數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識(shí) (2)

1、數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識(shí) (2)第二章 數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識(shí)信息、數(shù)據(jù)和信號(hào)信源：產(chǎn)生和發(fā)送信號(hào)信宿：接受和處理信號(hào)信道：信源和信宿之間的傳輸線路和傳輸設(shè)備。物理信道和邏輯信道，同一物理信道可提供多條邏輯信道，而每一邏輯信道上只允許一路信號(hào)通過。第二章 數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識(shí)2.1.2 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)第二章 數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識(shí)2.1.3 通信信道的分類1.物理信道和邏輯信道2.有線信道和無線信道3.模擬信道和數(shù)字信道4.專用信道和公共交換信道第二章 數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識(shí)2.1.4 數(shù)據(jù)通信的技術(shù)指標(biāo)1.數(shù)據(jù)傳輸速率S（比特率）單位時(shí)間內(nèi)所傳送的二進(jìn)制代碼二進(jìn)制代碼的有效為數(shù)。2.信號(hào)傳輸速率B（波特

2、率）單位時(shí)間內(nèi)所傳送的波形單元波形單元數(shù)。S=B*Log2N（N為一個(gè)碼元所取的有效離散值）第二章 數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識(shí)2.1.4 數(shù)據(jù)通信的技術(shù)指標(biāo)B=10Baud S=10b/s1個(gè)碼元1秒1秒B=10Baud S=20b/s00 01 10 11 10 11 01 00 10 01第二章 數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識(shí)2.1.4 數(shù)據(jù)通信的技術(shù)指標(biāo)3.帶寬F物理信道的頻帶寬度。4.信道容量C物理信道上能夠傳輸數(shù)據(jù)的最大能力。1）無噪聲時(shí)的信道容量公式B.max=2*F C=2F*Log2N （Nyquist公式）10.707帶寬Hz第二章 數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識(shí)2.1.4 數(shù)據(jù)通信的技術(shù)指標(biāo)2）有噪聲時(shí)的

3、信道容量公式C=F*Log2N（1+S/N）S/N：信噪比5.誤碼率Pe 傳輸可靠性的指標(biāo) Pe=Ne/N 6. 吞吐量 7. 網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷量 第二章 數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識(shí)2.2 數(shù)據(jù)的傳輸 2.2.1 串/并行通信 1. 串行傳輸 串行傳輸是一位一位地傳送，從發(fā)送端到接收端只要一根傳輸線即可,節(jié)省設(shè)備，適用于遠(yuǎn)程通信 接收設(shè)備2314567812345678發(fā) 送設(shè)備串行到并行的轉(zhuǎn)換并行到串行的轉(zhuǎn)換第二章 數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識(shí)2.2 數(shù)據(jù)的傳輸 2.2.1 串/并行通信 2. 并行傳輸 并行傳輸 的速率高，可以一次 同時(shí)傳輸若干比特的數(shù)據(jù)。 2345678發(fā) 送設(shè)備接 收設(shè)備校驗(yàn)數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)位第二章

4、數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識(shí)2.2.2 信道的通信方式信道的通信方式串行數(shù)據(jù)通信又有串行數(shù)據(jù)通信又有3種不同方式：即單工通信、種不同方式：即單工通信、半雙工通信和全雙工通信半雙工通信和全雙工通信單工數(shù)據(jù)傳輸只支持?jǐn)?shù)據(jù)在一個(gè)方向上傳輸，單工數(shù)據(jù)傳輸只支持?jǐn)?shù)據(jù)在一個(gè)方向上傳輸，如電視網(wǎng)；半雙工通信實(shí)際上是一種可切換方如電視網(wǎng)；半雙工通信實(shí)際上是一種可切換方向的單工通信，如對(duì)講機(jī)的信號(hào)傳輸；全雙工向的單工通信，如對(duì)講機(jī)的信號(hào)傳輸；全雙工數(shù)據(jù)通信允許數(shù)據(jù)同時(shí)在兩個(gè)方向上傳輸，如數(shù)據(jù)通信允許數(shù)據(jù)同時(shí)在兩個(gè)方向上傳輸，如 系統(tǒng)。系統(tǒng)。第二章 數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識(shí)1.2.3 信號(hào)的傳輸方式 根據(jù)傳輸?shù)男盘?hào)是數(shù)字信號(hào)還是

5、模擬信號(hào)可將傳輸方式分為基帶傳輸和頻帶傳輸；根據(jù)信號(hào)傳輸時(shí)的同步方式的不同又可將傳輸方式分為異步傳輸和同步傳輸。第二章 數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識(shí)1. 基帶傳輸與頻帶傳輸 數(shù)字信號(hào)也被稱為“數(shù)字基帶信號(hào)”，簡(jiǎn)稱為“基帶信號(hào)”。如果在線路上直接傳輸基帶信號(hào)，就稱為“數(shù)字信號(hào)基帶傳輸”，簡(jiǎn)稱為“基帶傳輸”。頻帶傳輸，又稱寬帶傳輸。在頻帶傳輸中常用普通 線作為傳輸介質(zhì)，需要進(jìn)行數(shù)/模、模/數(shù)轉(zhuǎn)換。2. 異步傳輸與同步傳輸都是為了實(shí)現(xiàn)信號(hào)同步第二章 數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識(shí)1.2.4 數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐郊夹g(shù) 在計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)中，廣泛采用的同步方法有位同步法和群同步法兩種。 1. 位同步 HLHLHL(a) 不歸零碼(N

6、RZ)(b) 曼徹斯特編碼(c) 差分曼徹斯特編碼 0 0 1 1 0 1第二章 數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識(shí)2. 群同步 字符間的異步定時(shí)與字符內(nèi)各個(gè)比特間的同步定時(shí)，是群同步的特征。所以，群同步實(shí)際上就是異步傳輸。第二章 數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識(shí)1.3 數(shù)據(jù)的編碼和調(diào)制技術(shù) 所謂數(shù)據(jù)的編碼，就是將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成信號(hào)或?qū)⒁环N數(shù)據(jù)形式轉(zhuǎn)換為另一種數(shù)據(jù)形式的過程；解碼就是將信號(hào)還原成數(shù)據(jù)或?qū)?shù)據(jù)形式還原的過程。而調(diào)制和解調(diào)是最常用的一種編碼與解碼方法。第二章 數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識(shí)1.3.1 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的模擬信號(hào)編碼 1. 遠(yuǎn)程通信為什么要使用調(diào)制解調(diào)器 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)入到模擬信道以前要有一個(gè)變換器進(jìn)行數(shù)字信號(hào)到模擬信號(hào)的轉(zhuǎn)

7、換 第二章 數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識(shí)2. 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)調(diào)制的基本形式 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)調(diào)制有3種基本形式：移幅鍵控法(ASK)、移頻鍵控法(FSK)、移相鍵控法(PSK)，如圖1-11所示。 第二章 數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識(shí)1.3.2 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)編碼 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)可轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)直接采基帶傳輸?；鶐鬏斁褪窃诰€路中直接傳送數(shù)字信號(hào)的電脈沖，它是一種最簡(jiǎn)單的傳輸方式，近距離通信的局域網(wǎng)都采用基帶傳輸。 第二章 數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識(shí)1. 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)編碼的基本方法 HLHLHL(a) 不歸零碼(NRZ)(b) 曼徹斯特編碼(c) 差分曼徹斯特編碼 0 0 1 1 0 1第二章 數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識(shí)1.3.3 模擬數(shù)

8、據(jù)的數(shù)字信號(hào)編碼 對(duì)模擬數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字信號(hào)編碼的最常用方法是脈碼調(diào)制(Pulse Code Modulation，PCM)，它常用于對(duì)聲音數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼。脈碼調(diào)制(PCM)是以采樣定理為基礎(chǔ)的。 Fs(=1/Ts)2Fmax或Fs2Bs 第二章 數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識(shí)2脈碼調(diào)制(PCM) 采樣量化編碼第二章 數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識(shí)1.4 數(shù)據(jù)交換技術(shù) 數(shù)據(jù)經(jīng)編碼后在通信線路上進(jìn)行傳輸，按數(shù)據(jù)傳送技術(shù)劃分，交換網(wǎng)絡(luò)又可分為電路交換網(wǎng)、報(bào)文交換網(wǎng)和分組交換網(wǎng)。1.4.1 電路交換 1什么是電路交換方式 建立起專用的通信信道，也就是在兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)之間建立起實(shí)際的物理線路連接，可分為電路建立階段、數(shù)據(jù)傳輸階段和拆

9、除電路連接3個(gè)階段。 第二章 數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識(shí)2. 電路交換的特點(diǎn)(1) 數(shù)據(jù)傳輸可靠、迅速，數(shù)據(jù)不會(huì)丟失且保持原來的序列。(2) 在某些情況下，電路空閑時(shí)的信道容易被浪費(fèi)：在短時(shí)間數(shù)據(jù)傳輸時(shí)電路建立和拆除所用的時(shí)間得不償失。因此，它適用于系統(tǒng)間要求高質(zhì)量的大量數(shù)據(jù)傳輸?shù)那闆r。(3) 在數(shù)據(jù)傳送開始之前必須先設(shè)置一條專用的通路。在線路釋放之前，該通路由一對(duì)用戶完全占用。對(duì)于猝發(fā)式的通信，電路交換效率不高。 第二章 數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識(shí)1.4.2 報(bào)文交換 在數(shù)據(jù)交換中，對(duì)一些實(shí)時(shí)性要求不高的信息，可以采用另一種方法叫作報(bào)文交換的數(shù)據(jù)交換方法。報(bào)文交換方式傳輸?shù)膯挝皇菆?bào)文，在報(bào)文中包括要發(fā)送的正

10、文信息和指明收發(fā)站的地址及其他控制信息。 比如信件。第二章 數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識(shí)2. 報(bào)文交換的特點(diǎn)(1) 報(bào)文從源點(diǎn)傳送到目的地采用“存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)”方式。在傳送報(bào)文時(shí)，一個(gè)時(shí)刻僅占用一段通道。(2) 電路利用率高。由于許多報(bào)文可以分時(shí)共享兩個(gè)結(jié)點(diǎn)之間的通道，所以對(duì)于同樣的通信量來說，對(duì)電路的傳輸能力要求較低。(3) 在電路交換網(wǎng)絡(luò)上，當(dāng)通信量變得很大時(shí)，就不能接受新的呼叫；而在報(bào)文交換網(wǎng)絡(luò)上，通信量大時(shí)仍然可以接收?qǐng)?bào)文，不過傳送延遲會(huì)增加。第二章 數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識(shí)2. 報(bào)文交換的特點(diǎn)(4) 報(bào)文交換系統(tǒng)可以把一個(gè)報(bào)文發(fā)送到多個(gè)目的地，而電路交換網(wǎng)絡(luò)很難做到這一點(diǎn)。(5) 報(bào)文交換網(wǎng)絡(luò)可以進(jìn)行速度

11、和代碼的轉(zhuǎn)換。(6) 不能滿足實(shí)時(shí)或交互式的通信要求，報(bào)文經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)的延遲時(shí)間長(zhǎng)且不定。(7) 有時(shí)結(jié)點(diǎn)收到過多的數(shù)據(jù)而無空間存儲(chǔ)或不能及時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)，就不得不丟棄報(bào)文，而且發(fā)出的報(bào)文不按順序到達(dá)目的地。第二章 數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識(shí)1.4.3 分組交換 1. 什么是分組交換分組交換又叫報(bào)文分組交換，是國(guó)際上計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)普遍采用的數(shù)據(jù)交換方式。綜合報(bào)文交換和線路交換的優(yōu)點(diǎn)。 第二章 數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識(shí)分組交換有虛電路分組交換和數(shù)據(jù)報(bào)分組交換兩種，如圖1-14所示。它是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中使用最廣泛的一種交換技術(shù)。第二章 數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識(shí)1.4.4 高速交換技術(shù)高速交換技術(shù)1. 幀中繼幀中繼是80年代初發(fā)展起來的

12、一種數(shù)據(jù)通信技術(shù)，其英文名為Frame Relay，簡(jiǎn)稱FR。它是從分組通信技術(shù)演變而來的。 2. ATMATM是一種傳輸模式。在這一模式中，信息被組織成信元，因包含來自某用戶信息的各個(gè)信元不需要周期性出現(xiàn)，這種傳輸模式是異步的。3. 光交換技術(shù) 第二章 數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識(shí)1.5 信道復(fù)用技術(shù)信道多路復(fù)用技術(shù)是指在同一傳輸介質(zhì)上“同時(shí)”傳送多路信號(hào)的技術(shù)。因此，多路復(fù)用技術(shù)也就是在一條物理信道上建立多條邏輯通信信道的技術(shù)。第二章 數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識(shí)1.5.1 頻分多路復(fù)用(FDM) 通道（1） 通道（2） 通道（3） 通道（4） 通道（5） 通道（6） 多路復(fù)用器 MUX MUX 源 1 源

13、2 源 3 源 4 源 5 源 6 目標(biāo) 1 目標(biāo) 2 目標(biāo) 3 目標(biāo) 4 目標(biāo) 5 目標(biāo) 6 多路復(fù)用器 圖1-15 頻分多路復(fù)用第二章 數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識(shí)1.5.2 時(shí)分多路復(fù)用(TDM)時(shí)分多路復(fù)用(TDM)利用每個(gè)信號(hào)在時(shí)間上交叉，可以在一個(gè)傳輸通路上傳輸多個(gè)數(shù)字信號(hào)， 可分為同步TDM和異步TDM第二章 數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識(shí)1.5.3 波分多路復(fù)用波分多路復(fù)用(WDM)波分復(fù)用就是不同波長(zhǎng)的光載波同在一根光纖上傳輸，它的本質(zhì)就是光纖上頻分復(fù)用技術(shù)，每個(gè)通路通過頻域的分割實(shí)現(xiàn)，每個(gè)通路占用一段光纖的帶寬。1.5.4 碼分多路復(fù)用碼分多路復(fù)用(CDM)碼分多路復(fù)用(CDM)又叫碼分多址(CDMA)。這種技術(shù)多用于移動(dòng)通信。1.5.5 空分多路復(fù)用空分多路復(fù)用(SDM)空分多路復(fù)用(SDM) 也叫空分多址(SDMA)。這種技術(shù)是利用空間分割構(gòu)成不同的信道。 第二章