《計(jì)算機(jī)通信基礎(chǔ)》-數(shù)據(jù)的傳輸省公開課金獎(jiǎng)全國(guó)賽課一等獎(jiǎng)微課獲獎(jiǎng)?wù)n件

《計(jì)算機(jī)通信基礎(chǔ)》第2章數(shù)據(jù)傳輸DataTransmission11/77本章內(nèi)容模擬傳輸和數(shù)字傳輸通信代碼傳輸損耗傳輸媒介22/77模擬傳輸和數(shù)字傳輸數(shù)據(jù)和信號(hào)

數(shù)字通信特點(diǎn)

33/77數(shù)據(jù)和信號(hào)數(shù)據(jù)模擬數(shù)據(jù)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)模擬信號(hào)數(shù)字信號(hào)44/77模擬和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)、信號(hào)5模擬數(shù)據(jù)模擬信號(hào)放大器調(diào)制器模擬數(shù)據(jù)數(shù)字信號(hào)

PCM編碼器數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)模擬信號(hào)調(diào)制器數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)數(shù)字信號(hào)

數(shù)字發(fā)送器5/77模擬通信和數(shù)字通信抗干擾性能比較噪聲積累放大器中繼器66/77數(shù)字通信特點(diǎn)

體積小，成本低使用VLSI數(shù)據(jù)完整性好使用是中繼器而不是放大器安全可靠數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)加密要比模擬數(shù)據(jù)加密輕易得多。便于計(jì)算機(jī)接口計(jì)算機(jī)用二進(jìn)制碼序列電平便于集成化處理數(shù)字匯聚77/77通信代碼

ASCII碼ISO10646

Unicode漢字編碼88/77ASCII碼AmericanStandardCodeforInformationInterchange美國(guó)信息交換標(biāo)準(zhǔn)代碼ASCII碼是一個(gè)7位代碼，有128個(gè)0~1為控制字符32~127為字母、數(shù)字和專用符號(hào)99/77ASCII碼分類

物理設(shè)備控制字符邏輯通信控制字符物理通信控制字符信息分隔字符代碼擴(kuò)展控制字符1010/77ASCII碼邏輯通信控制字符數(shù)據(jù)傳輸格式SOH：01H，表示標(biāo)題開始。STX：02H，正文開始，也同時(shí)表示標(biāo)題結(jié)束。ETX：03H，正文結(jié)束。EOT：04H，傳送結(jié)束，告訴接收方數(shù)據(jù)傳送完成。11SOH目標(biāo)地址STX正文ETX校驗(yàn)EOT11/77EBCDIC碼

擴(kuò)充二-十進(jìn)制交換碼ExtendedBinary-CodedDecimalInterchangeCodeIBM企業(yè)制訂8位二進(jìn)制代碼字符總數(shù)140個(gè)用于IBM大中型計(jì)算機(jī)設(shè)備內(nèi)碼1212/77ISO10646標(biāo)準(zhǔn)信息技術(shù)——通用多字節(jié)編碼字符集Informationtechnology-UniversalMultiple-OctetCodedCharacterSet簡(jiǎn)稱UCS。四維編碼空間組（Group）、平面（Plane）、行（Row）、列（Cell）1313/77Unicode與ISO10646-1相同編碼傳輸規(guī)則由USC傳輸格式UTF（UCSTransformationFormat）規(guī)范要求UTF是將Unicode編碼規(guī)則和計(jì)算機(jī)實(shí)際編碼對(duì)應(yīng)起來一個(gè)規(guī)則常見UTF規(guī)范包含UTF-8UTF-161414/77漢字編碼

GB2312-80GBKGB13030-BIG5碼Unicode1515/77數(shù)據(jù)傳輸概念及分類

數(shù)據(jù)傳輸方式分類數(shù)據(jù)傳輸基本概念1616/77數(shù)據(jù)傳輸方式分類

并行傳輸和串行傳輸單工通信、半雙工通信和全雙工通信異步通信和同時(shí)通信基帶傳輸和頻帶傳輸1717/77并行傳輸和串行傳輸并行傳輸每次可同時(shí)傳送一個(gè)字節(jié)或一個(gè)字適于距離小于30米通信系統(tǒng)長(zhǎng)距離通信不采取串行傳輸數(shù)據(jù)在一根數(shù)據(jù)信號(hào)線上一位一位地進(jìn)行傳輸計(jì)算機(jī)串行通信發(fā)送次序先發(fā)送通信代碼最低位再發(fā)送代碼高位最終發(fā)送校驗(yàn)位。1818/77單工、半雙工、全雙工通信

單工通信只允許數(shù)據(jù)向一個(gè)方向傳輸如：廣播電臺(tái)、電視信號(hào)傳輸半雙工通信含有雙向傳輸信號(hào)能力，但同一時(shí)間里，雙方不能同時(shí)發(fā)送信號(hào)，只能輪番發(fā)送如：對(duì)講機(jī)。全雙工通信雙方可同時(shí)發(fā)送信號(hào)，同時(shí)接收信號(hào)1919/77異步通信和同時(shí)通信

時(shí)序問題采樣時(shí)鐘不準(zhǔn)確需要采取辦法來同時(shí)發(fā)送器和接收器兩種處理方案異步通信同時(shí)通信2020/77異步通信數(shù)據(jù)傳輸一次一個(gè)字符每個(gè)字符從5比特到8比特不等只需在每個(gè)字符內(nèi)包含同時(shí)或時(shí)序信息新字符開始時(shí)，接收器可重新取得同時(shí)TTY規(guī)程21線路空閑線路空閑1位起始位1位校驗(yàn)位1,1.5,2位停頓位5～8位數(shù)據(jù)21/77同時(shí)通信數(shù)據(jù)連續(xù)發(fā)送，沒有起始位和停頓位位同時(shí)比特流級(jí)別時(shí)鐘專線數(shù)據(jù)信號(hào)編碼幀同時(shí)數(shù)據(jù)塊級(jí)別面向字符數(shù)據(jù)鏈路控制規(guī)程面向比特?cái)?shù)據(jù)鏈路控制規(guī)程2222/77基帶傳輸和頻帶傳輸

基帶傳輸直接傳送基帶信號(hào)基帶就是指電信號(hào)基本頻帶，即調(diào)制前或解調(diào)后信號(hào)所占用頻帶。頻帶傳輸（寬帶傳輸）用數(shù)據(jù)信號(hào)對(duì)模擬載波進(jìn)行調(diào)制，使其變?yōu)檫m合線路傳輸信號(hào)2323/77數(shù)據(jù)傳輸基本概念

符號(hào)速率數(shù)據(jù)傳輸速率誤碼率帶寬2424/77符號(hào)速率碼元或符號(hào)碼元是離散信號(hào)波形基本單位符號(hào)速率每秒傳送碼元數(shù)，單位是波特（Baud）波特率、傳碼率、波形速率或調(diào)制速率2525/77數(shù)據(jù)傳輸速率數(shù)據(jù)傳輸速率數(shù)據(jù)傳輸速率指通信系統(tǒng)每秒傳送信息量單位是比特/秒，簡(jiǎn)寫為bps或bits/s信息量信息量=-log2P

比特（P為該事件出現(xiàn)概率）傳輸速率R與符號(hào)速率Nb關(guān)系是：R=Nblog2MbpsM=2時(shí)R=Nb2626/77誤碼率誤碼率指碼元在系統(tǒng)中傳送時(shí)被傳錯(cuò)概率誤組率PB與誤碼率Pe關(guān)系為：PB=1-（1-Pe）n

若n=8：PB=1-（1-Pe）8

（誤字率）2727/77帶寬信號(hào)帶寬Hz一個(gè)信號(hào)絕對(duì)帶寬就是信號(hào)頻譜寬度信號(hào)頻譜就是信號(hào)所包含頻率范圍線路帶寬Hz系統(tǒng)允許經(jīng)過信號(hào)頻率范圍速率帶寬Kb/sMb/sGb/s系統(tǒng)允許最高數(shù)據(jù)傳輸率，系統(tǒng)容量2828/77帶寬29每秒

106

個(gè)比特時(shí)間1

010

111

s帶寬為1Mb/s時(shí)間每秒

4

106

個(gè)比特0.25s帶寬為4Mb/s29/77傳輸損耗

衰減噪聲延遲失真信道容量3030/77衰減衰減信號(hào)強(qiáng)度從傳輸媒介一端傳到另一端時(shí)減弱程度衰減原因全阻抗、趨膚效應(yīng)和介電損失3131/77噪聲噪聲物理系統(tǒng)中對(duì)信號(hào)傳輸與處理起擾亂作用而又不能完全控制一個(gè)不需要波形噪聲分類熱噪聲互調(diào)噪聲串話噪聲脈沖噪聲3232/77噪聲不嚴(yán)重失真嚴(yán)重失真33實(shí)際信道（帶寬受限、有噪聲、干擾和失真）輸入信號(hào)波形輸出信號(hào)波形(失真不嚴(yán)重)輸入信號(hào)波形實(shí)際信道（帶寬受限、有噪聲、干擾和失真）輸出信號(hào)波形(失真嚴(yán)重)33/77延遲失真信號(hào)經(jīng)過有線媒介時(shí)，其傳輸速度伴隨頻率改變而改變會(huì)造成數(shù)據(jù)信號(hào)產(chǎn)生相移處理方法：延遲均衡器3434/77信道容量信道允許傳輸最大數(shù)據(jù)傳輸速率（bps）信道容量受限于：帶寬信噪比（香農(nóng)定理）最大符號(hào)速率（奈奎斯特準(zhǔn)則）3535/77奈奎斯特準(zhǔn)則任何實(shí)際傳輸系統(tǒng)都是頻帶受限，輸入波形經(jīng)過后都會(huì)產(chǎn)生一定失真。奈奎斯特準(zhǔn)則給出了有限帶寬無噪聲信道最大符號(hào)傳輸速率。3636/77奈奎斯特準(zhǔn)則37理想低通信道最高碼元傳輸速率=2WBaudW是理想低通信道帶寬，單位為赫(Hz)不能經(jīng)過能經(jīng)過0頻率(Hz)W(Hz)每赫帶寬理想低通信道最高碼元傳輸速率是每秒

2

個(gè)碼元。Baud是波特，是碼元傳輸速率單位，1波特為每秒傳送1個(gè)碼元。37/77奈奎斯特準(zhǔn)則38理想帶通特征信道最高碼元傳輸速率=WBaudW是理想帶通信道帶寬，單位為赫(Hz)不能經(jīng)過能經(jīng)過0頻率(Hz)W(Hz)不能經(jīng)過每赫帶寬理想低通信道最高碼元傳輸速率是每秒

1

個(gè)碼元。38/77香農(nóng)定理信噪比信號(hào)功率與所出現(xiàn)噪聲功率之比香農(nóng)定理C=Blog2（1+Ps/Pn）(bps)B為信道帶寬Hz3939/77例題假設(shè)一個(gè)信道帶寬為6400Hz，信噪比是30dB，則信道容量為？若因?yàn)樵O(shè)備原因信噪比將為10dB，則此時(shí)信道容量為？答案：63790bps22140bps4040/77傳輸媒介有線媒介無線媒介

4141/77有線媒介明線雙絞線同軸電纜光纖4242/77明線架設(shè)在地面上一個(gè)裸線線路當(dāng)前已不發(fā)展4343/77雙絞線

由兩根對(duì)地對(duì)稱絕緣芯線按照規(guī)則螺旋狀絞合在一起絞距3類7.5cm到10cm5類0.6cm到0.85cm長(zhǎng)途5cm到15cm同一捆相鄰線對(duì)絞距不一樣分類UTPSTP4444/77雙絞線分類無屏蔽雙絞線(UTP)普通電話線最廉價(jià)最易安裝受外界電磁干擾屏蔽雙絞線(STP)金屬罩能夠降低干擾更貴更難處理(粗,重)45金屬屏蔽層45/77無屏蔽雙絞線實(shí)物圖UTP46RJ-45和AUI無屏蔽雙絞線46/77屏蔽雙絞線實(shí)物圖STPFTP：鋁箔雙絞線SSTP：屏蔽網(wǎng)雙絞線4747/77同軸電纜內(nèi)導(dǎo)體絕緣層外導(dǎo)體（屏蔽層）護(hù)套4848/77同軸電纜組成內(nèi)導(dǎo)體：采取半硬銅線外導(dǎo)體：采取銅帶或鋁帶縱包而成絕緣層：用聚乙烯等塑料制成護(hù)套：有鉛護(hù)套、鋁護(hù)套、鋼護(hù)套、塑料護(hù)套等4949/77同軸電纜特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)傳輸距離較遠(yuǎn)，覆蓋地域范圍較大技術(shù)非常成熟缺點(diǎn)電纜硬，折曲困難，重量重5050/77同軸電纜實(shí)物中同軸（2.6/9.5mm）小同軸（1.2/4.4mm）微同軸（0.7/2.9mm）5151/77同軸電纜應(yīng)用Mostversatilemedium電視布線有線電視CATVCommonAntennaTelevisionCommunityAntennaTelevisionCAbleTV長(zhǎng)途電話傳輸可同時(shí)承載10,000路電話正被光纖所取代短距離計(jì)算機(jī)系統(tǒng)連接局域網(wǎng)5252/77同軸電纜組網(wǎng)53服務(wù)器客戶機(jī)客戶機(jī)客戶機(jī)BNCT型連接器

終端電阻終端電阻53/77局域網(wǎng)使用同軸電纜54細(xì)同軸電纜：特征阻抗50Ω，直徑0.5cm粗同軸電纜：特征阻抗50Ω，直徑1cm10base2細(xì)同軸電纜10base5粗同軸電纜54/77同軸電纜傳輸特征模擬每隔幾千米一個(gè)放大器頻率越高，距離越近最高500MHz數(shù)字每千米一個(gè)中繼器速率越高，距離越近5555/77光纖光導(dǎo)纖維光纖是經(jīng)過全反射傳輸光信號(hào)編碼波束一個(gè)傳輸媒介光纖系統(tǒng)工作頻率：1014到1015Hz位于紅外線和可見光5656/77光纖示意圖纖芯8到50微米玻璃或塑料包層125微米玻璃或塑料套管塑料或其它物質(zhì)5757/77光纖實(shí)物圖裸光纖5858/77常見光纖接頭59FC－PC型光尾纖接頭外形圖SC－PC型光尾纖接頭外形圖ST-PC型光尾纖接頭外形圖FC/PC－SC/PC型光尾纖外形圖59/77常見光接口連接器60SC/PC型光連接器ST型光連接器FC/PC型光連接器BNC型光連接器MTRJ型光連接器60/77光纖接頭和光纖融接器6161/77光纜6262/77光纖特點(diǎn)63光纖是數(shù)據(jù)傳輸中最有效一個(gè)傳輸媒介,它有以下優(yōu)點(diǎn)：容量大體積小，重量輕衰減較小電磁絕緣性能好中繼器間隔較大最少幾十千米63/77光纖應(yīng)用長(zhǎng)途干線，1500km，6萬(wàn)話路。市區(qū)干線，12km，10萬(wàn)話路。農(nóng)用交換干線用戶環(huán)路LANs6464/77光纖光源發(fā)光二級(jí)管(LED)更廉價(jià)工作溫度寬壽命長(zhǎng)注入激光二極管(ILD)更高效更大數(shù)據(jù)速率6565/77光纖類型多模光纖階躍型多模光纖漸變型多模光纖單模光纖纖芯半徑為波長(zhǎng)數(shù)量級(jí)用于長(zhǎng)途6666/77光纖損耗衰減（下列圖），影響距離。吸收散射色散，造成脈沖展寬，影響速率傳輸速度隨頻率改變，抵達(dá)時(shí)間不一樣。因?yàn)轭l率不變，造成入射波長(zhǎng)在媒介中改變多模造成傳輸距離不一樣6767/776868/77光纖工作頻率四個(gè)傳輸窗口另：全波光纖69波長(zhǎng)范圍(nm)(真空中)頻帶(THz)波段標(biāo)識(shí)光纖種類應(yīng)用820to900366to333

多模LAN1280to1350234to222S單模Vario