數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)綜述

1、數(shù)據(jù)通信 人民郵電出版社現(xiàn)代信息技術(shù) 4.1 概論 4.2 數(shù)據(jù)信號傳輸 4.3 差錯控制 4.4 數(shù)據(jù)交換和通信協(xié)議 4.5 數(shù)據(jù)通信網(wǎng) 人民郵電出版社現(xiàn)代信息技術(shù) 4.1 概論 4.1.1 數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)通信 4.1.2 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的構(gòu)成 4.1.3 傳輸代碼 4.1.4 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo) 4.1.5 數(shù)據(jù)傳輸方式 人民郵電出版社現(xiàn)代信息技術(shù) 4.1.1 數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)通信 數(shù)據(jù)通信是以傳輸數(shù)據(jù)為業(yè)務(wù)的一種通信方式，是為了實現(xiàn)計算機與計算機或終端與計算機之間信息交互而產(chǎn)生的一種通信技術(shù)，是計算機與通信相結(jié)合的產(chǎn)物。 人民郵電出版社現(xiàn)代信息技術(shù) 4.1.2 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的構(gòu)成 數(shù)據(jù)通信系

2、統(tǒng)是通過數(shù)據(jù)電路將分布在遠端的數(shù)據(jù)終端設(shè)備與計算機系統(tǒng)連接起來，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸、交換、存儲和處理的系統(tǒng)。典型的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)主要由中央計算機系統(tǒng)、數(shù)據(jù)終端設(shè)備以及數(shù)據(jù)電路三部分構(gòu)成。 一、 數(shù)據(jù)終端設(shè)備 二、 數(shù)據(jù)電路 三、 中央計算機系統(tǒng) 人民郵電出版社現(xiàn)代信息技術(shù) 4.1.3 傳輸代碼 一、一、 國際國際5號碼號碼(IA5) 國際5號碼是一種7單位代碼，以7位二進制碼來表示一個字母、數(shù)字或符號。 二、二、 國際電報國際電報2號碼號碼(ITA2) 國際電報2號碼是一種5單位代碼，又稱為波多碼，是起止式電傳電報通信中的標(biāo)準(zhǔn)代碼。 三、三、 信息交換用漢字代碼信息交換用漢字代碼 人民郵電出版社現(xiàn)代

3、信息技術(shù) 4.1.4 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo) 衡量數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)性能的主要指標(biāo)有工作速率、可靠性和有效性三類。 一、一、 工作速率工作速率 二、二、 可靠性質(zhì)量指標(biāo)可靠性質(zhì)量指標(biāo) 三、三、 有效性質(zhì)量指標(biāo)有效性質(zhì)量指標(biāo) 人民郵電出版社現(xiàn)代信息技術(shù) 一、一、 工作速率工作速率 1調(diào)制速率 調(diào)制速率反映信號波形變換的頻繁程度，其定義是每秒傳輸信號碼元的個數(shù)，又稱符號速率，記為NBd，單位為波特(Bd)。 2 數(shù)據(jù)傳信速率 數(shù)據(jù)傳信速率的定義為每秒傳輸二進制碼元的個數(shù)，又稱比特率，記為R，單位為bits或kbits或Mbits。數(shù)據(jù)傳信速率與調(diào)制速率之間的關(guān)系為 RNBdlog2M (bits)

4、3數(shù)據(jù)傳送速率 人民郵電出版社現(xiàn)代信息技術(shù) 二、二、 可靠性質(zhì)量指標(biāo)可靠性質(zhì)量指標(biāo) 衡量數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)可靠性的指標(biāo)是傳輸?shù)牟铄e率。 常用的有誤碼率、誤字符率、誤碼組率等。 誤碼率接收出現(xiàn)差錯的比特數(shù)總的發(fā)送比特數(shù)誤碼率接收出現(xiàn)差錯的比特數(shù)總的發(fā)送比特數(shù) 人民郵電出版社現(xiàn)代信息技術(shù)三、三、 有效性質(zhì)量指標(biāo)有效性質(zhì)量指標(biāo)衡量有效性的主要指標(biāo)是頻帶利用率。 人民郵電出版社現(xiàn)代信息技術(shù) 4.1.5 數(shù)據(jù)傳輸方式 一、一、 并行傳輸與串行傳輸并行傳輸與串行傳輸 二、二、 異步傳輸和同步傳輸異步傳輸和同步傳輸 三、三、 單工、半雙工和全雙工傳輸單工、半雙工和全雙工傳輸 人民郵電出版社現(xiàn)代信息技術(shù) 一、一、

5、并行傳輸與串行傳輸并行傳輸與串行傳輸 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進行傳輸。 串行傳輸指的是組成字符的若干位二進制碼排列成數(shù)據(jù)流以串行的方式在一條信道上傳輸。人民郵電出版社現(xiàn)代信息技術(shù) 二、二、 異步傳輸和同步傳輸異步傳輸和同步傳輸 在串行傳輸中，如何解決字符的同步問題，目前主要存在兩種方式：即異步傳輸和同步傳輸。 異步傳輸方式一般以字符為單位傳輸，不論字符所采用的代碼為多少位，在發(fā)送每一個字符代碼時，都要在前面加上一個起始位，長度為一個碼元長度，極性為“0”，表示一個字符的開始；后面加上一個終止位，長度為1、15或2個碼元長度，極性為“1”，表示一個字符的結(jié)束。 同步

6、傳輸是以固定的時鐘節(jié)拍來發(fā)送數(shù)據(jù)信號的，因此在一個串行數(shù)據(jù)流中，各信號碼元之間的相對位置是固定的(即同步)。 人民郵電出版社現(xiàn)代信息技術(shù) 三、三、 單工、半雙工和全雙工傳輸單工、半雙工和全雙工傳輸 1單工傳輸 傳輸系統(tǒng)的兩端數(shù)據(jù)只能沿單一方向發(fā)送和接收。 2半雙工傳輸 系統(tǒng)兩端可以在兩個方向上進行數(shù)據(jù)傳輸，但兩個方向的傳輸不能同時進行 3全雙工傳輸 系統(tǒng)兩端可以在兩個方向上同時進行數(shù)據(jù)傳輸，即兩端都可同時發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。 人民郵電出版社現(xiàn)代信息技術(shù) 4.2 數(shù)據(jù)信號傳輸 4.2.1 概述 4.2.2 數(shù)據(jù)信號的基帶傳輸 4.2.3 數(shù)據(jù)信號的頻帶傳輸 4.2.4 數(shù)據(jù)信號的數(shù)字傳輸人民郵電出版

7、社現(xiàn)代信息技術(shù) 4.2.1 概述 一、一、 數(shù)據(jù)信號及特性描述數(shù)據(jù)信號及特性描述 二、二、 傳輸信道及數(shù)據(jù)信號傳輸?shù)幕痉椒▊鬏斝诺兰皵?shù)據(jù)信號傳輸?shù)幕痉椒?人民郵電出版社現(xiàn)代信息技術(shù) 一、一、 數(shù)據(jù)信號及特性描述數(shù)據(jù)信號及特性描述 1數(shù)據(jù)序列的電信號表示 2數(shù)據(jù)序列的頻譜特性 脈沖寬度越寬其能量集中的范圍就越小，脈沖寬度越窄其能量集中的范圍就越大，或者說信號碼元周期T越大，主要能量所占的帶寬就越小，反之信號碼元周期T越小，主要能量所占的帶寬就越大。信號碼元周期T將作為選擇信道帶寬的主要依據(jù)。 人民郵電出版社現(xiàn)代信息技術(shù) 二、二、 傳輸信道及數(shù)據(jù)信號傳輸?shù)幕痉椒▊鬏斝诺兰皵?shù)據(jù)信號傳輸?shù)幕痉?/p>

8、法 目前數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中的信道主要有三種類型：物理實線傳輸媒介信道，如雙絞線電纜、同軸電纜等；電話網(wǎng)傳輸信道；數(shù)字數(shù)據(jù)傳輸信道。 1 物理實線傳輸信道 (1) 雙絞線電纜 (2) 同軸電纜 2 電話網(wǎng)傳輸信道 3數(shù)字數(shù)據(jù)傳輸信道 人民郵電出版社現(xiàn)代信息技術(shù) 4.2.2 數(shù)據(jù)信號的基帶傳輸 基帶數(shù)據(jù)信號的主要特征是：信號的主要能量是集中于從零開始至某一頻率的低通型頻帶。這種基帶數(shù)據(jù)信號所占的低通型頻帶即稱為基帶。不搬移基帶信號頻譜的傳輸方式稱為基帶傳輸。人民郵電出版社現(xiàn)代信息技術(shù)一、一、 基帶傳輸系統(tǒng)構(gòu)成模型基帶傳輸系統(tǒng)構(gòu)成模型二、理想低通網(wǎng)絡(luò)波形形成，奈奎斯特第一準(zhǔn)則二、理想低通網(wǎng)絡(luò)波形形成，奈

9、奎斯特第一準(zhǔn)則三、三、 具有幅度滾降特性的低通網(wǎng)絡(luò)波形形成具有幅度滾降特性的低通網(wǎng)絡(luò)波形形成 四、四、 數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中的時鐘同步數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中的時鐘同步五、五、 基帶數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)及應(yīng)用基帶數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)及應(yīng)用 人民郵電出版社現(xiàn)代信息技術(shù)一、一、 基帶傳輸系統(tǒng)構(gòu)成模型基帶傳輸系統(tǒng)構(gòu)成模型基帶傳輸系統(tǒng)的基本構(gòu)成模型如圖所示。人民郵電出版社現(xiàn)代信息技術(shù) 發(fā)送濾波器的作用是限制信號頻帶并起波形形成作用； 信道是信號的傳輸媒介，可以是各種形式的電纜； 接收濾波器用來濾除帶外噪聲和干擾，并起波形形成作用； 均衡器用來均衡信道特性的不理想狀態(tài)。 人民郵電出版社現(xiàn)代信息技術(shù) 二、理想低通網(wǎng)絡(luò)波形形成，奈奎斯特第

10、一準(zhǔn)則二、理想低通網(wǎng)絡(luò)波形形成，奈奎斯特第一準(zhǔn)則 網(wǎng)絡(luò)對單位沖激脈沖(t)的響應(yīng)，就是網(wǎng)絡(luò)傳遞函數(shù)的傅立葉反變換。其響應(yīng)h(t)的波形如圖所示。 人民郵電出版社現(xiàn)代信息技術(shù) 理想低通沖激響應(yīng)的特點是： (1) 在t=td處有最大值，通常可令td0； (2) 在最大值兩邊作均勻間隔的衰減波動，以t=td為中心每隔1/2fN出現(xiàn)一個過零點。人民郵電出版社現(xiàn)代信息技術(shù) 奈氏第一準(zhǔn)則用文字詳細表述是：如系統(tǒng)等效網(wǎng)絡(luò)具有理想低通特性，且截止頻率為fN時，則該系統(tǒng)中允許的最高碼元(符號)速率為2fN，這時系統(tǒng)輸出波形在峰值點上不產(chǎn)生前后符號干擾。由于該準(zhǔn)則的重要性，國際上把2fN稱為奈奎斯特頻帶。2fN波

11、特稱為奈奎斯特速率，T=1/2fN稱為奈奎斯特間隔。 在頻帶fN內(nèi)，2fN波特是極限速率，所以系統(tǒng)的最高頻帶利用率為每赫茲2Bd或2BdHz，這個極限速率是不能逾越的。人民郵電出版社現(xiàn)代信息技術(shù) 三、三、 具有幅度滾降特性的低通網(wǎng)絡(luò)波形形成具有幅度滾降特性的低通網(wǎng)絡(luò)波形形成 要尋求一個傳輸系統(tǒng)，它既可以物理實現(xiàn)，又能滿足奈氏第一準(zhǔn)則的基本要求：速率為2fN的序列通過該系統(tǒng)后能在所有按間隔T=1/2fN的取樣點處不產(chǎn)生碼間干擾。 要求形成滾降特性的條件是過理想低通特性的(fN，1/2)點處作奇對稱的函數(shù)所形成的特性。 人民郵電出版社現(xiàn)代信息技術(shù)這里引入滾降系數(shù)的概念，即滾降低通網(wǎng)絡(luò)的帶寬應(yīng)為 N

12、affN)(1Bf人民郵電出版社現(xiàn)代信息技術(shù) 值越大，其沖激響應(yīng)的前導(dǎo)和后尾衰減越快。 因此，值越大也就允許取樣定時相位有較大的偏移。然而，值越大，頻帶利用率就越小，因為這時頻帶利用率為 =2fN/(1+)fN=2/1+（Bd/Hz）人民郵電出版社現(xiàn)代信息技術(shù) 四、四、 數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中的時鐘同步數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中的時鐘同步 對定時時鐘信號的要求是：定時時鐘信號速率與接收信號碼元速率完全相同，并使定時時鐘信號與接收信號碼元保持固定的最佳相位關(guān)系。接收端獲得或產(chǎn)生符合這一要求的定時時鐘信號的過程稱為時鐘同步。 時鐘提取的方法分為兩類：自同步法和外同步法 自同步法又稱內(nèi)同步法，它是直接從接收的基帶信號序

13、列中提取定時時鐘信號的方法。 人民郵電出版社現(xiàn)代信息技術(shù) 五、五、 基帶數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)及應(yīng)用基帶數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)及應(yīng)用 下圖給出了一個基帶數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)構(gòu)成框圖。 人民郵電出版社現(xiàn)代信息技術(shù)人民郵電出版社現(xiàn)代信息技術(shù) 4.2.3 數(shù)據(jù)信號的頻帶傳輸 一、一、 頻帶傳輸系統(tǒng)頻帶傳輸系統(tǒng) 二、二、 數(shù)字調(diào)幅數(shù)字調(diào)幅 三、三、 數(shù)字調(diào)相數(shù)字調(diào)相 四、四、 數(shù)字調(diào)頻數(shù)字調(diào)頻人民郵電出版社現(xiàn)代信息技術(shù) 一、一、 頻帶傳輸系統(tǒng)頻帶傳輸系統(tǒng) 頻帶傳輸系統(tǒng)與基帶傳輸系統(tǒng)的區(qū)別在于在發(fā)送端增加了調(diào)制，在接收端增加了解調(diào)，以實現(xiàn)信號的頻帶搬移，調(diào)制和解調(diào)合起來稱為Modem。 所謂調(diào)制就是用基帶信號對載波波形的某些參數(shù)進

14、行控制，使這些參量隨基帶信號的變化而變化。用以調(diào)制的基帶信號是數(shù)字信號，所以又稱為數(shù)字調(diào)制。 人民郵電出版社現(xiàn)代信息技術(shù) 二、二、 數(shù)字調(diào)幅數(shù)字調(diào)幅 以基帶數(shù)據(jù)信號控制一個載波的幅度，稱為數(shù)字調(diào)幅，又稱幅移鍵控，簡寫為ASK。 1 ASK信號及功率譜分析 2正交幅度調(diào)制 人民郵電出版社現(xiàn)代信息技術(shù)1 ASK信號及功率譜分析下圖是數(shù)字調(diào)幅系統(tǒng)基本構(gòu)成框圖。人民郵電出版社現(xiàn)代信息技術(shù) 圖中的調(diào)制解調(diào)器本質(zhì)上就是一個乘法器。 進制數(shù)字信號調(diào)幅可有兩種情況 。 (1) 2ASK信號的功率譜密度也由連續(xù)譜和離散譜組成。 (2)由于2ASK信號的功率譜是雙邊帶譜，所以2ASK信號的帶寬是基帶信號帶寬的兩倍

15、。 人民郵電出版社現(xiàn)代信息技術(shù) 2正交幅度調(diào)制 正交幅度調(diào)制又稱正交雙邊帶調(diào)制，是將兩路獨立的基帶波形分別對兩個相互正交的同頻載波進行抑制載波的雙邊帶調(diào)制，所得到的兩路已調(diào)信號疊加起來的過程，稱為正交幅度調(diào)制。 由于A路的調(diào)制載波與B路的調(diào)制載波相位相差90，所以形成兩路正交的頻譜，故稱為正交調(diào)幅。 人民郵電出版社現(xiàn)代信息技術(shù)下圖為正交調(diào)幅系統(tǒng)的功率譜示意圖。人民郵電出版社現(xiàn)代信息技術(shù) 這種調(diào)制方法的AB兩路都是雙邊帶調(diào)制，但兩路信號同處于一個頻段之中，所以可同時傳輸兩路信號，故頻帶利用率是雙邊帶調(diào)制的兩倍 。 為了更進一步說明正交調(diào)幅信號的特點，我們還可以從已調(diào)信號的相位矢量表示方法來討論。

16、 人民郵電出版社現(xiàn)代信息技術(shù) 如果只畫出矢量端點，則如圖所示，稱為QAM的星座表示。如星座圖上有四個星點，則稱為4QAM。 人民郵電出版社現(xiàn)代信息技術(shù) QAM方式的主要特點是有較高的頻譜利用率。經(jīng)分析可得MQAM的頻譜利用率為1log2M人民郵電出版社現(xiàn)代信息技術(shù) 三、三、 數(shù)字調(diào)相數(shù)字調(diào)相 以基帶數(shù)據(jù)信號控制載波的相位稱為數(shù)字調(diào)相，又稱相移鍵控，簡寫為PSK。 1 PSK信號及功率譜密度 2二相調(diào)相信號的產(chǎn)生和解調(diào) 3多相調(diào)制人民郵電出版社現(xiàn)代信息技術(shù) 1 PSK信號及功率譜密度 絕對調(diào)相信號的變換規(guī)則是：數(shù)據(jù)信號的“1”對應(yīng)于已調(diào)信號的0相位；數(shù)據(jù)信號的“0”對應(yīng)于已調(diào)信號的180相位，或

17、反之。這里的0和180是以未調(diào)載波的0作參考相位的。 相對調(diào)相信號的變換規(guī)則是：數(shù)據(jù)信號的“1”使已調(diào)信號的相位變化0相位；數(shù)據(jù)信號的“0”使已調(diào)信號的相位變化180相位，或反之。這里的0和180的變化是相對于已調(diào)信號的前一碼元的相位，或者說，這里的變化是以已調(diào)信號的前一碼元相位作參考相位的。 人民郵電出版社現(xiàn)代信息技術(shù) 2二相調(diào)相信號的產(chǎn)生和解調(diào) (1) 2PSK信號的產(chǎn)生和解調(diào) 下圖 (a)給出的是一種用相位選擇法產(chǎn)生2PSK信號的原理框圖。 下圖(b)為2PSK信號的解調(diào)電路原理框圖。 人民郵電出版社現(xiàn)代信息技術(shù)人民郵電出版社現(xiàn)代信息技術(shù) 這種2PSK信號的解調(diào)存在一個問題，即二分頻器電

18、路輸出存在相位不定性或稱相位模糊問題。 解決這一問題的方法就是采用相對調(diào)相，即2DPSK方式。 人民郵電出版社現(xiàn)代信息技術(shù) (2) 2DPSK信號的產(chǎn)生和解調(diào) 只要將輸入的基帶數(shù)據(jù)序列變換成相對序列，即差分碼序列，然后用差分碼序列去進行絕對調(diào)相，便可得到2DPSK信號。 2DPSK的解調(diào)通常采用極性比較法，極性比較法是對2DPSK信號先進行2PSK解調(diào)，然后用碼變換器將差分碼變?yōu)榻^對碼。 人民郵電出版社現(xiàn)代信息技術(shù) 3多相調(diào)制 如果把輸入二進制數(shù)據(jù)的每k個比特編成一組，則構(gòu)成所謂的k k比特碼元。每一個k比特碼元都有2k種不同狀態(tài)，因而必須用M=2k種不同相位或相位差來表示，稱為M相調(diào)相。 四

19、相調(diào)相即4PSK，是用載波的四種不同相位來表征傳送的數(shù)據(jù)信息。 人民郵電出版社現(xiàn)代信息技術(shù) 按國際統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，雙比特碼元與載波相位的對應(yīng)關(guān)系有兩種，稱為A方式和B方式，它們的對應(yīng)關(guān)系如表4-2所示。表表4-2 4-2 雙比特碼元與載波相位對應(yīng)關(guān)系雙比特碼元與載波相位對應(yīng)關(guān)系 雙比特碼元 載波相位 A B A方式 B方式 0 0 0 225 1 0 90 315 1 1 180 45 0 1 270 135 人民郵電出版社現(xiàn)代信息技術(shù) 4PSK信號可采用調(diào)相法產(chǎn)生，產(chǎn)生4PSK信號原理圖如圖 (a)所示。人民郵電出版社現(xiàn)代信息技術(shù) 4PSK信號可用兩路相干解調(diào)器分別解調(diào)，而后再進行并串變換，變

20、為串行碼元序列。 人民郵電出版社現(xiàn)代信息技術(shù) 四、四、 數(shù)字調(diào)頻數(shù)字調(diào)頻 用基帶數(shù)據(jù)信號控制載波的頻率，稱為數(shù)字調(diào)頻，又稱頻移鍵控(FSK)。 12FSK信號及功率譜密度 2 2FSK信號的產(chǎn)生和解調(diào)人民郵電出版社現(xiàn)代信息技術(shù) 12FSK信號及功率譜密度 二進制移頻鍵控就是用二進制數(shù)字信號控制載波頻率，當(dāng)傳送“1”碼時輸出頻率f1；當(dāng)傳送“0”碼時輸出頻率f0。 2FSK信號是由兩個2ASK信號合成，故其功率譜密度也是兩個2ASK信號功率譜密度之和。 人民郵電出版社現(xiàn)代信息技術(shù) 2 2FSK信號的產(chǎn)生和解調(diào) (1) 2FSK信號的產(chǎn)生 2FSK信號是兩個數(shù)字調(diào)幅信號之和，故此，2FSK信號的產(chǎn)

21、生可用兩個數(shù)字調(diào)幅信號相加的辦法產(chǎn)生。 (2) 2FSK信號的解調(diào) 這里討論兩種簡單的2FSK的解調(diào)方法。 人民郵電出版社現(xiàn)代信息技術(shù) 4.2.4 數(shù)據(jù)信號的數(shù)字傳輸 一、一、 數(shù)據(jù)信號數(shù)字傳輸?shù)母拍罴疤攸c數(shù)據(jù)信號數(shù)字傳輸?shù)母拍罴疤攸c 二、二、 數(shù)字數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崿F(xiàn)方式數(shù)字數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崿F(xiàn)方式 三、三、 數(shù)字數(shù)據(jù)的時分復(fù)用數(shù)字數(shù)據(jù)的時分復(fù)用TDM 人民郵電出版社現(xiàn)代信息技術(shù) 一、一、 數(shù)據(jù)信號數(shù)字傳輸?shù)母拍罴疤攸c數(shù)據(jù)信號數(shù)字傳輸?shù)母拍罴疤攸c 在數(shù)字信道中傳輸數(shù)據(jù)信號稱為數(shù)據(jù)信號 的數(shù)字傳輸，簡稱為數(shù)字數(shù)據(jù)傳輸。 數(shù)字數(shù)據(jù)傳輸主要有下述兩個優(yōu)點： (1)傳輸質(zhì)量高。 (2) 信道傳輸效率高。 人民郵

22、電出版社現(xiàn)代信息技術(shù) 二、二、 數(shù)字數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崿F(xiàn)方式數(shù)字數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崿F(xiàn)方式 1 同步方式 這里的“同步”是指數(shù)據(jù)終端設(shè)備(DTE)發(fā)出的數(shù)據(jù)信號和待接入的PCM信道的時鐘是相互同步的，即DTE發(fā)出的數(shù)據(jù)信號在速率和時間上都受到PCM信道的時鐘控制。 2 異步方式 如果DTE發(fā)出數(shù)據(jù)信號的時鐘與PCM信道時鐘是非同步的，即沒有相互控制關(guān)系。 人民郵電出版社現(xiàn)代信息技術(shù) 三、三、 數(shù)字數(shù)據(jù)的時分復(fù)用數(shù)字數(shù)據(jù)的時分復(fù)用TDM 1時分復(fù)用的概念及復(fù)用方式 2數(shù)字數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌鈴?fù)用方式人民郵電出版社現(xiàn)代信息技術(shù) 1時分復(fù)用的概念及復(fù)用方式 所謂多路復(fù)用就是多個信號在同一條信道上傳輸。所謂時分就是用不同

23、的時間段來區(qū)分不同信源的信號。 數(shù)字數(shù)據(jù)傳輸中的時分復(fù)用就是將多個低速的數(shù)據(jù)流合并成高速的數(shù)據(jù)流，而后在一條信道上傳輸。 人民郵電出版社現(xiàn)代信息技術(shù) TDM分為比特交織和字符交織兩種方式。 比特交織復(fù)用又稱按位復(fù)用。在高速數(shù)據(jù)集合幀里，每一個時隙只傳送一個低速信道的比特數(shù)據(jù)。 字符交織復(fù)用又稱按字復(fù)用。在高速數(shù)據(jù)信號集合幀里，每送完一個低速信道的一個字符，再送下一個低速信道的字符。人民郵電出版社現(xiàn)代信息技術(shù) 2數(shù)字數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌鈴?fù)用方式 在數(shù)字數(shù)據(jù)傳輸中，CCITT(現(xiàn)為ITU-T)頒布了X.50建議和X.51建議來規(guī)范將用戶數(shù)據(jù)流復(fù)用成64kbits的復(fù)用信號的包封方法。 其中X.50建議規(guī)

24、定采用6+2的包封格式，X.51建議規(guī)范是采用8+2的包封格式。 人民郵電出版社現(xiàn)代信息技術(shù) 4.3 差錯控制 4.3.1 差錯控制的基本概念及原理 4.3.2 碼距與檢錯和糾錯能力 人民郵電出版社現(xiàn)代信息技術(shù)4.3.1 差錯控制的基本概念及原理一、一、 差錯控制的基本概念差錯控制的基本概念 1差錯分類 2差錯控制方式二、二、 差錯控制的基本原理差錯控制的基本原理人民郵電出版社現(xiàn)代信息技術(shù) 一、一、 差錯控制的基本概念差錯控制的基本概念 差錯控制的基本思路是：在發(fā)送端被傳送的信息碼序列的基礎(chǔ)上，按照一定的規(guī)則加入若干“監(jiān)督碼元”后進行傳輸，這些加入的碼元與原來的信息碼序列之間存在著某種確定的約

25、束關(guān)系。在接收數(shù)據(jù)時，檢驗信息碼元與監(jiān)督碼元之間的既定的約束關(guān)系，如該關(guān)系遭到破壞，則在接收端可以發(fā)現(xiàn)傳輸中的錯誤，乃至糾正錯誤。 人民郵電出版社現(xiàn)代信息技術(shù) 1差錯分類 隨機噪聲導(dǎo)致傳輸中的隨機差錯；脈沖噪聲則使傳輸出現(xiàn)突發(fā)差錯。 隨機差錯又稱獨立差錯，它是指那些獨立的、稀疏的和互不相關(guān)的發(fā)生的差錯。 突發(fā)差錯是指一串串，甚至是成片出現(xiàn)的差錯，差錯之間有相關(guān)性，差錯出現(xiàn)是密集的。 人民郵電出版社現(xiàn)代信息技術(shù) 2差錯控制方式 可以分為4種類型： (1)檢錯重發(fā) (2) 前向糾錯 (3)混合糾錯檢錯 (4) 信息反饋 人民郵電出版社現(xiàn)代信息技術(shù) 二、二、 差錯控制的基本原理差錯控制的基本原理 糾

26、錯編碼之所以具有檢錯和糾錯能力，是因為在信息碼之外附加了監(jiān)督碼。監(jiān)督碼不載荷信息，它的作用是用來監(jiān)督信息碼在傳輸中有無差錯，對用戶來說是多余的，最終也不傳送給用戶，但它提高了傳輸?shù)目煽啃?。但是，監(jiān)督碼的引入降低了信道的傳輸效率。人民郵電出版社現(xiàn)代信息技術(shù) 4.3.2 碼距與檢錯和糾錯能力 (1) 為檢測e個錯碼，要求最小碼距為 dmine+1 (2) 為糾正t個錯碼，要求最小碼距為 dmint+1 (3) 為糾正t個錯碼，同時檢測e個錯碼 ( e t ) 要求最小碼距為 dmint+e+1人民郵電出版社現(xiàn)代信息技術(shù) 4.3.3 簡單的差錯控制編碼 一、一、 奇偶監(jiān)督碼奇偶監(jiān)督碼 二、二、 二維

27、奇偶監(jiān)督碼二維奇偶監(jiān)督碼 三、三、 漢明碼漢明碼 人民郵電出版社現(xiàn)代信息技術(shù) 一、一、 奇偶監(jiān)督碼奇偶監(jiān)督碼 其編碼規(guī)則是先將所要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)碼元分組，在分組數(shù)據(jù)后面附加一位監(jiān)督位，使得該組碼連同監(jiān)督位在內(nèi)的碼組中的“1”的個數(shù)為偶數(shù)(稱為偶校驗)或奇數(shù)(稱為奇校驗) 。 在接收端按同樣的規(guī)律檢查，如發(fā)現(xiàn)不符就說明產(chǎn)生了差錯，但是不能確定差錯的具體位置，即不能糾錯。 人民郵電出版社現(xiàn)代信息技術(shù) 二、二、 二維奇偶監(jiān)督碼二維奇偶監(jiān)督碼 行列監(jiān)督碼和方陣碼。它的方法是在水平監(jiān)督基礎(chǔ)上對列再進行奇偶校驗。 人民郵電出版社現(xiàn)代信息技術(shù) 三、三、 漢明碼漢明碼 S1=a2 a4 a5 a6 S2=a1 a

28、3 a5 a6 S3=a0 a3 a4 a6 人民郵電出版社現(xiàn)代信息技術(shù) a2=a6 a5 a4 a1=a6 a5 a3 a0=a6 a4 a3 接收端收到每個碼組后，按式、式和式計算出S1， S2和S3如不全為0，則可按表4-4確定誤碼的位置，然后加以糾正。 人民郵電出版社現(xiàn)代信息技術(shù)表表4-4 校正子與差錯碼位置校正子與差錯碼位置S1 S2 S3 錯碼位置0 0 1 a00 1 0 a11 0 0 a20 1 1 a31 0 1 a41 1 0 a51 1 1 a60 0 0 無錯 人民郵電出版社現(xiàn)代信息技術(shù)4.4 數(shù)據(jù)交換和通信協(xié)議4.4.1 概述4.4.2 電路交換方式 4.4.3 報

29、文交換方式4.4.4 分組交換方式4.4.5 通信協(xié)議人民郵電出版社現(xiàn)代信息技術(shù)4.4.1 概述一、一、 數(shù)據(jù)交換的必要性數(shù)據(jù)交換的必要性二、二、 數(shù)據(jù)交換方式數(shù)據(jù)交換方式人民郵電出版社現(xiàn)代信息技術(shù) 一、一、 數(shù)據(jù)交換的必要性數(shù)據(jù)交換的必要性 兩端用戶通過信道直接連接起來所構(gòu)成的通信方式是點對點的通信。 多個用戶之間要進行數(shù)據(jù)通信，如果任意兩個用戶之間都有直達線路連接的話，雖然簡單方便，但線路利用率低。一般將各個用戶終端通過一個具有交換功能的網(wǎng)絡(luò)連接起來，使得任何接入該網(wǎng)絡(luò)的兩個用戶終端由網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)適當(dāng)?shù)慕粨Q操作。 人民郵電出版社現(xiàn)代信息技術(shù) 二、二、 數(shù)據(jù)交換方式數(shù)據(jù)交換方式 1利用公用電話

30、網(wǎng)進行數(shù)據(jù)交換 2利用公用數(shù)據(jù)網(wǎng)進行數(shù)據(jù)交換 人民郵電出版社現(xiàn)代信息技術(shù) 4.4.2 電路交換方式 一、一、 電路交換方式的原理電路交換方式的原理 需預(yù)先建立起一條實際的物理鏈路，在通信中自始至終使用該條鏈路進行數(shù)據(jù)信息傳輸，并且不允許其他計算機或終端同時共享該鏈路，通信結(jié)束后再拆除這條物理鏈路。 二、二、 電路交換的優(yōu)缺點電路交換的優(yōu)缺點 人民郵電出版社現(xiàn)代信息技術(shù) 4.4.3 報文交換方式 一、一、 報文交換方式的原理報文交換方式的原理 報文交換屬于存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換方式，當(dāng)用戶的報文到達交換機時，先將報文存儲在交換機的存儲器中 (內(nèi)存或外存)，當(dāng)所需要的輸出電路有空閑時，再將該報文發(fā)向接收交換

31、機或用戶終端。 二、二、 報文交換的優(yōu)缺點報文交換的優(yōu)缺點 人民郵電出版社現(xiàn)代信息技術(shù) 4.4.4 分組交換方式 一、一、 分組交換方式的原理分組交換方式的原理 二、二、 分組交換的優(yōu)缺點分組交換的優(yōu)缺點 三、三、 分組的傳輸方式分組的傳輸方式人民郵電出版社現(xiàn)代信息技術(shù) 一、一、 分組交換方式的原理分組交換方式的原理 分組交換仍然采用“存儲轉(zhuǎn)發(fā)”的方式，但不像報文交換那樣以報文為單位交換，而是把報文截成若干比較短的、規(guī)格化了的“分組”(或稱包)進行交換和傳輸。 由于分組長度較短，具有統(tǒng)一的格式，便于在交換機中存儲和處理，“分組”進入交換機后只在主存儲器中停留很短的時間進行排隊和處理，一旦確定了

32、新的路由，就很輸出到下一個交換機或用戶終端。 人民郵電出版社現(xiàn)代信息技術(shù) 二、二、 分組交換的優(yōu)缺點分組交換的優(yōu)缺點 分組交換方式的主要優(yōu)點是： (1)傳輸質(zhì)量高。 (2) 可靠性高。 (3) 為不同種類的終端相互通信提供方便。 (4) 能滿足通信實時性要求。 (5) 可實現(xiàn)分組多路通信。 (6) 經(jīng)濟性好。 人民郵電出版社現(xiàn)代信息技術(shù) 三、三、 分組的傳輸方式分組的傳輸方式 1數(shù)據(jù)報方式 2虛電路方式 人民郵電出版社現(xiàn)代信息技術(shù) 1數(shù)據(jù)報方式 (1) 數(shù)據(jù)報方式的概念 數(shù)據(jù)報方式類似于報文交換方式，將每個分組單獨當(dāng)作一份報一樣對待，分組交換機為每一個數(shù)據(jù)分組獨立地尋找路徑，同一終端送出的不同

33、分組可以沿著不同的路徑到達終點。 (2) 數(shù)據(jù)報方式的特點 人民郵電出版社現(xiàn)代信息技術(shù)2虛電路方式 (1) 虛電路方式的概念 虛電路方式是兩個用戶終端設(shè)備在開始互相傳輸數(shù)據(jù)之前必須通過網(wǎng)絡(luò)建立一條邏輯上的連接，一旦這種連接建立以后，用戶發(fā)送的數(shù)據(jù)將通過該路徑按順序通過網(wǎng)絡(luò)傳送到達終點。當(dāng)通信完成之后用戶發(fā)出拆鏈請求，網(wǎng)絡(luò)清除連接。 (2) 虛電路方式的特點 人民郵電出版社現(xiàn)代信息技術(shù) 4.4.5 通信協(xié)議 一、一、 基本概念基本概念 二、二、 物理層協(xié)議物理層協(xié)議 三、三、 數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議數(shù)據(jù)鏈路傳輸控制規(guī)程數(shù)據(jù)鏈路傳輸控制規(guī)程 四、四、 分組網(wǎng)的通信協(xié)議分組網(wǎng)的通信協(xié)議X.25

34、建議建議 人民郵電出版社現(xiàn)代信息技術(shù) 一、一、 基本概念基本概念 還必須事先約定一些通信雙方共同遵守的約定，我們將這些約定的集合叫做通信協(xié)議。 人民郵電出版社現(xiàn)代信息技術(shù) 二、二、 物理層協(xié)議物理層協(xié)議 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中物理層接口所處的位置如圖所示。 人民郵電出版社現(xiàn)代信息技術(shù) 物理層接口的基本特性 物理層接口規(guī)程描述了接口的四種基本特性：機械特性、電氣特性、功能特性和規(guī)程特性。 (1) 機械特性 (2) 電氣特性 (3) 功能特性 (4) 規(guī)程特性 人民郵電出版社現(xiàn)代信息技術(shù) 三、三、 數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議數(shù)據(jù)鏈路傳輸控制規(guī)程數(shù)據(jù)鏈路傳輸控制規(guī)程 目前已采用的傳輸控制規(guī)程基本上分為兩大

35、類：面向字符型和面向比特型。 1基本型傳輸控制規(guī)程 2高級數(shù)據(jù)鏈路控制規(guī)程(HDLC) 人民郵電出版社現(xiàn)代信息技術(shù) 2高級數(shù)據(jù)鏈路控制規(guī)程(HDLC) 高級數(shù)據(jù)鏈路控制規(guī)程是面向比特型控制規(guī)程。在高級數(shù)據(jù)鏈路控制規(guī)程中，在鏈路上以幀作為傳輸信息的基本單位。 HDLC的幀的基本格式如圖所示。 人民郵電出版社現(xiàn)代信息技術(shù) (1)標(biāo)志字段(F) (2) 地址字段(A) (3) 控制字段(C) (4) 信息字段(I) (5) 幀校驗字段(FCS) 人民郵電出版社現(xiàn)代信息技術(shù) 四、四、 分組網(wǎng)的通信協(xié)議分組網(wǎng)的通信協(xié)議X.25建議建議 1 X.25建議概述 2 X.25建議的層次 3. X.25的物理層

36、 4. X.25的數(shù)據(jù)鏈路層 5. X.25的分組層 人民郵電出版社現(xiàn)代信息技術(shù) 1 X.25建議概述 X.25建議是數(shù)據(jù)終端設(shè)備(DTE)和數(shù)據(jù)電路終接設(shè)備(DCE)之間的接口規(guī)程。 2. X.25建議的層次 X.25建議包含了三層，即物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和分組層。 3. X.25的物理層 物理層定義了DTE和DCE之間的電氣接口和建立物理的信息傳輸?shù)倪^程。 人民郵電出版社現(xiàn)代信息技術(shù) 4. X.25的數(shù)據(jù)鏈路層 X.25的鏈路層采用了高級數(shù)據(jù)鏈路控制規(guī)程(HDLC)的幀結(jié)構(gòu)，并推薦使用它作為X.25鏈路層規(guī)程。 5. X.25的分組層 (1) X.25分組層的功能 (2) 呼叫建立過程 人民

37、郵電出版社現(xiàn)代信息技術(shù) 4.5 數(shù)據(jù)通信網(wǎng) 4.5.1 數(shù)據(jù)通信網(wǎng)的構(gòu)成 4.5.2 分組交換網(wǎng) 4.5.3 幀中繼 4.5.4 數(shù)字數(shù)據(jù)網(wǎng) 人民郵電出版社現(xiàn)代信息技術(shù)4.5.1 數(shù)據(jù)通信網(wǎng)的構(gòu)成 數(shù)據(jù)通信網(wǎng)是一個由分布在各地的數(shù)據(jù)終端設(shè)備、數(shù)據(jù)交換設(shè)備和數(shù)據(jù)傳輸鏈路所構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)，在網(wǎng)絡(luò)協(xié)議(軟件)的支持下實現(xiàn)數(shù)據(jù)終端間的數(shù)據(jù)傳輸和交換。 1數(shù)據(jù)終端設(shè)備 2數(shù)據(jù)交換設(shè)備 3數(shù)據(jù)傳輸鏈路 人民郵電出版社現(xiàn)代信息技術(shù) 4.5.2 分組交換網(wǎng) 一、一、 分組交換網(wǎng)的構(gòu)成分組交換網(wǎng)的構(gòu)成分組交換網(wǎng)由分組交換機、用戶終端設(shè)備、遠程集中器(RCU)、網(wǎng)絡(luò)管理中心(NMC)以及傳輸線路等組成。 二、二、 用戶終端入網(wǎng)方式用戶終端入網(wǎng)方式 1經(jīng)租用專線入網(wǎng) 2經(jīng)電話網(wǎng)入網(wǎng) 人