數(shù)據(jù)通信原理.ppt

1、2020/7/17,交換技術(shù)與通信網(wǎng)國家重點實驗室,數(shù)據(jù)通信原理,2020/7/17,交換技術(shù)與通信網(wǎng)國家重點實驗室,數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)模型,數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型如下圖所示. 其中,源: 產(chǎn)生要發(fā)送的數(shù)據(jù)的設(shè)備.發(fā)送器:對信號進行轉(zhuǎn)換或編碼以產(chǎn)生能在傳輸系統(tǒng)中傳輸?shù)碾姶判盘?傳輸系統(tǒng):連接源和目的地的傳輸線或復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò).接受器:從傳輸系統(tǒng)接受信號并轉(zhuǎn)換成目的站設(shè)備能處理的信號.目的站:從接受器接受數(shù)據(jù)的設(shè)備.,2020/7/17,交換技術(shù)與通信網(wǎng)國家重點實驗室,數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的作用和功能,數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的基本作用是在兩個實體之間交換數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)要完成如下關(guān)鍵任務(wù): 傳輸系統(tǒng)利用率:要有效的利用由很多

2、通信設(shè)備共享的傳輸設(shè)施,需要采用多路復(fù)用技術(shù)、擁塞控制技術(shù)等. 接口:為了通信,設(shè)備必須和傳輸系統(tǒng)接口,使產(chǎn)生的信號特性(如信號形式和信號強度)能適應(yīng)傳輸系統(tǒng)傳輸,以及在接受端等對數(shù)據(jù)解釋. 同步:傳輸系統(tǒng)和接受設(shè)備之間,發(fā)送器和接受器之間都需要同步,接受器必須確定信號何時開始,何時結(jié)束,以及每個信號的間距. 交換管理:在兩個實體進行通信期間各種協(xié)調(diào)管理. 差錯檢測和校正:對通信中的差錯檢測并糾錯,并需要流控. 尋址和路由:決定信號到達的目的地路徑選擇過程 恢復(fù):當因某種原因系統(tǒng)被中斷,需要對系統(tǒng)恢復(fù) 報文格式:兩個對話實體進行協(xié)商使報文格式一致 安全:保證正確地、完整地、不被泄露地將數(shù)據(jù)從源

3、發(fā)到目的 網(wǎng)絡(luò)管理:對復(fù)雜的通信系統(tǒng)進行配置、監(jiān)控、故障管理等管理,2020/7/17,交換技術(shù)與通信網(wǎng)國家重點實驗室,模擬數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)字數(shù)據(jù)傳輸,幾個基本術(shù)語: 數(shù)據(jù):定義為有意義的實體，數(shù)據(jù)涉及到事物的形式，而信息涉及的是這些數(shù)據(jù)的內(nèi)容。數(shù)據(jù)又分為模擬數(shù)據(jù)(連續(xù))和數(shù)字數(shù)據(jù)(離散) 信號和信號發(fā)送:信號是數(shù)據(jù)的電磁或電子編碼，信號發(fā)送是指沿傳輸介質(zhì)傳輸信號的動作。信號又分為：模擬信號(連續(xù)變化的電磁波)和數(shù)字信號(0、1電壓脈沖) 傳輸:指傳播和處理信號的數(shù)據(jù)通信. 模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字數(shù)據(jù)都可以用模擬信號和數(shù)字信號表示和傳播.而模擬信號和數(shù)字信號都可以在合適的傳輸介質(zhì)上傳輸.通常,將傳輸過程中

4、使用模擬信號的傳輸方式稱為模擬數(shù)據(jù)傳輸(可能需要調(diào)制解調(diào)器);將傳輸過程中使用數(shù)字信號的傳輸方式稱為數(shù)字數(shù)據(jù)傳輸(可能需要編解碼),2020/7/17,交換技術(shù)與通信網(wǎng)國家重點實驗室,數(shù)據(jù)通信方式,數(shù)據(jù)通信方式是指數(shù)據(jù)在信道上傳輸所采取的方式.通常有如下三種分類方法 按數(shù)據(jù)代碼傳輸?shù)捻樞蚍譃?串行傳輸和并行傳輸 按數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐椒绞椒譃橥絺鬏敽彤惒絺鬏?按數(shù)據(jù)傳輸?shù)牧飨蚝蜁r間關(guān)系分為:單工、半雙工和雙工傳輸,2020/7/17,交換技術(shù)與通信網(wǎng)國家重點實驗室,串行通信：數(shù)據(jù)流以串行方式在一條信道上傳輸.該方法實現(xiàn)簡單,采用較多.缺點是:為解決收、發(fā)方碼組或字符同步，需要外加同步措施 并行通信

5、：將數(shù)據(jù)以成組方式在兩條以上的并行信道上同時傳輸.并行傳輸不需要另外的措施就可實現(xiàn)收發(fā)雙方的字符同步.缺點是:需要傳輸信道多、設(shè)備復(fù)雜、成本高，故較少采用。 值得注意的是：串行和并行的概念是指組成一個字符的各碼元是依順序逐位傳輸還是并行地傳輸。至于數(shù)據(jù)字符還是逐個依次發(fā)送。,2020/7/17,交換技術(shù)與通信網(wǎng)國家重點實驗室,同步傳輸,在串行傳輸中,如何解決碼組(字符)的同步問題:同步傳輸和異步傳輸 同步傳輸:以固定時鐘節(jié)拍來發(fā)送數(shù)據(jù)信號的.在串行數(shù)據(jù)流中,各信號碼元之間的相對位置都是固定的,接受端要從收到的數(shù)據(jù)碼流中正確區(qū)分發(fā)送的字符,必須建立同步的時鐘.同步傳輸是以幀為單位發(fā)送數(shù)據(jù),并有幀

6、的起始和終止標志. 與異步傳輸相比,同步傳輸在技術(shù)實現(xiàn)上復(fù)雜,但不需要對每一個字符單獨加起、止碼元作為識別字符的標志，只是在一串字符的前后加上標志序列.因此,傳輸效率高,適合較高速率的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)(2.4kb/s以上).,2020/7/17,交換技術(shù)與通信網(wǎng)國家重點實驗室,2020/7/17,交換技術(shù)與通信網(wǎng)國家重點實驗室,異步傳輸,異步傳輸:每次傳輸一個字符代碼(5-8bits),傳輸時在一個字符的前后均加上一個特殊的標志(稱為起始位和終止位).通常,起始位為一個碼元,極性為0, 終止位為1-2個碼元,極性為1 每一個字符的起始時刻是隨機的、任意的（這就是異步的含義）,但在同一字符內(nèi)碼元的長

7、度是相等的。接受端從根據(jù)“終止位”到“起始位”的跳變(“1”“0”)識別一個新的字符，從而區(qū)分一個個字符 異步傳輸?shù)膬?yōu)點是：字符同步實現(xiàn)簡單，收發(fā)雙方的時鐘信號不需要精確的同步。缺點是：每個字符增加了2-3bit，降低了傳輸效率，適合1.2kb/s以下的數(shù)據(jù)傳輸。,2020/7/17,交換技術(shù)與通信網(wǎng)國家重點實驗室,單工數(shù)據(jù)傳輸：兩站之間只能沿指定方向傳輸數(shù)據(jù)，反向傳聯(lián)絡(luò)信號 半雙工數(shù)據(jù)傳輸：兩站之間可以沿兩個方向傳輸數(shù)據(jù)，但兩個方向不能同時傳輸 雙工數(shù)據(jù)傳輸:兩站之間可以同時兩個方向傳輸數(shù)據(jù),2020/7/17,交換技術(shù)與通信網(wǎng)國家重點實驗室,信道和信道的基本參數(shù),傳輸?shù)男诺乐饕譃閮纱箢?

8、模擬信道和數(shù)字信道 模擬信道的信道標準 衰減與電平:如M.1020規(guī)定接受電平應(yīng)低于-13dBm，線路最大凈衰減不應(yīng)超過28dB 幅度頻率失真特性:幅度衰減隨頻率的變化或信道單位脈沖響應(yīng)不理想引起的失真,稱為衰減失真或振幅失真 相位頻率失真特性:非線性效應(yīng) 隨機噪聲:包括熱噪聲、互調(diào)噪聲.影響數(shù)據(jù)接受誤碼率的主要因素是信噪比 脈沖噪聲:是突發(fā)出現(xiàn)的離散脈沖性雜音,會引起突發(fā)差錯,使誤碼率增高 數(shù)字信道:如光纖 衡量數(shù)字信道的主要指標:比特誤碼率,信道利用率,2020/7/17,交換技術(shù)與通信網(wǎng)國家重點實驗室,數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量的兩個重要參數(shù),差錯率：受噪聲和信號畸變而導(dǎo)致的差錯.差錯率有很多種定義，

9、最常見的是誤碼率： 頻帶利用率：單位頻帶內(nèi)的調(diào)制速率,2020/7/17,交換技術(shù)與通信網(wǎng)國家重點實驗室,數(shù)據(jù)信息的基帶和頻帶傳輸,2020/7/17,交換技術(shù)與通信網(wǎng)國家重點實驗室,數(shù)據(jù)調(diào)制與編碼,2020/7/17,交換技術(shù)與通信網(wǎng)國家重點實驗室,多路復(fù)用技術(shù),多路復(fù)用器將連接許多低速線路，并將其各自所需的傳輸容量組合在一起后，在一條高速線路上傳輸 頻分多路復(fù)用：把傳輸介質(zhì)的可用帶寬分割成一個個“頻段”，傳輸介質(zhì)允許傳輸?shù)淖畲髱挊?gòu)成一個信道，頻段即為子信道. 見圖 時分多路復(fù)用：采用分時技術(shù)，把傳輸線路的可用時間分成時隙，給每個終端分配一個時隙。見圖,2020/7/17,交換技術(shù)與通信網(wǎng)國家重點實驗室,2020/7/17,交換技術(shù)與通信網(wǎng)國家重點實驗室,2020/7/17,交換技術(shù)與通信網(wǎng)國家重點實驗室,2020/7/17,交換技術(shù)與通信網(wǎng)國家重點實驗室,數(shù)據(jù)交換技術(shù),空分交換技術(shù) 電路交換:數(shù)據(jù)通信的電路交換是和電話交換過程類似: 請求、建立連接、傳輸數(shù)據(jù) 報文交換：是基于“存儲-轉(zhuǎn)發(fā)”的基本思想，即將用戶報文它可以克服電路交換方式各種不同類型、不同特性用戶的終端之間不能互通、通信線