第2章數(shù)據(jù)通信

1、第2章 數(shù)據(jù)通信技術(shù),本章學(xué)習(xí)要求,1.了解計(jì)算機(jī)通信中信息、數(shù)據(jù)與信號(hào)的基本概念，以 及數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)； 2.掌握串行與并行通信，單工、半雙工與全雙工通信， 模擬通信、數(shù)字通信的特點(diǎn)； 3.掌握雙絞線、同軸電纜、光纜、無線通信信道、衛(wèi)星 通信的特點(diǎn)； 4.掌握模擬數(shù)據(jù)編碼方法與數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)編碼的基本原理 與主要特點(diǎn)； 5.了解基帶傳輸?shù)亩x與主要特點(diǎn)，掌握數(shù)據(jù)傳輸速率的定義,6.了解頻帶傳輸?shù)亩x，掌握調(diào)制解調(diào)器的基本工作原 理； 7.了解多路復(fù)用技術(shù)的分類，掌握FDM、WDM、TDM的基 本工作原理； 8.掌握異步傳輸與同步傳輸方式的主要特點(diǎn)； 9.了解廣域網(wǎng)中數(shù)據(jù)交換方式的類型，掌握

2、分組交換方 法的基本工作原理； 10.了解數(shù)據(jù)通信中差錯(cuò)產(chǎn)生的原因與差錯(cuò)類型，掌握 誤碼率的定義與循環(huán)冗余編碼CRC的基本工作原理,一.數(shù)據(jù)通信的基本概念,1. 信息、數(shù)據(jù)和信號(hào) 通信的目的是交換信息(Information)； 信息的載體可以是數(shù)字、文字、語音、圖形或圖像； 計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的信息一般是字母、數(shù)字、符號(hào)、圖形或圖像的組合； 為了傳送這些信息，首先要將每一個(gè)字母、數(shù)字、符號(hào)或圖形、圖像用二進(jìn)制代碼表示； 數(shù)據(jù)通信是指在不同計(jì)算機(jī)之間傳送表示字母、數(shù)字、符號(hào)或圖形、圖像的二進(jìn)制代碼0、1比特序列的過程,目前應(yīng)用最廣泛的是美國信息交換標(biāo)準(zhǔn)編碼ASCII碼(American Standar

3、d Code for Information Interchange)； ASCII 碼本來是一個(gè)信息交換編碼的國家標(biāo)準(zhǔn)，但后來被國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO接受，成為國際標(biāo)準(zhǔn)ISO 646，又稱為國際5號(hào)碼。因此，它被用于計(jì)算機(jī)內(nèi)碼，也是數(shù)據(jù)通信中的編碼標(biāo)準(zhǔn)。 ASCII碼采用7位二進(jìn)制比特編碼，可以表示128個(gè)字符。字符分為圖形字符與控制字符兩類。圖形字符包括數(shù)字、 字母、運(yùn)算符號(hào)、商用符號(hào)等,ASCII碼的部分字符編碼,字符 二進(jìn)制碼 字符 二進(jìn)制碼 字符 二進(jìn)制碼 0 0110000 A 1000001 SOH 0000001 1 0110001 B 1000010 STX 0000010 2

4、 0110010 C 1000011 ETX 0000011 3 0110011 D 1000100 EOT 0000100 4 0110100 E 1000101 ENQ 0000101 5 0110101 F 1000110 ACK 0000110 6 0110110 G 1000111 NAK 0010101 7 0110111 H 1001000 ETB 0010111 8 0111000 I 1001001 SYN 0010110 9 0111001 J 1001010,例如： 數(shù)字5的ASCII編碼為0110101； 字母 A 的ASCII編碼為1000001； 控制字符用于數(shù)據(jù)通

5、信收發(fā)雙方動(dòng)作的協(xié)調(diào)與信息格式的表示。例如，控制字符“發(fā)送結(jié)束EOT”的ASCII編碼為0000100,討論,ASCII編碼的優(yōu)點(diǎn)是：簡單，實(shí)現(xiàn)容易，編碼效率高； ASCII編碼在使用中需要解決的問題： * 第8位(校驗(yàn)位）的確定 ； 一般是根據(jù)異步傳輸或同步傳輸方式而定； * 數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐该餍詥栴} ； 透明性是指在ASCII編碼中被確定為特殊控制字符的編碼在傳輸內(nèi)容中將不能隨便使用,多媒體(multimedia)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用問題,在多媒體技術(shù)中，語音與圖像首先都要進(jìn)行數(shù)字化處理，并將文本、圖形、圖像與語音的數(shù)字信息之間建立邏輯連接，集成為一個(gè)交互式系統(tǒng)； 利用數(shù)字通信系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)多媒體信息的動(dòng)態(tài)、

6、實(shí)時(shí)傳輸是當(dāng)前數(shù)據(jù)通信技術(shù)研究的重要內(nèi)容之一； 與文本、圖形信息傳輸相比較，語音、圖像信息傳輸?shù)奶攸c(diǎn)是： 要求數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)具有高帶寬與低延時(shí)的特性,以圖像信息傳輸為例： 如果每幀圖像由1024768個(gè)點(diǎn)陣組成； 圖像顏色有256種； 每個(gè)點(diǎn)陣用1 byte二進(jìn)制數(shù)表示； 每秒鐘傳送30幀圖像； 那么每秒鐘需要傳送23,592,960 byte； 要求的數(shù)據(jù)傳輸速率達(dá)到：188.74368 Mbps,以傳送數(shù)字化的語音信號(hào)為例： 每秒鐘對(duì)語音信號(hào)進(jìn)行22,050 次取樣； 每次取樣值用1 byte表示； 那么單聲道每秒鐘需要傳送22,050 byte； 要求數(shù)據(jù)傳輸速率達(dá)到：0.1764Mbps

7、； 雙聲道立體聲要求數(shù)據(jù)傳輸速率達(dá)到：0.3528Mbps,多媒體技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用，將對(duì)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的性能提出更高的要求： * 高速 - 高帶寬 * 實(shí)時(shí)、交互 - 低延時(shí),對(duì)于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)來說，它關(guān)心的是信息用什么樣的編碼體制表示出來。例如，如何用ASCII碼表示字母、數(shù)字與符號(hào)，如何用雙字節(jié)去表示漢字，如何表示圖形、圖像與語音； 對(duì)于數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)來說，它要研究的是如何將表示各類信息的二進(jìn)制比特序列通過傳輸介質(zhì)，在不同計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行傳送的問題,信號(hào)是數(shù)據(jù)在傳輸過程中的電信號(hào)的表示形式,電話線上傳送的按照聲音的強(qiáng)弱幅度連續(xù)變化的電信號(hào)稱為模擬信號(hào)(analog signal)；模擬信號(hào)的信號(hào)電平是連續(xù)變化的,計(jì)算機(jī)所產(chǎn)生的電信號(hào)是用