第2章數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識(shí)教材

第2章

數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識(shí)#shocdpIP,IPX網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)教程后一頁(yè)返回目錄3/19/2024主要學(xué)習(xí)內(nèi)容數(shù)據(jù)通信的基本概念通信系統(tǒng)的常用指標(biāo)數(shù)據(jù)傳輸類型與編碼和調(diào)制技術(shù)數(shù)據(jù)通信方式和同步技術(shù)多路復(fù)用技術(shù)廣域網(wǎng)中的數(shù)據(jù)交換技術(shù)差錯(cuò)控制技術(shù)前一頁(yè)后一頁(yè)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)教程3/19/2024數(shù)據(jù)通信的基本概念在網(wǎng)絡(luò)中，通信的目的是兩臺(tái)計(jì)算機(jī)之間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，其本質(zhì)就是數(shù)據(jù)通信。

通信的目的是單雙向傳遞信息。

廣義上來說，采用任何方法通過任何介質(zhì)將信息從一地傳送到另一地都可稱為通信。

數(shù)據(jù)通信是指在兩點(diǎn)或多點(diǎn)之間以二進(jìn)制形式進(jìn)行信息傳輸與交換的過程。前一頁(yè)后一頁(yè)3/19/20241、信息、數(shù)據(jù)和信號(hào)1、信息：是人腦對(duì)客觀物質(zhì)的反應(yīng)。

信息的載體是數(shù)字、文字、語(yǔ)音、圖形和圖像等。2、常用的二進(jìn)制代碼

美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)信息交換碼（ASCII碼）

國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）

國(guó)際電報(bào)電話咨詢委員會(huì)（CCITT）

ASCII碼由7位二進(jìn)制數(shù)來表示一個(gè)字母、數(shù)字或符號(hào)的。例如：“A”的ASCII碼是“1000001”“1”的ASCII碼是“0110001”前一頁(yè)后一頁(yè)3/19/20241、信息、數(shù)據(jù)和信號(hào)3、數(shù)據(jù)：網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)亩M(jìn)制代碼被統(tǒng)稱為數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)是對(duì)客觀事實(shí)進(jìn)行描述與記載的物理符號(hào)。

信號(hào)：信號(hào)是數(shù)據(jù)在傳輸過程的電磁波表示形式。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):離散式的電脈沖信號(hào)。前一頁(yè)后一頁(yè)3/19/20242、信道及信道的分類

1)、信道及其組成

信道是數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸?shù)耐ǖ?，一般由傳輸介質(zhì)和傳輸設(shè)備組成。

2)、物理信道和邏輯信道

物理信道是指用來傳送信號(hào)或數(shù)據(jù)的實(shí)際物理通路，它由傳輸介質(zhì)及通信設(shè)備組成。邏輯信道是建立在物理信道基礎(chǔ)上的通過結(jié)點(diǎn)內(nèi)部實(shí)現(xiàn)的“連接”。

同一條物理信道上可以提供多條邏輯信道；而每一邏輯信道上只允許一路信號(hào)通過。前一頁(yè)后一頁(yè)3/19/20242、信道及信道的分類

前一頁(yè)后一頁(yè)3)、有線信道和無(wú)線信道

根據(jù)信道中傳輸介質(zhì)是否有形來劃分4)、數(shù)據(jù)通信

數(shù)據(jù)通信就是指信源和信宿中的形式均為數(shù)字信號(hào)的通信方式。

l

信源：產(chǎn)生和發(fā)送信號(hào)的設(shè)備。

l

信宿：接收和處理信息的設(shè)備。

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)也被稱為“數(shù)據(jù)通信”系統(tǒng)。

3/19/20242、信道及信道的分類

前一頁(yè)后一頁(yè)5)、模擬信道和數(shù)字信道

根據(jù)信道中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號(hào)類型的不同來劃分

6)、專用信道和公共交換信道

信源信道信宿兩種通信的四種情況：

a.模擬數(shù)據(jù)的模擬通信

b.模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字通信

c.數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的模擬通信

d.數(shù)字信號(hào)的數(shù)字通信

3/19/20243、碼元和碼字前一頁(yè)后一頁(yè)在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳送的每一位二進(jìn)制數(shù)字被稱為“碼元”或“碼位”，由7個(gè)碼元組成的二進(jìn)制序列被稱為“碼字”。

例如二進(jìn)制數(shù)字“1000001”就是一個(gè)碼字，在7為ASCII的數(shù)據(jù)通信中，這個(gè)碼字就代表ASCII碼“A”。3/19/20244、數(shù)據(jù)單元

前一頁(yè)后一頁(yè)在數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，通常將較大的數(shù)據(jù)塊分割成較小的數(shù)據(jù)單元，并在每一個(gè)數(shù)據(jù)段上附加一些信息，這些信息通常包括單元的序號(hào)、地址及校驗(yàn)碼等。數(shù)據(jù)包：小的數(shù)據(jù)分組及其附加信息一起稱為“數(shù)據(jù)包”（即數(shù)據(jù)分組）。數(shù)據(jù)幀：有時(shí)還要將數(shù)據(jù)包進(jìn)一步分割成更小的邏輯數(shù)據(jù)單單位，這就是“數(shù)據(jù)幀”

“數(shù)據(jù)包”和“數(shù)據(jù)幀”統(tǒng)稱為“數(shù)據(jù)單元”。3/19/20245、通信系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)

前一頁(yè)后一頁(yè)1)、數(shù)據(jù)傳輸速率S（比特率）和波形調(diào)制速率B（波特率）(1)比特率S

是一種數(shù)字信號(hào)的傳輸速率，它是指在有效的帶寬上，單位時(shí)間內(nèi)所傳送的二進(jìn)制代碼的有效比特?cái)?shù)(bps)：1Mbps=103kbps=106bps(2)波特率B

是一種調(diào)制速率，也稱波形速率，它是指數(shù)字信號(hào)經(jīng)過調(diào)制后的速率，即經(jīng)調(diào)制后的模擬信號(hào)每秒鐘變化的次數(shù)。3/19/20245、通信系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)

前一頁(yè)后一頁(yè)

T表示每個(gè)波形的持續(xù)時(shí)間，則調(diào)制速率可以表示為：

B=1/T

比特率和波特率之間有下列關(guān)系：

S=B×log2N

N為一個(gè)碼元所取的有效離散值的個(gè)數(shù)，一般取2的方冪。

波特率和比特率是兩個(gè)易混淆的概念，但它們?cè)跀?shù)據(jù)通信中卻很重要。3/19/20245、通信系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)

前一頁(yè)后一頁(yè)3/19/20245、通信系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)

前一頁(yè)后一頁(yè)2)、帶寬（F）

帶寬是指物理信道的頻帶寬度，即信道允許傳輸信號(hào)的最高頻率和最低頻率之差。單位為赫茲（Hz）。

信道容量是一個(gè)極限參數(shù)，它是指物理信道上能夠傳輸數(shù)據(jù)的最大能力。3)、信道容量（C）

Nyquist公式(無(wú)噪聲)：

C=2F×log2NF——信道帶寬

N——一個(gè)脈沖信號(hào)代表的有效狀態(tài)數(shù)3/19/20245、通信系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)

前一頁(yè)后一頁(yè)

Shannon公式(有噪聲)：

C=2F×log2(1+S/N)

其中S/N稱為信噪比：db(分貝)=10×log10(S/N)

F——信道帶寬

S——信號(hào)的功率

N——噪聲功率

香農(nóng)定理：信道的帶寬和信噪比越高，則信道的容量就越大。3/19/20245、通信系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)

前一頁(yè)后一頁(yè)4)、帶寬、數(shù)據(jù)傳輸速率和信道容量的關(guān)聯(lián)

在模擬通信時(shí)，常用“帶寬”來表示其傳輸信息的能力，單位為Hz、kHz、MHz或GHz。

在數(shù)字通信系統(tǒng)中，人們常用“數(shù)據(jù)傳輸速率”（比特率）來表示信道的傳輸能力，即每秒傳輸?shù)谋忍財(cái)?shù)，單位為b/s、Kb/s、Mb/s或Gb/s.二進(jìn)制碼元在傳輸中出錯(cuò)的概率：

Pe=Ne/NN為二進(jìn)制總位數(shù)，Ne為出錯(cuò)的位數(shù)。在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中一般要求數(shù)字信號(hào)誤碼率低于10-6。5)、誤碼率Pe3/19/20246、數(shù)據(jù)通信過程中涉及的主要技術(shù)問題前一頁(yè)后一頁(yè)網(wǎng)絡(luò)的資源子網(wǎng)中兩個(gè)的計(jì)算機(jī)主機(jī)之間的通信過程。CCP3/19/2024數(shù)據(jù)傳輸方式1、并行傳輸

即數(shù)據(jù)的每一位各占一條信號(hào)線，并行傳輸。是一次同時(shí)傳送一個(gè)字節(jié)（字符）,即8個(gè)碼元。

前一頁(yè)后一頁(yè)3/19/2024數(shù)據(jù)傳輸方式2、串形傳輸串行通信指數(shù)據(jù)流一位一位地傳送，從發(fā)送端到接收端只要一根傳輸線即可，代碼的若干位順序按位串行排列成數(shù)據(jù)流，易于實(shí)現(xiàn)。

前一頁(yè)后一頁(yè)3/19/20241)、單工通信方式

在單工信道上信息只能在一個(gè)方向傳送。發(fā)送方不能接收，接受方不能發(fā)送。例如，BP機(jī)只能接收尋呼臺(tái)發(fā)送的信息，而不能發(fā)送信息給尋呼臺(tái)。

前一頁(yè)后一頁(yè)串形傳輸3/19/20242)、半雙工通信方式在半雙工信道上，通信雙方可以交替發(fā)送和接收信息，但不能同時(shí)發(fā)送和接收。在一段時(shí)間內(nèi)，信道的全部帶寬用于一個(gè)方向上的信息傳遞。例如，使用無(wú)線電對(duì)講機(jī)。前一頁(yè)后一頁(yè)串形傳輸3/19/20243)、全雙工通信方式

這是一種可同時(shí)進(jìn)行信息的傳遞的通信方式。例如，日常生活中使用的電話或移動(dòng)式電話。前一頁(yè)后一頁(yè)串形傳輸3/19/2024數(shù)據(jù)傳輸類型及相應(yīng)技術(shù)數(shù)據(jù)通信就是專指信源和信宿中信號(hào)的形式均為數(shù)字信號(hào)的通信方式。因此將“數(shù)據(jù)通信”定義為：在不同的計(jì)算機(jī)和數(shù)字設(shè)備之間傳送二進(jìn)制代碼“0”、“1”比特位的過程。這些二進(jìn)制代碼表示了各種字母、數(shù)字、符號(hào)和控制信息。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)都是“數(shù)據(jù)通信”系統(tǒng)。前一頁(yè)后一頁(yè)

信號(hào)有數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)兩種信號(hào)表達(dá)方式，它們?cè)谛诺纻鬏斶^程中，分別使用編碼和調(diào)制技術(shù)。

3/19/20241、基代傳輸與數(shù)字信號(hào)的編碼前一頁(yè)后一頁(yè)1)、基帶、基帶信號(hào)和基帶傳輸原始電信號(hào)所固有的頻帶，稱為基本頻帶，簡(jiǎn)稱為基帶。在信道中直接以基帶信號(hào)進(jìn)行傳送，稱為基帶傳輸。2)、數(shù)字基帶信號(hào)的編碼在基帶傳輸中，用不同電壓極性或電平值代表數(shù)字信號(hào)“0”和“1”的過程，稱為基帶信號(hào)的編碼，其反過程稱為解碼。在基帶傳輸中，常采用以下3種編碼方法。

非歸零編碼（NRZ）

曼徹斯特編碼差分曼徹斯特編碼3/19/2024前一頁(yè)后一頁(yè)（1）非歸零編碼（NRZ）

用負(fù)電壓表示“0”，正電壓表示“1”。

優(yōu)點(diǎn)：

簡(jiǎn)單容易實(shí)現(xiàn)缺點(diǎn)：

接收方和發(fā)送方無(wú)法保持同步。

1、基代傳輸與數(shù)字信號(hào)的編碼為了保證收發(fā)雙方同步，必須在發(fā)送NRZ碼的同時(shí)，用另一個(gè)信道同時(shí)發(fā)送時(shí)鐘同步信號(hào)。3/19/2024前一頁(yè)后一頁(yè)（2）曼徹斯特編碼每比特的周期T分為兩個(gè)相等的部分，從高到低跳變表示“0”，從低到高跳變表示“1”，中間的電平跳變作為雙方的同步信號(hào)。

優(yōu)點(diǎn)：

收發(fā)信號(hào)的雙方可以根據(jù)自帶的“時(shí)鐘”信號(hào)來保持同步，無(wú)須專門傳遞信號(hào)線路，因此成本較低。缺點(diǎn)：

效率較低1、基代傳輸與數(shù)字信號(hào)的編碼中間的電平跳躍，既代表了數(shù)字信號(hào)的取值，也作為自帶的“時(shí)鐘”信號(hào)。3/19/2024前一頁(yè)后一頁(yè)（3）差分曼徹斯特編碼每比特的周期T分為兩個(gè)相等的部分，若碼元值起始部分有跳變表示“0”，無(wú)跳變表示“1”。

優(yōu)點(diǎn)：“自含時(shí)鐘”的編碼技術(shù)，抗干擾性能較好缺點(diǎn)：

實(shí)現(xiàn)技術(shù)復(fù)雜1、基代傳輸與數(shù)字信號(hào)的編碼每個(gè)碼元值無(wú)論是“1”和“0”中間都有一次電平跳變，這個(gè)跳變可做同步之用。3/19/2024前一頁(yè)后一頁(yè)1、基代傳輸與數(shù)字信號(hào)的編碼數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)編碼波形3/19/2024前一頁(yè)后一頁(yè)幾種編碼方式的性能對(duì)照表

1、基代傳輸與數(shù)字信號(hào)的編碼非歸零制編碼曼徹斯特編碼差分曼徹斯特編碼簡(jiǎn)單易于實(shí)現(xiàn)編碼復(fù)雜編碼復(fù)雜要求帶寬很大有直流成分要求帶寬不大無(wú)直流成分要求帶寬不大無(wú)直流成分抗干擾能力差抗干擾能力強(qiáng)抗干擾能力更強(qiáng)

可以提取時(shí)鐘實(shí)現(xiàn)自同步更方便提取時(shí)鐘實(shí)現(xiàn)自同步3/19/2024前一頁(yè)后一頁(yè)1)、調(diào)制、解調(diào)與頻帶傳輸為了利用公共電話交換網(wǎng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通信，必須將發(fā)送端的數(shù)字信號(hào)變換成能夠在公共電話網(wǎng)上傳輸?shù)囊纛l信號(hào)，經(jīng)傳輸后再在接收端將音頻信號(hào)逆變換成對(duì)應(yīng)的數(shù)字信號(hào)。一般人的語(yǔ)音頻率范圍是300—3400Hz，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)取4KHz為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)話路所占用的頻帶寬度。

2、頻帶傳輸與模擬信號(hào)的調(diào)制這種利用模擬信道實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)傳輸?shù)姆椒ǚQ為“頻帶傳輸”。調(diào)制：將數(shù)字信號(hào)或非正弦波的模擬信號(hào)變成正弦波的模擬信號(hào)的過程。解調(diào)：將經(jīng)過調(diào)制變換過的模擬信號(hào)恢復(fù)成原來的數(shù)字信號(hào)。

3/19/20242、頻帶傳輸與模擬信號(hào)的調(diào)制前一頁(yè)后一頁(yè)2)、模擬信號(hào)的調(diào)制原在調(diào)制過程中，選用的載波信號(hào)可以表示為：

U(t)=A(t)sin(wt+Ф)

其中振幅、角頻率、相位是載波信號(hào)3個(gè)可變參

調(diào)制即利用載波信號(hào)的一個(gè)或幾個(gè)參數(shù)的變化來表示數(shù)字信號(hào)（調(diào)制信號(hào)）的過程?；谳d波信號(hào)的三個(gè)主要參數(shù)，可把調(diào)制方式分為三種：振幅調(diào)制、簡(jiǎn)稱為調(diào)幅頻率調(diào)制、簡(jiǎn)稱為調(diào)頻相位調(diào)制，簡(jiǎn)稱為調(diào)相3/19/20242、頻帶傳輸與模擬信號(hào)的調(diào)制前一頁(yè)后一頁(yè)(1)、幅度調(diào)制（ASK）:

用載波的兩種不同幅度表示二進(jìn)制的兩種狀態(tài)；

調(diào)制原則：確定w,Ф,改變A表示數(shù)字信號(hào)的不同狀態(tài)；”0”：用幅度值為0的載波表示“1”：用具有一定幅度值的載波表示

優(yōu)缺點(diǎn)：

實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，抗干擾能力弱。3/19/20242、頻帶傳輸與模擬信號(hào)的調(diào)制前一頁(yè)后一頁(yè)(2)、頻率調(diào)制（FSK）:

用載波頻率附近的兩種不同頻率表示二進(jìn)制的兩種狀態(tài)；

調(diào)制原則：

確定A,Ф,改變w表示數(shù)字信號(hào)的不同狀態(tài)”0”：用頻率為w1的載波表示“1”：用頻率為w2的載波表示優(yōu)缺點(diǎn)：

電路簡(jiǎn)單，抗干擾能力較強(qiáng)，要求帶寬大3/19/20242、頻帶傳輸與模擬信號(hào)的調(diào)制前一頁(yè)后一頁(yè)(3)、相位調(diào)制（PSK）:

用載波信號(hào)相位移動(dòng)表示二進(jìn)制的兩種狀態(tài)；

調(diào)制原則：

確定A,w,改變Ф表示數(shù)字信號(hào)的不同狀態(tài)”0”：用相位180°的載波表示 “1”：用相位0°的載波表示優(yōu)缺點(diǎn)：

抗干擾能力強(qiáng)，占用頻帶窄，技術(shù)復(fù)雜。3/19/20242、頻帶傳輸與模擬信號(hào)的調(diào)制前一頁(yè)后一頁(yè)模擬信號(hào)的編碼方法3/19/20242、頻帶傳輸與模擬信號(hào)的調(diào)制前一頁(yè)后一頁(yè)3)、調(diào)制解調(diào)器的工作原理

（1）發(fā)送端的調(diào)制過程（2）接收端的解調(diào)過程

（3）在一對(duì)電話線上實(shí)現(xiàn)雙向通信的過程

實(shí)際的頻帶傳輸系統(tǒng)3/19/20242、頻帶傳輸與模擬信號(hào)的調(diào)制前一頁(yè)后一頁(yè)4)、調(diào)制解調(diào)器的分類

按應(yīng)用環(huán)境分為音頻Modem、基帶Modem、無(wú)線Modem。

按傳輸速率分為低速M(fèi)odem、中速M(fèi)odem、高速M(fèi)odem。

按功能先進(jìn)性分為人工撥號(hào)Modem、自動(dòng)撥號(hào)/自由應(yīng)答式Modem、智能Modem。

按調(diào)制方式分為頻移鍵控Modem、相移鍵控Modem、相位幅度調(diào)制Modem。

按使用的通信線路分為普通電話線路的Modem和專用通信線路的Modem

按操作狀態(tài)分為異步Modem和同步Modem3/19/2024數(shù)據(jù)傳輸中的同步技術(shù)在通信過程中，接收端根據(jù)發(fā)送端的起止時(shí)間和重復(fù)頻率校正自己的基準(zhǔn)時(shí)間與重復(fù)頻率的過程稱為同步過程。數(shù)據(jù)在傳輸線上傳輸時(shí),為保證發(fā)送端發(fā)送的信息能夠被接收端正確無(wú)誤地接收,要求發(fā)送端和接收端動(dòng)作的起始時(shí)間和頻率保持一致的技術(shù)稱為“同步技術(shù)”。

前一頁(yè)后一頁(yè)常用的同步技術(shù)方式有“異步傳輸方式”和“同步傳輸方式”兩種。3/19/2024前一頁(yè)后一頁(yè)1)什么是異步傳輸方式？（起止式）

在被傳送的字符前后加起止位，實(shí)現(xiàn)定時(shí)的傳輸方式，被稱為異步傳輸方式。

1、異步傳輸方式異步傳輸方式3/19/2024前一頁(yè)后一頁(yè)

異步傳輸方式中，一次只傳輸一個(gè)字符。每個(gè)字符用一位起始位引導(dǎo)、一位停止位結(jié)束。在沒有數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)，發(fā)送方可發(fā)送連續(xù)的停止位。接收方根據(jù)"1"至"0"的跳變來判斷一個(gè)新字符的開始,然后接收字符中的所有位。1、異步傳輸方式3/19/2024前一頁(yè)后一頁(yè)2）異步傳輸?shù)墓ぷ魈攸c(diǎn)、應(yīng)用特點(diǎn)、應(yīng)用場(chǎng)合

比特被劃分成小組獨(dú)立傳送。發(fā)送方可以在任何時(shí)刻發(fā)送這些比特組，而接收方從不知道它們會(huì)在什么時(shí)候到達(dá)。優(yōu)點(diǎn)：

設(shè)備簡(jiǎn)單，技術(shù)容易，費(fèi)用低缺點(diǎn)：

一個(gè)字符需2-3位附加位，開銷大，浪費(fèi)了開銷時(shí)間。異步傳輸被設(shè)計(jì)用于低速設(shè)備，比如鍵盤和某些打印機(jī)等。1、異步傳輸方式3/19/20241)什么是同步傳輸方式？同步傳輸是在高速數(shù)據(jù)傳輸過程中，所使用的定時(shí)方式。它不是獨(dú)立地發(fā)送每個(gè)字符，每個(gè)字符都有自己的開始位和停止位，而是把它們組合起來一起發(fā)送。我們稱這些組合為數(shù)據(jù)幀，或簡(jiǎn)稱為幀。2、同步傳輸方式前一頁(yè)后一頁(yè)3/19/2024前一頁(yè)后一頁(yè)2)同步傳輸?shù)墓ぷ魈攸c(diǎn)、應(yīng)用特點(diǎn)、應(yīng)用場(chǎng)合同步傳輸是指接收端和發(fā)送端的步調(diào)必須保持一致。接收端嚴(yán)格按照發(fā)送端發(fā)送信息的起始時(shí)刻和時(shí)間間隔來接收信息，并要求每一位的精確對(duì)位，即具有嚴(yán)格的時(shí)序。因此，同步傳輸方式用在較高速率數(shù)據(jù)傳輸?shù)膱?chǎng)合。2、同步傳輸方式由于同步傳輸需要較高的時(shí)鐘裝置和高的傳輸率，因此同步裝置比異步裝置要貴。例如同步調(diào)制解調(diào)器要比異步調(diào)制解調(diào)器貴的多。同步傳輸方式，通常主要用在計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)之間的通信，智能終端與主機(jī)之間的通信，以及網(wǎng)絡(luò)通信等高速數(shù)據(jù)通信的場(chǎng)合。3/19/2024前一頁(yè)后一頁(yè)3)同步傳輸?shù)臅r(shí)鐘信號(hào)

2、同步傳輸方式

（1）采用單獨(dú)的數(shù)據(jù)線傳輸時(shí)鐘信號(hào)

在傳輸雙方之間，除數(shù)據(jù)傳輸線之外，還需要專門的時(shí)鐘傳輸線，因此這種方法被稱為“外同步”。

（2）采用信號(hào)編碼的方法傳輸時(shí)鐘信號(hào)假如數(shù)據(jù)傳輸?shù)木嚯x較遠(yuǎn)，為了降低投資，除數(shù)據(jù)傳輸線以外，不再專門鋪設(shè)時(shí)鐘傳輸線，因此這種方法被稱為“內(nèi)同步”。3/19/2024多路復(fù)用技術(shù)1、多路復(fù)用技術(shù)概述

1)什么是多路復(fù)用技術(shù)？

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)。

前一頁(yè)后一頁(yè)多路復(fù)用技術(shù)也就是在一條物理線路上建立多條通信信道的技術(shù)。多路復(fù)用技術(shù)是一種提高通信介質(zhì)利用率的方法。3/19/2024

2)多路復(fù)用技術(shù)的實(shí)質(zhì)和研究目的目的：充分利用現(xiàn)有傳輸介質(zhì)，減少新建項(xiàng)目的投資。

實(shí)質(zhì)：共享物理信道，更加有效地利用通信線路。

工作原理：前一頁(yè)后一頁(yè)1、多路復(fù)用技術(shù)概述3/19/2024

3)多路復(fù)用技術(shù)的分類前一頁(yè)后一頁(yè)1、多路復(fù)用技術(shù)概述常用的3種：頻分多路復(fù)用（FDM）

時(shí)分多路復(fù)用（TDM）

波分多路復(fù)用（WDM）

其他還有：空分復(fù)用（SDM）

動(dòng)態(tài)時(shí)分多路復(fù)用等。

3/19/2024頻分多路復(fù)用(FDM)：

在物理信道能提供比單個(gè)原始信號(hào)寬的多的帶寬情況下，把物理信道的總帶寬劃分成若干個(gè)與單個(gè)信號(hào)帶寬相同(一般略寬，以防相鄰頻帶的串?dāng)_)的頻帶(段)，用每個(gè)頻段來傳輸一路信號(hào)。前一頁(yè)后一頁(yè)2、頻分多路復(fù)用利用傳輸介質(zhì)的可用帶寬超過給定信號(hào)所需的帶寬這一優(yōu)點(diǎn)。把每個(gè)要傳輸?shù)男盘?hào)以不同的載波頻率進(jìn)行調(diào)制，而且各個(gè)載波頻率是完全獨(dú)立的，即信號(hào)的帶寬不會(huì)相互重疊，然后在傳輸介質(zhì)上進(jìn)行傳輸，這樣在傳輸介質(zhì)上就可以同時(shí)傳輸許多路信號(hào)。

3/19/2024典型應(yīng)用：無(wú)線廣播，無(wú)線(有線)電視。前一頁(yè)后一頁(yè)2、頻分多路復(fù)用

特點(diǎn):

①發(fā)射端在發(fā)射之前先將原始信號(hào)，用頻率調(diào)制到對(duì)應(yīng)的頻段,稱為”頻譜搬移”。②各頻帶的帶寬中預(yù)留有“保護(hù)帶”以防相鄰頻段信號(hào)的串?dāng)_。③一般用于“模擬信號(hào)”傳輸中。

將多個(gè)信號(hào)調(diào)制在不同的載波頻率上，例：各種寬帶網(wǎng)。3/19/2024前一頁(yè)后一頁(yè)2、頻分多路復(fù)用3/19/2024如果信號(hào)允許的傳輸速率大大超過每路信號(hào)需要的傳輸速率，就可以采用時(shí)分多路復(fù)用（TDM）技術(shù)。前一頁(yè)后一頁(yè)3、時(shí)分多路復(fù)用

時(shí)分多路復(fù)用是將物理信道按時(shí)間分成時(shí)間片，輪流分配給多個(gè)信源來使用公共線路。時(shí)分多路復(fù)用TDM正是利用了這一優(yōu)點(diǎn)。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)，這種交叉可以是位一級(jí)的，也可以是由字節(jié)組成的塊或更大量的信息。

與頻分多路復(fù)用類似，專門用于一個(gè)信號(hào)源的時(shí)間片序列被稱為是一條通道時(shí)間片的一個(gè)周期（每個(gè)信號(hào)源一個(gè)），稱之為一幀。

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n

同步時(shí)分復(fù)用：將一條共享傳輸線路上的時(shí)隙按固定，預(yù)先決定好的形式分配給設(shè)備。前一頁(yè)后一頁(yè)3、時(shí)分多路復(fù)用注：此處的“同步”并非“同步傳輸”，而是指時(shí)間片預(yù)先分配給固定的數(shù)據(jù)源，不管數(shù)據(jù)源是否有數(shù)據(jù)要傳送，其所對(duì)應(yīng)的時(shí)間片都被傳輸出去。

n

異步時(shí)分復(fù)用：將一條共享傳輸路線上的時(shí)隙動(dòng)態(tài)，按需分配給設(shè)備的一種時(shí)分復(fù)用技術(shù)。注：與同步時(shí)分復(fù)用相比可克服時(shí)隙的浪費(fèi)，線路的容量可以小于所連接設(shè)備數(shù)據(jù)傳輸速率總和。3/19/2024將傳輸時(shí)間劃分為多個(gè)短而不重疊的時(shí)隙。將線路分成若干個(gè)時(shí)間片，每個(gè)信道占用1個(gè)或幾個(gè)時(shí)間片，各個(gè)信道周期性輪流共用該線路。例：共享以太網(wǎng)。

前一頁(yè)后一頁(yè)3、時(shí)分多路復(fù)用3/19/2024目前，光纖的應(yīng)用越來越普及，波分多路復(fù)用的原理同頻分多路復(fù)用相似，主要用于光纖通信。它是利用不同波長(zhǎng)的光在一條光纖上同時(shí)傳輸多路信號(hào)，不同波長(zhǎng)的光載波同在一根光纖上傳輸，是光纖上的頻分復(fù)用技術(shù)。用于光纜網(wǎng)絡(luò)，不同信號(hào)被攜載在不同的光的波長(zhǎng)。前一頁(yè)后一頁(yè)4、波分多路復(fù)用3/19/2024廣域網(wǎng)中的數(shù)據(jù)交換技術(shù)通常將數(shù)據(jù)在通信子網(wǎng)中節(jié)點(diǎn)間的數(shù)據(jù)傳輸過程統(tǒng)稱為數(shù)據(jù)交換，其對(duì)應(yīng)的技術(shù)為數(shù)據(jù)交換技術(shù)。目前廣泛采用的交換方式按數(shù)據(jù)傳送技術(shù)劃分有兩大類：

線路交換技術(shù)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換技術(shù)

前一頁(yè)后一頁(yè)報(bào)文交換技術(shù)分組交換技術(shù)隨著網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用技術(shù)的迅速發(fā)展，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換技術(shù)已經(jīng)不能適應(yīng)新型的寬帶綜合業(yè)務(wù)的需要。因此，一種嶄新的交換技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，這就是異步傳輸模式ATM.。

3/19/2024原理：

通過呼叫(撥號(hào))在通信的雙方之間建立起一條傳輸信息的實(shí)際的物理通路,并且在整個(gè)通信過程中，這條通路被通信雙方獨(dú)占而不能被其它站使用，直到數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束。

前一頁(yè)后一頁(yè)1、線路交換線路交換最典型的例子就是“電話通信”。3/19/2024線路交換的三個(gè)過程：

前一頁(yè)后一頁(yè)1、線路交換①線路建立階段：通過呼叫完成逐個(gè)結(jié)點(diǎn)的接續(xù)過程，建立起一條端到端的直通線路。②數(shù)據(jù)傳輸階段：在端到端的直通線路上建立數(shù)據(jù)鏈路連接并傳輸數(shù)據(jù)。③線路拆除階段：數(shù)據(jù)傳輸完成后，拆除線路連接，釋放結(jié)點(diǎn)和信道資源。3/19/2024線路交換優(yōu)缺點(diǎn)：前一頁(yè)后一頁(yè)1、線路交換優(yōu)點(diǎn)：

數(shù)據(jù)傳輸可靠、速度快、延遲小、且按序傳送缺點(diǎn)：一旦建立連接就獨(dú)占線路，線路利用率低；電路建立和拆除的時(shí)間較長(zhǎng)，通信量較小時(shí),為建立和拆除電路所花費(fèi)的時(shí)間得不償失。無(wú)糾錯(cuò)機(jī)制；不具備數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力，不能改變數(shù)據(jù)的內(nèi)容。線路交換技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)合：

適用于高負(fù)荷的持續(xù)通信和實(shí)時(shí)性要強(qiáng)的場(chǎng)合。3/19/20241)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換方式和線路交換方式的兩個(gè)主要區(qū)別:前一頁(yè)后一頁(yè)2、存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換擬發(fā)送的數(shù)據(jù)與目的地址、源地址、控制信息等一起，按照一定的格式組成一個(gè)數(shù)據(jù)單元（報(bào)文或報(bào)文分組）進(jìn)入通信子網(wǎng)。作為通信子網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的通信控制處理機(jī)CCP，負(fù)責(zé)完成數(shù)據(jù)單元的接收、存儲(chǔ)、差錯(cuò)校驗(yàn)、路徑選擇和轉(zhuǎn)發(fā)工作。3/19/20242)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換方式的應(yīng)用特點(diǎn)：前一頁(yè)后一頁(yè)CCP具有存儲(chǔ)功能CCP具有路徑選擇功能CCP具有差錯(cuò)檢查和糾錯(cuò)功能CCP具有存儲(chǔ)功能通過CCP可以進(jìn)行不同線路的不同通信速率的轉(zhuǎn)換3)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換方式的分類：利用存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換原理發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，被傳送的數(shù)據(jù)單元可以分為“報(bào)文”和“分組”兩類，因此對(duì)應(yīng)的交換方式可以分為報(bào)文交換和分組交換兩類。2、存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換3/19/2024（1）報(bào)文交換前一頁(yè)后一頁(yè)報(bào)文交換的數(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。當(dāng)一個(gè)站要發(fā)送報(bào)文時(shí)，它將一個(gè)目的地址附加到報(bào)文上，網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)根據(jù)報(bào)文上的目的地址信息，把報(bào)文發(fā)送到下一個(gè)結(jié)點(diǎn)，一直逐個(gè)結(jié)點(diǎn)地轉(zhuǎn)送到目的結(jié)點(diǎn)。每個(gè)結(jié)點(diǎn)在收到整個(gè)報(bào)文并檢查無(wú)誤后，就暫存這個(gè)報(bào)文，然后利用路由信息找出下一個(gè)結(jié)點(diǎn)的地址，再把整個(gè)報(bào)文傳送給下一個(gè)結(jié)點(diǎn)。

2、存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換--存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換方式的分類：

報(bào)文從源點(diǎn)傳送到目的地采用存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的方式，報(bào)文需要排隊(duì)。

3/19/2024（1）報(bào)文交換前一頁(yè)后一頁(yè)2、存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換--存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換方式的分類：

其特點(diǎn)：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；在交換結(jié)點(diǎn)中需要緩沖存儲(chǔ)，報(bào)文需要排隊(duì)，故報(bào)文交換不能滿足實(shí)時(shí)通信的要求。3/19/2024（1）報(bào)文交換前一頁(yè)后一頁(yè)優(yōu)點(diǎn):

無(wú)需建立專用通道,傳送的報(bào)文可分時(shí)共享通路,從而提高線路利用率；可以進(jìn)行不同速率、碼型的交換,從而實(shí)現(xiàn)不同種類的終端間的數(shù)據(jù)傳送；可以實(shí)現(xiàn)把一個(gè)報(bào)文送到多個(gè)目的站點(diǎn)2、存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換--存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換方式的分類：

報(bào)文大小不一，報(bào)文不按順序到達(dá)，造成緩沖區(qū)管理復(fù)雜；大報(bào)文造成存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的延時(shí)過長(zhǎng)；

出錯(cuò)后整個(gè)報(bào)文全部重發(fā)。

缺點(diǎn):

3/19/2024（2）分組交換前一頁(yè)后一頁(yè)分組交換又稱為包交換。分組交換方式和報(bào)文交換方式類似，但報(bào)文被分成分組傳送，并規(guī)定了最大長(zhǎng)度。在數(shù)據(jù)報(bào)分組交換中，每個(gè)分組的傳送是被單獨(dú)處理的。

每個(gè)分組稱為一個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)，每個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)自身攜帶足夠的地址信息。一個(gè)結(jié)點(diǎn)收到一個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)后，根據(jù)數(shù)據(jù)報(bào)中的地址信息和結(jié)點(diǎn)所儲(chǔ)存的路由信息，找出一個(gè)合適的出路，把數(shù)據(jù)報(bào)原樣地發(fā)送到下一結(jié)點(diǎn)。2、存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換--存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換方式的分類：

3/19/2024（2）分組交換前一頁(yè)后一頁(yè)基本思想：限制信息的長(zhǎng)度,以分組為單位進(jìn)行存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)，在接收端再將各分組重新組裝成一個(gè)完整的報(bào)文。2、存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換--存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換方式的分類：

3/19/2024（2）分組交換前一頁(yè)后一頁(yè)優(yōu)點(diǎn):2、存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換--存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換方式的分類：

縮短報(bào)文整體傳播時(shí)間，出錯(cuò)重發(fā)率降低，提高了傳輸效率。缺點(diǎn):實(shí)現(xiàn)復(fù)雜。適合:計(jì)算機(jī)間聯(lián)網(wǎng)通信，是目前數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中最廣泛使用的一種交換技術(shù)。分組交換在實(shí)際應(yīng)用中有兩類類型：數(shù)據(jù)報(bào)方式（面向無(wú)連接的）虛電路方式（面向連接的）3/19/2024（2）分組交換前一頁(yè)后一頁(yè)u

數(shù)據(jù)報(bào)分組交換

數(shù)據(jù)報(bào)：指每個(gè)獨(dú)立處理的報(bào)文分組。

2、存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換--存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換方式的分類：

特點(diǎn)：沒有建立連接的過程；以數(shù)據(jù)報(bào)為信息單元來處理；接收節(jié)點(diǎn)割據(jù)網(wǎng)絡(luò)中的實(shí)際情況等來選擇路由；每個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)經(jīng)過的路徑可能不同，到達(dá)時(shí)可能不按序，甚至有的