計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)-第2章_數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)

1、1第2章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)問題問題原由原由數(shù)據(jù)通信技術(shù)完成數(shù)據(jù)的編碼、傳輸和處理，為計數(shù)據(jù)通信技術(shù)完成數(shù)據(jù)的編碼、傳輸和處理，為計算機網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用提供必要的技術(shù)支持和可靠的通信算機網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用提供必要的技術(shù)支持和可靠的通信環(huán)境。那么，它是如何實現(xiàn)這些功能的呢？這就是環(huán)境。那么，它是如何實現(xiàn)這些功能的呢？這就是本章所要討論的問題。本章所要討論的問題。本章重點討論數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)和常用通信信道類型、本章重點討論數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)和常用通信信道類型、數(shù)據(jù)編碼技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)、多路復(fù)用技術(shù)、數(shù)數(shù)據(jù)編碼技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)、多路復(fù)用技術(shù)、數(shù)據(jù)交換技術(shù)和差錯控制等技術(shù)。據(jù)交換技術(shù)和差錯控制等技術(shù)。教學(xué)教學(xué)重點重點能力能力要

2、求要求掌握掌握: : 數(shù)據(jù)通信的基本概念、差錯控制方法。數(shù)據(jù)通信的基本概念、差錯控制方法。了解：了解：數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的基本方式。數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的基本方式。熟悉熟悉: : 多路復(fù)用技術(shù)、數(shù)據(jù)交換技術(shù)、差錯控制技多路復(fù)用技術(shù)、數(shù)據(jù)交換技術(shù)、差錯控制技 術(shù)等。術(shù)等。2 2.1 數(shù)據(jù)通信的基本概念數(shù)據(jù)通信的基本概念 2.6 差錯檢測與控制差錯檢測與控制 2.5 數(shù)據(jù)交換技術(shù)數(shù)據(jù)交換技術(shù) 2.4 多路復(fù)用技術(shù)多路復(fù)用技術(shù) 2.2 數(shù)據(jù)通信方式數(shù)據(jù)通信方式 2.3 數(shù)據(jù)編碼技術(shù)數(shù)據(jù)編碼技術(shù)3知識結(jié)構(gòu)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)通通信信數(shù)據(jù)通信的數(shù)據(jù)通信的基本概念基本概念數(shù)據(jù)交換數(shù)據(jù)交換技術(shù)技術(shù)異步傳輸與同步傳輸異步傳輸與

3、同步傳輸多路復(fù)用多路復(fù)用技術(shù)技術(shù)數(shù)據(jù)編碼數(shù)據(jù)編碼技術(shù)技術(shù)電路交換電路交換分組交換分組交換報文交換報文交換數(shù)據(jù)傳輸方向數(shù)據(jù)傳輸方向數(shù)據(jù)通信數(shù)據(jù)通信方式方式頻分多路復(fù)用頻分多路復(fù)用時分多路復(fù)用時分多路復(fù)用基帶傳輸與頻帶傳輸基帶傳輸與頻帶傳輸數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)信息、信號和數(shù)據(jù)信息、信號和數(shù)據(jù)模擬傳輸和數(shù)字傳輸模擬傳輸和數(shù)字傳輸信道帶寬和信道容量信道帶寬和信道容量碼分多路得用碼分多路得用差錯檢測差錯檢測與控制與控制差錯控制方法差錯控制方法差錯檢測方法差錯檢測方法數(shù)據(jù)編碼類型數(shù)據(jù)編碼類型數(shù)據(jù)編碼方法數(shù)據(jù)編碼方法串行通信與并行通信串行通信與并行通信波分多路復(fù)用波分多路復(fù)用42.1數(shù)據(jù)通信的基本概念

4、任何一個通信系統(tǒng)都可以看作是由發(fā)送設(shè)備、傳輸信道和任何一個通信系統(tǒng)都可以看作是由發(fā)送設(shè)備、傳輸信道和接收設(shè)備三大部分組成。我們把產(chǎn)生和發(fā)送信息的一端稱為信接收設(shè)備三大部分組成。我們把產(chǎn)生和發(fā)送信息的一端稱為信源，把接收信息的一端稱為信宿，把信源傳送到信宿的通信線源，把接收信息的一端稱為信宿，把信源傳送到信宿的通信線路稱為信道。路稱為信道。 在實際通信系統(tǒng)中，難免受到外界電磁波等噪音源的干擾在實際通信系統(tǒng)中，難免受到外界電磁波等噪音源的干擾影響。因此，數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)如下圖所示。影響。因此，數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)如下圖所示。 通信系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)通信系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)+ +噪音噪音噪音源

5、噪音源信信 源源信信 道道信信 宿宿52.1.1數(shù)據(jù)通信系統(tǒng) 在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中，將傳輸模擬信號的系統(tǒng)稱為模擬通信在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中，將傳輸模擬信號的系統(tǒng)稱為模擬通信系統(tǒng)，將傳輸數(shù)字信號的系統(tǒng)稱為數(shù)字通信系統(tǒng)。系統(tǒng)，將傳輸數(shù)字信號的系統(tǒng)稱為數(shù)字通信系統(tǒng)。 (1) (1) 模擬通信系統(tǒng)：模擬通信系統(tǒng)：普通的電話、廣播、電視等信號都屬普通的電話、廣播、電視等信號都屬于模擬信號于模擬信號, ,由模擬信號所構(gòu)成的通信系統(tǒng)屬于模擬通信系統(tǒng)由模擬信號所構(gòu)成的通信系統(tǒng)屬于模擬通信系統(tǒng)。模擬通信系統(tǒng)通常由信源、調(diào)制器、信道、解調(diào)器、信宿以及模擬通信系統(tǒng)通常由信源、調(diào)制器、信道、解調(diào)器、信宿以及噪音源組成，其基本結(jié)

6、構(gòu)模型如下圖所示。噪音源組成，其基本結(jié)構(gòu)模型如下圖所示。模擬通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模擬通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)信信 源源調(diào)制器調(diào)制器解調(diào)器解調(diào)器信信 宿宿信信 道道噪音源噪音源62.1.1數(shù)據(jù)通信系統(tǒng) (2) (2) 數(shù)字通信系統(tǒng)：數(shù)字通信系統(tǒng)：計算機通信、數(shù)字電話以及數(shù)字電視計算機通信、數(shù)字電話以及數(shù)字電視等信號都屬于數(shù)字信號，由數(shù)字信號構(gòu)成的通信系統(tǒng)屬于數(shù)字等信號都屬于數(shù)字信號，由數(shù)字信號構(gòu)成的通信系統(tǒng)屬于數(shù)字通信系統(tǒng)通信系統(tǒng)。數(shù)字通信系統(tǒng)通常由信源數(shù)字通信系統(tǒng)通常由信源、編碼器編碼器、信道信道、解碼器、解碼器、信宿以及噪音源組成，其基本結(jié)構(gòu)模型如下圖所示。信宿以及噪音源組成，其基本結(jié)構(gòu)模型如下圖所示。數(shù)字通信

7、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)數(shù)字通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)信信 源源編碼器編碼器解碼器解碼器信信 宿宿信信 道道噪音源噪音源 由于數(shù)字信號不適合遠距離傳輸，所以在傳輸前將其變?yōu)橛捎跀?shù)字信號不適合遠距離傳輸，所以在傳輸前將其變?yōu)槟M信號。因此，數(shù)字通信系統(tǒng)通常由信源、信源編碼器、調(diào)模擬信號。因此，數(shù)字通信系統(tǒng)通常由信源、信源編碼器、調(diào)制器、信道、解調(diào)器、信道譯碼器、信源譯碼器、信宿、噪音制器、信道、解調(diào)器、信道譯碼器、信源譯碼器、信宿、噪音源組成，其結(jié)構(gòu)模型如下頁圖所示。源組成，其結(jié)構(gòu)模型如下頁圖所示。72.1.1數(shù)據(jù)通信系統(tǒng) 在數(shù)字通信系統(tǒng)中，調(diào)制器用于將發(fā)送端數(shù)字信號變換成在數(shù)字通信系統(tǒng)中，調(diào)制器用于將發(fā)送端數(shù)字信號變換成模

8、擬信號；解調(diào)器用于將模擬信號還原成數(shù)字信號。我們將具模擬信號；解調(diào)器用于將模擬信號還原成數(shù)字信號。我們將具備調(diào)制與解調(diào)功能的設(shè)備稱為調(diào)制解調(diào)器，它在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)備調(diào)制與解調(diào)功能的設(shè)備稱為調(diào)制解調(diào)器，它在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中的連接如下頁圖所示。中的連接如下頁圖所示。信信宿宿噪音源噪音源信信道道編編碼碼器器信信源源譯譯碼碼器器信信源源編編碼碼器器信信源源解解調(diào)調(diào)器器調(diào)調(diào)制制器器信信道道信信道道譯譯碼碼器器數(shù)字通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型數(shù)字通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型82.1.1數(shù)據(jù)通信系統(tǒng) 以上介紹了數(shù)據(jù)通信技術(shù)的基本概念。事實上，無論是實以上介紹了數(shù)據(jù)通信技術(shù)的基本概念。事實上，無論是實現(xiàn)模擬通信現(xiàn)模擬通信, ,還是實現(xiàn)數(shù)

9、字通信還是實現(xiàn)數(shù)字通信, ,都涉及到一系列的技術(shù)問題，都涉及到一系列的技術(shù)問題，包括數(shù)據(jù)調(diào)制與編碼技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)、多路復(fù)用技術(shù)、數(shù)包括數(shù)據(jù)調(diào)制與編碼技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)、多路復(fù)用技術(shù)、數(shù)據(jù)交換技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟铄e檢測與控制技術(shù)等。據(jù)交換技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟铄e檢測與控制技術(shù)等。調(diào)制解調(diào)器的功能作用調(diào)制解調(diào)器的功能作用電話線電話線電話交換網(wǎng)電話交換網(wǎng)計算機計算機Modem電話機電話機ModemModem電話機電話機計算機計算機電話線電話線9 信息泛指那些通過各種方式傳播的信息泛指那些通過各種方式傳播的、可被感受的聲音可被感受的聲音、文文字字、圖像圖像、符號等所表征的某一特定事物的消息符號等所表征的

10、某一特定事物的消息、情報或知識情報或知識。 數(shù)據(jù)是對客觀事物的符號表示，在計算機科學(xué)中是指所有數(shù)據(jù)是對客觀事物的符號表示，在計算機科學(xué)中是指所有輸入到計算機中并被計算機程序處理的符號的總稱。數(shù)據(jù)分為輸入到計算機中并被計算機程序處理的符號的總稱。數(shù)據(jù)分為模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字數(shù)據(jù)兩種。模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字數(shù)據(jù)兩種。 模擬數(shù)據(jù)：模擬數(shù)據(jù)：在時間和幅值取值上都是連續(xù)變化的在時間和幅值取值上都是連續(xù)變化的、例如例如聲音、語音、視頻和動畫片等。模擬數(shù)據(jù)通常用傳感器收集。聲音、語音、視頻和動畫片等。模擬數(shù)據(jù)通常用傳感器收集。 數(shù)字數(shù)據(jù)：數(shù)字數(shù)據(jù)：在時間上是離散的，在幅值上是經(jīng)過量話在時間上是離散的，在幅值上是經(jīng)過量話的

11、的,它一般是由它一般是由0、1構(gòu)成的二進制代碼組成的數(shù)字序列。構(gòu)成的二進制代碼組成的數(shù)字序列。2.1.2信息、信號和數(shù)據(jù)10 信號是數(shù)據(jù)的具體物理表現(xiàn)形式，它具有確定的物理信號是數(shù)據(jù)的具體物理表現(xiàn)形式，它具有確定的物理描述，如電信號、光信號或磁場強度等。信號分為數(shù)字描述，如電信號、光信號或磁場強度等。信號分為數(shù)字信號和模擬信號兩種。信號和模擬信號兩種。2.1.2信息、信號和數(shù)據(jù)11 模擬傳輸是傳輸模擬信號的一種方法，這些信號與模模擬傳輸是傳輸模擬信號的一種方法，這些信號與模擬數(shù)據(jù)或數(shù)字數(shù)據(jù)無關(guān)，它們可以代表模擬數(shù)據(jù)，如聲擬數(shù)據(jù)或數(shù)字數(shù)據(jù)無關(guān)，它們可以代表模擬數(shù)據(jù)，如聲音；也可以代表數(shù)字數(shù)據(jù)，如

12、通過調(diào)制解調(diào)器變換了的音；也可以代表數(shù)字數(shù)據(jù)，如通過調(diào)制解調(diào)器變換了的二進制數(shù)據(jù)。模擬信號傳送一定距離后，由于幅度衰減二進制數(shù)據(jù)。模擬信號傳送一定距離后，由于幅度衰減而失真變形，所以在長距離傳送時，需在沿途加若干放而失真變形，所以在長距離傳送時，需在沿途加若干放大器將信號放大。相反，數(shù)字傳輸是用以數(shù)字信號形式大器將信號放大。相反，數(shù)字傳輸是用以數(shù)字信號形式傳輸?shù)?。它可以直接傳輸二進制數(shù)據(jù)或編碼的二進制數(shù)傳輸?shù)?。它可以直接傳輸二進制數(shù)據(jù)或編碼的二進制數(shù)據(jù)（為了更適合傳輸介質(zhì)的要求），也可以傳輸數(shù)字化據(jù)（為了更適合傳輸介質(zhì)的要求），也可以傳輸數(shù)字化了的模擬數(shù)據(jù)，如數(shù)字化了的聲音。了的模擬數(shù)據(jù)，如數(shù)

13、字化了的聲音。 模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字數(shù)據(jù)兩者均可由模擬信號和數(shù)字信號模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字數(shù)據(jù)兩者均可由模擬信號和數(shù)字信號表示和傳輸。通常，模擬數(shù)據(jù)是時間的函數(shù)并占有一定表示和傳輸。通常，模擬數(shù)據(jù)是時間的函數(shù)并占有一定的頻率范圍，這種數(shù)據(jù)可直接由占有相同頻率范圍的電的頻率范圍，這種數(shù)據(jù)可直接由占有相同頻率范圍的電磁信號表示。磁信號表示。 2.1.3模擬傳輸和數(shù)字傳輸122.1.3 模擬信號與數(shù)字信號波形模擬信號與數(shù)字信號波形ty（a）連續(xù)的模擬信號ty（b）離散的數(shù)字信號 模擬信號：模擬信號：是一種連續(xù)是一種連續(xù)變化的電脈沖序列，例如電話變化的電脈沖序列，例如電話語音信號、電視信號等，它是語音信號、電視信號

14、等，它是隨時間變化的函數(shù)曲線，如右隨時間變化的函數(shù)曲線，如右圖圖（a a）所示。所示。 數(shù)字數(shù)字信號：信號：是離散的不是離散的不連續(xù)的電信號，通常用連續(xù)的電信號，通常用“高高”和和“低低”電平脈沖序列組成的電平脈沖序列組成的編碼來表示數(shù)據(jù)，如右圖編碼來表示數(shù)據(jù)，如右圖 (b)所所示。示。132.1.4 信道帶寬是指信道中傳輸?shù)男盘栐诓皇д娴那闆r下所占信道帶寬是指信道中傳輸?shù)男盘栐诓皇д娴那闆r下所占用的頻率范圍，通常稱為信道的通頻帶，單位用赫茲（調(diào)制用的頻率范圍，通常稱為信道的通頻帶，單位用赫茲（調(diào)制速率）表示。信道帶寬由信道的物理特性所決定，例如電話速率）表示。信道帶寬由信道的物理特性所決定，

15、例如電話線路的頻率范圍在線路的頻率范圍在30030034003400HzHz，那么，它的帶寬范圍也在那么，它的帶寬范圍也在30030034003400HzHz。信道寬度用信道寬度用W W表示。表示。 ） 信道容量是指信道能傳輸信息的最大能力，一般用時間信道容量是指信道能傳輸信息的最大能力，一般用時間內(nèi)最大可傳送的字節(jié)數(shù)來表示。信道容量由信道帶寬內(nèi)最大可傳送的字節(jié)數(shù)來表示。信道容量由信道帶寬F F、可使可使用的時間用的時間T T以及信道質(zhì)量決定。信道容量和信道帶寬具有正比以及信道質(zhì)量決定。信道容量和信道帶寬具有正比關(guān)系，帶寬越寬，則容量越大，傳輸效率也就越高。關(guān)于信關(guān)系，帶寬越寬，則容量越大，傳

16、輸效率也就越高。關(guān)于信道容量的計算有兩條著名的定理。道容量的計算有兩條著名的定理。142.1.4 奈奎斯特奈奎斯特( (Nyquist)Nyquist)定理：定理：19421942年年, ,H.NyquistH.Nyquist證明，證明，任何一個信號如果通過帶寬為任何一個信號如果通過帶寬為W W（HzHz）的理想低通濾波器，若的理想低通濾波器，若每秒取樣每秒取樣2 2W W次，就可以完整地重現(xiàn)該濾波過后的信號。在理次，就可以完整地重現(xiàn)該濾波過后的信號。在理想條件下想條件下( (無噪音有限帶寬無噪音有限帶寬W W的信道的信道) )，其最大的數(shù)據(jù)傳輸速率，其最大的數(shù)據(jù)傳輸速率C C（信道容量）為：

17、信道容量）為：式中：式中：N N為離散性信號或電平的個數(shù)。為離散性信號或電平的個數(shù)?！纠?-2-1 1】一個無噪音的一個無噪音的30003000HzHz信道傳輸二進制信號，試問信信道傳輸二進制信號，試問信道容量（可允許的數(shù)據(jù)傳輸速率）是多少？道容量（可允許的數(shù)據(jù)傳輸速率）是多少？ 解：由于傳輸?shù)亩M制信號是解：由于傳輸?shù)亩M制信號是“1”“1”、“0”“0”兩個電平，即兩個電平，即N=2N=2，W=3000HzW=3000Hz，則信道容量：則信道容量： 152.1.4 式中：式中：RmaxRmax為最大功率；為最大功率；W W為信道帶寬；為信道帶寬；L L為信道上傳輸?shù)臑樾诺郎蟼鬏數(shù)男盘柨扇?/p>

18、的離散值的個數(shù)。信號可取的離散值的個數(shù)。 【例例2-2-2 2】一個數(shù)字信號通過兩種物理狀態(tài)，經(jīng)信噪比為一個數(shù)字信號通過兩種物理狀態(tài)，經(jīng)信噪比為2020dBdB的的3 3kHzkHz帶寬信道傳送，其數(shù)據(jù)率不會超過多少？帶寬信道傳送，其數(shù)據(jù)率不會超過多少？ 香農(nóng)（香農(nóng)（ShannonShannon）定理：定理：19481948年，年，Claude ShannonClaude Shannon在在NyquistNyquist定理基礎(chǔ)上進而給出了在噪音的環(huán)境中，信道容量將定理基礎(chǔ)上進而給出了在噪音的環(huán)境中，信道容量將與信噪功率比有關(guān)。信道容量與信道帶寬之間的關(guān)系：與信噪功率比有關(guān)。信道容量與信道帶寬之

19、間的關(guān)系：式中：式中：N N為噪音功率；為噪音功率；S S為信號功率。信道傳輸?shù)男畔⒍嗌偻隇樾盘柟β省Ｐ诺纻鬏數(shù)男畔⒍嗌偻耆蓭捤鶝Q定。此時，信道中的每秒所傳輸?shù)淖畲蟊忍財?shù)全由帶寬所決定。此時，信道中的每秒所傳輸?shù)淖畲蟊忍財?shù)由奈奎斯特（由奈奎斯特（NyquistNyquist）準則決定：準則決定：16 數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|(zhì)量參數(shù)是衡量數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠行院涂煽啃缘臄?shù)據(jù)傳輸?shù)馁|(zhì)量參數(shù)是衡量數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠行院涂煽啃缘膮?shù)。有效性主要由數(shù)據(jù)傳輸速率、調(diào)制速率、信道帶寬、通參數(shù)。有效性主要由數(shù)據(jù)傳輸速率、調(diào)制速率、信道帶寬、通信容量、誤碼率、傳輸延遲等來衡量；可靠性一般用數(shù)據(jù)傳輸信容量、誤碼率、傳輸延遲等來衡量

20、；可靠性一般用數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼`碼率指標來衡量；比特率和波特率是用來描述系統(tǒng)傳輸率的誤碼率指標來衡量；比特率和波特率是用來描述系統(tǒng)傳輸率的參量。的參量。 數(shù)據(jù)傳輸單位通?？捎帽忍?、碼元、碼字、碼字來表示。數(shù)據(jù)傳輸單位通?？捎帽忍亍⒋a元、碼字、碼字來表示。 比特比特：是二進制的縮寫，即計算機常用術(shù)語是二進制的縮寫，即計算機常用術(shù)語“位位”，在數(shù)據(jù)通信中用來度量消息的信息量。在數(shù)據(jù)通信中用來度量消息的信息量。 碼元：碼元：是對計算機網(wǎng)絡(luò)傳送的二進制數(shù)字中的每一位是對計算機網(wǎng)絡(luò)傳送的二進制數(shù)字中的每一位的通稱。例如二進制數(shù)字的通稱。例如二進制數(shù)字10000011000001是由是由7 7個碼元組成的序列。

21、個碼元組成的序列。 碼字：碼字：在在7 7位位ASCIIASCII碼中，碼中，10000011000001這這7 7個碼元組成的序個碼元組成的序列代表字母列代表字母A A，通常將這個字母通常將這個字母A A稱為稱為“碼字碼字”。 2.1.5其他相關(guān)術(shù)語172.1.5其他相關(guān)術(shù)語 數(shù)據(jù)傳輸速率是指每秒能傳輸?shù)亩M制信息位數(shù)，又稱數(shù)據(jù)傳輸速率是指每秒能傳輸?shù)亩M制信息位數(shù)，又稱為比特率，用為比特率，用bpsbps標記，表示每秒傳輸?shù)亩M制位數(shù)，單位標記，表示每秒傳輸?shù)亩M制位數(shù)，單位用比特用比特/ /每秒表示，它可由下式確定：每秒表示，它可由下式確定： 式中：式中：T T為數(shù)字信號脈沖重復(fù)周期；為

22、數(shù)字信號脈沖重復(fù)周期；N N為一個脈沖信號代為一個脈沖信號代表的有效狀態(tài)數(shù)，是表的有效狀態(tài)數(shù)，是2 2的整數(shù)倍。例如二進制的一個脈沖可的整數(shù)倍。例如二進制的一個脈沖可以表示以表示“0”“0”和和“1”“1”兩個狀態(tài)，故兩個狀態(tài)，故N N2 2。LogLog2 2N N為單位脈沖能為單位脈沖能表示的比特數(shù)，如表示的比特數(shù)，如N N4 4時表示一個單位脈沖為時表示一個單位脈沖為2 2bitbit。 一個數(shù)字脈沖也稱為一個碼元，一個數(shù)字脈沖也稱為一個碼元，N N為一個碼元所取的有為一個碼元所取的有效離散值個數(shù)效離散值個數(shù), ,若一個碼元僅可取若一個碼元僅可取0 0和和1 1兩種離散值兩種離散值, ,

23、則則N N2 2；若一個碼元可取若一個碼元可取0000、0101、1010、1111四種離散值，則四種離散值，則N N4 4。 182.1.5其他相關(guān)術(shù)語 波特率也稱調(diào)制速率，或碼元速率。碼元對應(yīng)于網(wǎng)絡(luò)中傳波特率也稱調(diào)制速率，或碼元速率。碼元對應(yīng)于網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)拿恳晃欢M制數(shù)字。調(diào)制速率是脈沖信號在調(diào)制過程中信輸?shù)拿恳晃欢M制數(shù)字。調(diào)制速率是脈沖信號在調(diào)制過程中信號狀態(tài)變化的次數(shù)，或者說是信號經(jīng)過調(diào)制后的傳輸速率，單號狀態(tài)變化的次數(shù)，或者說是信號經(jīng)過調(diào)制后的傳輸速率，單位是波特（位是波特（BaudBaud），通常用于表示調(diào)制解調(diào)器之間傳輸信號的），通常用于表示調(diào)制解調(diào)器之間傳輸信號的速率。速率。

24、 誤碼率是衡量數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)或通信信道傳輸可靠性的一個誤碼率是衡量數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)或通信信道傳輸可靠性的一個參數(shù)。其定義是：二進制位在傳輸中被傳錯的概率。當所傳送參數(shù)。其定義是：二進制位在傳輸中被傳錯的概率。當所傳送的數(shù)字序列足夠長時，它近似地等于被傳錯的二進制位與所傳的數(shù)字序列足夠長時，它近似地等于被傳錯的二進制位與所傳輸總位數(shù)的比值。輸總位數(shù)的比值。 在計算機網(wǎng)絡(luò)中，誤碼率要求低于在計算機網(wǎng)絡(luò)中，誤碼率要求低于10-610-6，即平均每傳輸即平均每傳輸1 1兆位，才允許錯兆位，才允許錯l l位。位。 在通信線路上，信號在單位時間內(nèi)傳送的距離稱為傳播速在通信線路上，信號在單位時間內(nèi)傳送的距離稱為傳

25、播速度。度。192.1.5其他相關(guān)術(shù)語 時延是指一個報文或分組從一條鏈路的一端傳送到另一端時延是指一個報文或分組從一條鏈路的一端傳送到另一端所需的時間，它包括所需的時間，它包括3 3部分：部分：時延發(fā)送時延傳播時延處理時延時延發(fā)送時延傳播時延處理時延 發(fā)送時延：發(fā)送時延：發(fā)送數(shù)據(jù)時使數(shù)據(jù)塊發(fā)送數(shù)據(jù)時使數(shù)據(jù)塊( (分組或報文分組或報文) )從結(jié)點從結(jié)點進入到傳輸媒體所需要的時間。進入到傳輸媒體所需要的時間。 發(fā)送時延（傳輸時延）數(shù)據(jù)塊長度發(fā)送時延（傳輸時延）數(shù)據(jù)塊長度信道寬度信道寬度 傳播時延：傳播時延：電磁波在信道上的傳播一定的距離所需要電磁波在信道上的傳播一定的距離所需要花費的時間速度花費的

26、時間速度 傳播時延信道長度傳播時延信道長度/ /電磁波在信道上的傳播速度電磁波在信道上的傳播速度( (m/s)m/s) 處理時延：處理時延：數(shù)據(jù)在交換結(jié)點為存儲轉(zhuǎn)發(fā)而進行一些必數(shù)據(jù)在交換結(jié)點為存儲轉(zhuǎn)發(fā)而進行一些必要處理所花費的時間。處理時延的長短取決于數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中要處理所花費的時間。處理時延的長短取決于數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中當時的通信量。當通信量很大時，還會發(fā)生溢出，使分組丟失當時的通信量。當通信量很大時，還會發(fā)生溢出，使分組丟失。202.1.5其他相關(guān)術(shù)語 【例例2-2-3 3】若若A A、B B兩臺計算機之間的距離為兩臺計算機之間的距離為10001000km,km,假設(shè)在假設(shè)在電纜內(nèi)信號的傳播速

27、度是電纜內(nèi)信號的傳播速度是2 210108 8m/s,m/s,試對下列兩種鏈路分別試對下列兩種鏈路分別計算發(fā)送時延和傳播時延。計算發(fā)送時延和傳播時延。 數(shù)據(jù)塊長度為數(shù)據(jù)塊長度為10108 8bitbit，數(shù)據(jù)發(fā)送速率為數(shù)據(jù)發(fā)送速率為1 1MbpsMbps； 數(shù)據(jù)塊長度為數(shù)據(jù)塊長度為10001000bitbit，數(shù)據(jù)發(fā)送速率為數(shù)據(jù)發(fā)送速率為1 1GbpsGbps； 解：根據(jù)上述計算發(fā)送時延公式和計算傳播時延公式，解：根據(jù)上述計算發(fā)送時延公式和計算傳播時延公式，分別求出不同鏈路的不同時延。分別求出不同鏈路的不同時延。 發(fā)送時延發(fā)送時延10108 8bit/(1Mbps)bit/(1Mbps)100

28、s100s 傳播時延傳播時延10001000bit/(2bit/(210108 8m/s)m/s)5ms5ms 發(fā)送時延發(fā)送時延10001000bit/(1Gbps)bit/(1Gbps)1s1s 傳播時延傳播時延10001000km/(2km/(210108 8m/s)m/s)5ms5ms 通過此例說明，并非信道帶寬越寬，數(shù)據(jù)在信道上跑的通過此例說明，并非信道帶寬越寬，數(shù)據(jù)在信道上跑的速度越快。速度越快。 212.2數(shù)據(jù)通信方式 2.2.1 串行通信與并行通信 串行通信是指數(shù)據(jù)以串行方式，在一條信道上傳輸。在串行通信是指數(shù)據(jù)以串行方式，在一條信道上傳輸。在計算機中，通常是用計算機中，通常是用

29、8 8位的二進制代碼來表示一個字符。在數(shù)位的二進制代碼來表示一個字符。在數(shù)據(jù)通信中，串行傳輸方式如下圖所示。據(jù)通信中，串行傳輸方式如下圖所示。接接收收設(shè)設(shè)備備發(fā)發(fā)送送設(shè)設(shè)備備1234567812387645并行到串行的轉(zhuǎn)換串行到并行的轉(zhuǎn)換串行通信示意圖串行通信示意圖222.2.1 串行通信與并行通信接接收收設(shè)設(shè)備備發(fā)發(fā)送送設(shè)設(shè)備備12345678校驗校驗數(shù)據(jù)位1數(shù)據(jù)線 并行通信是指數(shù)據(jù)以成組的方式在多個并行信道上傳輸。并行通信是指數(shù)據(jù)以成組的方式在多個并行信道上傳輸。將表示一個字符的將表示一個字符的8 8位二進制代碼同時通過位二進制代碼同時通過8 8條并行的通信信道條并行的通信信道發(fā)送出去，這

30、種工作方式稱為并行通信，如下圖所示。發(fā)送出去，這種工作方式稱為并行通信，如下圖所示。并行通信示意圖并行通信示意圖23 在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中，整個計算機通信系統(tǒng)能否正確有效在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中，整個計算機通信系統(tǒng)能否正確有效地工作，在相當程度上依賴于是否能很好地實現(xiàn)同步。目前地工作，在相當程度上依賴于是否能很好地實現(xiàn)同步。目前, ,串行通信的傳輸按通信約定的格式分為兩種，即同步通信方串行通信的傳輸按通信約定的格式分為兩種，即同步通信方式和異步通信方式。式和異步通信方式。 位同步位同步：在數(shù)據(jù)通信過程中，接收端根據(jù)發(fā)送端發(fā)送在數(shù)據(jù)通信過程中，接收端根據(jù)發(fā)送端發(fā)送數(shù)據(jù)的起止時間和時鐘頻率來校正自己的時間基準

31、與時鐘頻數(shù)據(jù)的起止時間和時鐘頻率來校正自己的時間基準與時鐘頻率，這個過程就叫做位同步。實現(xiàn)位同步的方法主要有以下率，這個過程就叫做位同步。實現(xiàn)位同步的方法主要有以下兩種：兩種： 外同步法。外同步法。是在發(fā)送端發(fā)送一路數(shù)據(jù)信號的同時，另是在發(fā)送端發(fā)送一路數(shù)據(jù)信號的同時，另外發(fā)送一路同步時鐘信號。接收端根據(jù)接收到的同步時鐘信外發(fā)送一路同步時鐘信號。接收端根據(jù)接收到的同步時鐘信號來校正時間基準與時鐘頻率，實現(xiàn)收發(fā)雙方的位同步。號來校正時間基準與時鐘頻率，實現(xiàn)收發(fā)雙方的位同步。 2.2.2 異步傳輸與同步傳輸24 內(nèi)同步法。內(nèi)同步法。是從自含時鐘編碼的發(fā)送數(shù)據(jù)中提取同是從自含時鐘編碼的發(fā)送數(shù)據(jù)中提取同

32、步時鐘的方法，曼徹斯特編碼與差分曼徹斯特編碼都是自含步時鐘的方法，曼徹斯特編碼與差分曼徹斯特編碼都是自含時鐘的編碼方法。時鐘的編碼方法。 字符同步字符同步：為保證收發(fā)雙方正確傳輸字符為保證收發(fā)雙方正確傳輸字符, ,將字符以將字符以組為單位傳送，在每組字符之前加上一個用于同步控制的同組為單位傳送，在每組字符之前加上一個用于同步控制的同步字符步字符SYNSYN，數(shù)據(jù)結(jié)束后加上后同步信號，接收端根據(jù)數(shù)據(jù)結(jié)束后加上后同步信號，接收端根據(jù)SYNSYN與與后同步信號確定數(shù)據(jù)字符的起始與終止。后同步信號確定數(shù)據(jù)字符的起始與終止。 同步傳輸方式如下圖所示。同步傳輸方式如下圖所示。同步傳輸方式示意圖同步傳輸方式

33、示意圖1 10 01 11 10 01 10 01 10 01 11 10 01 11 10 00 0. . . .1 11 11 11 10 01 10 01 11 10 01 11 10 01 10 00 00 01 11 11 11 11 11 10 00 01 11 11 11 11 11 10 0同步字節(jié)同步字節(jié) 數(shù)據(jù)幀數(shù)據(jù)幀 同步字節(jié)同步字節(jié)2.2.2 異步傳輸與同步傳輸25 異步傳輸一次只傳輸一個字符，每個字符用一位起始位引異步傳輸一次只傳輸一個字符，每個字符用一位起始位引導(dǎo)、一位停止位結(jié)束。起始位為導(dǎo)、一位停止位結(jié)束。起始位為“0 0”, ,占一位；停止位為占一位；停止位為“1

34、 1”, ,占占1 12 2位。在沒有數(shù)據(jù)發(fā)送時發(fā)送方可發(fā)送連續(xù)的停止位，接位。在沒有數(shù)據(jù)發(fā)送時發(fā)送方可發(fā)送連續(xù)的停止位，接收方根據(jù)收方根據(jù)“1 1”至至“0 0”的跳變來判別一個新字符的開始，然后接的跳變來判別一個新字符的開始，然后接收字符中的所有位。異步傳輸方式如下圖所示。收字符中的所有位。異步傳輸方式如下圖所示。1 11 10 01 11 10 01 10 01 10 01 10 00 01 11 10 01 11 10 00 01 10 00 00 01 10 01 11 10 01 10 0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 00 0數(shù)據(jù)傳輸方向停止位 數(shù)據(jù)位 起始位同步傳

35、輸方式示意圖同步傳輸方式示意圖2.2.2 異步傳輸與同步傳輸26 指傳送的信息始終是一個方向傳送指傳送的信息始終是一個方向傳送, ,沒反沒反 方向的交互。其信道一般是二線制，一方向的交互。其信道一般是二線制，一 根用于傳輸數(shù)據(jù)根用于傳輸數(shù)據(jù), ,另一根用于監(jiān)測信號。另一根用于監(jiān)測信號。 允許數(shù)據(jù)在兩個方向上傳輸允許數(shù)據(jù)在兩個方向上傳輸, ,但在某一時但在某一時 刻，只允許數(shù)據(jù)在一個方向上傳輸刻，只允許數(shù)據(jù)在一個方向上傳輸, ,它實它實 際上是一種切換方向的單工通信。際上是一種切換方向的單工通信。 允許數(shù)據(jù)同時在兩個方向上傳輸允許數(shù)據(jù)同時在兩個方向上傳輸, ,它是兩它是兩 個單工通信方式的結(jié)合個

36、單工通信方式的結(jié)合, ,它要求發(fā)送設(shè)備它要求發(fā)送設(shè)備 和接收設(shè)備都有獨立的接收和發(fā)送能力和接收設(shè)備都有獨立的接收和發(fā)送能力。單工數(shù)據(jù)傳輸單工數(shù)據(jù)傳輸半雙工數(shù)據(jù)傳輸半雙工數(shù)據(jù)傳輸全雙工數(shù)據(jù)傳輸全雙工數(shù)據(jù)傳輸 數(shù)據(jù)在通信線路上傳輸是有方向的，根據(jù)信號傳送的方向數(shù)據(jù)在通信線路上傳輸是有方向的，根據(jù)信號傳送的方向與時間關(guān)系，數(shù)據(jù)通信可分為三種基本工作方式：單工通信、與時間關(guān)系，數(shù)據(jù)通信可分為三種基本工作方式：單工通信、半雙工通信與全雙工通信。半雙工通信與全雙工通信。 2.2.3 數(shù)據(jù)傳輸方向27基帶傳輸基帶傳輸頻帶傳輸頻帶傳輸 基帶傳輸是指數(shù)字脈沖信號在傳輸介質(zhì)基帶傳輸是指數(shù)字脈沖信號在傳輸介質(zhì) 上保

37、持數(shù)據(jù)波形按原樣進行傳輸。上保持數(shù)據(jù)波形按原樣進行傳輸。 頻帶傳輸指把數(shù)字信號調(diào)制成模擬信號頻帶傳輸指把數(shù)字信號調(diào)制成模擬信號 后再發(fā)送和傳輸，到達接收端再把音頻后再發(fā)送和傳輸，到達接收端再把音頻 信號解調(diào)成原來的數(shù)字信號。信號解調(diào)成原來的數(shù)字信號。 在計算機網(wǎng)絡(luò)中，根據(jù)傳輸介質(zhì)的信道帶寬可分為基帶、在計算機網(wǎng)絡(luò)中，根據(jù)傳輸介質(zhì)的信道帶寬可分為基帶、頻帶和寬帶。局域網(wǎng)中主要采用基帶和頻帶傳輸頻帶和寬帶。局域網(wǎng)中主要采用基帶和頻帶傳輸, ,有線電視和有線電視和無線局域網(wǎng)中主要采用寬帶傳輸。無線局域網(wǎng)中主要采用寬帶傳輸。 2.2.4 基帶傳輸與頻帶傳輸282.3數(shù)據(jù)編碼技術(shù) 2.3.1 數(shù)據(jù)編碼類

38、型 在計算機中的數(shù)據(jù)是用二進制在計算機中的數(shù)據(jù)是用二進制0 0、1 1比特序列表示的，在物理上是用低比特序列表示的，在物理上是用低電平和高電平來呈現(xiàn)的。由于在線路上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)有模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字數(shù)據(jù)電平和高電平來呈現(xiàn)的。由于在線路上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)有模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字數(shù)據(jù)，因而數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄐ判诺烙心M信道與數(shù)字信道之分。為了便于不同數(shù)，因而數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄐ判诺烙心M信道與數(shù)字信道之分。為了便于不同數(shù)據(jù)在不同的信道中傳輸（適應(yīng)不同的傳輸特性據(jù)在不同的信道中傳輸（適應(yīng)不同的傳輸特性),),在數(shù)據(jù)送入信道之前必須在數(shù)據(jù)送入信道之前必須對其進行調(diào)制和編碼。在通信系統(tǒng)中對其進行調(diào)制和編碼。在通信系統(tǒng)中, ,數(shù)據(jù)的調(diào)制和

39、編碼可分為數(shù)據(jù)的調(diào)制和編碼可分為4 4種基本形種基本形式：式：數(shù)字數(shù)據(jù)的模擬調(diào)制數(shù)字數(shù)據(jù)的模擬調(diào)制12模擬數(shù)據(jù)的模擬調(diào)制模擬數(shù)據(jù)的模擬調(diào)制3數(shù)字數(shù)據(jù)的數(shù)字編碼數(shù)字數(shù)據(jù)的數(shù)字編碼模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字編碼模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字編碼4292.3.2數(shù)據(jù)編碼方法 數(shù)字數(shù)據(jù)的數(shù)字編碼就是如何把數(shù)字數(shù)據(jù)用物理信號的數(shù)字數(shù)據(jù)的數(shù)字編碼就是如何把數(shù)字數(shù)據(jù)用物理信號的波形表示，是用高低電平的不同組合來表示二進制的方法。波形表示，是用高低電平的不同組合來表示二進制的方法。 常用的編碼方式主要有常用的編碼方式主要有3 3種種：不歸零編碼不歸零編碼、曼徹斯特編碼曼徹斯特編碼和差分曼徹斯特編碼。和差分曼徹斯特編碼。 不歸零碼是一種全

40、寬碼，即信號波形在一個碼元全部時不歸零碼是一種全寬碼，即信號波形在一個碼元全部時間內(nèi)發(fā)出或不發(fā)出電流，每一位碼占全部碼元的寬度。不歸間內(nèi)發(fā)出或不發(fā)出電流，每一位碼占全部碼元的寬度。不歸零碼可分為單極性和雙極性兩種：零碼可分為單極性和雙極性兩種： 單極性不歸零碼單極性不歸零碼( (Single Polarity NRZ)Single Polarity NRZ)：是以無電是以無電壓（無電流）表示壓（無電流）表示“0”“0”，而用恒定的正電壓表示，而用恒定的正電壓表示“1”“1”。 雙極性不歸零碼雙極性不歸零碼( (Double Polarity NRZ)Double Polarity NRZ)：是

41、以負電是以負電壓表示壓表示“0”“0”，而用恒定的正電壓表示，而用恒定的正電壓表示“1”“1”。 以上反之亦然，即負電壓表示以上反之亦然，即負電壓表示“1”“1”，正電壓表示，正電壓表示“0”“0”。 30 曼徹斯特編碼是目前應(yīng)用最廣泛的編碼方法之一。其編碼曼徹斯特編碼是目前應(yīng)用最廣泛的編碼方法之一。其編碼規(guī)則是：每個比特的周期規(guī)則是：每個比特的周期T T分為前分為前T/2T/2與后與后T/2T/2兩部分；通過前兩部分；通過前T/2T/2傳送該比特的反碼，通過后傳送該比特的反碼，通過后T/2T/2傳送該比特的原碼。傳送該比特的原碼。 是對曼徹斯特編碼的改進是對曼徹斯特編碼的改進, ,它將時鐘和

42、數(shù)據(jù)包含在信號中它將時鐘和數(shù)據(jù)包含在信號中, ,在傳輸代碼信息的同時將時鐘同步信號一起傳輸?shù)綄Ψ?，所以在傳輸代碼信息的同時將時鐘同步信號一起傳輸?shù)綄Ψ剑远紝儆谧酝骄幋a，其數(shù)據(jù)傳輸速率只有調(diào)制速率的都屬于自同步編碼，其數(shù)據(jù)傳輸速率只有調(diào)制速率的1/21/2。 0 1 1 0 1 0 0 1tO曼徹斯特編碼曼徹斯特編碼差分曼徹斯特編碼差分曼徹斯特編碼 0 1 1 0 1 0 0 1tO2.3.2數(shù)據(jù)編碼方法312.4多路復(fù)用技術(shù)多多路路復(fù)復(fù)用用器器多多路路復(fù)復(fù)用用器器一一條條傳傳輸輸線線路路傳傳輸輸多多路路信信號號計計算算機機計計算算機機 傳輸信號要求的帶寬與傳輸介質(zhì)允許通過的帶寬是不一樣傳

43、輸信號要求的帶寬與傳輸介質(zhì)允許通過的帶寬是不一樣的，為了節(jié)省開銷，應(yīng)當充分利用傳輸介質(zhì)的帶寬。在一條介的，為了節(jié)省開銷，應(yīng)當充分利用傳輸介質(zhì)的帶寬。在一條介質(zhì)上同時傳送多于一路以上信號的傳輸方式，叫做該介質(zhì)的多質(zhì)上同時傳送多于一路以上信號的傳輸方式，叫做該介質(zhì)的多路復(fù)用。多路復(fù)用傳輸技術(shù)的基本原理如下圖所示。路復(fù)用。多路復(fù)用傳輸技術(shù)的基本原理如下圖所示。 多路復(fù)用基本原理多路復(fù)用基本原理示意圖示意圖322.4.1頻分多路復(fù)用 在物理信道的可用帶寬超過單個原始信號所需帶寬情況在物理信道的可用帶寬超過單個原始信號所需帶寬情況下，可將該物理信道的總帶寬分割成若干個與傳輸單個信號下，可將該物理信道的總

44、帶寬分割成若干個與傳輸單個信號帶寬相同的子信道，每個子信道傳輸一路信號，這就是頻分帶寬相同的子信道，每個子信道傳輸一路信號，這就是頻分多路復(fù)用。頻分多路復(fù)用的基本工作原理如下圖所示。多路復(fù)用。頻分多路復(fù)用的基本工作原理如下圖所示。 頻分多路復(fù)用原理示意圖頻分多路復(fù)用原理示意圖信道（1）f1信道（2）f2信道（3）f3信道（4）f4信道（5）f5信道（6）f6多路多路復(fù)用復(fù)用器器多路多路復(fù)用復(fù)用器器源源1 1源源2 2源源3 3源源4 4源源5 5源源6 6目標目標1 1目標目標2 2目標目標3 3目標目標4 4目標目標5 5目標目標6 6信道帶寬信道帶寬BmBm警戒頻帶警戒頻帶BgBg332.

45、4.1頻分多路復(fù)用頻分多路技術(shù)實現(xiàn)示意圖頻分多路技術(shù)實現(xiàn)示意圖104108kHz 108kHz 04Hz6064kHz 64kHz 04Hz100104kHz 104kHz 04Hz04Hz 108kHz 104108kHz04Hz 104kHz 100104kHz電話機1電話機n電話機204Hz 64kHz 6064kHz低通調(diào)制器帶通多多路路復(fù)復(fù)用用器器低通調(diào)制器帶通調(diào)制器帶通低通帶通調(diào)制器低通帶通調(diào)制器低通調(diào)制器低通帶通多多路路復(fù)復(fù)用用器器 頻分多路復(fù)用主要用于電話模擬信號的傳輸。頻分多路復(fù)用主要用于電話模擬信號的傳輸。頻分多路復(fù)頻分多路復(fù)用技術(shù)用于模擬信號的頻分傳輸用技術(shù)用于模擬信號的

46、頻分傳輸，主要用于電話和電視主要用于電話和電視系統(tǒng)。系統(tǒng)。一根一根CATVCATV電纜的帶寬大約是電纜的帶寬大約是500MHz500MHz，可傳送可傳送8080個頻道的電視節(jié)個頻道的電視節(jié)目目。每個頻道每個頻道6MHz6MHz的帶寬中又進一步劃分為聲音子通道、視頻的帶寬中又進一步劃分為聲音子通道、視頻子通道以及彩色子通道，并留有警戒頻帶。子通道以及彩色子通道，并留有警戒頻帶。342.4.2時分多路復(fù)用 時分多路復(fù)用（時分多路復(fù)用（TDM）是將一條物理信道的傳輸時間劃是將一條物理信道的傳輸時間劃分為若干個時間片，每個用戶分得一個時間片，在其占有的分為若干個時間片，每個用戶分得一個時間片，在其占有

47、的時間片內(nèi)用戶使用通信信道的全部帶寬。如果與時間片內(nèi)用戶使用通信信道的全部帶寬。如果與FDM相比較相比較，由于，由于FDM是以信道頻帶作為分割對象，通過為多個信道分是以信道頻帶作為分割對象，通過為多個信道分配互不重疊的頻率范圍的方法來實現(xiàn)多路復(fù)用，因此頻分多配互不重疊的頻率范圍的方法來實現(xiàn)多路復(fù)用，因此頻分多路復(fù)用更適于模擬數(shù)據(jù)信號的傳輸，而路復(fù)用更適于模擬數(shù)據(jù)信號的傳輸，而TDM則以信道傳輸時則以信道傳輸時間作為分割對象，通過為多個信道分配互不重疊的時間片的間作為分割對象，通過為多個信道分配互不重疊的時間片的方法來實現(xiàn)多路復(fù)用，因此更適合于數(shù)字數(shù)據(jù)信號的傳輸。方法來實現(xiàn)多路復(fù)用，因此更適合于

48、數(shù)字數(shù)據(jù)信號的傳輸。 時分多路復(fù)用在技術(shù)實現(xiàn)上，可分為同步時分多路復(fù)用時分多路復(fù)用在技術(shù)實現(xiàn)上，可分為同步時分多路復(fù)用和異步時分多路復(fù)用兩種方式。和異步時分多路復(fù)用兩種方式。 352.4.2時分多路復(fù)用 (1) (1) 同步時分：同步時分：指發(fā)送端的多臺計算機通過一條線路向接指發(fā)送端的多臺計算機通過一條線路向接收端發(fā)送數(shù)據(jù)時進行分時處理，它們以固定的時隙進行分配。收端發(fā)送數(shù)據(jù)時進行分時處理，它們以固定的時隙進行分配。 (2) (2) 異步時分：異步時分：又被稱為統(tǒng)計時分復(fù)用技術(shù)，它能動態(tài)地又被稱為統(tǒng)計時分復(fù)用技術(shù)，它能動態(tài)地按需分配時隙，以避免每個時隙段中出現(xiàn)空閑時隙。異步時分按需分配時隙，以

49、避免每個時隙段中出現(xiàn)空閑時隙。異步時分在分配時隙時是不固定的，而是只給想發(fā)送數(shù)據(jù)的發(fā)送端分配在分配時隙時是不固定的，而是只給想發(fā)送數(shù)據(jù)的發(fā)送端分配其時隙段，當用戶暫停發(fā)送數(shù)據(jù)時，則不給它分配時隙。其時隙段，當用戶暫停發(fā)送數(shù)據(jù)時，則不給它分配時隙。要接收的數(shù)據(jù)要接收的數(shù)據(jù)AAAABBCDDDBCDABDADAAAAAABBCDDD復(fù)復(fù)用用器器解解復(fù)復(fù)器器要發(fā)送的數(shù)據(jù)要發(fā)送的數(shù)據(jù)時隙浪費時隙浪費,信道資源信道資源利用率底利用率底一個周期的數(shù)據(jù)塊一個周期的數(shù)據(jù)塊(幀幀)在不同時刻，開關(guān)切在不同時刻，開關(guān)切換到不同的輸入設(shè)備換到不同的輸入設(shè)備362.4.3波分多路復(fù)用 采用的是波長分隔多路復(fù)用技術(shù)采用

50、的是波長分隔多路復(fù)用技術(shù), ,在同一傳輸信道內(nèi)傳輸多在同一傳輸信道內(nèi)傳輸多路不同波長的光信號。路不同波長的光信號。WDM和和FDM基本上都基于相同原理基本上都基于相同原理, ,所不同的是所不同的是WDM應(yīng)用于光纖信道上的光波傳輸過程應(yīng)用于光纖信道上的光波傳輸過程, ,而而FDM應(yīng)用于電模擬傳輸。波分多路復(fù)用原理如下圖所示。應(yīng)用于電模擬傳輸。波分多路復(fù)用原理如下圖所示。波分多路復(fù)用原理波分多路復(fù)用原理372.4.3波分多路復(fù)用 密集波分多路復(fù)用密集波分多路復(fù)用( (DWDM) )是在是在WDM上發(fā)展起來的。最上發(fā)展起來的。最初，在一根光纖上只能傳送兩路光波信號，初，在一根光纖上只能傳送兩路光波信

51、號，CIENA首先推出首先推出了了16路信道系統(tǒng)，現(xiàn)在已能做到在一根光纖上復(fù)用路信道系統(tǒng)，現(xiàn)在已能做到在一根光纖上復(fù)用80路甚至更路甚至更多路數(shù)的光載波信號。多路數(shù)的光載波信號。 DWDM的工作原理如下圖所示。的工作原理如下圖所示。 密集波分多路復(fù)用原理示意圖密集波分多路復(fù)用原理示意圖012345671550nm1551mn1552nm1553nm1554nm1555nm1556nm1557nm1550nm1551mn1552nm1553nm1554nm1555nm1556nm1557nm0123456720Gbps EDFA120km382.4.4碼分多路復(fù)用 碼分多路復(fù)用碼分多路復(fù)用( (

52、CDM) )是一種用于移動通信系統(tǒng)的新技術(shù)是一種用于移動通信系統(tǒng)的新技術(shù), ,筆記本電腦和掌上電腦等移動性計算機的連網(wǎng)通信將會大量使筆記本電腦和掌上電腦等移動性計算機的連網(wǎng)通信將會大量使用碼分多路復(fù)用技術(shù)。在用碼分多路復(fù)用技術(shù)。在CDM系統(tǒng)中系統(tǒng)中, ,所有用戶占用相同的帶所有用戶占用相同的帶寬，使用同一頻率同時發(fā)送或接收信號，各個用戶的信號用各寬，使用同一頻率同時發(fā)送或接收信號，各個用戶的信號用各自不同的地址碼序列來區(qū)分。自不同的地址碼序列來區(qū)分。 CDM的理論基礎(chǔ)是微波擴頻通信，利用擴頻通信中不同的理論基礎(chǔ)是微波擴頻通信，利用擴頻通信中不同碼型的擴頻碼之間的相關(guān)性，為每個用戶分配一個擴頻編

53、碼，碼型的擴頻碼之間的相關(guān)性，為每個用戶分配一個擴頻編碼，以區(qū)別不同的用戶信號以區(qū)別不同的用戶信號, ,發(fā)送端可用不同的擴頻編碼分別向不發(fā)送端可用不同的擴頻編碼分別向不同的接收端發(fā)送數(shù)據(jù)，接收端用不同的擴頻編碼進行解碼同的接收端發(fā)送數(shù)據(jù)，接收端用不同的擴頻編碼進行解碼, ,就就可得到不同發(fā)送端送來的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)多址通信。可得到不同發(fā)送端送來的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)多址通信。392.4.4碼分多路復(fù)用 CDM是建立在波分多路復(fù)用的基礎(chǔ)上是建立在波分多路復(fù)用的基礎(chǔ)上, ,既利用了一個波長既利用了一個波長不同的信道，又可使不同的用戶共享一個信道，但不同用戶具不同的信道，又可使不同的用戶共享一個信道，但不同用戶具有

54、不同的正交碼形，互不重疊，其實現(xiàn)技術(shù)如下有不同的正交碼形，互不重疊，其實現(xiàn)技術(shù)如下圖所示。圖所示。 直接擴頻直接擴頻CDMCDM的衛(wèi)星通信系統(tǒng)的衛(wèi)星通信系統(tǒng)接收端接收端基礎(chǔ)調(diào)制基礎(chǔ)調(diào)制 多路調(diào)制多路調(diào)制信碼信碼輸出輸出載波載波產(chǎn)生產(chǎn)生器器偽碼偽碼產(chǎn)生產(chǎn)生器器信信源源上上變變頻頻本地本地碼產(chǎn)碼產(chǎn)生器生器下下變變頻頻帶帶通通積積分分判判決決同步同步/載波載波IBDDBKJHGFEAC其它地址信號其它地址信號多路解調(diào)多路解調(diào) 基礎(chǔ)解調(diào)基礎(chǔ)解調(diào)發(fā)送端發(fā)送端衛(wèi)星衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器轉(zhuǎn)發(fā)器402.5 數(shù)據(jù)交換技術(shù) 各種數(shù)據(jù)經(jīng)過編碼后在通信線路上進行傳輸，實現(xiàn)數(shù)據(jù)各種數(shù)據(jù)經(jīng)過編碼后在通信線路上進行傳輸，實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。

55、數(shù)據(jù)通信最簡單的方式是利用傳輸介質(zhì)將兩個端點直通信。數(shù)據(jù)通信最簡單的方式是利用傳輸介質(zhì)將兩個端點直接相連，但每個通信系統(tǒng)都采用把收發(fā)兩端直接相連的形式接相連，但每個通信系統(tǒng)都采用把收發(fā)兩端直接相連的形式是不可能的，通常通過一個由多個結(jié)點組成的中間網(wǎng)絡(luò)，把是不可能的，通常通過一個由多個結(jié)點組成的中間網(wǎng)絡(luò)，把數(shù)據(jù)從源結(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)到目的結(jié)點，實現(xiàn)相互通信。因此，數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)從源結(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)到目的結(jié)點，實現(xiàn)相互通信。因此，數(shù)據(jù)交換是研究如何通過中間網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)計算機之間的數(shù)據(jù)交交換是研究如何通過中間網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)計算機之間的數(shù)據(jù)交換問題。換問題。 目前，常用的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換方式可歸結(jié)為以下目前，常用的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換方式

56、可歸結(jié)為以下3 3種：種： 412.5.1電路交換在傳輸任何數(shù)據(jù)之前，要先經(jīng)過呼叫過程在傳輸任何數(shù)據(jù)之前，要先經(jīng)過呼叫過程建立一條端到端的電路。建立一條端到端的電路。在整個數(shù)據(jù)傳輸過程中，所建立的電路必在整個數(shù)據(jù)傳輸過程中，所建立的電路必須始終保持連接狀態(tài)。須始終保持連接狀態(tài)。 數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束后，由某一方發(fā)出拆除請求數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束后，由某一方發(fā)出拆除請求然后逐節(jié)拆除到對方節(jié)點。然后逐節(jié)拆除到對方節(jié)點。(1)(1)電路建立電路建立(2)(2)數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)傳輸( (3 3) )電路拆除電路拆除 電路交換是根據(jù)電話交換原理發(fā)展起來的一種直接交換電路交換是根據(jù)電話交換原理發(fā)展起來的一種直接交換方式。在數(shù)字

57、通信中，電路交換傳輸主要是應(yīng)用同步傳輸模方式。在數(shù)字通信中，電路交換傳輸主要是應(yīng)用同步傳輸模式來實現(xiàn)的。電路交換的過程分為式來實現(xiàn)的。電路交換的過程分為3 3個步驟：個步驟：電路交換原理如下圖所示。電路交換原理如下圖所示。422.5.1電路交換源節(jié)點源節(jié)點A A交換節(jié)點交換節(jié)點1 1交換節(jié)點交換節(jié)點6 6呼叫請求呼叫請求呼叫應(yīng)答呼叫應(yīng)答數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)釋放請求釋放請求釋放應(yīng)答釋放應(yīng)答目的節(jié)點目的節(jié)點B B電電路路建建立立數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)傳傳輸輸電電路路拆拆除除源節(jié)點源節(jié)點 A A目的節(jié)點目的節(jié)點 B B公用電話交換網(wǎng)公用電話交換網(wǎng)123456432.5.1電路交換 (1) (1) 連接建立后連接建立后

58、, 數(shù)據(jù)以固定的傳輸率傳輸數(shù)據(jù)以固定的傳輸率傳輸, 傳輸延遲小。傳輸延遲小。 (2) (2) 由于物理線路被單獨占用由于物理線路被單獨占用,故不可能發(fā)生沖突故不可能發(fā)生沖突; (3) (3) 適用于實時大批量連續(xù)的數(shù)據(jù)傳輸。適用于實時大批量連續(xù)的數(shù)據(jù)傳輸。 (1) (1) 建立連接將跨多個設(shè)備或線纜，則會需要花費很長的建立連接將跨多個設(shè)備或線纜，則會需要花費很長的 時間。時間。 (2) (2) 連接建立后，由于線路是專用的，即使空閑，也不能連接建立后，由于線路是專用的，即使空閑，也不能 被其它設(shè)備使用造成一定的浪費。被其它設(shè)備使用造成一定的浪費。 (3) (3) 對通信雙方而言，必須做到雙方的

59、收發(fā)速度、編碼方對通信雙方而言，必須做到雙方的收發(fā)速度、編碼方法、信息格式和傳輸控制等一致才能完成通信。法、信息格式和傳輸控制等一致才能完成通信。442.5.2報文交換 報文交換類似于發(fā)送信件，是以報文為單位發(fā)送信息，不報文交換類似于發(fā)送信件，是以報文為單位發(fā)送信息，不管發(fā)送數(shù)據(jù)的長度是多少都把它當作一個邏輯單元，每個報文管發(fā)送數(shù)據(jù)的長度是多少都把它當作一個邏輯單元，每個報文由報頭、正文和報尾由報頭、正文和報尾3 3部分組成，報頭中包含發(fā)送計算機的地址部分組成，報頭中包含發(fā)送計算機的地址和接收信息的計算機地址和接收信息的計算機地址。通信子網(wǎng)根據(jù)報頭目的地址選擇路通信子網(wǎng)根據(jù)報頭目的地址選擇路徑

60、在兩個結(jié)點之間的一段鏈路上逐段傳輸，不需要在兩個主機徑在兩個結(jié)點之間的一段鏈路上逐段傳輸，不需要在兩個主機之間建立多個結(jié)點組成的通道之間建立多個結(jié)點組成的通道, ,報文交換過程如下圖所示。報文交換過程如下圖所示。主機主機A主機主機BCCCDCGCA通信子網(wǎng)通信子網(wǎng)CFCBCE報文交換過程報文交換過程452.5.2報文交換 電路利用率高。報文可以分時共享交換設(shè)備間的線路。電路利用率高。報文可以分時共享交換設(shè)備間的線路。 在電路交換網(wǎng)絡(luò)上，當通信量變得很大時在電路交換網(wǎng)絡(luò)上，當通信量變得很大時, ,就不能接受就不能接受新的呼叫。而在報文交換網(wǎng)絡(luò)上新的呼叫。而在報文交換網(wǎng)絡(luò)上, ,通信量大時仍然可以