數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識(shí)

1、名師精編優(yōu)秀資料1. 簡(jiǎn)述數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的主要構(gòu)成。答：數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的基本構(gòu)成，包傳輸介質(zhì)、傳輸設(shè)備（多路復(fù)用器、交換機(jī)） 等及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。2什么叫碼元速率？什么叫信息速率？?jī)烧哂泻侮P(guān)系？答：碼元速率（RB）:又稱為信號(hào)速率，它指每秒傳送的碼元數(shù)，單位為“波特” （Baud），也稱波特率。信息速率（Rb）：指每秒傳送的信息量。單位為“ bit/s”。對(duì)M進(jìn)制信號(hào)，信息速率和碼兀速率兩者的關(guān)系是：Rh=RBIog2M3. 說(shuō)明模擬通信系統(tǒng)與數(shù)字通信系統(tǒng)的區(qū)別。4. 在帶寬為10MHz的信道上，如果使用4個(gè)電平的數(shù)字信號(hào)，每秒鐘能發(fā)送多 少比特？答：10X log24 = 20M （bps）5.

2、一個(gè)數(shù)字信號(hào)通過(guò)信噪比為20db的3kHz信道傳送，其數(shù)據(jù)速率不會(huì)超過(guò)多 少？答：根據(jù)香農(nóng)定理：最大數(shù)據(jù)傳輸率=3X log2 （1 + 20）4.39 （K bps）6信道的通信方式有哪幾種？在實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)中最常使用哪種方式？為什么 ？ 答：信道的通信方式主要有單工通信、 半雙工通信以及全雙工通信。在實(shí)際的網(wǎng) 絡(luò)中最常使用半雙工方式。性價(jià)比最高。7. 什么叫自同步法？自同步編碼有什么特點(diǎn)？答：自同步法是從數(shù)據(jù)信息波形的本身提取同步信號(hào)的方法。 自同步編碼要求在 編碼器進(jìn)行編碼信號(hào)傳輸系統(tǒng)中，從編碼信號(hào)碼元中提取同步信號(hào)。相位編碼（或 稱相位調(diào)制）的脈沖信號(hào)以調(diào)相方法進(jìn)行傳輸就是一例。8. 通過(guò)

3、比較說(shuō)明雙絞線、同軸電纜與光纖三種常用傳輸介質(zhì)的特點(diǎn)。 答：參加表2- 1。9. 無(wú)線介質(zhì)與有線介質(zhì)相比有何特點(diǎn)，在選擇傳輸介質(zhì)時(shí)應(yīng)考慮哪些問(wèn)題？答:無(wú)線介質(zhì)與有線介質(zhì)相比最大的優(yōu)勢(shì)在于無(wú)需布線，適合于復(fù)雜的傳輸環(huán)境。選擇傳輸介質(zhì)時(shí)應(yīng)重點(diǎn)考慮滿足建網(wǎng)要求，包括：傳輸容量，傳輸效率，安全 性，可靠性，價(jià)格，網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展要求等。10. 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字編碼與模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字編碼有何區(qū)別？11. 給出比特流011000101111的曼徹斯特碼波形圖，以及差分曼徹斯特碼波形 圖。12. 為何要采用多路復(fù)用？多路復(fù)用有哪幾種形式，各有何特點(diǎn)？答：復(fù)用的基本思想是把公共共享信道用某種方法劃分成多個(gè)子信道，每個(gè)子

4、信道傳輸一路數(shù)據(jù)。多路復(fù)用主要有以下幾種形式：1）頻分多路復(fù)用整個(gè)傳輸頻帶被劃分為若干個(gè)頻率通道，每路信號(hào)占用一個(gè)頻率通道進(jìn)行傳輸。頻率通道之間留有防護(hù)頻帶以防相互干擾。CH1ICH2上H3ICH1CH3I復(fù)用器CH1 CH2 CH3 匕八八八I I I帶寬復(fù)用信號(hào)原帶寬移頻后帶寬2）時(shí)分多路復(fù)用A3AD3復(fù)用器n時(shí)間片4 時(shí)間片2,A匸A1 / '12312y-時(shí)隙號(hào)時(shí)隙0102 D3 D1 02復(fù)用后的數(shù)臟原姍言號(hào)數(shù)字化信號(hào) 時(shí)間分割成小的時(shí)間片，每個(gè)時(shí)間片分為若干個(gè)時(shí)隙，每路數(shù)據(jù)占用一個(gè)時(shí)隙進(jìn) 行傳輸。在通信網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用極為廣泛。3）波分多路復(fù)用整個(gè)波長(zhǎng)頻帶被劃分為若干個(gè)波長(zhǎng)范圍，

5、每路信號(hào)占用一個(gè)波長(zhǎng)范圍來(lái)進(jìn)行傳 輸。/XF270拓2卻3共享光纖的光譜4）碼分多路復(fù)用每個(gè)用戶把發(fā)送信號(hào)用接收方的地址碼序列編碼（任意兩個(gè)地址碼序列相互正 交）。不同用戶發(fā)送的信號(hào)在接收端被疊加， 然后接收者用同樣的地址碼序列解 碼。由于地址碼的正交性，只有與自己地址碼相關(guān)的信號(hào)才能被檢出， 由此恢復(fù) 出原始數(shù)據(jù)。1數(shù)據(jù)通信的基本概念（25分鐘）數(shù)據(jù)通信的三個(gè)基本概念（信息、數(shù)據(jù)與信號(hào)）數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)（信源、信宿和信道，分為數(shù)字通信系統(tǒng)和模擬通 信系統(tǒng)）通信信道的分類（有線與無(wú)線、模擬與數(shù)字、公用與專用）數(shù)據(jù)通信的技術(shù)指標(biāo)（數(shù)據(jù)通信速率、誤碼率和誤比特率、信道帶寬和信道 容量）2、數(shù)

6、據(jù)的通信方式（20分鐘）串/并行通信（見(jiàn)圖2-6和2-7）通信電路的連接方式（電到點(diǎn)：圖2-8、點(diǎn)到多點(diǎn)：圖2-9）信道的通信方式（單工：圖 2-10、半雙工：圖2-11 全雙工：圖2-12） 信號(hào)的傳輸方式（基帶、頻帶、寬帶）3、數(shù)據(jù)的編碼和調(diào)制方式（20分鐘） 幅移鍵控（ASK Amplitude Shift Keying ） 頻移鍵控（FSK ,Frequency Shift Keying） 相移鍵控（PSK ,Phase Shift Keying） 不歸零編碼（NRZ,Non Return to Zero）名師精編 _優(yōu)秀資料 曼徹斯特編碼(Man Chester) 差分曼徹斯特編碼(

7、Differenee Manchester)4、數(shù)據(jù)交換、信道服用技術(shù)(15分鐘) 電路交換存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù) 頻分復(fù)用(Frequency Division Multiplexing , FDM) 時(shí)分復(fù)用(Time Division Multiplexing , TDM ) 波分復(fù)用(Wave length Division Multiplexing , WDM )碼分復(fù)用5、傳輸介質(zhì)、差錯(cuò)控制技術(shù)(10分鐘) 同軸電纜非屏蔽雙絞線(UTP): 屏蔽雙絞線(STP) 光纜無(wú)線電【課時(shí)安排】理論課時(shí)：2課時(shí)2.1數(shù)據(jù)通信的基本概念引言：通過(guò)日常生活中的信息交換引入數(shù)據(jù)通信的相關(guān)基本概念

8、。通信的目的是什么？如何實(shí)現(xiàn)相互通信？2.1.1信息、數(shù)據(jù)與信號(hào)通信的目的是為了交換信息(In formation )。信息的載體可以包含語(yǔ)音、音 樂(lè)、圖形圖像、文字和數(shù)據(jù)等多種媒體。計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的信息是什么形式的呢？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(hào)的組合。計(jì)算機(jī)之間信息的傳輸是通過(guò)二進(jìn)制代碼來(lái)實(shí)現(xiàn)的。被傳輸?shù)亩M(jìn)制代碼稱為數(shù)據(jù)(Data)。信號(hào)是數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中的電信號(hào)的表示形式。電話線上傳送的按照聲音的強(qiáng)弱幅度連續(xù)變化的電信號(hào)稱為模擬信號(hào)(Analog Signal )。模擬信號(hào)的電平是連續(xù)變化的，其波形如圖2-1所示。計(jì)算機(jī)中所產(chǎn)生的電信號(hào)是用兩種不同的電平去表示0、1比特序列

9、的電壓脈沖信號(hào)，這種電信號(hào)稱為數(shù)字信號(hào)( Digital Signal )。 數(shù)字信號(hào)的波形如下圖所示。按照在傳輸介質(zhì)上傳輸?shù)男盘?hào)類型，可以將通信系統(tǒng)分為模擬通信系統(tǒng)與數(shù)字通信系統(tǒng)兩種。D-dCms¥3圖2-1模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)模擬信號(hào)是一種波形連續(xù)變換的電信號(hào)，它的取值可以是無(wú)限個(gè)，比如語(yǔ)音 信號(hào)；而數(shù)字信號(hào)是一種離散信號(hào)，它的取值是有限的。2.1.2數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)可以用一個(gè)簡(jiǎn)單的通信模型來(lái)表示。產(chǎn)生和發(fā)送信Dl 011010DIOrLnn rL信追息的一端叫信源，接收信息的一端叫信宿。信源與信宿通過(guò)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

10、為信道，如圖2-2所示。01011010010nrn rL TL01 oil OlQOi0-TLTirLrL 1 010(1101 ion TL rLr-LDsdeCffisVS圖2-2通信系統(tǒng)的簡(jiǎn)單模型1、模擬通信系統(tǒng)普通的電話、廣播、電視等都屬于模擬通信系統(tǒng)，模擬通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模型 如下圖所示。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(hào)一般都要經(jīng)過(guò)調(diào)制后再通過(guò)信道傳輸。到達(dá)信道后，再通過(guò)解調(diào)器將信號(hào)解調(diào)出來(lái)。如圖2-3所示。2、數(shù)字通信系統(tǒng)名師精編優(yōu)秀資料計(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)，數(shù)字通信系統(tǒng)的 結(jié)構(gòu)模型如圖2-4

11、所示。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、信源譯碼器、信宿、噪聲源組成。在發(fā)送端和接 收端還要時(shí)鐘同步系統(tǒng)。圖2-4數(shù)字通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模型2.1.3通信信道的分類1、有線信道與無(wú)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(wú)線信道兩種。2、模擬信道與數(shù)字信道按傳輸信道的類型分類，信道可以分為模擬信道和數(shù)字信道兩類。3、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2.1.4數(shù)據(jù)通信的技術(shù)指標(biāo)1. 數(shù)據(jù)通信速率（傳輸速率）傳輸速率是指數(shù)據(jù)在信道中傳輸?shù)乃俣取?它分為兩種：碼元速率和信息速率。 碼元速率RB:每秒鐘傳送的碼元數(shù)，單位為波

12、特/秒（ Baud/s）,又稱為波特 率。信息速率Rb：每秒鐘傳送的信息量，單位為比特/秒（bit/s）,又稱為比特率。 信息速率和碼元速率之間的關(guān)系是：Rb= RBIog2M2. 誤碼率和誤比特率誤碼率是指碼元在傳輸過(guò)程中，錯(cuò)誤碼元占總傳輸碼元的概率。在二進(jìn)制傳 輸中，誤碼率也稱為誤比特率。3. 信道帶寬與信道容量信道帶寬是指信道中傳輸?shù)男盘?hào)在不失真的情況下所占用的頻率范圍，通常稱為信道的通頻帶，單位用赫茲（Hz）表示。信道容量是衡量一個(gè)信道傳輸數(shù)字信號(hào)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)，用比特每秒（bit/s）表示。信道容量和信道帶寬具有正比的關(guān)系2.2數(shù)據(jù)的通信

13、方式引言：通過(guò)現(xiàn)實(shí)生活中的通信方式引入計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是如何通信的。 計(jì)算機(jī)之間如何實(shí)現(xiàn)通信實(shí)現(xiàn)通信有哪幾種方式2.2.1串/并行通信什么是終端？終端的特點(diǎn)是什么？具有通信功能的面向終端的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，如圖1-4(a)所示，或以單臺(tái)計(jì)算機(jī)為中心的遠(yuǎn)程聯(lián)機(jī)系統(tǒng)，如圖1-4 (b)所示，被稱為第一代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)一一面向終端的計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)。前豹KadeCmsV3圖1-4面向終端的計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)以SAGE為例進(jìn)一步說(shuō)明強(qiáng)調(diào)：面向終端的計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)并不是真正意義上的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)222通信電路的連接方式1點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的線路連接 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的連接就是在發(fā)送端和接收端之間采用一條線路連接, 以是專用線路、租用線路和交換線路，如下

14、圖所示。使用的線路可計(jì)算機(jī)口“祈圖2-8點(diǎn)到點(diǎn)的線路連接2. 多點(diǎn)線路連接多點(diǎn)線路連接是指各個(gè)站點(diǎn)通過(guò)一條公用通信線路連接，如圖2-9所示。圖2-9多點(diǎn)線路的連接方式2.2.3信道的通信方式按照信號(hào)傳送方向與時(shí)間的關(guān)系，信道的通信方式可以分為單工、半雙工和 全雙工三種。1. 單工通信單工方式指通信信道是單向信道，數(shù)據(jù)信號(hào)僅沿一個(gè)方向傳輸，發(fā)送方只能 發(fā)送不能接收，而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(hào)傳送方 向，如圖2-10所示。例如，無(wú)線電廣播和電視都屬于單工通信。昭的單方向性圖2-10 單工通信2. 半雙工通信半雙工通信是指信號(hào)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

15、傳送，即 用的“對(duì)講機(jī)亍向的傳輸只交 口軍隊(duì)使用的話機(jī)對(duì)講機(jī)如圖-1幻所示。例如，公 巧J丿接系統(tǒng)使圖2-11半雙工通信3. 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)方向進(jìn)行雙向傳輸，如圖2-12所示。例如，電話機(jī)通話。電話機(jī)任何時(shí)刻峨據(jù)都可以取向體 雄瑞1圖2-12 全雙工通信224信號(hào)的傳輸方式1. 基帶傳輸就數(shù)字信號(hào)而言，它是一個(gè)離散的矩型波，“o”代表低電平，“ 1”代表高電 平。這種矩形波固有的頻帶稱為基帶，矩形波信號(hào)稱為基帶信號(hào)。2. 頻帶傳輸所謂頻帶傳輸，在發(fā)送端就是將數(shù)字信號(hào)調(diào)制成音頻信號(hào)后再進(jìn)行發(fā)送和傳輸，當(dāng)音頻信號(hào)到達(dá)接收端時(shí)，再把音頻信號(hào)解調(diào)成原來(lái)的數(shù)字信號(hào)。3.

16、 寬帶傳輸寬帶傳輸系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)聲音、文字和圖像的一體化傳輸，這也就是通常所說(shuō)的“三 網(wǎng)合一”，三網(wǎng)是指語(yǔ)音網(wǎng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)和電視網(wǎng)。通過(guò)三種傳輸方式的特點(diǎn)比較優(yōu)劣。2.3數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐椒绞?、異步方式在異步傳輸方式中，每傳送1個(gè)字符（7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(kāi)始；在字符代碼和校驗(yàn)碼后面加1或兩個(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(lái)判斷一個(gè)新字符的開(kāi)始和結(jié)束， 從 而起到通信雙方的同步作用，如圖所示。停止位起始位數(shù)據(jù)位001101101iL110110101 I1001J 011.0 Q1 00010111| 0蘇傳航向 ICLZ5計(jì)算機(jī)詡®a異

17、步方式的實(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。2.同步方式通常，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(duì)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01101000表示)或一個(gè)同步字節(jié)(01111110,用于接收方進(jìn)行同步檢測(cè)，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(lái)標(biāo)識(shí)整個(gè)發(fā)送過(guò)程的結(jié)束，如圖所示。01111110101101010U0110CL. 111101011011010001111

18、110r241數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的調(diào)制典型的模擬通信信道是電話通信信道。它是當(dāng)前世界上覆蓋面最廣、應(yīng)用最普遍的通信信道之一。傳統(tǒng)的電話通信信道是為傳輸語(yǔ)音信號(hào)設(shè)計(jì)的，用于傳輸音頻3003400Hz的模擬信號(hào)，不能直接傳輸數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。為了利用模擬語(yǔ)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(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，也就是要對(duì)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制。調(diào)制：在發(fā)送端將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)變換成模擬信號(hào)的過(guò)程稱為調(diào)制(Modulation)，調(diào)制設(shè)備就稱為調(diào)制器(Modulator).解調(diào)：在接收端將模擬數(shù)據(jù)信號(hào)還原成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)的過(guò)程稱為解調(diào) (Demodulation),解調(diào)設(shè)備就稱為解調(diào)器(Demodula

19、tor).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)，就需要一個(gè)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),這一過(guò)程如圖所示。由于模擬信號(hào)是具有一定頻率的連續(xù)的載波波形，可以用Acos (2n ft +)表示，其中A表示波形的幅度，f代表波形的頻率，©代表波形的相位。因此， 根據(jù)這三個(gè)不同參數(shù)的變化，就可以表示特定的數(shù)字信號(hào)0或1,實(shí)現(xiàn)調(diào)制的過(guò)程。對(duì)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)調(diào)制的基本方法有：幅移鍵控(ASK)、頻移鍵控(FSK)和相移鍵控 (PSK)三種。1. 幅移鍵控(ASK Amplitude Shift Keying )ASK是通過(guò)改變載波信號(hào)的幅度值來(lái)表示數(shù)字信號(hào)“

20、 1”、“0”的，以載波幅 度A1表示數(shù)字信號(hào)“1”，用載波幅度A2表示數(shù)字信號(hào)“ 0”(通常A1取1， A2取0)，而載波信號(hào)的參數(shù)f和©恒定。2. 頻移鍵控(FSK ,Frequency Shift Keying)FSK是通過(guò)改變載波信號(hào)頻率的方法來(lái)表示數(shù)字信號(hào)“1”、“0”的，用f1表示數(shù)字信號(hào)“1”，用f2表示數(shù)字信號(hào)“ 0”，而載波信號(hào)的A和©不變。3. 相移鍵控(PSK ,Phase Shift Keying)PSK是通過(guò)改變載波信號(hào)的相位值(©)來(lái)表示數(shù)字信號(hào)“ 1”、“0”的，而 載波信號(hào)的A和f不變。PSK包括絕對(duì)調(diào)相和相對(duì)調(diào)相兩種類型：(1)

21、絕對(duì)調(diào)相絕對(duì)調(diào)相使用相位的絕對(duì)值，©為0表示數(shù)字信號(hào)“ 1”，©為n表示數(shù)字信 號(hào)“ 0”。(2) 相對(duì)調(diào)相相對(duì)調(diào)相使用相位的偏移值，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n。下圖中，顯示了對(duì)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)“ 010110'進(jìn)行不同調(diào)制方法的波形。數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)幅移鍵控ASK頻番鍵控FSK絕對(duì)相移鍵控PSE相對(duì)相移鍵控PSK0 1 0 1242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(hào)的方法，稱作數(shù)字信號(hào)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。在數(shù)字基帶傳輸中，數(shù)據(jù)信號(hào)的編碼方式主要有：不歸零碼、曼徹斯特編碼 和差分曼徹斯特編碼三種。1.

22、 不歸零編碼(NRZ,Non Return to Zero)NRZ編碼可以用負(fù)電平表示邏輯“ T,用正電平表示邏輯“ 0”，反之亦然。 NRZ編碼的缺點(diǎn)是發(fā)送方和接收方不能保持同步，需采用其他方法才能保持收 發(fā)同步。2. 曼徹斯特編碼(Mancheste)曼徹斯特編碼的原則是：前 T/2取反碼，后T/2取原碼。曼徹斯特編碼的優(yōu) 點(diǎn)是每一個(gè)比特中間的跳變可以作為接收端的時(shí)鐘信號(hào)， 以保持接收端和發(fā)送端 之間的同步。3. 差分曼徹斯特編碼(Differenee Mancheste)差分曼徹斯特編碼是對(duì)曼徹斯特編碼的改進(jìn)。其特點(diǎn)是每一位二進(jìn)制信號(hào)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

23、值，必須要根據(jù) 其開(kāi)始邊界是否發(fā)生跳變來(lái)決定，若一個(gè)比特開(kāi)始處存在跳變則表示 “ 0”，無(wú)跳變則表示“ 1”。數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)011101001的3種編碼方式，它的編碼波形如圖所示。高電HT坯D 丁赫i遇i不變D七日eGmmV3243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(guò)轉(zhuǎn)換形成電信號(hào)。比如，人說(shuō)話的 聲音經(jīng)過(guò)電話轉(zhuǎn)變?yōu)槟M的電信號(hào)， 這也是模擬數(shù)據(jù)的基帶信號(hào)。一般來(lái)說(shuō)，模 擬數(shù)據(jù)的基帶信號(hào)具有比較低的頻率， 不宜直接在信道中傳輸，需要對(duì)信號(hào)進(jìn)行 調(diào)制，將信號(hào)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(hào)再搬 回到原來(lái)信號(hào)的頻率范圍內(nèi)，恢復(fù)成原來(lái)的消息，比如無(wú)線電廣播。244模擬

24、數(shù)據(jù)的編碼脈沖編碼調(diào)制(Pulse Code Modulation, PCM)是模擬數(shù)據(jù)數(shù)字化的主要方 法。由于數(shù)字信號(hào)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(hào)外，語(yǔ)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(yǔ)音數(shù)字化。語(yǔ)音可以用模擬信號(hào)的形式通過(guò)電話 線路傳輸，但是在網(wǎng)絡(luò)中將語(yǔ)音與計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的數(shù)字、文字、圖形、圖像同時(shí)傳 輸，就必須首先將語(yǔ)音信號(hào)數(shù)字化。脈沖編碼調(diào)制的工作過(guò)程包括 3部分：抽樣、量化和編碼。1.抽樣模擬信號(hào)是電平連續(xù)變化的信號(hào)。每隔一定的時(shí)間間隔，采集模擬信號(hào)的瞬時(shí)電平值作為樣本表示模擬數(shù)據(jù)在某一區(qū)間隨時(shí)間變化的值。抽

25、樣頻率以奈奎斯特抽樣定理為依據(jù)，如果以等于或高于通信信道帶寬兩倍的速率定時(shí)對(duì)信號(hào)進(jìn)行 抽樣，就可以恢復(fù)原模擬信號(hào)的所有信息。對(duì)于電話通信系統(tǒng)，因?yàn)殡娫捑€路的傳輸帶寬不超過(guò)4000Hz,所以抽樣頻率為8000次/s。2.量化量化是將取樣樣本幅度按量化級(jí)決定取值的過(guò)程。經(jīng)過(guò)量化后的樣本幅度為 離散的量化級(jí)值，根據(jù)量化之前規(guī)定好的量化級(jí)，將抽樣所得樣本的幅值比較， 取整定級(jí)。量化級(jí)可以分為8級(jí)、16級(jí)或者更多的量化級(jí)，這取決于系統(tǒng)的精確度要求。 3.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(jí)。如果有16個(gè)量化級(jí)，就需要使用4個(gè)比特進(jìn)行編碼。經(jīng)過(guò)編碼后，每個(gè)樣本都使用相應(yīng)的 編碼脈沖表

26、示。PCM用于數(shù)字化語(yǔ)音系統(tǒng)，它將聲音分為128個(gè)量化級(jí)，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，采樣速率為 8000次/s，因此，一路 話音的數(shù)據(jù)傳輸速率為:8X 8000bit/s= 64Kbit/s。2.5數(shù)據(jù)交換技術(shù)交換又稱轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)交換技術(shù)在交換通信網(wǎng)中實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸是必不可少的。 數(shù)據(jù)通過(guò)通信子網(wǎng)的交換方式可以分為電路交換和存儲(chǔ)交換兩大類。常用的交換技術(shù)有：線路交換、報(bào)文交換和分組交換（包交換）三種。2.5.1電路交換電路交換（Circuit Switching），也稱為線路交換，它是一種直接的交換方式， 為一對(duì)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

27、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)）。經(jīng)由電路交換的通信包括:電路建目前，公用電話交換網(wǎng)廣泛使用的交換方式是電路交換,立、數(shù)據(jù)傳輸和電路拆除三個(gè)階段，如下圖所示交購(gòu)宙點(diǎn)14A#宜ItK一滋£常*«孤-屯aK辛崎K2.5.2存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換（Store and Forward Switching方式又可以分為報(bào)文存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā) 交換與報(bào)文分組存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換兩種方式。 其中，報(bào)文分組存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換方式又可 以分為數(shù)據(jù)報(bào)與虛電路方式。1. 報(bào)文交換（Message Switching對(duì)較為連續(xù)的數(shù)據(jù)流（如話音），電路交換是一種易于使用的技術(shù)。對(duì)于

28、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)文交換網(wǎng)中，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)通常為一 臺(tái)專用計(jì)算機(jī)，備有足夠的外存，以便在報(bào)文進(jìn)入時(shí)進(jìn)行緩沖存儲(chǔ)。 節(jié)點(diǎn)接收一 個(gè)報(bào)文之后，報(bào)文暫時(shí)存放在節(jié)點(diǎn)的存儲(chǔ)設(shè)備之中， 等輸出電路空閑時(shí)，再根據(jù) 報(bào)文中所指的目的地址轉(zhuǎn)發(fā)到下一個(gè)合適的節(jié)點(diǎn)，如此往復(fù)，直到報(bào)文到達(dá)目標(biāo)數(shù)據(jù)終端為止。報(bào)文交換的特點(diǎn)如下：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道。與電路交換相比，報(bào)文交換沒(méi)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)具備足夠地報(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)乜煽啃愿撸?/p>

29、每個(gè)節(jié)點(diǎn)在存儲(chǔ)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(duì)完整報(bào)文地存儲(chǔ)/轉(zhuǎn)發(fā)，而節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)/轉(zhuǎn)發(fā)的時(shí)延較大，不適用 于交互式通信，如電話通信。由于每個(gè)節(jié)點(diǎn)都要把報(bào)文完整的接收、 存儲(chǔ)、檢錯(cuò)、 糾錯(cuò)、轉(zhuǎn)發(fā)，產(chǎn)生了節(jié)點(diǎn)延遲，并且報(bào)文交換對(duì)報(bào)文長(zhǎng)度沒(méi)有限制，報(bào)文可以很 長(zhǎng)，專用就有可能使報(bào)文長(zhǎng)時(shí)間占用某兩節(jié)點(diǎn)之間地鏈路，不利于實(shí)時(shí)交互通信。 分組交換即所謂的包交換正是針對(duì)報(bào)文交換的缺點(diǎn)而提出的一種改進(jìn)方式。2. 分組交換(Packet Switching)交換網(wǎng)可采用兩種方式：數(shù)據(jù)報(bào)文分組交換或虛電路分組交換。數(shù)據(jù)報(bào)文分組交換數(shù)據(jù)報(bào)分組交換的特點(diǎn)如下：同一報(bào)文的不同分組可以由不同的傳輸路徑通過(guò)

30、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(guò)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)文方式時(shí)，數(shù)據(jù)報(bào)文傳輸延遲較大，適用于突發(fā)性通信，但 不適用于長(zhǎng)報(bào)文、會(huì)話式通信。(2) 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(kāi)始互相發(fā)送和接收數(shù)據(jù)之前需要通過(guò) 通信網(wǎng)絡(luò)建立邏輯上的連接，用戶不需要在發(fā)送和接收數(shù)據(jù)時(shí)清除連接。 虛電路分組交換的特點(diǎn)如下：虛電路無(wú)專用電路，而是選定了特定路徑進(jìn)行傳輸，報(bào)文分組所途徑的 所有節(jié)點(diǎn)都對(duì)這些分組進(jìn)行存儲(chǔ)/轉(zhuǎn)發(fā)，而電 路交換無(wú)此功能。 一次通信的所有報(bào)文分組都從這條邏輯連接的虛電路上通過(guò)。因此，報(bào) 文分組不必

31、帶目的地址、源地址等輔助信息，只需要攜帶虛電路標(biāo)識(shí)號(hào)。報(bào)文分組到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)不會(huì)出現(xiàn)丟失、重復(fù)與亂序的現(xiàn)象。節(jié)點(diǎn)只需要做差錯(cuò)檢測(cè)，而不需要做路徑選擇。通信子網(wǎng)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)可以和任何節(jié)點(diǎn)建立多條虛電路連接。3三種交換方式比較吟叫請(qǐng)求信號(hào)尋找線 路所花時(shí)間£-I4B排隊(duì)延遲<lr.C/I2.6信道復(fù)用技術(shù)通常采用多路復(fù)用技術(shù)，使多路數(shù)據(jù)信號(hào)共同使用一條電路進(jìn)行傳輸，即利 用一個(gè)物理信道同時(shí)傳輸多個(gè)信號(hào)，如圖所示。261頻分多路復(fù)用把電路或空間的頻帶資源分成多個(gè)頻帶，并將其分別配給多個(gè)用戶，每個(gè)用 戶終端的數(shù)據(jù)通過(guò)分配給他的子通路傳輸。2.6.2時(shí)分多路復(fù)用時(shí)分多路復(fù)用是按傳輸信號(hào)的時(shí)間進(jìn)行分割的1同步時(shí)分復(fù)用采用固定時(shí)間片分配方式，即將傳輸信號(hào)的時(shí)間按按特定長(zhǎng)度連續(xù)地劃分成 特定時(shí)間段，以固定的方式分配給各路數(shù)字信號(hào)。2. 異步時(shí)分復(fù)用動(dòng)態(tài)地按需分配時(shí)隙，以避免每個(gè)時(shí)間段中出現(xiàn)空閑時(shí)隙263波分多路復(fù)用即光的頻分復(fù)用264碼分多路復(fù)用碼分多路復(fù)用又稱為碼分多址(CDMA, Codi ng Divisio n Multiplexi ngAccess)。它也是一種共享信道的方法，每個(gè)用戶可在同一時(shí)間使用同樣的頻帶 進(jìn)行通信，但使用的是基于碼型的分割信道的方法，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(huì)相互干擾，且抗干擾能力強(qiáng)。碼分復(fù)用技