通信技術(shù)和數(shù)據(jù)通信類型講解

1、通信技術(shù)和數(shù)據(jù)通信類型講解3.1 數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)3.2 數(shù)據(jù)傳輸原理3.3 傳輸信道及通信介質(zhì)3.4 交換方式3.5 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)3.6 綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)3.7 寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)與ATM3.8 電纜調(diào)制解調(diào)器與非對稱用戶數(shù)字線ADSL3.9 無線移動通信技術(shù)3.1 數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)通信系統(tǒng) 數(shù)據(jù)（Data）：對客觀事實(shí)的描述與記載的符號。數(shù)據(jù)可以是數(shù)字、文字、聲音、圖形、圖像等形式。 信息（Information）：數(shù)據(jù)的集合、含義和解釋。 信號（Signal）：數(shù)據(jù)的電磁波表示或稱電子編碼。返回目錄3.1.1 模擬通信與數(shù)字通信的基本概念 模擬數(shù)據(jù)是連續(xù)的值，如聲音就是連續(xù)變化的波形。而

2、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)是離散的值，比如整數(shù)。 注意：模擬信號只能在模擬信道上傳送，數(shù)字信號只能在數(shù)字信道上傳送，而數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)可經(jīng)過數(shù)模變換在模擬信道上傳輸，模擬數(shù)據(jù)則可經(jīng)過模數(shù)變換在數(shù)字信道上傳輸。3.1.2 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的構(gòu)成 數(shù)據(jù)通信是一種通過計算機(jī)或其他數(shù)據(jù)裝置與通信線路，完成數(shù)據(jù)編碼信號的傳輸、轉(zhuǎn)接、存儲和處理的通信技術(shù)。 3.1.3 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)圖3-4 信號的頻譜圖ff2 所謂頻譜是指組成周期信號各次諧波的振幅按頻率的分布圖。這種頻譜圖以頻率f為橫坐標(biāo)，相應(yīng)各次諧波的幅值u為縱坐標(biāo)，如圖3-4所示。 頻譜圖中諧波的最高頻率fh與最低頻率fl 之差（fh fl）叫信號的頻帶寬度，簡稱信

3、號的帶寬。 幅度頻率圖3-5 信道帶寬幾個技術(shù)指標(biāo) :1波特率、數(shù)據(jù)速率2誤碼率3信道延遲3.2 數(shù)據(jù)傳輸原理3.2.1 數(shù)據(jù)傳輸方式1串行通信和并行通信 串行通信時，每次由源端發(fā)往目的端的數(shù)據(jù)只有一位，數(shù)據(jù)流是一位一位地傳送，源端與目的端之間只需要一根傳輸線。 返回目錄2單工、半雙工和全雙工通信 單工方式，信息只能在一個方向上傳送。發(fā)送方只能發(fā)送，不能接收。 半雙工方式，通信雙方可以交替發(fā)送和接收信息，但不能同時發(fā)送和接收。 全雙工方式，是一種可以同時進(jìn)行雙向信息傳送的通信方式。 1bit 7bit 1bit 1bit 起始位 字 符 校驗(yàn) 終止位3同步傳輸和異步傳輸（1）異步傳輸圖3-6

4、異步傳輸（2）同步傳輸SYN SYN 多個字符 結(jié)束控制符圖3-7 異步傳輸4基帶傳輸、寬帶傳輸 基帶傳輸通常用于數(shù)字信號傳輸，傳輸距離可達(dá)幾公里，傳輸介質(zhì)可采用雙絞線或同軸電纜。3.2.2 多路復(fù)用技術(shù) 三種最常用的多路復(fù)用技術(shù)為：頻分多路復(fù)用（Frequency Division Multiplexing，F(xiàn)DM）、時分多路復(fù)用（Time Division Multiplexing，TDM）和波分多路復(fù)用（Wavelength Division Multiplexing，WDM）。1頻分多路復(fù)用(FDM)2時分多路復(fù)用(TDM)3波分多路復(fù)用(WDM)3.2.3 差錯控制 差錯控制首先要進(jìn)

5、行差錯控制編碼，一般采用抗干擾編碼或糾錯編碼。 1奇偶校驗(yàn)碼2方塊碼3定比碼4循環(huán)冗余碼3.3 傳輸信道及通信介質(zhì)3.3.1 雙絞線 雙絞線由兩根相互絕緣并絞扭在一起的銅導(dǎo)線對組成。 雙絞線按其是否有屏蔽可以分為屏蔽雙絞線（Shielded Twist Pairs，STP）。返回目錄3.3.2 同軸電纜 同軸電纜也由一對導(dǎo)體組成，其內(nèi)導(dǎo)體為銅質(zhì)導(dǎo)線，外包一層絕緣材料，再外邊為網(wǎng)狀編織細(xì)銅絲組成的外導(dǎo)體，最外層是保護(hù)性塑料外套。 3.3.3 光纖 光纖即光導(dǎo)纖維，它的內(nèi)層是能傳導(dǎo)光波的玻璃纖維，外層加比玻璃折射率低的材料作保護(hù)層。 光源可以采用兩種發(fā)光管。采用發(fā)光二極管LED（Light-Emi

6、tting Diode）時產(chǎn)生可見光，光波在光導(dǎo)纖維中以多種角度不斷反射式傳播前進(jìn)，這種光纖稱多模光纖。 若采用激光二極管ILD（Injection Laser Diode）產(chǎn)生的是激光，再將光纖直徑減小到只有一個光的波長，則光線可以無反射地一直向前傳播，這種光纖稱單模光纖。 3.3.4 無線通信介質(zhì) 無線通信介質(zhì)指的是不須通過線纜，通過空間傳輸信號。包括微波、激光、紅外線和短波等幾種。 微波通信的載波頻率為2GHz40GHz，因?yàn)轭l率高，故而可以同時高速傳遞大量信息。 大氣激光通信是利用大氣作為傳輸媒質(zhì)的激光通信。 紅外線數(shù)據(jù)通信技術(shù) 利用紅外線來傳輸信號，在發(fā)送端設(shè)有紅外線發(fā)送器，接收端設(shè)

7、有紅外線接收器。 短波通信是利用波長為10010m（頻率為330MHz）的電磁波進(jìn)行的無線電通信，又稱高頻通信。3.4 交換方式圖3-12 交換網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖 通信網(wǎng)絡(luò)一般可按拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分成廣播通信網(wǎng)、交換通信網(wǎng)兩種類型。交換通信網(wǎng)的結(jié)構(gòu)如圖3-12所示。返回目錄 目前廣泛采用的交換技術(shù)可分為兩大類。第一類是電路交換，也稱線路交換，通信時在節(jié)點(diǎn)內(nèi)部為數(shù)據(jù)流建立專用的傳輸通路；第二類是存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換，節(jié)點(diǎn)先將傳入的數(shù)據(jù)流按傳輸單元存儲起來，選擇好合適的鏈路后將其轉(zhuǎn)發(fā)出去，為信息流提供一條邏輯上的傳輸通路。 3.4.1 電路交換 電路交換通信的實(shí)現(xiàn)包括三個階段。1線路建立 通過呼叫過程完成發(fā)送方到接收

8、方之間各個節(jié)點(diǎn)間的連接，建立一條端到端的專用連接電路。2數(shù)據(jù)傳輸 在建立好的專用電路上傳輸數(shù)據(jù)。3線路拆除 數(shù)據(jù)傳輸完成后，拆除線路連接，釋放占用的節(jié)點(diǎn)、信道等相應(yīng)的資源。 3.4.2 分組交換 報文交換（Message Switching）的傳送方法。報文交換不需要在通信雙方之間建立專用通路，傳送方法采用存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式，發(fā)送方主機(jī)將數(shù)據(jù)組成一定大小的報文，并附上目的地址，交由公共交換網(wǎng)各節(jié)點(diǎn)逐站存儲轉(zhuǎn)發(fā)，最終到達(dá)目的端。 1虛電路方式2數(shù)據(jù)報方式3兩種方式的特點(diǎn)3.5 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng) 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)（DDN）是利用數(shù)字傳輸通道（光纖、數(shù)字微波、衛(wèi)星）和數(shù)字交叉復(fù)用節(jié)點(diǎn)組成的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸網(wǎng)，可以為用戶提

9、供各種速率的高質(zhì)量數(shù)字專用電路和其他新業(yè)務(wù)，以滿足用戶多媒體通信和組建中高速計算機(jī)通信網(wǎng)的需要。 DDN的顯著特點(diǎn)是采用數(shù)字電路、傳輸質(zhì)量高，時延小，通信速率可根據(jù)需要選擇；電路可自動迂回，可靠性高；一線可以多用，既可以通話、傳真、傳送數(shù)據(jù)，還可以組建會議電視系統(tǒng)，開放幀中繼業(yè)務(wù)，做多媒體服務(wù)，或組建自己的虛擬專用網(wǎng)絡(luò)。返回目錄3.5.1 DDN的基本原理 DDN的基本業(yè)務(wù)就是向客戶提供多種速率的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)專線服務(wù)，可以提供，N64（N=131）及2048kbit/s速率的全透明的專用電路，在某些限定情況下，還可以提供其它速率，例如8kbit/s、16kbit/s、32kbit/s、48kbit

10、/s、56kbit/s等。DDN有以下幾個特點(diǎn)。 DDN是透明傳輸網(wǎng)。 DDN是同步數(shù)據(jù)網(wǎng)。 DDN傳輸速率高，網(wǎng)絡(luò)時延小。 DDN可提供靈活的連接方式。3.5.2 DDN在計算機(jī)通信網(wǎng)中的應(yīng)用DDN提供的各種通信業(yè)務(wù)主要應(yīng)用情況如下。1一點(diǎn)對多點(diǎn)通信業(yè)務(wù)2話音G3傳真業(yè)務(wù)3VPN業(yè)務(wù)4幀中繼業(yè)務(wù)3.6 綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)3.6.1 ISDN的基本概念 ISDN（Integrated Services Digital Network）即為綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)。 ISDN是數(shù)字的多路復(fù)用的用戶線路，它分為窄帶ISDN（N-ISDN）與寬帶ISDN（B-ISDN）。 返回目錄3.6.2 ISDN在計算機(jī)通信

11、網(wǎng)中的應(yīng)用 ISDN在計算機(jī)通信網(wǎng)中的應(yīng)用范圍非常廣泛，主要的應(yīng)用領(lǐng)域有局域網(wǎng)、居家辦公、上網(wǎng)、電子購物、遠(yuǎn)程自動讀表、遠(yuǎn)程教學(xué)、遠(yuǎn)程醫(yī)療、商業(yè)銷售點(diǎn)（POS）系統(tǒng)、證券交易、會議電視等。3.7 寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)與ATM3.7.1 寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)的基本概念 寬帶業(yè)務(wù)是相對于窄帶業(yè)務(wù)而言的，一般來說，對于速率低于2Mbit/s的通信業(yè)務(wù)稱窄帶業(yè)務(wù)，如電話網(wǎng)、N-ISDN所提供的業(yè)務(wù)。對于高于2Mbit/s的通信業(yè)務(wù)，如幀中繼業(yè)務(wù)、交換型多Mbit/s數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)（SMDS）、TV會議等稱寬帶通信業(yè)務(wù)。B-ISDN可提供64kbit/s150Mbit/s甚至600Mbit/s的各種速率業(yè)務(wù)。返回

12、目錄3.7.2 ATM基本原理 ATM（Asynchronous Transfer Mode，異步轉(zhuǎn)移模式）是一種能高速傳遞綜合業(yè)務(wù)信息、效率高、控制靈活、新穎的信息傳遞模式。 ATM信元由53B長度構(gòu)成，其中5B是信頭，48B是信息域，在線路上傳輸?shù)男畔⒍际茿TM信元。 ATM信號是一種異步時分信號（依靠標(biāo)志碼來區(qū)分各路信號），其交換方式稱作異步時分交換，它是通過改變標(biāo)志碼（在ATM中包含于信元的信頭中）來完成交換的。 ATM采用虛連接的方式工作，按需占據(jù)帶寬，其技術(shù)特點(diǎn)為傳輸線路質(zhì)量高，不需要逐段進(jìn)行差錯控制；交換速率高，容量大；信元長度小，時延小；實(shí)時性較好；靈活性大。 ATM網(wǎng)絡(luò)以靈活

13、的帶寬分配和服務(wù)質(zhì)量來保證支持各種類型的業(yè)務(wù)。 ATM技術(shù)主要特點(diǎn)如下所述。 易于硬件實(shí)現(xiàn)。 帶寬按需分配。 服務(wù)質(zhì)量保證。 多速率接口及高速率接口。 簡化交換過程。 3.7.3 ATM在計算機(jī)通信網(wǎng)中的應(yīng)用 與現(xiàn)有的數(shù)據(jù)通信方式相比，ATM在提供電信業(yè)務(wù)能力方面進(jìn)展很快，它不僅可以提供大量的比特率業(yè)務(wù)，而且還提供了將不同業(yè)務(wù)綜合成一種通用方法的可能性。 3.8 電纜調(diào)制解調(diào)器與非對稱用戶數(shù)字線ADSL3.8.1 電纜調(diào)制解調(diào)器 電纜調(diào)制解調(diào)器（Cable Modem）是一種將數(shù)據(jù)終端設(shè)備（計算機(jī)）連接到有線電視網(wǎng)（Cable TV），以使用戶能進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，訪問Internet等信息資源的設(shè)

14、備。 上游信道帶寬一般為200kbit/s2Mbit/s，最高可達(dá)10Mbit/s。 下游信道的帶寬一般為3Mbit/s10Mbit/s之間，最高可達(dá)36Mbit/s。 返回目錄3.8.2 xDSL技術(shù) 數(shù)字用戶線路DSL（Digital Subscriber Line）是一種不斷發(fā)展的先進(jìn)的調(diào)制接入技術(shù)。 DSL的接入可按上行信道（用戶到網(wǎng)絡(luò)）和下行信道（網(wǎng)絡(luò)到用戶）的速率判別分為對稱方式和非對稱方式。 3.8.3 ADSL原理及特點(diǎn) ADSL調(diào)制解調(diào)技術(shù)的主要技術(shù)特點(diǎn)在于：ADSL技術(shù)利用現(xiàn)有電話銅線基礎(chǔ)設(shè)施幾乎就能為所有家庭和企業(yè)提供各種電信服務(wù)，允許用戶以比今天最新的128k“一線通”

15、或56kModem高60倍或100倍左右的速率通過數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)或Internet以及相關(guān)服務(wù)進(jìn)行交互式通信。 ADSL的調(diào)制技術(shù)是ADSL的關(guān)鍵所在。在ADSL調(diào)制技術(shù)中，一般均使用高速數(shù)字信號處理技術(shù)和性能更佳的傳輸碼型，用以獲得傳輸中的高速率和遠(yuǎn)距離。 就目前技術(shù)，ADSL在一條電話線上，從電信網(wǎng)絡(luò)提供商到用戶的下行速率范圍一般為8Mbit/s，而反向的上行速率則是16kbit/s640kbit/s，所對應(yīng)的最大傳輸距離為5km。 3.9 無線移動通信技術(shù) 移動通信（Mobile Communication）可以說是目前通信領(lǐng)域中增長最快者之一。 3.9.1 移動通信概念及其發(fā)展過程 移動通信的含義是指通信雙方至少有一方在運(yùn)動中進(jìn)行信息交換，如移動體（車輛、船舶、飛機(jī)或行人）與固定點(diǎn)之