數(shù)據(jù)通信原理.ppt

1、2020/7/17,交換技術(shù)與通信網(wǎng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,數(shù)據(jù)通信原理,2020/7/17,交換技術(shù)與通信網(wǎng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(duì)信號(hào)進(jìn)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?hào).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(hào)并轉(zhuǎn)換成目的站設(shè)備能處理的信號(hào).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(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(gè)實(shí)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(hào)特性(如信號(hào)形式和信號(hào)強(qiáng)度)能適應(yīng)傳輸系統(tǒng)傳輸,以及在接受端等對(duì)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(hào)何時(shí)開始,何時(shí)結(jié)束,以及每個(gè)信號(hào)的間距. 交換管理:在兩個(gè)實(shí)體進(jìn)行通信期間各種協(xié)調(diào)管理. 差錯(cuò)檢測(cè)和校正:對(duì)通信中的差錯(cuò)檢測(cè)并糾錯(cuò),并需要流控. 尋址和路由:決定信號(hào)到達(dá)的目的地路徑選擇過程 恢復(fù):當(dāng)因某種原因系統(tǒng)被中斷,需要對(duì)系統(tǒng)恢復(fù) 報(bào)文格式:兩個(gè)對(duì)話實(shí)體進(jìn)行協(xié)商使報(bào)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(duì)復(fù)雜的通信系統(tǒng)進(jìn)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(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,模擬數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸,幾個(gè)基本術(shù)語: 數(shù)據(jù):定義為有意義的實(shí)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?jǐn)?shù)據(jù)(離散) 信號(hào)和信號(hào)發(fā)送:信號(hào)是數(shù)據(jù)的電磁或電子編碼，信號(hào)發(fā)送是指沿傳輸介質(zhì)傳輸信號(hào)的動(dòng)作。信號(hào)又分為：模擬信號(hào)(連續(xù)變化的電磁波)和數(shù)字信號(hào)(0、1電壓脈沖) 傳輸:指?jìng)鞑ズ吞幚硇盘?hào)的數(shù)據(jù)通信. 模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)都可以用模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)表示和傳播.而模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)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(hào)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(hào)的傳輸方式稱為數(shù)字?jǐn)?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(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(shí)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(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單,采用較多.缺點(diǎn)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(shí)傳輸.并行傳輸不需要另外的措施就可實(shí)現(xiàn)收發(fā)雙方的字符同步.缺點(diǎn)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(gè)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(gè)依次發(fā)送。,2020/7/17,交換技術(shù)與通信網(wǎng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(shí)鐘節(jié)拍來發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)的.在串行數(shù)據(jù)流中,各信號(hào)碼元之間的相對(duì)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(shí)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(biāo)志. 與異步傳輸相比,同步傳輸在技術(shù)實(shí)現(xiàn)上復(fù)雜,但不需要對(duì)每一個(gè)字符單獨(dú)加起、止碼元作為識(shí)別字符的標(biāo)志，只是在一串字符的前后加上標(biāo)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(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,2020/7/17,交換技術(shù)與通信網(wǎng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,異步傳輸,異步傳輸:每次傳輸一個(gè)字符代碼(5-8bits),傳輸時(shí)在一個(gè)字符的前后均加上一個(gè)特殊的標(biāo)志(稱為起始位和終止位).通常,起始位為一個(gè)碼元,極性為0, 終止位為1-2個(gè)碼元,極性為1 每一個(gè)字符的起始時(shí)刻是隨機(jī)的、任意的（這就是異步的含義）,但在同一字符內(nèi)碼元的長(zhǎng)

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(shí)別一個(gè)新的字符，從而區(qū)分一個(gè)個(gè)字符 異步傳輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)是：字符同步實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，收發(fā)雙方的時(shí)鐘信號(hào)不需要精確的同步。缺點(diǎn)是：每個(gè)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(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(hào) 半雙工數(shù)據(jù)傳輸：兩站之間可以沿兩個(gè)方向傳輸數(shù)據(jù)，但兩個(gè)方向不能同時(shí)傳輸 雙工數(shù)據(jù)傳輸:兩站之間可以同時(shí)兩個(gè)方向傳輸數(shù)據(jù),2020/7/17,交換技術(shù)與通信網(wǎng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(biāo)準(zhǔn) 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(jī)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(huì)引起突發(fā)差錯(cuò),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(biāo):比特誤碼率,信道利用率,2020/7/17,交換技術(shù)與通信網(wǎng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量的兩個(gè)重要參數(shù),差錯(cuò)率：受噪聲和信號(hào)畸變而導(dǎo)致的差錯(cuò).差錯(cuò)率有很多種定義，

9、最常見的是誤碼率： 頻帶利用率：?jiǎn)挝活l帶內(nèi)的調(diào)制速率,2020/7/17,交換技術(shù)與通信網(wǎng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(gè)個(gè)“頻段”，傳輸介質(zhì)允許傳輸?shù)淖畲髱挊?gòu)成一個(gè)信道，頻段即為子信道. 見圖 時(shí)分多路復(fù)用：采用分時(shí)技術(shù)，把傳輸線路的可用時(shí)間分成時(shí)隙，給每個(gè)終端分配一個(gè)時(shí)隙。見圖,2020/7/17,交換技術(shù)與通信網(wǎng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,2020/7/17,交換技術(shù)與通信網(wǎng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,2020/7/17,交換技術(shù)與通信網(wǎng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,2020/7/17,交換技術(shù)與通信網(wǎng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(qǐng)求、建立連接、傳輸數(shù)據(jù) 報(bào)文交換：是基于“存儲(chǔ)-轉(zhuǎn)發(fā)”的基本思想，即將用戶報(bào)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