計(jì)算機(jī)界網(wǎng)絡(luò) 數(shù)據(jù)通信基本概念

1、1-92數(shù)據(jù)通信基本概念信號(hào)和信道位同步和幀同步數(shù)據(jù)的編碼串行和并行采樣和量化復(fù)用技術(shù)數(shù)據(jù)的傳輸交換技術(shù)2-921.數(shù)字信號(hào)的Fourier分析2.數(shù)據(jù)通信概念3.信道和信道基本參數(shù)4.信道工作方式5.數(shù)據(jù)傳輸6.基帶傳輸和寬帶傳輸基帶傳輸和寬帶傳輸7.異步通信和同步通信異步通信和同步通信8.串行通信和并行通信串行通信和并行通信9.多路復(fù)用技術(shù)基本概念多路復(fù)用技術(shù)基本概念10.電路交換與存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)電路交換與存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)3-92數(shù)字信號(hào)的Fourier分析傅立葉級(jí)數(shù)：任何正常周期為T的函數(shù)g(t)，都可由（無(wú)限個(gè)）正弦和余弦函數(shù)合成：其中，其中，f=1/T是基頻，是基頻，an和和bn稱為正弦和余弦稱為

2、正弦和余弦函數(shù)的函數(shù)的n次諧波的振幅，次諧波的振幅，c是常數(shù)是常數(shù)11)2cos()2sin(21)(nnnnnftbnftactg4-92任何信號(hào)的傳輸都可理解為以傅立葉級(jí)數(shù)的形式傳遞如每個(gè)傅立葉級(jí)數(shù)的信號(hào)分量被等量衰減，則合成后，振幅有所衰減，基本形狀不變對(duì)任何已知的g(t)，可求得：TTnTndttgTcdtnfttgTbdtnfttgTa000)(2)2cos()(2)2sin()(25-92諧波數(shù)越高，傳輸質(zhì)量越好如傳輸ASCII字符b，即 01100010，可求得：8/3)4/6sin() 4/7sin() 4/sin() 4/3sin(1)4/7cos() 4/6cos() 4/

3、3cos() 4/cos(1cnnnnnbnnnnnann6-921111)2cos()2sin(21)(nnnnnftbnftactg21nn21nnnft)cos(2bnft)sin(2ac21g(t)41412221nnnn)nftcos(b)nftsin(ac) t (gt/st/s8181)2cos()2sin(21)(nnnnnftbnftactg更進(jìn)一步的細(xì)化可見：http:/ bps如果信號(hào)分為如果信號(hào)分為2級(jí)：級(jí)：0 1，則波特率，則波特率 = 比特率比特率如果信號(hào)分為如果信號(hào)分為8級(jí)：級(jí)：0 1 2 3 4 5 6 7，則波特率，則波特率 = 3比特率比特率即一次信號(hào)變化（

4、一次采樣）可表示即一次信號(hào)變化（一次采樣）可表示3bit如信號(hào)分為如信號(hào)分為V級(jí)，則比特率級(jí)，則比特率 = log2V 波特率波特率設(shè)波特率設(shè)波特率 = 比特率比特率 = b bps則：發(fā)送則：發(fā)送8 bit(1B)需要需要T=8/b秒，因而基頻秒，因而基頻f = 1/T = b/8 Hz如：截止頻率為如：截止頻率為F則：最大的諧波次數(shù)則：最大的諧波次數(shù)n滿足滿足nf=F，即：，即：n=F/f=8F/b8-92當(dāng)截止頻率為F為3000HZ時(shí)數(shù)據(jù)傳輸速率(bps)發(fā)送的諧波數(shù)n30080600401200202400104800596002192001384000Tnbm P89 Fig. 2-

5、2 傳輸速率與諧波的關(guān)系傳輸速率與諧波的關(guān)系9-92波特率和比特率n兩者數(shù)值上的差別在于每次采樣的量化值011000101110001000 01 10 10 00 11 01 10 00 00 00 11 10 11 00 1010-921.數(shù)字信號(hào)的Fourier分析2.數(shù)據(jù)通信概念3.信道和信道基本參數(shù)4.信道工作方式5.數(shù)據(jù)傳輸6.基帶傳輸和寬帶傳輸基帶傳輸和寬帶傳輸7.異步通信和同步通信異步通信和同步通信8.串行通信和并行通信串行通信和并行通信9.多路復(fù)用技術(shù)基本概念多路復(fù)用技術(shù)基本概念10.電路交換與存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)電路交換與存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)11-92數(shù)據(jù)與信號(hào)n數(shù)據(jù)涉及的是事物的表現(xiàn)形式 n數(shù)據(jù)

6、有模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)兩種形式n模擬數(shù)據(jù)是指在某個(gè)時(shí)間段產(chǎn)生的連續(xù)的值，例如聲音和視頻、溫度和壓力等都是時(shí)間的連續(xù)函數(shù) n數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)是指產(chǎn)生的離散的值，例如文本信息和整數(shù)n信號(hào)是數(shù)據(jù)的表示形式，或稱數(shù)據(jù)的電磁或電子編碼，它使數(shù)據(jù)能以適當(dāng)?shù)男问皆诮橘|(zhì)上傳輸n信號(hào)有模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)兩種基本形式n傳輸信號(hào)的信道也有模擬信道和數(shù)字信道之分12-92數(shù)據(jù)傳輸n模擬傳輸：是指模擬數(shù)據(jù)的傳輸，不關(guān)心所傳輸信號(hào)的內(nèi)容，而只關(guān)心盡量減少信號(hào)的衰減和噪聲，長(zhǎng)距離傳輸時(shí)，采用信號(hào)放大器放大被衰減的信號(hào)，但同時(shí)也放大了信號(hào)中的噪聲n數(shù)字傳輸：是指數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的傳輸，關(guān)心信號(hào)的內(nèi)容，可以數(shù)字信號(hào)傳輸，也可以模擬信號(hào)傳輸，長(zhǎng)距

7、離傳輸時(shí)，采用轉(zhuǎn)發(fā)器，可消除噪聲的累積n長(zhǎng)距離傳輸時(shí)，通常采用的是數(shù)字傳輸數(shù)據(jù)傳輸以信號(hào)為載體數(shù)據(jù)傳輸以信號(hào)為載體13-921.數(shù)字信號(hào)的Fourier分析2.數(shù)據(jù)通信概念3.信道和信道基本參數(shù)4.信道工作方式5.數(shù)據(jù)傳輸6.基帶傳輸和寬帶傳輸基帶傳輸和寬帶傳輸7.異步通信和同步通信異步通信和同步通信8.串行通信和并行通信串行通信和并行通信9.多路復(fù)用技術(shù)基本概念多路復(fù)用技術(shù)基本概念10.電路交換與存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)電路交換與存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)14-92信道參數(shù)和名稱解釋n數(shù)據(jù)的傳輸速率、帶寬n信號(hào)的傳播速率n載波頻率n采樣頻率n量化n噪聲、信噪比15-92Nyquist定理在無(wú)噪聲信道中，當(dāng)帶寬為H Hz，信號(hào)

8、電平為V級(jí)，則：數(shù)據(jù)傳輸速率 = 2Hlog2V b/s（V：信號(hào)電平的級(jí)數(shù)，在二進(jìn)制中，僅為0、1兩級(jí)） 即：以每秒高于2H次的速率對(duì)線路采樣是無(wú)意義的，因?yàn)楦哳l分量已被濾波器慮掉無(wú)法再恢復(fù) 16-92Shannon定理 在噪聲信道中，當(dāng)帶寬為H Hz，信噪比為S/N，則：最大數(shù)據(jù)傳輸速率(b/s) = Hlog2(1+S/N) 很多情況下信噪比用分貝（dB） 表示信噪比（dB）= 10log10S/N 如： 信噪比為30dB，則S/N=100017-92舉例：噪聲信道中的傳輸速率在噪聲信道（話音信道）中，當(dāng)帶寬為3500Hz，信噪比為30dB（較為典型的電話信道），則：最大數(shù)據(jù)傳輸速率(b

9、/s) = Hlog2(1+S/N)= 3500log2(1+1000) 35000 (b/s)最大數(shù)據(jù)傳輸速率為35k bps，這是在噪聲信道中的傳輸速率極限，實(shí)際上是不可能達(dá)到的18-921.數(shù)字信號(hào)的Fourier分析2.數(shù)據(jù)通信概念3.信道和信道基本參數(shù)4.信道工作方式5.數(shù)據(jù)傳輸6.基帶傳輸和寬帶傳輸基帶傳輸和寬帶傳輸7.異步通信和同步通信異步通信和同步通信8.串行通信和并行通信串行通信和并行通信9.多路復(fù)用技術(shù)基本概念多路復(fù)用技術(shù)基本概念10.電路交換與存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)電路交換與存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)19-92信道工作方式 n單工通信：?jiǎn)蜗騻鬏?，如廣播、電視n半雙工：雙方都可以發(fā)送或接收，但不能同時(shí)，即

10、當(dāng)一方發(fā)送時(shí)，另一方接收n全雙工：雙方同時(shí)可以發(fā)送和接收信息全雙工則需要兩條信道全雙工則需要兩條信道20-921.數(shù)字信號(hào)的Fourier分析2.數(shù)據(jù)通信概念3.信道和信道基本參數(shù)4.信道工作方式方式5.數(shù)據(jù)傳輸6.基帶傳輸和寬帶傳輸基帶傳輸和寬帶傳輸7.異步通信和同步通信異步通信和同步通信8.串行通信和并行通信串行通信和并行通信9.多路復(fù)用技術(shù)基本概念多路復(fù)用技術(shù)基本概念10.電路交換與存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)電路交換與存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)21-92數(shù)據(jù)傳輸n數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)在模擬信道上傳輸 n數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)在數(shù)字信道上傳輸 n模擬數(shù)據(jù)在數(shù)字信道上傳輸 22-92數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)在模擬信道上傳輸將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)調(diào)制成模擬信號(hào)進(jìn)行傳輸， 通常有三種

11、基本的調(diào)制方式：1) 調(diào)幅ASK(Amplitude Shift Keying)2) 調(diào)頻FSK(Frequency Shift Keying)3) 調(diào)相PSK(Phase Shift Keying) 目前廣泛應(yīng)用的調(diào)制技術(shù)是正交調(diào)相：QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)23-92調(diào)幅ASK(Amplitude Shift Keying)用載波的兩個(gè)不同的振幅來(lái)表示兩個(gè)二進(jìn)制值 如用無(wú)信號(hào)表示0有信號(hào)表示1 01ASK24-92數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)在模擬信道上傳輸將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)調(diào)制成模擬信號(hào)進(jìn)行傳輸， 通常有三種基本方式：1) 調(diào)幅ASK(Amplitude Shift Ke

12、ying)2) 調(diào)頻FSK(Frequency Shift Keying)3) 調(diào)相PSK(Phase Shift Keying) 目前廣泛應(yīng)用的調(diào)制技術(shù)是正交調(diào)相：QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)25-92調(diào)頻FSK(Frequency Shift Keying) 01FSK用載波附近的兩個(gè)不同用載波附近的兩個(gè)不同的頻率來(lái)表示兩個(gè)二進(jìn)的頻率來(lái)表示兩個(gè)二進(jìn)制值制值 如用信號(hào)頻率為如用信號(hào)頻率為f表示表示0信號(hào)頻率為信號(hào)頻率為2f表示表示1 26-92數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)在模擬信道上傳輸將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)調(diào)制成模擬信號(hào)進(jìn)行傳輸， 通常有三種基本方式：1) 調(diào)幅ASK(Ampli

13、tude Shift Keying)2) 調(diào)頻FSK(Frequency Shift Keying)3) 調(diào)相PSK(Phase Shift Keying) 目前廣泛應(yīng)用的調(diào)制技術(shù)是正交調(diào)相：QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)27-92調(diào)相PSK(Phase Shift Keying) 用載波的相位移動(dòng)來(lái)用載波的相位移動(dòng)來(lái)表示兩個(gè)二進(jìn)制值表示兩個(gè)二進(jìn)制值如用信號(hào)相位角為如用信號(hào)相位角為0表示表示0相位角為相位角為 表示表示1 PSK0128-92數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的調(diào)制舉例基帶信號(hào)基帶信號(hào)調(diào)幅調(diào)幅調(diào)頻調(diào)頻調(diào)相調(diào)相01001110029-92數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)在模擬信道上傳輸將數(shù)

14、字?jǐn)?shù)據(jù)調(diào)制成模擬信號(hào)進(jìn)行傳輸， 通常有三種基本方式：1) 調(diào)幅ASK(Amplitude Shift Keying)2) 調(diào)頻FSK(Frequency Shift Keying)3) 調(diào)相PSK(Phase Shift Keying) 目前廣泛應(yīng)用的調(diào)制技術(shù)是正交調(diào)相：QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)30-92正交調(diào)相QPSK (Quadrature Phase Shift Keying)QAM-646bit/采樣QAM-164bit/采樣QPSK2bit/采樣Tnbm P128 Fig. 2-25 (a) (b) (c)31-92常用的幾種Modem標(biāo)

15、準(zhǔn)nV.324(1) x 2400 = 9600 bpsnV.32bis 6(1) x 2400 = 14400 bpsnV.3412 x 2400 = 28800 bpsnV.34bis 14 x 2400 = 33600 bpsnV.907 x 8000 = 56000 bps32-92數(shù)據(jù)傳輸n數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)在模擬信道上傳輸 n數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)在數(shù)字信道上傳輸 n模擬數(shù)據(jù)在數(shù)字信道上傳輸 33-92數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)傳輸最簡(jiǎn)單的方法是用兩個(gè)不同的電壓信號(hào)值來(lái)表示兩個(gè)二進(jìn)制的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)值0和1常用的數(shù)字信號(hào)編碼有：v不歸零編碼不歸零編碼v曼切斯特編碼曼切斯特編碼v差分曼切斯特編碼差分曼切斯特編碼v4B/5

16、B編碼編碼34-92不歸零編碼 NRZ（nonreturn-to zero ）正電平表示1，零電平表示0，并且在表示完一個(gè)碼元后，電平毋需回到零缺點(diǎn)是存在發(fā)送方和接收方的同步問題10100110時(shí)鐘脈沖時(shí)鐘脈沖二進(jìn)制二進(jìn)制bit流流不歸零制編碼不歸零制編碼其實(shí)，用不歸零制編碼時(shí)，一個(gè)時(shí)鐘周期可表示兩個(gè)其實(shí)，用不歸零制編碼時(shí)，一個(gè)時(shí)鐘周期可表示兩個(gè)bit所以，不歸零制編碼是效率最高的編碼所以，不歸零制編碼是效率最高的編碼但它不能攜帶時(shí)鐘信號(hào)，且無(wú)法表示沒有數(shù)據(jù)傳輸?shù)荒軘y帶時(shí)鐘信號(hào)，且無(wú)法表示沒有數(shù)據(jù)傳輸35-92數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)傳輸最簡(jiǎn)單的方法是用兩個(gè)不同的電壓信號(hào)值來(lái)表示兩個(gè)二進(jìn)制的數(shù)字

17、數(shù)據(jù)值0和1常用的數(shù)字信號(hào)編碼有：v不歸零編碼不歸零編碼v曼切斯特編碼曼切斯特編碼v差分曼切斯特編碼差分曼切斯特編碼v4B/5B編碼編碼36-92曼切斯特編碼（Manchester encoding） bit中間有信號(hào)低-高跳變?yōu)?01bit中間有信號(hào)中間有信號(hào)高高-低跳變?yōu)榈吞優(yōu)?采用曼切斯特編碼，一個(gè)時(shí)鐘周期只可表示一個(gè)采用曼切斯特編碼，一個(gè)時(shí)鐘周期只可表示一個(gè)bit，并且必須通過兩次采樣才能得到一個(gè)并且必須通過兩次采樣才能得到一個(gè)bit但它能攜帶時(shí)鐘信號(hào)，且可表示沒有數(shù)據(jù)傳輸?shù)軘y帶時(shí)鐘信號(hào)，且可表示沒有數(shù)據(jù)傳輸37-92數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)傳輸最簡(jiǎn)單的方法是用兩個(gè)不同的電壓信號(hào)值來(lái)表

18、示兩個(gè)二進(jìn)制的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)值0和1常用的數(shù)字信號(hào)編碼有：v不歸零編碼不歸零編碼v曼切斯特編碼曼切斯特編碼v差分曼切斯特編碼差分曼切斯特編碼v4B/5B編碼編碼38-92差分曼徹斯特編碼（differential Manchester encoding）bit中間有信號(hào)跳變，中間有信號(hào)跳變，bit與與bit之間也有信號(hào)跳之間也有信號(hào)跳變，表示下一個(gè)變，表示下一個(gè)bit為為0 bit中間有信號(hào)跳變，中間有信號(hào)跳變， bit與與bit之間無(wú)信號(hào)跳之間無(wú)信號(hào)跳變，表示下一個(gè)變，表示下一個(gè)bit為為1 1100特性與曼切斯特編碼相同，但抗干擾性能特性與曼切斯特編碼相同，但抗干擾性能強(qiáng)于曼切斯特編碼強(qiáng)于曼切斯

19、特編碼39-92數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)傳輸最簡(jiǎn)單的方法是用兩個(gè)不同的電壓信號(hào)值來(lái)表示兩個(gè)二進(jìn)制的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)值0和1常用的數(shù)字信號(hào)編碼有：v不歸零編碼不歸零編碼v曼切斯特編碼曼切斯特編碼v差分曼切斯特編碼差分曼切斯特編碼v4B/5B編碼編碼40-924B/5B編碼n不歸零制編碼的一種變種n數(shù)據(jù)流中每4個(gè)bit成一個(gè)組合，并對(duì)應(yīng)為5個(gè)bit的編碼n5B編碼中至少有兩個(gè)1，即保證在傳輸中信號(hào)碼元至少發(fā)生兩次跳變，這是在接收端提取時(shí)鐘信號(hào)所必須的41-9216進(jìn)制數(shù)的4B/5B編碼對(duì)照表 16進(jìn)制數(shù)4bit碼5bit碼16進(jìn)制數(shù)4bit碼5bit碼000001111081000100101000101001

20、91001100112001010100A1010101103001110101B1011101114010001010C1100110105010101011D1101110116011001110E1110111007011101111F111111101發(fā)送端發(fā)送的每發(fā)送端發(fā)送的每4個(gè)個(gè)bit被用被用5個(gè)個(gè)bit表示，接收端采樣表示，接收端采樣5次便可得到次便可得到4個(gè)個(gè)bit，由于每個(gè)，由于每個(gè)5B編碼中至少有兩個(gè)編碼中至少有兩個(gè)1，所以接收端能提取時(shí)鐘信號(hào)，所以接收端能提取時(shí)鐘信號(hào)42-92四種編碼方式的比較n不歸零制編碼的編碼密度最高，接收端一次采樣可得到一個(gè)bit ，即波特率等于

21、比特率，但不能攜帶時(shí)鐘n曼切斯特編碼的編碼密度最低，接收端二次采樣才可得到一個(gè)bit ，即波特率是比特率的兩倍，但每個(gè)bit中都有信號(hào)跳變，即攜帶了時(shí)鐘n差方曼切斯特編碼與曼切斯特編碼基本相同n4B/5B編碼的編碼密度略低于不歸零制編碼，但高于曼切斯特編碼，即波特率是比特率的1.25倍，然而在接收端能提取時(shí)鐘43-92編碼舉例bit流流二進(jìn)制編碼二進(jìn)制編碼曼切斯特編碼曼切斯特編碼差分曼切斯特編碼差分曼切斯特編碼bit與與bit之間有跳變，下一個(gè)之間有跳變，下一個(gè)bit為為0100001011110bit與與bit之間無(wú)跳變，下一個(gè)之間無(wú)跳變，下一個(gè)bit為為144-92數(shù)據(jù)傳輸n數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)在模擬

22、信道上傳輸 n數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)在數(shù)字信道上傳輸 n模擬數(shù)據(jù)在數(shù)字信道上傳輸 45-92模擬數(shù)據(jù)在數(shù)字信道上傳輸采用脈沖編碼調(diào)制PCM技術(shù)（Pulse Code Modulation）PCM以采樣定理為基礎(chǔ) 采樣定理：如果在規(guī)定的時(shí)間間隔內(nèi)，以有效信采樣定理：如果在規(guī)定的時(shí)間間隔內(nèi)，以有效信號(hào)號(hào)f(t)最高頻率的二倍或二倍以上的速率對(duì)該信號(hào)最高頻率的二倍或二倍以上的速率對(duì)該信號(hào)進(jìn)行采樣，則這些采樣值中包含了全部原始信號(hào)進(jìn)行采樣，則這些采樣值中包含了全部原始信號(hào)信息信息46-92采樣、量化和編碼A B C D E F G Ht256192128640ABCDEFGH18824424014480721222

23、0010111100 11110100 11110000 10010000 01010000 01001000 01111100 11001000 47-92話音信道話音信道允許的最高頻率通常為3500Hz如果以8000Hz的采樣頻率對(duì)話音信號(hào)進(jìn)行采樣的話，則在采樣值中包含了話音信號(hào)的完整特征，由此而還原出的話音是完全可理解的和可識(shí)別的 48-92話音信道的數(shù)據(jù)傳輸速率對(duì)于每一個(gè)采樣值還需要用一個(gè)（一位或多位的）二進(jìn)制代碼來(lái)表示，二進(jìn)制代碼的位數(shù)代表了采樣值的量化精度，在主干上，對(duì)每一路話音信號(hào)通常采用8位二進(jìn)制代碼來(lái)表示一個(gè)采樣值，那么，對(duì)話音信號(hào)進(jìn)行PCM編碼后所得到的數(shù)據(jù)傳輸速率為：8

24、bit8000 次采樣次采樣/秒秒64k b/s 49-921.數(shù)字信號(hào)的Fourier分析2.數(shù)據(jù)通信概念3.信道和信道基本參數(shù)4.信道工作方式5.數(shù)據(jù)傳輸6.基帶傳輸和寬帶傳輸基帶傳輸和寬帶傳輸7.異步通信和同步通信異步通信和同步通信8.串行通信和并行通信串行通信和并行通信9.多路復(fù)用技術(shù)基本概念多路復(fù)用技術(shù)基本概念10.電路交換與存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)電路交換與存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)50-92基帶傳輸n信號(hào)源產(chǎn)生的原始電信號(hào)稱為基帶信號(hào)，即：將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)0、1直接用兩種不同的電壓表示，然后送到線路上去傳輸 用于數(shù)字傳輸：局域網(wǎng)，用于數(shù)字傳輸：局域網(wǎng)，50 ，通常傳輸，通常傳輸距離為距離為185 M（細(xì)纜）、（細(xì)纜）、

25、500 M（粗纜）（粗纜） 51-92寬帶傳輸n將基帶信號(hào)進(jìn)行調(diào)制后形成模擬信號(hào)，然后采用頻分復(fù)用技術(shù)實(shí)現(xiàn)寬帶傳輸有線電視網(wǎng)：帶寬可達(dá)有線電視網(wǎng)：帶寬可達(dá)750 MHz，由于以模擬信號(hào)傳輸，由于以模擬信號(hào)傳輸，所以傳輸距離可達(dá)所以傳輸距離可達(dá)100 km 寬帶系統(tǒng)可分為多個(gè)信道，所以模擬和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)可混合使寬帶系統(tǒng)可分為多個(gè)信道，所以模擬和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)可混合使用，但通常需解決數(shù)據(jù)雙向傳輸?shù)膯栴}用，但通常需解決數(shù)據(jù)雙向傳輸?shù)膯栴} 在混合光纖電纜在混合光纖電纜 HFC（Hybrid Fiber Coax）中，頻段）中，頻段54 550 MHz是電視信號(hào)，是電視信號(hào)，550-750 MHz是數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)是數(shù)字

26、數(shù)據(jù)52-921.數(shù)字信號(hào)的Fourier分析2.數(shù)據(jù)通信概念3.信道和信道基本參數(shù)4.信道工作方式5.數(shù)據(jù)傳輸6.基帶傳輸和寬帶傳輸基帶傳輸和寬帶傳輸7.異步通信和同步通信異步通信和同步通信8.串行通信和并行通信串行通信和并行通信9.多路復(fù)用技術(shù)基本概念多路復(fù)用技術(shù)基本概念10.電路交換與存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)電路交換與存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)53-92異步通信與同步通信 在數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信中，一個(gè)最基本的要求是發(fā)送端和接收端之間以某種方式保持位同步，只有保證了位同步才可能保證幀同步，所以接收端必須對(duì)它所接收的數(shù)據(jù)流中每一位進(jìn)行正確的采樣，才能確保數(shù)據(jù)接收的正確性，為此，通信雙方必須遵循同一個(gè)通信規(guī)程，使用相同的位同步方式進(jìn)

27、行數(shù)據(jù)傳輸，根據(jù)通信規(guī)程所定義的位同步方式，可分為異步通信和同步通信兩大類 54-92異步通信 n異步通信是指發(fā)送方和接收方的采樣時(shí)鐘不是同一個(gè)，故名，是以字符為單位的數(shù)據(jù)傳輸，常用的是ASCII字符集n數(shù)據(jù)塊以字符為單位，每個(gè)字符都要附加1位起始位和1位停止位作標(biāo)志，以標(biāo)記字符的開始和結(jié)束n此外，還要附加1位奇偶校驗(yàn)位波特率波特率字符長(zhǎng)度字符長(zhǎng)度奇偶校驗(yàn)奇偶校驗(yàn)停止位長(zhǎng)度停止位長(zhǎng)度 異步通信必須指定的四個(gè)參數(shù)：異步通信必須指定的四個(gè)參數(shù)：55-92同步通信 n同步通信是指發(fā)送方和接收方的采樣時(shí)鐘是同一個(gè)，故名n通常發(fā)送方在發(fā)送數(shù)據(jù)的編碼中包含時(shí)鐘，而接收方則從數(shù)據(jù)流中提取時(shí)鐘用以采樣，所以說

28、雙方所用的時(shí)鐘是同一個(gè)n根據(jù)同步通信規(guī)程，同步通信又分為面向字符的同步通信和面向bit流的同步通信56-92面向字符的同步通信 在面向字符的同步通信中，字符集可用ASCII或EBCDIC，數(shù)據(jù)塊由字符組成，數(shù)據(jù)塊前加一個(gè)或兩個(gè)同步字符SYN用于數(shù)據(jù)塊的同步每個(gè)字符毋需起始位和停止位典型的面向字符的同步通信規(guī)程是典型的面向字符的同步通信規(guī)程是BISYNC與異步通信相類似，必須指定相關(guān)參數(shù)：與異步通信相類似，必須指定相關(guān)參數(shù)：波特率波特率字符長(zhǎng)度字符長(zhǎng)度奇偶校驗(yàn)奇偶校驗(yàn)57-92面向bit流的同步通信 在面向bit流的同步通信中，每個(gè)數(shù)據(jù)塊的頭部和尾部用一個(gè)或多個(gè)特殊的比特序列(如01111110

29、)來(lái)標(biāo)記數(shù)據(jù)塊的開始和結(jié)束，數(shù)據(jù)塊將作為bit流來(lái)處理，而不是作為字符流來(lái)處理典型的面向位流的同步通信規(guī)程是高級(jí)數(shù)據(jù)鏈路控制典型的面向位流的同步通信規(guī)程是高級(jí)數(shù)據(jù)鏈路控制（HDLC）規(guī)程和同步數(shù)據(jù)鏈路控制（）規(guī)程和同步數(shù)據(jù)鏈路控制（SDLC）規(guī)程，）規(guī)程，收發(fā)雙方必須約定的參數(shù)有：收發(fā)雙方必須約定的參數(shù)有：傳輸速率傳輸速率CRC生成多項(xiàng)式生成多項(xiàng)式 等等58-92面向bit流的透明傳輸在面向bit流的同步通信中，為了避免在數(shù)據(jù)塊的數(shù)據(jù)中出現(xiàn)標(biāo)記數(shù)據(jù)塊開始和結(jié)束的特殊位模式(如01111110) ，通常采用位插入法，即發(fā)送端總是檢測(cè)所發(fā)送的數(shù)據(jù)流，每當(dāng)出現(xiàn)連續(xù)的五個(gè)1后便自動(dòng)插入一個(gè)0，接收端在

30、接收數(shù)據(jù)流時(shí)，如果檢測(cè)到連續(xù)五個(gè)1的序列，就檢查其后的一個(gè)bit，若該bit是0，則刪除，若該bit為1，則表示數(shù)據(jù)塊的結(jié)束，轉(zhuǎn)入結(jié)束處理59-921.數(shù)字信號(hào)的Fourier分析2.數(shù)據(jù)通信概念3.信道和信道基本參數(shù)4.信道工作方式方式5.數(shù)據(jù)傳輸6.基帶傳輸和寬帶傳輸基帶傳輸和寬帶傳輸7.異步通信和同步通信異步通信和同步通信8.串行通信和并行通信串行通信和并行通信9.多路復(fù)用技術(shù)基本概念多路復(fù)用技術(shù)基本概念10.電路交換與存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)電路交換與存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)60-92串行通信和并行通信n串行通信： 數(shù)據(jù)按位為單位，以時(shí)間為序n并行通信： 數(shù)據(jù)按字符為單位，以時(shí)間為序61-92典型的串行接口RS-23

31、2CRS-232-C是用于計(jì)算機(jī)或終端與Modem間的物理層協(xié)議，所謂物理層協(xié)議是定義接口的機(jī)械、電氣、功能和過程特性 計(jì)算機(jī)或終端設(shè)備：計(jì)算機(jī)或終端設(shè)備： DTE（data terminal equipment） 調(diào)制解調(diào)器：調(diào)制解調(diào)器： DCE（data circuit-terminating equipment） 62-92RS-232C標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械特性：25針D型插座及相關(guān)的長(zhǎng)、寬、高 25 PIN 9 PIN DTE端為Male DCE端為Female 電氣特性：邏輯0：+12 V 邏輯1：-12 V最長(zhǎng)傳輸距離15 m最大傳輸速率 20k b/s63-92計(jì)算機(jī)或終端通過 RS-232

32、-C接口與調(diào)制解調(diào)器連接 12345678201234567820Frame GroundTransmit DataReceive DataRequest To SendClear To SendData Set ReadySignal GroundCarrier DetectData Terminal Ready調(diào)調(diào)制制解解調(diào)調(diào)器器DCE計(jì)計(jì)算算機(jī)機(jī)或或終終端端DTE64-92計(jì)算機(jī)或終端通過 RS-232-C接口與計(jì)算機(jī)連接Frame GroundTransmit DataReceive DataRequest To SendClear To SendData Set ReadySigna

33、l GroundCarrier DetectData Terminal Ready12345678201234567820計(jì)算機(jī)或終端DTE計(jì)算機(jī)DTE65-92常用的串行接口n常用的串行接口有25pin和9pin兩種25pin9pin功能簡(jiǎn)稱1Frame GroundFG23Transmit DataTxD32Receive DataRxD47Request To SendRTS58Clear To SendCTS66Data Set ReadyDSR75Signal GroundGND81Carrier DetectCD204Data Terminal ReadyDTR66-92并行接口打

34、印機(jī)是常用的并行接口Pin信號(hào)Pin信號(hào)1-STROBE10-ACK2DATA011BUSY3DATA112Paper Empty4DATA213Select5DATA314-Auto Feed6DATA415-ERROR7DATA516-INIT8DATA617-SELECT IN9DATA718-25GROUND67-921.數(shù)字信號(hào)的Fourier分析2.數(shù)據(jù)通信概念3.信道和信道基本參數(shù)4.信道工作方式方式5.數(shù)據(jù)傳輸6.基帶傳輸和寬帶傳輸基帶傳輸和寬帶傳輸7.異步通信和同步通信異步通信和同步通信8.串行通信和并行通信串行通信和并行通信9.多路復(fù)用技術(shù)基本概念多路復(fù)用技術(shù)基本概念10.

35、電路交換與存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)電路交換與存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)68-92多路復(fù)用 無(wú)論是廣域網(wǎng)還是局域網(wǎng)，都存在這樣一個(gè)事實(shí)，即傳輸介質(zhì)的帶寬大于傳輸單一信號(hào)所需的帶寬，為了有效地利用傳輸系統(tǒng)，通常采用多路復(fù)用（Multiplexing）技術(shù)以同時(shí)攜帶多路信號(hào)來(lái)高效率地使用傳輸介質(zhì)，多路復(fù)用主要有兩種：n 頻分多路復(fù)用FDM （Frequency Division Multiplexing）n 時(shí)分多路復(fù)用TDM （Time division Multiplexing） 69-92頻分多路復(fù)用FDMFDM是基于這樣的前提：傳輸介質(zhì)的可用帶寬必須超過各路給定信號(hào)所需帶寬的總和，如果將這幾路信號(hào)中的每路信號(hào)都以不同的載波頻

36、率進(jìn)行調(diào)制，而且各路載波頻率之間留有一定的間隔以使各路信號(hào)帶寬不相互重疊，那么這些信號(hào)就可同時(shí)在介質(zhì)上傳輸 70-92FDM圖示音頻信號(hào)音頻信號(hào)調(diào)制基頻調(diào)制基頻調(diào)制后信號(hào)調(diào)制后信號(hào)信號(hào)的頻分多路復(fù)用信號(hào)的頻分多路復(fù)用71-92FDM圖示（續(xù)）通道通道1通道通道260 64 68 72頻率（頻率（kHz）通道通道3300 3100Hz通道通道1 通道通道2 通道通道3頻率頻率（kHz）60 64 68 72Tnbm P138 Fig. 2-31 (a)、(b)、(c)72-92多路復(fù)用 無(wú)論是廣域網(wǎng)還是局域網(wǎng)，都存在這樣一個(gè)事實(shí)，即傳輸介質(zhì)的帶寬大于傳輸單一信號(hào)所需的帶寬，為了有效地利用傳輸系統(tǒng)

37、，通常采用多路復(fù)用（Multiplexing）技術(shù)以同時(shí)攜帶多路信號(hào)來(lái)高效率地使用傳輸介質(zhì)，多路復(fù)用主要有兩種：n 頻分多路復(fù)用FDM （Frequency Division Multiplexing）n 時(shí)分多路復(fù)用TDM （Time division Multiplexing） 73-92時(shí)分多路復(fù)用TDM每個(gè)信號(hào)按時(shí)間先后輪流交替地使用單一信道，那么，多個(gè)數(shù)字信號(hào)在宏觀上可認(rèn)為是同時(shí)進(jìn)行傳輸，對(duì)單一信道的交替使用可以按位、字節(jié)或塊等為單位來(lái)進(jìn)行 74-92TDM圖示多路多路復(fù)用復(fù)用部件部件通道通道D多路多路復(fù)用復(fù)用部件部件物理主干物理主干通道通道C通道通道B通道通道AD9 D8 D7 D

38、6C9 C8 C7 C6B9 B8 B7 B6A9 A8 A7 A6D5 C5 B5 A5 D4 C4 B4 A4ti+7ti+6ti+5ti+4ti+3ti+2ti+1tiD3 D2 D1 D0C3 C2 C1 C0B3 B2 B1 B0A3 A2 A1 A0幀幀75-92TDM的同步和異步n時(shí)間片與輸入裝置一一對(duì)應(yīng)，即同步n如某個(gè)時(shí)間片對(duì)應(yīng)的輸入裝置無(wú)數(shù)據(jù)發(fā)送，則該時(shí)間片空閑（浪費(fèi)）n傳輸介質(zhì)的傳輸速率不能低于各個(gè)輸入信號(hào)的數(shù)據(jù)速率之和 同步同步TDM76-92同步TDM圖示通道通道D物理主干物理主干 A3 D2 C2D1A2C1 B1 A1 A4 A3A2 A1通道通道C通道通道B通道通

39、道AB2B1C3 C2C1 D3D2 D1 ADCBADCBADCBA幀77-92TDM的同步和異步n時(shí)間片是按需動(dòng)態(tài)分配的n時(shí)間片與輸入裝置之間沒有對(duì)應(yīng)關(guān)系，任何一個(gè)時(shí)間片都可以被用于傳輸任何一路輸入信號(hào)n在傳輸?shù)臄?shù)據(jù)單元中必須包含地址信息，以便尋址目的節(jié)點(diǎn)n傳輸介質(zhì)的傳輸速率只要不低于各個(gè)輸入信號(hào)的平均數(shù)據(jù)速率即可n異步TDM又稱為統(tǒng)計(jì)TDM（STDM） 異步（統(tǒng)計(jì)）異步（統(tǒng)計(jì)）TDM78-92異步TDM圖示通道通道D物理主干物理主干 D3 A4 C3 B2 A3 D2 C2 D1 A2 C1 B1 A1 A4 A3A2 A1通道通道C通道通道B通道通道AB2B1C3 C2C1 D3D2

40、D1由于每個(gè)時(shí)間片傳輸?shù)臄?shù)據(jù)中由于每個(gè)時(shí)間片傳輸?shù)臄?shù)據(jù)中必須包含地址域，所以在提高必須包含地址域，所以在提高傳輸介質(zhì)利用率的同時(shí)，也降傳輸介質(zhì)利用率的同時(shí)，也降低了有效數(shù)據(jù)的傳輸率低了有效數(shù)據(jù)的傳輸率79-92傳輸介質(zhì)與信道 n傳輸介質(zhì)與信道是不同范疇的概念n傳輸介質(zhì)是指?jìng)鬏斝盘?hào)的物理載體n信道則提供了傳輸某種信號(hào)所需的帶寬，著重體現(xiàn)介質(zhì)的邏輯特性n一根傳輸介質(zhì)可能同時(shí)提供多個(gè)信道n一個(gè)信道也可能由多根傳輸介質(zhì)級(jí)聯(lián)而成 80-921.數(shù)字信號(hào)的Fourier分析2.數(shù)據(jù)通信概念3.信道和信道基本參數(shù)4.信道工作方式方式5.數(shù)據(jù)傳輸6.基帶傳輸和寬帶傳輸基帶傳輸和寬帶傳輸7.異步通信和同步通信異步通信和同步通信8.串行通信和并行通信串行通信和并行通信9.多路復(fù)用技術(shù)基本概念多路復(fù)用技術(shù)基本概念10.電路交換與存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)電路交換與存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)81-92交換技術(shù)n電路交換（電話） n報(bào)文交換（電報(bào)）n分組交換82-92電路交換（電話）n在數(shù)據(jù)傳輸前，必須建立一