計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)之?dāng)?shù)據(jù)通信基礎(chǔ)

第三章數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)、方式和編碼方式常見的傳輸介質(zhì)數(shù)據(jù)復(fù)用和交換技術(shù)數(shù)據(jù)通信服務(wù)2023/2/1page2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與數(shù)據(jù)通信對于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)來說，它關(guān)心的是信息用什么樣的編碼體制表示出來。例如：如何用ASCII碼表示字母、數(shù)字與符號，如何用雙字節(jié)去表示漢字，如何表示圖形、圖像與語音；對于數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)來說，它要研究的是如何將表示各類信息的二進(jìn)制比特序列通過傳輸介質(zhì)，在不同計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行傳送的問題。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)=計(jì)算機(jī)系統(tǒng)+數(shù)據(jù)通信技術(shù)2023/2/1page3

數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)一、概述信息→數(shù)據(jù)→信號→在介質(zhì)上傳輸→信號→數(shù)據(jù)→信息把攜帶信息的數(shù)據(jù)用物理信號形式通過介質(zhì)傳送到目的地信息和數(shù)據(jù)（0、1比特）不能直接在介質(zhì)上傳輸2023/2/1page4幾個(gè)基本概念信息(Information):語音、圖像、文字等，人們通過通信系統(tǒng)要傳遞的內(nèi)容數(shù)據(jù)(Data)：傳遞（攜帶）信息的實(shí)體（載體）；信息是數(shù)據(jù)的內(nèi)容或解釋

--模擬(Analog)數(shù)據(jù)與數(shù)字(Digital)數(shù)據(jù)模擬數(shù)據(jù)：輸出連續(xù)幅度的數(shù)據(jù)（說話聲音）離散（數(shù)字）數(shù)據(jù)：輸出離散的符號序列數(shù)據(jù)（計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)）計(jì)算機(jī)通過數(shù)據(jù)表達(dá)信息；計(jì)算機(jī)通信就是一種數(shù)據(jù)通信信號(Signal):數(shù)據(jù)是借助信號來傳輸?shù)?；是通信中傳輸?shù)闹黧w2023/2/1page5信號的分類模擬信號與數(shù)字信號tta)模擬信號b)數(shù)字信號模擬信號：時(shí)間上連續(xù)，包含無窮多個(gè)值特點(diǎn)：它能對細(xì)節(jié)充分表示，但是易受噪聲或自其他源的干擾數(shù)字信號：時(shí)間上離散，僅包含有限數(shù)目的預(yù)定值

特點(diǎn)：對噪聲不敏感，容易進(jìn)行各種復(fù)雜處理。但是易受衰減，頻率越高，衰減越厲害。2023/2/1page6通信系統(tǒng)基本模型通信的三個(gè)要素：信源、信宿和信道信源和信宿：傳送與接受信息的設(shè)備噪聲信源編碼調(diào)制信道解碼解調(diào)信宿發(fā)送設(shè)備接收設(shè)備計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)傳輸模型圖2023/2/1page7通信系統(tǒng)基本模型信道(Channel)：傳輸數(shù)據(jù)所經(jīng)過的通路數(shù)字信道與模擬信道數(shù)字信道：以數(shù)字脈沖形式（離散信號）傳輸數(shù)據(jù)的信道。模擬信道：以連續(xù)模擬信號形式傳輸數(shù)據(jù)的信道。噪聲：如熱噪聲、脈沖干擾、衰落等等致使信號衰減。由于信道特性不好外界不可避免的各種干擾和噪聲2023/2/1page8模擬數(shù)據(jù)與數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的傳輸形式不同類型的數(shù)據(jù)在不同類型的信道上傳輸有4種組合，每一種相應(yīng)地需要進(jìn)行不同的編碼處理。1．模擬數(shù)據(jù)在模擬信道上傳輸2．?dāng)?shù)字?jǐn)?shù)據(jù)在模擬信道上傳輸3．模擬數(shù)據(jù)在數(shù)字信道上傳輸4．?dāng)?shù)字?jǐn)?shù)據(jù)在數(shù)字信道上傳輸

2023/2/1page9模擬數(shù)據(jù)與數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的傳輸形式話音模擬傳輸模擬數(shù)字模擬模擬采樣編碼數(shù)字?jǐn)?shù)字?jǐn)?shù)字編碼數(shù)字模擬數(shù)據(jù)－>模擬信號－>模擬信道數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，模擬信號－>模擬信道數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，數(shù)字信號－>數(shù)字信道模擬數(shù)據(jù)，數(shù)字信號－>數(shù)字信道10101010調(diào)制2023/2/1page10六、數(shù)據(jù)編碼技術(shù)不同類型的數(shù)據(jù)在不同類型的信道上傳輸有4種組合數(shù)據(jù)：模擬數(shù)據(jù)、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號：模擬信號、數(shù)字信號信道：模擬信道、數(shù)字信道用模擬信號承載數(shù)字或模擬數(shù)據(jù)——調(diào)制用數(shù)字信號承載數(shù)字或模擬數(shù)據(jù)——編碼2023/2/1page11模擬數(shù)據(jù)與數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的傳輸形式話音模擬傳輸模擬數(shù)字模擬模擬采樣編碼數(shù)字?jǐn)?shù)字?jǐn)?shù)字編碼數(shù)字模擬數(shù)據(jù)－>模擬信號－>模擬信道數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，模擬信號－>模擬信道數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，數(shù)字信號－>數(shù)字信道模擬數(shù)據(jù)，數(shù)字信號－>數(shù)字信道10101010調(diào)制2023/2/1page12編碼和調(diào)制EncoderDecoderModulatorDemodulator數(shù)字或模擬數(shù)字或模擬數(shù)字信號模擬信號g(t)m(t)px(t)s(t)g(t)m(t)數(shù)字或模擬P—調(diào)制參數(shù)編碼調(diào)制2023/2/1page13數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)模擬信號調(diào)制目標(biāo)：以某一頻率的正弦波為載波承載離散數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)ASK（幅移鍵控調(diào)幅）：改變載波信號的振幅來表示數(shù)字信號的0和1FSK（調(diào)頻）：改變載波信號的頻率來表示數(shù)字信號的0和1PSK（調(diào)相）：改變載波信號的相位來表示數(shù)字信號的0和12023/2/1page14數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)調(diào)制示意圖ASK調(diào)幅FSK調(diào)頻PSK調(diào)相001101000102023/2/1page15數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)數(shù)字信號

1、不歸零制(NRZ，Non-ReturntoZero)

二進(jìn)制數(shù)字0、1分別用兩種電平來表示。常用＋5V表示1，-5V表示0（為什么不用0V表示？）。

缺點(diǎn)：難以確定一位的結(jié)束和另一位的開始。

0和1的數(shù)量不等時(shí)，會有直流分量。10110011100

時(shí)鐘（確保收發(fā)雙方時(shí)鐘同步）NRZ2023/2/1page16曼徹斯特編碼(Manchestercode)∵每個(gè)碼元中間都要發(fā)生跳變，接收端可將此變化提取出來作為同步信號，使接收端的時(shí)鐘與發(fā)送設(shè)備的時(shí)鐘保持一致?！嗦鼜厮固鼐幋a也稱為自同步碼（Self-SynchronizingCode）。它具有自同步機(jī)制（內(nèi)同步），無需外同步信號。沒有直流分量的產(chǎn)生。

缺點(diǎn)：需要雙倍的傳輸帶寬（即時(shí)鐘頻率是信號速率的2倍），效率較低差分Manchester01001100011

時(shí)鐘2023/2/1page17差分曼徹斯特編碼3、差分曼徹斯特編碼(DifferentialManchestercode)

與曼徹斯特編碼相同，在每個(gè)碼元的中間，信號都會發(fā)生跳變；不同之處在于：a、用在碼元開始處有無跳變來表示0和1

：

b、碼元開始處有跳變—0；碼元開始處無跳變—1抗干擾性能較好差分Manchester01001100011

時(shí)鐘2023/2/1page18三種數(shù)字編碼的波形圖01001100011

時(shí)鐘NRZManchester差分Manchester2023/2/1page19數(shù)字信號優(yōu)點(diǎn)：速率高、失真小、誤碼率低PCM（PulseCodedModulation）－－（脈碼調(diào)制信號）PAM脈沖幅度調(diào)制采樣：一定時(shí)間間隔，采集原模擬數(shù)據(jù)－>離散的模擬數(shù)據(jù)量化：將每個(gè)樣本按照其幅度歸為某個(gè)量化級別編碼：把各個(gè)量化級別用二進(jìn)制代碼表示出來模擬數(shù)據(jù)數(shù)字信號模擬話音采樣時(shí)鐘PAM信號PCM信號采樣電路量化和編碼

數(shù)字化聲音2023/2/1page203.23.92.83.41.24.2343314011100011011001100

原始信號

PAM脈沖011100011011001100PCM輸出模擬數(shù)據(jù)數(shù)字信號2023/2/1page21舉例：針對話音級信號，帶寬4khz采樣頻率為帶寬2倍（業(yè)界公認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)）

4000*2=8000次/秒(話音傳輸質(zhì)量夠用）量化級別為128，也就是用7位二進(jìn)制數(shù)表示一個(gè)采樣（27=128）二進(jìn)制編碼的傳輸速度：7*8000bps=56kbps模擬數(shù)據(jù)數(shù)字信號2023/2/1page22練習(xí)題給出比特流011000101111的基本的曼徹斯特編碼與差分曼碼的波形圖。2023/2/1page23通信系統(tǒng)的性能指標(biāo)二、通信系統(tǒng)的性能指標(biāo)有效性：指信息傳輸?shù)乃俣炔ㄌ芈剩ㄕ{(diào)制速率）：線路上單位時(shí)間內(nèi)傳送的波形（碼元）個(gè)數(shù)。波形變換的次數(shù)。單位是波特（baud）比特率（數(shù)據(jù)傳輸速率）：每秒傳輸?shù)牟ㄐ嗡鶖y帶信息的位數(shù)。

單位是比特率（bps）區(qū)分Byte和bit？調(diào)制速率：單位時(shí)間內(nèi)通過的汽車數(shù)。數(shù)據(jù)傳輸速率：單位時(shí)間內(nèi)通過的貨物數(shù)。換句話說，一個(gè)碼元中可以傳送多個(gè)比特（bit）Rbit=Rbaudlog2M（M碼元的進(jìn)制）2023/2/1page24通信系統(tǒng)的性能指標(biāo)可靠性指信息傳輸?shù)馁|(zhì)量。（盡量降低信息傳輸中各個(gè)環(huán)節(jié)的失真、干擾和噪聲）信噪比S/N越大，通信質(zhì)量越高。（杜比DB）電話通常20－40DB；電視>40DB通常有兩種方法表示：誤碼元率：Ps=(錯(cuò)誤碼元數(shù))/(總碼元數(shù)）誤比特率：Pb=(錯(cuò)誤bit數(shù))/(總bit數(shù)）2023/2/1page25信道容量及其理論三、信道容量及其理論1、相關(guān)概念帶寬：信道所能傳輸信號的頻率范圍,帶寬就是它所能傳輸電磁波的最大有效頻率與最小有效頻率之差。比如人的耳朵帶寬：20－20000Hz數(shù)據(jù)傳輸速率：信道每秒鐘所能傳輸?shù)谋忍財(cái)?shù)1Kbps＝？bps信道容量：某個(gè)信道傳輸數(shù)據(jù)速率的上限，即信道的最大傳輸速率。2023/2/1page26三個(gè)信道容量分析理論2、三個(gè)理論（分析信道容量）傅里葉分析任何一個(gè)在信道上傳輸?shù)碾姶挪ㄐ盘?，都可以以正弦和余弦函?shù)(無數(shù)）和的形式表達(dá)n表示調(diào)制后的諧波的次數(shù)；f：為一個(gè)基準(zhǔn)頻率信道帶寬可以表示為傳送的有效頻率范圍：f-nf2023/2/1page27

A、圖中可以看出信道的帶寬越寬－通過的諧波數(shù)越多，信號失真就少。B、信道帶寬一定，數(shù)據(jù)傳輸速率越快，要求的頻率越高，則信號失真就越大。（書46頁）C、信道的帶寬與信道所能傳輸數(shù)據(jù)的速率成正比。傅里葉分析2023/2/1page28奈奎斯特定理1924年，奈奎斯特(Nyquist)就發(fā)現(xiàn)了信道傳輸速率有上限，并且給出了有限帶寬、無噪聲信道的最大傳輸速率公式：C（無噪聲信道最大傳輸速率）=2Blog2V(bps)B代表信道的帶寬。V是信號有效狀態(tài)的數(shù)量。

A、對于二進(jìn)制的數(shù)據(jù)信號，V=2，此時(shí)，無噪聲信道的最大傳輸速率=2B(bps)。即利用3000Hz的話音級信道撥號上網(wǎng)，理論為6000bpsB、但實(shí)際上都>14000bps，WHY？這是因?yàn)椴捎昧颂厥獾木幋a方法，將V（信號狀態(tài)數(shù)量提高）,CC、那么，無限增大V值，從而無限提高C呢？（加大接收的難度；難以避免噪音）2023/2/1page29香農(nóng)（Shannon）定理香農(nóng)（Shannon）定理（1948年，貝爾實(shí)驗(yàn)室）有一個(gè)最大傳輸速率的上限，超過了，不論采用什么樣的編碼技術(shù)，錯(cuò)誤概率都無法忍受！香農(nóng)給出了有噪聲信道的最大傳輸速率與帶寬的關(guān)系：

C=Blog2(1+S/N)

S/N是信噪比，比如30DB的一個(gè)信道，10lgS/N=30;S/N=1000

僅僅是理論上限，公式中只考慮了熱噪聲，而沖擊噪聲、衰減和延遲等都未在考慮。2023/2/1page30練習(xí)題一個(gè)傳輸二進(jìn)制信號的信道，帶寬為3KHz，信噪比為20dB，則信道的數(shù)據(jù)傳輸速率是多少？10lg(S/N)=20S/N=100C=3000*log2

(1+100)≈3000*6.7=20100bps2023/2/1page31

并行傳輸：適于距離近，至少有8位數(shù)據(jù)同時(shí)傳輸，計(jì)算機(jī)內(nèi)部的數(shù)據(jù)多是并行傳輸。要使用特殊并行電纜

串行傳輸：距離較遠(yuǎn)的情況，每次由源到目的傳輸?shù)臄?shù)據(jù)只有一位，經(jīng)濟(jì)、成本因素，遠(yuǎn)距離通信一般采用串行傳輸技術(shù)。數(shù)據(jù)通信方式的分類

并行傳輸(parallel)與串行傳輸(serial)2023/2/1page32串行傳輸中，接收方如何知道它所接收的每一位的開始時(shí)間和持續(xù)時(shí)間？

異步傳輸(asynchronous)

原理：每個(gè)字節(jié)作為一個(gè)單元獨(dú)立傳輸，字節(jié)之間的傳輸間隔任意在每個(gè)字符的開始加1位起始位，結(jié)尾加1位、1.5位或2位停止位構(gòu)成一個(gè)個(gè)的“字符”－異步傳輸?shù)臄?shù)據(jù)單元，5－8位特點(diǎn)：起始位和停止位兼作線路兩端的同步時(shí)鐘速率慢，開銷大，適用于低速設(shè)備。數(shù)據(jù)通信方式的分類異步傳輸與同步傳輸（時(shí)序控制技術(shù)）2023/2/1page33異步傳輸與同步傳輸異步傳輸示意圖2023/2/1page34異步傳輸與同步傳輸同步傳輸(synchronous)：原理：對一組字符組成的數(shù)據(jù)塊進(jìn)行同步數(shù)據(jù)塊前面加特殊模式的位組合(如01111110)－位同步或同步字符(SYN)－字符同步通過位填充或字符填充技術(shù)（數(shù)據(jù)塊中的數(shù)據(jù)不會與同步字符混淆）特點(diǎn)：

傳輸速度快，開銷少，效率高。整個(gè)數(shù)據(jù)塊有一位錯(cuò)傳，全部重傳！2023/2/1page35異步傳輸與同步傳輸同步傳輸示意圖2023/2/1page36連接方式點(diǎn)到點(diǎn)連接方式（PointtoPoint）如下圖，modem一旦接通，整個(gè)線路就為通信雙方所獨(dú)占的方式。

計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)調(diào)制解調(diào)器調(diào)制解調(diào)器

公共交換電話網(wǎng)2023/2/1page37連接方式多點(diǎn)連接方式（Multipoint）多個(gè)終端公用一條通信線路節(jié)省線路，但有線路爭用問題ABCD通信服務(wù)器2023/2/1page38基帶與頻帶傳輸基帶傳輸：將全部介質(zhì)帶寬原封不動地傳輸由計(jì)算機(jī)發(fā)出的0/1數(shù)字脈沖信號。大多數(shù)局域網(wǎng)使用的都是基帶信號。直接傳輸數(shù)字信號，速率高，誤碼率低。距離長時(shí)，信號衰減嚴(yán)重，一般2km以內(nèi)頻帶傳輸：對信號進(jìn)行調(diào)制，實(shí)現(xiàn)了模擬信道傳輸數(shù)字信號。同時(shí)也可以將全部介質(zhì)帶寬分割成多個(gè)信道，傳輸每一種不同信號。適合長距離傳輸，可以利用現(xiàn)有的大量模擬信道。價(jià)格便宜，容易實(shí)現(xiàn)2023/2/1page39通信方式—數(shù)據(jù)流動的方向單工(Simplex)

：數(shù)據(jù)固定方向且、單向傳輸2023/2/1page40通信方式—數(shù)據(jù)流動的方向半雙工(HalfDuplex)：信號可以雙向傳輸，但不能在一時(shí)刻雙向傳輸2023/2/1page41通信方式—數(shù)據(jù)流動的方向全雙工(FullDuplex)：信號可同時(shí)雙向傳輸兩個(gè)方向的信號：

1)鏈路具有兩條物理上獨(dú)立的傳輸線路

2)共享鏈路帶寬，將帶寬一分為二，分別用于不同方向的信號傳輸2023/2/1page42數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)五、數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)有線傳輸介質(zhì)

雙絞線同軸電纜(粗、細(xì))光纖無線傳輸介質(zhì)無線電短波、微波、紅外線2023/2/1page43數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)雙絞線兩條相互絕緣的銅線按一定扭距扭絞而成，成對線的扭絞是為了使電磁輻射和外部電磁干擾減到最小。廣泛應(yīng)用于結(jié)構(gòu)化布線系統(tǒng)中雙絞線示意圖2023/2/1page44屏蔽雙絞線(STP)非屏蔽雙絞線(UTP)以金屬絲編制的屏蔽網(wǎng)以減少干擾和串音.用于遠(yuǎn)程中繼雙絞線外沒有任何附加屏蔽應(yīng)用廣泛，性價(jià)比高，100M內(nèi)導(dǎo)體芯線絕緣層箔屏蔽銅屏蔽外套雙絞線2023/2/1page45LAN上常用UTP，又分為：3類、4類、5類、6類3類：又稱為音頻電纜，主要用于比較老式的10BaseT局域網(wǎng)。數(shù)據(jù)傳輸速率<10Mbps。4類：主要用于實(shí)現(xiàn)基于令牌環(huán)和10BaseT以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)。由兩對雙絞線構(gòu)成，<20Mbps。5類：是目前最為流行的雙絞線，主要用于實(shí)現(xiàn)基于以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)，<100Mbps。被廣泛用于10BaseT/100BaseT網(wǎng)絡(luò)中。6、7類：支持千兆以太網(wǎng)雙絞線2023/2/1page46雙絞線特點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡單，容易安裝，普通UTP較便宜常用于星型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有一定的傳輸速率（100Mbps以上）信號衰減較大，傳輸距離有限（100m）2023/2/1page47同軸電纜同軸電纜由同心的內(nèi)導(dǎo)體、電絕緣體、屏蔽層、保護(hù)外套組成。

2023/2/1page48同軸電纜有兩種廣泛使用的同軸電纜一種是一條電纜只用于一個(gè)信道，50，用于數(shù)字傳輸，由于多用于基帶傳輸，也叫基帶同軸電纜另一種是一條電纜同時(shí)傳輸不同頻率的多路模擬信號，75，用于模擬傳輸（CATV），即寬帶同軸電纜2023/2/1page49同軸電纜基帶同軸電纜（局域網(wǎng)）細(xì)同軸50，D=1.02cm，10Mbps最長<800m優(yōu)缺點(diǎn)：價(jià)格低；抗干擾能力強(qiáng)；距離短可靠性差粗同軸50，D=2.54cm，10Mbps最長<2500m優(yōu)缺點(diǎn)：價(jià)格稍高；抗干擾能力強(qiáng)；距離中等；可靠性好

2023/2/1page50同軸電纜特點(diǎn)高帶寬，傳輸率較高。輻射低，保密性好，抗干擾能力強(qiáng)。寬帶電纜可實(shí)現(xiàn)多路復(fù)用傳輸。單點(diǎn)故障，可能導(dǎo)致整個(gè)網(wǎng)段癱瘓，但仍廣泛應(yīng)用于有線電視和某些局域網(wǎng)。2023/2/1page51光纖光纖所用材料為玻璃，外層有封套和外套原理：基于光在兩種介質(zhì)交界面上的全反射現(xiàn)象，把以光形式出現(xiàn)的能量約束在波導(dǎo)內(nèi)，并引導(dǎo)光沿著軸線平行的方向傳播。2023/2/1page52單模與多模光纖單模光纖成本很高，性能很好能在幾十km內(nèi)以幾千Mbps傳送數(shù)據(jù)單模SMF

波長:1300,1550nm光纖的直徑減小到一個(gè)光波波長僅提供單條光通路2023/2/1page53單模與多模光纖多模光纖價(jià)格較低，性能較差使用廣泛

多模MMF

輸入電信號輸出電信號波長:850,1300nm提供多條光通路，多束光線以不同的反射角傳播2023/2/1page54光纖特點(diǎn)：衰減少，無中繼傳輸距離遠(yuǎn)帶寬寬，傳輸速率高，傳輸能力強(qiáng)不受電磁干擾，抗干擾能力強(qiáng)，無輻射，保密性好重量輕，容量大，十分適合多媒體通信光纖斷裂的檢測和修復(fù)都很困難。

2023/2/1page55無線傳輸介質(zhì)無線電波無線電波是指在自由空間（包括空氣和真空）傳播的射頻頻段的電磁波?？諝獠⒉皇莻鬏斴d體。無線電技術(shù)的原理在于：導(dǎo)體中電流強(qiáng)弱的改變會產(chǎn)生無線電波。利用這一現(xiàn)象，通過調(diào)制可將信息加載于無線電波之上。當(dāng)電波通過空間傳播到達(dá)收信端，電波引起的電磁場變化又會在導(dǎo)體中產(chǎn)生電流。通過解調(diào)將信息從電流變化中提取出來，就達(dá)到了信息傳遞的目的。2023/2/1page56無線傳輸介質(zhì)微波是指頻率為300MHz-300GHz的電磁波。是無線電波中一個(gè)有限頻帶的簡稱，即波長在1米（不含1米）到1毫米之間的電磁波，是分米波、厘米波、毫米波和亞毫米波的統(tǒng)稱。微波頻率比一般的無線電波頻率高，通常也稱為“超高頻電磁波”。微波的基本性質(zhì)通常呈現(xiàn)為穿透、反射、吸收三個(gè)特性。對于玻璃、塑料和瓷器，微波幾乎是穿越而不被吸收。對于水和食物等就會吸收微波而使自身發(fā)熱。而對金屬類東西，則會反射微波。2023/2/1page57無線傳輸介質(zhì)紅外線紅外線是太陽光線中眾多不可見光線中的一種，又稱為紅外熱輻射。太陽光譜中，紅光的外側(cè)必定存在看不見的光線，這就是紅外線。也可以當(dāng)作傳輸之媒界。太陽光譜上紅外線的波長大于可見光線，波長為0.75～1000μm。紅外線可分為三部分，即近紅外線，波長為0.75～1.50μm之間；中紅外線，波長為1.50～6.0μm之間；遠(yuǎn)紅外線，波長為6.0～l000μm之間。

2023/2/1page58無線傳輸介質(zhì)藍(lán)牙是一種支持設(shè)備短距離通信（一般10m內(nèi)）的無線電技術(shù)。能在包括移動電話、PDA、無線耳機(jī)、筆記本電腦、相關(guān)外設(shè)等眾多設(shè)備之間進(jìn)行無線信息交換。利用“藍(lán)牙”技術(shù)，能夠有效地簡化移動通信終端設(shè)備之間的通信，也能夠成功地簡化設(shè)備與因特網(wǎng)Internet之間的通信，從而數(shù)據(jù)傳輸變得更加迅速高效，為無線通信拓寬道路。

2023/2/1page59無線傳輸介質(zhì)地球同步衛(wèi)星22,300公里地球與地面站相對固定位置,使用3個(gè)衛(wèi)星覆蓋全球2023/2/1page60使用電磁波或光波攜帶信息無需物理連接適用于長距離或不便布線的場合易受干擾建設(shè)成本很高無線介質(zhì)的特點(diǎn)2023/2/1page61幾種傳輸介質(zhì)的比較局域網(wǎng)－－－－雙絞線通信干線－－－光纖跨國界通訊－－衛(wèi)星2023/2/1page62PSTN例子公用電話交換網(wǎng)PSTN通信干線采用光纖或微波數(shù)字傳輸系統(tǒng)。優(yōu)點(diǎn)：出錯(cuò)率低、可傳輸語音/數(shù)據(jù)/圖像、速率高、成本低端局端局長途局中心局長途局本地回路準(zhǔn)長途干線高帶寬長途干線準(zhǔn)長途干線本地回路光纖、微波、同軸雙絞線雙絞線2023/2/1page63PC撥號上網(wǎng)的例子信號要經(jīng)過多次變換：數(shù)字→模擬→數(shù)字→模擬→數(shù)字編碼解碼器Codec編碼解碼器Codec用戶設(shè)備用戶設(shè)備ModemModem端局端局長途局?jǐn)?shù)字干線模擬線路（本地回路）模擬線路（本地回路）2023/2/1page64數(shù)據(jù)復(fù)用技術(shù)七、數(shù)據(jù)復(fù)用技術(shù)?

復(fù)用——多個(gè)信息源共享一個(gè)公共信道

為何要復(fù)用？線路成本DEMUX復(fù)用器解復(fù)用器共享信道MUX2023/2/1page65復(fù)用類型FDM(頻分復(fù)用)WDM(波分復(fù)用)TDM(時(shí)分復(fù)用)STDM(統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用)2023/2/1page661.頻分復(fù)用（FrequencyDivisionMultiplexing）CH2CH1CH3原帶寬CH1CH2CH3移頻后帶寬MUXCH1CH2CH3帶寬復(fù)用f原理：整個(gè)傳輸頻帶被劃分為若干個(gè)頻率通道，每個(gè)用戶占用一個(gè)頻率通道。頻率通道之間留有防護(hù)頻帶。適用于模擬信號傳輸

類似：收音機(jī)2023/2/1page672.時(shí)分復(fù)用（TimeDivisionMultiplexing）原理：把時(shí)間分割成小的時(shí)間片，每個(gè)時(shí)間片分為若干個(gè)通道（時(shí)隙），每個(gè)用戶占用一個(gè)通道傳輸數(shù)據(jù)。A2A1A3原始信號D2D1D3數(shù)字化信號MUX復(fù)用后數(shù)據(jù)時(shí)隙1234D3D2D1適用于數(shù)字信號傳輸

時(shí)間片類似：不同時(shí)段的節(jié)目2023/2/1page68時(shí)分復(fù)用標(biāo)準(zhǔn)T-標(biāo)準(zhǔn)北美、日本E-標(biāo)準(zhǔn)歐洲、中國、南美用數(shù)字信號傳輸語音和數(shù)據(jù)的時(shí)分復(fù)用標(biāo)準(zhǔn)。2023/2/1page69E1標(biāo)準(zhǔn)每125us為一個(gè)時(shí)間片，每時(shí)間片分為32個(gè)通道（供32個(gè)用戶輪流使用）。每通道占用125us/32=3.90625us每通道一次傳送8位二進(jìn)制數(shù)據(jù)，即每個(gè)二進(jìn)制位占用0.48828125us，所以：

E1速率=8/3.90625=2.048Mb/s

E1標(biāo)準(zhǔn)2023/2/1page70E1-數(shù)據(jù)格式0121631125ms=32時(shí)隙=2.048Mbps同步信令信道30路話音數(shù)據(jù)信道+2路控制信道2023/2/1page713、統(tǒng)計(jì)(異步)TDM——STDMTDM的缺點(diǎn)：某用戶的時(shí)間片來到，但他又無數(shù)據(jù)發(fā)送，其他用戶也不能占用該通道，將會造成帶寬浪費(fèi)。改進(jìn)：統(tǒng)計(jì)時(shí)分多路復(fù)用（STDM），用戶不固定占用某個(gè)通道，有空槽就將數(shù)據(jù)放入。問題：每個(gè)時(shí)間槽加一個(gè)控制域，使接收端可以判斷當(dāng)前這個(gè)時(shí)間槽是屬于哪個(gè)子通道的。2023/2/1page724.波分復(fù)用（WaveDivisionMultiplexing）

光譜F2F1F3F1F2F3共享光纖的光譜光纖2光纖3光纖1共享光纖采用無源設(shè)備，更可靠棱柱/衍射光柵原理：在一根光纖上不止傳送一路光載波，而是有多路不同波長的光載波共享光信道2023/2/1page73數(shù)據(jù)交換技術(shù)八、數(shù)據(jù)交換技術(shù)兩個(gè)端節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)通信，一般都要通過一些列中間節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)接（交換）,很少有直接相連的。實(shí)現(xiàn)交換的方法主要有：電路交換、報(bào)文交換、分組交換。2023/2/1page74數(shù)據(jù)交換技術(shù)1、電路交換（線路交換）

交換設(shè)備在通信雙方找出一條實(shí)際的物理線路的過程。特點(diǎn)：數(shù)據(jù)傳輸前需要：

呼叫——建立連接——傳輸——掛斷最早線路交換連接是由電話接線員通過插塞建立的，現(xiàn)在則由計(jì)算機(jī)化的程控交換機(jī)實(shí)現(xiàn)優(yōu)缺點(diǎn)：*建立連接的時(shí)間長；*建立連接后，傳輸延遲小,信息保證按順序傳輸。適合語音傳輸*一旦建立連接就獨(dú)占線路，線路利用率低2023/2/1page75數(shù)據(jù)交換技術(shù)2、報(bào)文交換在交換過程中，事先不建立專門的通路，而是利用中間交換設(shè)備將接收到的報(bào)文先存儲，待信道空閑時(shí)再轉(zhuǎn)發(fā)出去，一級一級中轉(zhuǎn)，直到目的地這種數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)稱為存儲-轉(zhuǎn)發(fā)。缺點(diǎn)：1）報(bào)文大小不一，造成緩沖區(qū)管理復(fù)雜。2）大報(bào)文造成存儲轉(zhuǎn)發(fā)的延時(shí)過長；3）出錯(cuò)后整個(gè)報(bào)文全部重發(fā)。2023/2/1page76數(shù)據(jù)交換技術(shù)3、分組交換1、基于“存儲——轉(zhuǎn)發(fā)”基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。兼有電路交換和報(bào)文交換的優(yōu)點(diǎn)。2、報(bào)文－>若干個(gè)大小相等的分組(Packet)

、采用動態(tài)復(fù)用技術(shù)，存儲轉(zhuǎn)發(fā)。因?yàn)橥ㄐ殴?jié)點(diǎn)在收到一個(gè)分組后，即刻轉(zhuǎn)發(fā)（無需全部分組到達(dá)）,提高轉(zhuǎn)換速度、線路的利用率。ABCDFEG2023/2/1page77數(shù)據(jù)交換技術(shù)3、分組交換優(yōu)點(diǎn)交換節(jié)點(diǎn)不需要大的存儲空間減少了延遲、提高了線路的利用率缺點(diǎn)每個(gè)分組在中間節(jié)點(diǎn)要獨(dú)立選擇路徑每個(gè)分組攜帶額外的信息（源、目的地址）2023/2/1page78三種交換方式的事件順序呼叫請求呼叫應(yīng)答數(shù)據(jù)ABCD分組1分組2分組3報(bào)文ABCDABCD尋