第2章 數(shù)據(jù)通信關(guān)鍵技術(shù)

1、第第2 2章章 數(shù)據(jù)通信關(guān)鍵技術(shù)數(shù)據(jù)通信關(guān)鍵技術(shù)1.1.正文主要介紹正文主要介紹主要介紹數(shù)據(jù)通信關(guān)鍵技術(shù)，如傳輸技術(shù)、復(fù)用技術(shù)、交換技術(shù)、同步技術(shù)、復(fù)接技術(shù)、差錯(cuò)控制技術(shù)等。2.2.閱讀材料介紹閱讀材料介紹字符編碼常識(shí)、數(shù)據(jù)編碼技術(shù)、數(shù)據(jù)加密技術(shù)、藍(lán)牙通信技術(shù)、主要接口標(biāo)準(zhǔn)、通用串行總線USB、1394火線接口。2.1 2.1 數(shù)據(jù)通信傳輸技術(shù)數(shù)據(jù)通信傳輸技術(shù)2.1.1 2.1.1 基帶傳輸技術(shù)基帶傳輸技術(shù)1.1.基帶傳輸概述基帶傳輸概述基帶指未經(jīng)調(diào)制變換的信號(hào)所占的頻帶。基帶傳輸需解決的問(wèn)題矩形脈沖表現(xiàn)信號(hào)的形式有多種，須選擇適合信道傳輸?shù)幕鶐盘?hào)碼型。信號(hào)在基帶傳輸系統(tǒng)中傳輸，會(huì)受到系統(tǒng)中

2、各種器件傳輸特性的影響，給基帶信號(hào)帶來(lái)干擾和失真，產(chǎn)生誤碼 。2.1.1 2.1.1 基帶傳輸技術(shù)基帶傳輸技術(shù)2 2基帶傳輸系統(tǒng)基帶傳輸系統(tǒng)利用數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)直接傳送基帶信號(hào)，這種數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)稱基帶傳輸系統(tǒng)，如下圖所示。碼型編碼器。碼型編碼器。將數(shù)據(jù)終端輸出的數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換成適合信道傳輸?shù)拇a型。2.1.1 2.1.1 基帶傳輸技術(shù)基帶傳輸技術(shù)發(fā)送濾波器。發(fā)送濾波器。將編碼后的基帶信號(hào)進(jìn)行波形變換，使信號(hào)波形與信道匹配，減少碼間串?dāng)_，同時(shí)有利于同步提取和采樣判決。信道。信道。多為有線信道，信道特性隨機(jī)變化，還會(huì)引入額外的噪聲。接收濾波器。接收濾波器。濾除帶外噪聲，對(duì)信道特性均衡，使輸出的基帶波形無(wú)碼

3、間干擾，有利于采樣判決。再生判決器。再生判決器。位同步脈沖控制下對(duì)信號(hào)波形采樣，并按照判決準(zhǔn)則恢復(fù)原始基帶信號(hào)。2.1.2 2.1.2 頻帶傳輸技術(shù)頻帶傳輸技術(shù)1.1.頻帶傳輸概述頻帶傳輸概述頻帶傳輸把數(shù)字信號(hào)進(jìn)行調(diào)制交換，成為能在公用電話網(wǎng)（PSTN）傳輸?shù)哪M信號(hào)，傳輸?shù)浇邮斩撕?，再由調(diào)制解調(diào)器將該音頻信號(hào)變換成原來(lái)的電信號(hào)。頻帶傳輸克服了長(zhǎng)途電話線路不能直接傳輸基帶信號(hào)的缺點(diǎn)，還能實(shí)現(xiàn)多路復(fù)用，提高通信線路利用率。2.1.2 2.1.2 頻帶傳輸技術(shù)頻帶傳輸技術(shù)2.2.頻帶傳輸系統(tǒng)頻帶傳輸系統(tǒng)頻帶傳輸系統(tǒng)如下圖所示。2.1.2 2.1.2 頻帶傳輸技術(shù)頻帶傳輸技術(shù)數(shù)據(jù)信號(hào)經(jīng)發(fā)送低通濾波器

4、形成基帶信號(hào)，再經(jīng)調(diào)制和發(fā)送帶通濾波器形成適合信道傳輸?shù)念l帶信號(hào)，送入信道；接收帶通濾波器去除信道中的帶外噪聲，信號(hào)進(jìn)入解調(diào)，恢復(fù)出基帶信號(hào)，接收低通濾波器作用是除去解調(diào)中出現(xiàn)的高次產(chǎn)物并有基帶波形形成的功能，最后將恢復(fù)的基帶信號(hào)送入采樣判決電路，恢復(fù)出數(shù)據(jù)信號(hào)。2.2 2.2 數(shù)據(jù)通信復(fù)用技術(shù)數(shù)據(jù)通信復(fù)用技術(shù)2.2.1 2.2.1 多路復(fù)用概述多路復(fù)用概述1.1.多路復(fù)用必要性多路復(fù)用必要性多路復(fù)用技術(shù)能在同一傳輸介質(zhì)上“同時(shí)”傳輸多路信號(hào)，顯著提高系統(tǒng)傳輸能力，擴(kuò)大容量、降低成本，實(shí)質(zhì)是物理信道共享。通過(guò)將彼此無(wú)關(guān)的低速率信號(hào)按一定的方法和規(guī)則合并成一路復(fù)用信號(hào)，并在一條公用信道傳輸，到達(dá)

5、接收端后再進(jìn)行分離，包括復(fù)合、傳輸和分離3個(gè)過(guò)程。2.2.1 2.2.1 多路復(fù)用概述多路復(fù)用概述圖2-4 多路復(fù)用技術(shù)示意圖2.2.1 2.2.1 多路復(fù)用概述多路復(fù)用概述2.2.多路復(fù)用基本原理多路復(fù)用基本原理多路復(fù)用理論依據(jù)是信號(hào)的分割原理。實(shí)現(xiàn)信號(hào)分割的基礎(chǔ)是信號(hào)間的差別，這種差別可以體現(xiàn)頻率、時(shí)間等參量上。物理信道可用帶寬超過(guò)單個(gè)信號(hào)所需帶寬時(shí)，可將該物理信道的總帶寬分割成若干個(gè)固定帶寬的子信道，并利用每個(gè)子信道傳輸一路信號(hào)，達(dá)到多路信號(hào)共用一個(gè)信道，或多路信號(hào)組合在一條物理信道傳輸?shù)哪康摹?.2.1 2.2.1 多路復(fù)用概述多路復(fù)用概述多路復(fù)用實(shí)質(zhì)是研究如何將有限的通信資源在多個(gè)用

6、戶間進(jìn)行有效切割、分配，在保證多用戶通信質(zhì)量的同時(shí)盡可能地降低系統(tǒng)的復(fù)雜度并獲得較高系統(tǒng)容量的技術(shù)，常用的有FDMA、TDMA、CDMA、WDMA。 2.2.2 2.2.2 頻分多路復(fù)用頻分多路復(fù)用1 1FDMAFDMA概述概述按頻率分割信號(hào)的方法稱頻分復(fù)用，是模擬通信主要手段?；驹恚夯驹恚翰煌瑐鬏斆襟w具有不同的帶寬，F(xiàn)DMA對(duì)整個(gè)物理信道的可用帶寬進(jìn)行分割，利用載波調(diào)制技術(shù)實(shí)現(xiàn)原始信號(hào)頻譜遷移，使多路信號(hào)在整個(gè)物理信道帶寬允許范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)頻譜上的不重疊，實(shí)現(xiàn)信道共用。2.2.2 2.2.2 頻分多路復(fù)用頻分多路復(fù)用圖2-6 FDMA原理框圖2.2.2 2.2.2 頻分多路復(fù)用頻分多路復(fù)

7、用2 2FDMAFDMA特點(diǎn)特點(diǎn)FDMA是應(yīng)用最早的一種多路復(fù)用技術(shù)，多用于模擬通信系統(tǒng)。優(yōu)點(diǎn)是技術(shù)成熟，易于實(shí)現(xiàn)，能充分利用信道帶寬。存在以下局限性：信道的非線性失真改變了實(shí)際的頻率特性，易造成鄰路信號(hào)干擾；保護(hù)頻帶占用一定的信道帶寬，降低了信道復(fù)用率；所需設(shè)備隨復(fù)用數(shù)量的增多而增加，小型化困難；不能提供差錯(cuò)控制技術(shù)。2.2.3 2.2.3 時(shí)分多路復(fù)用時(shí)分多路復(fù)用1 1TDMATDMA概述概述TDMA指信道達(dá)到的數(shù)據(jù)傳輸率大于各路信號(hào)的數(shù)據(jù)傳輸率總和時(shí)，可以將使用信道的時(shí)間分成一個(gè)個(gè)的時(shí)間片（時(shí)隙），按一定規(guī)則將這些時(shí)間片輪流分配給各路信號(hào)，每路信號(hào)只能在特定時(shí)間片內(nèi)獨(dú)占信道傳輸，所以信號(hào)

8、間不會(huì)互相干擾。該技術(shù)主要用于數(shù)字通信。2.2.3 2.2.3 時(shí)分多路復(fù)用時(shí)分多路復(fù)用圖2-8 TDMA示意圖2.2.3 2.2.3 時(shí)分多路復(fù)用時(shí)分多路復(fù)用2 2TDMATDMA特點(diǎn)特點(diǎn)TDMATDMA的優(yōu)點(diǎn)的優(yōu)點(diǎn)：抗干擾能力強(qiáng)，避免了FDMA固有的互調(diào)干擾；不存在頻率分配問(wèn)題，對(duì)時(shí)隙的管理、分配通常比對(duì)頻率的管理、分配容易且經(jīng)濟(jì)，便于動(dòng)態(tài)分配信道，故頻譜利用率高；采用語(yǔ)音檢測(cè)等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)有語(yǔ)音時(shí)分配時(shí)隙，無(wú)語(yǔ)音時(shí)不分配時(shí)隙，進(jìn)一步提高系統(tǒng)容量；TDMA的發(fā)射、接收均在不同時(shí)隙，所以無(wú)須雙工器。2.2.3 2.2.3 時(shí)分多路復(fù)用時(shí)分多路復(fù)用TDMATDMA的局限性的局限性：為消除碼間干擾

9、的影響，需采用自適應(yīng)均衡技術(shù)；系統(tǒng)須精確定時(shí)、同步，保證各終端的信號(hào)不發(fā)生重疊或混淆，才能準(zhǔn)確地在指定時(shí)隙接收信號(hào)；用于同步控制的開(kāi)銷較大。2.2.4 2.2.4 碼分多路復(fù)用碼分多路復(fù)用1 1CDMACDMA原理原理CDMA信道從頻域或時(shí)域看都是重疊的，可占有相同頻段和時(shí)間。CDMA中，每一比特時(shí)間被分割成m個(gè)短的碼片。每個(gè)站使用唯一的m位碼片序列。發(fā)送站傳輸數(shù)字“1”時(shí)，就發(fā)送該碼片序列；發(fā)送數(shù)字“0”時(shí)，發(fā)送該碼片序列的反碼。這樣就實(shí)現(xiàn)了站點(diǎn)傳輸碼型唯一性。接收站須已知發(fā)送站碼片序列，才可分離出信號(hào)。2.2.4 2.2.4 碼分多路復(fù)用碼分多路復(fù)用圖2-114路CDMA原理框圖2.2.4

10、 2.2.4 碼分多路復(fù)用碼分多路復(fù)用2 2CDMACDMA特點(diǎn)特點(diǎn)CDMA系統(tǒng)的許多用戶共享同一頻率。通信容量大。容量的軟件性。信號(hào)被擴(kuò)展在一個(gè)較寬頻譜上，可以減少多徑衰落。CDMA系統(tǒng)中，信道數(shù)據(jù)速率很高，碼片時(shí)長(zhǎng)很短，通常比信道的時(shí)延擴(kuò)展小得多。2.2.4 2.2.4 碼分多路復(fù)用碼分多路復(fù)用3 3FDMAFDMA、TDMATDMA、CDMACDMA比較比較FDMA獨(dú)占頻率而共享時(shí)間，以不同頻率信道實(shí)現(xiàn)通信；TDMA獨(dú)占時(shí)隙而共享頻率，以不同時(shí)隙實(shí)現(xiàn)通信；CDMA頻率和時(shí)間資源均共享，以不同代碼序列實(shí)現(xiàn)通信。2.2.5 2.2.5 波分多路復(fù)用波分多路復(fù)用1 1WDMAWDMA原理原理W

11、DMA根據(jù)各信道光波頻率或波長(zhǎng)的不同，將光纖的低損耗窗口劃分成若干信道，把光波作為信號(hào)載波。發(fā)送端，采用合波器將不同波長(zhǎng)的信號(hào)光載波合并起來(lái)經(jīng)一根光纖傳輸；接收端，采用分波器將不同波長(zhǎng)、承載不同信號(hào)的光載波分開(kāi)的復(fù)用方式。2.2.5 2.2.5 波分多路復(fù)用波分多路復(fù)用圖2-13WDMA系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖WDMAWDMA特點(diǎn)：特點(diǎn)：系統(tǒng)可靠性高；超大容量傳輸；節(jié)約光纖資源；各信道透明傳輸，平滑升級(jí)、擴(kuò)容；可組成全光網(wǎng)絡(luò)。2.3 2.3 數(shù)據(jù)通信交換技術(shù)數(shù)據(jù)通信交換技術(shù)2.3.1 2.3.1 交換技術(shù)概述交換技術(shù)概述交換是采用交換機(jī)或節(jié)點(diǎn)機(jī)，通過(guò)路由選擇技術(shù)在進(jìn)行通信的雙方建立物理的/邏輯的連接，形成一

12、條通信電路，實(shí)現(xiàn)通信雙方的信息傳輸和交換的一種技術(shù)。從通信資源分配角度看，交換就是按照某種方式動(dòng)態(tài)地分配傳輸線路資源的技術(shù)，是數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)核心?？梢哉f(shuō)，通信網(wǎng)是由交換設(shè)備、傳輸設(shè)備和用戶終端設(shè)備組成的。2.3.1 2.3.1 交換技術(shù)概述交換技術(shù)概述多個(gè)交換節(jié)點(diǎn)組成的通信網(wǎng)如下圖所示。2.3.1 2.3.1 交換技術(shù)概述交換技術(shù)概述通信交換系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)：通信交換系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)：具有交換功能的網(wǎng)絡(luò)稱為交換網(wǎng)絡(luò)，交換中心稱為交換節(jié)點(diǎn)。不論何種類型交換節(jié)點(diǎn)，都由交換網(wǎng)絡(luò)、通信接口、控制單元以及信令單元等。2.3.1 2.3.1 交換技術(shù)概述交換技術(shù)概述交換網(wǎng)絡(luò)交換網(wǎng)絡(luò)。主要是與硬件有關(guān)的交換結(jié)構(gòu)，提供

13、用戶通信接口間的連接。通信接口通信接口。通信接口分用戶接口和中繼接口兩種?？刂茊卧刂茊卧＝粨Q系統(tǒng)應(yīng)能在程序控制下完成大量接續(xù)連接，以確保服務(wù)質(zhì)量（QoS）。2.3.2 2.3.2 電路交換技術(shù)電路交換技術(shù)1.1.電路交換概述電路交換概述電路交換是最早用于信息通信的交換方式，是最簡(jiǎn)單的“端-端”通信方式。為通信雙方尋找并建立一條全程雙向的物理通路供傳輸信號(hào)，直至通信結(jié)束。電路交換屬于預(yù)分配電路資源，即一次接續(xù)期間，電路資源始終分配給一對(duì)用戶固定使用，不管這條電路有無(wú)信息傳輸，電路總被占用，直到雙方通信完畢拆除連接為止。2.3.2 2.3.2 電路交換技術(shù)電路交換技術(shù)2.2.電路交換過(guò)程電路交

14、換過(guò)程包括線路建立、信息傳輸、線路釋放。2.3.2 2.3.2 電路交換技術(shù)電路交換技術(shù)3.3.電路交換的特點(diǎn)電路交換的特點(diǎn)線路一旦接通，不會(huì)發(fā)生沖突。即使無(wú)任何信息傳輸，通信線路也只有特定用戶可以使用，不允許其他用戶共享。實(shí)時(shí)性好。除有限的傳輸延遲外，不再有其它延遲，具有較好的實(shí)時(shí)性。電路交換設(shè)備簡(jiǎn)單，可靠性和實(shí)時(shí)響應(yīng)能力都很好，適用于交互式會(huì)話類通信。用戶信息透明傳輸，要求收發(fā)雙方自動(dòng)進(jìn)行速率匹配。2.3.2 2.3.2 電路交換技術(shù)電路交換技術(shù)電路交換存在以下局限性：電路交換存在以下局限性：建立線路所需時(shí)間長(zhǎng)。通常1020s，對(duì)計(jì)算機(jī)通信等顯得相當(dāng)漫長(zhǎng)。線路利用率較低。對(duì)突發(fā)性通信不適應(yīng)

15、，系統(tǒng)效率低。電路交換方式很難適應(yīng)具有不同類型、不同規(guī)格、不同速率和不同編碼格式的計(jì)算機(jī)之間，或計(jì)算機(jī)與終端間的通信。2.3.3 2.3.3 報(bào)文交換技術(shù)報(bào)文交換技術(shù)1.1.報(bào)文交換概述報(bào)文交換概述它將用戶報(bào)文存儲(chǔ)于交換機(jī)的存儲(chǔ)器，當(dāng)所需輸出的電路空閑時(shí)，再將該報(bào)文發(fā)向接收交換機(jī)和用戶終端。又稱“存儲(chǔ)-轉(zhuǎn)發(fā)”。報(bào)文交換能有效提高中繼線和電路利用率，實(shí)現(xiàn)不同速率、不同協(xié)議、不同代碼終端間的數(shù)據(jù)通信。但網(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí)延大，且占用大量存儲(chǔ)空間，不適于安全性高、時(shí)延小的數(shù)據(jù)通信。2.3.3 2.3.3 報(bào)文交換技術(shù)報(bào)文交換技術(shù)報(bào)文交換原理框圖如下：控制器報(bào)文 A B存儲(chǔ)器 CAB12Cn12出線CnAB交

16、換機(jī)入線1、2的報(bào)文交換至出線n送出，n的報(bào)文由1送出入線2.3.3 2.3.3 報(bào)文交換技術(shù)報(bào)文交換技術(shù)2.2.主要優(yōu)點(diǎn)主要優(yōu)點(diǎn)各鏈路傳輸速率可不同，不必要求兩個(gè)端系統(tǒng)工作于相同的速率；傳輸中的差錯(cuò)控制可在各條鏈路上進(jìn)行，不必由端系統(tǒng)介入，簡(jiǎn)化了端設(shè)備；任何時(shí)刻某報(bào)文只占用一條鏈路的資源，通信雙方即使一直保持著通信連接關(guān)系，但只要不發(fā)送數(shù)據(jù)，就不占用任何通信資源，提高了網(wǎng)絡(luò)資源的共享程度和利用率。2.3.3 2.3.3 報(bào)文交換技術(shù)報(bào)文交換技術(shù)3.3.主要缺點(diǎn)主要缺點(diǎn)“存儲(chǔ)-轉(zhuǎn)發(fā)”增加了數(shù)據(jù)傳輸延遲；報(bào)文長(zhǎng)度未作規(guī)定，報(bào)文只能暫存在磁盤上，磁盤讀取占用了額外的時(shí)間；任何報(bào)文都必須排隊(duì)等待，不

17、同長(zhǎng)度的報(bào)文要求不同長(zhǎng)度的處理和傳輸時(shí)間；難以支持實(shí)時(shí)通信和交互式通信的要求；報(bào)文交換機(jī)要有高速處理能力和大的存儲(chǔ)器容量，設(shè)備費(fèi)用高。2.3.4 2.3.4 分組交換技術(shù)分組交換技術(shù)1.1.分組交換概述分組交換概述分組交換利用統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用原理，將一條數(shù)據(jù)鏈路復(fù)用成多個(gè)邏輯信道，最終構(gòu)成一條主叫、被叫用戶之間的信息傳輸通路，實(shí)現(xiàn)信息的分組傳輸。分組交換方式不以電路連接為目的，而是以信息分發(fā)為目的，要傳輸?shù)男畔⒉荒苤苯铀偷骄€路，而是要先加工處理。2.3.4 2.3.4 分組交換技術(shù)分組交換技術(shù)2.2.分組交換原理分組交換原理采用“存儲(chǔ)-轉(zhuǎn)發(fā)”技術(shù)將報(bào)文劃分成有固定格式的分組進(jìn)行交換、傳輸，每個(gè)分組

18、按一定格式附加源與目的地址，分組編號(hào)、分組起始、結(jié)束標(biāo)志、差錯(cuò)校驗(yàn)等信息，以分組形式在網(wǎng)絡(luò)中傳輸。分組傳送至本地交換機(jī)，先存儲(chǔ)起來(lái)，檢查目的地址，在本地分組交換機(jī)路由表中找到規(guī)定的發(fā)送通路，按允許的最大發(fā)送速率轉(zhuǎn)發(fā)。 2.3.4 2.3.4 分組交換技術(shù)分組交換技術(shù)分組交換原理示意圖如下：2.3.4 2.3.4 分組交換技術(shù)分組交換技術(shù)3.3.分組的分解過(guò)程分組的分解過(guò)程報(bào)文被分成3個(gè)分組，每個(gè)分組中的幀檢驗(yàn)序列表示用于分組差錯(cuò)控制的檢驗(yàn)序列。接入分組交換網(wǎng)的用戶終端設(shè)備有兩類：一類是分組型終端，它能按照分組格式收、發(fā)信息；另一類是一般終端，它只能按照傳統(tǒng)的報(bào)文格式收/發(fā)數(shù)據(jù)。由于在分組網(wǎng)內(nèi)配

19、備有分組裝拆功能的分組裝拆設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了不同類型的用戶終端互通。2.3.4 2.3.4 分組交換技術(shù)分組交換技術(shù)分組的分解過(guò)程如下： 2.3.4 2.3.4 分組交換技術(shù)分組交換技術(shù)4.4.分組交換特點(diǎn)分組交換特點(diǎn)（1 1）主要優(yōu)點(diǎn)）主要優(yōu)點(diǎn)線路利用率高。不同種類終端可以相互通信?？煽啃愿?，顯著降低誤碼率（10-9）。經(jīng)濟(jì)性好，降低了網(wǎng)內(nèi)設(shè)備的費(fèi)用。（2 2）主要缺點(diǎn)）主要缺點(diǎn)由網(wǎng)絡(luò)附加的傳輸信息多，對(duì)長(zhǎng)報(bào)文通信的傳輸效率較低；技術(shù)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜。2.3.4 2.3.4 分組交換技術(shù)分組交換技術(shù)5.5.電路交換與分組交換比較電路交換與分組交換比較電路交換是以電路連接為目的的交換方式，對(duì)應(yīng)于同步時(shí)分復(fù)用

20、，缺點(diǎn)是線路利用率低。分組交換是以信息分發(fā)為目的的交換方式，對(duì)應(yīng)異步時(shí)分復(fù)用，多個(gè)通信過(guò)程可共享一個(gè)信道。電路交換是“宏觀的”、“粗放的”，關(guān)注電路本身，不管傳輸?shù)男畔?；分組交換較“細(xì)致”、“精微”，對(duì)傳輸?shù)男畔⑦M(jìn)行管理。2.3.4 2.3.4 分組交換技術(shù)分組交換技術(shù)表2-2 電路交換與分組交換特性比較2.3.5 2.3.5 其它交換技術(shù)其它交換技術(shù)1 1ATMATM概述概述ATM以分組傳輸模式為基礎(chǔ)，綜合電路交換和分組交換的優(yōu)點(diǎn)，能實(shí)現(xiàn)高速、高吞吐量和高服務(wù)質(zhì)量的信息交換，具有高效的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)效率和復(fù)用技術(shù)，提供靈活的帶寬分配，能適應(yīng)任何類型的業(yè)務(wù)，不論速率高低、突發(fā)性大小、實(shí)時(shí)性要求和質(zhì)量

21、要求如何，網(wǎng)絡(luò)都按同時(shí)的模式來(lái)處理，真正做到了完全的業(yè)務(wù)綜合。2.3.5 2.3.5 其它交換技術(shù)其它交換技術(shù)2.ATM2.ATM主要優(yōu)點(diǎn)主要優(yōu)點(diǎn)簡(jiǎn)化了交換過(guò)程，采用易處理的固定信元格式，去除不必要的數(shù)據(jù)校驗(yàn)，速率高；采用有效的業(yè)務(wù)流量監(jiān)控機(jī)制，實(shí)時(shí)監(jiān)控網(wǎng)上信息，降低網(wǎng)絡(luò)擁塞；有效克服同步傳輸方式不能適應(yīng)任意速率業(yè)務(wù)、難以導(dǎo)入未知新業(yè)務(wù)的缺點(diǎn)；簡(jiǎn)化通信協(xié)議，交換節(jié)點(diǎn)不對(duì)信息進(jìn)行流量控制、差錯(cuò)控制，提高了傳輸、處理能力。2.3.5 2.3.5 其它交換技術(shù)其它交換技術(shù)3 3ATMATM參考模型參考模型基于ITU-T標(biāo)準(zhǔn)的ATM參考模型由控制面、用戶面和管理面組成。2.3.5 2.3.5 其它交換

22、技術(shù)其它交換技術(shù)控制面控制面。傳送信令及控制信息，如ATM呼叫和ATM連接的建立維持和釋放等信息的傳送和處理；用戶面用戶面。傳送用戶信息，提供用戶接口界面；管理面管理面。用于網(wǎng)絡(luò)的操作管理及維護(hù)功能。2.3.5 2.3.5 其它交換技術(shù)其它交換技術(shù)4.4.關(guān)于信元方式關(guān)于信元方式ATM基本特征是信息傳輸、復(fù)用和交換都以固定長(zhǎng)度的信元為單位。2.3.5 2.3.5 其它交換技術(shù)其它交換技術(shù)5.ATM5.ATM工作過(guò)程工作過(guò)程ATM采用異步時(shí)分復(fù)用方式，把來(lái)自不同信息源的信元匯集一起，在一個(gè)緩沖器排隊(duì)，再對(duì)隊(duì)列中的信元逐個(gè)輸出到傳輸線路中，在傳輸線路上形成首尾相接的信元流。 2.3.5 2.3.5

23、 其它交換技術(shù)其它交換技術(shù)6.ATM6.ATM網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)ATM包括公用ATM網(wǎng)絡(luò)和專用ATM網(wǎng)絡(luò)兩部分。2.4 2.4 數(shù)據(jù)通信同步技術(shù)數(shù)據(jù)通信同步技術(shù)2.4.1 2.4.1 同步技術(shù)概述同步技術(shù)概述為了使整個(gè)通信系統(tǒng)有序、準(zhǔn)確、可靠地工作，收發(fā)雙方必須有一個(gè)統(tǒng)一的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)。這個(gè)時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)就是靠定時(shí)系統(tǒng)去完成收發(fā)雙方時(shí)間的一致性，即同步。按同步功能不同，分載波同步、位同步、群同步和網(wǎng)同步4種。2.4.1 2.4.1 同步技術(shù)概述同步技術(shù)概述載波同步。載波同步。采用相干解調(diào)時(shí)，在接收端需要恢復(fù)出一個(gè)與發(fā)射端調(diào)制載波同頻同相的相干載波，這個(gè)載波的獲取就為載波同步。位同步。位同步。最基本的同步方法，分外

24、同步法和內(nèi)同步法兩大類。群同步。群同步。傳輸前由若干碼元組成一個(gè)幀進(jìn)行發(fā)送，接收時(shí)須知道這些幀的起止時(shí)刻。網(wǎng)同步。網(wǎng)同步。是通信網(wǎng)內(nèi)各點(diǎn)間可靠通信的保證，包括全網(wǎng)同步和準(zhǔn)同步。2.4.2 2.4.2 常用同步技術(shù)常用同步技術(shù)1.1.載波同步載波同步載波同步用來(lái)從接收信號(hào)中提取相干解調(diào)所需的參考載波，這個(gè)參考載波要求與接收到的信號(hào)中的被調(diào)載波同頻同相。接收端恢復(fù)相干載波的方法分插入導(dǎo)頻法和直接法。插入導(dǎo)頻法：插入導(dǎo)頻法：為了使接收端能恢復(fù)載波，發(fā)送端除發(fā)送信號(hào)外還插入一個(gè)導(dǎo)頻供接收端用，這種載波同步方法稱為插入導(dǎo)頻法，導(dǎo)頻的插入可以在頻域或時(shí)域進(jìn)行。2.4.2 2.4.2 常用同步技術(shù)常用同步技

25、術(shù)頻域插入導(dǎo)頻發(fā)送端框圖如下圖所示。接收端提取載波框圖如下圖所示。2.4.2 2.4.2 常用同步技術(shù)常用同步技術(shù)時(shí)域插入導(dǎo)頻對(duì)被傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)和導(dǎo)頻信號(hào)在時(shí)間上加以區(qū)別，數(shù)據(jù)傳輸格式如下圖所示。接收端載波提取框圖如下圖所示。 2.4.2 2.4.2 常用同步技術(shù)常用同步技術(shù)2.2.位同步位同步是數(shù)字通信最基本同步方式，使接收端對(duì)每一位數(shù)據(jù)都要和發(fā)送端保持同步，目的是解決收發(fā)雙方時(shí)鐘頻率一致性問(wèn)題。外同步法。外同步法。外同步法中，接收端的同步信號(hào)事先由發(fā)送端送來(lái)。最簡(jiǎn)單的是插入導(dǎo)頻法，提取位同步信號(hào)時(shí)，要注意避免或減弱插入導(dǎo)頻對(duì)原基帶信號(hào)的影響，減弱導(dǎo)頻信號(hào)對(duì)原基帶信號(hào)影響原理如下圖所示。2.4

26、.2 2.4.2 常用同步技術(shù)常用同步技術(shù)減弱導(dǎo)頻信號(hào)對(duì)原基帶信號(hào)影響的原理如下：內(nèi)同步法。內(nèi)同步法。指能從數(shù)據(jù)信號(hào)波形中提取同步信號(hào)的方法。發(fā)送端不需要專門發(fā)送位同步信息，接收端直接從收到的信號(hào)中提取同步信號(hào)，如著名的曼徹斯特編碼。2.4.2 2.4.2 常用同步技術(shù)常用同步技術(shù)數(shù)字鎖相法。數(shù)字鎖相法。基本原理是接收端利用一個(gè)相位比較器，比較接收碼元與本地碼元定時(shí)脈沖的相位，若兩者相位不一致，即超前或滯后，將產(chǎn)生一個(gè)誤差信號(hào)，通過(guò)控制電路去調(diào)整定時(shí)脈沖的相位，直至獲得精確的同步為止。2.4.2 2.4.2 常用同步技術(shù)常用同步技術(shù)3.3.群同步群同步群同步任務(wù)是完成群的相位校準(zhǔn)?；疽螅赫?/p>

27、確建立同步的概率要大，錯(cuò)誤同步的概率要小；初始捕獲同步的時(shí)間要短；既要迅速發(fā)現(xiàn)失步，以便能及時(shí)恢復(fù)同步，又要能長(zhǎng)期保持正確的同步；在數(shù)據(jù)比特流中專為群同步目的插入的冗余比特要少。 2.4.2 2.4.2 常用同步技術(shù)常用同步技術(shù)群同步傳輸每個(gè)字符由4部分組成。2.4.2 2.4.2 常用同步技術(shù)常用同步技術(shù)4.4.網(wǎng)同步網(wǎng)同步（1 1）網(wǎng)同步概述）網(wǎng)同步概述為保證通信網(wǎng)內(nèi)各點(diǎn)間可靠的通信，必須在網(wǎng)內(nèi)建立統(tǒng)一的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)，稱為網(wǎng)同步。實(shí)現(xiàn)方式有兩種：全網(wǎng)同步。全網(wǎng)同步。通信網(wǎng)各站的時(shí)鐘彼此同步，各地的時(shí)鐘頻率和相位都保持一致，實(shí)現(xiàn)方式有主從同步法和互控同步法。2.4.2 2.4.2 常用同步技術(shù)常

28、用同步技術(shù)準(zhǔn)同步。準(zhǔn)同步。各站均采用高穩(wěn)定性的、相互獨(dú)立的時(shí)鐘，允許其速率偏差在一定范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)接設(shè)備中設(shè)法把各支路輸入的數(shù)據(jù)碼速流進(jìn)行調(diào)整和處理后，變成相互同步的數(shù)碼流，實(shí)現(xiàn)方式有碼速調(diào)整法和水庫(kù)法。2.4.2 2.4.2 常用同步技術(shù)常用同步技術(shù)（2 2）主從同步法）主從同步法包括單主時(shí)鐘主從同步法和等級(jí)主從同步法。單主時(shí)鐘主從同步法。單主時(shí)鐘主從同步法。通信網(wǎng)內(nèi)設(shè)立一個(gè)主站，它具有高穩(wěn)定度的主時(shí)鐘源，再將主時(shí)鐘源產(chǎn)生的時(shí)鐘逐站傳輸至網(wǎng)內(nèi)的各個(gè)從站。2.4.2 2.4.2 常用同步技術(shù)常用同步技術(shù)等級(jí)主從同步法。等級(jí)主從同步法。全網(wǎng)所有的交換站都按等級(jí)分類，時(shí)鐘都按照其所處的地位水平分配一個(gè)

29、等級(jí)。它改善了可靠性，但較為復(fù)雜。2.5 2.5 數(shù)據(jù)通信復(fù)接技術(shù)數(shù)據(jù)通信復(fù)接技術(shù)2.5.1 2.5.1 復(fù)接技術(shù)概述復(fù)接技術(shù)概述1.1.復(fù)接技術(shù)必要性復(fù)接技術(shù)必要性數(shù)字復(fù)接技術(shù)是解決傳輸信號(hào)由低次群到高次群的合成的技術(shù)。為進(jìn)一步提高傳輸容量，將幾個(gè)經(jīng)PCM復(fù)用后的數(shù)字信號(hào)再時(shí)分復(fù)用，形成更多路的數(shù)字通信系統(tǒng)。經(jīng)復(fù)用后信號(hào)的數(shù)碼率進(jìn)一步提高，但對(duì)每個(gè)基群的編碼速度沒(méi)有提高，易實(shí)現(xiàn)。2.5.1 2.5.1 復(fù)接技術(shù)概述復(fù)接技術(shù)概述2.2.兩種復(fù)接標(biāo)準(zhǔn)兩種復(fù)接標(biāo)準(zhǔn)美國(guó)、日本等采用的PCM24路一次群（1544kbps），稱為T1制式； 我 國(guó) 與 歐 洲 采 用 P C M 3 0 / 3 2 路

30、 一 次 群（2048kbps），稱為E1制式。2.5.1 2.5.1 復(fù)接技術(shù)概述復(fù)接技術(shù)概述兩種制式以一次群為基礎(chǔ)，構(gòu)成更高速率的二、三、四、五次群。CCITT建議：PCM30/32稱為一次群，4個(gè)一次群組成二次群，4個(gè)二次群組成三次群，4個(gè)三次群組成四次群。2.5.2 2.5.2 復(fù)接技術(shù)實(shí)現(xiàn)復(fù)接技術(shù)實(shí)現(xiàn)1.1.數(shù)字復(fù)接系統(tǒng)構(gòu)成數(shù)字復(fù)接系統(tǒng)構(gòu)成數(shù)字復(fù)接實(shí)質(zhì)上是對(duì)數(shù)字信號(hào)的時(shí)分多路復(fù)用，復(fù)接系統(tǒng)構(gòu)成如下圖所示。2.5.2 2.5.2 復(fù)接技術(shù)實(shí)現(xiàn)復(fù)接技術(shù)實(shí)現(xiàn)2.2.數(shù)字信號(hào)復(fù)接方法數(shù)字信號(hào)復(fù)接方法（1 1）按位復(fù)接、按字復(fù)接、按幀復(fù)接）按位復(fù)接、按字復(fù)接、按幀復(fù)接按位復(fù)接。按位復(fù)接。簡(jiǎn)單易

31、行，存儲(chǔ)器容量小，廣泛采用，缺點(diǎn)是對(duì)信號(hào)交換不利。按字復(fù)接。按字復(fù)接。有利于數(shù)字電話交換，但要求有較大的存儲(chǔ)容量。按幀復(fù)接。按幀復(fù)接。優(yōu)點(diǎn)是復(fù)接時(shí)不破壞原來(lái)的幀結(jié)構(gòu)，有利于交換，但要求更大的存儲(chǔ)容量。2.5.2 2.5.2 復(fù)接技術(shù)實(shí)現(xiàn)復(fù)接技術(shù)實(shí)現(xiàn)（2）同步復(fù)接和準(zhǔn)同步復(fù)接同步復(fù)接。同步復(fù)接。用一個(gè)高穩(wěn)定的主時(shí)鐘來(lái)控制被復(fù)接的幾個(gè)低次群，使低次群碼速統(tǒng)一在主時(shí)鐘頻率上，達(dá)到系統(tǒng)同步復(fù)接目的。準(zhǔn)同步復(fù)接。準(zhǔn)同步復(fù)接。增加了碼速調(diào)整及碼速恢復(fù)的環(huán)節(jié)，使各低次群達(dá)到同步后再進(jìn)行復(fù)接，允許時(shí)鐘頻率在規(guī)定的容差域內(nèi)任意變動(dòng)，應(yīng)用廣泛。2.5.2 2.5.2 復(fù)接技術(shù)實(shí)現(xiàn)復(fù)接技術(shù)實(shí)現(xiàn)3.3.數(shù)字復(fù)接中的碼

32、速變換數(shù)字復(fù)接中的碼速變換幾個(gè)低次群復(fù)接成高次群時(shí)，須采取適當(dāng)措施，調(diào)整各低次群系統(tǒng)的數(shù)碼率使其同步，稱系統(tǒng)同步，分同步復(fù)接和異步復(fù)接兩種。正碼速調(diào)整：正碼速調(diào)整：ITU-T規(guī)定以2048kbps為一次群的PCM二次群的碼速率為8448kbps。碼速調(diào)整后的速率高于調(diào)整前的速率，稱正碼速調(diào)整。2.5.2 2.5.2 復(fù)接技術(shù)實(shí)現(xiàn)復(fù)接技術(shù)實(shí)現(xiàn)正碼速調(diào)整框圖如下：2.6 2.6 數(shù)據(jù)通信差錯(cuò)控制數(shù)據(jù)通信差錯(cuò)控制2.6.1 2.6.1 差錯(cuò)控制概述差錯(cuò)控制概述1.1.差錯(cuò)簡(jiǎn)介差錯(cuò)簡(jiǎn)介差錯(cuò)是接收端收到的數(shù)據(jù)與發(fā)送端實(shí)際發(fā)出的數(shù)據(jù)不一致。造成傳輸差錯(cuò)主要原因：信道存在噪聲，如宇宙噪聲、工業(yè)干擾等，接收數(shù)

33、據(jù)與發(fā)送端不一致，出現(xiàn)差錯(cuò)；信道特性不理想，被傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號(hào)產(chǎn)生相位失真、幅度失真、諧波失真、頻率偏移等，導(dǎo)致收到的數(shù)據(jù)產(chǎn)生差錯(cuò)。2.6.1 2.6.1 差錯(cuò)控制概述差錯(cuò)控制概述2.2.差錯(cuò)控制技術(shù)差錯(cuò)控制技術(shù)差錯(cuò)控制。差錯(cuò)控制。指在數(shù)據(jù)通信過(guò)程中能發(fā)現(xiàn)或糾正差錯(cuò)，將差錯(cuò)限制在盡可能小的允許范圍內(nèi)。差錯(cuò)控制技術(shù)。差錯(cuò)控制技術(shù)。指發(fā)送端利用信道編碼器在數(shù)字信息中增加一些監(jiān)督信息，并事先規(guī)定好兩者間關(guān)系，用這些附加的信息來(lái)檢測(cè)傳輸中發(fā)生的錯(cuò)誤（檢錯(cuò)編碼）或糾正錯(cuò)誤（糾錯(cuò)編碼）。2.6.1 2.6.1 差錯(cuò)控制概述差錯(cuò)控制概述檢測(cè)和糾正錯(cuò)誤基本方法有時(shí)間冗余法、設(shè)備冗余法和數(shù)據(jù)冗余法3種。時(shí)間冗余法

34、。時(shí)間冗余法?？空加猛辉O(shè)備的時(shí)間冗余提高傳輸可靠性。設(shè)備冗余法。設(shè)備冗余法。通過(guò)使用較多的信道，即依靠設(shè)備的冗余提高傳輸可靠性。數(shù)據(jù)冗余法。數(shù)據(jù)冗余法。上述兩種方法綜合，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)塊進(jìn)行某種抗干擾編碼提高傳輸可靠性。2.6.2 2.6.2 差錯(cuò)控制方式差錯(cuò)控制方式差錯(cuò)控制根本目的是發(fā)現(xiàn)傳輸過(guò)程中出現(xiàn)的差錯(cuò)并加以糾正，工作方式基于兩點(diǎn)：通過(guò)抗干擾編碼，使系統(tǒng)接收端能發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤并準(zhǔn)確判斷錯(cuò)誤的位置，自動(dòng)糾正它們；接收端僅能發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，但不知差錯(cuò)的確切位置，無(wú)法自動(dòng)糾錯(cuò)，必須通過(guò)請(qǐng)求發(fā)送端重發(fā)等方式達(dá)到糾錯(cuò)目的。根據(jù)上述兩點(diǎn)，差錯(cuò)控制有前向糾錯(cuò)檢錯(cuò)、檢錯(cuò)重發(fā)、混合糾錯(cuò)、反饋校驗(yàn)等方式。2.6.2 2.

35、6.2 差錯(cuò)控制方式差錯(cuò)控制方式不同類型信道，可采用相應(yīng)的差錯(cuò)控制方式。差錯(cuò)控制基本方式如下圖所示：2.6.2 2.6.2 差錯(cuò)控制方式差錯(cuò)控制方式1.1.前向糾錯(cuò)方式前向糾錯(cuò)方式前向糾錯(cuò)時(shí)，發(fā)送端將要發(fā)送的數(shù)據(jù)附加上一定的冗余糾錯(cuò)碼一并發(fā)送，接收方根據(jù)糾錯(cuò)碼對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行差錯(cuò)檢測(cè)。2.6.2 2.6.2 差錯(cuò)控制方式差錯(cuò)控制方式主要優(yōu)點(diǎn)：主要優(yōu)點(diǎn)：不需要反饋信道，可進(jìn)行單向通信或一對(duì)多的同時(shí)通信（廣播），特別適合移動(dòng)通信；控制電路簡(jiǎn)單；無(wú)需反復(fù)重發(fā)而延誤傳輸時(shí)間，對(duì)實(shí)時(shí)傳輸有利。主要缺點(diǎn)：主要缺點(diǎn)：編碼效率低，糾錯(cuò)設(shè)備較復(fù)雜，成本高。2.6.2 2.6.2 差錯(cuò)控制方式差錯(cuò)控制方式2.2.檢錯(cuò)重

36、發(fā)方式檢錯(cuò)重發(fā)方式檢錯(cuò)重發(fā)時(shí)，發(fā)送方將要發(fā)送的數(shù)據(jù)附加上一定的冗余檢錯(cuò)碼一并發(fā)送，接收方根據(jù)檢錯(cuò)碼對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行差錯(cuò)檢測(cè)。2.6.2 2.6.2 差錯(cuò)控制方式差錯(cuò)控制方式主要優(yōu)點(diǎn)：主要優(yōu)點(diǎn)：譯碼設(shè)備簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，對(duì)各種信道的不同差錯(cuò)有一定的適應(yīng)能力，特別是對(duì)突發(fā)錯(cuò)誤和信道干擾較嚴(yán)重時(shí)更為有效，適用于短波、散射、有線等干擾情況特別復(fù)雜的信道。主要缺點(diǎn)：主要缺點(diǎn)：需要反饋信道，信息傳輸效率低，不適應(yīng)實(shí)時(shí)傳輸系統(tǒng)。 2.6.2 2.6.2 差錯(cuò)控制方式差錯(cuò)控制方式3.3.混合糾錯(cuò)方式混合糾錯(cuò)方式混合糾錯(cuò)時(shí)，發(fā)送端發(fā)送具有檢錯(cuò)和自動(dòng)糾錯(cuò)能力的碼元。接收端收到碼組后，檢查差錯(cuò)情況：如果錯(cuò)誤在碼元的糾錯(cuò)能力范圍以內(nèi)，則自動(dòng)糾錯(cuò)；如果超過(guò)了碼元的糾錯(cuò)能力，但能檢測(cè)出來(lái)，則經(jīng)過(guò)反饋信道請(qǐng)求發(fā)送端重發(fā)?？蛇_(dá)到較低的誤碼率，特別適合復(fù)雜的短波信道和散射信道。2.6.2 2.6.2 差錯(cuò)控制方式差錯(cuò)控制方式4.4.反饋校驗(yàn)方