第二章數(shù)據(jù)通信技術(shù)基礎(chǔ)

1、1第2章 數(shù)據(jù)通信技術(shù)基礎(chǔ)主要學(xué)習(xí)內(nèi)容主要學(xué)習(xí)內(nèi)容 ：數(shù)據(jù)通信的基本概念數(shù)據(jù)通信的基本概念數(shù)據(jù)通信方式數(shù)據(jù)通信方式數(shù)據(jù)通信傳輸介質(zhì)和特點(diǎn)數(shù)據(jù)通信傳輸介質(zhì)和特點(diǎn)了解數(shù)據(jù)編碼技術(shù)了解數(shù)據(jù)編碼技術(shù)多路復(fù)用技術(shù)多路復(fù)用技術(shù)數(shù)據(jù)交換技術(shù)數(shù)據(jù)交換技術(shù)22.1 2.1 數(shù)據(jù)通信的基本概念數(shù)據(jù)通信的基本概念1 1、信息與編碼、信息與編碼 信息信息可以是數(shù)字、文字、語言、圖形和圖像等可以是數(shù)字、文字、語言、圖形和圖像等各種形式，是人們要通過通信系統(tǒng)傳遞的內(nèi)容。各種形式，是人們要通過通信系統(tǒng)傳遞的內(nèi)容。 編碼編碼就是用二進(jìn)制代碼來表示信息中的每一個(gè)就是用二進(jìn)制代碼來表示信息中的每一個(gè)字符。字符。2 2、數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)

2、 編碼后的信息就是編碼后的信息就是數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)。32.1 2.1 數(shù)據(jù)通信的基本概念數(shù)據(jù)通信的基本概念3 3、信號、信號 數(shù)據(jù)的傳輸表現(xiàn)形式稱為信號。數(shù)據(jù)的傳輸表現(xiàn)形式稱為信號。 從信號的實(shí)現(xiàn)形式上劃分為從信號的實(shí)現(xiàn)形式上劃分為: 模擬信號模擬信號:是用幅度連續(xù)變化的電磁波來表示信息的信號。是用幅度連續(xù)變化的電磁波來表示信息的信號。 數(shù)字信號數(shù)字信號:是一種不連續(xù)（離散）的信號。是一種不連續(xù)（離散）的信號。通常是一串電壓脈沖序列序號。 基帶信號：將數(shù)字信號1或0直接用兩種不同的電壓來表示，然后送到線路上去傳輸。 寬帶信號：將基帶信號進(jìn)行調(diào)制后形成的頻分復(fù)用模擬信號。42.1 2.1 數(shù)據(jù)通信的基本

3、概念數(shù)據(jù)通信的基本概念4 4、信道、信道 在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中，在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中，信道是傳輸信號的通道信道是傳輸信號的通道。 邏輯上邏輯上，信道一般都是用來表示向某一個(gè)方向，信道一般都是用來表示向某一個(gè)方向傳送信息的傳送信息的“介質(zhì)介質(zhì)”。 信道可分為適合傳送模擬信號的信道可分為適合傳送模擬信號的模擬信道模擬信道和適和適合傳送數(shù)字信號的合傳送數(shù)字信號的數(shù)字信道數(shù)字信道。52.1 2.1 數(shù)據(jù)通信的基本概念數(shù)據(jù)通信的基本概念5 5、通信系統(tǒng)基本模型、通信系統(tǒng)基本模型信道信道發(fā)送設(shè)備發(fā)送設(shè)備發(fā)送機(jī)發(fā)送機(jī)接收機(jī)接收機(jī)接收設(shè)備接收設(shè)備是發(fā)出信息的源，其是發(fā)出信息的源，其作用是把信息轉(zhuǎn)換成作用是把信息轉(zhuǎn)換成

4、原始信號，是產(chǎn)生數(shù)原始信號，是產(chǎn)生數(shù)據(jù)的設(shè)備。據(jù)的設(shè)備。 是指傳輸信號的通道，是指傳輸信號的通道，是連接信源和信宿的傳是連接信源和信宿的傳輸線路，信道既給信號輸線路，信道既給信號以通路，也對信號產(chǎn)生以通路，也對信號產(chǎn)生各種干擾和噪聲。各種干擾和噪聲。 從傳輸系統(tǒng)接收信號并將從傳輸系統(tǒng)接收信號并將其轉(zhuǎn)換成信宿設(shè)備能夠處其轉(zhuǎn)換成信宿設(shè)備能夠處理的形式。主要進(jìn)行解調(diào)、理的形式。主要進(jìn)行解調(diào)、譯碼、解碼等，用來恢復(fù)譯碼、解碼等，用來恢復(fù)原始信號。原始信號。 從接收器上取得傳入數(shù)從接收器上取得傳入數(shù)據(jù)的設(shè)備，將復(fù)原的原據(jù)的設(shè)備，將復(fù)原的原始信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的消始信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的消息。息。 通信系統(tǒng)的作用是

5、傳遞信息。無論模擬通信系統(tǒng)還是數(shù)通信系統(tǒng)的作用是傳遞信息。無論模擬通信系統(tǒng)還是數(shù)字通信系統(tǒng)均包含字通信系統(tǒng)均包含5個(gè)基本組件：個(gè)基本組件：發(fā)送設(shè)備、發(fā)送機(jī)、信道、發(fā)送設(shè)備、發(fā)送機(jī)、信道、接收機(jī)和接收設(shè)備接收機(jī)和接收設(shè)備。 是將信源和信道匹配，是將信源和信道匹配，將信源產(chǎn)生的信號變將信源產(chǎn)生的信號變換成適合信道傳輸?shù)膿Q成適合信道傳輸?shù)男盘?，并進(jìn)行發(fā)送。信號，并進(jìn)行發(fā)送。62.1 2.1 數(shù)據(jù)通信的基本概念數(shù)據(jù)通信的基本概念 例：數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)是通過數(shù)據(jù)電路將分布在遠(yuǎn)地的數(shù)據(jù)例：數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)是通過數(shù)據(jù)電路將分布在遠(yuǎn)地的數(shù)據(jù)終端設(shè)備與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)連接起來，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸、交換、存終端設(shè)備與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)連接起

6、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、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)三部分組成。設(shè)備、數(shù)據(jù)電路、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)三部分組成。數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)組成數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)組成正文正文數(shù)字比特流數(shù)字比特流模擬信號模擬信號公用電話網(wǎng)公用電話網(wǎng)模擬信號模擬信號數(shù)字比特流數(shù)字比特流正文正文PC機(jī)機(jī)調(diào)制解調(diào)器調(diào)制解調(diào)器調(diào)制解調(diào)器調(diào)制解調(diào)器PC機(jī)機(jī)源點(diǎn)源點(diǎn)發(fā)送器發(fā)送器輸入輸入數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)傳輸系統(tǒng)發(fā)送的信號發(fā)送的信號接收的信號接收的信號接收器接收器終點(diǎn)終點(diǎn)輸出輸出數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)輸出輸出信息信息源系統(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)72.1

7、2.1 數(shù)據(jù)通信的基本概念數(shù)據(jù)通信的基本概念6 6、數(shù)據(jù)通信的主要技術(shù)指標(biāo)、數(shù)據(jù)通信的主要技術(shù)指標(biāo)信道帶寬：信道帶寬：信道上傳輸?shù)氖请姶判盘?。信道上傳輸?shù)氖请姶判盘?。某個(gè)信道能夠傳送某個(gè)信道能夠傳送電磁波的有效頻率范圍就是該信道的帶寬。電磁波的有效頻率范圍就是該信道的帶寬。 信道帶寬最大有效頻率最小有效頻率信道帶寬最大有效頻率最小有效頻率 信道帶寬信道帶寬 信道帶寬信道帶寬和和信道最大傳輸速率信道最大傳輸速率是影響是影響信道質(zhì)量信道質(zhì)量的兩個(gè)的兩個(gè)主要因素。主要因素。82.1 2.1 數(shù)據(jù)通信的基本概念數(shù)據(jù)通信的基本概念數(shù)據(jù)傳輸速率數(shù)據(jù)傳輸速率 是指信道每秒所能傳輸?shù)氖侵感诺烂棵胨軅鬏數(shù)亩M(jìn)

8、制比特?cái)?shù)二進(jìn)制比特?cái)?shù)，記作，記作bps（比特（比特每秒）。常見單位：每秒）。常見單位：Kbps、Mbps、Gbps。它與信道帶寬緊密。它與信道帶寬緊密相連的，即相連的，即信道帶寬越寬，數(shù)據(jù)傳輸速率越高信道帶寬越寬，數(shù)據(jù)傳輸速率越高。 波特率：每秒傳送的碼元數(shù)。它與數(shù)據(jù)傳輸速率成正比關(guān)系。波特率：每秒傳送的碼元數(shù)。它與數(shù)據(jù)傳輸速率成正比關(guān)系。 1 Baud = （log2M） bps 其中M是信號的編碼級數(shù),即一個(gè)脈沖信號所表示的有效狀態(tài)數(shù) Rbit = Rbaud log2M （比特率（比特率=波特率波特率X信號所含比特?cái)?shù)信號所含比特?cái)?shù)）92.1 2.1 數(shù)據(jù)通信的基本概念數(shù)據(jù)通信的基本概念碼

9、元碼元:是承載信息的基本信號單位。比如用脈沖信號表示數(shù)據(jù)時(shí)，是承載信息的基本信號單位。比如用脈沖信號表示數(shù)據(jù)時(shí)，一個(gè)單位脈沖就是一碼元。一個(gè)單位脈沖就是一碼元。 一碼元的信息量是由碼元所能表示的數(shù)據(jù)有效狀態(tài)值個(gè)數(shù)一碼元的信息量是由碼元所能表示的數(shù)據(jù)有效狀態(tài)值個(gè)數(shù)決定的，若一碼元有決定的，若一碼元有00、01、10、11四個(gè)有效狀態(tài)值，則一碼四個(gè)有效狀態(tài)值，則一碼元能攜帶元能攜帶2bit的信息。的信息。 又如：當(dāng)波特率為又如：當(dāng)波特率為9600時(shí)，若時(shí)，若M=2，數(shù)，數(shù)據(jù)傳輸率為據(jù)傳輸率為9600b/s；若；若M=16，數(shù)據(jù)傳輸率為，數(shù)據(jù)傳輸率為38.4kb/s。102.1 2.1 數(shù)據(jù)通信的基

10、本概念數(shù)據(jù)通信的基本概念信道容量信道容量：是指信道的允許的最大傳輸速率。：是指信道的允許的最大傳輸速率。 吞吐量：信道在單位時(shí)間內(nèi)成功傳輸?shù)男畔⒘俊Ｈ缒承诺涝谕掏铝浚盒诺涝趩挝粫r(shí)間內(nèi)成功傳輸?shù)男畔⒘?。如某信道?0分鐘內(nèi)成功傳輸了分鐘內(nèi)成功傳輸了6Mb的數(shù)據(jù)，其吞吐量為的數(shù)據(jù)，其吞吐量為 6*1024 / (10*60)10Kbps。誤碼率誤碼率(Bit error rate)：信道傳輸可靠性指標(biāo)：信道傳輸可靠性指標(biāo) P= 錯(cuò)誤的位數(shù)錯(cuò)誤的位數(shù) / 傳輸?shù)目偽粩?shù)傳輸?shù)目偽粩?shù)注意：信道帶寬越大，信道容量也越大，傳輸速率也越高。112.2 2.2 信號傳輸?shù)幕拘问叫盘杺鬏數(shù)幕拘问?1. 通信系

11、統(tǒng)的信號傳輸基本形式按信號是否調(diào)制分類：通信系統(tǒng)的信號傳輸基本形式按信號是否調(diào)制分類：l基帶傳輸：編碼后的數(shù)字脈沖信號直接在信上傳送，不調(diào)制， (基帶：調(diào)制前原始信號所占的頻道），既可傳輸模擬信號，也可傳輸數(shù)字信號，如以太網(wǎng)、令牌網(wǎng)。l頻帶傳輸：調(diào)制成模擬信號后再傳送，接收方需要解調(diào)，例如，通過電話模擬信道傳輸。l寬帶傳輸：采用模擬傳輸技術(shù)，將不同頻率的多種調(diào)制信號在統(tǒng)一傳輸線路中傳輸。如多路復(fù)用（閉路電視系統(tǒng)）。122.2 2.2 信號傳輸?shù)幕拘问叫盘杺鬏數(shù)幕拘问綄拵鬏數(shù)闹饕攸c(diǎn)： 一個(gè)寬帶信道可劃分為多個(gè)邏輯信道或頻率段，進(jìn)行多路復(fù)用傳輸，信道容量大增；可在同一信道上進(jìn)行數(shù)字信息或模

12、擬信息的傳輸；寬帶傳輸?shù)木嚯x比基帶傳輸要遠(yuǎn)許多，因?yàn)閿?shù)字?jǐn)?shù)字需要被模擬信號運(yùn)載后傳輸，模擬信號傳輸比數(shù)字信號遠(yuǎn)；寬帶傳輸中的信號具有單向性，如要實(shí)現(xiàn)雙向傳輸需要同時(shí)具備兩條數(shù)據(jù)通路。132.3 2.3 數(shù)據(jù)通信方式數(shù)據(jù)通信方式- -并行與串行并行與串行（1 1）串行數(shù)據(jù)傳輸串行數(shù)據(jù)傳輸 按照由低位到高位的順序逐個(gè)傳送比特位。適應(yīng)長距離傳輸，成本低，速度慢。如USB、RS-232/485等（2 2）并行數(shù)據(jù)傳輸并行數(shù)據(jù)傳輸 同時(shí)傳輸一組比特，每個(gè)比特使用單獨(dú)一條線路（導(dǎo)線）。適應(yīng)短距離之間的通信，如主機(jī)和打印機(jī)、顯示器、硬盤等。 2.通信系統(tǒng)的通信方式按照字節(jié)使用通道數(shù)分：通信系統(tǒng)的通信方式按照

13、字節(jié)使用通道數(shù)分： 142.3 2.3 數(shù)據(jù)通信方式數(shù)據(jù)通信方式- -傳輸方向傳輸方向 3. 3. 通信系統(tǒng)的通信方式按消息傳送的方向和時(shí)間分類：通信系統(tǒng)的通信方式按消息傳送的方向和時(shí)間分類： 1)1)單工通信（單向通信單工通信（單向通信 ） 單工通信就是指傳送的信息單工通信就是指傳送的信息始終是一個(gè)方向始終是一個(gè)方向，而，而不進(jìn)行與此不進(jìn)行與此相反方向相反方向的傳送。無線電廣播、電視信號傳播、遙測、遙控都是的傳送。無線電廣播、電視信號傳播、遙測、遙控都是單工傳送的例子。單工傳送的例子。152.3 2.3 數(shù)據(jù)通信方式數(shù)據(jù)通信方式- -傳輸方向傳輸方向 2) 2)半雙工通信（雙向交替通信半雙工

14、通信（雙向交替通信 ） 半雙工通信是指信息流可在兩個(gè)方向上傳輸，半雙工通信是指信息流可在兩個(gè)方向上傳輸，但同一時(shí)刻只但同一時(shí)刻只限于一個(gè)方向傳輸限于一個(gè)方向傳輸。如對講機(jī)、收發(fā)報(bào)機(jī)就是以這種方式通信。如對講機(jī)、收發(fā)報(bào)機(jī)就是以這種方式通信的。的。半雙工通信由要頻繁調(diào)換信道方向，故效率低，但可節(jié)省半雙工通信由要頻繁調(diào)換信道方向，故效率低，但可節(jié)省傳輸線路。傳輸線路。162.3 2.3 數(shù)據(jù)通信方式數(shù)據(jù)通信方式- -傳輸方向傳輸方向 3) 3)全雙工通信（雙向同時(shí)通信全雙工通信（雙向同時(shí)通信 ） 全雙工通信是指能全雙工通信是指能同時(shí)做雙向通信同時(shí)做雙向通信。如圖所示。這種方。如圖所示。這種方式適用于

15、普通電話、手機(jī)以及計(jì)算機(jī)式適用于普通電話、手機(jī)以及計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)間高速數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)間高速數(shù)據(jù)通信。通信。全雙工與半雙工比較全雙工與半雙工比較, ,全雙工通信效率高，控制簡單，但全雙工通信效率高，控制簡單，但是結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，成本較高。是結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，成本較高。172.3 2.3 數(shù)據(jù)通信方式數(shù)據(jù)通信方式- -連接方式連接方式 1 1）點(diǎn)到點(diǎn)的連接方式（專線直通）點(diǎn)到點(diǎn)的連接方式（專線直通 ） 計(jì)算機(jī) 計(jì)算機(jī) 調(diào)制解調(diào)器 調(diào)制解調(diào)器 公共交換 電話網(wǎng) 計(jì)算機(jī) 終端 終端 終端 2 2）多點(diǎn)的連接方式（交換網(wǎng)絡(luò)）多點(diǎn)的連接方式（交換網(wǎng)絡(luò) ）4.4.通信系統(tǒng)的通信方式按連接形式分類有：通信系統(tǒng)的通信方式按連接

16、形式分類有： 3 3）集中式連接方式）集中式連接方式18 字符同步字符同步：以字符為邊界實(shí)現(xiàn)字符的同步接收。：以字符為邊界實(shí)現(xiàn)字符的同步接收。 同步傳輸方式同步傳輸方式中發(fā)送方和接收方的時(shí)鐘是統(tǒng)一的、字符與字符間的傳輸是同步無間隔的。 異步傳輸方式異步傳輸方式并不要求發(fā)送方和接收方的時(shí)鐘完全一樣，字符與字符間的傳輸是異步的。2.3 數(shù)據(jù)通信方式數(shù)據(jù)通信方式-同步處理同步處理數(shù)據(jù)通信的同步傳輸方式由數(shù)據(jù)通信的同步傳輸方式由字符同步字符同步和和位同步位同步共同構(gòu)成。共同構(gòu)成。192.3 2.3 數(shù)據(jù)通信方式數(shù)據(jù)通信方式- -字符同步字符同步 1) 1)異步式異步式各個(gè)字符分開傳輸，字符之間插入同步

17、信息。異步式各個(gè)字符分開傳輸，字符之間插入同步信息。異步式又稱為又稱為起止同步方式起止同步方式。傳輸數(shù)據(jù)以。傳輸數(shù)據(jù)以“字符字符”為數(shù)據(jù)單元，為數(shù)據(jù)單元，一般由起始位（一般由起始位（1 1位）、數(shù)據(jù)位（位）、數(shù)據(jù)位（5 59 9位，位，PCPC機(jī)機(jī)7 78 8位）、位）、奇偶校驗(yàn)位（奇偶校驗(yàn)位（1 1位）和停止位（位）和停止位（1-21-2位）部分組成，兩字符位）部分組成，兩字符之間的間隔長度可以不固定。之間的間隔長度可以不固定。 202.3 2.3 數(shù)據(jù)通信方式數(shù)據(jù)通信方式- -字符同步字符同步 例如，一般不發(fā)字符時(shí)線路保持例如，一般不發(fā)字符時(shí)線路保持“1”狀態(tài)，當(dāng)發(fā)送一個(gè)狀態(tài)，當(dāng)發(fā)送一個(gè)字

18、符代碼時(shí)，字符前面要加一個(gè)起始信號，極性為字符代碼時(shí)，字符前面要加一個(gè)起始信號，極性為“0”，即，即空號極性，預(yù)告字符的信息代碼即將開始。在數(shù)據(jù)位和校驗(yàn)空號極性，預(yù)告字符的信息代碼即將開始。在數(shù)據(jù)位和校驗(yàn)位結(jié)束后面要加一個(gè)終止符號，極性為位結(jié)束后面要加一個(gè)終止符號，極性為“1”，即傳號極性，即傳號極性，表示該字符已結(jié)束。表示該字符已結(jié)束。 異步方式異步方式實(shí)現(xiàn)起來簡單容易實(shí)現(xiàn)起來簡單容易，每個(gè)字符都為該字符的位同步，每個(gè)字符都為該字符的位同步提供了時(shí)間基準(zhǔn)，對線路和收發(fā)器要求較低。提供了時(shí)間基準(zhǔn)，對線路和收發(fā)器要求較低。缺點(diǎn)是通信開銷較缺點(diǎn)是通信開銷較大，線路效率低，大，線路效率低，數(shù)據(jù)傳輸速

19、率多在數(shù)據(jù)傳輸速率多在1.2kb/s以下。以下。212.3 2.3 數(shù)據(jù)通信方式數(shù)據(jù)通信方式- -字符同步字符同步 2) 2)同步式同步式 同步式要求不管是否傳輸信息代碼，每個(gè)比特位必須在收發(fā)兩端始終保持同步，中間沒有間斷時(shí)間，即為比特位同步。 01111110 01111110 B A X 01111110 SYN SYN B A X SYN 同步字符（一個(gè)或多個(gè)） 同步位模式（一個(gè)或多個(gè)） 可變長度的位數(shù)據(jù)塊 可變長度的字符數(shù)據(jù)塊 特點(diǎn)是開銷少、效率高，一般在高速傳輸數(shù)據(jù)的系統(tǒng)中采用。缺點(diǎn)是整個(gè)數(shù)據(jù)塊一旦有一位錯(cuò)傳，就必須重傳整個(gè)數(shù)據(jù)塊。 222.3 2.3 數(shù)據(jù)通信方式數(shù)據(jù)通信方式- -

20、位同步位同步位同步：使接收端接收的每一位信息都與發(fā)送端保持同步。（接收端根據(jù)發(fā)送段發(fā)送數(shù)據(jù)的起止時(shí)間和時(shí)鐘頻率來校正自己的時(shí)間基準(zhǔn)和時(shí)鐘頻率） 外同步發(fā)送端發(fā)送同步時(shí)鐘信號，接收方用它來鎖定自己的時(shí)鐘脈沖頻率。 自(內(nèi))同步接收方通過特殊編碼（如曼徹斯特編碼，其數(shù)據(jù)編碼信號包含了同步脈沖），提取同步信號來鎖定自己的時(shí)鐘脈沖頻率。 發(fā) 送 站 同 步 信 號數(shù) 據(jù)接 收 的 同 步 信 號鎖 定 后 的 同 步 信 號接 收 站接 收 站 收 到 的 數(shù) 據(jù)數(shù) 據(jù)2.4 2.4 傳輸介質(zhì)傳輸介質(zhì) 金屬導(dǎo)體：利用電流變化金屬導(dǎo)體：利用電流變化雙絞線、雙絞線、 同軸電纜同軸電纜( (粗、細(xì)粗、細(xì))

21、) 光纖：利用光波光纖：利用光波 無線介質(zhì)：利用電磁波的輻射無線介質(zhì)：利用電磁波的輻射無線電、短波、微波、衛(wèi)星、光波無線電、短波、微波、衛(wèi)星、光波傳輸介質(zhì)：傳輸介質(zhì)：網(wǎng)絡(luò)中連接收發(fā)雙方的物理通路，實(shí)網(wǎng)絡(luò)中連接收發(fā)雙方的物理通路，實(shí)際傳輸信息的載體。（有線與無線）際傳輸信息的載體。（有線與無線）24 雙絞線雙絞線內(nèi)導(dǎo)體芯線內(nèi)導(dǎo)體芯線絕緣絕緣內(nèi)屏蔽內(nèi)屏蔽外屏蔽外屏蔽外套外套-螺旋絞合的雙導(dǎo)線，螺旋絞合的雙導(dǎo)線， 1mm-每根每根4對、對、25對、對、1800對對-典型連接距離典型連接距離100m（LAN）-RJ45插座、插頭插座、插頭-優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)缺點(diǎn)： 成本低成本低 組裝密度高、節(jié)省空間組裝密度高

22、、節(jié)省空間 安裝容易（綜合布線系統(tǒng)）安裝容易（綜合布線系統(tǒng)） 平衡傳輸（高速率）平衡傳輸（高速率） 抗干擾性一般抗干擾性一般 連接距離短連接距離短應(yīng)用領(lǐng)域：電話網(wǎng)絡(luò)、局域網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域：電話網(wǎng)絡(luò)、局域網(wǎng)2.4 2.4 傳輸介質(zhì)傳輸介質(zhì)2.4 2.4 傳輸介質(zhì)傳輸介質(zhì) 屏蔽雙絞線 (STP) 非屏蔽雙絞線 (UTP)由由外部保護(hù)層外部保護(hù)層、屏蔽層屏蔽層與與多對雙絞線組成。多對雙絞線組成。以鋁箔以鋁箔屏蔽以減少干擾和串音屏蔽以減少干擾和串音由由外部保護(hù)層外部保護(hù)層與與多對雙絞線多對雙絞線組成。組成。雙絞線外沒有任何附加屏蔽，以雙絞線外沒有任何附加屏蔽，以太網(wǎng)廣泛使用。太網(wǎng)廣泛使用。 3 3類、類、5

23、 5類、類、6 6類類（16M16M、155M155M、1200M1200M）RJ45接頭與雙絞線順序 (以5類UTP為例)直連線：用于將計(jì)算機(jī)連入到集線器或交換機(jī) 線圖如下： 1 2 3 4 5 6 7 8 A端：橙白 橙 綠白 藍(lán) 藍(lán)白 綠 棕白 棕 B端：橙白 橙 綠白 藍(lán) 藍(lán)白 綠 棕白 棕 交叉線：計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)、交換機(jī)與交換機(jī)直接相連，計(jì)算機(jī)直接接入路由器的以太網(wǎng)口 線圖如下： 1 2 3 4 5 6 7 8 A端：橙白 橙 綠白 藍(lán) 藍(lán)白 綠 棕白 棕 B端：綠白 綠 橙白 藍(lán) 藍(lán)白 橙 棕白 棕 2.4 2.4 傳輸介質(zhì)傳輸介質(zhì)RJ45接頭與雙絞線順序 (以5類UTP為例)2.

24、4 2.4 傳輸介質(zhì)傳輸介質(zhì)282.4 2.4 傳輸介質(zhì)傳輸介質(zhì)（1）物理特性物理特性： 采用四對雙絞線且外套塑料保護(hù)套組成。采用四對雙絞線且外套塑料保護(hù)套組成。 （2）傳輸特性傳輸特性 ： 模擬傳輸和數(shù)字傳輸都可以使用雙絞線。模擬傳輸和數(shù)字傳輸都可以使用雙絞線。 （3）連通性連通性 ： 一般僅支持點(diǎn)對點(diǎn)連接，多點(diǎn)連接需增加相關(guān)設(shè)一般僅支持點(diǎn)對點(diǎn)連接，多點(diǎn)連接需增加相關(guān)設(shè)備，如集線器（備，如集線器（Hub）。）。 （4）地理范圍地理范圍：通信距離一般為幾：通信距離一般為幾km到十幾到十幾km。（5）抗干擾能力抗干擾能力：一般，尤其是低頻使用和短距離使用時(shí)較好。：一般，尤其是低頻使用和短距離使用

25、時(shí)較好。（6）價(jià)格價(jià)格： 較低。較低。29 同軸電纜同軸電纜 基帶同軸電纜基帶同軸電纜 阻抗50，用于數(shù)字傳輸，已被雙絞線取代。 寬帶同軸電纜寬帶同軸電纜 阻抗75 ，用于模擬傳輸，主要用于有線電視網(wǎng) （CATV）。銅芯銅芯絕緣層絕緣層外導(dǎo)體外導(dǎo)體屏蔽層屏蔽層保護(hù)套保護(hù)套2.4 2.4 傳輸介質(zhì)傳輸介質(zhì)302.4 2.4 傳輸介質(zhì)傳輸介質(zhì) 注：當(dāng)需要將計(jì)算機(jī)連接到電纜上的某一處時(shí)，同軸注：當(dāng)需要將計(jì)算機(jī)連接到電纜上的某一處時(shí)，同軸電纜要比用雙絞線麻煩很多。通常都是利用電纜要比用雙絞線麻煩很多。通常都是利用T型分接頭型分接頭(又又稱為稱為T型連接器）。型連接器）。l應(yīng)用：總線式局域網(wǎng)31細(xì)同軸：

26、細(xì)同軸： D=1.02cm，10Mbit/s 每段每段185m、4中繼、中繼、5段（段（925m） 優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)缺點(diǎn)： 價(jià)格低價(jià)格低 安裝方便（安裝方便（T型連接器、型連接器、BNC接頭、接頭、Terminator） 抗干擾能力較強(qiáng)抗干擾能力較強(qiáng) 可靠性差可靠性差粗粗同軸：同軸： D=2.54cm，10Mbit/s 每段每段500m、4中繼、中繼、5段（段（2500m） 優(yōu)缺點(diǎn)：價(jià)格稍高優(yōu)缺點(diǎn)：價(jià)格稍高 安裝方便（收發(fā)器、收發(fā)器電纜、安裝方便（收發(fā)器、收發(fā)器電纜、Terminator） 抗干擾能力強(qiáng)抗干擾能力強(qiáng) 連接距離中等連接距離中等 可靠性好可靠性好 2.4 2.4 傳輸介質(zhì)傳輸介質(zhì)32 光

27、纜光纜 光纖通信就是利用光導(dǎo)光纖通信就是利用光導(dǎo)纖維纖維(以下簡稱為光纖以下簡稱為光纖)傳遞光脈沖來進(jìn)行通信。傳遞光脈沖來進(jìn)行通信。一根光纖傳輸帶寬遠(yuǎn)遠(yuǎn)一根光纖傳輸帶寬遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于目前其它各種傳輸大于目前其它各種傳輸介質(zhì)的帶寬。介質(zhì)的帶寬。 如：有光脈沖相當(dāng)于如：有光脈沖相當(dāng)于1，而沒有光脈沖相當(dāng)于而沒有光脈沖相當(dāng)于0。 2.4 2.4 傳輸介質(zhì)傳輸介質(zhì)應(yīng)用領(lǐng)域：局域網(wǎng)主干、電信網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器連接。332.4 2.4 傳輸介質(zhì)傳輸介質(zhì)（1）物理特性物理特性 利用其利用其“全反射全反射”特性，實(shí)現(xiàn)光波在纖芯中的傳播。光纖特性，實(shí)現(xiàn)光波在纖芯中的傳播。光纖按光在其中的傳輸模式可分：按光在其中的傳輸模式可

28、分： 多模光纖：可以存在許多條不同入射角度的光線在一條光纖多模光纖：可以存在許多條不同入射角度的光線在一條光纖中傳輸。中傳輸。單模光纖：光纖的直徑減少到只有一個(gè)光的波長，則該光纖單模光纖：光纖的直徑減少到只有一個(gè)光的波長，則該光纖就象一根波導(dǎo)那樣，它可使光線一直向前傳播，而不會經(jīng)多次就象一根波導(dǎo)那樣，它可使光線一直向前傳播，而不會經(jīng)多次反射傳播。反射傳播。 單模光纖的光源要使用昂貴的半導(dǎo)體激光器，而單模光纖的光源要使用昂貴的半導(dǎo)體激光器，而不能使用較便宜的發(fā)光二極管。但單模光纖的衰減系數(shù)較小。不能使用較便宜的發(fā)光二極管。但單模光纖的衰減系數(shù)較小。34 與雙絞線和同軸電纜相比，光纖具有如下優(yōu)點(diǎn)：

29、與雙絞線和同軸電纜相比，光纖具有如下優(yōu)點(diǎn)： 容量更大，即帶寬更大，傳輸速率更高；容量更大，即帶寬更大，傳輸速率更高； 體積更小，重量更輕；體積更小，重量更輕； 衰減更小，轉(zhuǎn)發(fā)器的間隔更遠(yuǎn)。衰減更小，轉(zhuǎn)發(fā)器的間隔更遠(yuǎn)。2.4 2.4 傳輸介質(zhì)傳輸介質(zhì)（2）連通性連通性：點(diǎn)對點(diǎn)。：點(diǎn)對點(diǎn)。（3）地理范圍地理范圍：傳輸損耗小，中繼距離長，可達(dá)數(shù)十公里：傳輸損耗小，中繼距離長，可達(dá)數(shù)十公里而不必用中繼器。而不必用中繼器。（4）抗干擾性抗干擾性：抗雷電和電磁干擾性能好；無串音干擾；：抗雷電和電磁干擾性能好；無串音干擾；保密性好，不易被竊聽或截取數(shù)據(jù)。保密性好，不易被竊聽或截取數(shù)據(jù)。（5）價(jià)格價(jià)格：比較昂

30、貴，但價(jià)格正在逐年下降。：比較昂貴，但價(jià)格正在逐年下降。35 無線傳輸介質(zhì)（信號在大氣或外層空間自由傳播）無線傳輸介質(zhì)（信號在大氣或外層空間自由傳播）2.4 2.4 傳輸介質(zhì)傳輸介質(zhì) 使用電磁波或光波攜帶信息 優(yōu)缺點(diǎn)： 無需物理連接 適用于長距離或不便布線的場合 易受干擾 反射，為障礙物所阻隔 主要類型： 無線電、地面微波 通信衛(wèi)星 紅外線362.4 2.4 傳輸介質(zhì)傳輸介質(zhì) 無線電波無線電波可全方向傳播傳輸距離：天線的高度、類型和信號強(qiáng)度傳輸可靠性：障礙物傳輸正確性：氣象條件2.4 2.4 傳輸介質(zhì)傳輸介質(zhì)38 微波通信微波通信 收發(fā)兩端使用拋物面天線，常用頻段：收發(fā)兩端使用拋物面天線，常用

31、頻段：2G-6G2G-6G 方向性強(qiáng)，直線傳輸，距離遠(yuǎn)時(shí)使用中繼站方向性強(qiáng)，直線傳輸，距離遠(yuǎn)時(shí)使用中繼站 用于高速數(shù)傳用于高速數(shù)傳 受天氣影響較大受天氣影響較大2.4 2.4 傳輸介質(zhì)傳輸介質(zhì)39蜂窩通信蜂窩通信 蜂窩單元的大小劃分以滿足流量需求為目的蜂窩單元的大小劃分以滿足流量需求為目的 移動電話局協(xié)調(diào)各個(gè)基站與中央電話站之間的通信移動電話局協(xié)調(diào)各個(gè)基站與中央電話站之間的通信 固定終端點(diǎn)（基站）和終端之間是無線鏈路固定終端點(diǎn)（基站）和終端之間是無線鏈路 應(yīng)用領(lǐng)域：移動通信、無線局域網(wǎng)（應(yīng)用領(lǐng)域：移動通信、無線局域網(wǎng)（WLANWLAN）2.4 2.4 傳輸介質(zhì)傳輸介質(zhì)基站基站40衛(wèi)星通信衛(wèi)星通

32、信 一個(gè)衛(wèi)星可工作在多個(gè)頻段一個(gè)衛(wèi)星可工作在多個(gè)頻段 同步衛(wèi)星：衛(wèi)星與地球保持相對靜止，同步衛(wèi)星：衛(wèi)星與地球保持相對靜止， 三顆同步衛(wèi)星即可覆蓋全球三顆同步衛(wèi)星即可覆蓋全球 傳輸時(shí)延大傳輸時(shí)延大2.4 2.4 傳輸介質(zhì)傳輸介質(zhì) 通信衛(wèi)星相當(dāng)于一個(gè)中繼站，兩個(gè)或多個(gè)地球站通過通信衛(wèi)星相當(dāng)于一個(gè)中繼站，兩個(gè)或多個(gè)地球站通過它實(shí)現(xiàn)相互間的通信。它實(shí)現(xiàn)相互間的通信。412.4 2.4 傳輸介質(zhì)傳輸介質(zhì)常用傳輸介質(zhì)比較常用傳輸介質(zhì)比較傳輸介質(zhì)傳輸介質(zhì)傳輸方式傳輸方式速率速率/工作頻帶工作頻帶傳輸距離傳輸距離性能性能價(jià)格價(jià)格應(yīng)用應(yīng)用雙絞線雙絞線寬帶寬帶基帶基帶1Gb/s模擬模擬: 10km數(shù)字?jǐn)?shù)字: 50

33、0m較好較好低低模擬模擬/數(shù)字信數(shù)字信號傳輸號傳輸50同軸電纜同軸電纜基帶基帶10Mb/s3km較好較好較低較低基帶數(shù)字信基帶數(shù)字信號號75同軸電纜同軸電纜寬帶寬帶450MHz100km較好較好較低較低模擬電視、模擬電視、數(shù)據(jù)及音頻數(shù)據(jù)及音頻光纖光纖基帶基帶40Gb/s20km以上以上很好很好較高較高遠(yuǎn)距離高速遠(yuǎn)距離高速數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)傳輸微波微波寬帶寬帶4-6GHz幾百幾百km好好中等中等遠(yuǎn)程通信遠(yuǎn)程通信衛(wèi)星衛(wèi)星寬帶寬帶1-10GHz18000km很好很好高高遠(yuǎn)程通信遠(yuǎn)程通信42無線通信無線通信的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)光纖光纖微波微波微波用戶駐地設(shè)備無線網(wǎng)絡(luò)中心設(shè)備房頂中繼器中繼器無線節(jié)點(diǎn)房頂無線節(jié)

34、點(diǎn)用戶天線用戶終端2.4 2.4 傳輸介質(zhì)傳輸介質(zhì)432.5 2.5 數(shù)據(jù)編碼技術(shù)數(shù)據(jù)編碼技術(shù)數(shù)據(jù)：模擬數(shù)據(jù)、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號：模擬信號、數(shù)字信號 信道：模擬信道、數(shù)字信道不同類型的信號在不同類型的信道上傳輸有4種組合，每一種相應(yīng)地需要進(jìn)行不同的編碼處理。模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)都可用模擬信號或數(shù)字信號來表示，相應(yīng)地也可用模擬信道或數(shù)字信道來傳輸。用數(shù)字信號承載數(shù)字或模擬數(shù)據(jù)編碼用模擬信號承載數(shù)字或模擬數(shù)據(jù)調(diào)制編碼與調(diào)制2.5 2.5 數(shù)據(jù)編碼技術(shù)數(shù)據(jù)編碼技術(shù)1. 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)用數(shù)字信號傳輸：數(shù)據(jù)數(shù)字直接用二進(jìn)制數(shù)字脈沖信號來表示（二進(jìn)制數(shù)據(jù)編碼為數(shù)字信號）。如數(shù)據(jù)數(shù)字網(wǎng)DDN2. 模擬數(shù)據(jù)用數(shù)字信號傳輸：

35、用編碼解碼器完成與調(diào)制解調(diào)器相反的功能。如編碼解碼器接受一個(gè)模擬信號后，經(jīng)采樣、壓縮等處理，用二進(jìn)制位流近似表示該信號，然后進(jìn)行傳輸。線路另一段的編碼解碼器將二進(jìn)制碼恢復(fù)為原來的模擬數(shù)據(jù)。如數(shù)字電話3. 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)用模擬信號傳輸：用調(diào)制解調(diào)器（Modem）把數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)調(diào)制成模擬信號，在普通電話線上傳輸，另一段Modem再把信號解調(diào)為原來的數(shù)字信號。如Modem撥號上網(wǎng)4. 模擬數(shù)據(jù)用模擬信號傳輸：模擬數(shù)據(jù)直接使用占有相同頻帶的模擬信號來表示。如模擬電話四種數(shù)據(jù)編碼和調(diào)制方法：45問題的提出問題的提出 ： 數(shù)字信號為什么要采用編碼傳輸呢？數(shù)字信號為什么要采用編碼傳輸呢？ 二個(gè)理由：二個(gè)理由： （1

36、1）長距離數(shù)字信號傳輸可能存在衰減問題。長距離數(shù)字信號傳輸可能存在衰減問題。例如連續(xù)發(fā)送若例如連續(xù)發(fā)送若干個(gè)干個(gè)“1 1”，可能因存在的衰減導(dǎo)致誤識別成，可能因存在的衰減導(dǎo)致誤識別成“0 0”； 連續(xù)發(fā)送若連續(xù)發(fā)送若干個(gè)干個(gè)“0 0”，可能因干擾或累積電平漂移而誤識別成，可能因干擾或累積電平漂移而誤識別成“1 1”； （2 2）同步問題。同步問題。例如，當(dāng)出現(xiàn)一長串的連例如，當(dāng)出現(xiàn)一長串的連1 1或連或連0 0時(shí)，在接收端時(shí)，在接收端無法從收到的比特流中提取位同步信號。無法從收到的比特流中提取位同步信號。 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字信號編碼 （同步技術(shù)）2.5 2.5 數(shù)據(jù)編碼技術(shù)數(shù)據(jù)編碼技術(shù)46 在基帶

37、傳輸中，數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號的編碼方式主要有：在基帶傳輸中，數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號的編碼方式主要有：不不歸零碼、曼徹斯特編碼和差分曼徹斯特編碼等。歸零碼、曼徹斯特編碼和差分曼徹斯特編碼等。 不歸零碼不歸零碼(NRZ，Non-Return to Zero) 二進(jìn)制數(shù)字二進(jìn)制數(shù)字0、1分別用兩種電平來表示。分別用兩種電平來表示。 缺點(diǎn)：不具備自同步機(jī)制，傳輸時(shí)必須使用外同步。存缺點(diǎn)：不具備自同步機(jī)制，傳輸時(shí)必須使用外同步。存在直流分量。在直流分量。 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)編碼方法數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)編碼方法2.5 2.5 數(shù)據(jù)編碼技術(shù)數(shù)據(jù)編碼技術(shù)47 曼徹斯特編碼曼徹斯特編碼(Manchester Code)（1）編碼原理）編碼原理 用電壓

38、的變化表示用電壓的變化表示0和和1。 將每一個(gè)碼元（將每一個(gè)碼元（bit）傳輸時(shí)間分成兩個(gè)相等的時(shí)間間隔。）傳輸時(shí)間分成兩個(gè)相等的時(shí)間間隔。 規(guī)定在每個(gè)碼元的中間發(fā)生跳變規(guī)定在每個(gè)碼元的中間發(fā)生跳變，接收端可將此變化提，接收端可將此變化提取出來作為同步信號。這種取出來作為同步信號。這種編碼也稱為自同步碼編碼也稱為自同步碼(Self-Synchronizing Code)。 位中部從位中部從高高低低的跳變代表的跳變代表“0”，位中部位中部低低高高的跳變的跳變代表代表“1”。（2）存在的問題）存在的問題 它所占的頻帶寬度比原始的基帶信號整整增加了一它所占的頻帶寬度比原始的基帶信號整整增加了一倍倍（

39、即信號速率是數(shù)據(jù)速率的（即信號速率是數(shù)據(jù)速率的2倍）倍）。2.5 2.5 數(shù)據(jù)編碼技術(shù)數(shù)據(jù)編碼技術(shù)48數(shù)據(jù)數(shù)據(jù) 0 1 0 0 1 1 0 1 0 NRZ編碼編碼 (a) “0”：位中部從高到低；：位中部從高到低；“1”：位中部從低到高；：位中部從低到高； 曼徹斯曼徹斯 特編碼特編碼 (b) 位起始時(shí)有電平變化代表位起始時(shí)有電平變化代表“0”，反之代表，反之代表“1”，位中部始終變化。，位中部始終變化。 差分差分 曼徹曼徹 斯特斯特 編碼編碼 曼徹斯特編碼和差分曼徹斯特編碼原理圖曼徹斯特編碼和差分曼徹斯特編碼原理圖 (c)49 差分曼徹斯特編碼差分曼徹斯特編碼(Differential )（1

40、）編碼原理）編碼原理 與曼徹斯特編碼一樣仍然將每一個(gè)碼元（與曼徹斯特編碼一樣仍然將每一個(gè)碼元（bit）傳輸）傳輸時(shí)間分成兩個(gè)相等的時(shí)間間隔，所不同的是：時(shí)間分成兩個(gè)相等的時(shí)間間隔，所不同的是： 若碼元為若碼元為0，則其前半個(gè)碼元的持續(xù)電平與上一個(gè)碼元，則其前半個(gè)碼元的持續(xù)電平與上一個(gè)碼元的后半個(gè)碼元的持續(xù)電平相反（即的后半個(gè)碼元的持續(xù)電平相反（即有跳變代表有跳變代表“0”）。）。 若碼元為若碼元為1，則其前半個(gè)碼元的持續(xù)電平與上一個(gè)碼元，則其前半個(gè)碼元的持續(xù)電平與上一個(gè)碼元的后半個(gè)碼元的持續(xù)電平一樣（即的后半個(gè)碼元的持續(xù)電平一樣（即無跳變代表無跳變代表“1”）。）。 不論碼元是不論碼元是0或或

41、1，在每個(gè)碼元的正中間的時(shí)刻，一定在每個(gè)碼元的正中間的時(shí)刻，一定要有一次電平的轉(zhuǎn)換要有一次電平的轉(zhuǎn)換。（2）特點(diǎn)：具有比曼徹斯特編碼強(qiáng)的抗干擾能力，）特點(diǎn)：具有比曼徹斯特編碼強(qiáng)的抗干擾能力， 但技術(shù)復(fù)雜，效率低。但技術(shù)復(fù)雜，效率低。2.5 2.5 數(shù)據(jù)編碼技術(shù)數(shù)據(jù)編碼技術(shù)50（1 1）問題的提出）問題的提出 現(xiàn)有的模擬信號傳輸系統(tǒng)（如現(xiàn)有的模擬信號傳輸系統(tǒng)（如PSTNPSTN）不能傳輸數(shù)字信號嗎？）不能傳輸數(shù)字信號嗎？關(guān)注：關(guān)注：（a)a)發(fā)送的基帶信號包含有各種的頻率成分，由于現(xiàn)有發(fā)送的基帶信號包含有各種的頻率成分，由于現(xiàn)有PSTNPSTN系統(tǒng)系統(tǒng)的頻寬有限，因而其中的一部分高頻分量已落到電

42、話通信系統(tǒng)所的頻寬有限，因而其中的一部分高頻分量已落到電話通信系統(tǒng)所能通過的頻率范圍之外。能通過的頻率范圍之外。（b b）在能夠通過電話線路的這部分頻率成分中，各頻率成分經(jīng)受）在能夠通過電話線路的這部分頻率成分中，各頻率成分經(jīng)受的衰減和時(shí)延可能會有不同。這也要產(chǎn)生失真。的衰減和時(shí)延可能會有不同。這也要產(chǎn)生失真。（c c）電話線路中存在噪聲和各種干擾信號，使信號失真。）電話線路中存在噪聲和各種干擾信號，使信號失真。2. 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的模擬編碼 （調(diào)制/解調(diào)技術(shù)）2.5 2.5 數(shù)據(jù)編碼技術(shù)數(shù)據(jù)編碼技術(shù)51 波形變換波形變換 波形識別波形識別 調(diào)制解調(diào)器的作用調(diào)制解調(diào)器的作用 調(diào)制調(diào)制解調(diào)器解調(diào)器 調(diào)

43、制調(diào)制解調(diào)器解調(diào)器 （2 2）調(diào)制解調(diào)器（）調(diào)制解調(diào)器（modemmodem） 是一種基于某種載波頻率來實(shí)現(xiàn)對是一種基于某種載波頻率來實(shí)現(xiàn)對數(shù)字信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換的裝置。包括數(shù)字信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換的裝置。包括為發(fā)送為發(fā)送信號用的調(diào)制器信號用的調(diào)制器和和為接收信號用的解調(diào)為接收信號用的解調(diào)器器。 調(diào)制器的主要作用實(shí)際上就是一個(gè)調(diào)制器的主要作用實(shí)際上就是一個(gè)波形變換裝置波形變換裝置，它將基帶數(shù)字信號的波，它將基帶數(shù)字信號的波形變換成適合于模擬信道傳輸?shù)牟ㄐ?。形變換成適合于模擬信道傳輸?shù)牟ㄐ巍?解調(diào)器的作用就是個(gè)解調(diào)器的作用就是個(gè)波形識別器波形識別器，它將經(jīng)過調(diào)制器變換過的模擬信號恢復(fù)它將經(jīng)過調(diào)制器變換過的模擬

44、信號恢復(fù)成原來的數(shù)字信號。成原來的數(shù)字信號。2.5 2.5 數(shù)據(jù)編碼技術(shù)數(shù)據(jù)編碼技術(shù)52（3 3）幾種最基本的調(diào)制方法）幾種最基本的調(diào)制方法 從物理學(xué)的知識知道，反映一個(gè)頻率波形的主要參量有從物理學(xué)的知識知道，反映一個(gè)頻率波形的主要參量有三個(gè)，即三個(gè)，即“振幅振幅、頻率頻率和和相位相位”，因而，因而ModemModem對數(shù)字信號的對數(shù)字信號的變換，相對應(yīng)有三種不同的調(diào)制技術(shù)（變換，相對應(yīng)有三種不同的調(diào)制技術(shù)（數(shù)字信號到模擬信號數(shù)字信號到模擬信號的變換的變換 ）。）。（a）幅移鍵控幅移鍵控ASK（Amplitude Shift Keying，調(diào)幅調(diào)幅） 頻率和相位為常量，而振幅為變量頻率和相位為

45、常量，而振幅為變量，通過改變載波頻率，通過改變載波頻率的振幅來表示二進(jìn)制數(shù)的的振幅來表示二進(jìn)制數(shù)的0和和1。例如，數(shù)字。例如，數(shù)字0對應(yīng)于無載波對應(yīng)于無載波輸出，而數(shù)字輸出，而數(shù)字1對應(yīng)于有載波輸出。對應(yīng)于有載波輸出。2.5 2.5 數(shù)據(jù)編碼技術(shù)數(shù)據(jù)編碼技術(shù)53 0 1 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 1 0 0 基帶信號基帶信號 基帶信號基帶信號 調(diào)幅調(diào)幅 振幅改變振幅改變 f f1 1 f f2 2 調(diào)頻調(diào)頻 頻率改變頻率改變 調(diào)相調(diào)相 相位改變相位改變 三種調(diào)制技術(shù)的原理三種調(diào)制技術(shù)的原理 54（b b）頻移鍵控頻移鍵控FSKFSK（ Frequency Shift

46、Keying Frequency Shift Keying，調(diào)頻調(diào)頻） 振幅和相位為常量，而頻率為變量振幅和相位為常量，而頻率為變量，通過使用載波頻，通過使用載波頻率附近的兩個(gè)不同頻率值來表示二進(jìn)制數(shù)的率附近的兩個(gè)不同頻率值來表示二進(jìn)制數(shù)的0 0和和1 1。例如，。例如，數(shù)字?jǐn)?shù)字0 0對應(yīng)于頻率對應(yīng)于頻率f f1 1，而數(shù)字，而數(shù)字1 1對應(yīng)于頻率對應(yīng)于頻率f f2 2。（c c）相移鍵控相移鍵控PSKPSK（ Phase Shift Keying Phase Shift Keying，調(diào)相調(diào)相） 把把振幅振幅和頻率為常量，而相位為變量和頻率為常量，而相位為變量，通過利用載波，通過利用載波頻率

47、初始相位移動的不同來表示二進(jìn)制數(shù)的頻率初始相位移動的不同來表示二進(jìn)制數(shù)的0 0和和1 1。例如，。例如，數(shù)字?jǐn)?shù)字0 0對應(yīng)于相位對應(yīng)于相位0 00 0，而數(shù)字，而數(shù)字1 1對應(yīng)于對應(yīng)于1801800 0。（4 4）三種調(diào)制方法的比較）三種調(diào)制方法的比較 調(diào)幅法易于受到增益干擾的影響，實(shí)現(xiàn)比較容易。調(diào)幅法易于受到增益干擾的影響，實(shí)現(xiàn)比較容易。 調(diào)相法抗干擾能力最強(qiáng)，但實(shí)現(xiàn)比較復(fù)雜。調(diào)相法抗干擾能力最強(qiáng)，但實(shí)現(xiàn)比較復(fù)雜。 調(diào)頻法介于調(diào)頻法介于AMAM法和法和PMPM法之間。法之間。2.5 2.5 數(shù)據(jù)編碼技術(shù)數(shù)據(jù)編碼技術(shù)552.5 2.5 數(shù)據(jù)編碼技術(shù)數(shù)據(jù)編碼技術(shù)（1）問題的提出）問題的提出 （2

48、）脈碼調(diào)制方法脈碼調(diào)制方法（Pulse Code ModulatorPCM） 現(xiàn)在的數(shù)字傳輸系統(tǒng)都是采用脈碼調(diào)制現(xiàn)在的數(shù)字傳輸系統(tǒng)都是采用脈碼調(diào)制PCM體制。體制。 PCM有兩個(gè)互不兼容的國際標(biāo)準(zhǔn)，即北美的有兩個(gè)互不兼容的國際標(biāo)準(zhǔn)，即北美的24路時(shí)分多路路時(shí)分多路復(fù)用復(fù)用PCM (簡稱為簡稱為T1)和歐洲的和歐洲的30路時(shí)分多路復(fù)用路時(shí)分多路復(fù)用PCM (簡稱為簡稱為E1)。我國采用的是歐洲的。我國采用的是歐洲的E1標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)。 T1的數(shù)據(jù)傳輸速率為的數(shù)據(jù)傳輸速率為1.544Mbps； E1為為2.048Mbps。3. 模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字編碼 （信源編碼/譯碼技術(shù)）56PCM的基本原理的基本原理

49、模擬信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號，需經(jīng)模擬信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號，需經(jīng)采樣、量化和編碼采樣、量化和編碼三個(gè)階段。三個(gè)階段。（a）采樣）采樣 那么采樣的頻率那么采樣的頻率(周期周期)T是多少是多少? 根據(jù)采樣定理，根據(jù)采樣定理，T2fmax，只要，只要采樣頻率不低于采樣信號（電采樣頻率不低于采樣信號（電話信號）最高頻率的話信號）最高頻率的2倍倍，就可以從采樣脈沖信號無失真地恢復(fù)出，就可以從采樣脈沖信號無失真地恢復(fù)出原來信號。原來信號。 例如：語聲的能量和頻譜主要分布在例如：語聲的能量和頻譜主要分布在300Hz3.4kHz，為了簡，為了簡化起見，通常采樣頻率就定為化起見，通常采樣頻率就定為8kHz，相當(dāng)于采樣周

50、期為，相當(dāng)于采樣周期為125us。2.5 2.5 數(shù)據(jù)編碼技術(shù)數(shù)據(jù)編碼技術(shù)57（b）量化采樣后的信號）量化采樣后的信號 所謂所謂“量化量化”就是對每個(gè)采樣點(diǎn)按量化級取一個(gè)恰當(dāng)?shù)木褪菍γ總€(gè)采樣點(diǎn)按量化級取一個(gè)恰當(dāng)?shù)臄?shù)值過程，即取整等級。數(shù)值過程，即取整等級。（c）編碼）編碼 所謂所謂“編碼編碼”就是對每個(gè)采樣點(diǎn)所對應(yīng)的數(shù)值確定一種就是對每個(gè)采樣點(diǎn)所對應(yīng)的數(shù)值確定一種二進(jìn)制的表示方式，以實(shí)現(xiàn)從模擬信號到數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換。二進(jìn)制的表示方式，以實(shí)現(xiàn)從模擬信號到數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換。一般而言，每個(gè)點(diǎn)用一般而言，每個(gè)點(diǎn)用n位二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行編碼。位二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行編碼。如當(dāng)PCM用于數(shù)字化語音系統(tǒng)時(shí)，音信道帶寬 2倍話音

51、最大頻率)量化級數(shù)：256級 (8位二進(jìn)制碼表示)數(shù)據(jù)率：8000次/s*8bit = 64Kb/s 每路PCM信號的速率 = 64000bps2.5 2.5 數(shù)據(jù)編碼技術(shù)數(shù)據(jù)編碼技術(shù)584. 模擬數(shù)據(jù)的模擬調(diào)制模擬數(shù)據(jù)經(jīng)由模擬通信系統(tǒng)傳輸時(shí)不需要進(jìn)行變換。模擬數(shù)據(jù)經(jīng)由模擬通信系統(tǒng)傳輸時(shí)不需要進(jìn)行變換。在無線傳輸和頻分多路復(fù)用等需要，模擬數(shù)據(jù)需要進(jìn)行模在無線傳輸和頻分多路復(fù)用等需要，模擬數(shù)據(jù)需要進(jìn)行模擬調(diào)制。擬調(diào)制。 模擬調(diào)制有模擬調(diào)制有l(wèi) 調(diào)幅調(diào)幅AMAM（Amplitude ModulationAmplitude Modulation）l 調(diào)頻調(diào)頻FMFM（Frequency Modula

52、tionFrequency Modulation）l 調(diào)相調(diào)相PMPM（Phase ModulationPhase Modulation） 最常用的是調(diào)幅和調(diào)頻技術(shù)。最常用的是調(diào)幅和調(diào)頻技術(shù)。2.5 2.5 數(shù)據(jù)編碼技術(shù)數(shù)據(jù)編碼技術(shù)59 復(fù)用：多個(gè)信息源共享一個(gè)公共信道復(fù)用：多個(gè)信息源共享一個(gè)公共信道 所謂所謂“多路復(fù)用技術(shù)多路復(fù)用技術(shù)”就是把多個(gè)不同的信號同就是把多個(gè)不同的信號同時(shí)在一條傳輸線路路上進(jìn)行傳輸?shù)募夹g(shù)。時(shí)在一條傳輸線路路上進(jìn)行傳輸?shù)募夹g(shù)。 為何要復(fù)用？為何要復(fù)用？提高線路利用率提高線路利用率 適用場合：當(dāng)信道的傳輸能力大于每個(gè)信源的適用場合：當(dāng)信道的傳輸能力大于每個(gè)信源的平均傳輸

53、需求時(shí)平均傳輸需求時(shí) 類比：公共運(yùn)輸系統(tǒng)（鐵路、海運(yùn)、航空）類比：公共運(yùn)輸系統(tǒng)（鐵路、海運(yùn)、航空）DEMUX復(fù)用器復(fù)用器解復(fù)用器解復(fù)用器共享信道共享信道MUX信信源源信信宿宿2.6 2.6 多路復(fù)用技術(shù)多路復(fù)用技術(shù)60 通信系統(tǒng)按復(fù)用方式分類：通信系統(tǒng)按復(fù)用方式分類： 頻分復(fù)用頻分復(fù)用FDM (Frequency Division Multiplexing) 波分復(fù)用波分復(fù)用WDM (Wave Division Multiplexing) 時(shí)分復(fù)用時(shí)分復(fù)用TDM (Time Division Multiplexing)2.6 2.6 多路復(fù)用技術(shù)多路復(fù)用技術(shù)612.6 2.6 多路復(fù)用技術(shù)多路

54、復(fù)用技術(shù) 頻分復(fù)用（頻分復(fù)用（ FDM ） 原理：將信道的原理：將信道的可用帶寬可用帶寬劃分為若干個(gè)頻率通道，每路劃分為若干個(gè)頻率通道，每路信號占用一個(gè)頻率通道進(jìn)行傳輸。頻率通道之間留有防信號占用一個(gè)頻率通道進(jìn)行傳輸。頻率通道之間留有防護(hù)頻帶以防相互干擾。主要適用于護(hù)頻帶以防相互干擾。主要適用于模擬信道模擬信道環(huán)境中環(huán)境中 。如。如有線電視有線電視CATV。CH2CH1CH3原帶寬原帶寬CH1CH2CH3移頻后帶寬移頻后帶寬MUXCH1CH2CH3帶寬復(fù)用信帶寬復(fù)用信號號f復(fù)用器復(fù)用器622.6 2.6 多路復(fù)用技術(shù)多路復(fù)用技術(shù) 波分復(fù)用（波分復(fù)用（ WDM ）光的頻分復(fù)用光的頻分復(fù)用 原理：

55、整個(gè)原理：整個(gè)波長頻帶波長頻帶被劃分為若干個(gè)波長范圍，每路被劃分為若干個(gè)波長范圍，每路信號占用一個(gè)波長范圍來進(jìn)行傳輸。如光纖通信。信號占用一個(gè)波長范圍來進(jìn)行傳輸。如光纖通信。F2F1F3 光譜光譜F1F2F3共享光纖的光譜共享光纖的光譜光纖光纖2光纖光纖3光纖光纖1共享光纖共享光纖 棱柱棱柱/衍射光柵衍射光柵632.6 2.6 多路復(fù)用技術(shù)多路復(fù)用技術(shù) 時(shí)分復(fù)用（時(shí)分復(fù)用（ TDM ） 原理：將信道的原理：將信道的可用時(shí)間可用時(shí)間分割成小的時(shí)間片，每個(gè)時(shí)分割成小的時(shí)間片，每個(gè)時(shí)間片分為若干個(gè)時(shí)隙，每路數(shù)據(jù)占用一個(gè)時(shí)隙進(jìn)行傳間片分為若干個(gè)時(shí)隙，每路數(shù)據(jù)占用一個(gè)時(shí)隙進(jìn)行傳輸。主要適用于輸。主要適用

56、于數(shù)字信道數(shù)字信道環(huán)境中環(huán)境中 。如移動。如移動GSM。 A2A1A3原始信號D2D1D3數(shù)字化信號MUX復(fù)用后的數(shù)據(jù)流復(fù)用后的數(shù)據(jù)流時(shí)隙號時(shí)隙號1231D3D2D1時(shí)間片時(shí)間片12時(shí)間片時(shí)間片2D1時(shí)隙時(shí)隙D2復(fù)用器復(fù)用器642.6 2.6 多路復(fù)用技術(shù)多路復(fù)用技術(shù) 時(shí)分復(fù)用（時(shí)分復(fù)用（ TDM ） 原理：將信道的原理：將信道的可用時(shí)間可用時(shí)間分割成小的時(shí)間片，每個(gè)時(shí)分割成小的時(shí)間片，每個(gè)時(shí)間片分為若干個(gè)時(shí)隙，每路數(shù)據(jù)占用一個(gè)時(shí)隙進(jìn)行傳間片分為若干個(gè)時(shí)隙，每路數(shù)據(jù)占用一個(gè)時(shí)隙進(jìn)行傳輸。主要適用于輸。主要適用于數(shù)字信道數(shù)字信道環(huán)境中環(huán)境中 。如移動。如移動GSM。 A2A1A3原始信號D2D1

57、D3數(shù)字化信號MUX復(fù)用后的數(shù)據(jù)流復(fù)用后的數(shù)據(jù)流時(shí)隙號時(shí)隙號1231D3D2D1時(shí)間片時(shí)間片12時(shí)間片時(shí)間片2D1時(shí)隙時(shí)隙D2復(fù)用器復(fù)用器 由于每路數(shù)據(jù)總是使用每個(gè)時(shí)間片的固定時(shí)隙，這類時(shí)分復(fù)用也成同步時(shí)分復(fù)用 。 一個(gè)時(shí)間片內(nèi)傳輸?shù)亩嗦窋?shù)據(jù)稱為幀。 典型例子：PCM信號的傳輸 把多個(gè)話路的PCM語音數(shù)據(jù)用TDM的方法裝成幀（幀中還包括了幀同步信息和信令信息） 每幀在一個(gè)時(shí)間片內(nèi)發(fā)送 每個(gè)時(shí)隙承載一路PCM信號2.6 2.6 多路復(fù)用技術(shù)多路復(fù)用技術(shù)統(tǒng)計(jì)(異步)TDMSTDMTDMTDM的缺點(diǎn)的缺點(diǎn)：某用戶無數(shù)據(jù)發(fā)送，其他用戶也不能占用該通道，將：某用戶無數(shù)據(jù)發(fā)送，其他用戶也不能占用該通道，將

58、會造成帶寬浪費(fèi)。會造成帶寬浪費(fèi)。改進(jìn)：改進(jìn)：統(tǒng)計(jì)時(shí)分多路復(fù)用（統(tǒng)計(jì)時(shí)分多路復(fù)用（STDMSTDM），用戶不固定占用某個(gè)通道，有），用戶不固定占用某個(gè)通道，有空槽就將數(shù)據(jù)放入?？詹劬蛯?shù)據(jù)放入。ABCD待發(fā)數(shù)據(jù)待發(fā)數(shù)據(jù)t1 t2 t3A1B1C1D1C2D2A2B2周期周期1周期周期2同步 TDM帶寬浪費(fèi)帶寬浪費(fèi)A1B1C2B2周期周期1周期周期2統(tǒng)計(jì)TDM可用帶寬可用帶寬2.6 2.6 多路復(fù)用技術(shù)多路復(fù)用技術(shù) 三種復(fù)用技術(shù)的比較 1）FDM傳輸模擬信號，TMD傳輸數(shù)字信號，WDM傳輸光波信號； 2） WDM與FDM技術(shù)原理類似，TDM與FDM相比，技術(shù)比較復(fù)雜，但抗干擾能力強(qiáng)，且數(shù)字信號容易

59、實(shí)現(xiàn)自動轉(zhuǎn)換，易于集成化。計(jì)算機(jī)通信中廣泛使用TDM和WDM。 3）TDM與FDM比較： TDM設(shè)備易于實(shí)現(xiàn)，且傳輸速率高，可以充分利用信道全部帶寬； TDM中多路信號只需一個(gè)MODEM，而FDM中每路信號均需要一個(gè)MODEM； FDM通常需要模/數(shù)轉(zhuǎn)換設(shè)備，而TMD具有明顯數(shù)字形式，適合計(jì)算機(jī)直接相連； 在進(jìn)行差錯(cuò)控制和校正時(shí)，TDM比FDM產(chǎn)生較多的時(shí)間延遲。2.6 2.6 多路復(fù)用技術(shù)多路復(fù)用技術(shù) 碼分復(fù)用(Code Division Multiplexing)原理：又稱CDMA，在CDMA系統(tǒng)中，所有用戶使用同一頻率，占用相同的帶寬，各個(gè)用戶可以同時(shí)發(fā)送或接收信號，各個(gè)用戶的信號不是靠

60、頻率不同或時(shí)隙不同來區(qū)分的，而是用各自不同的地址碼序列來區(qū)分，或者說是靠信號的不同波形來區(qū)分。應(yīng)用于移動通信系統(tǒng)，筆記本電腦和掌上電腦等移動性計(jì)算機(jī)的聯(lián)網(wǎng)通信大量使用了這種技術(shù)。2.6 2.6 多路復(fù)用技術(shù)多路復(fù)用技術(shù)69 什么是交換？什么是交換？ 交換就是按某種方式動態(tài)地分配傳輸線路資源。交換就是按某種方式動態(tài)地分配傳輸線路資源。 例如，電話交換機(jī)在用戶呼叫時(shí)為用戶選擇一條例如，電話交換機(jī)在用戶呼叫時(shí)為用戶選擇一條可用的線路進(jìn)行接續(xù)。用戶掛機(jī)后則斷開該線路，可用的線路進(jìn)行接續(xù)。用戶掛機(jī)后則斷開該線路，該線路又可分配給其它用戶。該線路又可分配給其它用戶。 為什么要采用交換技術(shù)？為什么要采用交換