計(jì)算機(jī)通信與網(wǎng)絡(luò) 第3章.

1、LOGOComputer Telecommunications & Networks計(jì)算機(jī)通信與網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)通信與網(wǎng)絡(luò)物理層數(shù)據(jù)傳輸和接口設(shè)計(jì)物理層數(shù)據(jù)傳輸和接口設(shè)計(jì)-組網(wǎng)組網(wǎng)第第3章數(shù)據(jù)傳輸與通信接口章數(shù)據(jù)傳輸與通信接口“組網(wǎng)組網(wǎng)”傳輸介質(zhì)及其特性傳輸介質(zhì)及其特性3.1數(shù)字傳輸與模擬傳輸數(shù)字傳輸與模擬傳輸3.2數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量參數(shù)數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量參數(shù)3.3多路復(fù)用技術(shù)多路復(fù)用技術(shù)3.4傳輸系統(tǒng)傳輸系統(tǒng)3.5數(shù)據(jù)通信接口數(shù)據(jù)通信接口3.6 數(shù)據(jù)傳輸是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)通信數(shù)據(jù)傳輸是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)通信是為了實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)或計(jì)算機(jī)與終端之間是為了實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)或計(jì)算機(jī)與終端之

2、間信息交互而產(chǎn)生的一種通信技術(shù)，是計(jì)算機(jī)與通信息交互而產(chǎn)生的一種通信技術(shù)，是計(jì)算機(jī)與通信相結(jié)合的產(chǎn)物。信相結(jié)合的產(chǎn)物。 數(shù)據(jù)通信著重于數(shù)據(jù)的傳輸，不涉及數(shù)據(jù)所數(shù)據(jù)通信著重于數(shù)據(jù)的傳輸，不涉及數(shù)據(jù)所表示的原始信息，而計(jì)算機(jī)通信則著重于表示的原始信息，而計(jì)算機(jī)通信則著重于信息的信息的交互交互。內(nèi)容概要內(nèi)容概要3.1傳輸介質(zhì)及其特性傳輸介質(zhì)及其特性發(fā)送部分發(fā)送部分傳輸傳輸系統(tǒng)系統(tǒng)接收部分接收部分信源和信宿：信源和信宿：信源就是信息的發(fā)送端，是發(fā)出待傳送信息的信源就是信息的發(fā)送端，是發(fā)出待傳送信息的設(shè)備；信宿就是信息的接收端，是接收所傳送信息的設(shè)備。設(shè)備；信宿就是信息的接收端，是接收所傳送信息的設(shè)備。

3、信號(hào)轉(zhuǎn)換設(shè)備：信號(hào)轉(zhuǎn)換設(shè)備：是將信源發(fā)出的信息轉(zhuǎn)換成適合于在信道上是將信源發(fā)出的信息轉(zhuǎn)換成適合于在信道上傳輸?shù)男盘?hào)的設(shè)備。傳輸?shù)男盘?hào)的設(shè)備。傳輸傳輸系統(tǒng)系統(tǒng)輸輸入入信信息息輸輸入入數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)發(fā)送發(fā)送的信號(hào)的信號(hào)接收接收的信號(hào)的信號(hào)輸輸出出數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)源點(diǎn)源點(diǎn)終點(diǎn)終點(diǎn)發(fā)送器發(fā)送器接收器接收器調(diào)制解調(diào)器調(diào)制解調(diào)器PC 機(jī)機(jī)公用電話網(wǎng)公用電話網(wǎng)調(diào)制解調(diào)器調(diào)制解調(diào)器數(shù)字比特流數(shù)字比特流數(shù)字比特流數(shù)字比特流模擬信號(hào)模擬信號(hào)模擬信號(hào)模擬信號(hào) 正文正文正文正文數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)源系統(tǒng)源系統(tǒng)目的系統(tǒng)目的系統(tǒng)傳輸系統(tǒng)傳輸系統(tǒng)輸輸出出信信息息PC 機(jī)機(jī) 數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)舉例通信系統(tǒng)舉例 (a) 用戶通過(guò)用戶通過(guò)電

4、話電話網(wǎng)網(wǎng)撥號(hào)撥號(hào)通信通信 數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)舉例通信系統(tǒng)舉例(b) 局域網(wǎng)用戶通過(guò)局域網(wǎng)用戶通過(guò)Internet上網(wǎng)通信上網(wǎng)通信SiSiInternetSiSiToken-ring線傳輸介質(zhì)線傳輸介質(zhì)（有線線路）傳輸介質(zhì)軟傳輸介質(zhì)軟傳輸介質(zhì) （無(wú)線信道）Add Your TitleAdd Your TitleAdd Your Title雙絞線雙絞線同軸電纜同軸電纜光纜光纜Add Your TitleAdd Your TitleAdd Your Title地面微波地面微波衛(wèi)星微波衛(wèi)星微波紅外線紅外線 雙絞線雙絞線銅線銅線銅線銅線聚氯乙烯聚氯乙烯 套層套層聚氯乙烯聚氯乙烯套層套層屏蔽層屏蔽層絕緣層

5、絕緣層絕緣層絕緣層無(wú)屏蔽雙絞線無(wú)屏蔽雙絞線 UTP屏蔽雙絞線屏蔽雙絞線 STPv把兩根互相絕緣的銅導(dǎo)線并排放置，再用規(guī)則的方把兩根互相絕緣的銅導(dǎo)線并排放置，再用規(guī)則的方法絞合起來(lái)。絞合的導(dǎo)線可以減少相鄰線對(duì)的相互法絞合起來(lái)。絞合的導(dǎo)線可以減少相鄰線對(duì)的相互干擾。多對(duì)絞合導(dǎo)線構(gòu)成了雙絞線電纜。干擾。多對(duì)絞合導(dǎo)線構(gòu)成了雙絞線電纜。v雙絞線可用于模擬傳輸和數(shù)字傳輸。雙絞線可用于模擬傳輸和數(shù)字傳輸。v價(jià)格低，安裝方便，但帶寬窄，抗干擾性能較差。價(jià)格低，安裝方便，但帶寬窄，抗干擾性能較差。 雙絞線雙絞線 雙絞線雙絞線A扭絞距扭絞距線徑線徑 0.40.41.4 mm1.4 mmB近端串?dāng)_近端串?dāng)_遠(yuǎn)端串?dāng)_遠(yuǎn)

6、端串?dāng)_白綠白綠 綠綠白橙白橙 藍(lán)藍(lán)白藍(lán)白藍(lán) 橙橙白棕白棕 棕棕12345678 局域網(wǎng)局域網(wǎng) EIA/TIA 568A UTP內(nèi)內(nèi)4對(duì)對(duì)8線的編號(hào)與線色線的編號(hào)與線色 類(lèi)型類(lèi)型 阻抗阻抗 返回?fù)p耗返回?fù)p耗近端串?dāng)_近端串?dāng)_ 1Mhz 100m 100m v3類(lèi)類(lèi)UTP 100 12db 43dbv4類(lèi)類(lèi)UTP 100 12db 58dbv5類(lèi)類(lèi)UTP 100 12db 64db 雙絞線雙絞線 同軸電纜同軸電纜外導(dǎo)體屏蔽層外導(dǎo)體屏蔽層絕緣層絕緣層絕緣保護(hù)套層絕緣保護(hù)套層內(nèi)導(dǎo)體內(nèi)導(dǎo)體v同軸電纜由內(nèi)導(dǎo)體銅質(zhì)芯線（單股實(shí)心線或多股絞同軸電纜由內(nèi)導(dǎo)體銅質(zhì)芯線（單股實(shí)心線或多股絞合線）、絕緣層、網(wǎng)狀編織的外

7、導(dǎo)體屏蔽層以及保合線）、絕緣層、網(wǎng)狀編織的外導(dǎo)體屏蔽層以及保護(hù)塑料外層組成。護(hù)塑料外層組成。v由于外導(dǎo)體屏蔽層的作用，同軸電纜具有較好的抗由于外導(dǎo)體屏蔽層的作用，同軸電纜具有較好的抗干擾特性（特別是高頻段），適合高速數(shù)據(jù)傳輸。干擾特性（特別是高頻段），適合高速數(shù)據(jù)傳輸。v通常按特性阻抗數(shù)值不同，可分為兩類(lèi)：通常按特性阻抗數(shù)值不同，可分為兩類(lèi)： 50 同軸電纜：數(shù)據(jù)通信中傳輸基帶信號(hào) 75 同軸電纜：模擬傳輸系統(tǒng)（CATV） 同軸電纜同軸電纜v RG-8/RG-11 10Base5 阻抗阻抗50 粗纜粗纜 0.4” v RG-58A/U 10Base2 阻抗阻抗50 細(xì)纜細(xì)纜 0.18” v R

8、G-59U 10Broad3600 阻抗阻抗75 CATV 0.25” v RG-63 ARCnet 阻抗阻抗93 0.25” (0.635cm) 同軸電纜傳輸特性同軸電纜傳輸特性 光纜光纜遠(yuǎn)供電源遠(yuǎn)供電源光纖及包層光纖及包層填充物填充物外護(hù)套外護(hù)套包帶層包帶層包層包層纖芯纖芯（a）光纜結(jié)構(gòu)剖面圖）光纜結(jié)構(gòu)剖面圖（b）光波在纖芯中傳播）光波在纖芯中傳播v光纖通常由非常透明的石英玻璃拉成細(xì)絲，主要光纖通常由非常透明的石英玻璃拉成細(xì)絲，主要由纖芯和包層構(gòu)成。纖芯很細(xì)，直徑為由纖芯和包層構(gòu)成。纖芯很細(xì)，直徑為8100um，且折射率較高，包層相對(duì)折射率較低。，且折射率較高，包層相對(duì)折射率較低。多根光纖

9、構(gòu)成光纜。多根光纖構(gòu)成光纜。v光波利用光的全反射原理通過(guò)纖芯傳導(dǎo)。通過(guò)傳光波利用光的全反射原理通過(guò)纖芯傳導(dǎo)。通過(guò)傳遞光脈沖進(jìn)行通信。遞光脈沖進(jìn)行通信。v光纖通信衰耗小，距離長(zhǎng)，抗干擾能力強(qiáng)，傳輸光纖通信衰耗小，距離長(zhǎng)，抗干擾能力強(qiáng)，傳輸容量大，保密性好。容量大，保密性好。 多模光纖：多條不同入射角光線在一條光纖中傳輸。 單模光纖：直徑只有一個(gè)光波長(zhǎng)大小，直線傳輸。 光纜光纜 光線在光纖中的折射光線在光纖中的折射折射角折射角入射角入射角 包層包層（低折射率的媒體）（低折射率的媒體） 包層包層（低折射率的媒體）（低折射率的媒體） 纖芯纖芯（高折射率的媒體）（高折射率的媒體） 包層包層纖纖芯芯 光纜

10、光纜高折射率高折射率( (纖芯纖芯) )低折射率低折射率( (包層包層) )光線在纖芯中傳輸?shù)姆绞绞遣粩嗟厝瓷涔饩€在纖芯中傳輸?shù)姆绞绞遣粩嗟厝瓷?光纖光纖輸入脈沖輸入脈沖輸出脈沖輸出脈沖單模光纖單模光纖輸入脈沖輸入脈沖輸出脈沖輸出脈沖多模光纖多模光纖v在交通不便、施工不便的地方（高山、海洋、在交通不便、施工不便的地方（高山、海洋、城市），或距離較遠(yuǎn)的情況下，使用無(wú)線傳城市），或距離較遠(yuǎn)的情況下，使用無(wú)線傳輸方式，成本較低。輸方式，成本較低。v信息技術(shù)的發(fā)展，人們要求在運(yùn)動(dòng)中進(jìn)行電信息技術(shù)的發(fā)展，人們要求在運(yùn)動(dòng)中進(jìn)行電話通信或計(jì)算機(jī)通信。話通信或計(jì)算機(jī)通信。v無(wú)線電波可以在自由空間各個(gè)方向傳

11、播，實(shí)無(wú)線電波可以在自由空間各個(gè)方向傳播，實(shí)現(xiàn)多種通信。這種通信不使用前述的各種導(dǎo)現(xiàn)多種通信。這種通信不使用前述的各種導(dǎo)向傳輸媒體，故稱為向傳輸媒體，故稱為“非導(dǎo)向傳輸媒體非導(dǎo)向傳輸媒體”。無(wú)線電無(wú)線電微波微波紅外線紅外線可見(jiàn)光可見(jiàn)光紫外線紫外線X射線射線 射線射線雙絞線雙絞線同軸電纜同軸電纜衛(wèi)星衛(wèi)星地面微波地面微波 調(diào)幅調(diào)幅無(wú)線電無(wú)線電 調(diào)頻調(diào)頻無(wú)線電無(wú)線電 海事海事無(wú)線電無(wú)線電光纖光纖電視電視(Hz)f (Hz)fLFMFHFVHF UHF SHFEHFTHF波段波段104 105 106 107 108 109 1010 1011 1012 1013 1014 1015 1016100

12、102 104 106 108 1010 1012 1014 1016 1018 1020 1022 1024 移動(dòng)移動(dòng)無(wú)線電無(wú)線電 v無(wú)線傳輸所使用的頻段很廣，人們可以根據(jù)無(wú)線傳輸所使用的頻段很廣，人們可以根據(jù)需要使用不同頻段特性進(jìn)行通信。需要使用不同頻段特性進(jìn)行通信。v傳統(tǒng)無(wú)線電：長(zhǎng)波、中波、短波傳統(tǒng)無(wú)線電：長(zhǎng)波、中波、短波 甚高頻、特高頻、超高頻、極高頻甚高頻、特高頻、超高頻、極高頻v微波通信（微波通信（240GHz，直線傳播，直線傳播) 地面接力微波：在地面建立若干微波中繼站，中繼站將前一站信號(hào)接收，放大后轉(zhuǎn)發(fā)到下一站，實(shí)現(xiàn)“接力”式傳輸。 衛(wèi)星通信：將微波中繼站放在衛(wèi)星上實(shí)現(xiàn)。通信建

13、立遠(yuǎn)，覆蓋面積大。v地面微波的工作頻率范圍一般為地面微波的工作頻率范圍一般為120 GHz，其，其特點(diǎn)是直線傳播，因此只能在視距范圍內(nèi)進(jìn)行傳輸。特點(diǎn)是直線傳播，因此只能在視距范圍內(nèi)進(jìn)行傳輸。由于受到地形和天線高度的限制，兩微波站間的通由于受到地形和天線高度的限制，兩微波站間的通信距離一般為信距離一般為3050 km。 地面微波地面微波v 衛(wèi)星通信的最大特點(diǎn)是通信距離遠(yuǎn)，且通信費(fèi)用衛(wèi)星通信的最大特點(diǎn)是通信距離遠(yuǎn)，且通信費(fèi)用與通信距離無(wú)關(guān)。同步衛(wèi)星發(fā)射出的電磁波能輻射與通信距離無(wú)關(guān)。同步衛(wèi)星發(fā)射出的電磁波能輻射到地球上的通信覆蓋區(qū)的跨度達(dá)到地球上的通信覆蓋區(qū)的跨度達(dá)18000多公里。多公里。只要地

14、球赤道上空的同步軌道上，等距離地放置只要地球赤道上空的同步軌道上，等距離地放置3顆相隔顆相隔120度的衛(wèi)星，就能基本上實(shí)現(xiàn)全球的度的衛(wèi)星，就能基本上實(shí)現(xiàn)全球的通信。通信。 衛(wèi)星微波衛(wèi)星微波 衛(wèi)星微波衛(wèi)星微波波段波段頻率頻率(GHz)下行下行(GHz) 上行上行(GHz)問(wèn)題問(wèn)題C4/63.74.25.9256.425地面上的干擾地面上的干擾Ku11/1411.712.214.014.5降雨降雨Ka20/3017.721.727.530.5降雨，設(shè)備價(jià)降雨，設(shè)備價(jià)格高格高v無(wú)線電波是一個(gè)廣義的概念，從含義上講，無(wú)線電無(wú)線電波是一個(gè)廣義的概念，從含義上講，無(wú)線電波是全向傳播，而微波是定向傳播。波是

15、全向傳播，而微波是定向傳播。v 無(wú)線電波不同頻段用于不同通信方式無(wú)線電波不同頻段用于不同通信方式 3 30 MHz，用于短波通信；，用于短波通信； 30300MHz，用于數(shù)據(jù)通信；，用于數(shù)據(jù)通信； 蜂窩無(wú)線電移動(dòng)通信。蜂窩無(wú)線電移動(dòng)通信。 無(wú)線電波無(wú)線電波v 紅外線技術(shù)已經(jīng)在計(jì)算機(jī)通信中得到了應(yīng)用，例紅外線技術(shù)已經(jīng)在計(jì)算機(jī)通信中得到了應(yīng)用，例如兩臺(tái)筆記本電腦對(duì)著紅外接口，可傳輸文件。如兩臺(tái)筆記本電腦對(duì)著紅外接口，可傳輸文件。v 紅外線鏈路只需一對(duì)收發(fā)器，可調(diào)制不相干的紅紅外線鏈路只需一對(duì)收發(fā)器，可調(diào)制不相干的紅外光，在視線距離的范圍內(nèi)傳輸，具有很強(qiáng)的方向外光，在視線距離的范圍內(nèi)傳輸，具有很強(qiáng)的

16、方向性。性。 紅外線技術(shù)紅外線技術(shù) 紅外線技術(shù)紅外線技術(shù) 調(diào)制非相干紅外線光調(diào)制非相干紅外線光 3.2數(shù)字傳輸與模擬傳輸數(shù)字傳輸與模擬傳輸v數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)(data)通常是指預(yù)先約定的具有某種含通常是指預(yù)先約定的具有某種含義的數(shù)字、符號(hào)和字母的組合。義的數(shù)字、符號(hào)和字母的組合。v信號(hào)信號(hào)(signal)數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中的電磁波的數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中的電磁波的表示形式。表示形式。 v“模擬的模擬的”(analogous)連續(xù)變化的。連續(xù)變化的。v“數(shù)字的數(shù)字的”(digital)取值是離散的。取值是離散的。v調(diào)制調(diào)制把數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)的過(guò)程。把數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)的過(guò)程。v解調(diào)解調(diào)把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為

17、數(shù)字信號(hào)的過(guò)程。把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的過(guò)程。v信道信道表示向某一方向傳送數(shù)據(jù)的傳輸介質(zhì)。表示向某一方向傳送數(shù)據(jù)的傳輸介質(zhì)。模擬數(shù)據(jù)模擬數(shù)據(jù)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信息信息數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)模擬信號(hào)模擬信號(hào)數(shù)字信號(hào)數(shù)字信號(hào)有意義的實(shí)體有意義的實(shí)體涉及數(shù)據(jù)的涉及數(shù)據(jù)的內(nèi)容和解釋內(nèi)容和解釋.有一定含義有一定含義的、有邏輯的、有邏輯的、經(jīng)過(guò)加的、經(jīng)過(guò)加工處理的、工處理的、對(duì)決策有價(jià)對(duì)決策有價(jià)值的數(shù)據(jù)流值的數(shù)據(jù)流在某個(gè)區(qū)間產(chǎn)生連續(xù)的值在某個(gè)區(qū)間產(chǎn)生連續(xù)的值產(chǎn)生離散的值產(chǎn)生離散的值是數(shù)據(jù)的電磁是數(shù)據(jù)的電磁 (或電子或電子)編碼編碼涉 及 到 事涉 及 到 事物的形式物的形式是一種連續(xù)變化的電磁波是一種連續(xù)變化的電磁波是

18、一系列的電壓脈沖是一系列的電壓脈沖信號(hào)信號(hào)的基本概念的基本概念模擬數(shù)據(jù)模擬數(shù)據(jù)模擬信號(hào)模擬信號(hào)放大器放大器調(diào)制器調(diào)制器模擬數(shù)據(jù)模擬數(shù)據(jù)數(shù)字信號(hào)數(shù)字信號(hào) PCM編碼器編碼器數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)模擬信號(hào)模擬信號(hào)調(diào)制器調(diào)制器數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)數(shù)字信號(hào)數(shù)字信號(hào) 數(shù)字?jǐn)?shù)字發(fā)送器發(fā)送器數(shù)據(jù)傳輸方式數(shù)據(jù)傳輸方式1、并行傳輸與串行傳輸、并行傳輸與串行傳輸2、異步傳輸與同步傳輸、異步傳輸與同步傳輸3、單工、半雙工和全雙工傳輸、單工、半雙工和全雙工傳輸 并行傳輸并行傳輸并行傳輸指的是數(shù)據(jù)以成組的方式，在多條并行信道上同時(shí)進(jìn)行傳輸。 串行傳輸串行傳輸串行傳輸指的是組成字符的若干位二進(jìn)制碼排列成數(shù)據(jù)流在一條信道上逐位順序傳

19、輸。 異步傳輸異步傳輸不論字符所采用的代碼不論字符所采用的代碼為多少位，在發(fā)送每一為多少位，在發(fā)送每一個(gè)字符代碼（即字符的個(gè)字符代碼（即字符的數(shù)據(jù)位）時(shí)，都要在前數(shù)據(jù)位）時(shí)，都要在前面加上一個(gè)起始位，表面加上一個(gè)起始位，表示一個(gè)字符的開(kāi)始；后示一個(gè)字符的開(kāi)始；后面加上一個(gè)停止位，表面加上一個(gè)停止位，表示一個(gè)字符的結(jié)束。示一個(gè)字符的結(jié)束。 同步傳輸同步傳輸v單工傳輸單工傳輸只能有一個(gè)方向的通信而沒(méi)有反方向只能有一個(gè)方向的通信而沒(méi)有反方向的交互。的交互。v半雙工傳輸半雙工傳輸通信的雙方都可以發(fā)送信息，但不通信的雙方都可以發(fā)送信息，但不能雙方同時(shí)發(fā)送能雙方同時(shí)發(fā)送(當(dāng)然也就不能同時(shí)接收當(dāng)然也就不能同

20、時(shí)接收)。v全雙工傳輸全雙工傳輸通信的雙方可以同時(shí)發(fā)送和接收信通信的雙方可以同時(shí)發(fā)送和接收信息。息。 v傳碼速率：傳碼速率：傳碼速率又稱為調(diào)制速率、波特率，記傳碼速率又稱為調(diào)制速率、波特率，記作作NBd，是指在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中，每秒鐘傳輸信號(hào)，是指在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中，每秒鐘傳輸信號(hào)碼元的個(gè)數(shù)，單位是波特（碼元的個(gè)數(shù)，單位是波特（Baud）。）。v傳信速率：傳信速率：又稱為比特率，記作又稱為比特率，記作Rb，是指在數(shù)據(jù)通，是指在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中，每秒鐘傳輸二進(jìn)制碼元的個(gè)數(shù)，單位是信系統(tǒng)中，每秒鐘傳輸二進(jìn)制碼元的個(gè)數(shù)，單位是比特比特/秒（秒（bit/s,或或kbit/s或或Mbit/s）。）。 1.數(shù)據(jù)

21、傳輸速率數(shù)據(jù)傳輸速率v例例若信號(hào)碼元持續(xù)時(shí)間為若信號(hào)碼元持續(xù)時(shí)間為110-4秒，試問(wèn)傳送秒，試問(wèn)傳送8電平信號(hào)，則傳碼速率和傳信速率各是多少？電平信號(hào)，則傳碼速率和傳信速率各是多少？ 解：由于解：由于T=110-4秒，所以傳碼速率秒，所以傳碼速率NBd=1/T=10000波特波特 由于傳送的信號(hào)是由于傳送的信號(hào)是8電平，所以，電平，所以，M=8。 則傳信速率則傳信速率Rb = NBdlog2 M =30000bit/s。 2.信道帶寬信道帶寬v信號(hào)帶寬：信號(hào)帶寬：(bandwidth)是指信號(hào)具有的頻帶寬是指信號(hào)具有的頻帶寬度，單位是赫（或千赫、兆赫、吉赫等）。度，單位是赫（或千赫、兆赫、吉赫

22、等）。v模擬信道：表示通信線路允許通過(guò)的信號(hào)頻帶范圍模擬信道：表示通信線路允許通過(guò)的信號(hào)頻帶范圍就稱為線路帶寬就稱為線路帶寬(通頻帶通頻帶)。 v數(shù)字信道：數(shù)字信道：“帶寬帶寬”是所能傳送的是所能傳送的“最高數(shù)據(jù)率最高數(shù)據(jù)率”同義同義語(yǔ)，單位是語(yǔ)，單位是“比特每秒比特每秒”。 信道帶寬信道帶寬v常用的帶寬單位是常用的帶寬單位是 千比每秒，即 kb/s （103 b/s） 兆比每秒，即 Mb/s（106 b/s） 吉比每秒，即 Gb/s（109 b/s） 太比每秒，即 Tb/s（1012 b/s）v請(qǐng)注意：在計(jì)算機(jī)界，數(shù)據(jù)量的表示請(qǐng)注意：在計(jì)算機(jī)界，數(shù)據(jù)量的表示v K = 210 , M = 2

23、20, G = 230, T = 240。v時(shí)間軸上信號(hào)的寬度隨速率的增大而變窄，對(duì)應(yīng)時(shí)間軸上信號(hào)的寬度隨速率的增大而變窄，對(duì)應(yīng)的信號(hào)頻率增加，則占用帶寬也增加。的信號(hào)頻率增加，則占用帶寬也增加。 每每秒秒 106 個(gè)比特個(gè)比特時(shí)間時(shí)間1 0 1 0 1 11 s帶寬為帶寬為1 Mb/s 時(shí)間時(shí)間每每秒秒 4 106 個(gè)比特個(gè)比特0.25 s帶寬為帶寬為4 Mb/s 帶寬帶寬 3.誤碼率和誤組率誤碼率和誤組率v誤碼率：在一定時(shí)間內(nèi)接收到出錯(cuò)的比特?cái)?shù)誤碼率：在一定時(shí)間內(nèi)接收到出錯(cuò)的比特?cái)?shù)e1與與總的傳輸比特?cái)?shù)總的傳輸比特?cái)?shù)e2之比。之比。 Pe（e1/e2) 100 由于實(shí)際的傳輸信道及通信設(shè)備

24、存在隨機(jī)差錯(cuò)與由于實(shí)際的傳輸信道及通信設(shè)備存在隨機(jī)差錯(cuò)與突發(fā)差錯(cuò)，而數(shù)據(jù)通信常采用數(shù)據(jù)塊或幀為單位突發(fā)差錯(cuò)，而數(shù)據(jù)通信常采用數(shù)據(jù)塊或幀為單位進(jìn)行傳輸，使用誤組率可以更好反映傳輸效率。進(jìn)行傳輸，使用誤組率可以更好反映傳輸效率。v誤組率：在一定時(shí)間內(nèi)接收出錯(cuò)的組數(shù)誤組率：在一定時(shí)間內(nèi)接收出錯(cuò)的組數(shù)b1與總的與總的傳輸組數(shù)傳輸組數(shù)b2之比。之比。 Pb（b1/b2) 100v發(fā)送時(shí)延發(fā)送時(shí)延（傳輸時(shí)延（傳輸時(shí)延 ）：發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)塊從）：發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)塊從結(jié)點(diǎn)進(jìn)入到傳輸媒體所需要的時(shí)間。結(jié)點(diǎn)進(jìn)入到傳輸媒體所需要的時(shí)間。v信道帶寬信道帶寬：數(shù)據(jù)在信道上的發(fā)送速率。常稱為數(shù)據(jù)：數(shù)據(jù)在信道上的發(fā)送速率

25、。常稱為數(shù)據(jù)在信道上的在信道上的傳輸速率傳輸速率。發(fā)送時(shí)延發(fā)送時(shí)延 = 數(shù)據(jù)塊長(zhǎng)度（比特）數(shù)據(jù)塊長(zhǎng)度（比特）信道帶寬（比特信道帶寬（比特/秒）秒） 4.時(shí)延時(shí)延v傳播時(shí)延傳播時(shí)延：電磁波在信道中需要傳播一定的距離而電磁波在信道中需要傳播一定的距離而花費(fèi)的時(shí)間?；ㄙM(fèi)的時(shí)間。 v信號(hào)信號(hào)傳輸速率傳輸速率（即發(fā)送速率）和信號(hào)在信道上的（即發(fā)送速率）和信號(hào)在信道上的傳傳播速率播速率是完全不同的概念。是完全不同的概念。傳播時(shí)延傳播時(shí)延 = 信道長(zhǎng)度（米）信道長(zhǎng)度（米）信號(hào)在信道上的傳播速率（米信號(hào)在信道上的傳播速率（米/秒）秒） 時(shí)延時(shí)延v處理時(shí)延：處理時(shí)延：交換結(jié)點(diǎn)為存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)而進(jìn)行一些必要的交換結(jié)點(diǎn)為

26、存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)而進(jìn)行一些必要的處理所花費(fèi)的時(shí)間。處理所花費(fèi)的時(shí)間。 v結(jié)點(diǎn)緩存隊(duì)列中分組結(jié)點(diǎn)緩存隊(duì)列中分組排隊(duì)排隊(duì)所經(jīng)歷的時(shí)延是處理時(shí)延所經(jīng)歷的時(shí)延是處理時(shí)延中的重要組成部分。中的重要組成部分。v處理時(shí)延的長(zhǎng)短往往取決于網(wǎng)絡(luò)中處理時(shí)延的長(zhǎng)短往往取決于網(wǎng)絡(luò)中當(dāng)時(shí)的通信量當(dāng)時(shí)的通信量。v有時(shí)可用排隊(duì)時(shí)延作為處理時(shí)延。有時(shí)可用排隊(duì)時(shí)延作為處理時(shí)延。 時(shí)延時(shí)延v數(shù)據(jù)從源點(diǎn)經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳送，到達(dá)目的點(diǎn)所經(jīng)歷的數(shù)據(jù)從源點(diǎn)經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳送，到達(dá)目的點(diǎn)所經(jīng)歷的總時(shí)延就是發(fā)送時(shí)延、傳播時(shí)延和處理時(shí)延之和：總時(shí)延就是發(fā)送時(shí)延、傳播時(shí)延和處理時(shí)延之和：總時(shí)延 = 發(fā)送時(shí)延 + 傳播時(shí)延 + 處理時(shí)延 時(shí)延時(shí)延1 0 1 1 0

27、0 1發(fā)送器發(fā)送器隊(duì)列隊(duì)列在鏈路上產(chǎn)生在鏈路上產(chǎn)生傳播時(shí)延傳播時(shí)延結(jié)點(diǎn)結(jié)點(diǎn) B結(jié)點(diǎn)結(jié)點(diǎn) A在發(fā)送器產(chǎn)生發(fā)送時(shí)延在發(fā)送器產(chǎn)生發(fā)送時(shí)延( (即傳輸時(shí)延即傳輸時(shí)延) )在隊(duì)列中產(chǎn)生在隊(duì)列中產(chǎn)生處理時(shí)延處理時(shí)延數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)從結(jié)點(diǎn)從結(jié)點(diǎn) A 向結(jié)點(diǎn)向結(jié)點(diǎn) B 發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù)鏈路鏈路v所謂高速網(wǎng)絡(luò)鏈路，我們提高的僅僅是數(shù)據(jù)的所謂高速網(wǎng)絡(luò)鏈路，我們提高的僅僅是數(shù)據(jù)的發(fā)送發(fā)送速率速率而不是比特在鏈路上的而不是比特在鏈路上的傳播速率傳播速率。 v提高鏈路帶寬減小了數(shù)據(jù)的發(fā)送時(shí)延。提高鏈路帶寬減小了數(shù)據(jù)的發(fā)送時(shí)延。v提高網(wǎng)絡(luò)傳輸速率，減小網(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí)延，主要是減提高網(wǎng)絡(luò)傳輸速率，減小網(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí)延，主要是減少發(fā)送時(shí)延和

28、處理時(shí)延。少發(fā)送時(shí)延和處理時(shí)延。 時(shí)延時(shí)延 時(shí)延時(shí)延例例若若AB兩臺(tái)計(jì)算機(jī)之間的距離為兩臺(tái)計(jì)算機(jī)之間的距離為1000km，假定在，假定在電纜內(nèi)信號(hào)的傳播速度是電纜內(nèi)信號(hào)的傳播速度是2108m/s，試對(duì)下列類(lèi)型，試對(duì)下列類(lèi)型的鏈路分別計(jì)算發(fā)送時(shí)延和傳播時(shí)延。的鏈路分別計(jì)算發(fā)送時(shí)延和傳播時(shí)延。 （1）數(shù)據(jù)塊長(zhǎng)度為）數(shù)據(jù)塊長(zhǎng)度為108bit，數(shù)據(jù)發(fā)送速率為，數(shù)據(jù)發(fā)送速率為1Mb/s； （2）數(shù)據(jù)塊長(zhǎng)度為）數(shù)據(jù)塊長(zhǎng)度為1000bit，數(shù)據(jù)發(fā)送速率為，數(shù)據(jù)發(fā)送速率為1Gbit/s2.3數(shù)據(jù)傳送技術(shù)數(shù)據(jù)傳送技術(shù)v1、數(shù)據(jù)序列的電信號(hào)表示、數(shù)據(jù)序列的電信號(hào)表示v2、信道容量的概念、信道容量的概念v3、基帶傳

29、輸、基帶傳輸v4、頻帶傳輸、頻帶傳輸v5、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸3.2.3數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)編碼數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)編碼數(shù)據(jù)序列數(shù)據(jù)序列單極性不歸零碼單極性不歸零碼單極性歸零碼單極性歸零碼雙極性不歸零碼雙極性不歸零碼雙極性歸零碼雙極性歸零碼 0 1 0 0 1 1 0 0 0 1 1 1 數(shù)據(jù)序列數(shù)據(jù)序列偽三元編碼偽三元編碼曼徹斯特編碼曼徹斯特編碼差分曼徹斯特編碼差分曼徹斯特編碼差分編碼差分編碼 0 1 0 0 1 1 0 0 0 1 1 1 3.3.2信道容量信道容量v任何實(shí)際的信道都不是理想的，在傳輸信號(hào)時(shí)會(huì)任何實(shí)際的信道都不是理想的，在傳輸信號(hào)時(shí)會(huì)產(chǎn)生各種失真以及帶來(lái)多種干擾。產(chǎn)生各種

30、失真以及帶來(lái)多種干擾。 v碼元傳輸?shù)乃俾试礁?，或信?hào)傳輸?shù)木嚯x越遠(yuǎn)，碼元傳輸?shù)乃俾试礁?，或信?hào)傳輸?shù)木嚯x越遠(yuǎn)，在信道的輸出端的波形的失真就越嚴(yán)重。在信道的輸出端的波形的失真就越嚴(yán)重。 v失真不嚴(yán)重失真不嚴(yán)重v失真嚴(yán)重失真嚴(yán)重 實(shí)際的信道實(shí)際的信道（帶寬受限、有噪聲、干擾和失真）（帶寬受限、有噪聲、干擾和失真）輸入信號(hào)波形輸入信號(hào)波形輸出信號(hào)波形輸出信號(hào)波形( (失真不嚴(yán)重失真不嚴(yán)重) )輸入信號(hào)波形輸入信號(hào)波形實(shí)際的信道實(shí)際的信道（帶寬受限、有噪聲、干擾和失真）（帶寬受限、有噪聲、干擾和失真）輸出信號(hào)波形輸出信號(hào)波形( (失真嚴(yán)重失真嚴(yán)重) ) 數(shù)字信號(hào)通過(guò)實(shí)際的信道數(shù)字信號(hào)通過(guò)實(shí)際的信道v信

31、道容量是指在一定的條件下，給定通信路徑（信信道容量是指在一定的條件下，給定通信路徑（信道）上所能達(dá)到的最大數(shù)據(jù)傳輸速率。道）上所能達(dá)到的最大數(shù)據(jù)傳輸速率。信道容量噪聲誤碼率帶寬數(shù)據(jù)傳輸速率v理想低通信道的最高碼元傳輸速率理想低通信道的最高碼元傳輸速率 N= 2W BaudvW 是理想低通信道的帶寬，單位為赫是理想低通信道的帶寬，單位為赫(Hz) 奈奎斯特奈奎斯特(Nyquist)定理定理不能通過(guò)不能通過(guò)能通過(guò)能通過(guò)0頻率頻率(Hz)W (Hz) v在理想低通信道中，如果信道帶寬在理想低通信道中，如果信道帶寬WHz，則最高，則最高碼元傳輸速率是每秒碼元傳輸速率是每秒 2 W 個(gè)碼元。個(gè)碼元。v每

32、赫帶寬的理想低通信道的最高碼元傳輸速率是每每赫帶寬的理想低通信道的最高碼元傳輸速率是每秒秒 2 個(gè)碼元。個(gè)碼元。vBaud 是是波特波特，是，是碼元碼元傳輸速率的單位，傳輸速率的單位，1 波特為波特為每秒傳送每秒傳送 1 個(gè)碼元。個(gè)碼元。 奈奎斯特奈奎斯特(Nyquist)定理定理v實(shí)際的信道所能傳輸?shù)淖罡叽a元速率，要明實(shí)際的信道所能傳輸?shù)淖罡叽a元速率，要明顯地低于奈氏準(zhǔn)則給出上限數(shù)值。顯地低于奈氏準(zhǔn)則給出上限數(shù)值。v波特波特(Baud)和比特和比特(bit)是兩個(gè)不同的概是兩個(gè)不同的概念。念。 波特是碼元傳輸?shù)乃俾蕟挝唬棵雮鞫嗌賯€(gè)碼元）。碼元傳輸速率也稱為調(diào)制速率、波形速率或符號(hào)速率。 比

33、特是信息量的單位。 要強(qiáng)調(diào)以下兩點(diǎn)要強(qiáng)調(diào)以下兩點(diǎn)v信息的傳輸速率信息的傳輸速率“比特比特/秒秒”與碼元的傳輸速率與碼元的傳輸速率“波特波特”在數(shù)量上在數(shù)量上有一定的關(guān)系。有一定的關(guān)系。v若若 1 個(gè)碼元只攜帶個(gè)碼元只攜帶 1 bit 的信息量，則的信息量，則“比特比特/秒秒”和和“波特波特”在在數(shù)值數(shù)值上相等。上相等。v若若 1 個(gè)碼元攜帶個(gè)碼元攜帶 n bit 的信息量，則的信息量，則 N Baud 的碼元傳輸速率所對(duì)應(yīng)的信息傳輸速率的碼元傳輸速率所對(duì)應(yīng)的信息傳輸速率為為 N n b/s。 傳輸比特流傳輸比特流 10011100 10 01 11 00 2bit一組一組4種幅度種幅度,1個(gè)碼

34、元個(gè)碼元攜攜帶帶2bit信息信息, n = log2M (M 碼元狀態(tài)數(shù)碼元狀態(tài)數(shù))t3210v無(wú)噪聲的情況下，在帶寬為無(wú)噪聲的情況下，在帶寬為W的信道，其最大的數(shù)的信道，其最大的數(shù)據(jù)傳輸速率據(jù)傳輸速率C（信道容量信道容量）為）為 C=2Wlog2Mv香香（仙）（仙）農(nóng)農(nóng)(Shannon)用信息論的理論推用信息論的理論推導(dǎo)出了帶寬受限且有高斯白噪聲干擾的信道導(dǎo)出了帶寬受限且有高斯白噪聲干擾的信道的的極限、無(wú)差錯(cuò)的極限、無(wú)差錯(cuò)的信息傳輸速率。信息傳輸速率。v信道的極限信息傳輸速率信道的極限信息傳輸速率 C(信道容量）信道容量） 可可表達(dá)為表達(dá)為 C = W log2(1+S/N) b/s W 為

35、信道的帶寬（以 Hz 為單位）； S 為信道內(nèi)所傳信號(hào)的平均功率； N 為信道內(nèi)部的高斯噪聲功率。 香香（仙）（仙）農(nóng)農(nóng)(Shannon)定理定理v例例 一個(gè)數(shù)字信號(hào)通過(guò)兩種物理狀態(tài)經(jīng)信噪一個(gè)數(shù)字信號(hào)通過(guò)兩種物理狀態(tài)經(jīng)信噪比為比為20dB的的3kHz帶寬的信道傳送，其數(shù)帶寬的信道傳送，其數(shù)據(jù)率不會(huì)超過(guò)多少？據(jù)率不會(huì)超過(guò)多少？ 應(yīng)用舉例應(yīng)用舉例解：已知信噪比電平為解：已知信噪比電平為20dB，則信噪功率比，則信噪功率比 S/N = 100 C = 3000 log2(1+100)=3000 6.66=19.98 kbit/s 數(shù)據(jù)率不會(huì)超過(guò)數(shù)據(jù)率不會(huì)超過(guò)19.98 kbit/sv信道的帶寬或信道

36、中的信噪比越大，則信息的極限信道的帶寬或信道中的信噪比越大，則信息的極限傳輸速率就越高。傳輸速率就越高。 v只要信息傳輸速率低于信道的極限信息傳輸速率，只要信息傳輸速率低于信道的極限信息傳輸速率，就一定可以找到某種辦法來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)差錯(cuò)的傳輸。就一定可以找到某種辦法來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)差錯(cuò)的傳輸。v若信道帶寬若信道帶寬 W 或信噪比或信噪比 S/N 沒(méi)有上限（當(dāng)然實(shí)沒(méi)有上限（當(dāng)然實(shí)際信道不可能是這樣的），則信道的極限信息傳輸際信道不可能是這樣的），則信道的極限信息傳輸速率速率 C 也就沒(méi)有上限。也就沒(méi)有上限。v實(shí)際信道上能夠達(dá)到的信息傳輸速率要比香農(nóng)的極實(shí)際信道上能夠達(dá)到的信息傳輸速率要比香農(nóng)的極限傳輸速率低不

37、少。限傳輸速率低不少。 香農(nóng)公式表明香農(nóng)公式表明 奈氏準(zhǔn)則和香農(nóng)公式在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)作用范圍奈氏準(zhǔn)則和香農(nóng)公式在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)作用范圍源系統(tǒng)源系統(tǒng)傳輸系統(tǒng)傳輸系統(tǒng)目的系統(tǒng)目的系統(tǒng)傳輸傳輸系統(tǒng)系統(tǒng)源點(diǎn)源點(diǎn)終點(diǎn)終點(diǎn)發(fā)送器發(fā)送器接收器接收器輸輸入入信信息息輸輸出出信信息息輸輸入入數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)輸輸出出數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)發(fā)送的發(fā)送的信號(hào)信號(hào)接收的接收的信號(hào)信號(hào)碼元傳輸速率受碼元傳輸速率受奈氏準(zhǔn)則的限制奈氏準(zhǔn)則的限制信息傳輸速率受信息傳輸速率受香農(nóng)公式的限制香農(nóng)公式的限制 基帶信號(hào)基帶信號(hào) 在數(shù)據(jù)通信中，表示計(jì)算機(jī)中二進(jìn)制比在數(shù)據(jù)通信中，表示計(jì)算機(jī)中二進(jìn)制比特序列的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)是典型的矩形脈沖信號(hào)。特序列的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)是典

38、型的矩形脈沖信號(hào)。人們把矩形脈沖信號(hào)的固有頻帶稱作人們把矩形脈沖信號(hào)的固有頻帶稱作基本頻帶基本頻帶(簡(jiǎn)稱為基帶簡(jiǎn)稱為基帶)，這種矩形脈沖信號(hào)就叫做，這種矩形脈沖信號(hào)就叫做基帶基帶信號(hào)信號(hào)。 在數(shù)字信道上，計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)是以矩在數(shù)字信道上，計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)是以矩形脈沖信號(hào)直接傳送的，這種傳送方法稱為形脈沖信號(hào)直接傳送的，這種傳送方法稱為基帶傳輸基帶傳輸。 v頻帶傳輸頻帶傳輸又稱為又稱為調(diào)制傳輸調(diào)制傳輸，就是先，就是先將基帶信號(hào)變換成便于在模擬信道將基帶信號(hào)變換成便于在模擬信道中傳輸?shù)?、具有較高頻率范圍的信中傳輸?shù)摹⒕哂休^高頻率范圍的信號(hào)（號(hào)（頻帶信號(hào)頻帶信號(hào)），再將這種頻帶信），再將這種頻帶信號(hào)在

39、信道中傳輸。號(hào)在信道中傳輸。 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，模擬傳輸數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，模擬傳輸v有些傳輸媒體只適合于傳輸模擬信號(hào)，為充有些傳輸媒體只適合于傳輸模擬信號(hào)，為充分利用現(xiàn)有的傳輸資源，必須將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)分利用現(xiàn)有的傳輸資源，必須將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)才能傳輸。換為模擬信號(hào)才能傳輸。v將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)的過(guò)程叫將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)的過(guò)程叫調(diào)制調(diào)制（實(shí)際上是用數(shù)字信號(hào)控制模擬信號(hào)的某些（實(shí)際上是用數(shù)字信號(hào)控制模擬信號(hào)的某些參數(shù)，使模擬信號(hào)攜帶信息）。參數(shù)，使模擬信號(hào)攜帶信息）。v將攜帶信息的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)（或?qū)y帶信息的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)（或稱從已調(diào)制的模擬信號(hào)中提取數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)）的稱從已調(diào)制的模

40、擬信號(hào)中提取數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)）的過(guò)程叫過(guò)程叫解調(diào)解調(diào)。v最常用的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換設(shè)備是最常用的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換設(shè)備是調(diào)制解調(diào)器（調(diào)制解調(diào)器（MODEM），同時(shí)具有調(diào)制），同時(shí)具有調(diào)制和解調(diào)的功能，在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中，是一和解調(diào)的功能，在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中，是一種典型的種典型的DCE設(shè)備。設(shè)備。v常用的調(diào)制技術(shù)：常用的調(diào)制技術(shù)： 載波：一種便于發(fā)射和接收，及技術(shù)實(shí)現(xiàn)的高頻簡(jiǎn)諧波或周期性脈沖信號(hào)。 當(dāng)載波為高頻簡(jiǎn)諧波時(shí)，可用三個(gè)參數(shù)描述：振幅、頻率、相位?？刂七@三個(gè)參數(shù)變化，可以實(shí)現(xiàn)調(diào)制功能。v以數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)控制載波的幅度，稱為以數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)控制載波的幅度，稱為數(shù)字調(diào)幅數(shù)字調(diào)幅，又稱又稱幅移鍵控幅移鍵控，簡(jiǎn)稱，

41、簡(jiǎn)稱ASK。v以數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)控制載波的相位，稱為以數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)控制載波的相位，稱為數(shù)字調(diào)相數(shù)字調(diào)相，又稱又稱相移鍵控相移鍵控，簡(jiǎn)稱，簡(jiǎn)稱PSK。v以數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)控制載波的頻率，稱為以數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)控制載波的頻率，稱為數(shù)字調(diào)頻數(shù)字調(diào)頻，又稱又稱頻移鍵控頻移鍵控，簡(jiǎn)稱，簡(jiǎn)稱FSK。 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，模擬傳輸數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，模擬傳輸010011100基帶信號(hào)調(diào)幅調(diào)頻調(diào)相抽樣量化抽樣量化編碼編碼模擬數(shù)據(jù)模擬數(shù)據(jù)數(shù)字信號(hào)數(shù)字信號(hào)數(shù)字?jǐn)?shù)字信道信道解碼解碼恢復(fù)恢復(fù)數(shù)字信號(hào)數(shù)字信號(hào)模擬數(shù)據(jù)模擬數(shù)據(jù)時(shí)間量化時(shí)間量化幅值量化幅值量化采樣間隔采樣間隔fs 2 fc模擬數(shù)據(jù)模擬數(shù)據(jù)數(shù)字信號(hào)數(shù)字信號(hào)v隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，通信終端和交隨著

42、電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，通信終端和交換設(shè)備的性能不斷提高，而價(jià)格卻迅速降低。換設(shè)備的性能不斷提高，而價(jià)格卻迅速降低。v傳輸媒體由于資源有限，制造成本增加，即使采用傳輸媒體由于資源有限，制造成本增加，即使采用原料豐富的光纖線路，但鋪設(shè)費(fèi)用也在增長(zhǎng)。其投原料豐富的光纖線路，但鋪設(shè)費(fèi)用也在增長(zhǎng)。其投資在整個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)占有的比重越來(lái)越大。資在整個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)占有的比重越來(lái)越大。v信道復(fù)用信道復(fù)用技術(shù)是在一條傳輸信道中傳輸多路信號(hào)，技術(shù)是在一條傳輸信道中傳輸多路信號(hào)，以提高傳輸媒體的利用率。以提高傳輸媒體的利用率。3.4多路復(fù)用技術(shù)多路復(fù)用技術(shù)1、 頻分復(fù)用頻分復(fù)用2、 時(shí)分復(fù)用時(shí)分復(fù)用3、 碼分復(fù)用碼分

43、復(fù)用4、 波分復(fù)用波分復(fù)用v當(dāng)傳輸信道的帶寬較大，而所傳輸?shù)男盘?hào)只當(dāng)傳輸信道的帶寬較大，而所傳輸?shù)男盘?hào)只需部分帶寬就可實(shí)現(xiàn)有效傳送，則可以在信需部分帶寬就可實(shí)現(xiàn)有效傳送，則可以在信道中同時(shí)傳輸多路信號(hào)，每路信號(hào)占用部分道中同時(shí)傳輸多路信號(hào)，每路信號(hào)占用部分帶寬。帶寬。v頻分復(fù)用是按頻率劃分不同的子信道，每個(gè)頻分復(fù)用是按頻率劃分不同的子信道，每個(gè)子信道占用不同的頻率范圍子信道占用不同的頻率范圍。采用。采用調(diào)制調(diào)制技術(shù)，技術(shù)，將將信號(hào)搬移到信道相應(yīng)的頻段信號(hào)搬移到信道相應(yīng)的頻段上。上。v頻分復(fù)用常用于載波電話系統(tǒng)、電視等。頻分復(fù)用常用于載波電話系統(tǒng)、電視等。頻率頻率1頻率頻率3頻率頻率2頻率頻率4

44、時(shí)間時(shí)間頻率頻率T4T3T2T1T1T2T3T4v時(shí)分復(fù)用是采用時(shí)間分片方式來(lái)實(shí)現(xiàn)傳輸信時(shí)分復(fù)用是采用時(shí)間分片方式來(lái)實(shí)現(xiàn)傳輸信道的多路復(fù)用，即每一路信號(hào)傳輸都使用信道的多路復(fù)用，即每一路信號(hào)傳輸都使用信道的全部帶寬，但只能使用其中某個(gè)時(shí)隙。道的全部帶寬，但只能使用其中某個(gè)時(shí)隙。v靜態(tài)時(shí)分復(fù)用靜態(tài)時(shí)分復(fù)用中，多個(gè)數(shù)據(jù)終端的信號(hào)分別中，多個(gè)數(shù)據(jù)終端的信號(hào)分別在預(yù)定的時(shí)隙內(nèi)傳輸，其分配關(guān)系固定，周在預(yù)定的時(shí)隙內(nèi)傳輸，其分配關(guān)系固定，周期性使用，收發(fā)雙方保持同步，又稱期性使用，收發(fā)雙方保持同步，又稱同步時(shí)同步時(shí)分復(fù)用分復(fù)用。若無(wú)數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，。若無(wú)數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，對(duì)應(yīng)時(shí)隙空閑對(duì)應(yīng)時(shí)隙空閑。v靜態(tài)時(shí)分復(fù)用時(shí)高

45、速傳輸介質(zhì)容量等于各個(gè)靜態(tài)時(shí)分復(fù)用時(shí)高速傳輸介質(zhì)容量等于各個(gè)低速終端數(shù)據(jù)速率之和。低速終端數(shù)據(jù)速率之和。頻率頻率時(shí)間時(shí)間B C DB C DB C DB C DAAAA在在 TDM 幀中的位置不變幀中的位置不變TDM 幀幀TDM 幀幀TDM 幀幀TDM 幀幀TDM 幀幀頻率頻率時(shí)間時(shí)間C DC DC DC DAAAATDM 幀幀TDM 幀幀TDM 幀幀TDM 幀幀TDM 幀幀BBBB在在 TDM 幀中幀中的位置不變的位置不變頻率頻率時(shí)間時(shí)間BDBDBDBDAAAATDM 幀幀TDM 幀幀TDM 幀幀TDM 幀幀TDM 幀幀CCCC在在 TDM 幀中幀中的位置不變的位置不變頻率頻率時(shí)間時(shí)間B C

46、B CB CB CAAAATDM 幀幀TDM 幀幀TDM 幀幀TDM 幀幀TDM 幀幀在在 TDM 幀中幀中的位置不變的位置不變DDDDv靜態(tài)時(shí)分復(fù)用中，每個(gè)數(shù)據(jù)終端的信號(hào)與傳靜態(tài)時(shí)分復(fù)用中，每個(gè)數(shù)據(jù)終端的信號(hào)與傳輸時(shí)隙分配關(guān)系固定，無(wú)數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，對(duì)應(yīng)輸時(shí)隙分配關(guān)系固定，無(wú)數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，對(duì)應(yīng)時(shí)隙空閑。因此效率較低。時(shí)隙空閑。因此效率較低。v動(dòng)態(tài)時(shí)分復(fù)用動(dòng)態(tài)時(shí)分復(fù)用又稱異步時(shí)分復(fù)用，或稱又稱異步時(shí)分復(fù)用，或稱統(tǒng)計(jì)統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用時(shí)分復(fù)用（STDM），是按需分配媒體資源，），是按需分配媒體資源，提高了傳輸媒體的利用率。提高了傳輸媒體的利用率。v動(dòng)態(tài)時(shí)分復(fù)用中，用戶數(shù)據(jù)傳輸速率之和可動(dòng)態(tài)時(shí)分復(fù)用中，用戶數(shù)

47、據(jù)傳輸速率之和可以以大于大于高速線路傳輸容量。高速線路傳輸容量。v動(dòng)態(tài)時(shí)分復(fù)用中需要使用動(dòng)態(tài)時(shí)分復(fù)用中需要使用緩沖存儲(chǔ)緩沖存儲(chǔ)和和流量控流量控制制技術(shù)來(lái)保證數(shù)據(jù)正確傳送。技術(shù)來(lái)保證數(shù)據(jù)正確傳送。ABCDaabbcdb cattttt4 個(gè)時(shí)分復(fù)用幀個(gè)時(shí)分復(fù)用幀#1acbcd靜態(tài)時(shí)分復(fù)用靜態(tài)時(shí)分復(fù)用#2#3#4用戶用戶用戶用戶ABCDabcdttttt3 個(gè)個(gè) STDM 幀幀#1acbab bcacd#2#3統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用v碼分復(fù)用是蜂窩移動(dòng)通信中迅速發(fā)展的一種碼分復(fù)用是蜂窩移動(dòng)通信中迅速發(fā)展的一種信號(hào)處理方式。信號(hào)處理方式。v常用的名詞是碼分多址常用的名詞是碼分多址 CDMA (Co

48、de Division Multiple Access)。v這種系統(tǒng)發(fā)送的信號(hào)有很強(qiáng)的抗干擾能力，這種系統(tǒng)發(fā)送的信號(hào)有很強(qiáng)的抗干擾能力，其頻譜類(lèi)似于白噪聲，不易被敵人發(fā)現(xiàn)其頻譜類(lèi)似于白噪聲，不易被敵人發(fā)現(xiàn)。 v每一個(gè)比特時(shí)間劃分為每一個(gè)比特時(shí)間劃分為 m 個(gè)短的間隔，稱個(gè)短的間隔，稱為為碼片碼片(chip)。v每個(gè)站被指派一個(gè)惟一的每個(gè)站被指派一個(gè)惟一的 m bit 碼片序列。碼片序列。 如發(fā)送比特 1，則發(fā)送自己的 m bit 碼片序列。 如發(fā)送比特 0，則發(fā)送該碼片序列二進(jìn)制反碼。 v例如，例如，S 站的站的 8 bit 碼片序列是碼片序列是 00011011。 發(fā)送比特 1 時(shí)，就發(fā)送序

49、列 00011011， 發(fā)送比特 0 時(shí)，就發(fā)送序列 11100100。vS 站的碼片序列：站的碼片序列：(1 1 1 +1 +1 1 +1 +1)v每個(gè)站分配的碼片序列不僅必須各不相同，并且還每個(gè)站分配的碼片序列不僅必須各不相同，并且還必須互相必須互相正交正交(orthogonal)。v在實(shí)用的系統(tǒng)中是使用在實(shí)用的系統(tǒng)中是使用偽隨機(jī)碼序列偽隨機(jī)碼序列。 v令向量令向量 S 表示站表示站 S 的碼片向量，令的碼片向量，令 T 表示其他任何站的碼片向量。表示其他任何站的碼片向量。 v兩個(gè)不同站的碼片序列正交，就是向量?jī)蓚€(gè)不同站的碼片序列正交，就是向量 S 和和T 的規(guī)格化的規(guī)格化內(nèi)積內(nèi)積(inn

50、er product)都是都是 0：0TSm1TSm1iiiv令向量令向量 S 為為(1 1 1 +1 +1 1 +1 +1)， 向量向量 T 為為(1 1 +1 1 +1 +1 +1 1)。 v把向量把向量 S 和和 T 的各分量值代入公式就可看出這兩的各分量值代入公式就可看出這兩個(gè)碼片序列是正交的。個(gè)碼片序列是正交的。 v任何一個(gè)碼片向量和該碼片向量自己的任何一個(gè)碼片向量和該碼片向量自己的規(guī)格化內(nèi)積都是規(guī)格化內(nèi)積都是1 。v一個(gè)碼片向量和該碼片反碼的向量的規(guī)一個(gè)碼片向量和該碼片反碼的向量的規(guī)格化內(nèi)積值是格化內(nèi)積值是 1。mimiimiiimSmSSm112211) 1(111SSS 站的碼

51、片序列站的碼片序列 S110ttttttm 個(gè)碼片個(gè)碼片tS 站發(fā)送的信號(hào)站發(fā)送的信號(hào) SxT 站發(fā)送的信號(hào)站發(fā)送的信號(hào) Tx總的發(fā)送信號(hào)總的發(fā)送信號(hào) Sx + Tx規(guī)格化內(nèi)積規(guī)格化內(nèi)積 S Sx規(guī)格化內(nèi)積規(guī)格化內(nèi)積 S Tx數(shù)據(jù)碼元比特?cái)?shù)據(jù)碼元比特發(fā)發(fā)送送端端接接收收端端v波分復(fù)用就是光的頻分復(fù)用波分復(fù)用就是光的頻分復(fù)用，即在一根光纖上傳輸，即在一根光纖上傳輸多路光載波信號(hào)。多路光載波信號(hào)。v密集波分復(fù)用（密集波分復(fù)用（DWDM）是一種支持巨大數(shù)量信）是一種支持巨大數(shù)量信道的系統(tǒng)。道的系統(tǒng)。v波分復(fù)用技術(shù)可以進(jìn)一步提高光纖的傳輸容量，滿波分復(fù)用技術(shù)可以進(jìn)一步提高光纖的傳輸容量，滿足通信需求量

52、的迅速增長(zhǎng)和多媒體通信。足通信需求量的迅速增長(zhǎng)和多媒體通信。 1550 nm 0 1551 nm 1 1552 nm 2 1553 nm 3 1554 nm 4 1555 nm 5 1556 nm 6 1557 nm 70 1550 nm 1 1551 nm 2 1552 nm 3 1553 nm 4 1554 nm 5 1555 nm 6 1556 nm 7 1557 nm 8 2.5 Gb/s1310 nm20 Gb/s復(fù)復(fù)用用器器分分用用器器EDFA120 kmv 模擬傳輸模擬傳輸 模擬信號(hào)：時(shí)間和幅度取值連續(xù)變化 的信號(hào)量。 模擬信道：適于模擬信號(hào)傳輸?shù)男诺?模擬傳輸系統(tǒng)：傳輸模擬信號(hào)

53、的通信系統(tǒng)v 數(shù)字傳輸數(shù)字傳輸 數(shù)字信號(hào)：時(shí)間和幅度取值離散 （不連續(xù)變化）的信號(hào)量。 數(shù)字信道：適于數(shù)字信號(hào)傳輸?shù)男诺?數(shù)字傳輸系統(tǒng)：傳輸數(shù)字信號(hào)的通信系統(tǒng)幅度幅度時(shí)間時(shí)間幅度幅度時(shí)間時(shí)間3.6數(shù)據(jù)通信接口數(shù)據(jù)通信接口v 物理層是物理層是OSIOSI參考模型中的最低一層，向下是與物理設(shè)備之參考模型中的最低一層，向下是與物理設(shè)備之間的接口，直接與傳輸介質(zhì)相連接，使二進(jìn)制數(shù)據(jù)位流通過(guò)間的接口，直接與傳輸介質(zhì)相連接，使二進(jìn)制數(shù)據(jù)位流通過(guò)該接口從一臺(tái)設(shè)備傳送給相鄰的另一臺(tái)設(shè)備；向上為數(shù)據(jù)鏈該接口從一臺(tái)設(shè)備傳送給相鄰的另一臺(tái)設(shè)備；向上為數(shù)據(jù)鏈路層提供透明的比特流傳輸服務(wù)。路層提供透明的比特流傳輸服務(wù)。

54、v 物理層接口不僅包括物理層接口不僅包括DTEDTEDCEDCE之間的接口，也包括之間的接口，也包括DCEDCEDCEDCE之間的接口。之間的接口。v物理層通過(guò)執(zhí)行建立物理連接和數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ芟蛭锢韺油ㄟ^(guò)執(zhí)行建立物理連接和數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ芟驍?shù)據(jù)鏈路層提供服務(wù)。從物理鏈路的構(gòu)成來(lái)看，物數(shù)據(jù)鏈路層提供服務(wù)。從物理鏈路的構(gòu)成來(lái)看，物理層可處于多種環(huán)境之中，不同類(lèi)型和特性的物理理層可處于多種環(huán)境之中，不同類(lèi)型和特性的物理鏈路由不同的物理層協(xié)議描述。鏈路由不同的物理層協(xié)議描述。v物理層協(xié)議與通信設(shè)備的接口特性密切相關(guān)，通信物理層協(xié)議與通信設(shè)備的接口特性密切相關(guān)，通信設(shè)備接口有機(jī)械、電氣、功能、規(guī)程四個(gè)方面

55、的特設(shè)備接口有機(jī)械、電氣、功能、規(guī)程四個(gè)方面的特性。性。v通信接口特性是指通信接口特性是指DTE和和DCE之間連接的物理特之間連接的物理特性。性。v這種連接特性與所選用的這種連接特性與所選用的DCE類(lèi)型、傳輸信道（模類(lèi)型、傳輸信道（模擬擬/數(shù)字）、通信方式（半雙工數(shù)字）、通信方式（半雙工/全雙工）和通信全雙工）和通信速率有關(guān)。速率有關(guān)。v物理層標(biāo)準(zhǔn)主要描述了通信接口的相關(guān)特性。包括物理層標(biāo)準(zhǔn)主要描述了通信接口的相關(guān)特性。包括機(jī)械特性機(jī)械特性、電氣特性電氣特性、功能特性功能特性和和規(guī)程特性規(guī)程特性。 v由于歷史原因，通信接口相關(guān)特性標(biāo)準(zhǔn)大多由于歷史原因，通信接口相關(guān)特性標(biāo)準(zhǔn)大多采用采用 CCIT

56、T 的有關(guān)建議標(biāo)準(zhǔn)。的有關(guān)建議標(biāo)準(zhǔn)。vV系列系列建議是為了在模擬傳輸系統(tǒng)（電話網(wǎng)）建議是為了在模擬傳輸系統(tǒng)（電話網(wǎng)）中實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信而制定的標(biāo)準(zhǔn)。中實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信而制定的標(biāo)準(zhǔn)。vX系列系列建議是專門(mén)為數(shù)據(jù)通信制定的，符合建議是專門(mén)為數(shù)據(jù)通信制定的，符合開(kāi)放系統(tǒng)互連參考模型的標(biāo)準(zhǔn)。開(kāi)放系統(tǒng)互連參考模型的標(biāo)準(zhǔn)。v其它通信接口標(biāo)準(zhǔn)，如其它通信接口標(biāo)準(zhǔn)，如 I 系列系列、G系列系列。v為了減少標(biāo)準(zhǔn)數(shù)量，也可使用其它標(biāo)準(zhǔn)，如為了減少標(biāo)準(zhǔn)數(shù)量，也可使用其它標(biāo)準(zhǔn)，如ISO的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。v物理層的主要任務(wù)描述為確定與傳輸媒體的物理層的主要任務(wù)描述為確定與傳輸媒體的接口的一些特性，即：接口的一些特性，即：

57、 機(jī)械特性：指明接口所用接線器的形狀和尺寸、引線數(shù)目和排列、固定和鎖定裝置等等。 電氣特性：指明在接口電纜的各條線上出現(xiàn)的電壓的范圍。 功能特性：指明某條線上出現(xiàn)的某一電平的電壓表示何種意義。 規(guī)程特性：指明對(duì)于不同功能的各種可能事件的出現(xiàn)順序和條件。 數(shù)據(jù)通信接口特性數(shù)據(jù)通信接口特性1、 通信接口的機(jī)械特性通信接口的機(jī)械特性2、 通信接口的電氣特性通信接口的電氣特性3、 通信接口的功能特性通信接口的功能特性4、 通信接口的規(guī)程特性通信接口的規(guī)程特性5、 其它通信接口標(biāo)準(zhǔn)其它通信接口標(biāo)準(zhǔn) v機(jī)械特性描述接口接插件的插頭、插座的規(guī)機(jī)械特性描述接口接插件的插頭、插座的規(guī)格、尺寸、幾何形狀，插針格、

58、尺寸、幾何形狀，插針/插孔的數(shù)量與插孔的數(shù)量與排列情況等。排列情況等。v機(jī)械特性主要使用機(jī)械特性主要使用ISO標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)。ISO 2110 25芯（芯（2排，排，13/12）ISO 2593 34芯（芯（4排，排，9/8/9/8 ）ISO 4902 37芯（芯（2排，排，19/18）ISO 4903 15芯（芯（2排，排，8/7） 9 芯（芯（2排，排，5/4）數(shù)據(jù)通信接口特性數(shù)據(jù)通信接口特性X.21接口接口/ ISO4903V.24接口接口/ RS-232 / ISO2110V.35 接口接口/ ISO2593ABDCHMSWafjEKPUYchmJNTXbgkFLRVZdln1131425

59、18915 常見(jiàn)接口的機(jī)械特性常見(jiàn)接口的機(jī)械特性數(shù)據(jù)通信接口特性數(shù)據(jù)通信接口特性v電氣特性描述通信接口的發(fā)信器（驅(qū)動(dòng)器）和接收電氣特性描述通信接口的發(fā)信器（驅(qū)動(dòng)器）和接收器的電氣連接方法及其電氣參數(shù)。器的電氣連接方法及其電氣參數(shù)。v電氣連接方法：不平衡型、半平衡型、平衡型電氣連接方法：不平衡型、半平衡型、平衡型v電氣參數(shù)：電壓（電流）值、單極性電氣參數(shù)：電壓（電流）值、單極性/雙極性，等雙極性，等效電路和阻抗值、分布電容、信號(hào)上升時(shí)間等。效電路和阻抗值、分布電容、信號(hào)上升時(shí)間等。數(shù)據(jù)通信接口特性數(shù)據(jù)通信接口特性v V.28建議建議 不平衡雙流接口電路不平衡雙流接口電路v V.35建議建議 平衡

60、雙流接口電路平衡雙流接口電路v V.10/X.26建議建議 準(zhǔn)平衡雙流接口電路準(zhǔn)平衡雙流接口電路（不平衡驅(qū)動(dòng)，平衡接收）（不平衡驅(qū)動(dòng)，平衡接收）v V.11/X.27建議建議 平衡雙流接口電路平衡雙流接口電路v不平衡接口節(jié)約電路，平衡接口抗干擾能力不平衡接口節(jié)約電路，平衡接口抗干擾能力強(qiáng)。在實(shí)際接口應(yīng)用中，平衡強(qiáng)。在實(shí)際接口應(yīng)用中，平衡/不平衡接口不平衡接口電路常混合使用。電路?；旌鲜褂?。數(shù)據(jù)通信接口特性數(shù)據(jù)通信接口特性v隨著距離增加，電路的電容作用增強(qiáng)，影響信號(hào)波隨著距離增加，電路的電容作用增強(qiáng)，影響信號(hào)波形，信號(hào)速率應(yīng)降低。形，信號(hào)速率應(yīng)降低。距離距離速率速率數(shù)據(jù)通信接口特性數(shù)據(jù)通信接口特性vV.