計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ) (2).ppt

1、L,1,第2章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ),本章要點(diǎn)： 了解數(shù)據(jù)通信的基本概念和主要技術(shù)指標(biāo) 了解數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的組成 掌握數(shù)字和模擬數(shù)據(jù)的編碼和調(diào)制方法 了解數(shù)據(jù)并行和串行傳輸方式 掌握同步和異步傳輸技術(shù) 掌握FDM、TDM和WDM三種多路復(fù)用技術(shù)及適應(yīng) 場(chǎng)合 了解有線(xiàn)傳輸介質(zhì)和無(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù),L,2,第2章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ),目錄 2.1 數(shù)據(jù)通信的基本概念 2.2 數(shù)據(jù)編碼和調(diào)制 2.3 數(shù)據(jù)傳輸方式 2.4 同步傳輸和異步傳輸 2.5 多路復(fù)用技術(shù) 2.6 傳輸介質(zhì),L,3,2.1 數(shù)據(jù)通信的基本概念,2.1.1 數(shù)據(jù)通信基本概念,1. 數(shù)據(jù) 分為模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)兩種。 2. 信息 以某種格式組織起來(lái)的數(shù)

2、據(jù)。 3. 信號(hào) 是數(shù)據(jù)的具體物理表現(xiàn)。分為模擬信號(hào)和數(shù) 字信號(hào)兩種，如圖所示。,L,4,2.1 數(shù)據(jù)通信的基本概念,2.1.1 數(shù)據(jù)通信基本概念,4. 信道 傳輸信息時(shí)信號(hào)沿發(fā)送端到接收端的通路。 5. 通信和數(shù)據(jù)通信 通信是信息的傳輸與交換。數(shù)據(jù)通信 是以傳送數(shù)據(jù)為業(yè)務(wù)的通信。 6. 數(shù)據(jù)通信網(wǎng) 是數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)形式 。 7. 碼元和碼字 碼元是一個(gè)信號(hào)編碼單元。碼字由若干碼 元組成的字符串序列。 8. 數(shù)據(jù)分組把較大的數(shù)據(jù)塊分成較小的數(shù)據(jù)段。 不同的網(wǎng)絡(luò)或?qū)又校纸M名稱(chēng)也不同，如 幀 (frame)、信元(cell)、IP數(shù)據(jù)報(bào)等。通常數(shù)據(jù) 分組也稱(chēng)為數(shù)據(jù)包。,L,5,2.1 數(shù)據(jù)通

3、信的基本概念,2.1.2 數(shù)據(jù)通信的主要技術(shù)指標(biāo),1. 比特(bit)率S 指單位時(shí)間內(nèi)所傳送的二進(jìn)位序列的位（bit）數(shù)，是度量通信系統(tǒng)每秒傳送的信息量。用每秒比特?cái)?shù)（bit/s或bps）表示 。 常用的單位換算關(guān)系式如下： 1Kbps=1024bps；1Mbps=1024Kbps；1Gbps=1024Mbps 2. 波特(Baud)率B 指數(shù)字信號(hào)經(jīng)過(guò)調(diào)制后的傳輸速率，或者是說(shuō)每秒傳輸?shù)拿}沖（波形）信號(hào)個(gè)數(shù)（通過(guò)信道傳輸?shù)拇a元數(shù)）。 B=1/T；其中，T為每個(gè)脈沖（波形）信號(hào)的持續(xù)時(shí)間，單位為秒。 比特率和波特率的關(guān)系：S=B*log 2 n 3. 誤碼率Pe 指數(shù)據(jù)位被傳錯(cuò)的概率，也稱(chēng)出

4、錯(cuò)率。 Pe=Ne/N；N 為傳輸?shù)拇a元總數(shù)，Ne為接收碼元中被傳錯(cuò)的碼元數(shù)。,L,6,2.1 數(shù)據(jù)通信的基本概念,2.1.2 數(shù)據(jù)通信的主要技術(shù)指標(biāo),4. 信道容量 指物理信道能達(dá)到的最大傳輸能力，用比特率S表示。 。 5. 帶寬（Bandwidth） 指信道所能傳送的信號(hào)的頻率寬度，也就是可傳送信號(hào)的最高頻率與最低頻率之差，單位是Hz（赫）、kHz（千赫）、MHz（兆赫）。 6. 帶寬、數(shù)據(jù)傳輸速率和信道容量的區(qū)別 7. 延遲、抖動(dòng)、呑吐量和丟包率。,L,7,2.1 數(shù)據(jù)通信的基本概念,2.1.3 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng) 1. 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)基本模型,2. 模擬通信系統(tǒng)和數(shù)字通信系統(tǒng) 數(shù)字通信系統(tǒng)是比

5、模擬通信系統(tǒng)費(fèi)用低，抗干擾能力強(qiáng)，不易失真；但數(shù)字信號(hào)比模擬信號(hào)易衰減；模擬信號(hào)比數(shù)字信號(hào)傳輸距離要遠(yuǎn)。 3. 信號(hào)衰減的克服 數(shù)字信號(hào)衰減的克服辦法是使用中繼器，把數(shù)字信號(hào)“0”、“1”整形恢復(fù)為標(biāo)準(zhǔn)電平后繼續(xù)傳輸。,L,8,2.2 數(shù)據(jù)編碼和調(diào)制,2.2.1數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)編碼,2雙極性不歸零碼 (BNRZ) 用正電平和負(fù)電平分別表示二進(jìn)制數(shù)據(jù)的1和0，正和負(fù)的幅值相等 。,1. 單極性不歸零編碼 (NRZ) 單極性不歸零編碼只使用一個(gè)電壓值，用高電平表示1，沒(méi)電壓表示0。,L,9,2.2 數(shù)據(jù)編碼和調(diào)制,2.2.1數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)編碼,3雙極性歸零編碼（BRZ） 使用了正、負(fù)和零三個(gè)

6、電平，信號(hào)本身攜帶同步信息，解決了同步問(wèn)題。缺點(diǎn)是編碼一個(gè)比特，需要兩次信號(hào)變化，增加了占用帶寬，且線(xiàn)路上的平均電壓值還不為零。,L,10,2.2 數(shù)據(jù)編碼和調(diào)制,2.2.1數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)編碼,4. 雙相位編碼(biphase encoding) 信號(hào)在每個(gè)比特內(nèi)部的中間發(fā)生改變，但不歸零而是將電壓變?yōu)橄喾础?曼徹斯特編碼（Manchester encoding） 差分曼徹斯特編碼（differential Manchester encoding）,L,11,2.2 數(shù)據(jù)編碼和調(diào)制,2.2.2模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)編碼 1. 脈沖振幅調(diào)制（PAM）,對(duì)原始的模擬信號(hào)每間隔一個(gè)相等的時(shí)間進(jìn)行采樣

7、一次,2. 脈碼調(diào)制（PCM）,將PAM所產(chǎn)生的采樣結(jié)果修改成完全數(shù)字化的信號(hào)。,3. 采樣頻率 是原始的有效信號(hào)中最高頻率分量或其帶寬的倍。,L,12,2.2 數(shù)據(jù)編碼和調(diào)制,2.2.3 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的模擬調(diào)制 1.幅移鍵控法（ASK）,2.頻移鍵控法（FSK）,3.相移健控法（PSK）,4.正交調(diào)幅（QAM）,(a)3振幅，12相位 (b)4振幅，8相位 (c)2振幅，8相位,L,13,2.2 數(shù)據(jù)編碼和調(diào)制,2.2.4 模擬數(shù)據(jù)的模擬調(diào)制 1.調(diào)幅,2.調(diào)頻,3.調(diào)相,在調(diào)相傳輸技術(shù)中，原始模擬載波信號(hào)的相位隨調(diào)制信號(hào)電壓（振幅）的改變而調(diào)整，振幅和頻率，保持不變。調(diào)相技術(shù)和調(diào)頻技術(shù)的分析類(lèi)

8、似。,L,14,2.3 數(shù)據(jù)傳輸方式,2.3.1 并行傳輸,l概念 并行傳輸是指數(shù)據(jù)以成組方式在多個(gè)并行的信道上同時(shí)傳輸，相應(yīng)地需要若干根傳輸線(xiàn)。一般用于計(jì)算機(jī)內(nèi)部或近距離設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸，如計(jì)算機(jī)和打印機(jī)之間的通信，一次傳送一個(gè)字節(jié)的信號(hào)，所以傳輸信道需要根數(shù)據(jù)線(xiàn)，同時(shí)還需要其它的控制信號(hào)線(xiàn)。 l優(yōu)缺點(diǎn) 并行傳輸優(yōu)點(diǎn)是速度快，缺點(diǎn)是費(fèi)用高。因?yàn)椴⑿袀鬏斝枰唤M傳輸線(xiàn)，所以并行傳輸一般用在短距離范圍且傳輸速度要求高的場(chǎng)合。,L,15,2.3 數(shù)據(jù)傳輸方式,2.3.2 串行傳輸,串行傳輸是指數(shù)據(jù)在信道上一位一位的逐個(gè)傳輸，從發(fā)送端到接收端只需一根傳輸線(xiàn)，成本少，易于實(shí)現(xiàn)，是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中普遍采用的傳

9、輸方式。數(shù)據(jù)通信采用串行傳輸方式時(shí)，發(fā)送端需要通過(guò)并/ 串轉(zhuǎn)換裝置將并行數(shù)據(jù)位流變?yōu)榇袛?shù)據(jù)位流，然后送到信道上傳輸，在接收端再通過(guò)串/并轉(zhuǎn)換， 還原成位并行數(shù)據(jù)流。PC機(jī)和外界進(jìn)行串行通信是通過(guò)串行端口（COM）完成的。 串行傳輸可以用兩種方式進(jìn)行： l 同步傳輸 l 異步傳輸（下一節(jié)介紹）,L,16,2.3 數(shù)據(jù)傳輸方式,2.3.2 串行傳輸,串行信號(hào)在傳輸線(xiàn)上的傳送方向有以下三種方式： 1.單工通信（雙線(xiàn)制） 單工（simplex）通信只允許傳送的信息始終向一個(gè)方向流動(dòng)。實(shí)際應(yīng)用中，單工通信的信道采用雙線(xiàn)制。 例如，廣播、電視系統(tǒng)；BP機(jī)；道路交通單行道。 2.半雙工通信（雙線(xiàn)制開(kāi)關(guān)）

10、半雙工（half duplex）通信允許信息流向兩個(gè)方向的都可傳輸，但同一時(shí)刻只能朝一個(gè)方向傳輸。 例如，無(wú)線(xiàn)電對(duì)講機(jī)就是半雙工通信。 3.全雙工通信（四線(xiàn)制） 全雙工（full duplex）通信是指在同一時(shí)刻，能同時(shí)進(jìn)行雙向通信。 例如，常用的電話(huà)系統(tǒng)就是全雙工通信。,L,17,2.4 同步傳輸和異步傳輸,2.4.1 同步傳輸,同步傳輸方式傳輸時(shí)是將一個(gè)大的數(shù)據(jù)塊一起發(fā)送。傳輸時(shí)，需要在數(shù)據(jù)塊前放上兩個(gè)或以上的同步信號(hào)字符SYN，在數(shù)據(jù)塊結(jié)束加上后同步信號(hào)。 同步傳輸線(xiàn)路利用率高，多用于字符信息塊的高速傳送。但這種方式收發(fā)雙方控制復(fù)雜。,2.4.2 異步傳輸,異步傳輸也叫做起止式傳輸，它以

11、字符為單位，在每個(gè)字符前增加一個(gè)起始位，字符代碼后增加、1.5、位停止位。它允許碼字之間存在不確定的空閑時(shí)間。 異步傳輸設(shè)備簡(jiǎn)單，費(fèi)用不高，但速率較低。,L,18,2.5 多路復(fù)用技術(shù),2.5.1 頻分多路復(fù)用技術(shù)（FDM）,FDM把信道的頻譜分割成若干個(gè)互不重疊的子信道，各相鄰子信道間留有保護(hù)帶，每個(gè)子信道傳送一路信號(hào),2.5.2 時(shí)分多路復(fù)用（TDM）,TDM將物理信道按時(shí)間分成許多等長(zhǎng)的時(shí)間片，輪流、交替地分配給多路信源。分為同步和異步TDM兩種。,L,19,2.5 多路復(fù)用技術(shù),2.5.3 波分多路復(fù)用(WDM),WDM的原理同F(xiàn)DM相似，用于光纖通信。光信號(hào)用波長(zhǎng)而不是頻率來(lái)表示所使

12、用的光載波。WDM和FDM不同之處是光波頻率很高。 密集波分多路復(fù)用DWDM可在一根光纖上復(fù)用80路以上的光信號(hào)。,2.5.4 三種復(fù)用技術(shù)的比較,FDM適合于傳輸模擬信號(hào)，TDM適合于傳輸數(shù)字信號(hào)，而WDM傳輸?shù)氖枪獠ㄐ盘?hào)。TDM和FDM相比，技術(shù)上比較復(fù)雜，但有抗干擾能力強(qiáng)，可以逐級(jí)再生整形，避免干擾的積累等優(yōu)點(diǎn)，而且數(shù)字信號(hào)較容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)轉(zhuǎn)換，易于集成化。計(jì)算機(jī)通信中廣泛使用TDM和WDM。,L,20,2.6 傳輸介質(zhì),2.6.1 有線(xiàn)傳輸媒體,1. 雙絞線(xiàn)(TP) 分為非屏蔽雙絞線(xiàn)UTP 和屏蔽雙絞線(xiàn)STP兩種。,L,21,2.6 傳輸介質(zhì),2.6.1 有線(xiàn)傳輸媒體,3.光纖 光纖通信是利用光纖傳遞光脈沖信號(hào)實(shí)現(xiàn)的。,1. 雙絞