《計算機網(wǎng)絡基礎》第章 數(shù)據(jù)通信基礎new

計算機網(wǎng)絡基礎第2章數(shù)據(jù)通信基礎08十二月20221數(shù)據(jù)通信概述數(shù)據(jù)通信基礎數(shù)據(jù)編碼技術與調制解調本講內容08十二月20222數(shù)據(jù)傳輸同步方式多路復用技術差錯控制技術數(shù)據(jù)交換技術

31、數(shù)據(jù)通訊概述1)基本概念數(shù)據(jù)、信號、信號帶寬；數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)通信、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)信道、碼元、數(shù)據(jù)包和數(shù)據(jù)幀、數(shù)據(jù)傳輸速率、出錯率

4簡單通信模型

5數(shù)字通信模型

6數(shù)字通信模型優(yōu)點抗干擾能力強可靠性高（利用差錯控制技術）信息安全度高（容易加密）可傳遞各種信息，靈活適用方便計算機處理

72、數(shù)據(jù)傳輸同步方式異步傳輸方式同步傳輸方式

面向字符的面向比特的

83、數(shù)據(jù)編碼技術與調制解調通信系統(tǒng)的四種數(shù)據(jù)變換模擬數(shù)據(jù)/模擬信道，可直接傳輸數(shù)字數(shù)據(jù)/模擬信道，需要變換。模擬數(shù)據(jù)/數(shù)字信道，需要變換。數(shù)字數(shù)據(jù)/數(shù)字信道，可直接傳輸生成兩種傳輸方式（詳見下頁）

9兩種傳輸方式1）基帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字數(shù)據(jù)變換為數(shù)字信號傳輸?shù)姆绞?）寬帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字數(shù)據(jù)變換為模擬信號的方式

101）基帶傳輸系統(tǒng)結構11常見的兩種種基帶編碼碼方法不歸零編碼碼（NRZ）曼徹斯特編編碼12不歸零編碼碼（NRZ）正、負電平平分別對應應二進制數(shù)數(shù)字的1，0，脈沖波形形的有、無無或正、負負都占據(jù)一一碼元的全全部時間（（因此，不不歸零碼又又稱為全寬寬碼），電電脈沖之間間無間隔，，當連續(xù)發(fā)發(fā)送“0”碼或連續(xù)發(fā)發(fā)送“1”碼時不易識識別13不歸零脈沖沖14曼徹斯特編編碼曼徹斯特編編碼是將每每一位碼元元分成兩個個相等的間間隔，每一一位的中間間有一個跳跳變，從高高電平跳變變到低電平平表示0，從低電平平跳變到高高電平表示示1。中間的跳跳變可作為為時鐘信號號和數(shù)據(jù)信信號，這樣樣有利于接接收端提取取同步信號號。15曼徹斯特編編碼162）寬帶傳輸系統(tǒng)17寬帶傳輸三種形式幅移鍵控法法（ASK）頻移鍵控法法（FSK）相移鍵控法法（PSK）18幅移鍵控法法（ASK）在幅移鍵控控（ASK）方式下，，用載波頻頻率的兩個個不同的振振幅來表示示兩個二進進制值。即即用振幅恒恒定載波的的存在來表表示二進制制數(shù)字“1”，而用振幅幅為0來表示另一一個二進制制數(shù)字“0”。幅移鍵控控方式技術術簡單，實實現(xiàn)容易，，但卻易受受干擾影響響，因此，，是一種效效率相當?shù)偷偷恼{制技技術。19頻移鍵控法法（FSK）在頻移鍵控控（FSK）方式下，，用載波頻頻率附近的的兩個不同同頻率來表表示兩個二二進制值。。這種方案案比起幅移移鍵控方式式來，不容容易受干擾擾的影響。。這種方式式一般用于于高頻（3～30兆）的無線線電傳輸，，它甚至也也能用于較較高頻率使使用同軸電電纜的局部部網(wǎng)絡，是是目前較常常見的調制制方法之一一。20相移鍵控法法（PSK）在相移鍵控控（PSK）方式下，，利用載波波信號的相相位移動來來表示數(shù)據(jù)據(jù)，也可以以使用多于于兩相的位位移。相移移鍵控技術術有較強的的抗干擾能能力，而且且比頻移鍵鍵控方式更更有效。21三種調制方方式示意圖圖224、多路復用技技術多路復用技技術是一種種將兩個或或多個彼此此相互獨立立的信號合合并為一個個復合信號號，在一條條公用信道道上進行傳傳輸?shù)姆椒ǚā?3多路復用技技術的優(yōu)點點只需一條通通信線路，，所需的傳傳輸介質較較少，且傳傳輸介質的的容量可以以得到充分分利用。由于節(jié)省了了不必要的的傳輸線路路投資，大大大地降低低了設備費費用。多路復用系系統(tǒng)對用戶戶是透明的的，提高了了通信系統(tǒng)統(tǒng)的工作效效率。24常用的多路路復用技術術頻分多路復復用技術時分多路復復用技術波分多路復復用技術碼分多路復復用技術25頻分多路復復用技術26時分多路復復用技術27波分多路復復用技術28碼分多路復復用技術碼分多路復復用技術CDMA也稱為碼分分多址技術術，CDMA基于碼型分分割信道，，每一個用用戶分配一一個地址碼碼，這些地地址碼碼型型互不重疊疊，以區(qū)分分每個用戶戶。所有用用戶共享信信道的頻率率和時間資資源。295、差差錯錯控控制制技術術通常常從從兩兩方方面面入入手手：：1）改改善善通信信系系統(tǒng)統(tǒng)的的物物理理信信道道性性能能的的方方法法2）運運用用差錯錯控控制制方方法法301）改改善善通信信系系統(tǒng)統(tǒng)的的物物理理信信道道盡量量選選擇擇質質量量好好的的傳傳輸輸線線路路，，采采取取有有效效的的屏屏蔽蔽措措施施，，以以改改善善其其電電氣氣性性能能和和傳傳輸輸特特性性；；適當當增增大大發(fā)發(fā)送送信信號號的的功功率率；；選擇擇抗抗干干擾擾性性強強的的調調制制解解調調方方案案；；匹配配濾濾波波接接收收，，最最大大限限度度地地抑抑制制隨隨機機干干擾擾。。312）運運用用差錯錯控控制制方方法法差錯錯控控制制概述述常見見的幾幾種種差差錯錯控控制制編編碼碼32產生生差錯錯的的原原因因突發(fā)發(fā)干干擾擾隨機機干干擾擾混合合干干擾擾差錯錯控控制制方法法前向向糾糾錯錯檢錯錯重重發(fā)發(fā)混合合差差錯錯控控制制反饋饋檢檢驗驗33幾種種差差錯錯控控制制編編碼碼1.奇偶偶校校驗驗碼碼2.循環(huán)環(huán)冗冗余余碼碼34奇偶偶校校驗驗碼碼奇偶偶校校驗驗碼碼是是一一種種簡簡單單的的檢檢錯錯碼碼，，其其編編碼碼原原理理是是通通過過增增加加冗冗余余位位使使字字符符中中““1””的個個數(shù)數(shù)保保持持為為奇奇數(shù)數(shù)（（奇奇校校驗驗））或或者者偶偶數(shù)數(shù)（（偶偶校校驗驗））。。奇偶偶校校驗驗碼碼分分為為垂垂直直奇奇偶偶校校驗驗碼碼、、水水平平奇奇偶偶校校驗驗碼碼、、水水平平垂垂直直奇奇偶偶校校驗驗碼碼等等35循環(huán)環(huán)冗冗余余碼碼給定定K(x)和G(x)求其其（（n，k）循循環(huán)環(huán)冗冗余余碼碼的的過過程程可可歸歸納納為為以以下下三三個個步步驟驟：：①用xn-k乘以以K(x)。②用xn-kK(x)除G(x)得到到余余式式R(x)。③將多多項項式式R(x)對應應的的（（n-k）位位冗冗余余位位rn-k-1rn-k-2…r1r0附加加在在信信息息位位后后面面，，則則編編碼碼器器輸輸出出的的碼碼多多項項式式為為xn-kK(x)+R(x)。366、數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)交交換換技技術術網(wǎng)絡絡交交換換技技術術是是指指在在任任意意拓拓撲撲結結構構的的數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)通通信信網(wǎng)網(wǎng)絡絡中中，，通通過過網(wǎng)網(wǎng)絡絡結結點點的的某某種種轉轉換換方方式式實實現(xiàn)現(xiàn)任任意意兩兩個個或或多多個個系系統(tǒng)統(tǒng)之之間間連連接接的的技技術術。。3738線路路交交換換技技術術在數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)傳傳輸輸之之前前，，首首先先由由源源系系統(tǒng)統(tǒng)發(fā)發(fā)出出連連接接請請求求，，在在源源系系統(tǒng)統(tǒng)和和目目的的系系統(tǒng)統(tǒng)之之間間建建立立起起一一個個專專用用的的物物理理通通路路，，然然后后進進行行數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)傳傳輸輸。。在在整整個個數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)傳傳輸輸期期間間，，源源系系統(tǒng)統(tǒng)和和目目的的系系統(tǒng)統(tǒng)始始終終占占用用這這個個物物理理通通路路，，直直到到數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)傳傳輸輸結結束束，，才才釋釋放放該該通通路路。。當當兩兩個個相相鄰鄰結結點點間間的的通通信信容容量量很很大大時時，，可可在在兩兩結結點點間間同同時時存存在在多多個個物物理理鏈鏈路路。。線線路路交交換換通通常常包包括括線線路路建建立立、、數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)傳傳輸輸、、線線路路拆拆除除三三個個階階段段39存儲儲交交換換技技術術存儲儲轉轉發(fā)發(fā)交交換換的的原原理理是是在在交交換換設設備備的的控控制制下下，，使使輸輸入入信信息息先先存存入入緩緩沖沖存存儲儲器器，，并并相相應應進進行行一一些些必必要要的的處處理理，，待待指指定定輸輸出出線線路路有有空空閑閑時時，，再再把把這這段段信信息息轉轉發(fā)發(fā)出出去去。。存儲儲交交換換分分為為:報文文交交換換分組組交交換換。。40報文文交交換換報文文交交換換方方式式以以一一個個完完整整的的報報文文為為單單位位，，一一次次傳傳送送一一個個報報文文在報報文文交交換換過過程程中中，，每每個個交交換換結結點點獨獨立立地地為為每每個個報報文文進進行行路路由由選選擇擇，，并并傳傳輸輸給給下下一一個個結結點點，，直直至至到到達達目目的的系系統(tǒng)統(tǒng)。。特點點：：各條條信信息息通通路路的的數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)傳傳輸輸速速率率可可以以不不相相同同，，因因而而兩兩端端系系統(tǒng)統(tǒng)也也可可工工作作于于不不同同的的速速率率。。差錯錯控控制制由由各各條條信信息息通通路路負負責責，，簡簡化化了了兩兩端端系系統(tǒng)統(tǒng)的的設設備備。。任何時刻一個個報文只