數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)課件

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1、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,,,0,,,,,,,,,,,,,數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ),計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與應(yīng)用,數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與應(yīng)用,1,數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ),1.1.1,,數(shù)據(jù)通信基本概念,1.1,數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識,1.,數(shù)據(jù)通信中的常用專業(yè)術(shù)語,（,1,）信息（,information,）：信息是對客觀事物的屬性和相互聯(lián)系特性的表現(xiàn)，它反映了客觀事物的存在形式或運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。,（,2,）數(shù)據(jù)（,data,）：數(shù)據(jù)是一組有意義的實(shí)體，它是信息的載體，是信息的表現(xiàn)形式。,（,3,）信號（,signal,）：信號是數(shù)據(jù)的物理量編碼（通常為電磁編碼），數(shù)

2、據(jù)以電磁信號的形式在通信介質(zhì)上傳播。,（,4,）信源（,information source,）：通信過程中產(chǎn)生和發(fā)送信息的設(shè)備。,（,5,）信宿（,information sink,）：通信過程中接收和處理信息的設(shè)備。,（,6,）信道（,channel,）：信源和信宿之間的通信線路。,（,7,）碼元（,code cell,）：在數(shù)據(jù)通信中常常用時(shí)間間隔相同的符號來表示一位二進(jìn)制數(shù)字，這樣的時(shí)間間隔內(nèi)的信號稱為二進(jìn)制碼元，而這個(gè)間隔被稱為碼元長度。,數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)1.1.1 數(shù)據(jù)通信基本概念1.1 數(shù)據(jù)通信基,數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ),1.1.1,,數(shù)據(jù)通信基本概念,2.,信號的類型及表示方式,1,

3、）模擬信號和數(shù)字信號,按編碼機(jī)制的不同，信號可以分為模擬信號和數(shù)字信號。,（,1,）模擬信號（,analog signal,）：模擬信號是連續(xù)變化的電磁波，其取值可以有無限多個(gè)，是某種物理量的測量結(jié)果，這種信號可以以不同頻率在各種通信介質(zhì)上傳輸。,（,2,）數(shù)字信號（,digital signal,）：數(shù)字信號是一系列離散的電磁脈沖，可以使用恒定的正負(fù)電壓值表示二進(jìn)制數(shù),1,和,0,，這種電磁脈沖可以按不同的數(shù)據(jù)傳輸速率（,b/s,）在通信介質(zhì)上傳輸。,數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)1.1.1 數(shù)據(jù)通信基本概念2.信號的類型及表,數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ),1.1.1,,數(shù)據(jù)通信基本概念,2,）模擬信號和數(shù)字信號的表

4、示,模擬信號和數(shù)字信號可通過參量（幅度）來表示，如圖,2,所示。,數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)1.1.1 數(shù)據(jù)通信基本概念2）模擬信號和數(shù)字,數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ),1.1.1,,數(shù)據(jù)通信基本概念,3.,數(shù)據(jù)的類型及表示方式,數(shù)據(jù)可以分為模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)兩種。,1,）模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù),（,1,）模擬數(shù)據(jù)：指在某個(gè)區(qū)間內(nèi)連續(xù)變化的數(shù)據(jù)，如聲音、溫度和壓力都是模擬數(shù)據(jù)。,（,2,）數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)：指離散的數(shù)據(jù)。它使用一系列符號表示信息，而每個(gè)符號只能取有限的特定值，如文本和整數(shù)。,數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)1.1.1 數(shù)據(jù)通信基本概念3.數(shù)據(jù)的類型及表,數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ),1.1.1,,數(shù)據(jù)通信基本概念,2,）模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的

5、表示,模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)都可以用模擬信號或數(shù)字信號來表示，因而無論信源產(chǎn)生的是模擬數(shù)據(jù)還是數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，在傳輸過程中都可以使用適合于其信道傳輸?shù)哪撤N信號形式進(jìn)行傳輸，如圖所示。,數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)1.1.1 數(shù)據(jù)通信基本概念2）模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字,數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ),1.1.2,,數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)模型,,數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)是通過數(shù)據(jù)電路設(shè)備（,DCE,）將遠(yuǎn)端的數(shù)據(jù)終端設(shè)備（,DTE,）與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)連接起來，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸、交換、存儲和處理的系統(tǒng)。比較典型的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)終端設(shè)備、數(shù)據(jù)電路設(shè)備、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)三部分組成，如圖所示。,數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)1.1.2 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)模型 數(shù)據(jù)通信,數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ),1.1.2,

6、,數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)模型,,一個(gè)理想的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)模型要具備三要素，即信源、信道和信宿，如下（,a,）圖所示。而一個(gè)現(xiàn)實(shí)的通信系統(tǒng)通常由信源、信道、信宿以及噪聲組成，如下（,b,）圖所示。,數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)1.1.2 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)模型 一個(gè)理想的,數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ),1.1.3,,數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的性能指標(biāo),1.,傳輸速率,傳輸速率是指在單位時(shí)間內(nèi)傳輸?shù)男畔⒘俊鬏斔俾史譃閮煞N：數(shù)據(jù)傳輸速率和碼元傳輸速率。,1,）數(shù)據(jù)傳輸速率,數(shù)據(jù)傳輸速率（,R,b,）簡稱傳輸率，又稱數(shù)據(jù)速率、比特率，它表示單位時(shí)間（每秒）內(nèi)傳輸實(shí)際信息的比特?cái)?shù)，單位為比特／秒，記為,bit/s,、,b/s,、,bps,。比特在信

7、息理論中作為信息量的度量單位。一般在數(shù)據(jù)通信中，如果使用,1,和,0,的概率是相同的，則每個(gè),1,和,0,就是一個(gè)比特的信息量。如果一個(gè)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)每秒傳輸,9 600 bit,，則它的傳輸率,R,b,＝,9 600 b/s,。,2,）碼元傳輸速率,碼元傳輸速率（,R,B,）簡稱傳碼率，又稱符號速率、碼元速率、波特率、調(diào)制速率，它表示單位時(shí)間內(nèi)（每秒）信道上實(shí)際傳輸碼元的個(gè)數(shù)，單位是波特（,Baud,），常用符號,B,來表示。,數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)1.1.3 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的性能指標(biāo)1.傳輸速率,數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ),1.1.3,,數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的性能指標(biāo),3,）碼元傳輸速率與數(shù)據(jù)傳輸速率之間的關(guān)系,

8、碼元傳輸速率僅僅表示單位時(shí)間內(nèi)傳送的碼元數(shù)目，碼元傳輸速率沒有限定這段時(shí)間內(nèi)的碼元應(yīng)具有的信號狀態(tài)數(shù)。而碼元信號狀態(tài)數(shù)決定了一個(gè)碼元所攜帶的二進(jìn)制數(shù)據(jù)量，如碼元狀態(tài)數(shù)為,2,，則它攜帶,1,位二進(jìn)制數(shù)據(jù)；碼元狀態(tài)數(shù)為,4,，則它攜帶,2,位二進(jìn)制數(shù)據(jù)。所以計(jì)算數(shù)據(jù)傳輸速率時(shí)，必須要考慮一個(gè)碼元所攜帶的二進(jìn)制信息量。,數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)1.1.3 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的性能指標(biāo)3）碼元傳輸,數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ),1.1.3,,數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的性能指標(biāo),2.,信道帶寬,帶寬（,band width,）通常指信道中傳輸?shù)男盘栐诓皇д娴那闆r下所占用的頻帶寬度，通常稱為信道的通頻帶。對于模擬信號而言，帶寬又稱為頻寬。帶寬的單

9、位是赫茲（,Hz,）。信道帶寬是由信道的物理特性所決定的，例如，電話線路的頻率范圍為,300,～,3 400 Hz,，則它的帶寬為,300,～,3 400 Hz,。,數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)1.1.3 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的性能指標(biāo)2.信道帶寬,數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ),1.1.3,,數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的性能指標(biāo),3.,信噪比,信號在傳輸過程中不可避免地要受到噪聲的影響，信噪比是用來描述在此過程中信號受噪聲影響程度的量，它是衡量傳輸系統(tǒng)性能的重要指標(biāo)之一。信噪比通常是指某一點(diǎn)上的信號功率與噪聲功率之比，可用下面的公式表示信噪比。,數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)1.1.3 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的性能指標(biāo)3.信噪比,數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ),1.1.3,,數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)

10、的性能指標(biāo),,誤碼率是衡量數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)在正常工作情況下的傳輸可靠性的指標(biāo)，它定義為二進(jìn)制數(shù)據(jù)傳輸時(shí)出錯(cuò)的概率。假設(shè)傳輸?shù)亩M(jìn)制數(shù)據(jù)總數(shù)為,N,位，其中出錯(cuò)的位數(shù)為,N,e,，則誤碼率表示為,數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)1.1.3 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的性能指標(biāo) 誤碼,數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ),1.1.4,,數(shù)據(jù)傳輸方式,1.,并行通信方式,并行通信傳輸中有多個(gè)數(shù)據(jù)位，同時(shí)在兩個(gè)設(shè)備之間傳輸。發(fā)送設(shè)備將這些數(shù)據(jù)位通過對應(yīng)的數(shù)據(jù)線傳送給接收設(shè)備，還可附加一位數(shù)據(jù)校驗(yàn)位。接收設(shè)備可同時(shí)接收到這些數(shù)據(jù)，不需要做任何變換就可直接使用。并行通信方式的示意圖如圖所示。,數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)1.1.4 數(shù)據(jù)傳輸方式1.并行通信方式,數(shù)據(jù)通信

11、基礎(chǔ),1.1.4,,數(shù)據(jù)傳輸方式,2.,串行通信方式,采用串行通信方式傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)是一位一位地在通信線路上傳輸?shù)?，先由具有幾位總線的計(jì)算機(jī)內(nèi)的發(fā)送設(shè)備，將幾位并行數(shù)據(jù)經(jīng)并,—,串轉(zhuǎn)換設(shè)備轉(zhuǎn)換成串行方式，再逐位經(jīng)傳輸線路到達(dá)接收站的設(shè)備中，并在接收端將數(shù)據(jù)從串行方式重新轉(zhuǎn)換成并行方式，以供接收方使用。串行通信方式的示意圖如圖所示。,數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)1.1.4 數(shù)據(jù)傳輸方式2.串行通信方式,數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ),1.1.4,,數(shù)據(jù)傳輸方式,3.,串行通信的方向性結(jié)構(gòu),串行數(shù)據(jù)通信的方向性結(jié)構(gòu)有,3,種，即單工（,simplex mode,）、半雙工（,half,,duplex mode,）和全雙工（

12、,full,,duplex mode,），如圖所示。,數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)1.1.4 數(shù)據(jù)傳輸方式3.串行通信的方向性結(jié),數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ),2.1.1,,電路交換,1.2,數(shù)據(jù)交換技術(shù),1.,電路交換的,3,個(gè)過程,數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)2.1.1 電路交換1.2 數(shù)據(jù)交換技術(shù)1.電,數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ),2.1.1,,電路交換,2.,電路交換技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn),1,）優(yōu)點(diǎn),電路交換技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是：數(shù)據(jù)傳輸可靠、迅速，數(shù)據(jù)不會丟失且保持原來的序列。,2,）缺點(diǎn),電路交換技術(shù)的缺點(diǎn)是：在數(shù)據(jù)傳送之前必須先建立一條專用通道，在通道拆除之前，一直由一對用戶完全占用；對于猝發(fā)式的通信，交換效率不高。因此，該技術(shù)適用于系統(tǒng)間要求高

13、質(zhì)量傳輸大量數(shù)據(jù)的情況。,數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)2.1.1 電路交換2.電路交換技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn),數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ),1.2.2,,報(bào)文交換,,每個(gè)結(jié)點(diǎn)在收到整個(gè)報(bào)文并檢查無誤后，就暫存該報(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)。因此，端與端之間無須預(yù)先通過呼叫建立連接。,一個(gè)報(bào)文在每個(gè)結(jié)點(diǎn)的延遲時(shí)間等于接收報(bào)文所需的時(shí)間與向下一個(gè)結(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)所需的排隊(duì)延遲時(shí)間之和。報(bào)文交換時(shí)序圖如圖所示。,數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)1.2.2 報(bào)文交換 每個(gè)結(jié)點(diǎn)在收到整個(gè),數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ),1.2.2,,報(bào)文交換,2.,報(bào)文交換的優(yōu)點(diǎn),（,1,）報(bào)文交換不需要為通信雙方預(yù)先建立一條專用的通信線路，不存在連

14、接建立延時(shí)，用戶可隨時(shí)發(fā)送報(bào)文。,（,2,）由于報(bào)文交換技術(shù)采用“存儲,—,轉(zhuǎn)發(fā)”的傳輸方式，在報(bào)文交換中便于設(shè)置代碼檢驗(yàn)和數(shù)據(jù)重發(fā)設(shè)施，加之交換結(jié)點(diǎn)還具有路徑選擇功能，就可以做到某條傳輸路徑發(fā)生故障時(shí)，重新選擇另一條路徑傳輸數(shù)據(jù)，提高了傳輸?shù)目煽啃?；在存儲轉(zhuǎn)發(fā)中容易實(shí)現(xiàn)代碼轉(zhuǎn)換和速率匹配，甚至收發(fā)雙方可以不同時(shí)處于可用狀態(tài)，這樣就便于類型、規(guī)格和速度不同的計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行通信；提供多目標(biāo)服務(wù)，即一個(gè)報(bào)文可以同時(shí)發(fā)送到多個(gè)目的地址，這在電路交換中是很難實(shí)現(xiàn)的；允許建立數(shù)據(jù)傳輸?shù)膬?yōu)先級，使優(yōu)先級高的報(bào)文優(yōu)先交換。,（,3,）通信雙方不是固定占有一條通信線路，而是在不同的時(shí)間一段一段地部分占有這

15、條物理通路，因而大大提高了通信線路的利用率。,數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)1.2.2 報(bào)文交換2.報(bào)文交換的優(yōu)點(diǎn),數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ),1.2.2,,報(bào)文交換,3.,報(bào)文交換的缺點(diǎn),（,1,）數(shù)據(jù)進(jìn)入交換結(jié)點(diǎn)后要經(jīng)歷“存儲,—,轉(zhuǎn)發(fā)”這一過程，從而引起轉(zhuǎn)發(fā)延時(shí)（包括接收報(bào)文、檢驗(yàn)正確性、排隊(duì)、發(fā)送時(shí)間等），而且網(wǎng)絡(luò)的通信量越大，造成的延時(shí)就越大，因此，報(bào)文交換的實(shí)時(shí)性差，不適合傳送實(shí)時(shí)或交互式業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)。,（,2,）報(bào)文交換只適用于數(shù)字信號。,（,3,）由于報(bào)文長度沒有限制，而每個(gè)中間結(jié)點(diǎn)都要完整地接收傳來的整個(gè)報(bào)文，當(dāng)輸出線路不空閑時(shí)，還可能要存儲幾個(gè)完整報(bào)文等待轉(zhuǎn)發(fā)，要求網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)結(jié)點(diǎn)有較大的緩沖區(qū)。,數(shù)

16、據(jù)通信基礎(chǔ)1.2.2 報(bào)文交換3.報(bào)文交換的缺點(diǎn),數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ),1.1.3,,分組交換,數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)1.1.3 分組交換,數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ),1.1.3,,分組交換,1.,虛電路分組交換,在虛電路分組交換（,virtual circuit packet switching,）中，為了進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，網(wǎng)絡(luò)的源結(jié)點(diǎn)和目的結(jié)點(diǎn)之間要先建一條邏輯通路。每個(gè)分組除了包含數(shù)據(jù)外，還包含一個(gè)虛電路標(biāo)識符，用于標(biāo)識這個(gè)虛電路。,在虛電路分組交換方式中，數(shù)據(jù)傳輸過程與電路交換方式類似，也是分成,3,個(gè)階段：建立連接、數(shù)據(jù)傳輸和拆除連接。,數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)1.1.3 分組交換1.虛電路分組交換,數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ),1.1

17、.3,,分組交換,2.,數(shù)據(jù)報(bào)分組交換,數(shù)據(jù)報(bào)分組交換與報(bào)文交換類似，只不過是把報(bào)文分成若干組，分組的長度由網(wǎng)絡(luò)決定。在數(shù)據(jù)報(bào)分組交換中，每個(gè)分組的傳送是單獨(dú)進(jìn)行處理的。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)所儲存的路由信息，找出一個(gè)合適的路由，把數(shù)據(jù)報(bào)直接發(fā)送到下一結(jié)點(diǎn)。,數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)1.1.3 分組交換2.數(shù)據(jù)報(bào)分組交換,數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ),1.2.4,,三種交換技術(shù)的比較,不同的交換技術(shù)應(yīng)用于不同的場合，總結(jié)如下：,（,1,）數(shù)據(jù)報(bào)分組交換適用于短報(bào)文交換，虛電路分組交換適用于長報(bào)文交換。,（,2,）兩結(jié)點(diǎn)間的

18、負(fù)載較重且持續(xù)時(shí)間較長時(shí)，租用線路、采取線路交換的方式是很合算的。,（,3,）在交互性要求較高的場合下，報(bào)文交換是不合適的。,（,4,）分組交換技術(shù)在局域網(wǎng)和公用數(shù)據(jù)網(wǎng)中都有很多應(yīng)用。,數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)1.2.4 三種交換技術(shù)的比較不同的交換技術(shù)應(yīng),數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ),1.2.4,,三種交換技術(shù)的比較,三種數(shù)據(jù)交換技術(shù)總結(jié)如下：,（,1,）電路交換：在數(shù)據(jù)傳送之前需建立一條物理通路，在線路被釋放之前，該通路將一直被一對用戶完全占有。,（,2,）報(bào)文交換：報(bào)文從發(fā)送方傳送到接收方采用存儲轉(zhuǎn)發(fā)的方式。在傳送報(bào)文時(shí)，只占用一段通路（在交換結(jié)點(diǎn)中需要緩沖存儲，報(bào)文需要排隊(duì)），因此，這種方式不滿足實(shí)時(shí)通信

19、的要求。,（,3,）分組交換：此方式與報(bào)文交換類似，但報(bào)文被分成組傳送，并規(guī)定了分組的最大長度，到達(dá)目的地后需重新將分組組裝成報(bào)文。,數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)1.2.4 三種交換技術(shù)的比較三種數(shù)據(jù)交換技術(shù),數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ),1.2.4,,三種交換技術(shù)的比較,三種交換方式的比較如圖所示。,數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)1.2.4 三種交換技術(shù)的比較三種交換方式的比,數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ),1.3.1,,數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的模擬信號編碼,1.3,數(shù)據(jù)編碼與同步,,為了利用廉價(jià)的公共電話交換網(wǎng)實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)之間的遠(yuǎn)程通信，必須將發(fā)送端的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成能夠在公共電話網(wǎng)上傳輸?shù)囊纛l信號，經(jīng)傳輸后再在接收端將音頻信號逆轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的數(shù)字信號。實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號與模擬信

20、號相互轉(zhuǎn)換的設(shè)備稱做調(diào)制解調(diào)器（,modem,）。調(diào)制解調(diào)器在遠(yuǎn)程通信系統(tǒng)中的應(yīng)用如圖所示。,數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)1.3.1 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的模擬信號編碼1.3 數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ),1.3.1,,數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的模擬信號編碼,1.,數(shù)字調(diào)制的基本形式,數(shù)字調(diào)制的,3,種基本形式為移幅鍵控法（,ASK,）、移頻鍵控法（,FSK,）、移相鍵控法（,PSK,）。采用這,3,種方法對二進(jìn)制數(shù)串,10110010,調(diào)制的波形時(shí)序圖如圖所示。,數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)1.3.1 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的模擬信號編碼1.數(shù)字調(diào)制,數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ),1.3.1,,數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的模擬信號編碼,2.,公共電話交換網(wǎng)中使用調(diào)制解調(diào)器的必要性,公共電話交換網(wǎng)是一種

21、頻帶模擬信道，音頻信號頻帶為,300,～,3 400 Hz,，而數(shù)字信號帶寬為零至幾千兆赫茲。若不加任何措施，利用模擬信道來傳輸數(shù)字信號，必定出現(xiàn)極大的失真和差錯(cuò)。所以要想在公共電話網(wǎng)上傳輸數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，必須將數(shù)字信號頻帶變換成電話網(wǎng)所允許的音頻頻帶范圍,300,～,3 400 Hz,。,數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)1.3.1 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的模擬信號編碼2.公共電話,數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ),1.3.2,,數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字信號編碼,1.,不歸零碼,不歸零（,non,,return to zero,，,NRZ,）碼的特點(diǎn)是在一個(gè)碼元周期內(nèi)電平保持不變，電脈沖之間無間隔。不歸零碼可分為單極性不歸零碼和雙極性不歸零碼兩種。,數(shù)據(jù)

22、通信基礎(chǔ)1.3.2 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字信號編碼1.不歸零碼,數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ),1.3.2,,數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字信號編碼,2.,歸零碼,歸零（,return to zero,，,RZ,）碼的特點(diǎn)是只在碼元周期內(nèi)持續(xù)一段時(shí)間的高低電平，其余時(shí)間則為零電平，相鄰脈沖之間必定留有零電平的間隔。歸零碼可分為單極性歸零碼和雙極性歸零碼兩種。,數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)1.3.2 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字信號編碼2.歸零碼,數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ),1.3.2,,數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字信號編碼,3.,曼徹斯特編碼,曼徹斯特（,manchester,）編碼是一種自同步編碼方法，自同步法是指能從數(shù)據(jù)信號波形中提取同步信號的方法。曼徹斯特編碼常用于以太網(wǎng)（,E

23、thernet,）傳輸，另外還有差分曼徹斯特（,differential manchester,）編碼，常用在,FDDI,中。,（,1,）曼徹斯特編碼：每一位的中間都有一次跳變，該跳變既作為時(shí)鐘信號，又作為數(shù)據(jù)信號；從高到低跳變表示,1,，從低到高跳變表示,0,。,（,2,）差分曼徹斯特編碼：每一位中間的跳變僅提供時(shí)鐘定時(shí)，而用每位開始時(shí)，有跳變?yōu)?0,，無跳變?yōu)?1,。,數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)1.3.2 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字信號編碼3.曼徹斯特,數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ),1.3.2,,數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字信號編碼,曼徹斯特編碼和差分曼徹斯特編碼的時(shí)序圖如圖所示。,數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)1.3.2 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字信號編碼曼徹斯特編碼,

24、數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ),1.3.3,,模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字信號編碼,1.,脈碼調(diào)制,脈碼調(diào)制是以采樣定理為基礎(chǔ)，對連續(xù)變化的模擬信號進(jìn)行周期性采樣，利用大于等于有效信號最高頻率或其帶寬兩倍的采樣頻率，通過低通濾波器從這些采樣中重新構(gòu)造出原始信號。采樣定理的公式為,數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)1.3.3 模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字信號編碼1.脈碼調(diào)制,數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ),1.3.3,,模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字信號編碼,2.,模擬信號數(shù)字化的步驟,,PCM,對模擬信號的數(shù)字化分為,3,個(gè)步驟，如圖所示。,（,1,）采樣：以采樣頻率,F,s,把模擬信號的值采出，把模擬信號變換成時(shí)間上離散的抽樣信號，即用一系列在時(shí)間上等間隔出現(xiàn)的脈沖調(diào)幅信號來代替原來

25、的模擬信號。,（,2,）量化：使連續(xù)模擬信號變?yōu)闀r(shí)間軸上的離散值，量化就是將采樣點(diǎn)處測得的信號幅值分級取整的過程。,（,3,）編碼：將量化后的整數(shù)值用二進(jìn)制數(shù)表示。,數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)1.3.3 模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字信號編碼2.模擬信號,數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ),1.3.4,,多路復(fù)用技術(shù),1.,頻分多路復(fù)用,在物理信道的可用帶寬超過單個(gè)原始信號所需帶寬的情況下，可將該物理信道的總帶寬分割成若干個(gè)與傳輸單個(gè)信號帶寬相同（或略寬）的子信道，每個(gè)子信道傳輸一路信號，這就是頻分多路復(fù)用（,frequency division multiplexing,，,FDM,）。,數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)1.3.4 多路復(fù)用技術(shù)1.頻分多路復(fù)

26、用,數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ),1.3.4,,多路復(fù)用技術(shù),2.,時(shí)分多路復(fù)用,時(shí)分多路復(fù)用不僅僅能傳輸數(shù)字信號，還可以同時(shí)交叉?zhèn)鬏斈M信號。時(shí)分多路復(fù)用的原理如圖所示。,數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)1.3.4 多路復(fù)用技術(shù)2.時(shí)分多路復(fù)用,數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ),1.3.4,,多路復(fù)用技術(shù),3.,波分多路復(fù)用,波分多路復(fù)用（,wavelength division multiplexing,，,WDM,）實(shí)際上是頻分多路復(fù)用的一個(gè)變種。它除了復(fù)用和解復(fù)用以及采用光纖作為傳輸介質(zhì)以外，在概念上與頻分多路復(fù)用相同，但它比頻分多路復(fù)用更有效。在波分多路復(fù)用中，兩根光纖連接到一個(gè)棱柱或光柵上，每根光纖的能量處于不同的波段。兩

27、束光信號通過棱柱或光柵，合成到一根共享光纖上，傳送到遠(yuǎn)方的目的地，然后再將它們分解開來。波分多路復(fù)用的原理如圖所示。,數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)1.3.4 多路復(fù)用技術(shù)3.波分多路復(fù)用,數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ),1.3.5,,同步和異步通信,1.,異步傳輸,異步傳輸?shù)墓ぷ髟硎牵好總魉?1,個(gè)字符（,7,位或,8,位）都要在這個(gè)字符碼前加,1,位起始位“,0”,，以表示字符代碼的開始；在字符代碼和校驗(yàn)碼后面加,1,位、,1.5,位或,2,位停止位“,1”,，表示字符結(jié)束。接收方根據(jù),1,至,0,的跳變來判斷一個(gè)新字符的開始，從而起到通信雙方同步的作用。,數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)1.3.5 同步和異步通信1.異步傳輸,數(shù)據(jù)通

28、信基礎(chǔ),1.3.5,,同步和異步通信,,異步方式的實(shí)現(xiàn)比較容易，但每傳輸一個(gè)字符都需要多使用,2,～,3,位冗余位，所以適合于低速通信。下圖是采用異步傳輸方式發(fā)送數(shù)據(jù),00110110,的示意圖。,數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)1.3.5 同步和異步通信 異步方式的實(shí),數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ),1.3.5,,同步和異步通信,2.,同步傳輸,同步傳輸方式的信息格式是一組字符或一個(gè)二進(jìn)制位組成的數(shù)據(jù)塊（幀）。對于這些數(shù)據(jù)，不需要附加起始位和停止位，而是在發(fā)送一組字符或數(shù)據(jù)塊之前先發(fā)送一個(gè)同步字符,SYN,（以,00010110,表示）或一個(gè)同步字節(jié)（以,01111110,表示），用于接收方進(jìn)行同步檢測，從而使收發(fā)雙方

29、進(jìn)入同步狀態(tài)。在同步字符或字節(jié)之后，可以連續(xù)發(fā)送任意多個(gè)字符或數(shù)據(jù)塊，發(fā)送數(shù)據(jù)完畢后，再使用同步字符或字節(jié)來標(biāo)識整個(gè)發(fā)送過程的結(jié)束。,數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)1.3.5 同步和異步通信2.同步傳輸,數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ),1.3.5,,同步和異步通信,,在同步傳輸時(shí)，由于發(fā)送方和接收方將整個(gè)字符組作為一個(gè)單位傳送，且附加位又非常少，數(shù)據(jù)傳輸?shù)男实玫教岣摺Ｋ赃@種方法一般用在高速傳輸數(shù)據(jù)的系統(tǒng)中，如計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)通信。同步傳輸方式的原理如圖所示。,數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)1.3.5 同步和異步通信 在同步傳輸時(shí),數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ),1.3.5,,同步和異步通信,1,）同步傳輸中的位同步,同步傳輸方式要求收發(fā)雙方之間的時(shí)鐘嚴(yán)格同步，而使用同步字符或同步字節(jié)，只能同步接收數(shù)據(jù)幀。只有保證接收端接收的每一比特都與發(fā)送端發(fā)送的每一比特保持一致，接收方才能正確接收數(shù)據(jù)，這就要使用位同步的方法。,2,）同步通信的特點(diǎn),由于每次只傳輸一個(gè)數(shù)據(jù)幀，用于同步的通信開銷小，所以傳輸效率高。,由于既要保證收發(fā)雙方之間的時(shí)鐘同步，又要保證數(shù)據(jù)的正確傳輸，所以同步通信對傳輸設(shè)備的要求高。,數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)1.3.5 同步和異步通信1）同步傳輸中的位同,,,,,,,謝謝觀看！,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與應(yīng)用,謝謝觀看！計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與應(yīng)用,45,