理信道和邏輯信道之分。算機(jī)中有所謂物理信道和邏輯信道之分。 2 2信號。信號是數(shù)據(jù)的電子或電磁編碼。信號可分信號。信號是數(shù)據(jù)的電子或電磁編碼。信號可分為模擬信號和數(shù)字信號。模擬信號是隨時間連續(xù)變化為模擬信號和數(shù)字信號。模擬信號是隨時間連續(xù)變化的電流、電壓或電磁波；數(shù)字信號則是一系列離散的的電流、電壓或電磁波；數(shù)字信號則是一系列離散的電脈沖。如圖電脈沖。如圖3.13.1所示。所示。圖圖3.1 3.1 模擬信號、數(shù)字信號的表示模擬信號、數(shù)字信號的表示第一節(jié)第一節(jié)

3、數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)4 4碼元：碼元是對于網(wǎng)絡(luò)中傳送的二進(jìn)制數(shù)字中每一位碼元：碼元是對于網(wǎng)絡(luò)中傳送的二進(jìn)制數(shù)字中每一位的通稱，也常稱作的通稱，也常稱作“位位”或或bitbit。例如。例如10101011010101，共有，共有7 7個位或個位或者說有者說有7 7個碼元。個碼元。第一節(jié)第一節(jié) 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)一、一、 數(shù)據(jù)通信基本概念數(shù)據(jù)通信基本概念3 3數(shù)據(jù)：數(shù)據(jù)定義為有意義的實體，數(shù)據(jù)可分為模擬數(shù)數(shù)據(jù)：數(shù)據(jù)定義為有意義的實體，數(shù)據(jù)可分為模擬數(shù)據(jù)與數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)兩種。模擬數(shù)據(jù)是在某區(qū)間內(nèi)連續(xù)變化的值；據(jù)與數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)兩種。模擬數(shù)據(jù)是在某區(qū)間內(nèi)連續(xù)變化的值；數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)是離散的值。數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)是離散的

4、值。5 5頻率：在數(shù)據(jù)通信中，頻率是指單位時間內(nèi)電流中通頻率：在數(shù)據(jù)通信中，頻率是指單位時間內(nèi)電流中通過的完整周期的次數(shù)。頻率的單位是赫茲（過的完整周期的次數(shù)。頻率的單位是赫茲（HzHz），即每秒），即每秒的周期數(shù)頻率以數(shù)字表示，其范圍是的周期數(shù)頻率以數(shù)字表示，其范圍是0 0300GHz300GHz。 7 7源端：產(chǎn)生待發(fā)送數(shù)據(jù)的終端設(shè)備。源端：產(chǎn)生待發(fā)送數(shù)據(jù)的終端設(shè)備。第一節(jié)第一節(jié) 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)一、一、 數(shù)據(jù)通信基本概念數(shù)據(jù)通信基本概念6 6頻帶寬度：頻帶寬度指的是一個頻率范圍，用赫茲頻帶寬度：頻帶寬度指的是一個頻率范圍，用赫茲(Hz)(Hz)表示。表示。8 8發(fā)送器：對信號進(jìn)行

5、轉(zhuǎn)換和編碼，以產(chǎn)生能在特定傳發(fā)送器：對信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換和編碼，以產(chǎn)生能在特定傳輸系統(tǒng)中傳輸?shù)男盘?。輸系統(tǒng)中傳輸?shù)男盘枴? 9傳輸系統(tǒng)：連接源端和目的端的傳輸介質(zhì)和復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)。傳輸系統(tǒng)：連接源端和目的端的傳輸介質(zhì)和復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)。1010接收器：從傳輸系統(tǒng)接收信號并將其轉(zhuǎn)換為目的端接收器：從傳輸系統(tǒng)接收信號并將其轉(zhuǎn)換為目的端設(shè)備能處理的信號。設(shè)備能處理的信號。1111目的端：從接收器輸入數(shù)據(jù)，并能還原成原信號的目的端：從接收器輸入數(shù)據(jù)，并能還原成原信號的終端設(shè)備或計算機(jī)。終端設(shè)備或計算機(jī)。圖3.2 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的組成第一節(jié)第一節(jié) 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)二、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的基本組成二、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的基本組成

6、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)是以電子計算機(jī)為中心，用通信線路連數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)是以電子計算機(jī)為中心，用通信線路連接分布在遠(yuǎn)地的數(shù)據(jù)終端設(shè)備而進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的系統(tǒng)。其接分布在遠(yuǎn)地的數(shù)據(jù)終端設(shè)備而進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的系統(tǒng)。其基本構(gòu)成如圖基本構(gòu)成如圖3.2所示。所示。第一節(jié)第一節(jié) 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ) 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)分成數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)處理兩大部分：數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)分成數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)處理兩大部分： 數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖饔孟喈?dāng)于數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖饔孟喈?dāng)于數(shù)據(jù)的“搬運工搬運工”。如把企業(yè)二。如把企業(yè)二級廠礦的生產(chǎn)、銷售、庫存數(shù)據(jù)送入上一級公司的計算機(jī)，級廠礦的生產(chǎn)、銷售、庫存數(shù)據(jù)送入上一級公司的計算機(jī)，就是數(shù)據(jù)傳輸?shù)娜蝿?wù)；而公司的計算機(jī)將統(tǒng)計

7、處理后的結(jié)果就是數(shù)據(jù)傳輸?shù)娜蝿?wù)；而公司的計算機(jī)將統(tǒng)計處理后的結(jié)果以及公司的指令回傳給二級廠礦，同樣屬于數(shù)據(jù)傳輸?shù)娜蝿?wù)。以及公司的指令回傳給二級廠礦，同樣屬于數(shù)據(jù)傳輸?shù)娜蝿?wù)。 數(shù)據(jù)處理的任務(wù)就是加工處理傳輸過來的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)處理的任務(wù)就是加工處理傳輸過來的數(shù)據(jù)。 從硬件角度看，數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)有四大構(gòu)成要素：終端設(shè)從硬件角度看，數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)有四大構(gòu)成要素：終端設(shè)備、數(shù)據(jù)傳輸線路、通信控制設(shè)備和計算機(jī)。備、數(shù)據(jù)傳輸線路、通信控制設(shè)備和計算機(jī)。二、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的基本組成二、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的基本組成 1 1、串行和并行傳輸、串行和并行傳輸 按照數(shù)據(jù)代碼傳輸?shù)捻樞蚝鸵淮蝹鬏敂?shù)位的多少可將數(shù)字按照數(shù)據(jù)代碼傳輸?shù)捻?/p>

8、序和一次傳輸數(shù)位的多少可將數(shù)字信號傳輸分為并行傳輸信號傳輸分為并行傳輸( (Parallel Transmission) )和串行傳輸和串行傳輸( (Serial Transmission)兩種方式，前者是通過一組傳輸線同時傳兩種方式，前者是通過一組傳輸線同時傳輸多位數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，后者是通過一對傳輸線逐位傳輸數(shù)字代碼。輸多位數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，后者是通過一對傳輸線逐位傳輸數(shù)字代碼。通常，計算機(jī)內(nèi)部以及計算機(jī)與并行打印機(jī)之間采用并行方式，通常，計算機(jī)內(nèi)部以及計算機(jī)與并行打印機(jī)之間采用并行方式，而傳輸距離較遠(yuǎn)的數(shù)字通信系統(tǒng)多采用串行方式。如圖而傳輸距離較遠(yuǎn)的數(shù)字通信系統(tǒng)多采用串行方式。如圖3.33.3所示。所示

9、。第一節(jié)第一節(jié) 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)三、數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕痉绞饺?shù)據(jù)傳輸?shù)幕痉绞皆O(shè)備1設(shè)備201001001a)并行傳輸設(shè)備1設(shè)備101001001b)串行傳輸圖3.3 并行和串行傳輸 并行傳輸方式的優(yōu)點是一次完成傳輸不需轉(zhuǎn)換，速度快。并行傳輸方式的優(yōu)點是一次完成傳輸不需轉(zhuǎn)換，速度快。缺點是將引起不同的延遲與畸變，要求采用復(fù)雜的同步技術(shù)，缺點是將引起不同的延遲與畸變，要求采用復(fù)雜的同步技術(shù)，成本顯著上升，故在遠(yuǎn)距離數(shù)字通信中一般不使用并行方式。成本顯著上升，故在遠(yuǎn)距離數(shù)字通信中一般不使用并行方式。 串行通信的優(yōu)點是技術(shù)簡單，成本費用低，缺點是由于只串行通信的優(yōu)點是技術(shù)簡單，成本費用低，缺點

10、是由于只能逐位傳輸數(shù)據(jù)，因此速度較慢，且需要二次轉(zhuǎn)換。能逐位傳輸數(shù)據(jù)，因此速度較慢，且需要二次轉(zhuǎn)換。第一節(jié)第一節(jié) 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ) 1、串行和并行傳輸、串行和并行傳輸 （1 1）異步傳輸）異步傳輸( (Asynchronous Transmission) ) 異步傳輸以字符為單位傳輸數(shù)據(jù)，采用位形式的字符同步異步傳輸以字符為單位傳輸數(shù)據(jù)，采用位形式的字符同步信號，發(fā)送器和接收器具有相互獨立的時鐘（頻率相差不能太信號，發(fā)送器和接收器具有相互獨立的時鐘（頻率相差不能太多多) )，并且兩者中任一方都不向?qū)Ψ教峁r鐘同步信號。異步傳，并且兩者中任一方都不向?qū)Ψ教峁r鐘同步信號。異步傳輸?shù)陌l(fā)送器

11、與接收器雙方在數(shù)據(jù)可以傳送之前不需要協(xié)調(diào)：發(fā)送輸?shù)陌l(fā)送器與接收器雙方在數(shù)據(jù)可以傳送之前不需要協(xié)調(diào)：發(fā)送器可以在任何時刻發(fā)送數(shù)據(jù)，而接收器必須隨時都處于準(zhǔn)備接收器可以在任何時刻發(fā)送數(shù)據(jù)，而接收器必須隨時都處于準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)的狀態(tài)。數(shù)據(jù)的狀態(tài)。 因此，每次異步傳輸都以一個開始位開始，一個停止位終因此，每次異步傳輸都以一個開始位開始，一個停止位終止。如圖止。如圖3.4所示。所示。 第一節(jié)第一節(jié) 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)2、異步傳輸與同步傳輸、異步傳輸與同步傳輸設(shè)備設(shè)備1設(shè)備設(shè)備2y b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0 x停止位停止位開始位開始位圖圖3.4 異步傳輸異步傳輸?shù)谝还?jié)第一節(jié) 數(shù)據(jù)

12、通信基礎(chǔ)數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)（1）異步傳輸）異步傳輸(Asynchronous Transmission)優(yōu)點：實現(xiàn)字符同步比較簡單，收發(fā)雙方的時鐘信號不優(yōu)點：實現(xiàn)字符同步比較簡單，收發(fā)雙方的時鐘信號不需要精確地同步。需要精確地同步。缺點：每個字符增加了缺點：每個字符增加了2 23bit3bit，降低了傳輸效率。，降低了傳輸效率。 （2 2）同步傳輸）同步傳輸 ( (Synchronous Transmission) ) 同步傳輸是以固定時鐘節(jié)拍來發(fā)送信號的，其比特分同步傳輸是以固定時鐘節(jié)拍來發(fā)送信號的，其比特分組要大得多。同步傳輸以數(shù)據(jù)幀為單位傳輸數(shù)據(jù)，采用字符組要大得多。同步傳輸以數(shù)據(jù)幀為單位傳輸

13、數(shù)據(jù)，采用字符形式或位組合形式的幀同步信號，由發(fā)送器或接收器提供專形式或位組合形式的幀同步信號，由發(fā)送器或接收器提供專用于同步的時鐘信號。如圖用于同步的時鐘信號。如圖3.53.5所示。所示。設(shè)備設(shè)備1發(fā)送方發(fā)送方設(shè)備設(shè)備2接收方接收方圖圖3.5 同步傳輸同步傳輸enderrdatacontrolsynn第一節(jié)第一節(jié) 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ) 全雙工全雙工(Full Duplex)(Full Duplex)方式：通信雙方設(shè)備既是發(fā)送器，方式：通信雙方設(shè)備既是發(fā)送器，也是接收器，兩臺設(shè)備可以同時在兩個方向上傳送數(shù)據(jù)。也是接收器，兩臺設(shè)備可以同時在兩個方向上傳送數(shù)據(jù)。例如，電話是全雙工設(shè)備，因為雙方

14、可同時說話。例如，電話是全雙工設(shè)備，因為雙方可同時說話。 第一節(jié)第一節(jié) 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)3、單工、半雙工和全雙工方式、單工、半雙工和全雙工方式 根據(jù)通信雙方的分工和信號傳輸方向可將通信分為三種根據(jù)通信雙方的分工和信號傳輸方向可將通信分為三種方式：單工、半雙工與全雙工。方式：單工、半雙工與全雙工。 單工單工(Simplex)方式：通信雙方設(shè)備中發(fā)送器與接收方式：通信雙方設(shè)備中發(fā)送器與接收器分工明確，只能在由發(fā)送器向接收器的單一固定方向上器分工明確，只能在由發(fā)送器向接收器的單一固定方向上傳送數(shù)據(jù)。采用單工通信的典型發(fā)送設(shè)備如早期計算機(jī)的傳送數(shù)據(jù)。采用單工通信的典型發(fā)送設(shè)備如早期計算機(jī)的讀卡

15、器，典型的接收設(shè)備如打印機(jī)。讀卡器，典型的接收設(shè)備如打印機(jī)。 半雙工半雙工(Half Duplex)方式：通信雙方設(shè)備既是發(fā)送方式：通信雙方設(shè)備既是發(fā)送器，也是接收器，兩臺設(shè)備可以相互傳送數(shù)據(jù)，但某一時器，也是接收器，兩臺設(shè)備可以相互傳送數(shù)據(jù)，但某一時刻則只能向一個方向傳送數(shù)據(jù)。例如，步話機(jī)是半雙工設(shè)刻則只能向一個方向傳送數(shù)據(jù)。例如，步話機(jī)是半雙工設(shè)備，因為在一個時刻只能有一方說話。備，因為在一個時刻只能有一方說話。第一節(jié)第一節(jié) 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ) 基帶信號基帶信號( (Baseband Signal) )直接用兩種不同的電壓來表示直接用兩種不同的電壓來表示數(shù)字信號數(shù)字信號1 1和和0

16、0，因此我們將對應(yīng)矩形電脈沖信號的固有頻率稱，因此我們將對應(yīng)矩形電脈沖信號的固有頻率稱為為 基帶基帶 ，相應(yīng)的信號稱為基帶信號?；鶐鬏?，相應(yīng)的信號稱為基帶信號?；鶐鬏? (Baseband Transmission) )指通過有線信道直接傳輸基帶信號，一般用于傳指通過有線信道直接傳輸基帶信號，一般用于傳輸距離較近的數(shù)字通信系統(tǒng)，如基帶局域網(wǎng)系統(tǒng)，傳輸電路為輸距離較近的數(shù)字通信系統(tǒng)，如基帶局域網(wǎng)系統(tǒng)，傳輸電路為非加感的實回線，如架空明線、雙絞線、對稱電纜等。非加感的實回線，如架空明線、雙絞線、對稱電纜等。 （2）頻帶傳輸方式（）頻帶傳輸方式（FrequencyBand Transmissio

17、n）4 4基帶信號、頻帶傳輸和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸基帶信號、頻帶傳輸和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸（1 1）基帶傳輸（）基帶傳輸（BaseBand Transmission） 頻帶傳輸就是將代表二進(jìn)制數(shù)據(jù)的頻帶傳輸就是將代表二進(jìn)制數(shù)據(jù)的“1”和和“0”信號，通信號，通過調(diào)制解調(diào)器變成具有一定頻帶范圍的模擬信號進(jìn)行傳輸。過調(diào)制解調(diào)器變成具有一定頻帶范圍的模擬信號進(jìn)行傳輸。典型的例子就是電話電路，其特性是帶通型，一般頻率范圍典型的例子就是電話電路，其特性是帶通型，一般頻率范圍為為3003400Hz，基帶信號不能通過，所以要采取措施把，基帶信號不能通過，所以要采取措施把基帶信號調(diào)制解調(diào)到電話電路的頻帶范圍內(nèi)傳輸，頻帶傳輸基

18、帶信號調(diào)制解調(diào)到電話電路的頻帶范圍內(nèi)傳輸，頻帶傳輸可實現(xiàn)遠(yuǎn)距離的數(shù)據(jù)通信?？蓪崿F(xiàn)遠(yuǎn)距離的數(shù)據(jù)通信。 （3 3）數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸方式（）數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸方式（Digital Data Transmission） 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸方式是利用數(shù)字話路傳輸信號的一種方式，數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸方式是利用數(shù)字話路傳輸信號的一種方式，如如PCM數(shù)字電話。利用數(shù)字信道進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，在傳輸質(zhì)量上由數(shù)字電話。利用數(shù)字信道進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，在傳輸質(zhì)量上由于數(shù)字信道無噪聲積累，傳輸數(shù)據(jù)可以再生，數(shù)據(jù)傳輸無需進(jìn)行于數(shù)字信道無噪聲積累，傳輸數(shù)據(jù)可以再生，數(shù)據(jù)傳輸無需進(jìn)行額外的額外的D/A，A/D轉(zhuǎn)換，這些都將導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量大大提高；轉(zhuǎn)換，這些

19、都將導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量大大提高；另一方面，一條數(shù)字話路可以傳輸速率為另一方面，一條數(shù)字話路可以傳輸速率為6464kbit/s的數(shù)據(jù)，而且的數(shù)據(jù)，而且還可以利用數(shù)字復(fù)接技術(shù)，以還可以利用數(shù)字復(fù)接技術(shù)，以2Mbit/s，8Mbit/s，622Mbit/s，2.5Gbit/s，甚至更高的速率進(jìn)行傳輸，大大提高了數(shù)據(jù)傳輸速率。，甚至更高的速率進(jìn)行傳輸，大大提高了數(shù)據(jù)傳輸速率。第一節(jié)第一節(jié) 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)4 4基帶信號、頻帶傳輸和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸基帶信號、頻帶傳輸和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸四、數(shù)據(jù)通信線路的傳輸介質(zhì)四、數(shù)據(jù)通信線路的傳輸介質(zhì) 傳輸介質(zhì)是信息傳播的物理通道。提供可靠的物理介質(zhì)是傳輸介質(zhì)是信息傳播的

20、物理通道。提供可靠的物理介質(zhì)是信息能夠正確、快速傳遞的前提。信息能夠正確、快速傳遞的前提。（一）明線（一）明線 明線是由電桿支撐的，架設(shè)在地面上的一種裸露的線路。明線是由電桿支撐的，架設(shè)在地面上的一種裸露的線路。其導(dǎo)線通常采用銅線、鋁線和鋼線制做。其導(dǎo)線通常采用銅線、鋁線和鋼線制做。 明線線路具有設(shè)備簡單、建設(shè)投資費用小、易于維護(hù)等明線線路具有設(shè)備簡單、建設(shè)投資費用小、易于維護(hù)等優(yōu)點，適用于通信業(yè)務(wù)量較少或邊遠(yuǎn)地區(qū)的通信線路。但是優(yōu)點，適用于通信業(yè)務(wù)量較少或邊遠(yuǎn)地區(qū)的通信線路。但是由于明線線路受天氣變化和地形外界磁場的影響比較大，存由于明線線路受天氣變化和地形外界磁場的影響比較大，存在著傳輸速

21、度慢、通信質(zhì)量不穩(wěn)定、容量小、影響地面規(guī)劃在著傳輸速度慢、通信質(zhì)量不穩(wěn)定、容量小、影響地面規(guī)劃等缺陷，在現(xiàn)代化的大城市和經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)已經(jīng)不再發(fā)展。等缺陷，在現(xiàn)代化的大城市和經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)已經(jīng)不再發(fā)展。第一節(jié)第一節(jié) 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)（二）電纜（二）電纜 電纜分為對稱電纜和同軸電纜。電纜分為對稱電纜和同軸電纜。 對稱電纜是由許多二線（也可以用四線）線對構(gòu)成的，對稱電纜是由許多二線（也可以用四線）線對構(gòu)成的，每一個相互絕緣二線線對按一定規(guī)格相互纏繞而成，也稱為每一個相互絕緣二線線對按一定規(guī)格相互纏繞而成，也稱為雙絞線。由于對稱電纜存在著對稱線對之間的串音隨著頻率雙絞線。由于對稱電纜存在著對稱線

22、對之間的串音隨著頻率的升高而愈加嚴(yán)重的問題，限制了對稱電纜的發(fā)展。的升高而愈加嚴(yán)重的問題，限制了對稱電纜的發(fā)展。 同軸電纜同軸電纜(Coaxial Cable) 同軸電纜的結(jié)構(gòu)是兩個同芯的導(dǎo)體組成，同軸電纜的結(jié)構(gòu)是兩個同芯的導(dǎo)體組成，可以分為粗纜可以分為粗纜和細(xì)纜兩種。同軸電纜多用于設(shè)備到設(shè)備的連接，它總是成和細(xì)纜兩種。同軸電纜多用于設(shè)備到設(shè)備的連接，它總是成一線配置，有時稱為主干電纜（一線配置，有時稱為主干電纜（Backbone）。一條主干）。一條主干電纜連接網(wǎng)上所有設(shè)備，包括工作站、服務(wù)器等，而且為了電纜連接網(wǎng)上所有設(shè)備，包括工作站、服務(wù)器等，而且為了能正常工作需要加上終端電阻和正確接地。

23、能正常工作需要加上終端電阻和正確接地。 四、數(shù)據(jù)通信線路的傳輸介質(zhì)四、數(shù)據(jù)通信線路的傳輸介質(zhì)第一節(jié)第一節(jié) 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)（四）無線電頻率傳輸（四）無線電頻率傳輸 無線電頻率指從無線電頻率指從1KHz至至1GHz的電磁波。在這一頻率范的電磁波。在這一頻率范圍內(nèi)包括這樣幾個波段：圍內(nèi)包括這樣幾個波段：短波波段（短波波段（SF）超高頻波段（超高頻波段（VHF）甚高頻波段（甚高頻波段（UHF）第一節(jié)第一節(jié) 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)四、數(shù)據(jù)通信線路的傳輸介質(zhì)四、數(shù)據(jù)通信線路的傳輸介質(zhì)（三）光纖（三）光纖 光纜由能傳導(dǎo)光波的石英玻璃纖維光纜由能傳導(dǎo)光波的石英玻璃纖維(纖芯纖芯)，外加涂覆層，外加

24、涂覆層（硅橡膠）和保護(hù)層構(gòu)成。在光纜一頭的發(fā)射器使用（硅橡膠）和保護(hù)層構(gòu)成。在光纜一頭的發(fā)射器使用LED光光發(fā)射二極管發(fā)射二極管(Light Emitting Diode)或激光或激光(Laser)來發(fā)射光脈來發(fā)射光脈沖，在光纜另一頭的接收器使用光敏半導(dǎo)體管探測光脈沖。沖，在光纜另一頭的接收器使用光敏半導(dǎo)體管探測光脈沖。光纖的核心在于其中間的玻璃纖維，它是光波的通道。光纖的核心在于其中間的玻璃纖維，它是光波的通道。 光纖的最大優(yōu)點是光纖的衰減性非常小，抗干擾能力強(qiáng)，光纖的最大優(yōu)點是光纖的衰減性非常小，抗干擾能力強(qiáng)，傳輸速度快；主要缺點就是價格太昂貴。傳輸速度快；主要缺點就是價格太昂貴。第一節(jié)第

25、一節(jié) 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)四、數(shù)據(jù)通信線路的傳輸介質(zhì)四、數(shù)據(jù)通信線路的傳輸介質(zhì)（五）紅外傳輸（五）紅外傳輸 紅外傳輸是以紅外線（紅外傳輸是以紅外線（Infrared Light）作為傳輸載）作為傳輸載體的一種通信方式。它以紅外二極管（體的一種通信方式。它以紅外二極管（LED）或紅外激光管）或紅外激光管（ILD）作為發(fā)射源，以光電二極管（）作為發(fā)射源，以光電二極管（Photodiode）作為）作為接收設(shè)備。這類似于在光纖中傳輸紅外線的方式，不過其介接收設(shè)備。這類似于在光纖中傳輸紅外線的方式，不過其介質(zhì)不再是玻璃纖維而是空氣。質(zhì)不再是玻璃纖維而是空氣。 紅外傳輸是目前另一種廣泛采用的無線電通信

26、方式。紅外傳輸是目前另一種廣泛采用的無線電通信方式。它的成本低廉，不會象無線電那樣受到頻率范圍的限制，適它的成本低廉，不會象無線電那樣受到頻率范圍的限制，適用于距離較近的傳輸。用于距離較近的傳輸。 ( (六六) ) 微波衛(wèi)星傳輸微波衛(wèi)星傳輸 微波系統(tǒng)作為通信手段已經(jīng)有幾十年的歷史。在通信衛(wèi)微波系統(tǒng)作為通信手段已經(jīng)有幾十年的歷史。在通信衛(wèi)星使用前，我國的電視網(wǎng)就是靠大約星使用前，我國的電視網(wǎng)就是靠大約5050公里一個微波站來一公里一個微波站來一站一站傳送的。這樣的微波站屬于微波系統(tǒng)中的一類：地面站一站傳送的。這樣的微波站屬于微波系統(tǒng)中的一類：地面微波系統(tǒng)。在通信衛(wèi)星使用之后，電視信號先傳送給同步

27、衛(wèi)微波系統(tǒng)。在通信衛(wèi)星使用之后，電視信號先傳送給同步衛(wèi)星，再由衛(wèi)星向地面上轉(zhuǎn)發(fā)，覆蓋極大的區(qū)域，這種系統(tǒng)屬星，再由衛(wèi)星向地面上轉(zhuǎn)發(fā)，覆蓋極大的區(qū)域，這種系統(tǒng)屬于微波系統(tǒng)中的另一類：星載微波系統(tǒng)。于微波系統(tǒng)中的另一類：星載微波系統(tǒng)。 微波系統(tǒng)存在著覆蓋面積大、速度快、失真小等優(yōu)點，微波系統(tǒng)存在著覆蓋面積大、速度快、失真小等優(yōu)點，也存在著費用高、技術(shù)要求高等缺點。也存在著費用高、技術(shù)要求高等缺點。第一節(jié)第一節(jié) 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)四、數(shù)據(jù)通信線路的傳輸介質(zhì)四、數(shù)據(jù)通信線路的傳輸介質(zhì)第二節(jié)第二節(jié) 數(shù)據(jù)通信的基本技術(shù)數(shù)據(jù)通信的基本技術(shù)工作站工作站AModem工作站工作站BModem數(shù)字信號數(shù)字信號

28、模擬信號模擬信號數(shù)字信號數(shù)字信號公用電話線公用電話線圖圖3.6 遠(yuǎn)程系統(tǒng)中的調(diào)制解調(diào)器遠(yuǎn)程系統(tǒng)中的調(diào)制解調(diào)器 模擬信號傳輸?shù)幕A(chǔ)是載波，載波具有三大要素：幅度、模擬信號傳輸?shù)幕A(chǔ)是載波，載波具有三大要素：幅度、頻率和相位，數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)可以有三種調(diào)制方式：頻率，振幅和相頻率和相位，數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)可以有三種調(diào)制方式：頻率，振幅和相移。移。 一、數(shù)據(jù)通信的調(diào)制與解調(diào)一、數(shù)據(jù)通信的調(diào)制與解調(diào) 數(shù)據(jù)通信信號既有模擬信號又有數(shù)字信號。絕大多數(shù)數(shù)據(jù)通信信號既有模擬信號又有數(shù)字信號。絕大多數(shù)的計算機(jī)通信，終端與計算機(jī)、計算機(jī)與磁盤間的數(shù)據(jù)傳的計算機(jī)通信，終端與計算機(jī)、計算機(jī)與磁盤間的數(shù)據(jù)傳輸都是使用數(shù)字信號。而很多人在

29、家中用輸都是使用數(shù)字信號。而很多人在家中用PC機(jī)上網(wǎng)則用機(jī)上網(wǎng)則用模擬信號，這就需要一種能夠?qū)⒛M信號，這就需要一種能夠?qū)C機(jī)器的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換機(jī)器的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號的技術(shù)：調(diào)制解調(diào)器。如圖成模擬信號的技術(shù)：調(diào)制解調(diào)器。如圖3.6所示。所示。二多路復(fù)用技術(shù)二多路復(fù)用技術(shù) 多路復(fù)用技術(shù)就是把許多個單個信號在一個信道上同時傳多路復(fù)用技術(shù)就是把許多個單個信號在一個信道上同時傳輸?shù)募夹g(shù)。其作用相當(dāng)于把輸?shù)募夹g(shù)。其作用相當(dāng)于把 通信線路劃分成多個通信線路。實通信線路劃分成多個通信線路。實現(xiàn)多路復(fù)用技術(shù)一般有兩種辦法：頻分多路復(fù)用（現(xiàn)多路復(fù)用技術(shù)一般有兩種辦法：頻分多路復(fù)用（FDM）和）和時分多路復(fù)

30、用（時分多路復(fù)用（TDM）。）。第二節(jié)第二節(jié) 數(shù)據(jù)通信的基本技術(shù)數(shù)據(jù)通信的基本技術(shù)CH1CH2CH3CH4fCH1CH2CH3CH4tftft（a）頻分法）頻分法（b）時分法）時分法圖圖3.7 頻分多路復(fù)用和時分多路復(fù)用的區(qū)別頻分多路復(fù)用和時分多路復(fù)用的區(qū)別 2、時分多路復(fù)用（、時分多路復(fù)用（TDM） 若媒體能達(dá)到的位傳輸速率超過傳輸數(shù)據(jù)所需的數(shù)據(jù)傳輸若媒體能達(dá)到的位傳輸速率超過傳輸數(shù)據(jù)所需的數(shù)據(jù)傳輸速率，可采用時分多路復(fù)用速率，可采用時分多路復(fù)用 TDM(Time Division Multiplexing)技術(shù)，即將一條物理信道按時間分成若干個時間片輪流地分配技術(shù)，即將一條物理信道按時間分

31、成若干個時間片輪流地分配給多個信號使用。每一時間片由復(fù)用的一個信號占用，這樣，給多個信號使用。每一時間片由復(fù)用的一個信號占用，這樣，利用每個信號在時間上的交叉，就可以在一條物理信道上傳輸利用每個信號在時間上的交叉，就可以在一條物理信道上傳輸多個數(shù)字信號。多個數(shù)字信號。第二節(jié)第二節(jié) 數(shù)據(jù)通信的基本技術(shù)數(shù)據(jù)通信的基本技術(shù)二多路復(fù)用技術(shù)二多路復(fù)用技術(shù) 1、頻分多路復(fù)用（、頻分多路復(fù)用（FDM） 在物理信道的可用帶寬超過單個原始信號所需帶寬情況在物理信道的可用帶寬超過單個原始信號所需帶寬情況下，可將該物理信道的總帶寬分割成若干個與傳輸單個信號下，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

32、帶寬相同(或略寬或略寬)的子信道，每個子信道傳輸一路信號，這就的子信道，每個子信道傳輸一路信號，這就是頻步分多路復(fù)用（是頻步分多路復(fù)用（Frequency Division Multiplexing）。）。 為了防止互相干擾，使用保護(hù)帶來隔離每一個通道。為了防止互相干擾，使用保護(hù)帶來隔離每一個通道。（一）數(shù)據(jù)傳輸速率（一）數(shù)據(jù)傳輸速率 數(shù)據(jù)傳輸速率是通信系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)，它包括比數(shù)據(jù)傳輸速率是通信系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)，它包括比特率和波特率。特率和波特率。第二節(jié)第二節(jié) 數(shù)據(jù)通信的基本技術(shù)數(shù)據(jù)通信的基本技術(shù)三數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣扰c質(zhì)量三數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣扰c質(zhì)量 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)主要是從數(shù)據(jù)的數(shù)量和質(zhì)量來衡量。數(shù)

33、量主數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)主要是從數(shù)據(jù)的數(shù)量和質(zhì)量來衡量。數(shù)量主要是指傳輸?shù)乃俣龋鄳?yīng)的指標(biāo)是數(shù)據(jù)傳輸速率；質(zhì)量指數(shù)據(jù)要是指傳輸?shù)乃俣?，相?yīng)的指標(biāo)是數(shù)據(jù)傳輸速率；質(zhì)量指數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，一般用?shù)據(jù)傳輸?shù)牟铄e率來衡量。傳輸?shù)目煽啃裕话阌脭?shù)據(jù)傳輸?shù)牟铄e率來衡量。1. 比特率。它是指每秒傳輸二進(jìn)制信息的位數(shù)，單位為位比特率。它是指每秒傳輸二進(jìn)制信息的位數(shù)，單位為位/秒，記作秒，記作bps或或b/s。它可以由下式?jīng)Q定：。它可以由下式?jīng)Q定：S=（1/T） （1）T一個數(shù)字脈沖信號的寬度或重復(fù)周期，單位：秒；一個數(shù)字脈沖信號的寬度或重復(fù)周期，單位：秒；N一個碼元所取的離散值個數(shù)，即電脈沖信號所有可一個碼元所取的離

34、散值個數(shù)，即電脈沖信號所有可能的有效狀態(tài)。能的有效狀態(tài)。 通常通常 N= ，K為二進(jìn)制信息的位數(shù)，為二進(jìn)制信息的位數(shù)，K= 。 N=2時，時，S=1/T，表示數(shù)據(jù)傳輸速率等于碼元脈，表示數(shù)據(jù)傳輸速率等于碼元脈沖的重復(fù)頻率。沖的重復(fù)頻率。N2log（一）數(shù)據(jù)傳輸速率（一）數(shù)據(jù)傳輸速率第二節(jié)第二節(jié) 數(shù)據(jù)通信的基本技術(shù)數(shù)據(jù)通信的基本技術(shù)三數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣扰c質(zhì)量三數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣扰c質(zhì)量k2N2log第二節(jié)第二節(jié) 數(shù)據(jù)通信的基本技術(shù)數(shù)據(jù)通信的基本技術(shù)（一）數(shù)據(jù)傳輸速率（一）數(shù)據(jù)傳輸速率三數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣扰c質(zhì)量三數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣扰c質(zhì)量N2logN2log 2、波特率。單位時間內(nèi)通過信道傳輸?shù)拇a元數(shù)，單、波特率。單

35、位時間內(nèi)通過信道傳輸?shù)拇a元數(shù)，單位為波特，記作位為波特，記作Baud。計算公式。計算公式: B=1/T （2）T為信號碼元的寬度，單位為秒。為信號碼元的寬度，單位為秒。由由、（、（2）得：）得：S=B (bps) （3）或或 B=S/ (Baud) （4） 由上面兩式可知比特率和波特率是兩個完全不同的由上面兩式可知比特率和波特率是兩個完全不同的概念。只有當(dāng)二進(jìn)制調(diào)制時，二者才在數(shù)值上相等。概念。只有當(dāng)二進(jìn)制調(diào)制時，二者才在數(shù)值上相等。但在多值調(diào)制和聯(lián)合調(diào)制時，則不等。但在多值調(diào)制和聯(lián)合調(diào)制時，則不等。 例例11采用四相調(diào)制方式，即采用四相調(diào)制方式，即N=4N=4，且，且T=833 T=833 秒，則秒，則S=1/T S=1/T =1/(833 ) =1/(833