第3章數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)

1、杜 煜本章主要內(nèi)容數(shù)據(jù)通信的基本概念數(shù)據(jù)傳輸方式數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐郊夹g(shù)數(shù)據(jù)編碼技術(shù)多路復(fù)用技術(shù)數(shù)據(jù)交換技術(shù)傳輸介質(zhì)差錯(cuò)控制技術(shù)2數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)通通信信技技術(shù)術(shù)的的基基本本內(nèi)內(nèi)容容數(shù)據(jù)通信基本概數(shù)據(jù)通信基本概念念數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)信息、數(shù)據(jù)、信號信息、數(shù)據(jù)、信號數(shù)據(jù)通信的主要技術(shù)指標(biāo)數(shù)據(jù)通信的主要技術(shù)指標(biāo)數(shù)據(jù)傳輸方式數(shù)據(jù)傳輸方式串行通信、并行通信串行通信、并行通信單工通信、半雙工通信、全雙工通信單工通信、半雙工通信、全雙工通信基帶傳輸、頻帶傳輸、寬帶傳輸基帶傳輸、頻帶傳輸、寬帶傳輸數(shù)據(jù)的同步技術(shù)數(shù)據(jù)的同步技術(shù)異步傳輸、異步傳輸、同步傳輸同步傳輸數(shù)據(jù)編碼技術(shù)數(shù)據(jù)編碼技術(shù)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號數(shù)字

2、數(shù)據(jù)信號模擬傳輸模擬傳輸幅移鍵控幅移鍵控ASK、頻移鍵控頻移鍵控FSK、相移鍵控相移鍵控PSK數(shù)字傳輸數(shù)字傳輸不歸零碼不歸零碼NRZ、曼徹斯特編碼、曼徹斯特編碼、差分曼徹斯特編碼差分曼徹斯特編碼模擬數(shù)據(jù)信號模擬數(shù)據(jù)信號模擬傳輸模擬傳輸調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相數(shù)字傳輸數(shù)字傳輸脈沖編碼調(diào)制脈沖編碼調(diào)制PCM多路復(fù)用技術(shù)多路復(fù)用技術(shù)時(shí)分多路復(fù)用、時(shí)分多路復(fù)用、頻分多路復(fù)用、波分多路復(fù)、碼分多路復(fù)用頻分多路復(fù)用、波分多路復(fù)、碼分多路復(fù)用數(shù)據(jù)交換技術(shù)數(shù)據(jù)交換技術(shù)電路交換、電路交換、報(bào)文存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換、報(bào)文分組存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換（數(shù)據(jù)報(bào)文存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換、報(bào)文分組存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換（數(shù)據(jù)報(bào)方式、虛電路方式）報(bào)方式、

3、虛電路方式）傳輸介質(zhì)傳輸介質(zhì)傳輸介質(zhì)類型與特點(diǎn)傳輸介質(zhì)類型與特點(diǎn)差錯(cuò)控制技術(shù)差錯(cuò)控制技術(shù)檢錯(cuò)碼、糾錯(cuò)碼和檢錯(cuò)碼、糾錯(cuò)碼和差錯(cuò)控制機(jī)制差錯(cuò)控制機(jī)制信息、數(shù)據(jù)和信號 通信的目的是交換信息。信息的載體可以是多媒體，包含語音、音樂、圖形圖像、文字和數(shù)據(jù)等。計(jì)算機(jī)的終端產(chǎn)生的信息一般是字母、數(shù)字和符號的組合。為了傳送這些信息，首先要將每一個(gè)字母、數(shù)字或括號用二進(jìn)制代碼表示。目前常用的二進(jìn)制代碼有國際5號碼（IA5）、擴(kuò)充的二、十進(jìn)制交換碼EBCDIC碼和信息交換用標(biāo)準(zhǔn)代碼 ASCII碼等。被傳輸?shù)亩M(jìn)制代碼稱為數(shù)據(jù)（Data）。信號是數(shù)據(jù)在傳輸過程中的電信號的表示形式。4數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)

4、的基本通信模型：產(chǎn)生和發(fā)送信息的一端叫信源，接收信息的一端叫信宿。信源與信宿通過通信線路進(jìn)行通信，在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中，也將通信線路稱為信道； 在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中，傳輸模擬信號的系統(tǒng)稱為模擬通信系統(tǒng)，而傳輸數(shù)字信號的系統(tǒng)稱為數(shù)字通信系統(tǒng)。5模擬通信系統(tǒng) 模擬通信系統(tǒng)通常由信源、調(diào)制器、信道、解調(diào)器、信宿以及噪聲源組成。信源所產(chǎn)生的原始模擬信號一般都要經(jīng)過調(diào)制再通過信道傳輸。到達(dá)信宿后，通過解調(diào)器將信號解調(diào)出來。普通的電話、廣播、電視等都屬于模擬通信系統(tǒng)。數(shù)字通信系統(tǒng) 數(shù)字通信系統(tǒng)由信源、信源編碼器、信道編碼器、調(diào)制器、信道、解調(diào)器、信道譯碼器、信源譯碼器、信宿、噪聲源以及發(fā)送端和接收端時(shí)鐘同步組成。

5、計(jì)算機(jī)通信、數(shù)字電話以及數(shù)字電視都屬于數(shù)字通信系統(tǒng)。通信信道的分類 信道是信號傳輸?shù)耐ǖ溃▊鬏斆襟w和通信設(shè)備。傳輸媒體可以是有形媒體，如電纜、光纖等，也可以是無形媒體，如傳輸電磁波的空間。信道可以按不同的方法分類：有線信道與無線信道；模擬信道與數(shù)字信道；專用信道和公用信道；有線信道與無線信道 信道按所使用的傳輸介質(zhì)分類，可以分為有線信道與無線信道； 有線信道使用有形的媒體作為傳輸介質(zhì)的信道稱之為有線信道。有線信道包括電話線、雙絞線、同軸電纜和光纜等；無線信道以電磁波在空間傳播方式傳送信息的信道稱之為無線信道。無線信道包括無線電、微波、紅外線和衛(wèi)星通信信道等。模擬信道與數(shù)字信道按傳輸信號的類

6、型分類，信道可以分為模擬信道與數(shù)字信道；模擬信道能傳輸模擬信號的信道稱為模擬信道。模擬信號的電平隨時(shí)間連續(xù)變化，語音信號是典型的模擬信號。如果利用模擬信道傳送數(shù)字信號，則必須經(jīng)過數(shù)字與模擬信號之間的變換（A/D變換器）。調(diào)制解調(diào)器就是完成這種變換的。數(shù)字信道能傳輸離散數(shù)字信號的信道稱為數(shù)字信道。離散的數(shù)字信號在計(jì)算機(jī)中指由“0”和“1”的二進(jìn)制代碼組成的數(shù)字序列。當(dāng)利用數(shù)字信道傳輸數(shù)字信號時(shí)不需要進(jìn)行變換，通常需要進(jìn)行數(shù)字編碼。專用信道和公用信道 信道按使用方式可以分為專用信道和公用信道：專用信道專用信道是一種連接于用戶設(shè)備之間的固定電路，它可以由用戶自己架設(shè)或向電信部門租用。公用信道也稱公共

7、交換信道，它是一種通過交換機(jī)轉(zhuǎn)接、為大量用戶提供服務(wù)的信道。數(shù)據(jù)通信的技術(shù)指標(biāo) 數(shù)據(jù)通信速率（傳輸速率）：傳輸率是指數(shù)據(jù)在信道中傳輸?shù)乃俣?。?shù)據(jù)通信速率分為兩種：碼元速率和信息速率。碼元速率RB：每秒中傳送的碼元數(shù)，單位為波特/秒（Baud/s），又稱為波特率；信息速率Rb：每秒中傳送的信息量，單位為比特/秒（bit/s），又稱為比特率；對于一個(gè)用二進(jìn)制表示的信號（兩級電平），每個(gè)碼元包含1個(gè)比特信息，其信息速率與碼元速率相等；對于一個(gè)用四進(jìn)制表示的信號（四級電平），每個(gè)碼元包含了2個(gè)比特信息，因此，它的信息速率應(yīng)該是碼元速率的2倍。 碼元速率和信息速率碼元速率和信息速率一般來說，對于采用M進(jìn)

8、制電平傳輸信號時(shí)，信息速率和碼元速率之間的關(guān)系是：Rb=RBlog2M誤碼率和誤比特率 誤碼率和誤比特率是衡量數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)正常工作狀態(tài)下傳輸可靠性的重要參數(shù)。誤碼率是指二進(jìn)制碼元在數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中被傳錯(cuò)的概率，誤比特率是指在傳輸中出錯(cuò)比特的概率。在實(shí)際的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中，電話線路在3002400bps傳輸速率時(shí)，平均誤碼率在10-210-6之間，在48009600bps傳輸速率時(shí)平均誤碼率在10-210-4之間。而計(jì)算機(jī)通信的平均誤碼率要求低于10-9。傳輸?shù)目偞a元數(shù)傳輸出錯(cuò)的碼元數(shù)誤碼率Pe傳輸?shù)目偙忍財(cái)?shù)傳輸出錯(cuò)的比特?cái)?shù)誤比特率Pb信道帶寬與信道容量 信道帶寬是指信道中傳輸?shù)男盘栐诓皇д娴那闆r下

9、所占用的頻率范圍，通常稱為信道的通頻帶，單位用赫茲（Hz）表示。信道帶寬是由信道的物理特性所決定的，例如，電話線路的頻率范圍在3003400Hz，則它的帶寬3003400Hz。信道容量是衡量一個(gè)信道傳輸數(shù)字信號的重要參數(shù)。信道容量是指單位時(shí)間內(nèi)信道上所能傳輸?shù)淖畲蟊忍財(cái)?shù)，用每秒比特?cái)?shù)（bps）表示。當(dāng)傳輸?shù)男盘査俾食^信道的最大信號速率時(shí)，就會產(chǎn)生失真。數(shù)據(jù)的串行傳輸和并行傳輸 并行通信數(shù)據(jù)以成組的方式在多個(gè)并行信道上同時(shí)進(jìn)行傳輸。并行通信的優(yōu)點(diǎn)是速度快，但發(fā)端與收端之間有若干條線路，導(dǎo)致費(fèi)用高，僅適合于近距離和高速率的通信。數(shù)據(jù)的串行傳輸和并行傳輸串行通信數(shù)據(jù)流以串行方式在一條信道上傳輸，由

10、于計(jì)算機(jī)內(nèi)部都采用并行通信，因此，數(shù)據(jù)在發(fā)送之前，要將計(jì)算機(jī)中的字符進(jìn)行并/串變換，在接收端再通過串/并變換，還原成計(jì)算機(jī)的字符結(jié)構(gòu)，才能實(shí)現(xiàn)串行通信。串行通信的優(yōu)點(diǎn)是收、發(fā)雙方只需要一條傳輸信道，易于實(shí)現(xiàn)，成本低，但速度比較低。信道的通信方式單工通信 單工方式指通信信道是單向信道，數(shù)據(jù)信號僅沿一個(gè)方向傳輸，發(fā)送方只能發(fā)送不能接收，接收方只能接收而不能發(fā)送，任何時(shí)候都不能改變信號傳送方向。無線電廣播和電視都屬于單工通信。 信道的通信方式 半雙工通信 半雙工通信是指信號可以沿兩個(gè)方向傳送，但同一時(shí)刻一個(gè)信道只允許單方向傳送，即兩個(gè)方向的傳輸只能交替進(jìn)行，而不能同時(shí)進(jìn)行。當(dāng)改變傳輸方向時(shí)，要通過開

11、關(guān)裝置進(jìn)行切換。半雙工信道適合于會話式通信，比如公安系統(tǒng)使用的“對講機(jī)”和軍隊(duì)使用的“步話機(jī)”。半雙工方式在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中適用于終端與終端之間的會話式通信。信道的通信方式 全雙工通信 全雙工通信是指數(shù)據(jù)可以同時(shí)沿相反的兩個(gè)方向作雙向傳輸。比如，電話通話。信號的傳輸方式基帶傳輸基帶傳輸就數(shù)字信號而言，它是一個(gè)離散的方波，“0”代表低電平，“1”代表高電平，這種方波固有的頻帶稱為基帶，方波信號稱為基帶信號，因此，基帶實(shí)際上就是數(shù)字信號所占用的基本頻帶?；鶐鬏斒窃谛诺乐兄苯觽鬏敂?shù)字信號，且傳輸媒體的整個(gè)帶寬都被基帶信號占用，雙向地傳輸信息。信號的傳輸方式 頻帶傳輸頻帶傳輸所謂頻帶傳輸是指將數(shù)字信

12、號調(diào)制成音頻信號后再發(fā)送和傳輸，到達(dá)接收端時(shí)再把音頻信號解調(diào)成原來的數(shù)字信號?？梢?，在采用頻帶傳輸方式時(shí)，要求發(fā)送端和接收端都要安裝調(diào)制器和解調(diào)器。在實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離通信時(shí)，經(jīng)常借助于電話線路，此時(shí)就需要利用頻帶傳輸方式。利用頻帶傳輸，不僅解決了利用電話系統(tǒng)傳輸數(shù)字信號的問題，而且可以實(shí)現(xiàn)多路復(fù)用，以提高傳輸信道的利用率。信號的傳輸方式寬帶傳輸寬帶傳輸寬帶傳輸采用75的CATV電視同軸電纜或光纖作為傳輸媒體，帶寬為300MHz。使用時(shí)通常將整個(gè)帶寬劃分為若干個(gè)子頻帶，分別用這些子頻帶來傳送音頻信號、視頻信號以及數(shù)字信號。寬帶同軸電纜原是用來傳輸電視信號的，當(dāng)用它來傳輸數(shù)字信號時(shí)，需要利用電纜調(diào)制解調(diào)

13、器（Cable Modem）把數(shù)字信號變換成頻率為幾十兆赫茲到幾百兆赫茲的模擬信號?？衫脤拵鬏斚到y(tǒng)來實(shí)現(xiàn)聲音、文字和圖像的一體化傳輸，這也是通常所說的“三網(wǎng)合一”，即語音網(wǎng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)和電視網(wǎng)合一。另外，使用Cable Modem上網(wǎng)就是基于寬帶傳輸系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的。數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐郊夹g(shù) 在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中，當(dāng)發(fā)送端與接收端采用串行通信時(shí)，通信雙方要交換數(shù)據(jù)，需要有高度的協(xié)同動作，彼此間傳輸數(shù)據(jù)的速率、每個(gè)比特的持續(xù)時(shí)間和間隔都必須相同，這就是同步問題。同步就是要接收方按照發(fā)送方發(fā)送的每個(gè)碼元/比特起止時(shí)刻和速率來接收數(shù)據(jù)，否則，收發(fā)之間會產(chǎn)生誤差，即使是很小的誤差，隨著時(shí)間增加的逐步累積，也會造成傳輸

14、的數(shù)據(jù)出錯(cuò)。實(shí)現(xiàn)收發(fā)之間的同步技術(shù)是數(shù)據(jù)傳輸中的關(guān)鍵技術(shù)之一，通常使用的同步技術(shù)有兩種：異步方式同步方式異步傳輸方式在異步傳輸方式中，每傳送1個(gè)字符（7位或8位）都要在每個(gè)字符碼前加1個(gè)起始位，以表示字符代碼的開始，在字符代碼和校驗(yàn)碼后面加1或2個(gè)停止位，表示字符結(jié)束。接收方根據(jù)起始位和停止位來判斷一個(gè)新字符的開始。從而起到通信雙方的同步作用。異步方式實(shí)現(xiàn)比較容易，但每傳輸一個(gè)字符都需要多使用23位，所以適合于低速通信。同步傳輸方式同步傳輸方式的信息格式是一組字符或一個(gè)二進(jìn)制位組成的數(shù)據(jù)塊（幀）。對這些數(shù)據(jù)，不需要附加起始位和停止位，而是在發(fā)送一組字符或數(shù)據(jù)塊之前先發(fā)送一個(gè)同步字符SYN（以0

15、1101000表示）或一個(gè)同步字節(jié)（01111110），用于接收方進(jìn)行同步檢測，從而使收發(fā)雙方進(jìn)入同步狀態(tài)。在同步字符或字節(jié)之后，可以連續(xù)發(fā)送任意多個(gè)字符或數(shù)據(jù)塊，發(fā)送數(shù)據(jù)完畢后，再使用同步字符或字節(jié)來標(biāo)識整個(gè)發(fā)送過程的結(jié)束。在同步傳送時(shí)，由于發(fā)送方和接收方將整個(gè)字符組作為一個(gè)單位傳送，且附加位又非常少，從而提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)男?。所以這種方法一般用在高速傳輸數(shù)據(jù)的系統(tǒng)中，比如計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)通信。同步傳輸中的位同步在同步通信中，要求收發(fā)雙方之間的時(shí)鐘嚴(yán)格的同步，而使用同步字符或同步字節(jié)，只是用于同步接收數(shù)據(jù)幀，只有保證了接收端接收的每一個(gè)比特都與發(fā)送端保持一致，接收方才能正確的接收數(shù)據(jù)，這就要

16、使用位同步的方法。對于位同步，可以使用一個(gè)額外的專用信道發(fā)送同步時(shí)鐘保持雙方同步，也可以使用編碼技術(shù)將時(shí)鐘編碼到數(shù)據(jù)中，接收端接收數(shù)據(jù)的同時(shí)就獲取到同步時(shí)鐘，兩種方法相比，后者的效率最高，使用的最為廣泛。數(shù)據(jù)的編碼和調(diào)制技術(shù) 在計(jì)算機(jī)中，數(shù)據(jù)是以離散的二進(jìn)制“0”、“1”比特序列方式表示的。計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)在傳輸過程中的數(shù)據(jù)編碼類型主要取決于它采用的通信信道所支持的數(shù)據(jù)通信類型。通信信道分為模擬信道和數(shù)字信道，而依賴于信道傳輸?shù)臄?shù)據(jù)也分為模擬數(shù)據(jù)與數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。因此，數(shù)據(jù)的編碼方法包括數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的編碼與調(diào)制和模擬數(shù)據(jù)的編碼與調(diào)制。數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的調(diào)制 傳統(tǒng)的電話通信信道是為傳輸語音信號設(shè)計(jì)的，用于傳輸音頻300

17、Hz3400Hz的模擬信號，不能直接傳輸數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。為了利用模擬語音通信的電話交換網(wǎng)實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的傳輸，必須首先將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號，也就是要對數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制。發(fā)送端將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號變換成模擬數(shù)據(jù)信號的過程稱為調(diào)制（Modulation），調(diào)制設(shè)備就稱為調(diào)制器（Modulator）；接收端將模擬數(shù)據(jù)信號還原成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號的過程稱為解調(diào)（Demodulation），解調(diào)設(shè)備就稱為解調(diào)器（Demodulator）。若進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的發(fā)送端和接收端以雙工方式進(jìn)行通信時(shí)，就需要同時(shí)具備調(diào)制和解調(diào)功能的設(shè)備，稱為調(diào)制解調(diào)器（Modem）。對數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)調(diào)制的基本方法有三種：幅移鍵控、頻移鍵控和相移鍵

18、控。 幅移鍵控、頻移鍵控和相移鍵控 幅移鍵控ASK（Amplitude Shift Keying）ASK是通過改變載波信號的幅度值表示數(shù)字信號“1”、“0”，以幅度A1表示數(shù)字信號的“1”，用載波幅度A2表示數(shù)字信號的“0”（通常A1取1，A2取0），而載波信號的參數(shù)f 和恒定。頻移鍵控FSK（Frequency Shift Keying）FSK是通過改變載波信號頻率的方法表示數(shù)字信號“1”、“0”，用f 1表示數(shù)字信號“1”，用f 2表示數(shù)字信號“0”，而載波信號的A和不變。相移鍵控PSK（Phase Shift Keying）PSK是通過改變載波信號的相位值表示數(shù)字信號“1”、“0”，而載

19、波信號的A和f不變。PSK包括兩種類型：絕對調(diào)相絕對調(diào)相使用相位的絕對值，為0表示數(shù)字信號“1”，、為表示數(shù)字信號“0”。相對調(diào)相相對調(diào)相使用相位的相對偏移值，當(dāng)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)為0時(shí)，相位不變化，而數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)為1時(shí)，相位要偏移。數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的調(diào)制示例多相調(diào)制ASK、FSK和PSK都是最基本的調(diào)制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)容易，技術(shù)簡單，抗干擾能力差，調(diào)制速率不高，為了提高數(shù)據(jù)傳輸速率，也可以采用多相調(diào)制的方法。例如，將待發(fā)送的數(shù)字信號按2個(gè)比特一組的方式組織，因?yàn)?個(gè)比特可以有4種組合方式，即“00、01、10、11”四個(gè)碼元，所以用4個(gè)不同的相位值就可以表示出這4組組合。在調(diào)相信號傳輸過程中，相位每改變一次，傳送兩個(gè)二

20、進(jìn)制比特，這種調(diào)制方法就稱為四相相移鍵控?；旌险{(diào)相為了達(dá)到更高的信息傳輸速率，采用多元制的振幅相位混合調(diào)制技術(shù)，比如正交振幅調(diào)制QAM（Quadrature Amplitude Modulation），它不但使用相位，而且還使用幅度：8-QAM使用了幅度與相位的8種組合，由于使用3個(gè)比特可以表示8種組合，因此，每一種組合代表一個(gè)碼元，每個(gè)碼元3個(gè)比特。16-QAM的幅度和相位有16種組合，每個(gè)組合代表一個(gè)碼元，每個(gè)碼元4個(gè)比特。 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的編碼利用數(shù)字通信信道直接傳輸數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號的方法稱作數(shù)字信號的基帶傳輸，而數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)在傳輸之前，需要進(jìn)行數(shù)字編碼。數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的編碼方式有三種：不歸零碼、曼徹斯特編

21、碼和差分曼徹斯特編碼 。不歸零編碼（Non-Return to Zero，NRZ）NRZ編碼規(guī)定可用負(fù)電平表示邏輯“1”，用正電平表示邏輯“0”，反之亦然。曼徹斯特編碼（Manchester）曼徹斯特編碼是目前應(yīng)用最廣泛的編碼方法之一，其特點(diǎn)是每一位二進(jìn)制信號的中間都有跳變，若從低電平跳變到高電平，就表示數(shù)字信號“1”，若從高電平跳變到低電平，就表示數(shù)字信號“0”；差分曼徹斯特編碼（Difference Manchester）差分曼徹斯特編碼是對曼徹斯特編碼的改進(jìn)。其特點(diǎn)是每一位二進(jìn)制信號的跳變依然提供收發(fā)端之間的同步，但每位二進(jìn)制數(shù)據(jù)的取值，要根據(jù)其開始邊界是否發(fā)生跳變來決定，若一個(gè)比特開始

22、處存在跳變則表示“0”，無跳變則表示“1”。數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)編碼的示例模擬數(shù)據(jù)的調(diào)制 在模擬數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中，信源的信息經(jīng)過轉(zhuǎn)換，形成電信號，比如人說話的聲音經(jīng)過電話轉(zhuǎn)變?yōu)槟M的電信號，這也是模擬數(shù)據(jù)的基帶信號。模擬數(shù)據(jù)的基帶信號具有比較低的頻率，不宜直接在信道中傳輸，需要對信號進(jìn)行調(diào)制，將信號搬移到適合信道傳輸?shù)念l率范圍內(nèi)，接收端將接收的已調(diào)信號再搬回到原來信號的頻率范圍內(nèi)，恢復(fù)成原來的消息，比如無線電廣播。模擬數(shù)據(jù)的編碼 脈沖編碼調(diào)制PCM（Pulse Code Modulation）是模擬數(shù)據(jù)數(shù)字化的主要方法。由于數(shù)字信號傳輸失真小、誤碼率低、數(shù)據(jù)傳輸速率高，因此在網(wǎng)絡(luò)中除計(jì)算機(jī)直接產(chǎn)生的數(shù)字信號

23、外，語音、圖像信息必須數(shù)字化才能經(jīng)計(jì)算機(jī)處理。PCM技術(shù)的典型應(yīng)用是語音數(shù)字化。在發(fā)送端通過PCM編碼器將語音數(shù)據(jù)變換為數(shù)字化的語音信號，通過通信信道傳送到接收方，接收方再通過PCM解碼器還原成模擬語音信號。數(shù)字化語音數(shù)據(jù)傳輸速率高、失真小，可以存儲在計(jì)算機(jī)中，進(jìn)行必要的處理。因此在網(wǎng)絡(luò)與通信的發(fā)展中語音數(shù)字化成為重要的部分。PCM編碼的典型應(yīng)用 PCM的工作原理脈沖編碼調(diào)制包括三部分：采樣、量化和編碼。采樣每隔一定的時(shí)間間隔，采集模擬信號的瞬時(shí)電平值做為樣本，表示模擬數(shù)據(jù)在某一區(qū)間隨時(shí)間變化的值。量化量化是將取樣樣本幅度按量化級決定取值的過程。量化級可以分為8級、16級，或者更多的量化級，這

24、取決于系統(tǒng)的精確度要求。編碼編碼是用相應(yīng)位數(shù)的二進(jìn)制代碼表示量化后的采樣樣本的量級。PCM用于數(shù)字化語音系統(tǒng)，將聲音分為128個(gè)量化級，采用7位二進(jìn)制編碼表示，再使用1個(gè)比特進(jìn)行差錯(cuò)控制，采樣速率8000次秒，因此，一路話音的數(shù)據(jù)傳輸速率為88000 bps64kbps。PCM的工作過程數(shù)據(jù)交換技術(shù)電路交換 電路交換（Circuit Switching）也稱為線路交換，是一種直接的交換方式，為一對需要進(jìn)行通信的節(jié)點(diǎn)之間提供一條臨時(shí)的專用通道，即提供一條專用的傳輸通道，既可以是物理通道又可以是邏輯通道（使用時(shí)分或頻分復(fù)用技術(shù)）。這條通道是由節(jié)點(diǎn)內(nèi)部電路對節(jié)點(diǎn)間傳輸路徑經(jīng)過適當(dāng)選擇、連接而完成的，

25、是一條由多個(gè)節(jié)點(diǎn)和多條節(jié)點(diǎn)間傳輸路徑組成的鏈路。電路交換通信的三個(gè)階段 電路建立通過源節(jié)點(diǎn)請求完成交換網(wǎng)中相應(yīng)節(jié)點(diǎn)的連接過程，這個(gè)過程建立起一條由源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)傳輸通道。數(shù)據(jù)傳輸電路建立完成后，就可以在這條臨時(shí)的專用電路上傳輸數(shù)據(jù)，通常為全雙工傳輸。電路拆除在完成數(shù)據(jù)傳輸后，源節(jié)點(diǎn)發(fā)出釋放請求信息，請求終止通信，若目的節(jié)點(diǎn)接受釋放請求，則發(fā)回釋放應(yīng)答信息。在電路拆除階段，各節(jié)點(diǎn)相應(yīng)地拆除該電路的對應(yīng)連接，釋放由該電路占用的節(jié)點(diǎn)和信道資源。電路交換的特點(diǎn)呼叫建立時(shí)間長且存在呼損。電路交換的信道利用率低。對通信雙方而言，必須做到雙方的收發(fā)速度、編碼方法、信息格式和傳輸控制等一致才能完成通信。適用

26、于實(shí)時(shí)大批量連續(xù)的數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)據(jù)交換技術(shù)存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換 存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換（Store and Forward Switching）報(bào)文存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換報(bào)文分組存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換數(shù)據(jù)報(bào)虛電路 報(bào)文存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換對于數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信，廣泛使用的是報(bào)文交換技術(shù);在報(bào)文交換中，每一個(gè)報(bào)文由傳輸?shù)臄?shù)據(jù)和報(bào)頭組成，報(bào)頭中有源地址和目標(biāo)地址。節(jié)點(diǎn)根據(jù)報(bào)頭中的目標(biāo)地址為報(bào)文進(jìn)行路徑選擇。并且對收發(fā)的報(bào)文進(jìn)行相應(yīng)的處理。 報(bào)文交換的特點(diǎn)源節(jié)點(diǎn)和目標(biāo)節(jié)點(diǎn)在通信時(shí)不需要建立一條專用的通路；與電路交換相比，報(bào)文交換沒有建立電路和拆除電路所需的等待和時(shí)延；電路利用率高，節(jié)點(diǎn)間可根據(jù)電路情況選擇不同的速度傳輸，能高效地傳輸數(shù)據(jù)；要求節(jié)點(diǎn)具備足

27、夠的報(bào)文數(shù)據(jù)存放能力，一般節(jié)點(diǎn)由微機(jī)或小型機(jī)擔(dān)當(dāng)；數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃愿?，每個(gè)節(jié)點(diǎn)在存儲轉(zhuǎn)發(fā)中，都進(jìn)行差錯(cuò)控制，即檢錯(cuò)和糾錯(cuò)。由于采用了對完整報(bào)文的存儲/轉(zhuǎn)發(fā)，節(jié)點(diǎn)存儲/轉(zhuǎn)發(fā)的時(shí)延較大，不適用于交互式通信。 分組交換分組交換屬于“存儲/轉(zhuǎn)發(fā)”交換，它不像報(bào)文交換以報(bào)文為單位進(jìn)行交換、傳輸，而是以更短的、標(biāo)準(zhǔn)的“報(bào)文分組”（Packet）為單位進(jìn)行交換傳輸。 假如A站有一份比較長的報(bào)文要發(fā)送給C站。則它首先將報(bào)文按規(guī)定長度劃分成若干分組，每個(gè)分組附加上地址及糾錯(cuò)等其他信息，然后將這些分組順序發(fā)送到交換網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)C。分組交換又分為數(shù)據(jù)報(bào)交換和虛電路交換。數(shù)據(jù)報(bào)分組交換交換網(wǎng)把進(jìn)網(wǎng)的任一分組都當(dāng)作單獨(dú)的“

28、小報(bào)文”來處理，而不管它屬于哪個(gè)報(bào)文的分組，就像報(bào)文交換中把一份報(bào)文進(jìn)行單獨(dú)處理一樣。這種分組交換方式簡稱為數(shù)據(jù)報(bào)傳輸方式，作為基本傳輸單位的“小報(bào)文”被稱為數(shù)據(jù)報(bào)（Data gram）。數(shù)據(jù)報(bào)分組交換的特點(diǎn) 同一報(bào)文的不同分組可以由不同的傳輸路徑通過通信子網(wǎng)；同一報(bào)文的不同分組到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)時(shí)可能出現(xiàn)亂序、重復(fù)或丟失現(xiàn)象；每一個(gè)報(bào)文在傳輸過程中都必須帶有源節(jié)點(diǎn)地址和目的節(jié)點(diǎn)地址；使用數(shù)據(jù)報(bào)方式時(shí)，數(shù)據(jù)報(bào)文傳輸延遲較大，適用于突發(fā)性通信，不適用于長報(bào)文、會話式通信。虛電路分組交換虛電路就是兩個(gè)用戶的終端設(shè)備在開始互相發(fā)送和接收數(shù)據(jù)之前需要通過通信網(wǎng)絡(luò)建立邏輯上的連接，所有分組都必須沿著事先建立的

29、虛電路傳輸，用戶不需要發(fā)送和接收數(shù)據(jù)時(shí)清除連接。虛電路方式具有分組交換與線路交換兩種方式的優(yōu)點(diǎn)，在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中得到廣泛的應(yīng)用。虛電路的特點(diǎn)虛電路在每次報(bào)文分組發(fā)送之前，必須在源節(jié)點(diǎn)與目的節(jié)點(diǎn)之間建立一條邏輯連接，也包括虛電路建立、數(shù)據(jù)傳輸和虛電路拆除三個(gè)階段。報(bào)文分組不必帶目的地址、源地址等輔助信息，只需要攜帶虛電路標(biāo)識號。報(bào)文分組到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)不會出現(xiàn)丟失、重復(fù)與亂序的現(xiàn)象；報(bào)文分組通過每個(gè)虛電路上的節(jié)點(diǎn)時(shí)，節(jié)點(diǎn)只需要做差錯(cuò)檢測，而不需要做路徑選擇。通信子網(wǎng)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)可以和任何節(jié)點(diǎn)建立多條虛電路連接。信道復(fù)用技術(shù) 信道復(fù)用的目的是讓不同的計(jì)算機(jī)連接到相同的信道上，共享信道資源。四種信道復(fù)用方式

30、：頻分復(fù)用FDM、時(shí)分復(fù)用TDM、波分復(fù)用WDM和碼分復(fù)用。 頻分多路復(fù)用FDMFDM是把信道的可用頻帶分成多個(gè)互不交疊的頻段（帶） ，每個(gè)信號占其中一個(gè)頻段。接收時(shí)用適當(dāng)?shù)臑V波器分離出不同信號，分別進(jìn)行解調(diào)接收。時(shí)分多路復(fù)用TDMTDM又分為同步時(shí)分復(fù)用（Synchronous Time Division Multiplexing，STDM）和異步時(shí)分復(fù)用（Asynchronous Time Division Multiplexing，ATDM）。 同步時(shí)分復(fù)用STDMSTDM采用固定時(shí)間片分配方式，將傳輸信號的時(shí)間按特定長度連續(xù)地劃分成特定時(shí)間段（一個(gè)周期），再將每一時(shí)間段劃分成等長度的多

31、個(gè)時(shí)隙，每個(gè)時(shí)隙以固定的方式分配給各路數(shù)字信號，各路數(shù)字信號在每一時(shí)間段都順序分配到一個(gè)時(shí)隙。由于在同步時(shí)分復(fù)用方式中，時(shí)隙預(yù)先分配且固定不變，無論時(shí)隙擁有者是否傳輸數(shù)據(jù)都占有一定時(shí)隙，形成了時(shí)隙浪費(fèi)，其時(shí)隙的利用率很低 。異步時(shí)分復(fù)用異步時(shí)分復(fù)用技術(shù)又被稱為統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用，它能動態(tài)地按需分配時(shí)隙，避免每個(gè)時(shí)間段中出現(xiàn)空閑時(shí)隙。ATDM就是只有當(dāng)某一路用戶有數(shù)據(jù)要發(fā)送時(shí)才把時(shí)隙分配給它。當(dāng)用戶暫停發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，則不給它分配時(shí)隙。電路的空閑時(shí)隙可用于其他用戶的數(shù)據(jù)傳輸 。在所有的數(shù)據(jù)幀中，除最后一個(gè)幀外，其他所有幀均不會出現(xiàn)空閑的時(shí)隙，從而提高了資源的利用率，也提高了傳輸速率。波分多路復(fù)用WDMWD

32、M主要用于全光纖網(wǎng)組成的通信系統(tǒng)。波分復(fù)用就是光的頻分復(fù)用。人們借用傳統(tǒng)的載波電話的頻分復(fù)用的概念，可以做到使用一根光纖來同時(shí)傳輸多個(gè)頻率很接近的光載波信號,提高了光纖的傳輸能力。最初，在一根光纖上只能復(fù)用兩路光載波信號，隨著技術(shù)的發(fā)展，在一根光纖上復(fù)用的路數(shù)越來越多?，F(xiàn)在已達(dá)到在一根光纖上復(fù)用80路或更多路數(shù)的光載波信號，這種復(fù)用方式就是密集波分復(fù)用DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing)。碼分多路復(fù)用碼分多路復(fù)用又稱為碼分多址CDMA (Coding Division Multiplexing Access)。CDMA也是一種共享信道的方法

33、，每個(gè)用戶可在同一時(shí)間使用同樣的頻帶進(jìn)行通信，但使用基于碼型的分割信道方法，即每個(gè)用戶分配一個(gè)地址碼，各個(gè)碼型互不重疊，通信各方之間不會相互干擾，且抗干擾能力強(qiáng)。傳輸媒體（傳輸介質(zhì)）計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳輸媒體：有線雙絞線、同軸電纜、光纖等無線無線電波、微波或紅外線 60雙絞線 雙絞線是由一對或多對絕緣銅導(dǎo)線組成，為了減少信號傳輸中串?dāng)_及電磁干擾（EMI）影響的程度，通常將這些線按一定的密度互相纏繞在一起。雙絞線是模擬和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信最普通的傳輸媒體，它的主要應(yīng)用范圍是電話系統(tǒng)中的模擬話音傳輸，最適合于較短距離的信息傳輸，當(dāng)超過幾千米時(shí)信號因衰減可能會產(chǎn)生畸變，這時(shí)就要使用中繼器（Repeater）來放大

34、信號和再生波形。雙絞線的價(jià)格在傳輸媒體中是最便宜的，并且安裝簡單，所以得到廣泛的使用。在局域網(wǎng)中一般也采用雙絞線作為傳輸媒體。雙絞線可分為非屏蔽雙絞線UTP（Unshielded Twisted Pair）和屏蔽雙絞線STP（Shielded Twisted Pair）。雙絞線的分類雙絞線既可以用于音頻傳輸，也可以用于數(shù)據(jù)傳輸。按雙絞線的性能，目前廣泛應(yīng)用的有五個(gè)不同的等級，級別越高性能越好。由于UTP的成本低于STP，所以使用的更廣泛。UTP可以分為六類：l類UTP：主要用于電話連接，通常不用于數(shù)據(jù)傳輸。2類UTP：通常用在程控交換機(jī)和告警系統(tǒng)。ISDN和T1/E1數(shù)據(jù)傳輸也可以采用2類電纜

35、，2類線的最高帶寬為1MHz。3類UTP：又稱為聲音級電纜，是一類廣泛安裝的雙絞線。3類UTP的阻抗為100歐姆，最高帶寬為16MHz，適合于10Mbps雙絞線以太網(wǎng)和4Mbps令牌環(huán)網(wǎng)的安裝，也能運(yùn)行16Mbps的令牌環(huán)網(wǎng)。4類UTP：最大帶寬為20MHz，其它特性與3類UTP完全一樣，能更穩(wěn)定的運(yùn)行16Mbps令牌環(huán)網(wǎng)。5類UTP：又稱為數(shù)據(jù)級電纜，質(zhì)量最好。它的帶寬為100MHz，能夠運(yùn)行100Mbps以太網(wǎng)和FDDI，5類UTP的阻抗為100歐姆。5類UTP目前已被廣泛的應(yīng)用。6類UTP：是一種新型的電纜，最大帶寬可以達(dá)到1000MHz，適用于低成本的高速以太網(wǎng)的骨干線路。同軸電纜(C

36、oaxial Cable)同軸電纜是由繞同一軸線的兩個(gè)導(dǎo)體所組成，即內(nèi)導(dǎo)體（銅芯導(dǎo)線）和外導(dǎo)體(屏蔽層)，外導(dǎo)體的作用是屏蔽電磁干擾和輻射，兩導(dǎo)體之間用絕緣材料隔離。同軸電纜具有較高的帶寬和極好的抗干擾特性。同軸電纜的規(guī)格是指電纜粗細(xì)程度的度量，按射頻級測量單位（RG）來度量，RG越高，銅芯導(dǎo)線越細(xì)，RG越低，銅芯導(dǎo)線越粗。常用同軸電纜的型號和應(yīng)用如下：阻抗為50歐姆的粗纜RG-8或RG-11，用于粗纜以太網(wǎng)；阻抗為50歐姆的細(xì)纜RG-58A/U或C/U，用于細(xì)纜以太網(wǎng)；阻抗為75歐姆的電纜RG-59，用于有線電視CATV。 光導(dǎo)纖維(Fiber Optics)光纖是一種由石英玻璃纖維或塑料制

37、成的，直徑很細(xì)，能傳導(dǎo)光信號的媒體。光纖由一束玻璃芯組成，它的外面包了一層折射率較低的反光材料，稱為覆層。由于覆層的作用，在玻璃芯中傳輸?shù)墓庑盘枎缀醪粫母矊又姓凵涑鋈?。這樣當(dāng)光束進(jìn)入光纖中的芯線后，可以減少光通過光纜時(shí)的損耗，并且在芯線邊緣產(chǎn)生全反射，使光束曲折前進(jìn)。 玻璃封套玻璃封套塑料外套塑料外套玻璃內(nèi)芯玻璃內(nèi)芯玻璃內(nèi)芯玻璃內(nèi)芯塑料外套塑料外套玻璃封套玻璃封套外殼外殼光纖的特點(diǎn)光纜中的光源可以是發(fā)光二極管LED或注入式激光二極管ILD，當(dāng)光通過這些器件時(shí)發(fā)出光脈沖，光脈沖通過玻璃芯從而傳遞信息。在光纜的兩端都要有一個(gè)裝置來完成光信號和電信號的轉(zhuǎn)換。光纜的優(yōu)點(diǎn)是信號的損耗小、頻帶寬、傳輸率

38、高，從l00Mbps到l000Mbps，甚至更高，且不受外界電磁干擾。另外，由于它本身沒有電磁輻射，所以它傳輸?shù)男盘柌灰妆桓`聽，保密性能好。但是它的成本高并且連接技術(shù)比較復(fù)雜。光纜主要用于長距離的數(shù)據(jù)傳輸和網(wǎng)絡(luò)的主干線。多模光纖和單模光纖根據(jù)使用的光源和傳輸模式，光纖可分為多模光纖和單模光纖。多模光纖采用發(fā)光二極管產(chǎn)生可見光作為光源，定向性較差。當(dāng)光纖芯線的直徑比光波波長大很多時(shí)，由于光束進(jìn)入芯線中的角度不同傳播路徑也不同，這時(shí)光束是以多種模式在芯線內(nèi)不斷反射而向前傳播。多模光纖的傳輸距離一般在2km以內(nèi)。 單模光纖采用注人式激光二極管作為光源，激光的定向性強(qiáng)。單模光纖的芯線直徑一般為幾個(gè)光波

39、的波長，當(dāng)激光束進(jìn)人玻璃芯中的角度差別很小時(shí)，能以單一的模式無反射地沿軸向傳播。 光纖的規(guī)格光纖類型玻璃芯（微米）覆層（微米）62.5/12562.512550/12550.0125100/140100.01408.3/1258.3125光纖的規(guī)格通常用玻璃芯與覆層的直徑比值來表示，其中8.3/125的光纖只用于單模光纖。單模光纖的傳輸率較高，但比多模光纖更難制造，價(jià)格更高。無線電傳輸 根據(jù)距離的遠(yuǎn)近和對通信速率的要求，可以選用不同的有線介質(zhì)，但是，若通信線路要通過一些高山、島嶼或河流時(shí)，鋪設(shè)線路就非常困難，而且成本非常高，這時(shí)候就可以考慮使用無線電波在自由空間的傳播實(shí)現(xiàn)多種通信。無線電微波通

40、信在數(shù)據(jù)通信中占有重要地位。微波的頻率范圍為300MHz300GHz，但主要是使用240GHz的頻率范圍。微波在空間主要是直線傳播。由于微波會穿透電離層而進(jìn)入宇宙空間，因此它不像短波通信可以經(jīng)電離層反射傳播到地面上很遠(yuǎn)的地方。微波通信有兩種主要的方式：即地面微波接力通信和衛(wèi)星通信。地面微波接力在物理線路昂貴或地理?xiàng)l件不允許的情況下適用；通過地球表面的大氣傳播，易受到建筑物或天氣的影響；兩個(gè)地面站之間傳送，距離為50 -100 km；微波接力的特點(diǎn)微波波段頻率很高，其頻段范圍也很寬，因此其通信信道的容量很大。微波通信受外界干擾比較小，傳輸質(zhì)量較高。與相同容量和長度的電纜載波通信比較，微波接力通信

41、建設(shè)投資少，見效快。微波接力通信也存在如下的一些缺點(diǎn)：相鄰站之間必須直視，不能有障礙物（”視距通信”）。有時(shí)一個(gè)天線發(fā)射出的信號也會分成幾條略有差別的路徑到達(dá)接收天線，因而造成失真。微波的傳播有時(shí)也會受到惡劣氣候的影響。與電纜通信系統(tǒng)比較，微波通信的隱蔽性和保密性較差。對大量中繼站的使用和維護(hù)要耗費(fèi)一定的人力和物力。衛(wèi)星通信優(yōu)點(diǎn)：通信距離遠(yuǎn)，在電波覆蓋范圍內(nèi)，任何一處都可以通信，且通信費(fèi)用與通信距離無關(guān)。受陸地災(zāi)害影響小，可靠性高；易于實(shí)現(xiàn)廣播通信和多址通信；缺點(diǎn)：通信費(fèi)用高，延時(shí)較大；10GHZ以上雨衰較大；易受太陽噪聲的干擾；C波段 4/6 GHz上行5.9256.425 GHz下行3.7

42、4.2 GHzKU波段 11/14 GHz上行1414.5 GHz下行11.712.2 GHz地球同步衛(wèi)星從技術(shù)角度上講，只要在地球赤道上空的同步軌道上，等距離地放置三顆相隔120度的衛(wèi)星，就能基本上實(shí)現(xiàn)全球的通信。 為了避免產(chǎn)生干擾，衛(wèi)星之間的相隔不能小于2度，因此，整個(gè)赤道上空只能放置180個(gè)同步衛(wèi)星。一個(gè)典型的衛(wèi)星通常擁有1220個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器。每個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器的頻帶寬度為36或72MHz。紅外線和毫米波光波傳輸應(yīng)用：在短距離內(nèi)連接兩個(gè)通信設(shè)備；缺點(diǎn)：不能穿透雨和濃霧，易受天氣影響；特點(diǎn)：用于短距離通信，如電視、錄象機(jī)等的遙控；缺點(diǎn)：不能穿透固體；常用傳輸媒體的比較74通信接口及設(shè)備 廣泛使用的通信

43、設(shè)備接口標(biāo)準(zhǔn)有：EIA RS-232C；EIA RS-499；ITU-T建議的X.21等標(biāo)準(zhǔn)。RS (Recommended Standard)表示推薦標(biāo)準(zhǔn)，232、499等為標(biāo)識號碼，而后綴（如RS-232C中的C）表示該推薦標(biāo)準(zhǔn)被修改過的次數(shù)。ITU-T也有一些相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。與EIA RS-232C兼容的ITU-T V.24建議，與EIA RS-422兼容的ITU-T V.10等。 75EIA RS-232C接口 在串行通信中，EIA RS-232C是應(yīng)用最為廣泛的標(biāo)準(zhǔn)，EIA在1969年公布的數(shù)據(jù)通信標(biāo)準(zhǔn)，其后為了改進(jìn)RS-232C的局限性，提供更高的傳輸距離和數(shù)據(jù)速率，增加了新的功能，如

44、環(huán)路測試功能，在1977年頒布了RS-499。由于RS-499標(biāo)準(zhǔn)太復(fù)雜，EIA于1987年頒布了與RS-232C兼容的改進(jìn)版RS-232D。發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)或終端系統(tǒng)，稱為數(shù)據(jù)終端設(shè)備（DTE），如計(jì)算機(jī)。用來實(shí)現(xiàn)信息的收集、處理和變換的設(shè)備稱為數(shù)據(jù)通信設(shè)備（DCE），如調(diào)制解調(diào)器。 76RS-232C接口的特性 RS-232C使用9針或25針的D型連接器DB-9或DB-25。目前，絕大多數(shù)計(jì)算機(jī)使用的是9針的D型連接器。RS-232D規(guī)定使用25針的D型連接器。RS-232C采用的信號電平515V代表邏輯“1”，515V代表邏輯“0”。在傳輸距離不大于15米時(shí)，最大速率為19.2kb

45、ps。77RS-232C接口各針腳的功能定義 針腳號信號名稱說 明1保護(hù)地（SHG）屏蔽地線7信號地（SIG）公共地線2發(fā)送數(shù)據(jù)（TxD）DTE將數(shù)據(jù)傳送給DCE3接收數(shù)據(jù)（RxD）DTE從DCE接收數(shù)據(jù)4請求發(fā)送（RTS）DTE到DCE表示發(fā)送數(shù)據(jù)準(zhǔn)備就緒5允許發(fā)送（CTS）DCE到DTE表示準(zhǔn)備接收要發(fā)送的數(shù)據(jù)6數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備就緒（DSR）通知DTE，DCE已連到線路上準(zhǔn)備發(fā)送20數(shù)據(jù)終端就緒（DTR）DTE就緒，通知DCE連接到傳輸線路22振鈴指示（RI）DCE收到呼叫信號向DTE發(fā)RI信號8接收線載波檢測（DCD）DCE向DTE表示收到遠(yuǎn)端來的載波信號21信號質(zhì)量檢測DCE向DTE報(bào)告誤

46、碼率的高低23數(shù)據(jù)信號速率選擇器DTE與DCE間選擇數(shù)據(jù)速率24發(fā)送器碼元信號定時(shí)（TC）DTE提供給DCE的定時(shí)信號15發(fā)送器碼元信號定時(shí)（TC）DCE發(fā)出，作為發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)鐘17接收器碼元信號定時(shí)（RC）DCE提供的接收時(shí)鐘RS232接口DB-9和DB-25的對應(yīng)關(guān)系 DB-9信號名稱DB-251載波檢測（CD）82發(fā)送數(shù)據(jù)（TD）23接收數(shù)據(jù)（RD）34數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備（DTR）205信號地（SIG）76數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備準(zhǔn)備（DSR）67請求發(fā)送（RTS）48允許發(fā)送（CTS）59振鈴指示（RI）222002年RS-232接口的應(yīng)用異步應(yīng)用兩個(gè)DTE（計(jì)算機(jī)）設(shè)備通過電話線進(jìn)行異步通信，并使用調(diào)制

47、解調(diào)器作為數(shù)據(jù)通信設(shè)備。同步應(yīng)用兩個(gè)DTE設(shè)備通過RS-232C進(jìn)行同步通信，使用DB-25針接口的第17和第24針腳提供外同步的時(shí)鐘信號，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的收發(fā)。由于9針的RS-232C接口不能提供時(shí)鐘信號，因而不能進(jìn)行同步通信。RS-232接口的空Modem連接 當(dāng)近距離的兩個(gè)DTE之間進(jìn)行通信時(shí)，可以不使用Modem，而是采用空Modem連接方式例如，兩個(gè)DTE之間分別采用兩個(gè)25針和兩個(gè)9針RS-232C接口的空Modem連接方式。空Modem的簡單連接方式在實(shí)際應(yīng)用中， DTE與DCE之間、DTE和DTE之間可以使用最簡單連接方式DTE與DCE相連時(shí)，DTE和DCE對應(yīng)的針腳直連，且只需要使

48、用發(fā)送TD、接收RD和信號地SIG。對于DTE與DTE相連時(shí)，相對的發(fā)送和接收針腳需要交叉相連，因此，有時(shí)也把空Modem線稱為串口交叉線。RS-232C接口的工作流程 RS-232C接口的工作流程是指按照各個(gè)針腳的狀態(tài)有序地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。例如：兩個(gè)DTE之間采用租用線路實(shí)現(xiàn)全雙工同步數(shù)據(jù)傳輸?shù)娜^程。建立連接階段；數(shù)據(jù)傳輸階段；釋放連接階段；EIA RS-449接口 由于RS-232C標(biāo)準(zhǔn)采用的信號電平高，為非平衡發(fā)送和接收方式，而且其接口電路由于有公共地線，當(dāng)信號線穿過電氣干擾環(huán)境時(shí)，發(fā)送的信號將會受到影響，若干擾足夠大，發(fā)送的“0”會變成“1”，“1”會變成“0”，所以存在數(shù)據(jù)傳輸速率低

49、，傳輸距離短，串?dāng)_信號較大等缺點(diǎn)。為了改善RS-232C的性能，提高抗干擾能力，增加傳輸距離，EIA推薦了和RS-232C完全兼容的RS-449接口標(biāo)準(zhǔn)。85RS-449/V.35標(biāo)準(zhǔn)RS-449標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的接口特性與CCITT V.35一致；采用37針和9針連接器，其中37針連接器包含了與RS-449相關(guān)的所有信號；每一個(gè)信號線均需采用一對導(dǎo)線；通過測試線可以自環(huán)進(jìn)行測試，以檢驗(yàn)通信設(shè)備是否有故障；RS-449有兩個(gè)子標(biāo)準(zhǔn)，即平衡式的RS-422A標(biāo)準(zhǔn)和非平衡式的RS-423A標(biāo)準(zhǔn)。X.21建議書X.21是ITU-T推薦的數(shù)字接口，用于在公用數(shù)據(jù)網(wǎng)上進(jìn)行同步操作的DTE和DCE之間的通用接口。

50、X系列的X.21bis可以將X.21轉(zhuǎn)換為適合于模擬信道的接口，起到從模擬信道過渡到數(shù)字信道的作用。機(jī)械特性：15根引腳；功能特性：8條信號線；DTEDCET（發(fā)送）（發(fā)送）C（控制）（控制） R（接收）（接收） I（指示）（指示） S（位定時(shí)）（位定時(shí)）B（字節(jié)定時(shí)，可選）（字節(jié)定時(shí)，可選）Ga（DTE公共回線）公共回線）G（地）（地）調(diào)制解調(diào)器Modem是為數(shù)字信號在具有有限帶寬的模擬信道上進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸而設(shè)計(jì)的，是一種數(shù)據(jù)通信設(shè)備DCE。其主要功能是進(jìn)行信號的調(diào)制和解調(diào)，在DTE和模擬傳輸線路之間起到數(shù)字信號與模擬信號之間的轉(zhuǎn)換作用。計(jì)算機(jī)也可以通過Modem的傳真和語音功能，發(fā)送傳真以

51、及提供電話錄音留言和全雙工的免持聽筒服務(wù)。調(diào)制解調(diào)器的組成Modem一般由基帶處理、調(diào)制解調(diào)、信號放大和濾波、均衡等幾部分組成。調(diào)制解調(diào)器的分類按通信設(shè)備分類撥號Modem、專線Modem按Modem調(diào)制方式分類有頻移鍵控、差分相移鍵控、正交幅度調(diào)制等。按數(shù)據(jù)傳輸方式分類同步Modem、異步Modem按通信方式分類 可分為單工、半雙工和全雙工Modem 按Modem與計(jì)算機(jī)的連接方式分類 分為外置式和內(nèi)置式Modem按Modem的應(yīng)用分類 如：基于PSTN的電話Modem、基于有線電視電纜的Cable Modem和基于ADSL技術(shù)的ADSL Modem等。 調(diào)制解調(diào)器的標(biāo)準(zhǔn)調(diào)制解調(diào)器的標(biāo)準(zhǔn)IT

52、U-T建議信號速率(bps)調(diào)制方式V.21300FSKV.2212004 PSKV.22bis2400/120016-QAM/4-DPSKV.231200FSKV.2624004-PSKV.2748008-PSKV.29960016-QAMV.32960032-QAMV.32bis1440064-QAMV.3314400128-QAMV.3428800336004096-QAM91Modem標(biāo)準(zhǔn)主要是按ITU-T V系列建議的標(biāo)準(zhǔn) 。調(diào)制解調(diào)器的壓縮標(biāo)準(zhǔn) 數(shù)據(jù)壓縮指的是發(fā)送端的Modem在發(fā)送數(shù)據(jù)以前先將數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮，而接收端的Modem收到數(shù)據(jù)后再把數(shù)據(jù)還原，從而提高了Modem的有效傳輸

53、速率。通常使用的壓縮技術(shù)有兩種： ITU-T規(guī)范ITU-T規(guī)范的V. 42bis標(biāo)準(zhǔn)，使用的是Huffman（霍夫曼）編碼技術(shù)。Huffman壓縮技術(shù)非常適合于壓縮文本數(shù)據(jù)文件。Microcom網(wǎng)絡(luò)協(xié)議MNP（Microcom Networking Protocol）：MNP是一組獨(dú)立的差錯(cuò)控制和數(shù)據(jù)壓縮標(biāo)準(zhǔn)，MNP有幾種壓縮編碼方式。MNP5：在一行中發(fā)現(xiàn)有3個(gè)以上相同字符時(shí)則發(fā)送該字符及重復(fù)個(gè)數(shù)，從而達(dá)到壓縮目的。對于圖表文件，使用這種協(xié)議達(dá)到的壓縮比很高， MNP5可以實(shí)現(xiàn)2 1的壓縮比。MNP 7：根據(jù)字符對的頻率進(jìn)行編碼字符，進(jìn)一步提高壓縮能力 ，MNP7的壓縮比可以達(dá)到3 1。調(diào)制

54、解調(diào)器的差錯(cuò)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對于高速M(fèi)odem，線路中的瞬間噪聲可使Modem產(chǎn)生多位錯(cuò)誤。因此必須采用差錯(cuò)控制技術(shù)，制定相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。常用的差錯(cuò)控制標(biāo)準(zhǔn)有ITU-T和MNP標(biāo)準(zhǔn)ITU-T標(biāo)準(zhǔn)ITU-T的差錯(cuò)控制標(biāo)準(zhǔn)是V.42。MNP標(biāo)準(zhǔn)MNP標(biāo)準(zhǔn)使用的最廣泛。MNP5和MNP7定義了數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)，MNP14以及MNP10用于描述差錯(cuò)控制技術(shù)。MNP4差錯(cuò)控制標(biāo)準(zhǔn)的Modem已得到廣泛應(yīng)用。 V.42把MNP4作為選項(xiàng)。如果某個(gè)Modem應(yīng)答時(shí)不支持V. 42標(biāo)準(zhǔn)，則可用MNP4方式，從而做到兼容。MNP10是功能非常齊全的差錯(cuò)控制協(xié)議，可用于像蜂窩電話這樣的噪聲環(huán)境。使用ITU-T V.42和MNP4協(xié)議的Modem可以協(xié)商傳輸速率。如果通信線路在某個(gè)速率條件下連續(xù)出錯(cuò)次數(shù)超過一個(gè)設(shè)定值，則通信雙方的Modem降低速度，直到可以正常傳輸數(shù)據(jù)為止。 差錯(cuò)控制技術(shù) 根據(jù)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型，當(dāng)數(shù)據(jù)從信源發(fā)出，經(jīng)過通信信道傳輸，由于信道總存在著一定的噪聲，數(shù)據(jù)到達(dá)信宿端后，接收的信