第三章數(shù)據(jù)通信技術(shù)

第三章數(shù)據(jù)通信技術(shù)3.1數(shù)據(jù)通信技術(shù)概述信息、數(shù)據(jù)、信號(hào)、信道通信、數(shù)據(jù)通信、數(shù)據(jù)通信技術(shù)3.2數(shù)據(jù)傳輸類(lèi)型基帶傳輸、頻帶傳輸、調(diào)制解調(diào)器3.3數(shù)據(jù)傳輸模式和差錯(cuò)校驗(yàn)串并行、同步異步、單雙工、校驗(yàn)3.4數(shù)據(jù)多路復(fù)用技術(shù)和數(shù)據(jù)交換技術(shù)頻分、時(shí)分、碼分；線路、報(bào)文、分組3.5常用通信系統(tǒng)電話、移動(dòng)電話、衛(wèi)星通信、ISDN、ADSL、CableModem13.1數(shù)據(jù)通信技術(shù)概述三部分組成:數(shù)據(jù)源、數(shù)據(jù)通信網(wǎng)、數(shù)據(jù)宿3.1.1數(shù)據(jù)通信的系統(tǒng)模型計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)電話網(wǎng)調(diào)制解調(diào)器（調(diào)制）調(diào)制解調(diào)器（解調(diào)）21.信息、數(shù)據(jù)和信號(hào)3.1.2數(shù)據(jù)通信的基本概念信號(hào)：數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中的表現(xiàn)形式，可分為模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)兩種。信息：通信傳輸過(guò)程中數(shù)據(jù)所包含的內(nèi)容，一般為數(shù)字、文字、語(yǔ)音和圖象等。數(shù)據(jù)：信息的載體（二進(jìn)制碼）。3模擬傳輸和數(shù)字傳輸與信號(hào)的組合關(guān)系調(diào)制、解調(diào)A/D、D/A基本概念：模擬信號(hào)、數(shù)字信號(hào)調(diào)制解調(diào)器42.信道及信道的分類(lèi)傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)的通路稱(chēng)為信道（1）模擬信道與數(shù)字信道（2）物理信道與邏輯信道（3）有線信道與無(wú)線信道（4）專(zhuān)用信道與公共交換信道按傳輸信號(hào)的類(lèi)型分類(lèi)物理信道包括傳輸介質(zhì)和通信設(shè)備邏輯信道非指具體物理介質(zhì)按傳輸媒體的有形無(wú)形分類(lèi)按信道的使用權(quán)限分類(lèi)信道種類(lèi)：53.1.3數(shù)據(jù)通信的傳輸媒體(介質(zhì))電話線和雙絞線：方便、便宜、可靠性差、損耗大同軸電纜：容量大、抗干擾能力強(qiáng)、價(jià)格較高光纖：容量大、速度快、距離長(zhǎng)、抗干擾能力強(qiáng)、代價(jià)高

微波線路：帶寬、直線傳播、受環(huán)境影響較大

衛(wèi)星線路：頻帶很寬、不受地理和距離影響、昂貴

紅外傳輸：快速、方便、安全、距離近63.1.4數(shù)據(jù)通信的部分接口標(biāo)準(zhǔn)RS-232

實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，傳輸距離5米，19.2Kbps(25線或9線)USB（通用串行總線）可接127個(gè)設(shè)備、傳輸距離5米

USB1.0：12MUSB2.0：480M

支持熱拔插IEEE1394（高速串行總線）可接63個(gè)設(shè)備,可直接通信(不經(jīng)過(guò)CPU)

速度：400Mb/s(50米)、3.2Gb/s(4.5米)支持熱拔插73.1.5數(shù)據(jù)通信的主要技術(shù)指標(biāo)差錯(cuò)率碼元差錯(cuò)率pe=差錯(cuò)碼元數(shù)/總碼元數(shù)比特差錯(cuò)率peb=差錯(cuò)比特?cái)?shù)/總比特?cái)?shù)波特率和比特率(傳輸速率)可靠度

pr=正常工作時(shí)間/全部工作時(shí)間*100%帶寬(范圍)

信號(hào)頻譜的最高頻率與最低頻率之差或：傳送信道的最高頻率與最低頻率之差(Hz)83.2數(shù)據(jù)傳輸類(lèi)型3.2.1基帶傳輸

在通信線路上直接傳輸二進(jìn)制信號(hào)。特點(diǎn)：傳送距離短,衰減快,需放大,獨(dú)占一個(gè)信道三種編碼方法：非歸零編碼：串口和調(diào)制解調(diào)器特點(diǎn)：正電平：1負(fù)電平：0曼切斯特編碼：10Base的以太網(wǎng)特點(diǎn)：前半周為反碼后半周為原碼差分曼切斯特編碼：局域網(wǎng)特點(diǎn)：邊界與前一信號(hào)后半周反碼：0邊界與前一信號(hào)后半周原碼：1用電平表示信號(hào)并傳輸，要進(jìn)行編碼93.2.2頻帶傳輸利用模擬信號(hào)傳輸數(shù)字信號(hào)(需調(diào)制解調(diào))。特點(diǎn)：充分利用信道的容量，衰減較慢，距離較遠(yuǎn)正弦波(載波)信號(hào)：方法：將數(shù)字信號(hào)用某一種方式加在正弦波上進(jìn)行傳輸，再?gòu)慕邮茉O(shè)備上還原出數(shù)字信號(hào)。A：振幅（幅度調(diào)制ASK）ω：角頻率（頻率調(diào)制FSK）ψ：相位（相位調(diào)制PSK）三個(gè)調(diào)制參數(shù)：u(t)=A(t)sin(ωt+ψ)103.2.3調(diào)制解調(diào)器功能：將數(shù)字信號(hào)調(diào)制為模擬信號(hào)進(jìn)行傳送，或?qū)⒛M信號(hào)解調(diào)為數(shù)字信號(hào)接受。11(1)調(diào)制解調(diào)器(移頻鍵控)的工作原理12(2)調(diào)制解調(diào)器分類(lèi)：通信線路：調(diào)制解調(diào)器

CableModem：有線電視網(wǎng)ADSLModem：非對(duì)稱(chēng)傳輸連接方式：內(nèi)置式、外置式、無(wú)線式。功能：數(shù)據(jù)調(diào)制解調(diào)器

Fax/ModemFax/Voice/Modem13(3)調(diào)制解調(diào)器的標(biāo)準(zhǔn)V.32標(biāo)準(zhǔn)：早期的全雙工標(biāo)準(zhǔn)(<14.4K)V.32bis標(biāo)準(zhǔn)：包括壓縮、差錯(cuò)檢驗(yàn)(14.4K)V.90標(biāo)準(zhǔn)：56K數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)143.3數(shù)據(jù)傳輸模式和差錯(cuò)校驗(yàn)3.3.1數(shù)據(jù)通信的傳輸模式串行傳輸與并行傳輸

串行：每次傳送一位

并行：每次傳送多位異步傳輸與同步傳輸

異步：發(fā)送字符前后各有開(kāi)始位和停止位同步：發(fā)一幀信息前后各有同步位等信號(hào)和幀結(jié)束位單工、半雙工與全雙工傳輸

單工：一個(gè)方向上傳送數(shù)據(jù)半雙工：雙方向傳送，但只能輪流傳送數(shù)據(jù)全雙工：雙方向傳送，能同時(shí)雙向傳送數(shù)據(jù)153.3.2差錯(cuò)校驗(yàn)與校正水平冗余校驗(yàn)：方塊校驗(yàn)：奇校：0110011110011011偶校：1011100001001101奇校字符1：00100000字符2：00111101字符3：11011001字符4：10110011字符5：01010010方塊校驗(yàn)字符：11011010校驗(yàn)位該列為校驗(yàn)位該行(7位)為校驗(yàn)位奇校字符1：*0100000字符2：*0011100字符3：*1011001字符4：*0110011字符5：*0001010*0100011垂直冗余校驗(yàn)：該行(7位)為校驗(yàn)位(VRC)（LRC)16循環(huán)冗余校驗(yàn)(CRC)

比較雙方約定的余數(shù)多項(xiàng)式。差錯(cuò)控制機(jī)制(校正)

反饋重發(fā)包括：停止等待方式：等待接收方發(fā)來(lái)正確無(wú)誤信息后,再發(fā)下一幀數(shù)據(jù)。連續(xù)工作方式：拉回重發(fā)方式：從出錯(cuò)的幀開(kāi)始重發(fā)。選擇重發(fā)方式(ARQ)：只重發(fā)出錯(cuò)幀。173.4數(shù)據(jù)多路復(fù)用技術(shù)和數(shù)據(jù)交換技術(shù)碼分多路復(fù)用（CDMA）：移動(dòng)電話

利用展頻技術(shù)3.4.1數(shù)據(jù)多路復(fù)用技術(shù)頻分多路復(fù)用（FDMA）：電視信號(hào)時(shí)分多路復(fù)用（TDMA）：基帶局域網(wǎng)

將傳輸信號(hào)分割成許多時(shí)間片，輪流傳輸183.4.2數(shù)據(jù)交換技術(shù)線路交換

電話或網(wǎng)絡(luò)中計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)通信。特點(diǎn)：獨(dú)占線路、資源浪費(fèi)、可靠性好報(bào)文交換

特點(diǎn)：線路利用率高、實(shí)時(shí)性差包太大的話，傳送時(shí)間會(huì)過(guò)長(zhǎng)。分組交換

特點(diǎn)：線路利用率高、可進(jìn)行交互式或?qū)崟r(shí)通信、數(shù)據(jù)合理打包。193.5常用通信系統(tǒng)3.5.1公用電話系統(tǒng)（PSTN）3.5.2蜂窩電話系統(tǒng)3.5.3衛(wèi)星通信系統(tǒng)傳統(tǒng)的、實(shí)時(shí)語(yǔ)音通訊的線路交換網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)電話廣泛用于電話、電報(bào)、數(shù)據(jù)、電視、會(huì)議電視、無(wú)線電廣播、應(yīng)急通信203.5.4綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)絡(luò)（ISDN）3.5.5ADSL與CableModem3.5.6計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)兩條64Kbps的B通道和一條16Kbps的D通道。在通電話的同時(shí)，可進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。ADSL：在電話線上的寬帶技術(shù)非對(duì)稱(chēng)數(shù)字用戶線路:下行1.5M~9M上行16K~1MCableModem：電纜調(diào)制解調(diào)器,電視網(wǎng)上的寬帶接入技術(shù)

按速率可分對(duì)稱(chēng):500K~2M或非對(duì)稱(chēng)速率型:下行2K~40M上行500K~10M局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)21網(wǎng)絡(luò)的四種接入方式的比較改造期初步投入商用較成熟成熟網(wǎng)絡(luò)成熟度ALWAYSON認(rèn)證ALWAYSON認(rèn)證撥號(hào)+認(rèn)證撥號(hào)+認(rèn)證連接方式CableModemADSLModem濾波分離器NT1和TA含NT1的TA56KModem用戶終端設(shè)備10M8M1B=64K，2B=128K56K最大下載速度10M1M1B=64K，2B=128K56K最大上傳速度有線電視同軸電纜普通電話線普通電話線普通電話線傳輸介質(zhì)CableModemADSLISDN56KModem比較項(xiàng)目22復(fù)習(xí)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)數(shù)據(jù)傳輸媒體數(shù)據(jù)傳輸類(lèi)型數(shù)據(jù)傳輸模式數(shù)據(jù)差錯(cuò)校驗(yàn)數(shù)據(jù)多路復(fù)用技術(shù)數(shù)據(jù)交換技術(shù)通信系統(tǒng)23數(shù)據(jù)通信常用媒體24用微波中繼站實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)途傳輸25衛(wèi)星通信26紅外傳輸27RS-232接口28USB通用串行總線29波特率和比特率波特率：調(diào)制速率或稱(chēng)波形速率。單位波特（Baud），定義為每秒傳送的波形的個(gè)數(shù)。B=1/T(Baud)T：一個(gè)波形需要的時(shí)間比特率：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)傳輸?shù)亩M(jìn)制代碼的有效位（bit）數(shù)，單位為比特每秒（bps）。

比特率=波特率log2n

n：信號(hào)的狀態(tài)個(gè)數(shù)30數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)的編碼31信號(hào)調(diào)制示意圖“1”Amsin(ωt+ψ)“0”0“1”Amsin(ω1t+ψ)“0”Amsin(ω2t+ψ)“1”Amsin(ωt+π)“0”Amsin(ωt+0)(ASK)(FSK)(PSK)數(shù)字信號(hào)傳輸信號(hào)32并行和串行傳輸33異步傳送34同步傳送35單工、半雙工和全雙工單工通信半雙工通信

全雙工通信36多路復(fù)用技術(shù)多路復(fù)用的定義:多路復(fù)用是指把若干個(gè)彼此無(wú)關(guān)的信號(hào)合并為一個(gè)復(fù)合信號(hào)，并在一條共用信道上進(jìn)行傳輸。37頻分多路復(fù)用38時(shí)分多路復(fù)用39線路交換獨(dú)占線路、資源浪費(fèi)、可靠性好40報(bào)文交換線路利用率高實(shí)時(shí)性差、傳送時(shí)間會(huì)長(zhǎng)41分組交換數(shù)據(jù)合理打包線路利用率高、可進(jìn)行交互式或?qū)崟r(shí)通信42電話交換系統(tǒng)43蜂窩電話系統(tǒng)44移動(dòng)電話的通信原理交換中心45衛(wèi)星通信系統(tǒng)同步衛(wèi)星高度：36000Km優(yōu)點(diǎn)：通信范圍廣受自然災(zāi)害小可廣播和多址通信管理方便缺點(diǎn)：信號(hào)延遲10GHz以上信號(hào)易受雨雪影響易受太陽(yáng)噪聲影響46綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)絡(luò)47總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的局域網(wǎng)48廣域網(wǎng)49互聯(lián)網(wǎng)50內(nèi)置式調(diào)制解調(diào)器51外置式調(diào)制解調(diào)器52CableMod