計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全基礎(chǔ)-appendix數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)

第2章數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)

1第2章數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)學(xué)習(xí)目標(biāo)掌握數(shù)據(jù)通信的基本概念和常用術(shù)語掌握數(shù)據(jù)通信的主要技術(shù)指標(biāo)和通信方式掌握常用傳輸介質(zhì)的類型和特性了解數(shù)據(jù)通信中的編碼方法與傳輸技術(shù)掌握多路復(fù)用技術(shù)的概念、了解實(shí)現(xiàn)方法掌握數(shù)據(jù)交換技術(shù)的概念、了解實(shí)現(xiàn)方法了解差錯(cuò)控制的概念、原理與方法2第2章數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)教學(xué)內(nèi)容2.1相關(guān)基本概念2.2數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)2.3數(shù)據(jù)編碼與傳輸技術(shù)2.4多路復(fù)用技術(shù)2.5數(shù)據(jù)交換技術(shù)2.6差錯(cuò)控制技術(shù)2.7本章要點(diǎn)小結(jié)32.1相關(guān)基本概念2.1.1數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型2.1.2數(shù)據(jù)通信的常用術(shù)語2.1.3數(shù)據(jù)通信方式2.1.4數(shù)據(jù)通信中的同步方式2.1.5數(shù)據(jù)通信中的主要技術(shù)指標(biāo)42.1.1－數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型數(shù)據(jù)通信是依照通信協(xié)議，利用數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)在兩個(gè)功能單元之間傳遞數(shù)據(jù)信息。52.1.1－通信系統(tǒng)模型信源指信息的來源或發(fā)送者，信宿指信息的歸宿或接收者。信道是傳輸信號(hào)的通路，由傳輸線路及相應(yīng)的附屬設(shè)備組成62.1.1－噪聲噪聲是指信號(hào)在傳輸過程中受到的干擾按產(chǎn)生的原因可分為：內(nèi)部噪聲：來自通信系統(tǒng)內(nèi)部，例如：隨機(jī)熱噪聲是由導(dǎo)體中電子的熱擾動(dòng)引起的，它存在于所有電子器件和傳輸線路中，引起的差錯(cuò)是隨機(jī)差錯(cuò)外部噪聲：來自通信系統(tǒng)外部，例如：沖擊噪聲是由外界特定的短暫原因（如，電火花等）所造成的，引起的差錯(cuò)是突發(fā)差錯(cuò)。72.1.2數(shù)據(jù)通信常用術(shù)語數(shù)據(jù)是指描述物體的數(shù)字、字母或符號(hào)，有模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)之分。信號(hào)是數(shù)據(jù)在傳輸過程中的表示形式，是用于傳輸?shù)碾娮?、光或電磁編碼，有模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)之分。數(shù)據(jù)是信息的載體，信息是數(shù)據(jù)的內(nèi)容和解釋，而信號(hào)是數(shù)據(jù)的編碼。82.1.2－模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)92.1.2－信道和帶寬信道是傳輸信號(hào)的通路，一條傳輸線路上可以存在多個(gè)信道。信號(hào)帶寬指信號(hào)的頻率范圍，而信道帶寬是信道上能夠傳輸信號(hào)的最大頻率范圍102.1.3數(shù)據(jù)通信方式－串行通信將待傳送的每個(gè)字符的二進(jìn)制代碼按由低到高位的順序，依次發(fā)送。特點(diǎn)是：成本低，利用率高，速度慢，需串/并轉(zhuǎn)換，適合長(zhǎng)距離的傳輸。112.1.3數(shù)據(jù)通信方式－并行通信將表示一個(gè)字節(jié)的二進(jìn)制代碼同時(shí)通過8條并行的通信信道發(fā)送出去，即每次發(fā)送一個(gè)字節(jié)特點(diǎn)是：成本高，速度快，不需串/并轉(zhuǎn)換；但是信道的利用率低。122.1.3－單工、半雙工和全雙工通信單工通信只支持?jǐn)?shù)據(jù)在一個(gè)方向上傳輸（正向或反向），任何時(shí)候不能改變信號(hào)的傳輸方向。半雙工通信允許信號(hào)在兩個(gè)方向上傳輸，但某一時(shí)刻只允許信號(hào)在一個(gè)信道上單向傳輸全雙工通信允許數(shù)據(jù)同時(shí)在兩個(gè)方向上傳輸（即允許雙向傳輸，并且可以同時(shí)進(jìn)行）。132.1.4數(shù)據(jù)通信中的同步方式同步，就是要求通信的收發(fā)雙方在時(shí)間基準(zhǔn)上保持一致。兩種同步方式異步傳輸同步傳輸142.1.4－異步傳輸在異步傳輸中比特被劃分成小組（通常是字符）獨(dú)立進(jìn)行傳輸異步傳輸中比特小組一般以字符為單位，具體組成如下：起始位、數(shù)據(jù)位、校驗(yàn)位、停止位

152.1.4－異步傳輸無數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，停止位（邏輯“0”）有數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，檢測(cè)起始位（邏輯“1”）按收、發(fā)雙方約定的時(shí)鐘頻率對(duì)約定的字符比特?cái)?shù)（5～8bit）進(jìn)行接收差錯(cuò)控制，完成一個(gè)字符的傳輸。特點(diǎn)：數(shù)據(jù)傳輸額外開銷大，主要用于低速設(shè)備，例如鍵盤、某些打印機(jī)等。162.1.4－同步傳輸在同步傳輸方式下，比特被劃分成大組（通常是數(shù)據(jù)幀）獨(dú)立進(jìn)行傳輸。同步傳輸比特組成同步字符地址字段控制字段數(shù)據(jù)字段檢驗(yàn)字段幀結(jié)束字段172.1.4－同步傳輸原理在無數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，發(fā)送空閑信息有數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，檢測(cè)同步字符（SYN）按收、發(fā)雙方約定的時(shí)鐘頻率對(duì)約定的數(shù)據(jù)進(jìn)行接收差錯(cuò)控制，完成一個(gè)數(shù)據(jù)幀的傳輸。同步傳輸?shù)奶攸c(diǎn)是：數(shù)據(jù)傳輸額外開銷小，但實(shí)現(xiàn)復(fù)雜，常用于高速數(shù)據(jù)傳輸。182.1.5數(shù)據(jù)通信中的主要技術(shù)指標(biāo)數(shù)據(jù)傳輸速率誤碼率信道容量三個(gè)指標(biāo)之間的關(guān)系192.1.5－數(shù)據(jù)傳輸速率數(shù)據(jù)傳輸速率又稱比特率，指單位時(shí)間內(nèi)所傳送的二進(jìn)制位的個(gè)數(shù)單位為比特每秒，表示為bps或b/s。

S—表示比特率T—表示脈沖寬度N—表示一個(gè)脈沖所表示的有效狀態(tài)數(shù)，即調(diào)制電平數(shù)，通常為2的整數(shù)倍。202.1.5－例若一連續(xù)信號(hào)，f=1200Hz，每個(gè)信號(hào)可表示4個(gè)不同的狀態(tài)，則波特率為1200數(shù)據(jù)傳輸速率（比特率）為2400bps。212.1.5－信號(hào)傳輸速率信號(hào)傳輸速率又稱波特率或調(diào)制速率，指單位時(shí)間內(nèi)所傳送的信號(hào)的個(gè)數(shù)，單位為baud（波特）B=1/TB波特率T信號(hào)周期。

例：若f=1200Hz的一連續(xù)信號(hào)，則B=1/T=1200（波特）222.1.5－波特率和比特率之間關(guān)系比特率針對(duì)的是二進(jìn)制位數(shù)傳輸，波特率針對(duì)信號(hào)波形的傳輸N為一個(gè)脈沖所表示的有效狀態(tài)數(shù)，即調(diào)制電平數(shù)232.1.5－誤碼率誤碼率主要用于衡量數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|(zhì)量。定義為：二進(jìn)制數(shù)據(jù)位在傳輸中出錯(cuò)的概率。Pe=Ne/NPe

誤碼率Ne

出錯(cuò)的位數(shù)N傳輸?shù)目偽粩?shù)242.1.5－信道容量信道容量指信道所能承受的最大數(shù)據(jù)傳輸速率（受信道的帶寬限制）單位為bps或b/s。兩種衡量的方法有限帶寬無噪聲信道（奈奎斯特公式）有限帶寬隨機(jī)噪聲信道（香農(nóng)公式）252.1.5－奈奎斯特公式其中：C最大數(shù)據(jù)速率（信道容量）

H信道的帶寬（Hz）

N一個(gè)脈沖所表示的有效狀態(tài)數(shù)，即調(diào)制電平數(shù)

奈奎斯特公式表明，對(duì)某一有限帶寬無噪聲信道，帶寬固定，則調(diào)制速率也固定，但可以通過提高信號(hào)能表示的不同的狀態(tài)數(shù)，以提高信道容量。262.1.5－例若某信道帶寬為4kHz，任何時(shí)刻信號(hào)可取0、1、2和3四種電平之一，則為:272.1.5－香農(nóng)公式H信道的帶寬（Hz）C信道內(nèi)信號(hào)的功率N信道內(nèi)服從高斯分布的噪聲的功率S/N是信噪比，通常用表示單位：

dB、分貝282.1.5－例信噪比為30dB，帶寬為4kHz的信道最大的數(shù)據(jù)速率為多少？S/N=1000表示無論采用何種調(diào)制技術(shù)，信噪比為30dB，帶寬為4kHz的信道最大的數(shù)據(jù)速率約為40kbps。292.1.5－三個(gè)指標(biāo)之間的關(guān)系數(shù)據(jù)速率是信道的實(shí)際數(shù)據(jù)傳輸速率信道容量是信道的最大數(shù)據(jù)傳輸速率誤碼率用于衡量信道傳輸數(shù)據(jù)的可靠性。302.1.5－例在數(shù)字傳輸系統(tǒng)中，調(diào)制速率為1200波特，數(shù)據(jù)傳輸速率為3600bps，則每個(gè)信號(hào)可有幾種不同狀態(tài)？如要使調(diào)制速率和數(shù)據(jù)傳輸速率相等，則每個(gè)信號(hào)應(yīng)有幾種不同狀態(tài)？

已知數(shù)據(jù)傳輸速率S=3600bps，調(diào)制速率B=1200波特，代入公式S=Blog2N中，求的N=8，即每個(gè)信號(hào)可有8種不同狀態(tài)。由公式S=Blog2N可知，要使S=B，N應(yīng)為2，即每個(gè)信號(hào)應(yīng)有2種不同狀態(tài)。312.1.5－例在電話系統(tǒng)中，一路電話的帶寬是3KHz，典型的信噪比是35dB，請(qǐng)計(jì)算電話線上可以取得的理論上最大的數(shù)據(jù)傳輸速率？先求解S/N：35dB=10log10S/N，所以S/N≈3162，利用香農(nóng)公式求解信道容量：C=Hlog2（1+S/N）=3KHz×log2（1+3162）≈34880bps，即35Kbps左右的比特率將是常規(guī)調(diào)制解調(diào)器的上限322.2數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)2.2.1傳輸介質(zhì)基本概念2.2.2雙絞線2.2.3同軸電纜2.2.4光纖2.2.5無線介質(zhì)332.2.1－傳輸介質(zhì)基本概念傳輸介質(zhì)是網(wǎng)絡(luò)中連接收發(fā)雙方的物理通路，也是通信中實(shí)際傳送信息的載體。類型雙絞線、同軸電纜、光纖、無線信道、衛(wèi)星通信信道特性物理、傳輸、連通、地理范圍、抗干擾、相對(duì)價(jià)格342.2.2－雙絞線雙絞線由螺旋狀扭在一起的兩根絕緣導(dǎo)線組成，把兩條導(dǎo)線按一定密度對(duì)扭在一起可以減少相互間的電磁干擾。雙絞線芯一般是銅質(zhì)的，能提供良好的傳導(dǎo)率。雙絞線一般分為非屏蔽雙絞線（UTP）和屏蔽雙絞線（FTP、STP、）。

352.2.2－非屏蔽雙絞線UTPUTPUnshieldedTwistedPair是將一對(duì)或多對(duì)雙絞線線對(duì)（常用4對(duì)）放入一個(gè)絕緣套管，外面沒有屏蔽層。362.2.2－屏蔽雙絞線FTP、STP屏蔽雙絞線是在一對(duì)或多對(duì)雙絞線線對(duì)的外面加上一個(gè)用金屬絲編織成的屏蔽層，然后再放入一個(gè)絕緣套管。按屏蔽層設(shè)置的不同分成外層屏蔽雙絞線（FTP，F(xiàn)loatedTwistedPair），全屏蔽雙絞線（STP，ShieldedTwistedPair）屏蔽雙絞線的抗干擾性能（尤其是線對(duì)間抗干擾性能）要遠(yuǎn)高于非屏蔽雙絞線（UTP），價(jià)格也比非屏蔽雙絞線高37

2.2.2－

FTPSTP38

2.2.2－雙絞線的特性傳輸特性用于傳輸模擬信號(hào)，也可用于傳輸數(shù)字信號(hào)。連通性雙絞線可常用于點(diǎn)到點(diǎn)連接，也可用于多點(diǎn)連接。地理范圍雙絞線可以很容易地在15公里或更大范圍內(nèi)提供數(shù)據(jù)傳輸?？垢蓴_性在低頻傳輸時(shí)，抗干擾性高于同軸電纜；而在10～100KHz時(shí)，則低于同軸電纜。價(jià)格雙絞線的相對(duì)價(jià)格最便宜392.2.3－同軸電纜

內(nèi)芯

金屬導(dǎo)體，用于傳輸數(shù)據(jù)絕緣層用于內(nèi)芯與屏蔽層間的絕緣屏蔽層金屬導(dǎo)體，用于屏蔽外部的干擾塑料外套用于保護(hù)電纜402.2.3－同軸電纜特性同軸電纜內(nèi)芯一般是銅質(zhì)的，能提供良好的傳導(dǎo)率。同軸電纜分為基帶同軸電纜和寬帶同軸電纜兩類?；鶐S電纜用于傳輸數(shù)字信號(hào)寬帶同軸電纜既可以傳輸模擬信號(hào)，也可以傳輸數(shù)字信號(hào)，通常用于傳輸電視信號(hào)?？捎糜邳c(diǎn)到點(diǎn)連接和多點(diǎn)連接抗干擾性通常高于雙絞線高于雙絞線，低于光纖412.2.4－光纖傳輸速率高達(dá)幾百M(fèi)bps、誤碼率極低，是網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)中性能最好、應(yīng)用前途最廣泛的一種。

422.2.4－光纖直徑50-150m導(dǎo)光介質(zhì)。由纖芯、包層、外保護(hù)層組成。分室外、室內(nèi)、桌面型。單模光纖、多模光纖。432.2.4－單模光纖與多模光纖單模光纖光纖上光信號(hào)單角度（軸線）、單光線傳輸纖芯小、性能好多模光纖光纖上光信號(hào)多角度、多光線傳輸纖芯大、性能不如單模光纖442.2.4－光纖的特性傳輸特性：要實(shí)現(xiàn)雙向通信就必須成對(duì)使用。連通性只用于點(diǎn)到點(diǎn)連接。地理范圍適用于長(zhǎng)距離信號(hào)傳輸抗干擾性具有良好的抗干擾性，不受任何強(qiáng)電磁的影響，安全性也好。價(jià)格價(jià)格比較昂貴。在有線介質(zhì)中，光纖的價(jià)格最高452.2.5－無線介質(zhì)頻帶范圍：低頻-特高頻傳輸方式：地波、天波、空間波缺點(diǎn)：易受天氣等因素影響，信號(hào)幅度變化較大優(yōu)點(diǎn)：技術(shù)成熟、應(yīng)用廣泛、發(fā)射功率要求小適用：長(zhǎng)、中、短波，電視462.2.5－微波通信頻帶范圍：100M-10G傳輸方式：空間波直線傳播缺點(diǎn)：只能視距傳播、架高天線優(yōu)點(diǎn)：微波能量集中，發(fā)射功率要求小，適合點(diǎn)到點(diǎn)接力傳播。適用：調(diào)頻、電視、移動(dòng)、定向通信472.2.5－衛(wèi)星通信特點(diǎn)：通信距離遠(yuǎn)、覆蓋面積大、不受地理?xiàng)l件限制、費(fèi)用與距離無關(guān)、信道帶寬寬、可多址通信和移動(dòng)通信衛(wèi)星、地球站轉(zhuǎn)發(fā)器使用不同頻率接受、放大和發(fā)送信號(hào)上行鏈路Uplink下行鏈路Downlink482.3數(shù)據(jù)編碼與傳輸技術(shù)數(shù)據(jù)通信是在信源與信宿之間進(jìn)行信息交流。用模擬信道進(jìn)行的數(shù)據(jù)通信稱為模擬數(shù)據(jù)通信用數(shù)字信道進(jìn)行的數(shù)據(jù)通信稱為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信。492.3.1－模擬數(shù)據(jù)通信模擬信道傳輸模擬數(shù)據(jù)典型的例子是聲音在普通電話系統(tǒng)中的傳輸。模擬信道傳輸數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)典型的例子是通過電話系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)計(jì)算機(jī)（數(shù)字設(shè)備）之間的通信。由于電話系統(tǒng)只能傳輸模擬信號(hào)，所以需通過調(diào)制解調(diào)器（Modem）進(jìn)行數(shù)字信號(hào)與模擬信號(hào)的轉(zhuǎn)換。502.3.1－數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信數(shù)字信道傳輸數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)典型的例子是將兩個(gè)計(jì)算機(jī)通過接口直接相連。512.3.1－模擬與數(shù)字通信比較模擬數(shù)據(jù)通信長(zhǎng)距離傳輸時(shí)，需用放大器增加信號(hào)中的能量。雖克服了衰減，但增加了噪聲。數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信長(zhǎng)距離傳輸時(shí)，需用中繼器增加信號(hào)中的能量。既克服了衰減，又克服了噪聲，可以做到信號(hào)的完全復(fù)原。522.3.2－數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)編碼研究如何用信號(hào)來表示相應(yīng)的數(shù)據(jù)“0”和“1”。數(shù)字信號(hào)編碼的工作由網(wǎng)絡(luò)上的硬件完成常用的編碼方法有：不歸零碼NRZ（non-returntozero）歸零碼自同步碼532.3.2－不歸零碼NRZ單極性不歸零碼雙極性不歸零碼542.3.2－不歸零碼NRZ特點(diǎn)不歸零碼是指編碼在發(fā)送“0”或“1”時(shí)，在一碼元的時(shí)間內(nèi)不會(huì)返回初始狀態(tài)（零）。缺點(diǎn)：無法保持同步。必須用另一個(gè)信道同時(shí)發(fā)送同步時(shí)鐘信號(hào)。計(jì)算機(jī)串口與調(diào)制解調(diào)器之間使用的就是采用不歸零碼。552.3.2－歸零碼單極性歸零碼雙極性歸零碼562.3.2－自同步碼自同步碼是指編碼在傳輸信息的同時(shí)，將時(shí)鐘同步信號(hào)一起傳輸過去。在局域網(wǎng)中通常使用自同步碼。自同步碼典型代表有曼徹斯特編碼和差分曼徹斯特編碼。572.3.2－曼徹斯特編碼Manchester每比特周期分前T/2和后T/2兩部分。前T/2傳反碼，后T/2傳原碼。自含同步時(shí)鐘無直流分量傳輸效率較低582.3.2－差分曼徹斯特編碼DifferenceManchester每比特中間跳變僅作同步之用。每比特值由臨界是否發(fā)生跳變決定。發(fā)生跳變表示傳輸邏輯“0”不發(fā)生跳變表示傳輸邏輯“1”592.3.2－例60數(shù)據(jù)編碼方式612.3.3數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的模擬信號(hào)編碼基本應(yīng)用在電話信道傳輸數(shù)字信號(hào)，必須把數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)。采用技術(shù)調(diào)制Modulation解調(diào)Demodulation常用設(shè)備調(diào)制器Modulator解調(diào)器Demodulator調(diào)制解調(diào)器Modem622.3.3－交流信號(hào)三要素載波信號(hào)u(t)=Umsin(t+0)三要素幅值、頻率、初相位模擬數(shù)據(jù)編碼基本思想用“0”“1”改變載波三要素（調(diào)制），經(jīng)信道傳輸后再還原（解調(diào)）。632.3.3－振幅調(diào)制

Amplitude-ShiftKeying

通過改變載波信號(hào)振幅來表示數(shù)字信號(hào)1和0。

642.3.3－移頻調(diào)制

Frequency-ShiftKeying

通過改變載波信號(hào)角頻率來表示數(shù)字信號(hào)1和0。

652.3.3－移相調(diào)制Phase-ShiftKeying通過改變載波信號(hào)相位值來表示數(shù)字信號(hào)1和0三種形式絕對(duì)調(diào)相相對(duì)調(diào)相多相調(diào)相662.3.3－絕對(duì)相移鍵控用兩個(gè)固定的不同相位表示數(shù)字“0”和“1”672.3.3－相對(duì)相移鍵控用載波在兩位數(shù)字信號(hào)的交接處產(chǎn)生的相位偏移來表示載波所表示的數(shù)字信號(hào)最簡(jiǎn)單的相對(duì)調(diào)相方法是：與前一個(gè)信號(hào)同相表示數(shù)字“0”，相位偏移180度表示“1”這種方法具有較好的抗干擾性682.3.3－多相調(diào)相用載波信號(hào)在兩位數(shù)字信號(hào)的交接處產(chǎn)生的不同相位偏移來表示載波所表示的數(shù)字信號(hào)多種組合。結(jié)合ASK、FSK和PSK可以實(shí)現(xiàn)高速調(diào)制692.3.4－模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)編碼數(shù)字信號(hào)傳輸模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)編碼最常用的方法是脈沖編碼調(diào)制（PCM，pulsecodemodulation）。PCM技術(shù)的典型應(yīng)用是語音數(shù)字化過程采樣量化編碼702.3.4－理論基礎(chǔ)（采樣定理）若對(duì)連續(xù)變化的模擬信號(hào)進(jìn)行周期性采樣，只要采樣頻率大于等于有效信號(hào)最高頻率或其帶寬的兩倍，則采樣值便可包含原始信號(hào)的全部信息，利用低通濾波器可以從這些采樣中重新構(gòu)造出原始信號(hào)。即采樣頻率：其中：T為采樣周期

fmax為模擬信號(hào)的最高頻率分量712.3.4－采樣根據(jù)采樣頻率，隔一定的時(shí)間間隔采集模擬信號(hào)的值，得到一系列模擬值。722.3.4－量化將采樣得到的模擬值按一定的量化級(jí)（本例采用16級(jí)）進(jìn)行"取整"，得到一系列離散值。732.3.4－編碼將量化后的離散值數(shù)字化，得到一系列二進(jìn)制值；然后將二進(jìn)制值進(jìn)行編碼，得到數(shù)字信號(hào)。742.3.4－模擬信號(hào)的PCM編碼

752.3.4－三類聲音信號(hào)編碼參數(shù)類別頻率范圍Hz取樣頻率KHz量化精度bitPCM碼率Kb/s電話語音300-340087/856/64寬帶語音50-70001614224寬帶音頻10-200004816768雙聲道立體聲10-2000048161536762.3.5－基帶傳輸與頻帶傳輸數(shù)字信號(hào)頻譜在數(shù)據(jù)通信中，由計(jì)算機(jī)或終端等數(shù)字設(shè)備直接發(fā)出的信號(hào)是二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)，是典型的矩形電脈沖信號(hào)，其頻譜包括直流、低頻和高頻等多種成份。在數(shù)字信號(hào)頻譜中，把直流（零頻）開始到能量集中的一段頻率范圍稱為基本頻帶，簡(jiǎn)稱為基帶。772.3.5－基帶傳輸數(shù)字信號(hào)被稱為數(shù)字基帶信號(hào)，在信道中直接傳輸這種基帶信號(hào)就稱為基帶傳輸。在基帶傳輸中，整個(gè)信道只傳輸一路信號(hào)，通信信道利用率低。由于在近距離范圍內(nèi)，基帶信號(hào)的功率衰減不大，從而信道容量不會(huì)發(fā)生變化，因此，在局域網(wǎng)中通常使用基帶傳輸技術(shù)。在基帶傳輸中，需要對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行編碼來表示數(shù)據(jù)。782.3.5－頻帶傳輸頻帶傳輸就是先將基帶信號(hào)變換（調(diào)制）成便于在模擬信道中傳輸?shù)?、具有較寬頻率范圍的模擬信號(hào)（稱為頻帶信號(hào)），再將這種頻帶信號(hào)在模擬信道中傳輸。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)距離通信通常采用的是頻帶傳輸?；鶐盘?hào)與頻帶信號(hào)的轉(zhuǎn)換是由調(diào)制解調(diào)技術(shù)完成的。792.4多路復(fù)用技術(shù)Multiplexing在一條物理線路上建立多條通信信道的技術(shù)研究原因與目的通信線路建設(shè)費(fèi)用昂貴，需要充分利用線路容量實(shí)際傳輸介質(zhì)容量已超過單一信道通信量802.4.1－多路復(fù)用原理將一個(gè)區(qū)域的多個(gè)用戶信息通過多路復(fù)用器匯集，然后將匯集后的信息群通過一條高速物理線路傳送到接收設(shè)備，接收設(shè)備通過多路復(fù)用器將信息群分離成各個(gè)單獨(dú)的信息，再分發(fā)給多個(gè)用戶。812.4.1－多路復(fù)用技術(shù)基本形式頻分多路復(fù)用FDMFrequencyDivisionMultiplexing波分多路復(fù)用WDMWavelengthDivisionMultiplexing時(shí)分多路復(fù)用TDMTimeDivisionMultiplexing822.4.2－頻分多路復(fù)用以信道頻帶為分割對(duì)象，通過為多個(gè)信道分配不重疊的頻率范圍來實(shí)現(xiàn)的多路復(fù)用方法。充分利用信道帶寬使用FDM的前提是：物理信道的可用帶寬要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于各原始信號(hào)的帶寬。適合模擬數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸，廣泛用于廣播電視等領(lǐng)域832.4.2－頻分多路復(fù)用842.4.3－波分多路復(fù)用波分多路復(fù)用主要用于全光纖網(wǎng)組成的通信系統(tǒng)中光纖通道技術(shù)采用波長(zhǎng)分隔多路復(fù)用技術(shù)，簡(jiǎn)稱波分復(fù)用，波分復(fù)用是頻分復(fù)用的一種特殊表現(xiàn)形式。

852.4.4－時(shí)分多路復(fù)用以信道傳輸時(shí)間為分割對(duì)象，通過為多個(gè)信道分配不重疊的時(shí)間片（時(shí)隙）來實(shí)現(xiàn)的多路復(fù)用方法。時(shí)間片內(nèi)獨(dú)占信道帶寬適合基帶數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸分類：同步時(shí)分多路復(fù)用統(tǒng)計(jì)時(shí)分多路復(fù)用（異步時(shí)分多路復(fù)用）862.4.4－時(shí)分多路復(fù)用872.4.4－同步時(shí)分多路復(fù)用STDMSynchronousTDM將時(shí)間片預(yù)先分配給各個(gè)信道，時(shí)間片固定不變，各個(gè)信道發(fā)送與接收必須同步,順序發(fā)送接收。缺點(diǎn)：平均分配，計(jì)劃分配，信道資源浪費(fèi)。周期1s復(fù)用信道n=10每時(shí)間片0.1s

882.4.4－同步與統(tǒng)計(jì)時(shí)分多路復(fù)用892.4.4－統(tǒng)計(jì)時(shí)分多路復(fù)用異步時(shí)分多路復(fù)用ATDMAsynchronousTDM按需動(dòng)態(tài)分配時(shí)間片。動(dòng)態(tài)分配通過呼叫響應(yīng)來實(shí)行分為有周期和無周期（動(dòng)態(tài)）兩種ATDM為ATM奠定了理論基礎(chǔ)902.5.2－數(shù)據(jù)交換技術(shù)數(shù)據(jù)在各節(jié)點(diǎn)間的數(shù)據(jù)傳輸過程稱為數(shù)據(jù)交換。網(wǎng)絡(luò)中常用的數(shù)據(jù)交換技術(shù)可分為兩大類：線路交換和存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換。存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換技術(shù)又可分為報(bào)文交換和分組交換。

912.5.2－線路交換方式CircuitExchanging兩臺(tái)計(jì)算機(jī)通過通信子網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換之前，必須在通信子網(wǎng)中建立一個(gè)實(shí)際物理線路連接。過程：線路建立、數(shù)據(jù)傳輸、線路釋放

922.5.2－線路交換原理

932.5.2－線路交換特點(diǎn)是物理連接，專用，實(shí)時(shí)。不適應(yīng)突發(fā)性通信，效率低。無存儲(chǔ)功能（透明）。無傳輸糾錯(cuò)能力。942.5.3－報(bào)文交換方式所謂報(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。存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)方式StoreandForwardExchanging將發(fā)送數(shù)據(jù)與目的地址、源地址、控制信息按照一定格式組成數(shù)據(jù)單元（報(bào)文或報(bào)文分組），由通信控制處理器完成數(shù)據(jù)接收、差錯(cuò)校驗(yàn)、存儲(chǔ)、路選和轉(zhuǎn)發(fā)。

952.5.3－存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)原理

962.5.3－存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)特點(diǎn)共享信道，線路利用率高動(dòng)態(tài)選擇，平滑交通量，系統(tǒng)效率高差錯(cuò)檢驗(yàn)和糾錯(cuò)功能延遲時(shí)間長(zhǎng)且不定，不適合對(duì)實(shí)時(shí)性要求強(qiáng)的傳輸通信不可靠、失序。972.5.3－存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)分類按交換內(nèi)容分：報(bào)文交換MessageExchanging報(bào)文分組交換PacketExchanging

按傳輸技術(shù)分：數(shù)據(jù)報(bào)方式DGDatagram虛電路方式VCVirtualCircuit982.5.4－分組交換數(shù)據(jù)交換新要求：能適應(yīng)從很低到很高范圍內(nèi)的不同速率的交換，以滿足不同用戶的需；有盡量快的接續(xù)速度要適應(yīng)用戶實(shí)時(shí)通信的要求，網(wǎng)絡(luò)延時(shí)要小有高的傳輸準(zhǔn)確性適應(yīng)多樣化數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)992.5.4－分組交換原理分組交換方式是吸取報(bào)文交換方式的優(yōu)點(diǎn)，仍然采用“存儲(chǔ)-轉(zhuǎn)發(fā)”的方式把報(bào)文“裁成”若干比較短的、規(guī)格化的“分組”（或稱包Packet）進(jìn)行交換和傳輸發(fā)送站將一個(gè)長(zhǎng)報(bào)文分成多個(gè)報(bào)文分組，接收站再將多個(gè)報(bào)文分組按順序重新組織成一個(gè)長(zhǎng)報(bào)文分組交換技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中，可以分成數(shù)據(jù)報(bào)方式和虛電路方式1002.5.4－報(bào)文與報(bào)文分組結(jié)構(gòu)

1012.5.4－數(shù)據(jù)報(bào)方式數(shù)據(jù)報(bào)是報(bào)文分組存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的一種形式。分組傳輸過程中，源主機(jī)與目的主機(jī)不需事先建立“線路連接”。每個(gè)分組獨(dú)立選擇路徑，從源主機(jī)達(dá)到目的主機(jī)。1022.5.4－數(shù)據(jù)報(bào)方式工作原理1032.5.4－數(shù)據(jù)報(bào)方式特點(diǎn)不同分組通信路徑不同分組傳輸可能亂序、重復(fù)、丟失數(shù)據(jù)必須帶源、目的地址、分組編號(hào)傳輸延遲大適用突發(fā)通信，不適用會(huì)話、長(zhǎng)報(bào)文1042.5.4－虛電路方式虛電路方式是將線路交換與數(shù)據(jù)報(bào)方式結(jié)合起來，發(fā)揮兩者的優(yōu)點(diǎn)。分組發(fā)送之前，需建立一條邏輯連接的虛電路。過程：虛電路建立、數(shù)據(jù)傳輸、虛電路拆除1052.5.4－虛電路方式工作原理1062.5.4－虛電路方式特點(diǎn)分組發(fā)送前，需建立邏輯連接分組沿虛電路順序傳輸，不會(huì)亂序、重復(fù)、丟失結(jié)點(diǎn)只做差錯(cuò)檢測(cè)，不選路徑每個(gè)結(jié)點(diǎn)可與任何結(jié)點(diǎn)建立多條虛電路（電路不是專用的）連接1072.6差錯(cuò)控制技術(shù)通過信道后，接收數(shù)據(jù)與發(fā)送數(shù)據(jù)不一樣的現(xiàn)象稱為傳輸差錯(cuò)。檢驗(yàn)和糾正差錯(cuò)的方法稱差錯(cuò)控制技術(shù)。1082.6.1－

例題設(shè)有一線路使用PCM和TDM技術(shù)供30路采樣聲音信號(hào)在一個(gè)通道上復(fù)用，幀結(jié)構(gòu)為：兩個(gè)字節(jié)的幀首字符、30路采樣數(shù)據(jù)和兩個(gè)字節(jié)的幀尾字符；每次采樣用8位表示，每秒采樣8000次；問線路數(shù)據(jù)速率最小為多少？線路數(shù)據(jù)速率最小為：（（2+30+2）*8bit）/（1/8000）s=2.176Mbps1092.6.1－差錯(cuò)控制原因與類型原因：噪聲類型熱噪聲：隨機(jī)噪聲，時(shí)刻存在。沖擊噪聲：電磁干擾，突發(fā)。1102.6.1－噪聲造成差錯(cuò)1112.6.1－誤碼率定義誤碼率誤碼率是衡量數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)正常工作情況下傳輸可靠性的參數(shù)。合理控制系統(tǒng)誤碼率計(jì)算機(jī)通信要求Pe<10-9普通Modem，

Pe>10-61122.6.1－差錯(cuò)控制的兩種方案糾錯(cuò)碼方案讓每個(gè)傳輸?shù)姆纸M帶上足夠的冗余信息，以便在接收端發(fā)現(xiàn)并自動(dòng)糾正傳輸差錯(cuò)。檢錯(cuò)碼方案讓分組帶上足夠發(fā)現(xiàn)差錯(cuò)的冗余信息，但不能確定哪一比特錯(cuò)誤，也不能自動(dòng)糾正傳輸差錯(cuò)。1132.6.2－差錯(cuò)控制編碼奇、偶檢驗(yàn)校驗(yàn)代碼中0和1的個(gè)數(shù)簡(jiǎn)單，檢錯(cuò)能力差。循環(huán)冗余多項(xiàng)式對(duì)比，常用方法實(shí)現(xiàn)容易，糾錯(cuò)能力強(qiáng)1142.6.2－奇、偶校驗(yàn)分奇校驗(yàn)、偶校驗(yàn)；水平、垂直以水平奇校驗(yàn)為例：

ASCII碼，第一位檢驗(yàn)位，后7位字符統(tǒng)計(jì)“1”個(gè)數(shù)，若為偶數(shù)，檢驗(yàn)位置“1”，若為奇數(shù)，檢驗(yàn)位置“0”可檢驗(yàn)傳輸過程中的一位出錯(cuò)。011010111152.6.2－水平垂直（矩陣）冗余校驗(yàn)

奇偶校驗(yàn)位字符110011000

字符210000101

字符310100100

字符410010001

字符510100001

字符610000011方塊校驗(yàn)碼1111010

1發(fā)現(xiàn)一位、二位、三位錯(cuò)誤和糾錯(cuò)此例采用奇校驗(yàn)1162.6.2－

CRC工作原理

CRCCyclicRedundancyCodeCRC碼檢錯(cuò)能力強(qiáng)，且容易實(shí)現(xiàn)，是目前最廣泛的檢錯(cuò)碼編碼方法之一在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，CRC被廣泛采用多項(xiàng)式和比特串的對(duì)應(yīng)關(guān)系比特串10010101110可被解釋成1172.6.2－循環(huán)冗余碼工作流程1182.6.2－理論依據(jù)（n,k)碼

n位，k位有效數(shù)據(jù)位，n-k位冗余線性（分組）碼，線性碼冗余部分由其有效數(shù)據(jù)位經(jīng)模2加算出循環(huán)碼集合C中任一碼字循環(huán)右移仍在集合中碼字多項(xiàng)式

V(X)=Vn-1Xn-1+Vn-2Xn-2+…..+V1X+V0Vi=0或1，110對(duì)應(yīng)X2+X1192.6.2－

G(x)多項(xiàng)式在采用CRC檢錯(cuò)方法中，發(fā)送方和接收方使用的G(x)要一致生成多項(xiàng)式由協(xié)議規(guī)定，其數(shù)學(xué)嚴(yán)密性已得到論證CRC12=CRC16=（IBM公司）CRC16=（CCITT）CRC32=1202.6.2－

CRC校驗(yàn)實(shí)例F(X)110011（6bit）X5+X4+X1+1G(X)11001(5bit,K=4)X4+X3+1移4位1100110000X9+X8+X5+X4異或運(yùn)算,模2算法R(X)1001