數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)課件

第2章數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)2.1數(shù)據(jù)通信的基本概念2.2信道特性2.3傳輸介質(zhì)2.4數(shù)據(jù)編碼2.5數(shù)字調(diào)制

第2章數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)2.1數(shù)據(jù)通信的基本概念12.1數(shù)據(jù)通信的基本概念2.1.1數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)

通信的目的就是傳遞信息，通信中產(chǎn)生和發(fā)送信息的一端叫做信源，接收信息的一端叫做信宿，信源和信宿之間的通信線路稱為信道。2.1數(shù)據(jù)通信的基本概念2.1.1數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)2網(wǎng)絡(luò)工程師的主要考核內(nèi)容基本概念的理解:例如:信道、信道帶寬、信道容量、傳輸延遲和誤碼率幾個(gè)重要公式的理解與應(yīng)用例如：香農(nóng)定理、奈奎斯特定理、數(shù)據(jù)傳輸速率與波特率網(wǎng)絡(luò)工程師的主要考核內(nèi)容基本概念的理解:32.1.2數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)

信息的傳遞是通過通信系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的，通信系統(tǒng)的基本模型共有五個(gè)基本組件，即發(fā)送設(shè)備、接受設(shè)備、發(fā)送機(jī)、信道和接收機(jī)。其中，把除去兩端設(shè)備的部分叫做信息傳輸系統(tǒng)。信息傳輸通信系統(tǒng)由三個(gè)主要部分組成信源（發(fā)送機(jī)）、信宿（接收機(jī)）和信道。2.1.2數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)4信源變換噪聲信道變換信宿圖2-1數(shù)據(jù)通信模型信源變換噪聲信道變換信宿圖2-1數(shù)據(jù)通信模型51信源和信宿信源就是信息的發(fā)送端，是發(fā)出待傳送信息的人或設(shè)備；信宿就是信息的接收端，是接收所傳送信息的人或設(shè)備。2信道信道本身也可以是模擬的或數(shù)字方式的，用以傳輸模擬信號的信道叫做模擬信道，用以傳輸數(shù)字信號的信道叫做數(shù)字信道。1信源和信宿63信號變換器信號變換器的作用是將信源發(fā)出的信息變換成適合在信道上傳輸?shù)男盘枴Ｓ捎诰W(wǎng)絡(luò)中絕大多數(shù)信息都是雙向傳輸?shù)?，所以在大多?shù)情況下，信源也作信宿，信宿也作信源；編碼器也具有譯碼功能，譯碼器也應(yīng)能編碼，因此合并通稱為編碼譯碼器；同樣調(diào)制器也能解調(diào)，解調(diào)器也可調(diào)制，因此合并通稱為調(diào)制解調(diào)器。3信號變換器74噪聲源一個(gè)通信系統(tǒng)不可避免地存在噪聲干擾,為了研究問題方便,把它們等效與一個(gè)作用于信道上的噪聲源。5數(shù)字通信與模擬通信系統(tǒng)根據(jù)信號的不同，數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)可以分為數(shù)字通信系統(tǒng)和模擬通信系統(tǒng)。利用數(shù)字信號傳遞信息的通信系統(tǒng)叫做數(shù)字通信系統(tǒng)，利用模擬信號傳遞信息的通信系統(tǒng)叫做模擬通信系統(tǒng)。數(shù)據(jù)傳輸是數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的基礎(chǔ)4噪聲源8模擬信號是指其幅度隨時(shí)間而連續(xù)變化的信號。正弦信號是典型的模擬信號，普通電視里的圖像和語音信號，也是模擬信號。模擬信號有兩個(gè)主要參數(shù)：振幅A和頻率f。振幅A反映了信號的強(qiáng)度，對于聲音信號來說，就是聲音的大??；而頻率f反映了振動(dòng)的快慢，對于聲音來說，是高、低音的區(qū)別。91.2模擬信號與數(shù)字信號模擬信號是指其幅度隨時(shí)間而連續(xù)變化的信號。正弦信號是典型的模9電視掃描場電視掃描場10模擬信號模擬信號11數(shù)字信號數(shù)字信號12數(shù)字信號數(shù)字信號13模擬與數(shù)字的特點(diǎn)模擬：波動(dòng)性；持續(xù)變化；反映事物的本質(zhì)；在電信業(yè)已經(jīng)被廣泛；使用超過100年；數(shù)字：離散性；躍變性；設(shè)備性能先進(jìn)；較為便宜；模擬與數(shù)字的特點(diǎn)14數(shù)據(jù)傳輸：數(shù)據(jù)傳輸：15162.3數(shù)據(jù)編碼與傳輸技術(shù)數(shù)據(jù)通信是在信源與信宿之間進(jìn)行信息交流。用模擬信道進(jìn)行的數(shù)據(jù)通信稱為模擬數(shù)據(jù)通信用數(shù)字信道進(jìn)行的數(shù)據(jù)通信稱為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信。162.3數(shù)據(jù)編碼與傳輸技術(shù)數(shù)據(jù)通信是在信源與信宿之16172.3.1－模擬數(shù)據(jù)通信模擬信道傳輸模擬數(shù)據(jù)典型的例子是聲音在普通電話系統(tǒng)中的傳輸。模擬信道傳輸數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)典型的例子是通過電話系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)計(jì)算機(jī)（數(shù)字設(shè)備）之間的通信。由于電話系統(tǒng)只能傳輸模擬信號，所以需通過調(diào)制解調(diào)器（Modem）進(jìn)行數(shù)字信號與模擬信號的轉(zhuǎn)換。172.3.1－模擬數(shù)據(jù)通信模擬信道傳輸模擬數(shù)據(jù)17182.3.1－數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信數(shù)字信道傳輸數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)典型的例子是將兩個(gè)計(jì)算機(jī)通過接口直接相連。182.3.1－數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信數(shù)字信道傳輸數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)典型的例182.2信道特性2.2信道特性19信道和信道容量1．信道信道是傳送信號的一條通道，可以分為物理信道和邏輯信道。物理信道是指用來傳送信號或數(shù)據(jù)的物理通路，由傳輸及其附屬設(shè)備組成。邏輯信道也是指傳輸信息的一條通路，但在信號的收、發(fā)節(jié)點(diǎn)之間并不一定存在與之對應(yīng)的物理傳輸介質(zhì)，而是在物理信道基礎(chǔ)上，由節(jié)點(diǎn)設(shè)備內(nèi)部的連接來實(shí)現(xiàn)。信道和信道容量1．信道202.信道帶寬信道帶寬是指信道所能傳送的信號頻率寬度，它的值為信道上可傳送信號的最高頻率減去最低頻率之差。帶寬越大，所能達(dá)到的傳輸速率就越大，所以通道的帶寬是衡量傳輸系統(tǒng)的一個(gè)重要指標(biāo)。2.信道帶寬213．信道容量信道容量是指信道傳輸信息的最大能力，通常用數(shù)據(jù)傳輸率來表示。即單位時(shí)間內(nèi)傳送的比特?cái)?shù)越大，則信息的傳輸能力也就越大，表示信道容量大。3．信道容量信道容量是指信道傳輸信息的最大能222.1.4數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo)1．比特率：比特率是一種數(shù)字信號的傳輸速率，它表示單位時(shí)間內(nèi)所傳送的二進(jìn)制代碼的有效位（bit）數(shù)，單位用比特每秒（bps）或千比特每秒（Kbps）表示。2．波特率：波特率是一種調(diào)制速率，也稱波形速率。在數(shù)據(jù)傳輸過程中，線路上每秒鐘傳送的波形個(gè)數(shù)就是波特率，其單位為波特（baud）。2.1.4數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo)1．比特率：比特率是一233．誤碼率：誤碼率指信息傳輸?shù)腻e(cuò)誤率，也稱誤碼率，是數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)在正常工作情況下，衡量傳輸可靠性的指標(biāo)。4．吞吐量：吞吐量是單位時(shí)間內(nèi)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)能夠處理的信息總量，單位是字節(jié)/秒或位/秒。在單信道總線型網(wǎng)絡(luò)中，吞吐量=信道容量×傳輸效率。5．通道的傳播延遲：信號在信道中傳播，從信源端到達(dá)信宿端需要一定的時(shí)間，這個(gè)時(shí)間叫做傳播延遲（或時(shí)延）。3．誤碼率：誤碼率指信息傳輸?shù)腻e(cuò)誤率，也稱誤碼率，是數(shù)據(jù)通信242.1.2主要指標(biāo)影響網(wǎng)絡(luò)性能有兩個(gè)主要因素：帶寬（bandwidth）和延時(shí)（delay），延時(shí)也稱時(shí)延（latency）1．帶寬和數(shù)據(jù)速率R=Blog2M，M代表編碼的進(jìn)制數(shù)。在實(shí)際應(yīng)用中，常用的數(shù)據(jù)速率單位有kbps、Mbps、Gbps。其中：1kbps=103bps；1Mbps=106bps；1Gbps=109bps。帶寬和數(shù)據(jù)速率都可用來表示信道的傳輸性能，兩者之間的定量關(guān)系可以通過以下兩個(gè)定理來描述。2.1.2主要指標(biāo)25（1）奈奎斯特（Nyquist）定理：對于有限帶寬、無噪聲信道,其最大數(shù)據(jù)速率Rmax（信道容量）和信道帶寬B之間的關(guān)系： Rmax=2B。 若B=3kHz，則Rmax=6kbit/s。（2）香農(nóng)（Shannon）定理：對于有限帶寬，有隨機(jī)熱噪聲的信道，其最大數(shù)據(jù)速率Rmax與信道帶寬B，信噪比S/N（單位為分貝：db）之間的關(guān)系：max=Blog2(1+S/N)。 若B=3kHz，S/N=1000db， 則Rmax≈30kbit/s。由上述定理可知，一般來說，高數(shù)據(jù)速率，也意味著大帶寬。（1）奈奎斯特（Nyquist）定理：對于有限帶寬、無噪聲信262．誤碼率在有噪聲的信道中，數(shù)據(jù)速率的增加意味著傳輸中出現(xiàn)差錯(cuò)的概率增加。誤碼率是用來表示傳輸二進(jìn)制位時(shí)出現(xiàn)差錯(cuò)的概率。誤碼率（Pe）可用下式表示：Ne（出錯(cuò)的位數(shù)） N（傳輸?shù)目偽粩?shù)）在計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)中，誤碼率一般要求低于10-6，即平均每傳輸1兆位才允許錯(cuò)1位。在誤碼率高于一定的數(shù)值時(shí)，可以用差錯(cuò)控制的方法進(jìn)行檢查和糾正。 傳輸聲音Pe<10-6 傳輸圖象Pe<10-7 傳輸數(shù)據(jù)Pe<10-8 光纖Pe<10-10Pe=2．誤碼率Pe=273．信道延遲信號在信道中傳播，從信源到信宿需要一定的時(shí)間，這稱為信道延遲或傳播時(shí)延。這個(gè)時(shí)間等于信源到信宿的距離與具體信道中的信號傳播速度之比。常用的電信號一般以接近光速（300m/μs）的速度傳播，但隨傳輸介質(zhì)的不同而略有差異。3．信道延遲28292.1.5數(shù)據(jù)通信中的主要技術(shù)指標(biāo)數(shù)據(jù)傳輸速率誤碼率信道容量三個(gè)指標(biāo)之間的關(guān)系292.1.5數(shù)據(jù)通信中的主要技術(shù)指標(biāo)數(shù)據(jù)傳輸速率29302.1.5－數(shù)據(jù)傳輸速率數(shù)據(jù)傳輸速率又稱比特率，指單位時(shí)間內(nèi)所傳送的二進(jìn)制位的個(gè)數(shù)單位為比特每秒，表示為bps或b/s。

S—表示比特率T—表示脈沖寬度N—表示一個(gè)脈沖所表示的有效狀態(tài)數(shù)，即調(diào)制電平數(shù)，通常為2的整數(shù)倍。302.1.5－數(shù)據(jù)傳輸速率數(shù)據(jù)傳輸速率又稱比特率，指30312.1.5－例若一連續(xù)信號，f=1200Hz，每個(gè)信號可表示4個(gè)不同的狀態(tài)，則波特率為1200數(shù)據(jù)傳輸速率（比特率）為2400bps。312.1.5－例若一連續(xù)信號，f=1200Hz，31322.1.5－信號傳輸速率信號傳輸速率又稱波特率或調(diào)制速率，指單位時(shí)間內(nèi)所傳送的信號的個(gè)數(shù)，單位為baud（波特）B=1/TB波特率T信號周期。

例：若f=1200Hz的一連續(xù)信號，則B=1/T=1200（波特）322.1.5－信號傳輸速率信號傳輸速率又稱波特率或調(diào)32332.1.5－波特率和比特率之間關(guān)系比特率針對的是二進(jìn)制位數(shù)傳輸，波特率針對信號波形的傳輸N為一個(gè)脈沖所表示的有效狀態(tài)數(shù)，即調(diào)制電平數(shù)332.1.5－波特率和比特率之間關(guān)系比特率針對的是二33342.1.5－誤碼率誤碼率主要用于衡量數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|(zhì)量。定義為：二進(jìn)制數(shù)據(jù)位在傳輸中出錯(cuò)的概率。Pe=Ne/NPe誤碼率Ne出錯(cuò)的位數(shù)N傳輸?shù)目偽粩?shù)342.1.5－誤碼率誤碼率主要用于衡量數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|(zhì)34352.1.5－信道容量信道容量指信道所能承受的最大數(shù)據(jù)傳輸速率（受信道的帶寬限制）單位為bps或b/s。兩種衡量的方法有限帶寬無噪聲信道（奈奎斯特公式）有限帶寬隨機(jī)噪聲信道（香農(nóng)公式）352.1.5－信道容量信道容量指信道所能承受的最大數(shù)35362.1.5－奈奎斯特公式其中：C最大數(shù)據(jù)速率（信道容量）H信道的帶寬（Hz）N一個(gè)脈沖所表示的有效狀態(tài)數(shù)，即調(diào)制電平數(shù)

奈奎斯特公式表明，對某一有限帶寬無噪聲信道，帶寬固定，則調(diào)制速率也固定，但可以通過提高信號能表示的不同的狀態(tài)數(shù)，以提高信道容量。362.1.5－奈奎斯特公式其中：C最大數(shù)據(jù)速36372.1.5－例若某信道帶寬為4kHz，任何時(shí)刻信號可取0、1、2和3四種電平之一，則為:372.1.5－例若某信道帶寬為4kHz，任何時(shí)刻信號可37382.1.5－香農(nóng)公式H信道的帶寬（Hz）C信道內(nèi)信號的功率N信道內(nèi)服從高斯分布的噪聲的功率S/N是信噪比，通常用表示單位：dB、分貝382.1.5－香農(nóng)公式H信道的帶寬（Hz）38392.1.5－例信噪比為30dB，帶寬為4kHz的信道最大的數(shù)據(jù)速率為多少？S/N=1000表示無論采用何種調(diào)制技術(shù)，信噪比為30dB，帶寬為4kHz的信道最大的數(shù)據(jù)速率約為40kbps。392.1.5－例信噪比為30dB，帶寬為4kHz的信道39402.1.5－三個(gè)指標(biāo)之間的關(guān)系數(shù)據(jù)速率是信道的實(shí)際數(shù)據(jù)傳輸速率信道容量是信道的最大數(shù)據(jù)傳輸速率誤碼率用于衡量信道傳輸數(shù)據(jù)的可靠性。402.1.5－三個(gè)指標(biāo)之間的關(guān)系數(shù)據(jù)速率是信道的實(shí)際40第2章數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)課件41422.1.5－例在數(shù)字傳輸系統(tǒng)中，調(diào)制速率為1200波特，數(shù)據(jù)傳輸速率為3600bps，則每個(gè)信號可有幾種不同狀態(tài)？如要使調(diào)制速率和數(shù)據(jù)傳輸速率相等，則每個(gè)信號應(yīng)有幾種不同狀態(tài)？

已知數(shù)據(jù)傳輸速率S=3600bps，調(diào)制速率B=1200波特，代入公式S=Blog2N中，求的N=8，即每個(gè)信號可有8種不同狀態(tài)。由公式S=Blog2N可知，要使S=B，N應(yīng)為2，即每個(gè)信號應(yīng)有2種不同狀態(tài)。422.1.5－例在數(shù)字傳輸系統(tǒng)中，調(diào)制速率為120042432.1.5－例在電話系統(tǒng)中，一路電話的帶寬是3KHz，典型的信噪比是35dB，請計(jì)算電話線上可以取得的理論上最大的數(shù)據(jù)傳輸速率？先求解S/N：35dB=10log10S/N，所以S/N≈3162，利用香農(nóng)公式求解信道容量：C=Hlog2（1+S/N）=3KHz×log2（1+3162）≈34880bps，即35Kbps左右的比特率將是常規(guī)調(diào)制解調(diào)器的上限432.1.5－例在電話系統(tǒng)中，一路電話的帶寬是3KHz432002年網(wǎng)絡(luò)工程師考試試題●在一個(gè)帶寬為3KHZ、沒有噪聲的信道，傳輸二進(jìn)制信號時(shí)能夠達(dá)到的極限數(shù)據(jù)傳輸率為__(6)__。一個(gè)帶寬為3KHZ、信噪比為30dB的信道，能夠達(dá)到的極限數(shù)據(jù)傳輸率為__(7)__。上述結(jié)果表明，__(8)__。

根據(jù)奈奎斯特第一定理，為了保證傳輸質(zhì)量，為達(dá)到3KbpS的數(shù)據(jù)傳輸車需要的帶寬為___(9)___。

在一個(gè)無限帶寬的無噪聲信道上，傳輸二進(jìn)制信號，當(dāng)信號的帶寬為3KHz時(shí)，能達(dá)到的極限數(shù)據(jù)傳輸率為__(10)__Kbps。(6)：A．3KbpsB．6KbpsC．56KbpsD．10Mbps

(7)：A．12KbpsB．30KbpsC．56KbpsD．10Mbps

(8)：A.有噪聲信道比無噪聲信道具有更大的帶寬

B．有噪聲信道比無噪聲信道可達(dá)到更高的極限數(shù)據(jù)傳輸率

C．有噪聲信道與無噪聲信道沒有可比性

D．上述值都為極限值，條件不同，不能進(jìn)行直接的比較

(9)：A．3KHzB．6KHzC．2KHzD．56KHz

(10)：A．1.5B．3C．6D．3log232002年網(wǎng)絡(luò)工程師考試試題●在一個(gè)帶寬為3KHZ、沒44(2004)設(shè)信道的碼元速率為300波特，采用4相DPSK調(diào)制，則信到的數(shù)據(jù)速率為（26）bpsA.300B.600C.800D.1000(2005)設(shè)信號的波特率為600Baud，采用幅度-相位符合調(diào)制技術(shù)，有4種幅度和8中相位組成16中碼元，則信到的數(shù)據(jù)率為（２７）A.600b/s B.2400b/s C.4800b/s (2004)設(shè)信道的碼元速率為300波特，采用4相DPSK調(diào)45462.2數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)2.2.1傳輸介質(zhì)基本概念2.2.2雙絞線2.2.3同軸電纜2.2.4光纖2.2.5無線介質(zhì)462.2數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)2.2.1傳輸介質(zhì)基本概念46472.2.1－傳輸介質(zhì)基本概念傳輸介質(zhì)是網(wǎng)絡(luò)中連接收發(fā)雙方的物理通路，也是通信中實(shí)際傳送信息的載體。類型雙絞線、同軸電纜、光纖、無線信道、衛(wèi)星通信信道特性物理、傳輸、連通、地理范圍、抗干擾、相對價(jià)格472.2.1－傳輸介質(zhì)基本概念傳輸介質(zhì)是網(wǎng)絡(luò)中連接收發(fā)雙47482.2.2－雙絞線雙絞線由螺旋狀扭在一起的兩根絕緣導(dǎo)線組成，把兩條導(dǎo)線按一定密度對扭在一起可以減少相互間的電磁干擾。雙絞線芯一般是銅質(zhì)的，能提供良好的傳導(dǎo)率。雙絞線一般分為非屏蔽雙絞線（UTP）和屏蔽雙絞線（FTP、STP、）。482.2.2－雙絞線雙絞線由螺旋狀扭在一起的兩根絕緣導(dǎo)線48492.2.2－非屏蔽雙絞線UTPUTPUnshieldedTwistedPair是將一對或多對雙絞線線對（常用4對）放入一個(gè)絕緣套管，外面沒有屏蔽層。492.2.2－非屏蔽雙絞線UTPUTPUnshie49502.2.2－屏蔽雙絞線FTP、STP屏蔽雙絞線是在一對或多對雙絞線線對的外面加上一個(gè)用金屬絲編織成的屏蔽層，然后再放入一個(gè)絕緣套管。按屏蔽層設(shè)置的不同分成外層屏蔽雙絞線（FTP，F(xiàn)loatedTwistedPair），全屏蔽雙絞線（STP，ShieldedTwistedPair）屏蔽雙絞線的抗干擾性能（尤其是線對間抗干擾性能）要遠(yuǎn)高于非屏蔽雙絞線（UTP），價(jià)格也比非屏蔽雙絞線高502.2.2－屏蔽雙絞線FTP、STP屏蔽雙絞線是在一5051

2.2.2－FTPSTP512.2.2－FTP5152

2.2.2－雙絞線的特性傳輸特性用于傳輸模擬信號，也可用于傳輸數(shù)字信號。連通性雙絞線可常用于點(diǎn)到點(diǎn)連接，也可用于多點(diǎn)連接。地理范圍雙絞線可以很容易地在15公里或更大范圍內(nèi)提供數(shù)據(jù)傳輸。抗干擾性在低頻傳輸時(shí)，抗干擾性高于同軸電纜；而在10～100KHz時(shí)，則低于同軸電纜。價(jià)格雙絞線的相對價(jià)格最便宜522.2.2－雙絞線的特性傳輸特性52532.2.3－同軸電纜內(nèi)芯

金屬導(dǎo)體，用于傳輸數(shù)據(jù)絕緣層用于內(nèi)芯與屏蔽層間的絕緣屏蔽層金屬導(dǎo)體，用于屏蔽外部的干擾塑料外套用于保護(hù)電纜532.2.3－同軸電纜內(nèi)芯53542.2.3－同軸電纜特性同軸電纜內(nèi)芯一般是銅質(zhì)的，能提供良好的傳導(dǎo)率。同軸電纜分為基帶同軸電纜和寬帶同軸電纜兩類。基帶同軸電纜用于傳輸數(shù)字信號寬帶同軸電纜既可以傳輸模擬信號，也可以傳輸數(shù)字信號，通常用于傳輸電視信號?？捎糜邳c(diǎn)到點(diǎn)連接和多點(diǎn)連接抗干擾性通常高于雙絞線高于雙絞線，低于光纖542.2.3－同軸電纜特性同軸電纜內(nèi)芯一般是銅質(zhì)的，能提54552.2.4－光纖傳輸速率高達(dá)幾百M(fèi)bps、誤碼率極低，是網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)中性能最好、應(yīng)用前途最廣泛的一種。

552.2.4－光纖傳輸速率高達(dá)幾百M(fèi)bps、誤碼率極低55562.2.4－光纖直徑50-150m導(dǎo)光介質(zhì)。由纖芯、包層、外保護(hù)層組成。分室外、室內(nèi)、桌面型。單模光纖、多模光纖。562.2.4－光纖直徑50-150m導(dǎo)光介質(zhì)。56572.2.4－單模光纖與多模光纖單模光纖光纖上光信號單角度（軸線）、單光線傳輸纖芯小、性能好多模光纖光纖上光信號多角度、多光線傳輸纖芯大、性能不如單模光纖572.2.4－單模光纖與多模光纖單模光纖57582.2.4－光纖的特性傳輸特性：要實(shí)現(xiàn)雙向通信就必須成對使用。連通性只用于點(diǎn)到點(diǎn)連接。地理范圍適用于長距離信號傳輸抗干擾性具有良好的抗干擾性，不受任何強(qiáng)電磁的影響，安全性也好。價(jià)格價(jià)格比較昂貴。在有線介質(zhì)中，光纖的價(jià)格最高582.2.4－光纖的特性傳輸特性：58592.2.5－無線介質(zhì)頻帶范圍：低頻-特高頻傳輸方式：地波、天波、空間波缺點(diǎn)：易受天氣等因素影響，信號幅度變化較大優(yōu)點(diǎn)：技術(shù)成熟、應(yīng)用廣泛、發(fā)射功率要求小適用：長、中、短波，電視592.2.5－無線介質(zhì)頻帶范圍：低頻-特高頻傳輸方式：59602.2.5－微波通信頻帶范圍：100M-10G傳輸方式：空間波直線傳播缺點(diǎn)：只能視距傳播、架高天線優(yōu)點(diǎn)：微波能量集中，發(fā)射功率要求小，適合點(diǎn)到點(diǎn)接力傳播。適用：調(diào)頻、電視、移動(dòng)、定向通信602.2.5－微波通信頻帶范圍：100M-10G60612.2.5－衛(wèi)星通信特點(diǎn)：通信距離遠(yuǎn)、覆蓋面積大、不受地理?xiàng)l件限制、費(fèi)用與距離無關(guān)、信道帶寬寬、可多址通信和移動(dòng)通信衛(wèi)星、地球站轉(zhuǎn)發(fā)器使用不同頻率接受、放大和發(fā)送信號上行鏈路Uplink下行鏈路Downlink612.2.5－衛(wèi)星通信特點(diǎn)：通信距離遠(yuǎn)、覆蓋面積大、不受612.2數(shù)據(jù)編碼技術(shù)2.2.1數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)編碼1．不歸零編碼NRZ不歸零編碼用低電平表示二進(jìn)制“0”，用高電平表示二進(jìn)制“1”，

2．不歸零反轉(zhuǎn)編碼NRZI 不歸零反轉(zhuǎn)編碼NRZI是對不歸零編碼的改進(jìn)。即通過每位中間有無電平的跳變來表示二進(jìn)制值。有跳變，則編碼為二進(jìn)制“1”；無跳變，則編碼為二進(jìn)制“0”。2.2數(shù)據(jù)編碼技術(shù)2.2.1數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)編碼623．曼徹斯特編碼 曼徹斯特編碼不用電平的高低表示二進(jìn)制“0”和“1”，而是用電平的跳變來表示的。在曼徹斯特編碼中，每一位的中間均有一個(gè)跳變，這個(gè)跳變既作為數(shù)據(jù)信號，也作為時(shí)鐘信號。電平從高到低的跳變表示二進(jìn)制“1”，從低到高的跳變表示二進(jìn)制“0”，3．曼徹斯特編碼634．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(jìn)，每位中間的跳變僅作同步之用，每位的值根據(jù)其開始邊界是否發(fā)生跳變來決定。每位的開始無跳變表示二進(jìn)制“1”，有跳變表示二進(jìn)制“0”，如圖2-2（d）所示。4．差分曼徹斯特編碼645．4B/5B編碼

4B/5B編碼方式在避免高、低信號持續(xù)的前提下，解決了曼徹斯特編碼的低效問題。 4B/5B編碼的思想是在位流中插入額外的位，來分割一連串的“0”或“1”。確切地說，是首先將發(fā)送的數(shù)據(jù)流以每4位一組，按表2-1所示的4B/5B編碼表，變?yōu)閷?yīng)的5位代碼。然后，得到的5位代碼使用不歸零反轉(zhuǎn)編碼NRZI進(jìn)行編碼傳輸。5．4B/5B編碼65表2-14B/5B編碼表表2-14B/5B編碼表66圖2-2數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)編碼圖2-2數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)編碼672.2.2模擬數(shù)據(jù)編碼1．調(diào)幅（AM） 調(diào)幅即載波的振幅隨著數(shù)字信號的變化而變化。例如二進(jìn)制“1”用有載波輸出表示，即載波振幅為原始振幅；二進(jìn)制“0”用無載波輸出來表示，即載波振幅為零。2.2.2模擬數(shù)據(jù)編碼68圖2-3模擬數(shù)據(jù)編碼圖2-3模擬數(shù)據(jù)編碼692．調(diào)頻（FM）

調(diào)頻即載波的頻率隨著數(shù)字信號的變化而變化。例如，二進(jìn)制“1”用載波頻率f1來表示；二進(jìn)制“0”用另一載波頻率f2來表示。3．調(diào)相（PM）

調(diào)相即載波的初始相位隨著數(shù)字信號的變化而變化。例如，用1800相位（反相）的載波來表示二進(jìn)制“1”；用00相位（正相）的載波來表示二進(jìn)制“0”。2．調(diào)頻（FM）702.3數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)2.3.1數(shù)據(jù)通信方式1.單工通信 單工通信指數(shù)據(jù)只能沿著一個(gè)固定的方向傳輸。2.3數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)2.3.1數(shù)據(jù)通信方式71發(fā)送機(jī)接收機(jī)圖2-4(a)單工通信發(fā)送機(jī)接收機(jī)圖2-4(a)單工通信722.半雙工通信半雙工通信指數(shù)據(jù)可沿著兩個(gè)方向傳輸，但同時(shí)只能沿一個(gè)方向傳輸。發(fā)送機(jī)接收機(jī)接收機(jī)發(fā)送機(jī)開關(guān)開關(guān)圖2-4(b)半雙工通信2.半雙工通信發(fā)送機(jī)接收機(jī)接收機(jī)發(fā)送機(jī)開關(guān)開關(guān)圖2-4(b)733.全雙工通信全雙工通信指數(shù)據(jù)可同時(shí)沿兩個(gè)方向進(jìn)行傳輸。發(fā)送機(jī)接收機(jī)接收機(jī)發(fā)送機(jī)圖2-4(c)全雙工通信3.全雙工通信發(fā)送機(jī)接收機(jī)接收機(jī)發(fā)送機(jī)圖2-4(c)全雙742.3.2數(shù)據(jù)傳輸方式1.并行傳輸與串行傳輸

并行傳輸指的是數(shù)據(jù)以成組的方式，在多條并行信道上同時(shí)進(jìn)行傳輸。常用的就是將組成一個(gè)字符的幾位二進(jìn)制碼，分別在幾條并行信道上同時(shí)進(jìn)行傳輸。例如，若字符采用8位二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行編碼，則可用8條信道同時(shí)傳輸這8位碼。2.3.2數(shù)據(jù)傳輸方式75圖2-5并行傳輸圖2-5并行傳輸76串行傳輸指的是數(shù)據(jù)流以串行方式，在一條信道上傳輸。例如，組成一個(gè)字符的8位二進(jìn)制碼，由高位到低位順序排列，再接下一個(gè)字符的8位二進(jìn)制碼，這樣串接起來形成串行數(shù)據(jù)傳輸。

串行傳輸指的是數(shù)據(jù)流以串行方式，在一條信道上傳輸。例如，77圖2-6串行傳輸圖2-6串行傳輸78如何解決碼組或字符的同步問題，目前有兩種不同的解決方法，即異步傳輸方式和同步傳輸方式。2.異步傳輸與同步傳輸異步傳輸一般以字符為單位，即把各個(gè)字符分開傳輸，字符之間插入同步信息。無論字符采用幾位二進(jìn)制進(jìn)行編碼，在發(fā)送每一字符代碼時(shí)，前面均加上一個(gè)起始位，極性為“0”，即空號的極性；字符代碼后面均加上一或兩位停止位，極性都為“1”，即與信號極性相同。如何解決碼組或字符的同步問題，目前有兩種不同79

同步傳輸一般以數(shù)據(jù)塊（幀）為單位，數(shù)據(jù)塊可能是字符的集合，也可能是一串無結(jié)構(gòu)的位，即同步傳輸又分為面向字符的同步傳輸和面向位流的同步傳輸。無論哪種方式，在發(fā)送前每數(shù)據(jù)塊的前后都需加上同步控制數(shù)據(jù)：同步字符或同步位序列。圖2-7異步傳輸同步傳輸一般以數(shù)據(jù)塊（幀）為單位，數(shù)據(jù)塊可能是字符的集合80圖2-8同步傳輸

圖2-8同步傳輸812.3.3基帶傳輸、頻帶傳輸和寬帶傳輸1. 基帶傳輸2. 頻帶傳輸3.寬帶傳輸2.3.3基帶傳輸、頻帶傳輸和寬帶傳輸82下圖中畫出曼徹斯特編碼和差分曼徹斯特編碼的波形圖，實(shí)際傳送的比特串為（28）。A．011010011B．011110010C．100101100D．100001101下圖中畫出曼徹斯特編碼和差分曼徹斯特編碼的波形圖，實(shí)際傳送的83

圖1-2為曼徹斯特編碼，表示的數(shù)據(jù)可能是（1），這種編碼使用的網(wǎng)絡(luò)是（2），在廣域網(wǎng)上高速傳輸數(shù)字信號，一般可采用的編碼方式是（3），起編碼效率是（4）。射某編碼體制的編碼方法為：輸入數(shù)據(jù)（m=1,2,...)，發(fā)送是首先計(jì)算bm=(am+bm-1)MOD2,發(fā)送的編碼為Cm=bm-bm-1。收到的編碼為Cm，其起碼的方法可表示為（5）圖1-2為曼徹斯特編碼，表示的數(shù)據(jù)可能是（1），這種編碼84圖2-9多路復(fù)用圖2-9多路復(fù)用851.頻分多路復(fù)用（FDM） 頻分多路復(fù)用多用于模擬傳輸，頻分多路復(fù)用的基礎(chǔ)是通信信道的可用帶寬大大超過了傳輸信號的帶寬。1.頻分多路復(fù)用（FDM）86

圖2-10頻分多路復(fù)用圖2-10頻分多路復(fù)用872.時(shí)分多路復(fù)用（TDM） 時(shí)分多路復(fù)用多用于數(shù)字傳輸，時(shí)分多路復(fù)用的基礎(chǔ)是通信信道的傳輸數(shù)據(jù)速率大大超過信號傳送的數(shù)據(jù)速率。2.時(shí)分多路復(fù)用（TDM）88圖2-11時(shí)分多路復(fù)用圖2-11時(shí)分多路復(fù)用893．波分多路復(fù)用（WDM）

波分多路復(fù)用用于光信號傳輸。波分多路復(fù)用就是在同一根光纖信道上傳輸多路不同波長的光信號，以提高光纖的利用率。實(shí)際上，也可以這樣認(rèn)為：WDM是FDM應(yīng)用于光纖信道的一個(gè)變例。要讓不同波長的光信號在同一根光纖上傳輸而互不干擾，可利用多個(gè)波長適當(dāng)錯(cuò)開的光源傳送每路攜帶的信息。3．波分多路復(fù)用（WDM） 902.4數(shù)據(jù)交換技術(shù)常用的數(shù)據(jù)交換技術(shù)有:電路交換、報(bào)文交換分組交換。

2.4數(shù)據(jù)交換技術(shù)常用的數(shù)據(jù)交換技術(shù)有:91圖2-12數(shù)據(jù)交換的概念圖2-12數(shù)據(jù)交換的概念922.4.1電路交換

電路交換是最早使用的數(shù)據(jù)交換方式。電路交換的工作過程分為三個(gè)階段：連接（電路、鏈路）建立、數(shù)據(jù)傳輸和連接釋放。如圖2-13所示。1．連接建立2．?dāng)?shù)據(jù)傳輸3．連接釋放2.4.1電路交換93圖2-13電路交換圖2-13電路交換942.4.2報(bào)文交換

報(bào)文是數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯挝唬凑军c(diǎn)一次性要發(fā)送的數(shù)據(jù)塊，長度不限且可變。報(bào)文交換采用存儲(chǔ)-轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制。2.4.2報(bào)文交換95圖2-14報(bào)文交換圖2-14報(bào)文交換962.4.3分組交換

分組交換也稱包交換，它是目前應(yīng)用最廣泛的數(shù)據(jù)交換技術(shù)。分組交換通常有兩種方式：數(shù)據(jù)報(bào)方式和虛電路方式。1.數(shù)據(jù)報(bào)

數(shù)據(jù)報(bào)方式傳輸數(shù)據(jù)時(shí)無須建立和釋放連接，當(dāng)傳輸少量數(shù)據(jù)時(shí)非常靈活且效率高。2.4.3分組交換97圖2-15數(shù)據(jù)報(bào)方式圖2-15數(shù)據(jù)報(bào)方式982.虛電路圖2-16虛電路方式2.虛電路圖2-16虛電路方式99

虛電路方式傳輸數(shù)據(jù)時(shí)須建立和釋放虛電路，當(dāng)傳輸少量數(shù)據(jù)時(shí)不夠靈活且效率低。虛電路方式傳輸數(shù)據(jù)時(shí)須建立和釋放虛電路，當(dāng)傳輸100第2章數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)2.1數(shù)據(jù)通信的基本概念2.2信道特性2.3傳輸介質(zhì)2.4數(shù)據(jù)編碼2.5數(shù)字調(diào)制

第2章數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)2.1數(shù)據(jù)通信的基本概念1012.1數(shù)據(jù)通信的基本概念2.1.1數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)

通信的目的就是傳遞信息，通信中產(chǎn)生和發(fā)送信息的一端叫做信源，接收信息的一端叫做信宿，信源和信宿之間的通信線路稱為信道。2.1數(shù)據(jù)通信的基本概念2.1.1數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)102網(wǎng)絡(luò)工程師的主要考核內(nèi)容基本概念的理解:例如:信道、信道帶寬、信道容量、傳輸延遲和誤碼率幾個(gè)重要公式的理解與應(yīng)用例如：香農(nóng)定理、奈奎斯特定理、數(shù)據(jù)傳輸速率與波特率網(wǎng)絡(luò)工程師的主要考核內(nèi)容基本概念的理解:1032.1.2數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)

信息的傳遞是通過通信系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的，通信系統(tǒng)的基本模型共有五個(gè)基本組件，即發(fā)送設(shè)備、接受設(shè)備、發(fā)送機(jī)、信道和接收機(jī)。其中，把除去兩端設(shè)備的部分叫做信息傳輸系統(tǒng)。信息傳輸通信系統(tǒng)由三個(gè)主要部分組成信源（發(fā)送機(jī)）、信宿（接收機(jī)）和信道。2.1.2數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)104信源變換噪聲信道變換信宿圖2-1數(shù)據(jù)通信模型信源變換噪聲信道變換信宿圖2-1數(shù)據(jù)通信模型1051信源和信宿信源就是信息的發(fā)送端，是發(fā)出待傳送信息的人或設(shè)備；信宿就是信息的接收端，是接收所傳送信息的人或設(shè)備。2信道信道本身也可以是模擬的或數(shù)字方式的，用以傳輸模擬信號的信道叫做模擬信道，用以傳輸數(shù)字信號的信道叫做數(shù)字信道。1信源和信宿1063信號變換器信號變換器的作用是將信源發(fā)出的信息變換成適合在信道上傳輸?shù)男盘?。由于網(wǎng)絡(luò)中絕大多數(shù)信息都是雙向傳輸?shù)模栽诖蠖鄶?shù)情況下，信源也作信宿，信宿也作信源；編碼器也具有譯碼功能，譯碼器也應(yīng)能編碼，因此合并通稱為編碼譯碼器；同樣調(diào)制器也能解調(diào)，解調(diào)器也可調(diào)制，因此合并通稱為調(diào)制解調(diào)器。3信號變換器1074噪聲源一個(gè)通信系統(tǒng)不可避免地存在噪聲干擾,為了研究問題方便,把它們等效與一個(gè)作用于信道上的噪聲源。5數(shù)字通信與模擬通信系統(tǒng)根據(jù)信號的不同，數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)可以分為數(shù)字通信系統(tǒng)和模擬通信系統(tǒng)。利用數(shù)字信號傳遞信息的通信系統(tǒng)叫做數(shù)字通信系統(tǒng)，利用模擬信號傳遞信息的通信系統(tǒng)叫做模擬通信系統(tǒng)。數(shù)據(jù)傳輸是數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的基礎(chǔ)4噪聲源108模擬信號是指其幅度隨時(shí)間而連續(xù)變化的信號。正弦信號是典型的模擬信號，普通電視里的圖像和語音信號，也是模擬信號。模擬信號有兩個(gè)主要參數(shù)：振幅A和頻率f。振幅A反映了信號的強(qiáng)度，對于聲音信號來說，就是聲音的大小；而頻率f反映了振動(dòng)的快慢，對于聲音來說，是高、低音的區(qū)別。91.2模擬信號與數(shù)字信號模擬信號是指其幅度隨時(shí)間而連續(xù)變化的信號。正弦信號是典型的模109電視掃描場電視掃描場110模擬信號模擬信號111數(shù)字信號數(shù)字信號112數(shù)字信號數(shù)字信號113模擬與數(shù)字的特點(diǎn)模擬：波動(dòng)性；持續(xù)變化；反映事物的本質(zhì)；在電信業(yè)已經(jīng)被廣泛；使用超過100年；數(shù)字：離散性；躍變性；設(shè)備性能先進(jìn)；較為便宜；模擬與數(shù)字的特點(diǎn)114數(shù)據(jù)傳輸：數(shù)據(jù)傳輸：115162.3數(shù)據(jù)編碼與傳輸技術(shù)數(shù)據(jù)通信是在信源與信宿之間進(jìn)行信息交流。用模擬信道進(jìn)行的數(shù)據(jù)通信稱為模擬數(shù)據(jù)通信用數(shù)字信道進(jìn)行的數(shù)據(jù)通信稱為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信。162.3數(shù)據(jù)編碼與傳輸技術(shù)數(shù)據(jù)通信是在信源與信宿之116172.3.1－模擬數(shù)據(jù)通信模擬信道傳輸模擬數(shù)據(jù)典型的例子是聲音在普通電話系統(tǒng)中的傳輸。模擬信道傳輸數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)典型的例子是通過電話系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)計(jì)算機(jī)（數(shù)字設(shè)備）之間的通信。由于電話系統(tǒng)只能傳輸模擬信號，所以需通過調(diào)制解調(diào)器（Modem）進(jìn)行數(shù)字信號與模擬信號的轉(zhuǎn)換。172.3.1－模擬數(shù)據(jù)通信模擬信道傳輸模擬數(shù)據(jù)117182.3.1－數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信數(shù)字信道傳輸數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)典型的例子是將兩個(gè)計(jì)算機(jī)通過接口直接相連。182.3.1－數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信數(shù)字信道傳輸數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)典型的例1182.2信道特性2.2信道特性119信道和信道容量1．信道信道是傳送信號的一條通道，可以分為物理信道和邏輯信道。物理信道是指用來傳送信號或數(shù)據(jù)的物理通路，由傳輸及其附屬設(shè)備組成。邏輯信道也是指傳輸信息的一條通路，但在信號的收、發(fā)節(jié)點(diǎn)之間并不一定存在與之對應(yīng)的物理傳輸介質(zhì)，而是在物理信道基礎(chǔ)上，由節(jié)點(diǎn)設(shè)備內(nèi)部的連接來實(shí)現(xiàn)。信道和信道容量1．信道1202.信道帶寬信道帶寬是指信道所能傳送的信號頻率寬度，它的值為信道上可傳送信號的最高頻率減去最低頻率之差。帶寬越大，所能達(dá)到的傳輸速率就越大，所以通道的帶寬是衡量傳輸系統(tǒng)的一個(gè)重要指標(biāo)。2.信道帶寬1213．信道容量信道容量是指信道傳輸信息的最大能力，通常用數(shù)據(jù)傳輸率來表示。即單位時(shí)間內(nèi)傳送的比特?cái)?shù)越大，則信息的傳輸能力也就越大，表示信道容量大。3．信道容量信道容量是指信道傳輸信息的最大能1222.1.4數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo)1．比特率：比特率是一種數(shù)字信號的傳輸速率，它表示單位時(shí)間內(nèi)所傳送的二進(jìn)制代碼的有效位（bit）數(shù)，單位用比特每秒（bps）或千比特每秒（Kbps）表示。2．波特率：波特率是一種調(diào)制速率，也稱波形速率。在數(shù)據(jù)傳輸過程中，線路上每秒鐘傳送的波形個(gè)數(shù)就是波特率，其單位為波特（baud）。2.1.4數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo)1．比特率：比特率是一1233．誤碼率：誤碼率指信息傳輸?shù)腻e(cuò)誤率，也稱誤碼率，是數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)在正常工作情況下，衡量傳輸可靠性的指標(biāo)。4．吞吐量：吞吐量是單位時(shí)間內(nèi)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)能夠處理的信息總量，單位是字節(jié)/秒或位/秒。在單信道總線型網(wǎng)絡(luò)中，吞吐量=信道容量×傳輸效率。5．通道的傳播延遲：信號在信道中傳播，從信源端到達(dá)信宿端需要一定的時(shí)間，這個(gè)時(shí)間叫做傳播延遲（或時(shí)延）。3．誤碼率：誤碼率指信息傳輸?shù)腻e(cuò)誤率，也稱誤碼率，是數(shù)據(jù)通信1242.1.2主要指標(biāo)影響網(wǎng)絡(luò)性能有兩個(gè)主要因素：帶寬（bandwidth）和延時(shí)（delay），延時(shí)也稱時(shí)延（latency）1．帶寬和數(shù)據(jù)速率R=Blog2M，M代表編碼的進(jìn)制數(shù)。在實(shí)際應(yīng)用中，常用的數(shù)據(jù)速率單位有kbps、Mbps、Gbps。其中：1kbps=103bps；1Mbps=106bps；1Gbps=109bps。帶寬和數(shù)據(jù)速率都可用來表示信道的傳輸性能，兩者之間的定量關(guān)系可以通過以下兩個(gè)定理來描述。2.1.2主要指標(biāo)125（1）奈奎斯特（Nyquist）定理：對于有限帶寬、無噪聲信道,其最大數(shù)據(jù)速率Rmax（信道容量）和信道帶寬B之間的關(guān)系： Rmax=2B。 若B=3kHz，則Rmax=6kbit/s。（2）香農(nóng)（Shannon）定理：對于有限帶寬，有隨機(jī)熱噪聲的信道，其最大數(shù)據(jù)速率Rmax與信道帶寬B，信噪比S/N（單位為分貝：db）之間的關(guān)系：max=Blog2(1+S/N)。 若B=3kHz，S/N=1000db， 則Rmax≈30kbit/s。由上述定理可知，一般來說，高數(shù)據(jù)速率，也意味著大帶寬。（1）奈奎斯特（Nyquist）定理：對于有限帶寬、無噪聲信1262．誤碼率在有噪聲的信道中，數(shù)據(jù)速率的增加意味著傳輸中出現(xiàn)差錯(cuò)的概率增加。誤碼率是用來表示傳輸二進(jìn)制位時(shí)出現(xiàn)差錯(cuò)的概率。誤碼率（Pe）可用下式表示：Ne（出錯(cuò)的位數(shù)） N（傳輸?shù)目偽粩?shù)）在計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)中，誤碼率一般要求低于10-6，即平均每傳輸1兆位才允許錯(cuò)1位。在誤碼率高于一定的數(shù)值時(shí)，可以用差錯(cuò)控制的方法進(jìn)行檢查和糾正。 傳輸聲音Pe<10-6 傳輸圖象Pe<10-7 傳輸數(shù)據(jù)Pe<10-8 光纖Pe<10-10Pe=2．誤碼率Pe=1273．信道延遲信號在信道中傳播，從信源到信宿需要一定的時(shí)間，這稱為信道延遲或傳播時(shí)延。這個(gè)時(shí)間等于信源到信宿的距離與具體信道中的信號傳播速度之比。常用的電信號一般以接近光速（300m/μs）的速度傳播，但隨傳輸介質(zhì)的不同而略有差異。3．信道延遲128292.1.5數(shù)據(jù)通信中的主要技術(shù)指標(biāo)數(shù)據(jù)傳輸速率誤碼率信道容量三個(gè)指標(biāo)之間的關(guān)系292.1.5數(shù)據(jù)通信中的主要技術(shù)指標(biāo)數(shù)據(jù)傳輸速率129302.1.5－數(shù)據(jù)傳輸速率數(shù)據(jù)傳輸速率又稱比特率，指單位時(shí)間內(nèi)所傳送的二進(jìn)制位的個(gè)數(shù)單位為比特每秒，表示為bps或b/s。

S—表示比特率T—表示脈沖寬度N—表示一個(gè)脈沖所表示的有效狀態(tài)數(shù)，即調(diào)制電平數(shù)，通常為2的整數(shù)倍。302.1.5－數(shù)據(jù)傳輸速率數(shù)據(jù)傳輸速率又稱比特率，指130312.1.5－例若一連續(xù)信號，f=1200Hz，每個(gè)信號可表示4個(gè)不同的狀態(tài)，則波特率為1200數(shù)據(jù)傳輸速率（比特率）為2400bps。312.1.5－例若一連續(xù)信號，f=1200Hz，131322.1.5－信號傳輸速率信號傳輸速率又稱波特率或調(diào)制速率，指單位時(shí)間內(nèi)所傳送的信號的個(gè)數(shù)，單位為baud（波特）B=1/TB波特率T信號周期。

例：若f=1200Hz的一連續(xù)信號，則B=1/T=1200（波特）322.1.5－信號傳輸速率信號傳輸速率又稱波特率或調(diào)132332.1.5－波特率和比特率之間關(guān)系比特率針對的是二進(jìn)制位數(shù)傳輸，波特率針對信號波形的傳輸N為一個(gè)脈沖所表示的有效狀態(tài)數(shù)，即調(diào)制電平數(shù)332.1.5－波特率和比特率之間關(guān)系比特率針對的是二133342.1.5－誤碼率誤碼率主要用于衡量數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|(zhì)量。定義為：二進(jìn)制數(shù)據(jù)位在傳輸中出錯(cuò)的概率。Pe=Ne/NPe誤碼率Ne出錯(cuò)的位數(shù)N傳輸?shù)目偽粩?shù)342.1.5－誤碼率誤碼率主要用于衡量數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|(zhì)134352.1.5－信道容量信道容量指信道所能承受的最大數(shù)據(jù)傳輸速率（受信道的帶寬限制）單位為bps或b/s。兩種衡量的方法有限帶寬無噪聲信道（奈奎斯特公式）有限帶寬隨機(jī)噪聲信道（香農(nóng)公式）352.1.5－信道容量信道容量指信道所能承受的最大數(shù)135362.1.5－奈奎斯特公式其中：C最大數(shù)據(jù)速率（信道容量）H信道的帶寬（Hz）N一個(gè)脈沖所表示的有效狀態(tài)數(shù)，即調(diào)制電平數(shù)

奈奎斯特公式表明，對某一有限帶寬無噪聲信道，帶寬固定，則調(diào)制速率也固定，但可以通過提高信號能表示的不同的狀態(tài)數(shù)，以提高信道容量。362.1.5－奈奎斯特公式其中：C最大數(shù)據(jù)速136372.1.5－例若某信道帶寬為4kHz，任何時(shí)刻信號可取0、1、2和3四種電平之一，則為:372.1.5－例若某信道帶寬為4kHz，任何時(shí)刻信號可137382.1.5－香農(nóng)公式H信道的帶寬（Hz）C信道內(nèi)信號的功率N信道內(nèi)服從高斯分布的噪聲的功率S/N是信噪比，通常用表示單位：dB、分貝382.1.5－香農(nóng)公式H信道的帶寬（Hz）138392.1.5－例信噪比為30dB，帶寬為4kHz的信道最大的數(shù)據(jù)速率為多少？S/N=1000表示無論采用何種調(diào)制技術(shù)，信噪比為30dB，帶寬為4kHz的信道最大的數(shù)據(jù)速率約為40kbps。392.1.5－例信噪比為30dB，帶寬為4kHz的信道139402.1.5－三個(gè)指標(biāo)之間的關(guān)系數(shù)據(jù)速率是信道的實(shí)際數(shù)據(jù)傳輸速率信道容量是信道的最大數(shù)據(jù)傳輸速率誤碼率用于衡量信道傳輸數(shù)據(jù)的可靠性。402.1.5－三個(gè)指標(biāo)之間的關(guān)系數(shù)據(jù)速率是信道的實(shí)際140第2章數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)課件141422.1.5－例在數(shù)字傳輸系統(tǒng)中，調(diào)制速率為1200波特，數(shù)據(jù)傳輸速率為3600bps，則每個(gè)信號可有幾種不同狀態(tài)？如要使調(diào)制速率和數(shù)據(jù)傳輸速率相等，則每個(gè)信號應(yīng)有幾種不同狀態(tài)？

已知數(shù)據(jù)傳輸速率S=3600bps，調(diào)制速率B=1200波特，代入公式S=Blog2N中，求的N=8，即每個(gè)信號可有8種不同狀態(tài)。由公式S=Blog2N可知，要使S=B，N應(yīng)為2，即每個(gè)信號應(yīng)有2種不同狀態(tài)。422.1.5－例在數(shù)字傳輸系統(tǒng)中，調(diào)制速率為1200142432.1.5－例在電話系統(tǒng)中，一路電話的帶寬是3KHz，典型的信噪比是35dB，請計(jì)算電話線上可以取得的理論上最大的數(shù)據(jù)傳輸速率？先求解S/N：35dB=10log10S/N，所以S/N≈3162，利用香農(nóng)公式求解信道容量：C=Hlog2（1+S/N）=3KHz×log2（1+3162）≈34880bps，即35Kbps左右的比特率將是常規(guī)調(diào)制解調(diào)器的上限432.1.5－例在電話系統(tǒng)中，一路電話的帶寬是3KHz1432002年網(wǎng)絡(luò)工程師考試試題●在一個(gè)帶寬為3KHZ、沒有噪聲的信道，傳輸二進(jìn)制信號時(shí)能夠達(dá)到的極限數(shù)據(jù)傳輸率為__(6)__。一個(gè)帶寬為3KHZ、信噪比為30dB的信道，能夠達(dá)到的極限數(shù)據(jù)傳輸率為__(7)__。上述結(jié)果表明，__(8)__。

根據(jù)奈奎斯特第一定理，為了保證傳輸質(zhì)量，為達(dá)到3KbpS的數(shù)據(jù)傳輸車需要的帶寬為___(9)___。

在一個(gè)無限帶寬的無噪聲信道上，傳輸二進(jìn)制信號，當(dāng)信號的帶寬為3KHz時(shí)，能達(dá)到的極限數(shù)據(jù)傳輸率為__(10)__Kbps。(6)：A．3KbpsB．6KbpsC．56KbpsD．10Mbps

(7)：A．12KbpsB．30KbpsC．56KbpsD．10Mbps

(8)：A.有噪聲信道比無噪聲信道具有更大的帶寬

B．有噪聲信道比無噪聲信道可達(dá)到更高的極限數(shù)據(jù)傳輸率

C．有噪聲信道與無噪聲信道沒有可比性

D．上述值都為極限值，條件不同，不能進(jìn)行直接的比較

(9)：A．3KHzB．6KHzC．2KHzD．56KHz

(10)：A．1.5B．3C．6D．3log232002年網(wǎng)絡(luò)工程師考試試題●在一個(gè)帶寬為3KHZ、沒144(2004)設(shè)信道的碼元速率為300波特，采用4相DPSK調(diào)制，則信到的數(shù)據(jù)速率為（26）bpsA.300B.600C.800D.1000(2005)設(shè)信號的波特率為600Baud，采用幅度-相位符合調(diào)制技術(shù)，有4種幅度和8中相位組成16中碼元，則信到的數(shù)據(jù)率為（２７）A.600b/s B.2400b/s C.4800b/s (2004)設(shè)信道的碼元速率為300波特，采用4相DPSK調(diào)145462.2數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)2.2.1傳輸介質(zhì)基本概念2.2.2雙絞線2.2.3同軸電纜2.2.4光纖2.2.5無線介質(zhì)462.2數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)2.2.1傳輸介質(zhì)基本概念146472.2.1－傳輸介質(zhì)基本概念傳輸介質(zhì)是網(wǎng)絡(luò)中連接收發(fā)雙方的物理通路，也是通信中實(shí)際傳送信息的載體。類型雙絞線、同軸電纜、光纖、無線信道、衛(wèi)星通信信道特性物理、傳輸、連通、地理范圍、抗干擾、相對價(jià)格472.2.1－傳輸介質(zhì)基本概念傳輸介質(zhì)是網(wǎng)絡(luò)中連接收發(fā)雙147482.2.2－雙絞線雙絞線由螺旋狀扭在一起的兩根絕緣導(dǎo)線組成，把兩條導(dǎo)線按一定密度對扭在一起可以減少相互間的電磁干擾。雙絞線芯一般是銅質(zhì)的，能提供良好的傳導(dǎo)率。雙絞線一般分為非屏蔽雙絞線（UTP）和屏蔽雙絞線（FTP、STP、）。482.2.2－雙絞線雙絞線由螺旋狀扭在一起的兩根絕緣導(dǎo)線148492.2.2－非屏蔽雙絞線UTPUTPUnshieldedTwistedPair是將一對或多對雙絞線線對（常用4對）放入一個(gè)絕緣套管，外面沒有屏蔽層。492.2.2－非屏蔽雙絞線UTPUTPUnshie149502.2.2－屏蔽雙絞線FTP、STP屏蔽雙絞線是在一對或多對雙絞線線對的外面加上一個(gè)用金屬絲編織成的屏蔽層，然后再放入一個(gè)絕緣套管。按屏蔽層設(shè)置的不同分成外層屏蔽雙絞線（FTP，F(xiàn)loatedTwistedPair），全屏蔽雙絞線（STP，ShieldedTwistedPair）屏蔽雙絞線的抗干擾性能（尤其是線對間抗干擾性能）要遠(yuǎn)高于非屏蔽雙絞線（UTP），價(jià)格也比非屏蔽雙絞線高502.2.2－屏蔽雙絞線FTP、STP屏蔽雙絞線是在一15051

2.2.2－FTPSTP512.2.2－FTP15152

2.2.2－雙絞線的特性傳輸特性用于傳輸模擬信號，也可用于傳輸數(shù)字信號。連通性雙絞線可常用于點(diǎn)到點(diǎn)連接，也可用于多點(diǎn)連接。地理范圍雙絞線可以很容易地在15公里或更大范圍內(nèi)提供數(shù)據(jù)傳輸?？垢蓴_性在低頻傳輸時(shí)，抗干擾性高于同軸電纜；而在10～100KHz時(shí)，則低于同軸電纜。價(jià)格雙絞線的相對價(jià)格最便宜522.2.2－雙絞線的特性傳輸特性152532.2.3－同軸電纜內(nèi)芯

金屬導(dǎo)體，用于傳輸數(shù)據(jù)絕緣層用于內(nèi)芯與屏蔽層間的絕緣屏蔽層金屬導(dǎo)體，用于屏蔽外部的干擾塑料外套用于保護(hù)電纜532.2.3－同軸電纜內(nèi)芯153542.2.3－同軸電纜特性同軸電纜內(nèi)芯一般是銅質(zhì)的，能提供良好的傳導(dǎo)率。同軸電纜分為基帶同軸電纜和寬帶同軸電纜兩類?；鶐S電纜用于傳輸數(shù)字信號寬帶同軸電纜既可以傳輸模擬信號，也可以傳輸數(shù)字信號，通常用于傳輸電視信號?？捎糜邳c(diǎn)到點(diǎn)連接和多點(diǎn)連接抗干擾性通常高于雙絞線高于雙絞線，低于光纖542.2.3－同軸電纜特性同軸電纜內(nèi)芯一般是銅質(zhì)的，能提154552.2.4－光纖傳輸速率高達(dá)幾百M(fèi)bps、誤碼率極低，是網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)中性能最好、應(yīng)用前途最廣泛的一種。

552.2.4－光纖傳輸速率高達(dá)幾百M(fèi)bps、誤碼率極低155562.2.4－光纖直徑50-150m導(dǎo)光介質(zhì)。由纖芯、包層、外保護(hù)層組成。分室外、室內(nèi)、桌面型。單模光纖、多模光纖。562.2.4－光纖直徑50-150m導(dǎo)光介質(zhì)。156572.2.4－單模光纖與多模光纖單模光纖光纖上光信號單角度（軸線）、單光線傳輸纖芯小、性能好多模光纖光纖上光信號多角度、多光線傳輸纖芯大、性能不如單模光纖572.2.4－單模光纖與多模光纖單模光纖157582.2.4－光纖的特性傳輸特性：要實(shí)現(xiàn)雙向通信就必須成對使用。連通性只用于點(diǎn)到點(diǎn)連接。地理范圍適用于長距離信號傳輸抗干擾性具有良好的抗干擾性，不受任何強(qiáng)電磁的影響，安全性也好。價(jià)格價(jià)格比較昂貴。在有線介質(zhì)中，光纖的價(jià)格最高582.2.4－光纖的特性傳輸特性：158592.2.5－無線介質(zhì)頻帶范圍：低頻-特高頻傳輸方式：地波、天波、空間波缺點(diǎn)：易受天氣等因素影響，信號幅度變化較大優(yōu)點(diǎn)：技術(shù)成熟、應(yīng)用廣泛、發(fā)射功率要求小適用：長、中、短波，電視592.2.5－無線介質(zhì)頻帶范圍：低頻-特高頻傳輸方式：159602.2.5－微波通信頻帶范圍：100M-10G傳輸方式：空間波直線傳播缺點(diǎn)：只能視距傳播、架高天線優(yōu)點(diǎn)：微波能量集中，發(fā)射功率要求小，適合點(diǎn)到點(diǎn)接力傳播。適用：調(diào)頻、電視、移動(dòng)、定向通信602.2.5－微波通信頻帶范圍：100M-10G160612.2.5－衛(wèi)星通信特點(diǎn)：通信距離遠(yuǎn)、覆蓋面積大、不受地理?xiàng)l件限制、費(fèi)用與距離無關(guān)、信道帶寬寬、可多址通信和移動(dòng)通信衛(wèi)星、地球站轉(zhuǎn)發(fā)器使用不同頻率接受、放大和發(fā)送信號上行鏈路Uplink下行鏈路Downlink612.2.5－衛(wèi)星通信特點(diǎn)：通信距離遠(yuǎn)、覆蓋面積大、不受1612.2數(shù)據(jù)編碼技術(shù)2.2.1數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)編碼1．不歸零編碼NRZ不歸零編碼用低電平表示二進(jìn)制“0”，用高電平表示二進(jìn)制“1”，

2．不歸零反轉(zhuǎn)編碼NRZI 不歸零反轉(zhuǎn)編碼NRZI是對不歸零編碼的改進(jìn)。即通過每位中間有無電平的跳變來表示二進(jìn)制值。有跳變，則編碼為二進(jìn)制“1”；無跳變，則編碼為二進(jìn)制“0”。2.2數(shù)據(jù)編碼技術(shù)2.2.1數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)編碼1623．曼徹斯特編碼 曼徹斯特編碼不用電平的高低表示二進(jìn)制“0”和“1”，而是用電平的跳變來表示的。在曼徹斯特編碼中，每一位的中間均有一個(gè)跳變，這個(gè)跳變既作為數(shù)據(jù)信號，也作為時(shí)鐘信號。電平從高到低的跳變表示二進(jìn)制“1”，從低到高的跳變表示二進(jìn)制“0”，3．曼徹斯特編碼1634．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(jìn)，每位中間的跳變僅作同步之用，每位的值根據(jù)其開始邊界是否發(fā)生跳變來決定。每位的開始無跳變表示二進(jìn)制“1”，有跳變表示二進(jìn)制“0”，如圖2-2（d）所示。4．差分曼徹斯特編碼1645．4B/5B編碼

4B/5B編碼方式在避免高、低信號持續(xù)的前提下，解決了曼徹斯特編碼的低效問題。 4B/5B編碼的思想是在位流中插入額外的位，來分割一連串的“0”或“1”。確切地說，是首先將發(fā)送的數(shù)據(jù)流以每4位一組，按表2-1所示的4B/5B編碼表，變?yōu)閷?yīng)的5位代碼。然后，得到的5位代碼使用不歸零反轉(zhuǎn)編碼NRZI進(jìn)行編碼傳輸。5．4B/5B編碼165表2-14B/5B編碼表表2-14B/5B編碼表166圖2-2數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)編碼圖2-2數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)編碼1672.2.2模擬數(shù)據(jù)編碼1．調(diào)幅（AM） 調(diào)幅即載波的振幅隨著數(shù)字信號的變化而變化。例如二進(jìn)制“1”用有載波輸出表示，即載波振幅為原始振幅；二進(jìn)制“0”用無載波輸出來表示，即載波振幅為零。2.2.2模擬數(shù)據(jù)編碼168圖2-3模擬數(shù)據(jù)編碼圖2-3模擬數(shù)據(jù)編碼1692．調(diào)頻（FM）

調(diào)頻即載波的頻率隨著數(shù)字信號的變化而變化。例如，二進(jìn)制“1”用載波頻率f1來表示；二進(jìn)制“0”用另一載波頻率f2來表示。3．調(diào)相（PM）

調(diào)相即載波的初始相位隨著數(shù)字信號的變化而變化。例如，用1800相位（反相）的載波來表示二進(jìn)制“1”；用00相位（正相）的載波來表示二進(jìn)制“0”。2．調(diào)頻（FM）1702.3數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)2.3.1數(shù)據(jù)通信方式1.單工通信 單工通信指數(shù)據(jù)只能沿著一個(gè)固定的方向傳輸。2.3數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)2.3.1數(shù)據(jù)通信方式171發(fā)送機(jī)接收機(jī)圖2-4(a)單工通信發(fā)送機(jī)接收機(jī)圖2-4(a)單工通信1722.半雙工通信半雙工通信指數(shù)據(jù)可沿著兩個(gè)方向傳輸，但同時(shí)只能沿一個(gè)