iws網(wǎng)絡(luò)課程第二章ppt課件

1、第 2 章 數(shù)據(jù)通訊根底 2.1 數(shù)據(jù)通訊的根本概念體2.2 數(shù)據(jù)編碼技術(shù)2.3 數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)2.4 數(shù)據(jù)交換技術(shù)2.1數(shù)據(jù)通訊的根本概念 2.1.1數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng) 通訊的目的就是傳送信息，通訊中產(chǎn)生和發(fā)送信息的一端叫做信源，接納信息的一端叫做信宿，信源和信宿之間的通訊線路稱為信道。信源變換噪聲信道變換信宿圖2-1 數(shù)據(jù)通訊模型2.1.2主要目的 1帶寬和數(shù)據(jù)速率 R = RB log2M ，M代表編碼的進(jìn)制數(shù)在實(shí)踐運(yùn)用中，常用的數(shù)據(jù)速率單位有kbps、Mbps、Gbps。其中：1 kbps = 103 bps；1Mbps = 106 bps ；1Gbps = 109 bps 。帶寬和數(shù)據(jù)速率都

2、可用來表示信道的傳輸性能，兩者之間的定量關(guān)系可以經(jīng)過以下兩個定理來描畫。1奈奎斯特Nyquist定理：有限帶寬、無噪聲信道，其最大數(shù)據(jù)速率和信道帶寬之間的關(guān)系：Rmax=2B2香農(nóng)Shannon定理：有限帶寬、有隨機(jī)噪聲信道，其最大數(shù)據(jù)速率和信道帶寬、信噪比之間的關(guān)系：Rmax=Blog2(1+S/N)普通來說，高數(shù)據(jù)速率，也意味著大帶寬。2誤碼率在有噪聲的信道中，數(shù)據(jù)速率的添加意味著傳輸中出現(xiàn)過失的概率添加。誤碼率是用來表示傳輸二進(jìn)制位時(shí)出現(xiàn)過失的概率。誤碼率Pe可用下式表示： Ne 出錯的位數(shù)Pe = N 傳輸?shù)目偽粩?shù)在計(jì)算機(jī)通訊網(wǎng)絡(luò)中，誤碼率普通要求低于10-6，即平均每傳輸1兆位才允許

3、錯1位。在誤碼率高于一定的數(shù)值時(shí)，可以用過失控制的方法進(jìn)展檢查和糾正。3信道延遲信號在信道中傳播，從信源到信宿需求一定的時(shí)間，這稱為信道延遲或傳播時(shí)延。這個時(shí)間等于信源到信宿的間隔與詳細(xì)信道中的信號傳播速度之比。常用的電信號普通以接近光速300m/us的速度傳播，但隨傳輸介質(zhì)的不同而略有差別。2.2數(shù)據(jù)編碼技術(shù) 2.2.1 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)編碼1不歸零編碼NRZ不歸零編碼用低電平表示二進(jìn)制“0，用高電平表示二進(jìn)制“1， 2不歸零反轉(zhuǎn)編碼NRZI不歸零反轉(zhuǎn)編碼NRZI是對不歸零編碼的改良。即經(jīng)過每位中間有無電平的跳變來表示二進(jìn)制值。有跳變，那么編碼為二進(jìn)制“1；無跳變，那么編碼為二進(jìn)制“0。 3曼徹斯特

4、編碼曼徹斯特編碼不用電平的高低表示二進(jìn)制“0和“1，而是用電平的跳變來表示的。在曼徹斯特編碼中，每一位的中間均有一個跳變，這個跳變既作為數(shù)據(jù)信號，也作為時(shí)鐘信號。電平從高到低的跳變表示二進(jìn)制“1，從低到高的跳變表示二進(jìn)制“0， 4差分曼徹斯特編碼差分曼徹斯特編碼是對曼徹斯特編碼的改良，每位中間的跳變僅作同步之用，每位的值根據(jù)其開場邊境是否發(fā)生跳變來決議。每位的開場無跳變表示二進(jìn)制“1，有跳變表示二進(jìn)制“0，如圖2-2d所示。54B/5B編碼4B/5B編碼方式在防止高、低信號繼續(xù)的前提下，處理了曼徹斯特編碼的低效問題。4B/5B編碼的思想是在位流中插入額外的位，來分割一連串的“0或“1。確切地說

5、，是首先將發(fā)送的數(shù)據(jù)流以每4位一組，按表2-1所示的4B/5B編碼表，變?yōu)閷?yīng)的5位代碼。然后，得到的5位代碼運(yùn)用不歸零反轉(zhuǎn)編碼NRZI進(jìn)展編碼傳輸。表2-1 4B/5B編碼表 圖2-2數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)編碼 2.2.2 模擬數(shù)據(jù)編碼1調(diào)幅AM調(diào)幅即載波的振幅隨著數(shù)字信號的變化而變化。例如二進(jìn)制“1用有載波輸出表示，即載波振幅為原始振幅；二進(jìn)制“0用無載波輸出來表示，即載波振幅為零。圖2-3模擬數(shù)據(jù)編碼 2調(diào)頻FM調(diào)頻即載波的頻率隨著數(shù)字信號的變化而變化。例如，二進(jìn)制“1用載波頻率f1來表示；二進(jìn)制“0用另一載波頻率f2來表示。3調(diào)相PM調(diào)相即載波的初始相位隨著數(shù)字信號的變化而變化。例如，用1800相位

6、反相的載波來表示二進(jìn)制“1；用00相位正相的載波來表示二進(jìn)制“0。2.3 數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)2.3.1 數(shù)據(jù)通訊方式1. 單工通訊單工通訊指數(shù)據(jù)只能沿著一個固定的方向傳輸。發(fā)送機(jī)接納機(jī)應(yīng)對 數(shù)據(jù) 圖2-4(a) 單工通訊 2.半雙工通訊半雙工通訊指數(shù)據(jù)可沿著兩個方向傳輸，但同時(shí)只能沿一個方向傳輸。發(fā)送機(jī)接納機(jī)接納機(jī)發(fā)送機(jī)開關(guān)開關(guān)圖2-4(b) 半雙工通訊 應(yīng)對 數(shù)據(jù) 3.全雙工通訊全雙工通訊指數(shù)據(jù)可同時(shí)沿兩個方向進(jìn)展傳輸。發(fā)送機(jī)接納機(jī)接納機(jī)發(fā)送機(jī)數(shù)據(jù) 應(yīng)對 數(shù)據(jù) 應(yīng)對 圖2-4(c) 全雙工通訊2.3.2 數(shù)據(jù)傳輸方式1.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(shí)進(jìn)展傳輸

7、。常用的就是將組成一個字符的幾位二進(jìn)制碼，分別在幾條并行信道上同時(shí)進(jìn)展傳輸。例如，假設(shè)字符采用8位二進(jìn)制數(shù)進(jìn)展編碼，那么可用8條信道同時(shí)傳輸這8位碼。 圖2-5并行傳輸 串行傳輸指的是數(shù)據(jù)流以串行方式，在一條信道上傳輸。例如，組成一個字符的8位二進(jìn)制碼，由高位到低位順序陳列，再接下一個字符的8位二進(jìn)制碼，這樣串接起來構(gòu)成串行數(shù)據(jù)傳輸。 圖2-6串行傳輸 如何處理碼組或字符的同步問題，目前有兩種不同的處理方法，即異步傳輸方式和同步傳輸方式。2.異步傳輸與同步傳輸異步傳輸普通以字符為單位，即把各個字符分開傳輸，字符之間插入同步信息。無論字符采用幾位二進(jìn)制進(jìn)展編碼，在發(fā)送每一字符代碼時(shí)，前面均加上一

8、個起始位，極性為“0，即空號的極性；字符代碼后面均加上一或兩位停頓位，極性都為“1，即與信號極性一樣。 圖圖2-7異步傳輸異步傳輸圖圖2-8同步傳輸同步傳輸 2.3.3 基帶傳輸、頻帶傳輸和寬帶傳輸1.基帶傳輸2.頻帶傳輸3寬帶傳輸2.3.4 多路復(fù)用技術(shù) 圖圖2-9多路復(fù)用多路復(fù)用1.頻分多路復(fù)用FDM頻分多路復(fù)用多用于模擬傳輸，頻分多路復(fù)用的根底是通訊信道的可用帶寬大大超越了傳輸信號的帶寬。 圖2-10頻分多路復(fù)用2.時(shí)分多路復(fù)用TDM時(shí)分多路復(fù)用多用于數(shù)字傳輸，時(shí)分多路復(fù)用的根底是通訊信道的傳輸數(shù)據(jù)速率大大超越信號傳送的數(shù)據(jù)速率。圖圖2-11時(shí)分多路復(fù)用時(shí)分多路復(fù)用3波分多路復(fù)用WDM波

9、分多路復(fù)用用于光信號傳輸。波分多路復(fù)用就是在同一根光纖信道上傳輸多路不同波長的光信號，以提高光纖的利用率。實(shí)踐上，也可以這樣以為：WDM是FDM運(yùn)用于光纖信道的一個變例。要讓不同波長的光信號在同一根光纖上傳輸而互不干擾，可利用多個波長適當(dāng)錯開的光源傳送每路攜帶的信息。 2.4 數(shù)據(jù)交換技術(shù)常用的數(shù)據(jù)交換技術(shù)有電路交換、報(bào)文交換和分組交換。 圖圖2-12數(shù)據(jù)交換的概念數(shù)據(jù)交換的概念2.4.1 電路交換電路交換是最早運(yùn)用的數(shù)據(jù)交換方式。電路交換的任務(wù)過程分為三個階段：銜接電路、鏈路建立、數(shù)據(jù)傳輸和銜接釋放。如圖2-13所示。1銜接建立2數(shù)據(jù)傳輸3銜接釋放圖圖2-13電路交換電路交換2.4.2 報(bào)文交換報(bào)文是數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯挝?，即站點(diǎn)一次性要發(fā)送的數(shù)據(jù)塊，長度不限且可變。報(bào)文交換采用存儲-轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制。圖2-14報(bào)文交換2.4.3 分組交換分組交換也稱包交換，它是目