《動(dòng)車(chē)組網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（第2版）》課件 第三節(jié) 數(shù)據(jù)的傳輸方式

動(dòng)車(chē)組網(wǎng)絡(luò)技術(shù)第一章列車(chē)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)第一章列車(chē)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)第一節(jié)國(guó)內(nèi)外列車(chē)信息網(wǎng)絡(luò)發(fā)展第二節(jié)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)及概念第三節(jié)數(shù)據(jù)的傳輸方式第四節(jié)串行通信接口技術(shù)第五節(jié)令牌環(huán)網(wǎng)絡(luò)（IEEE802.5標(biāo)準(zhǔn)）第六節(jié)ARCNET總線工作原理（IEEE802.4標(biāo)準(zhǔn)）第三節(jié)數(shù)據(jù)的傳輸方式一、數(shù)據(jù)編碼技術(shù)1.數(shù)據(jù)通信的標(biāo)準(zhǔn)代碼

在用圖2.1的系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，不能直接傳輸數(shù)據(jù)的十進(jìn)制數(shù)值、字符或控制字符，應(yīng)將這些數(shù)據(jù)或字符信息用適合傳輸?shù)拇a來(lái)傳輸。例如，2位二進(jìn)制碼的四種不同組合00、01、10、11可分別表示某個(gè)控制電機(jī)處于斷開(kāi)、閉合、出錯(cuò)、不可用等四種不同工作狀態(tài)。通過(guò)編碼把一種組合與一個(gè)確定的內(nèi)容聯(lián)系起來(lái)。第三節(jié)數(shù)據(jù)的傳輸方式一、數(shù)據(jù)編碼技術(shù)

國(guó)際通用的標(biāo)準(zhǔn)代碼128個(gè)字符可分為控制字符（32個(gè)）和圖形字符（96個(gè)）兩類，如表2.1所示。

每個(gè)字符由唯一的七個(gè)二進(jìn)制數(shù)表示，如位于l列l(wèi)l行的字符“ESC"的代碼為“0011011”（即b7b6b5b4b3b2b1的順序）。

傳輸代碼是按照串行排列的，在發(fā)送端先發(fā)送低位碼元，后發(fā)送高位碼元，它們的發(fā)送順序?yàn)閎1b2b3b4b5b6b7

。1.數(shù)據(jù)通信的標(biāo)準(zhǔn)代碼第三節(jié)數(shù)據(jù)的傳輸方式一、數(shù)據(jù)編碼技術(shù)2.

數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)編碼

在計(jì)算機(jī)與設(shè)備之問(wèn)傳遞數(shù)據(jù)必須將數(shù)據(jù)按編碼轉(zhuǎn)換成適合信道傳輸?shù)奈锢硇盘?hào)。數(shù)據(jù)編碼就是指通信系統(tǒng)中以何種物理信號(hào)的形式來(lái)表達(dá)數(shù)據(jù)。

用模擬信號(hào)的不同幅度、不同頻率、不同相位來(lái)表達(dá)數(shù)據(jù)的0、1狀態(tài)的，稱為模擬數(shù)據(jù)編碼；用高低電平的矩形脈沖信號(hào)來(lái)表達(dá)數(shù)據(jù)的0、1狀態(tài)的，稱為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)編碼。下面討論幾種數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)編碼波形。第三節(jié)數(shù)據(jù)的傳輸方式一、數(shù)據(jù)編碼技術(shù)（1）單極性碼

信號(hào)電平是單極性的，如邏輯l用高電平，邏輯0用零電平的信號(hào)表達(dá)方式，如圖2-3、2.4所示。2.

數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)編碼第三節(jié)數(shù)據(jù)的傳輸方式一、數(shù)據(jù)編碼技術(shù)（3）歸零碼（RZ）在每一位二進(jìn)制信息傳輸之后均返回到零電平的編碼。例如，其邏輯1只在該碼元時(shí)間中的某段（如碼元時(shí)間的一半）維持高電平后就回復(fù)到低電平，如圖2.4、2.6所示。（4）非歸零碼（NRZ）在整個(gè)碼元時(shí)間內(nèi)都維持有效電平的編碼，如圖2.3、2.5所示。2.

數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)編碼第三節(jié)數(shù)據(jù)的傳輸方式一、數(shù)據(jù)編碼技術(shù)（4）雙極性碼

信號(hào)電平為正、負(fù)兩種極性的。如邏輯l用正電平，邏輯0用負(fù)電平的信號(hào)表達(dá)方式，如圖2.5、2.6所示。（5）差分碼用電平的變化與否來(lái)代表邏輯“1”和“0”的編碼。電平變化代表“1”，不變化代表“0”，按此規(guī)定的碼稱為差分碼。根據(jù)初始狀態(tài)為高電平或低電平，差分碼有兩種相位恰恰相反的波形。顯然，差分碼不可能歸零，其波形如圖2.7所示。2.

數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)編碼第三節(jié)數(shù)據(jù)的傳輸方式一、數(shù)據(jù)編碼技術(shù)圖2.5雙極性非歸零碼

圖2.6雙極性歸零碼

圖2.7差分碼2.

數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)編碼第三節(jié)數(shù)據(jù)的傳輸方式一、數(shù)據(jù)編碼技術(shù)

根據(jù)信息傳輸方式，還可分為平衡傳輸和非平衡傳輸。平衡傳輸指無(wú)論“0”或“1”都是傳輸格式的一部分；而非平衡傳輸中，只有“1”被傳輸，“0”則以在指定的時(shí)刻沒(méi)有脈沖來(lái)表示。實(shí)際的傳輸過(guò)程往往是上述幾種方式的組合，常見(jiàn)的幾種波形如圖2.8所示。2.

數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)編碼第三節(jié)數(shù)據(jù)的傳輸方式一、數(shù)據(jù)編碼技術(shù)2.

數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)編碼第三節(jié)數(shù)據(jù)的傳輸方式一、數(shù)據(jù)編碼技術(shù)（6）曼徹斯特編碼（ManchesterEncoding）

這是一種常用的基帶信號(hào)編碼。它具有內(nèi)在的時(shí)鐘信息，因而能使網(wǎng)絡(luò)上的每一個(gè)系統(tǒng)保持同步。在曼徹斯特編碼中，時(shí)間被劃分為等間隔的小段，其中每小段代表一個(gè)比特。每一小段時(shí)間本身又分為兩半，前半個(gè)時(shí)間段所傳信號(hào)是該時(shí)間段傳送比特值的反碼，后半個(gè)時(shí)間段傳送的是比特值本身。因此，從高電平跳變到低電平表示0；從低電平跳變到高電平表示1?？梢?jiàn)在一個(gè)時(shí)間段內(nèi)，其中間點(diǎn)總有一次信號(hào)電平的變化。因此，攜帶有信號(hào)傳送的同步信息而不需另外傳送同步信號(hào)。2.

數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)編碼第三節(jié)數(shù)據(jù)的傳輸方式一、數(shù)據(jù)編碼技術(shù)（7）差分曼徹斯特編碼（DifferentialManchesterEncoding）

差分曼徹斯特編碼是曼徹斯特編碼的一種變形。其既具有曼徹斯特編碼在每個(gè)比特時(shí)間間隔中間信號(hào)一定會(huì)發(fā)生跳變的特點(diǎn)，也具有差分碼用電平變化代表邏輯“1”，不變化代表邏輯“0”的特點(diǎn)，通過(guò)檢查信號(hào)在每個(gè)周期起點(diǎn)處有無(wú)跳變來(lái)區(qū)分“0”和“1”，這種檢查信號(hào)跳變的方式往往更可靠。即使作為通信傳輸介質(zhì)的兩條導(dǎo)線顛倒了，對(duì)該編碼信號(hào)的狀態(tài)判別結(jié)果依然有效。2.

數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)編碼第三節(jié)數(shù)據(jù)的傳輸方式一、數(shù)據(jù)編碼技術(shù)2.

數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)編碼第三節(jié)數(shù)據(jù)的傳輸方式一、數(shù)據(jù)編碼技術(shù)

模擬數(shù)據(jù)編碼采用模擬信號(hào)來(lái)表達(dá)數(shù)據(jù)的0，l狀態(tài)。幅度、頻率、相位是描述模擬信號(hào)的參數(shù)，可以通過(guò)改變這三個(gè)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)模擬數(shù)據(jù)編碼。幅度鍵控ASK(Amplitude-ShiftKeying)、頻移鍵控FSK（Frequency-ShiftKeying）、相移鍵控PSK（Phase-ShiftKeying）是模擬數(shù)據(jù)編碼的三種編碼方法。3.模擬數(shù)據(jù)編碼第三節(jié)數(shù)據(jù)的傳輸方式一、數(shù)據(jù)編碼技術(shù)1.并行傳輸

并行傳輸是在傳輸中有多個(gè)數(shù)據(jù)位同時(shí)在設(shè)備之間進(jìn)行的傳輸。且每個(gè)數(shù)據(jù)位都有自己專有的數(shù)據(jù)傳輸通道。第三節(jié)數(shù)據(jù)的傳輸方式二、并行傳輸與串行傳輸

在數(shù)字通信中，按每次傳送的數(shù)據(jù)位數(shù)，傳輸方式可分為并行傳輸和串行傳輸兩種。2.串行傳輸

串行傳輸是指數(shù)據(jù)的二進(jìn)制代碼在一條物理信道上以位為單位按時(shí)間順序逐位傳輸?shù)姆绞健５谌?jié)數(shù)據(jù)的傳輸方式二、并行傳輸與串行傳輸1、同步的概念同步

是接收端要按發(fā)送端所發(fā)送的每個(gè)碼元的重復(fù)頻率以及起止時(shí)間來(lái)接收數(shù)據(jù)。在通信時(shí)，接收端要校準(zhǔn)自己的時(shí)間和重復(fù)頻率，以便和發(fā)送端取得一致，這一過(guò)程稱為同步過(guò)程。

第三節(jié)數(shù)據(jù)的傳輸方式三、異步傳輸與同步傳輸同步方式同步式異步式位同步字符同步幀同步1、同步的概念第三節(jié)數(shù)據(jù)的傳輸方式三、異步傳輸與同步傳輸異步式又稱起止同步方式，這是在計(jì)算機(jī)通信中常用的同步方式。異步傳輸?shù)奶攸c(diǎn)：（1）起始位和停止位之間，形成一個(gè)需傳送的字符（即7比特信息位）；（2）起始位起了使該字符內(nèi)各比特能同步的作用；（3）各字符互不同步，字符的間隔是任意的；（4）一個(gè)字符的傳送時(shí)間由起始位和終止位之間的時(shí)間來(lái)決定。2、異步傳輸?shù)谌?jié)數(shù)據(jù)的傳輸方式三、異步傳輸與同步傳輸2、異步傳輸?shù)谌?jié)數(shù)據(jù)的傳輸方式三、異步傳輸與同步傳輸3、同步傳輸?shù)谌?jié)數(shù)據(jù)的傳輸方式三、異步傳輸與同步傳輸

同步傳輸?shù)谋忍胤纸M要大得多。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(kāi)始位和停止位，而是把它們組合起來(lái)一起發(fā)送。我們將這些組合稱為數(shù)據(jù)幀，或簡(jiǎn)稱為幀。

數(shù)據(jù)幀的第一部分包含一組同步字符，它是一個(gè)獨(dú)特的比特組合，類似于前面提到的起始位，用于通知接收方一個(gè)幀已經(jīng)到達(dá)，但它同時(shí)還能確保接收方的采樣速度和比特的到達(dá)速度保持一致，使收發(fā)雙方進(jìn)人同步。幀的最后一部分是一個(gè)幀結(jié)束標(biāo)記。與同步字符一樣，它也是一個(gè)獨(dú)待的比特串,類似于前面提到的停止位,用于表示在下一幀開(kāi)始之前沒(méi)有別的即將到達(dá)的數(shù)據(jù)了。3、同步傳輸?shù)谌?jié)數(shù)據(jù)的傳輸方式三、異步傳輸與同步傳輸?shù)谌?jié)數(shù)據(jù)的傳輸方式三、異步傳輸與同步傳輸同步與異步傳輸?shù)膮^(qū)別:(1)異步傳輸是面向字符的傳輸，而同步傳輸是面向比特的傳輸。(2)異步傳輸?shù)膯挝皇亲侄絺鬏數(shù)膯挝皇菐?3)異步傳輸通過(guò)字符起止的開(kāi)始和停止碼抓住再同步的機(jī)會(huì)，而同步則是從數(shù)據(jù)中抽取同步信息。(4)并步傳輸對(duì)時(shí)序的要求較低，同步傳輸往往通過(guò)特定的時(shí)鐘線路協(xié)調(diào)時(shí)序。(5)異步傳輸相對(duì)于同步傳輸效率較低。單工通