第3章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)

1、第3章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)3.1 基本概念基本概念3.2 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸3.3 傳輸模式傳輸模式3.4 數(shù)據(jù)調(diào)制與編碼技術(shù)數(shù)據(jù)調(diào)制與編碼技術(shù)3.5 多路復(fù)用技術(shù)多路復(fù)用技術(shù)3.6 數(shù)據(jù)交換技術(shù)數(shù)據(jù)交換技術(shù)2022-5-1223.1 基本概念1數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)（Data） 數(shù)據(jù)是對(duì)客觀事物的符號(hào)描述，可以有不同的形式，如數(shù)據(jù)是對(duì)客觀事物的符號(hào)描述，可以有不同的形式，如數(shù)字、文字、圖形、圖像、視頻、聲音等都是數(shù)據(jù)?？梢哉f，數(shù)字、文字、圖形、圖像、視頻、聲音等都是數(shù)據(jù)?？梢哉f，凡是能被計(jì)算機(jī)處理的對(duì)象都可以稱為數(shù)據(jù)。凡是能被計(jì)算機(jī)處理的對(duì)象都可以稱為數(shù)據(jù)。 數(shù)據(jù)從形式上可以分為模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。模擬

2、數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)從形式上可以分為模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。模擬數(shù)據(jù)是指在某個(gè)區(qū)間內(nèi)連續(xù)取值的數(shù)據(jù)，例如，聲音、溫度和大是指在某個(gè)區(qū)間內(nèi)連續(xù)取值的數(shù)據(jù)，例如，聲音、溫度和大氣壓強(qiáng)等都是隨時(shí)間連續(xù)變化的量。數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的取值在其定氣壓強(qiáng)等都是隨時(shí)間連續(xù)變化的量。數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的取值在其定義區(qū)間是離散的，例如自然數(shù)，英文字母、漢字、電子表顯義區(qū)間是離散的，例如自然數(shù)，英文字母、漢字、電子表顯示的時(shí)間等都是離散的數(shù)據(jù)。示的時(shí)間等都是離散的數(shù)據(jù)。 2022-5-1232信息（信息（Information） 信息通常意義上被認(rèn)為是有一定含義的、經(jīng)過加工處理信息通常意義上被認(rèn)為是有一定含義的、經(jīng)過加工處理的、有價(jià)值的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)經(jīng)過

3、處理仍然是數(shù)據(jù)，只有經(jīng)過解的、有價(jià)值的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)經(jīng)過處理仍然是數(shù)據(jù)，只有經(jīng)過解釋后才有意義，才成為信息。釋后才有意義，才成為信息。3信號(hào)（信號(hào)（Signal） 信號(hào)是指通信中承載信息的電、磁編碼，它是隨時(shí)間變信號(hào)是指通信中承載信息的電、磁編碼，它是隨時(shí)間變化的電壓、電流或電磁場(chǎng)。相應(yīng)于數(shù)據(jù)的分類，信號(hào)也可以化的電壓、電流或電磁場(chǎng)。相應(yīng)于數(shù)據(jù)的分類，信號(hào)也可以分為模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)。模擬信號(hào)是隨時(shí)間連續(xù)變化的信分為模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)。模擬信號(hào)是隨時(shí)間連續(xù)變化的信號(hào)；數(shù)字信號(hào)是指離散變化的信號(hào)。號(hào)；數(shù)字信號(hào)是指離散變化的信號(hào)。4信道（信道（Channel） 信道是信息從發(fā)送端到接收端所經(jīng)過的傳輸介

4、質(zhì)。按通信道是信息從發(fā)送端到接收端所經(jīng)過的傳輸介質(zhì)。按通信的信號(hào)形式可將信道分為數(shù)字信道和模擬信道；按傳輸介信的信號(hào)形式可將信道分為數(shù)字信道和模擬信道；按傳輸介質(zhì)的類型分類可將信道分為有線信道和無線信道。質(zhì)的類型分類可將信道分為有線信道和無線信道。2022-5-1243.2 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸3.2.1 并行傳輸并行傳輸3.2.2 串行傳輸串行傳輸 2022-5-125010101103.2.1 并行傳輸 在并行傳輸中，在兩個(gè)通信設(shè)備之間傳輸數(shù)據(jù)時(shí)有在并行傳輸中，在兩個(gè)通信設(shè)備之間傳輸數(shù)據(jù)時(shí)有n條條通信信道，因此一次可發(fā)送一個(gè)由通信信道，因此一次可發(fā)送一個(gè)由n個(gè)比特組成的位組。顯個(gè)比特組成的位組。顯

5、然，這種傳輸方式的速度很快，但使用的線路較多，成本較然，這種傳輸方式的速度很快，但使用的線路較多，成本較高，因此一般只用于近距離的通信。高，因此一般只用于近距離的通信。 發(fā)送方接收方并行傳輸2022-5-1263.2.2 串行傳輸 在串行傳輸中，兩個(gè)通信設(shè)備之間只有一條通信信道，在串行傳輸中，兩個(gè)通信設(shè)備之間只有一條通信信道，比特是一個(gè)一個(gè)依次發(fā)送的，因此，串行傳輸?shù)乃俣戎皇遣⒈忍厥且粋€(gè)一個(gè)依次發(fā)送的，因此，串行傳輸?shù)乃俣戎皇遣⑿袀鬏數(shù)男袀鬏數(shù)?/n，但成本較低，只有并行傳輸?shù)模杀据^低，只有并行傳輸?shù)?/n。 發(fā)送方接收方0 1 0 1 0 1 1 0串行傳輸 在一個(gè)設(shè)備內(nèi)部的傳輸通常是并

6、行的，而兩個(gè)設(shè)備之間在一個(gè)設(shè)備內(nèi)部的傳輸通常是并行的，而兩個(gè)設(shè)備之間的通信又是串行的，因此，在發(fā)送端和線路之間以及接收端的通信又是串行的，因此，在發(fā)送端和線路之間以及接收端和線路之間的接口處，都需要有轉(zhuǎn)換器（前者為并和線路之間的接口處，都需要有轉(zhuǎn)換器（前者為并/串轉(zhuǎn)換，串轉(zhuǎn)換，后者是串后者是串/并轉(zhuǎn)換）。并轉(zhuǎn)換）。 發(fā)送并行數(shù)據(jù)只有一種方法，而串行傳輸有異步傳輸和發(fā)送并行數(shù)據(jù)只有一種方法，而串行傳輸有異步傳輸和同步傳輸兩種方法。同步傳輸兩種方法。2022-5-1273.2.2 串行傳輸3.2.2.1 異步傳輸異步傳輸3.2.2.2 同步傳輸同步傳輸2022-5-1283.2.2.1 異步傳輸

7、在異步傳輸模式中，信號(hào)的時(shí)序并不重要，但要求信息在異步傳輸模式中，信號(hào)的時(shí)序并不重要，但要求信息必須以一種約定的模式來被接收和解釋，只有遵照約定的模必須以一種約定的模式來被接收和解釋，只有遵照約定的模式，接收設(shè)備才能正確地獲取信息。式，接收設(shè)備才能正確地獲取信息。 異步傳輸以字符為單位，其數(shù)據(jù)格式如圖異步傳輸以字符為單位，其數(shù)據(jù)格式如圖3-1所示。每所示。每個(gè)字符都要附加個(gè)字符都要附加1位起始位和位起始位和1位、位、1.5位或位或2位停止位，以位停止位，以標(biāo)記字符的開始和結(jié)束。此外，要附加標(biāo)記字符的開始和結(jié)束。此外，要附加1位奇偶校驗(yàn)位，一位奇偶校驗(yàn)位，一個(gè)字符占用個(gè)字符占用5-8位，具體位數(shù)

8、與字符集有關(guān)。位，具體位數(shù)與字符集有關(guān)。 2022-5-1293.2.2.2 同步傳輸 在同步傳輸中，比特流被組裝成更長(zhǎng)的在同步傳輸中，比特流被組裝成更長(zhǎng)的“幀幀”或數(shù)據(jù)塊，或數(shù)據(jù)塊，一個(gè)數(shù)據(jù)塊包含有許多個(gè)字符，傳輸時(shí)以數(shù)據(jù)塊為單位，每一個(gè)數(shù)據(jù)塊包含有許多個(gè)字符，傳輸時(shí)以數(shù)據(jù)塊為單位，每個(gè)數(shù)據(jù)塊的頭部或尾部用特殊字符或比特序列作為開始和結(jié)個(gè)數(shù)據(jù)塊的頭部或尾部用特殊字符或比特序列作為開始和結(jié)束的標(biāo)記。由于同步的標(biāo)記方式不同，所以有兩種不同的同束的標(biāo)記。由于同步的標(biāo)記方式不同，所以有兩種不同的同步傳輸方式，即面向字符的同步傳輸和面向比特的同步傳輸。步傳輸方式，即面向字符的同步傳輸和面向比特的同步傳

9、輸。1面向字符的同步傳輸面向字符的同步傳輸 在面向字符的同步傳輸中，每個(gè)數(shù)據(jù)塊的頭部用一個(gè)或在面向字符的同步傳輸中，每個(gè)數(shù)據(jù)塊的頭部用一個(gè)或多個(gè)同步字符多個(gè)同步字符SYN來標(biāo)記數(shù)據(jù)塊的開始，用來標(biāo)記數(shù)據(jù)塊的開始，用ETX標(biāo)記數(shù)據(jù)塊標(biāo)記數(shù)據(jù)塊的結(jié)束。的結(jié)束。IBM公司的公司的BISYNC就是一個(gè)典型的實(shí)例。就是一個(gè)典型的實(shí)例。 2022-5-12102面向比特的同步傳輸面向比特的同步傳輸 面向比特的同步傳輸是把數(shù)據(jù)塊作為比特流而不是作為面向比特的同步傳輸是把數(shù)據(jù)塊作為比特流而不是作為字符流來處理。在面向比特的同步傳輸中，由于數(shù)據(jù)塊中可字符流來處理。在面向比特的同步傳輸中，由于數(shù)據(jù)塊中可以有任意的

10、比特模式，因此規(guī)定幀頭和幀尾都使用位模式以有任意的比特模式，因此規(guī)定幀頭和幀尾都使用位模式“01111110”作為定界標(biāo)志，同時(shí)為了避免在數(shù)據(jù)塊中也出作為定界標(biāo)志，同時(shí)為了避免在數(shù)據(jù)塊中也出現(xiàn)這種模式，發(fā)送方在所發(fā)送的數(shù)據(jù)中每當(dāng)出現(xiàn)現(xiàn)這種模式，發(fā)送方在所發(fā)送的數(shù)據(jù)中每當(dāng)出現(xiàn)5個(gè)連續(xù)的個(gè)連續(xù)的1之后就插入一個(gè)附加的之后就插入一個(gè)附加的0。當(dāng)接收方檢測(cè)到。當(dāng)接收方檢測(cè)到5個(gè)連續(xù)的個(gè)連續(xù)的1的的序列時(shí)，就檢查后續(xù)的一位數(shù)據(jù)，若該比特是序列時(shí)，就檢查后續(xù)的一位數(shù)據(jù)，若該比特是0，接收方就，接收方就刪除掉這個(gè)附加的刪除掉這個(gè)附加的0，否則就表示數(shù)據(jù)的開始或結(jié)束。這種，否則就表示數(shù)據(jù)的開始或結(jié)束。這種就是

11、位填充技術(shù)。就是位填充技術(shù)。 2022-5-12113.3 傳輸模式 3.3.1 單工模式單工模式3.3.2 半雙工模式半雙工模式3.3.3 全雙工模式全雙工模式2022-5-12123.3.1 單工模式 在單工模式（在單工模式（simplex mode）下，通信是單方向的，）下，通信是單方向的，如同看電視一樣，電視臺(tái)只管播放，用戶則只能收看。鍵盤如同看電視一樣，電視臺(tái)只管播放，用戶則只能收看。鍵盤和傳統(tǒng)的顯示器分別用來輸入和輸出，都是典型的單工通信和傳統(tǒng)的顯示器分別用來輸入和輸出，都是典型的單工通信設(shè)備。設(shè)備。2022-5-12133.3.2 半雙工模式 在半雙工模式（在半雙工模式（half

12、-duplex mode）下，每臺(tái)設(shè)備均）下，每臺(tái)設(shè)備均能發(fā)送和接收，但不能同時(shí)進(jìn)行。半雙工如同兩人相向過獨(dú)能發(fā)送和接收，但不能同時(shí)進(jìn)行。半雙工如同兩人相向過獨(dú)木橋，當(dāng)一人從一邊過橋時(shí)，另一人必須在另一邊等待。對(duì)木橋，當(dāng)一人從一邊過橋時(shí)，另一人必須在另一邊等待。對(duì)講機(jī)就是半雙工系統(tǒng)的典型設(shè)備。講機(jī)就是半雙工系統(tǒng)的典型設(shè)備。 2022-5-12143.3.3 全雙工模式 在全雙工模式（在全雙工模式（full-duplex mode）下，雙方主機(jī)都能）下，雙方主機(jī)都能同時(shí)發(fā)送和接收。全雙工就像雙車道的公路，允許車輛在兩同時(shí)發(fā)送和接收。全雙工就像雙車道的公路，允許車輛在兩個(gè)方面同時(shí)行進(jìn)。常見的全雙工

13、例子是電話網(wǎng)絡(luò)，通話的雙個(gè)方面同時(shí)行進(jìn)。常見的全雙工例子是電話網(wǎng)絡(luò)，通話的雙方都能同時(shí)說和聽。一條傳輸通路用于發(fā)送，另一條用于接方都能同時(shí)說和聽。一條傳輸通路用于發(fā)送，另一條用于接收。收。 2022-5-12153.4 數(shù)據(jù)調(diào)制與編碼技術(shù)3.4.1 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)編碼數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)編碼3.4.2 模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)編碼模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)編碼3.4.3 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的模擬信號(hào)調(diào)制數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的模擬信號(hào)調(diào)制3.4.4 模擬數(shù)據(jù)的模擬信號(hào)調(diào)制模擬數(shù)據(jù)的模擬信號(hào)調(diào)制2022-5-12163.4.1 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)編碼3.4.1.1 單極性編碼單極性編碼3.4.1.2 極化編碼極化編碼3.4.1.3

14、 雙極性編碼雙極性編碼2022-5-12173.4.1.1 單極性編碼 單極性編碼的名稱就是指它的電壓只有一極，即只使用單極性編碼的名稱就是指它的電壓只有一極，即只使用一個(gè)電壓值。通常將高電壓表示二進(jìn)制一個(gè)電壓值。通常將高電壓表示二進(jìn)制1，而零電壓或線路，而零電壓或線路空閑表示二進(jìn)制空閑表示二進(jìn)制0，如圖，如圖3-6中的粗實(shí)線所示。中的粗實(shí)線所示。 2022-5-12183.4.1.2 極化編碼 在極化編碼方案中，采用兩個(gè)電壓值，即一個(gè)正電壓和一在極化編碼方案中，采用兩個(gè)電壓值，即一個(gè)正電壓和一個(gè)負(fù)電壓。通過使用兩個(gè)電壓，在大多數(shù)極化編碼技術(shù)中線個(gè)負(fù)電壓。通過使用兩個(gè)電壓，在大多數(shù)極化編碼技術(shù)

15、中線路上的平均電壓值下降了，從而減輕了單極性編碼中的直流路上的平均電壓值下降了，從而減輕了單極性編碼中的直流分量問題。在曼徹斯特編碼和差分曼徹斯特編碼中，每比特分量問題。在曼徹斯特編碼和差分曼徹斯特編碼中，每比特均含有正電壓和負(fù)電壓，從而徹底解決了直流分量和同步問均含有正電壓和負(fù)電壓，從而徹底解決了直流分量和同步問題。題。2022-5-12193.4.1.3 雙極性編碼 在數(shù)據(jù)通信行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用的雙極性編碼方案有信在數(shù)據(jù)通信行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用的雙極性編碼方案有信號(hào)交替反轉(zhuǎn)碼（號(hào)交替反轉(zhuǎn)碼（AMI）、）、8零替換編碼（零替換編碼（B8ZS）和高密度雙）和高密度雙極性極性3零編碼（零編碼（HD

16、B3）。）。1信號(hào)交替反轉(zhuǎn)碼（信號(hào)交替反轉(zhuǎn)碼（AMI） 在在AMI編碼方案中，編碼方案中，0值電壓代表二進(jìn)制值電壓代表二進(jìn)制0，二進(jìn)制，二進(jìn)制1由由交替的正負(fù)電壓代表，如圖交替的正負(fù)電壓代表，如圖3-10所示。所示。 2022-5-12202雙極性雙極性8零替換編碼（零替換編碼（B8ZS） B8ZS與與AMI不同的地方在于數(shù)據(jù)流中出現(xiàn)了連續(xù)不同的地方在于數(shù)據(jù)流中出現(xiàn)了連續(xù)8個(gè)以個(gè)以上的上的0比特時(shí)的處理方式。當(dāng)出現(xiàn)連續(xù)比特時(shí)的處理方式。當(dāng)出現(xiàn)連續(xù)8個(gè)個(gè)0時(shí)，時(shí)，B8ZS根據(jù)根據(jù)前導(dǎo)的比特前導(dǎo)的比特1（即在連續(xù)（即在連續(xù)8個(gè)個(gè)0之前的之前的1）的電壓值改變對(duì)應(yīng)）的電壓值改變對(duì)應(yīng)比特模式。比特模式

17、。如果前導(dǎo)比特如果前導(dǎo)比特1是正電壓脈沖，則是正電壓脈沖，則8個(gè)比特個(gè)比特0被編碼成被編碼成“0，0，0，正，負(fù)，正，負(fù)，0，負(fù)，正，負(fù)，正”。如果前導(dǎo)。如果前導(dǎo)1比特是負(fù)電壓脈沖，比特是負(fù)電壓脈沖，則則8個(gè)個(gè)0比特被編碼成比特被編碼成“0，0，0，負(fù)，正，負(fù)，正，0，正，負(fù)，正，負(fù)”。 2022-5-12213高密度雙極性高密度雙極性3零編碼（零編碼（HDB3） 在在HDB3中，當(dāng)出現(xiàn)連續(xù)中，當(dāng)出現(xiàn)連續(xù)4個(gè)個(gè)0時(shí)，這時(shí)，這4個(gè)個(gè)0將被含有一個(gè)將被含有一個(gè)或兩個(gè)脈沖的序列代替，或兩個(gè)脈沖的序列代替，HDB3的替換規(guī)則如表的替換規(guī)則如表3-1所示。所示。2022-5-12223.4.2 模擬數(shù)據(jù)

18、的數(shù)字信號(hào)編碼 模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)編碼是用數(shù)字信號(hào)來表示模擬數(shù)據(jù)。模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)編碼是用數(shù)字信號(hào)來表示模擬數(shù)據(jù)。比如將人的聲音用錄音機(jī)錄制下來并保存到磁盤上就是將模比如將人的聲音用錄音機(jī)錄制下來并保存到磁盤上就是將模擬數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的過程。擬數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的過程。 2022-5-1223 脈沖編碼調(diào)制脈沖編碼調(diào)制PCM（Pulse Code Modulation）是模）是模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)編碼技術(shù)的重要基礎(chǔ)，擬數(shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)編碼技術(shù)的重要基礎(chǔ)，PCM編碼包括采編碼包括采樣、量化和編碼三個(gè)過程，其中采樣就是指每隔相等的時(shí)間樣、量化和編碼三個(gè)過程，其中采樣就是指每隔相等的時(shí)間間隔測(cè)量一

19、次信號(hào)的振幅，從而將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為時(shí)間離散間隔測(cè)量一次信號(hào)的振幅，從而將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為時(shí)間離散的樣本序列；量化就是將采樣的結(jié)果賦予一個(gè)特定范圍內(nèi)的的樣本序列；量化就是將采樣的結(jié)果賦予一個(gè)特定范圍內(nèi)的整數(shù)值的方法；編碼則是用一定位數(shù)的脈沖碼組表示量化后整數(shù)值的方法；編碼則是用一定位數(shù)的脈沖碼組表示量化后的采樣值。的采樣值。 PCM的采樣原理是：在某時(shí)間間隔內(nèi)，以有效信號(hào)的的采樣原理是：在某時(shí)間間隔內(nèi)，以有效信號(hào)的最高頻率的兩倍以上頻率對(duì)該信號(hào)進(jìn)行采樣，利用這些采樣最高頻率的兩倍以上頻率對(duì)該信號(hào)進(jìn)行采樣，利用這些采樣樣本就足可恢復(fù)原來的模擬信號(hào)。例如，帶寬為樣本就足可恢復(fù)原來的模擬信號(hào)。例如，帶寬

20、為4KHz的語的語音，其采樣頻率為每秒音，其采樣頻率為每秒8K次，即每次，即每125微秒采樣一次就足夠微秒采樣一次就足夠了。如果采用了。如果采用8位二進(jìn)制代碼對(duì)每個(gè)量化值進(jìn)行編碼，則語位二進(jìn)制代碼對(duì)每個(gè)量化值進(jìn)行編碼，則語音編碼后的數(shù)據(jù)傳輸速率為：音編碼后的數(shù)據(jù)傳輸速率為：8bit8000次采樣次采樣/秒秒=64000b/s 2022-5-12243.4.3 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的模擬信號(hào)調(diào)制 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的模擬信號(hào)調(diào)制是用模擬信號(hào)來代表數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的模擬信號(hào)調(diào)制是用模擬信號(hào)來代表數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的編碼技術(shù)，例如，通過一條公用電話線將數(shù)據(jù)從一臺(tái)計(jì)算的編碼技術(shù)，例如，通過一條公用電話線將數(shù)據(jù)從一臺(tái)計(jì)算機(jī)傳輸?shù)搅硪慌_(tái)

21、計(jì)算機(jī)時(shí)，數(shù)據(jù)開始是數(shù)字的，但是由于電機(jī)傳輸?shù)搅硪慌_(tái)計(jì)算機(jī)時(shí)，數(shù)據(jù)開始是數(shù)字的，但是由于電話線只能傳輸模擬信號(hào)，所以數(shù)據(jù)必須進(jìn)行轉(zhuǎn)換。也就是數(shù)話線只能傳輸模擬信號(hào)，所以數(shù)據(jù)必須進(jìn)行轉(zhuǎn)換。也就是數(shù)據(jù)必須被調(diào)制到一個(gè)模擬信號(hào)上，如圖據(jù)必須被調(diào)制到一個(gè)模擬信號(hào)上，如圖3-13所示所示。 有三種基本的方法可以將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)調(diào)制為模擬信號(hào)。有三種基本的方法可以將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)調(diào)制為模擬信號(hào)。1幅移鍵控幅移鍵控在在ASK中，通過改變同一個(gè)頻率載波信號(hào)的振幅值來表示中，通過改變同一個(gè)頻率載波信號(hào)的振幅值來表示二進(jìn)制的二進(jìn)制的“0”或或“1”，而振幅改變的同時(shí)頻率和相位保持，而振幅改變的同時(shí)頻率和相位保持不變。有時(shí)也用

22、振幅的存在與否表示這兩個(gè)二進(jìn)制值。不變。有時(shí)也用振幅的存在與否表示這兩個(gè)二進(jìn)制值。 2022-5-12252頻移鍵控頻移鍵控在在FSK中，通過改變載波信號(hào)的頻率來表示二進(jìn)制中，通過改變載波信號(hào)的頻率來表示二進(jìn)制0或或1，而最，而最大振幅與相位保持不變。大振幅與相位保持不變。3相移鍵控相移鍵控在在PSK中，通過改變載波信號(hào)的相位來代表二進(jìn)制中，通過改變載波信號(hào)的相位來代表二進(jìn)制0或或1，同時(shí)，同時(shí)最大振幅和頻率保持不變。最大振幅和頻率保持不變。2022-5-12263.4.4 模擬數(shù)據(jù)的模擬信號(hào)調(diào)制 模擬數(shù)據(jù)的模擬信號(hào)調(diào)制是用模擬信號(hào)來表示模擬信息模擬數(shù)據(jù)的模擬信號(hào)調(diào)制是用模擬信號(hào)來表示模擬信息

23、的一種技術(shù)，無線電波就是模擬數(shù)據(jù)的模擬信號(hào)調(diào)制通信的的一種技術(shù)，無線電波就是模擬數(shù)據(jù)的模擬信號(hào)調(diào)制通信的典型例子。圖典型例子。圖3-17是模擬數(shù)據(jù)的模擬信號(hào)調(diào)制的示意圖。是模擬數(shù)據(jù)的模擬信號(hào)調(diào)制的示意圖。 當(dāng)信號(hào)已經(jīng)是模擬形式時(shí)，使用調(diào)制技術(shù)的原因主要有當(dāng)信號(hào)已經(jīng)是模擬形式時(shí)，使用調(diào)制技術(shù)的原因主要有兩個(gè)：首先，實(shí)現(xiàn)傳輸?shù)挠行钥赡苄枰^高的頻率。例如兩個(gè)：首先，實(shí)現(xiàn)傳輸?shù)挠行钥赡苄枰^高的頻率。例如無線電只能傳輸調(diào)制的信號(hào)，而不能直接傳輸基帶信號(hào)，否無線電只能傳輸調(diào)制的信號(hào)，而不能直接傳輸基帶信號(hào)，否則需要有直徑為數(shù)千米的天線。則需要有直徑為數(shù)千米的天線。 其次，通過調(diào)制就可以使用頻分復(fù)用

24、技術(shù)，從而可以有其次，通過調(diào)制就可以使用頻分復(fù)用技術(shù)，從而可以有效地利用傳輸介質(zhì)的帶寬。效地利用傳輸介質(zhì)的帶寬。 2022-5-12271幅度調(diào)制幅度調(diào)制 幅度調(diào)制簡(jiǎn)稱調(diào)幅，在這種技術(shù)中，載波信號(hào)的振幅根幅度調(diào)制簡(jiǎn)稱調(diào)幅，在這種技術(shù)中，載波信號(hào)的振幅根據(jù)調(diào)制信號(hào)（需要被調(diào)制的信號(hào)）振幅的改變而調(diào)整，載波據(jù)調(diào)制信號(hào)（需要被調(diào)制的信號(hào)）振幅的改變而調(diào)整，載波信號(hào)的頻率與相位保持不變。信號(hào)的頻率與相位保持不變。 調(diào)幅信號(hào)（被調(diào)制后的信號(hào)）的帶寬等于調(diào)制信號(hào)帶寬調(diào)幅信號(hào)（被調(diào)制后的信號(hào)）的帶寬等于調(diào)制信號(hào)帶寬的兩倍并且以載波頻率為中心。的兩倍并且以載波頻率為中心。 音頻信號(hào)的帶寬通常為音頻信號(hào)的帶寬通

25、常為5KHz，因此一個(gè)調(diào)幅無線電臺(tái)，因此一個(gè)調(diào)幅無線電臺(tái)至少需要至少需要10KHz的帶寬。的帶寬。 調(diào)幅電臺(tái)可以采用在調(diào)幅電臺(tái)可以采用在530到到1700KHz之間的任何頻率作之間的任何頻率作為載波信號(hào)頻率。但是，每個(gè)電臺(tái)的載波頻率必須和其它電為載波信號(hào)頻率。但是，每個(gè)電臺(tái)的載波頻率必須和其它電臺(tái)的載波頻率間隔至少臺(tái)的載波頻率間隔至少10KHz（一個(gè)調(diào)幅帶寬）來防止干（一個(gè)調(diào)幅帶寬）來防止干擾。因此如果有一個(gè)電臺(tái)使用的載波頻率為擾。因此如果有一個(gè)電臺(tái)使用的載波頻率為1100KHz，那，那么下一個(gè)電臺(tái)的載波頻率就不能低于么下一個(gè)電臺(tái)的載波頻率就不能低于1110KHz。 2022-5-12282頻

26、率調(diào)制頻率調(diào)制 頻率調(diào)制簡(jiǎn)稱調(diào)頻，在調(diào)頻傳輸中，載波信號(hào)的頻率隨頻率調(diào)制簡(jiǎn)稱調(diào)頻，在調(diào)頻傳輸中，載波信號(hào)的頻率隨著調(diào)制信號(hào)振幅的改變而調(diào)整，載波信號(hào)的最大振幅和相位著調(diào)制信號(hào)振幅的改變而調(diào)整，載波信號(hào)的最大振幅和相位都保持不變。都保持不變。 調(diào)頻信號(hào)的帶寬是調(diào)制信號(hào)帶寬的調(diào)頻信號(hào)的帶寬是調(diào)制信號(hào)帶寬的10倍，而且與調(diào)幅一倍，而且與調(diào)幅一樣以載波信號(hào)頻率為中心。在立體聲廣播里的音頻信號(hào)的帶樣以載波信號(hào)頻率為中心。在立體聲廣播里的音頻信號(hào)的帶寬大約是寬大約是15KHz，因此每個(gè)調(diào)頻電臺(tái)至少需要，因此每個(gè)調(diào)頻電臺(tái)至少需要150KHz帶寬。帶寬。而實(shí)際上通常為每個(gè)電臺(tái)預(yù)留了而實(shí)際上通常為每個(gè)電臺(tái)預(yù)留了

27、200KHz的帶寬以便于容納的帶寬以便于容納警戒波段。警戒波段。 調(diào)頻電臺(tái)可以采用調(diào)頻電臺(tái)可以采用88到到108MHz間的任意頻率作為載波間的任意頻率作為載波頻率。但為了防止電臺(tái)之間波段重疊，每?jī)蓚€(gè)電臺(tái)之間必須頻率。但為了防止電臺(tái)之間波段重疊，每?jī)蓚€(gè)電臺(tái)之間必須有至少有至少200KHz的頻率差。因此對(duì)于的頻率差。因此對(duì)于88108MHz的范圍，的范圍，雖然有雖然有100個(gè)可能的調(diào)頻波段，但實(shí)際只能使用其中的個(gè)可能的調(diào)頻波段，但實(shí)際只能使用其中的50個(gè)，個(gè)，如果一個(gè)調(diào)頻電臺(tái)的載波頻率為如果一個(gè)調(diào)頻電臺(tái)的載波頻率為90MHz，則下一個(gè)電臺(tái)的，則下一個(gè)電臺(tái)的載波頻率至少應(yīng)用載波頻率至少應(yīng)用90.2M

28、Hz。 2022-5-12293調(diào)相調(diào)相 在調(diào)相傳輸技術(shù)中，載波信號(hào)的相位隨調(diào)制信號(hào)的振幅在調(diào)相傳輸技術(shù)中，載波信號(hào)的相位隨調(diào)制信號(hào)的振幅變化而調(diào)整，最大振幅和頻率保持不變。變化而調(diào)整，最大振幅和頻率保持不變。 實(shí)際使用時(shí)很少采用調(diào)相技術(shù)，只在某些系統(tǒng)中采用調(diào)實(shí)際使用時(shí)很少采用調(diào)相技術(shù)，只在某些系統(tǒng)中采用調(diào)相來代替調(diào)頻技術(shù)以使硬件更簡(jiǎn)單。相來代替調(diào)頻技術(shù)以使硬件更簡(jiǎn)單。 2022-5-12303.5 多路復(fù)用技術(shù)3.5.1 頻分多路復(fù)用3.5.2 波分多路復(fù)用3.5.3 時(shí)分多路復(fù)用2022-5-12313.5.1 頻分多路復(fù)用1頻分多路復(fù)用的原理頻分多路復(fù)用的原理 頻分多路復(fù)用是一種模擬技術(shù)

29、，當(dāng)鏈路帶寬高于要傳輸頻分多路復(fù)用是一種模擬技術(shù)，當(dāng)鏈路帶寬高于要傳輸?shù)亩嗦沸盘?hào)的帶寬之和時(shí)可以使用該復(fù)用技術(shù)。的多路信號(hào)的帶寬之和時(shí)可以使用該復(fù)用技術(shù)。 頻分多路復(fù)用的原理是將整個(gè)物理信道的可用帶寬進(jìn)行頻分多路復(fù)用的原理是將整個(gè)物理信道的可用帶寬進(jìn)行分割，然后利用載波調(diào)制技術(shù)，將每一路原始信號(hào)的頻譜進(jìn)分割，然后利用載波調(diào)制技術(shù)，將每一路原始信號(hào)的頻譜進(jìn)行遷移，使得多路信號(hào)在整個(gè)物理信道帶寬允許的范圍內(nèi)，行遷移，使得多路信號(hào)在整個(gè)物理信道帶寬允許的范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)頻譜上的不重疊，從而共用一個(gè)物理信道，同時(shí)為了防實(shí)現(xiàn)頻譜上的不重疊，從而共用一個(gè)物理信道，同時(shí)為了防止多路信號(hào)之間的相互干擾，必須使用隔

30、離頻帶來隔離每個(gè)止多路信號(hào)之間的相互干擾，必須使用隔離頻帶來隔離每個(gè)子信道子信道 2022-5-12323.5.2 波分多路復(fù)用 波分多路復(fù)用實(shí)際上是波分多路復(fù)用實(shí)際上是FDM的一個(gè)變種。波分多路復(fù)的一個(gè)變種。波分多路復(fù)用示意圖如圖用示意圖如圖3-19所示，在這種方法中，兩根工作波長(zhǎng)不同所示，在這種方法中，兩根工作波長(zhǎng)不同的光纖連到一個(gè)棱柱（或衍射光柵），兩束光通過棱柱或光的光纖連到一個(gè)棱柱（或衍射光柵），兩束光通過棱柱或光柵，合成到一根共享的光纖上，傳送到遠(yuǎn)方的目的地，在接?xùn)?，合成到一根共享的光纖上，傳送到遠(yuǎn)方的目的地，在接收端再將它們分解開來并分發(fā)到各自的目的地。收端再將它們分解開來并分發(fā)

31、到各自的目的地。 2022-5-12333.5.3 時(shí)分多路復(fù)用 時(shí)分多路復(fù)用（時(shí)分多路復(fù)用（TDM）是一種數(shù)字過程，當(dāng)傳輸介質(zhì)）是一種數(shù)字過程，當(dāng)傳輸介質(zhì)的數(shù)據(jù)速率大于多個(gè)發(fā)送和接收設(shè)備所需要的數(shù)據(jù)速率時(shí)就的數(shù)據(jù)速率大于多個(gè)發(fā)送和接收設(shè)備所需要的數(shù)據(jù)速率時(shí)就可以采用這種復(fù)用技術(shù)。在可以采用這種復(fù)用技術(shù)。在TDM中，多道傳輸流通過細(xì)分中，多道傳輸流通過細(xì)分鏈路時(shí)間和交織過程來使用單條鏈路。如圖鏈路時(shí)間和交織過程來使用單條鏈路。如圖3-20所示是所示是TDM復(fù)用的原理圖，在該圖中，信號(hào)復(fù)用的原理圖，在該圖中，信號(hào)1、2、3按時(shí)間而不是按時(shí)間而不是按頻率分割鏈路，然后按順序占據(jù)鏈路。按頻率分割鏈路

32、，然后按順序占據(jù)鏈路。 2022-5-1234 時(shí)分多路復(fù)用有同步時(shí)分多路復(fù)用（時(shí)分多路復(fù)用有同步時(shí)分多路復(fù)用（Synchronization Time-Division Multiplexing，STDM）和異步時(shí)分多路復(fù)）和異步時(shí)分多路復(fù)用（用（Synchronism Time-Division Multiplexing，ATDM）兩種實(shí)現(xiàn)方式。兩種實(shí)現(xiàn)方式。1同步時(shí)分多路復(fù)用同步時(shí)分多路復(fù)用 同步時(shí)分多路復(fù)用技術(shù)是按照信號(hào)的路數(shù)劃分時(shí)間片，同步時(shí)分多路復(fù)用技術(shù)是按照信號(hào)的路數(shù)劃分時(shí)間片，每一路信號(hào)具有相同大小的時(shí)間片。時(shí)間片輪流分配給每路每一路信號(hào)具有相同大小的時(shí)間片。時(shí)間片輪流分配給每

33、路信號(hào)，該路信號(hào)在時(shí)間片使用完畢以后要停止通信，并把物信號(hào)，該路信號(hào)在時(shí)間片使用完畢以后要停止通信，并把物理信道讓給下一路信號(hào)使用。當(dāng)其他各路信號(hào)把分配到的時(shí)理信道讓給下一路信號(hào)使用。當(dāng)其他各路信號(hào)把分配到的時(shí)間片都使用完以后，該路信號(hào)再次取得時(shí)間片進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸間片都使用完以后，該路信號(hào)再次取得時(shí)間片進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。2022-5-12352異步時(shí)分多路復(fù)用異步時(shí)分多路復(fù)用 為了提高設(shè)備的利用效率，可以設(shè)想使有大量數(shù)據(jù)要發(fā)為了提高設(shè)備的利用效率，可以設(shè)想使有大量數(shù)據(jù)要發(fā)送的用戶占有較多的時(shí)間片，數(shù)據(jù)量小的用戶少占用時(shí)間片，送的用戶占有較多的時(shí)間片，數(shù)據(jù)量小的用戶少占用時(shí)間片，沒有數(shù)據(jù)的用戶不分配時(shí)

34、間片。這時(shí)，為了區(qū)分哪一個(gè)時(shí)間沒有數(shù)據(jù)的用戶不分配時(shí)間片。這時(shí)，為了區(qū)分哪一個(gè)時(shí)間片是哪一個(gè)用戶的，就必須在時(shí)間片上加上用戶的標(biāo)識(shí)。這片是哪一個(gè)用戶的，就必須在時(shí)間片上加上用戶的標(biāo)識(shí)。這樣一個(gè)用戶的數(shù)據(jù)并不按照固定的時(shí)間間隔發(fā)送，所以稱為樣一個(gè)用戶的數(shù)據(jù)并不按照固定的時(shí)間間隔發(fā)送，所以稱為“異步異步”，因此將這種時(shí)分多路復(fù)用技術(shù)稱作異步時(shí)分多路，因此將這種時(shí)分多路復(fù)用技術(shù)稱作異步時(shí)分多路復(fù)用技術(shù)，有時(shí)也稱作統(tǒng)計(jì)時(shí)分多路復(fù)用技術(shù)（復(fù)用技術(shù)，有時(shí)也稱作統(tǒng)計(jì)時(shí)分多路復(fù)用技術(shù)（Statistic Time-Division Multiplexing，STDM）。 2022-5-12363.6 數(shù)據(jù)交換

35、技術(shù)3.6.1 電路交換3.6.2 報(bào)文交換3.6.3 分組交換2022-5-12373.6.1 電路交換 電路交換也稱為線路交換，是一種直接的交換方式，它電路交換也稱為線路交換，是一種直接的交換方式，它為一對(duì)需要進(jìn)行通信的節(jié)點(diǎn)之間提供一條臨時(shí)的專用傳輸通為一對(duì)需要進(jìn)行通信的節(jié)點(diǎn)之間提供一條臨時(shí)的專用傳輸通道，這條傳輸通道既可以是物理通道也可以是邏輯通道。一道，這條傳輸通道既可以是物理通道也可以是邏輯通道。一旦連接建立，提供給站點(diǎn)的是固定的數(shù)據(jù)率，無論是模擬數(shù)旦連接建立，提供給站點(diǎn)的是固定的數(shù)據(jù)率，無論是模擬數(shù)據(jù)還是數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，都可以通過這個(gè)連接從源傳輸?shù)侥康牡?。?jù)還是數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，都可以通過這個(gè)連

36、接從源傳輸?shù)侥康牡?。電話系統(tǒng)采用的交換技術(shù)就是一種典型的電路交換。電話系統(tǒng)采用的交換技術(shù)就是一種典型的電路交換。 電路交換方式的通信過程包括電路建立、數(shù)據(jù)傳送和電電路交換方式的通信過程包括電路建立、數(shù)據(jù)傳送和電路拆除三個(gè)過程。路拆除三個(gè)過程。 2022-5-12383.6.2 報(bào)文交換 報(bào)文交換方式的數(shù)據(jù)傳輸單位是報(bào)文，報(bào)文就是站點(diǎn)一報(bào)文交換方式的數(shù)據(jù)傳輸單位是報(bào)文，報(bào)文就是站點(diǎn)一次性要發(fā)送的數(shù)據(jù)塊，其長(zhǎng)度不限且可變。當(dāng)一個(gè)站點(diǎn)要發(fā)次性要發(fā)送的數(shù)據(jù)塊，其長(zhǎng)度不限且可變。當(dāng)一個(gè)站點(diǎn)要發(fā)送報(bào)文時(shí)，它將目的地址附加到報(bào)文上并發(fā)送給與之相連的送報(bào)文時(shí)，它將目的地址附加到報(bào)文上并發(fā)送給與之相連的交換節(jié)點(diǎn)

37、，每個(gè)交換節(jié)點(diǎn)在收到整個(gè)報(bào)文并檢查無誤后，就交換節(jié)點(diǎn)，每個(gè)交換節(jié)點(diǎn)在收到整個(gè)報(bào)文并檢查無誤后，就暫存這個(gè)報(bào)文，然后根據(jù)報(bào)文中的目的地址信息利用路由信暫存這個(gè)報(bào)文，然后根據(jù)報(bào)文中的目的地址信息利用路由信息找出下一個(gè)交換節(jié)點(diǎn)的地址，再把整個(gè)報(bào)文傳送給下一個(gè)息找出下一個(gè)交換節(jié)點(diǎn)的地址，再把整個(gè)報(bào)文傳送給下一個(gè)交換節(jié)點(diǎn)，如此循環(huán)直到轉(zhuǎn)送到目的節(jié)點(diǎn)，這個(gè)過程稱為存交換節(jié)點(diǎn)，如此循環(huán)直到轉(zhuǎn)送到目的節(jié)點(diǎn)，這個(gè)過程稱為存儲(chǔ)儲(chǔ)-轉(zhuǎn)發(fā)。轉(zhuǎn)發(fā)。 2022-5-12393.6.3 分組交換 分組交換是報(bào)文交換的一種改進(jìn)，也是一種存儲(chǔ)分組交換是報(bào)文交換的一種改進(jìn)，也是一種存儲(chǔ)-轉(zhuǎn)發(fā)交轉(zhuǎn)發(fā)交換方式，它將報(bào)文分成若干個(gè)分組，在每個(gè)分組中，包含有換方式，它將報(bào)文分成若干個(gè)分組，在每個(gè)分組中，包含有一部分用戶數(shù)據(jù)和一些控制信息。在通過的每個(gè)交換節(jié)點(diǎn)，一部分用戶數(shù)據(jù)和一些控制信息。在通過的每個(gè)交換節(jié)點(diǎn)，分組被接收并被短暫地存儲(chǔ)后再發(fā)送至下一個(gè)交換節(jié)點(diǎn)時(shí)，分組被接收并被短暫地存儲(chǔ)后再發(fā)送至下一個(gè)交換節(jié)點(diǎn)時(shí)，最后傳送到目的地。最后傳送到目的地。