數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)2課件

2.2.3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（pulsecodemodulation）技術(shù)，此技術(shù)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)，以有效信號(hào)f(t）最高頻率的二倍對(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)信息轉(zhuǎn)換的過(guò)程：采樣，量化，編碼

量化：將幅值劃分為n個(gè)量化級(jí)，將采樣得到的數(shù)值用取整或四色五入等方法歸到某個(gè)臨近的整數(shù)值

編碼：用一定的二進(jìn)制數(shù)字表示量化后的幅值采樣、量化、編碼語(yǔ)音信道語(yǔ)音數(shù)據(jù)的最高頻率通常為3400HZ，一般語(yǔ)音提供帶寬4KHZ，根據(jù)Nyquist定理，采樣頻率8000次/秒足以捕獲所有的信息即每次采樣125us對(duì)于每個(gè)采樣值還需要用一個(gè)二進(jìn)制代碼表示，二進(jìn)制代碼的位數(shù)表示了采樣值的量化精度。在主干上，每一路的語(yǔ)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)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行PCM編碼后要求的數(shù)據(jù)傳輸速率為64Kbps2.2.5異步通信和同步通信在數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信中，一個(gè)最基本的要求就是發(fā)送端和接收端之間以某種方式保持位同步，接收端必須對(duì)所接收的數(shù)據(jù)流中的每一位進(jìn)行正確的采樣，才能保證數(shù)據(jù)接收的正確性接收器和發(fā)送器要做的事情

1、識(shí)別各數(shù)據(jù)位每個(gè)時(shí)鐘的起止時(shí)刻,它也必須知道每個(gè)位的持續(xù)時(shí)間,以在適當(dāng)?shù)臅r(shí)刻對(duì)傳輸線采樣,讀出每個(gè)bit。（位同步）

2、接收器的時(shí)鐘與發(fā)送器保持相同的頻率，以保證單位時(shí)間讀取的信號(hào)單元數(shù)相同，也即保證傳輸信號(hào)的準(zhǔn)確性

同步問(wèn)題細(xì)解當(dāng)發(fā)送器與接收器的時(shí)鐘不完全一致準(zhǔn)確時(shí)就會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。假如偏移一個(gè)百分點(diǎn)(接收器的時(shí)鐘比發(fā)送器的快或慢1%),則第一次采樣將偏離位中央(位中央分別距位起始及位終止處0.5ms)0.01位時(shí)間(0.01ms)。在50次或更多次的采樣后,接收器將因在不正確的位時(shí)間采樣而出現(xiàn)錯(cuò)誤(500.01=0.5ms)。對(duì)較小的定時(shí)誤差,這種差錯(cuò)可能會(huì)推遲出現(xiàn),但只要發(fā)送器發(fā)送一個(gè)足夠長(zhǎng)的位串并且發(fā)送器和接收器之間沒(méi)有同步機(jī)制,接收器與發(fā)送器就有可能出現(xiàn)失去同步。在數(shù)字通信中，發(fā)送器傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息，可能是每次發(fā)送一個(gè)字符，又可能是每次發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)幀（大的數(shù)據(jù)塊）異步通信異步通信：發(fā)送方或接收方之一無(wú)需向?qū)Ψ桨l(fā)送時(shí)鐘同步信號(hào)（發(fā)送方和接收方采用獨(dú)立時(shí)鐘）異步通信特點(diǎn)：1）以字符為單位的數(shù)據(jù)傳輸并且以特殊的位作為標(biāo)志，每個(gè)字符要附加1位起始位和1位停止位，以標(biāo)記字符的開始和結(jié)束，此外還要附加1位奇偶校驗(yàn)位2）數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中，字符可順序出現(xiàn)在比特流中，字符間的間隔時(shí)間是任意的；字符內(nèi)各個(gè)比特間的同步定時(shí)異步通信發(fā)送數(shù)據(jù)前必須進(jìn)行約定的四個(gè)參數(shù)：波特率，奇偶校驗(yàn)，字符長(zhǎng)度，停止位長(zhǎng)度同步通信同步通信：發(fā)送方和接收方的采樣時(shí)鐘是同一個(gè)，在相同的數(shù)據(jù)傳送速率下，發(fā)送端和接受端的通信頻率保持嚴(yán)格同步

1、外同步：接收端的同步信號(hào)事先由發(fā)送端送來(lái)；（應(yīng)用：短距離的高速傳輸中，該時(shí)鐘信號(hào)可由專門的時(shí)鐘線路傳輸）

2、自同步：從數(shù)據(jù)信號(hào)波形中提取同步信號(hào)的方法－曼徹斯特編碼（應(yīng)用：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)采用同步傳輸方式時(shí)，常將時(shí)鐘同步信號(hào)植入數(shù)據(jù)信號(hào)幀中，以實(shí)現(xiàn)接收器與發(fā)送器的時(shí)鐘同步）傳輸單位不是以單個(gè)字符作為單位，而是以一串?dāng)?shù)據(jù)傳輸根據(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流的同步通信面向字符的同步通信如何界定字符塊的開始和結(jié)束呢？數(shù)據(jù)塊由字符組成并以特殊的字符作為開始和結(jié)束標(biāo)志，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)塊的同步傳遞的是ASCII可顯示字符，字符集可采用ASCII或EBCDIC中不用的字符（比如控制字符），每個(gè)字符無(wú)需起始位和停止位典型的面向字符的同步通信規(guī)程BISYNC必須商議的參數(shù)：波特率，字符長(zhǎng)度，奇偶校驗(yàn)面向位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（）來(lái)標(biāo)記數(shù)據(jù)塊的開始和結(jié)束，數(shù)據(jù)塊將作為比特流處理，而不作為字符流處理(透明傳輸，位插入法）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和同步數(shù)據(jù)鏈路控制SDLC規(guī)程雙方約定的參數(shù)：傳輸速率，CRC生成多項(xiàng)式RS232C標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械特性：1)25針D型插座及相關(guān)的長(zhǎng)、寬、高2)25PIN9PIN3)DTE端為maleDCE端為female電氣特性：邏輯0：＋12V，邏輯1：－12V最大傳輸距離15m最大傳輸速率<20Kbps功能和過(guò)程特性：發(fā)送數(shù)據(jù)前如何交互計(jì)算機(jī)與modem連接計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)的連接2.3多路復(fù)用無(wú)論是廣域網(wǎng)還是局域網(wǎng)，傳輸介質(zhì)的帶寬都會(huì)大于傳輸單一信號(hào)所需要的帶寬，為了有效利用傳輸系統(tǒng)，通常采用多路復(fù)用技術(shù)來(lái)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)用類型2.3.1頻分多路復(fù)用通信線路的帶寬>單路信號(hào)帶寬，各路信號(hào)使用互不重疊的頻率范圍各路信號(hào)以不同的載波頻率進(jìn)行調(diào)制，并且在各載波頻率之間留有一定的間隔使得各路信號(hào)帶寬不相互重疊，那么這些信號(hào)可以同時(shí)在介質(zhì)上傳輸（有線電視信號(hào)的傳輸）例：三級(jí)語(yǔ)音級(jí)的電話信道，每條語(yǔ)音級(jí)信道的有用帶寬限制在3100HZ左右，復(fù)用時(shí)，為每條信道分配4000HZ，相互之間隔離（隔離帶900HZ)FDM（微觀）2.3.2時(shí)分多路復(fù)用TDM每個(gè)信號(hào)按時(shí)間先后輪流交替使用單一信道，宏觀同時(shí)進(jìn)行，微觀并行。對(duì)單一信道的交替使用可以按位、字節(jié)或塊等單位來(lái)進(jìn)行一幀＝幀起始符＋信道1字符＋信道2字符＋…..＋信道n字符分類：同步時(shí)分多路復(fù)用STDM方法：復(fù)用器為每路分配固定的時(shí)間片，時(shí)間片組成幀（一個(gè)完整循環(huán)）

缺點(diǎn)：如果某個(gè)信道無(wú)數(shù)據(jù)，將造成信道資源的浪費(fèi)異步時(shí)分多路復(fù)用示例每個(gè)時(shí)間片都攜帶信道號(hào)，增加了額外開銷（假設(shè)每幀3個(gè)時(shí)間片）總結(jié)：傳輸介質(zhì)與信道關(guān)系（多對(duì)多）2.4數(shù)據(jù)交換當(dāng)數(shù)據(jù)到達(dá)中間節(jié)點(diǎn)，中間節(jié)點(diǎn)如何轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)分類：電路交換，報(bào)文交換，分組交換2.4.1電路交換缺點(diǎn)：1）用于建立連接的呼叫時(shí)間大大長(zhǎng)于數(shù)據(jù)傳送時(shí)間2）通信帶寬不能充分利用，效率低優(yōu)點(diǎn)：實(shí)時(shí)性好，比較適用于信息量大、長(zhǎng)報(bào)文，經(jīng)常使用的固定用戶之間的通信。虛電路交換將電路交換與分組交換結(jié)合虛電路連接的建立傳輸方發(fā)起連接請(qǐng)求，中間節(jié)點(diǎn)根據(jù)路徑信息建立交換表，在交換表內(nèi)，節(jié)點(diǎn)為連接建立一個(gè)虛電