數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識(shí)第二講

1、第第 2 章章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識(shí)數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識(shí)v 數(shù)據(jù)通信方式是指數(shù)據(jù)在信道上傳輸所采取的方式。數(shù)據(jù)通信方式是指數(shù)據(jù)在信道上傳輸所采取的方式。 通常有如下分類方法：通常有如下分類方法：按信號(hào)的類型分模擬通信和數(shù)字通信。按信號(hào)的類型分模擬通信和數(shù)字通信。按數(shù)據(jù)代碼傳輸?shù)捻樞蚍譃榇袀鬏敽筒⑿袀鬏?。按?shù)據(jù)代碼傳輸?shù)捻樞蚍譃榇袀鬏敽筒⑿袀鬏?。按?shù)據(jù)傳輸?shù)耐椒绞椒譃橥絺鬏敽彤惒絺鬏敗０磾?shù)據(jù)傳輸?shù)耐椒绞椒譃橥絺鬏敽彤惒絺鬏?。按?shù)據(jù)傳輸?shù)牧飨蚝蜁r(shí)間關(guān)系分為單工、半雙工和按數(shù)據(jù)傳輸?shù)牧飨蚝蜁r(shí)間關(guān)系分為單工、半雙工和 雙工傳輸。雙工傳輸?；鶐鬏斉c頻帶傳輸?；鶐鬏斉c頻帶傳輸。2.2 數(shù)據(jù)通信方式

2、 1. 模擬通信與數(shù)字通信2.2 數(shù)據(jù)通信方式v 模擬通信模擬通信 在線路上傳輸模擬信號(hào)的通信方式在線路上傳輸模擬信號(hào)的通信方式v 數(shù)字通信數(shù)字通信 是指用數(shù)字信號(hào)作為載體來傳輸信息，或是指用數(shù)字信號(hào)作為載體來傳輸信息，或者用數(shù)字信號(hào)對載波進(jìn)行數(shù)字調(diào)制后再傳輸者用數(shù)字信號(hào)對載波進(jìn)行數(shù)字調(diào)制后再傳輸?shù)耐ㄐ欧绞健５耐ㄐ欧绞健?2.2 數(shù)據(jù)通信方式v 數(shù)字通信的特點(diǎn)數(shù)字通信的特點(diǎn) 抗噪聲（干擾）能力強(qiáng)抗噪聲（干擾）能力強(qiáng) 可以控制差錯(cuò)，提高了傳輸質(zhì)量可以控制差錯(cuò)，提高了傳輸質(zhì)量 能適應(yīng)各種通信業(yè)務(wù)能適應(yīng)各種通信業(yè)務(wù) 易于加密、保密性強(qiáng)易于加密、保密性強(qiáng) 通信設(shè)備微型化、集成化通信設(shè)備微型化、集成化v

3、 缺點(diǎn)缺點(diǎn) 占用頻帶寬占用頻帶寬數(shù)字或數(shù)字或模擬數(shù)據(jù)模擬數(shù)據(jù)ModulatorDemodulator數(shù)字或數(shù)字或模擬數(shù)據(jù)模擬數(shù)據(jù)g(t)s(t)g(t)載波發(fā)送方發(fā)送方接收方接收方調(diào)制調(diào)制解調(diào)制解調(diào)制調(diào)制：調(diào)制：對信號(hào)源的信息進(jìn)行處理對信號(hào)源的信息進(jìn)行處理, ,使其變?yōu)檫m合于信使其變?yōu)檫m合于信 道傳輸形式的過程。道傳輸形式的過程。解調(diào)：解調(diào)：接受方將收到的已調(diào)制的信號(hào)還原成原信號(hào)。接受方將收到的已調(diào)制的信號(hào)還原成原信號(hào)。 2.2 數(shù)據(jù)通信方式 2. 調(diào)制與解調(diào)調(diào)制與解調(diào)v 對模擬信號(hào)的調(diào)制對模擬信號(hào)的調(diào)制 對模擬信號(hào)調(diào)制的實(shí)質(zhì)是頻譜搬移。對模擬信號(hào)調(diào)制的實(shí)質(zhì)是頻譜搬移。其作用和目的是：其作用和

4、目的是：n 將調(diào)制信號(hào)轉(zhuǎn)換成適合于信道將調(diào)制信號(hào)轉(zhuǎn)換成適合于信道傳輸?shù)囊颜{(diào)信號(hào)；傳輸?shù)囊颜{(diào)信號(hào)；n 實(shí)現(xiàn)信道的多路復(fù)用；實(shí)現(xiàn)信道的多路復(fù)用；n 提高信道利用率；提高信道利用率；n 減少干擾，提高系統(tǒng)抗干擾能力；減少干擾，提高系統(tǒng)抗干擾能力；n 實(shí)現(xiàn)傳輸帶寬與信噪比之間的互換。實(shí)現(xiàn)傳輸帶寬與信噪比之間的互換。2.2 數(shù)據(jù)通信方式：相位：相位A : A : 振幅振幅 ：角頻率：角頻率 調(diào)制的基礎(chǔ)是載波，載波有三要素：幅度、頻率調(diào)制的基礎(chǔ)是載波，載波有三要素：幅度、頻率 和相位，針對載波的不同要素對它進(jìn)行調(diào)制和相位，針對載波的不同要素對它進(jìn)行調(diào)制 。2.2 數(shù)據(jù)通信方式v對數(shù)字信號(hào)的調(diào)制對數(shù)字信號(hào)的

5、調(diào)制u 振幅鍵控振幅鍵控ASKASK 調(diào)幅（調(diào)幅（AMAM）用載波的兩個(gè)不同振幅用載波的兩個(gè)不同振幅表示表示0 0和和1 1u 移頻鍵控移頻鍵控FSK FSK 調(diào)頻（調(diào)頻（FMFM）用載波的兩個(gè)不同頻率用載波的兩個(gè)不同頻率表示表示0 0和和1 1u 移相鍵控移相鍵控PSK PSK 調(diào)相調(diào)相 ( PM )( PM )用載波的起始相位的變化用載波的起始相位的變化表示表示0 0和和1 12.2 數(shù)據(jù)通信方式絕對調(diào)相絕對調(diào)相相對調(diào)相相對調(diào)相2.2 數(shù)據(jù)通信方式3 3、并、并/ /串行通信串行通信v 并行通信并行通信n 定義定義 將數(shù)據(jù)以成組方式在兩條以上的并行信道上同時(shí)將數(shù)據(jù)以成組方式在兩條以上的并行

6、信道上同時(shí) 傳輸。傳輸。發(fā)送端發(fā)送端接收端接收端并行通信信道2.2 數(shù)據(jù)通信方式n 適用情況適用情況n 通信距離較近的情況通信距離較近的情況n 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)n 字符同步、速度快字符同步、速度快n 缺點(diǎn)缺點(diǎn)n 需要傳輸信道多、設(shè)備復(fù)雜、成本高需要傳輸信道多、設(shè)備復(fù)雜、成本高2.2 數(shù)據(jù)通信方式v 串行通信串行通信n 定義定義n 數(shù)據(jù)流以串行方式在一條信道上傳輸。數(shù)據(jù)流以串行方式在一條信道上傳輸。2.2 數(shù)據(jù)通信方式n 適用情況適用情況n 通信距離較遠(yuǎn)的情況通信距離較遠(yuǎn)的情況n 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)n 該方法實(shí)現(xiàn)簡單，采用較多該方法實(shí)現(xiàn)簡單，采用較多n 缺點(diǎn)缺點(diǎn)n 為解決收、發(fā)方碼組或字符同步，需要外加同步為解決

7、收、發(fā)方碼組或字符同步，需要外加同步 措施；速度慢。措施；速度慢。2.2 數(shù)據(jù)通信方式4 4、單、單/ /雙工通信雙工通信v 單工通信單工通信n 定義定義 數(shù)據(jù)單向傳輸數(shù)據(jù)單向傳輸n 適用適用 無線電廣播、有線電廣播、電視無線電廣播、有線電廣播、電視2.2 數(shù)據(jù)通信方式v 半雙工通信半雙工通信n 定義定義 信息流可以在兩個(gè)方向上傳輸，但同一時(shí)刻只限信息流可以在兩個(gè)方向上傳輸，但同一時(shí)刻只限 于在一個(gè)方向傳輸。于在一個(gè)方向傳輸。n 適用適用 對講機(jī)對講機(jī)n 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)n 節(jié)省傳輸線路節(jié)省傳輸線路n 缺點(diǎn)缺點(diǎn) 效率低效率低2.2 數(shù)據(jù)通信方式v 全雙工通信全雙工通信n 定義定義 數(shù)據(jù)能同時(shí)沿信道的兩

8、個(gè)方向傳輸，即通信的數(shù)據(jù)能同時(shí)沿信道的兩個(gè)方向傳輸，即通信的 一方在發(fā)送信息的同時(shí)也能接收信息，其收、一方在發(fā)送信息的同時(shí)也能接收信息，其收、 發(fā)信道分開設(shè)置。發(fā)信道分開設(shè)置。n 適用適用 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)通信計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)通信n 特點(diǎn)特點(diǎn)n 效率高但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高效率高但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高2.2 數(shù)據(jù)通信方式5 、異步傳輸和同步傳輸異步傳輸和同步傳輸v 同步技術(shù)同步技術(shù) 在通信過程中，為保證發(fā)送端發(fā)送的信息能夠被在通信過程中，為保證發(fā)送端發(fā)送的信息能夠被接收端正確無誤地接收接收端正確無誤地接收, ,要求發(fā)送端和接收端動(dòng)作的要求發(fā)送端和接收端動(dòng)作的起始時(shí)間和頻率保持一致的技術(shù)。起始時(shí)間和頻率

9、保持一致的技術(shù)。 n 需解決的問題需解決的問題 同步脈沖頻率數(shù)據(jù)從什么時(shí)候開始，什么時(shí)同步脈沖頻率數(shù)據(jù)從什么時(shí)候開始，什么時(shí)候結(jié)束候結(jié)束 2.2 數(shù)據(jù)通信方式v 異步傳輸異步傳輸n 定義定義 發(fā)送端在數(shù)據(jù)前面加上起始位，在數(shù)據(jù)后面加上停止位，接收端通過識(shí)別起始位和停止位來接收數(shù)據(jù)。異步傳輸方式中，通信雙方各自使用獨(dú)立的定位時(shí)鐘。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：頻率的漂移不會(huì)積累；頻率的漂移不會(huì)積累； 每兩個(gè)字符之間的間隔時(shí)間不固定；每兩個(gè)字符之間的間隔時(shí)間不固定； 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：傳輸效率低傳輸效率低2.2 數(shù)據(jù)通信方式v 同步傳輸同步傳輸n 定義：定義：同步傳輸（Synchronous Transmission）采

10、用位同步（即按位同步）技術(shù)，以固定的時(shí)鐘頻率串行發(fā)送數(shù)字信號(hào)。通信雙方必須建立準(zhǔn)確的同步系統(tǒng)，并在其控制下發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。n 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：效率高。效率高。n 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：和異步的優(yōu)點(diǎn)相對應(yīng)和異步的優(yōu)點(diǎn)相對應(yīng)2.2 數(shù)據(jù)通信方式2.2 數(shù)據(jù)通信方式v 基帶傳輸基帶傳輸 在信道上直接用基帶信號(hào)（方波）傳送數(shù)據(jù)。在信道上直接用基帶信號(hào)（方波）傳送數(shù)據(jù)。v 頻帶傳輸頻帶傳輸 將數(shù)字信號(hào)調(diào)制成模擬信號(hào)后再發(fā)送和傳輸將數(shù)字信號(hào)調(diào)制成模擬信號(hào)后再發(fā)送和傳輸?shù)姆绞?。的方式?p 和基帶傳輸?shù)膮^(qū)別和基帶傳輸?shù)膮^(qū)別p 和傳統(tǒng)模擬傳輸?shù)膮^(qū)別和傳統(tǒng)模擬傳輸?shù)膮^(qū)別2.2 數(shù)據(jù)通信方式6、基帶基帶/ /頻帶頻帶/ /寬帶

11、傳輸寬帶傳輸v 寬帶傳輸寬帶傳輸 將寬的頻帶劃分成若干個(gè)子頻帶，分別用這些將寬的頻帶劃分成若干個(gè)子頻帶，分別用這些 子頻帶來傳輸各類不同的信號(hào)，多用于廣域網(wǎng)子頻帶來傳輸各類不同的信號(hào)，多用于廣域網(wǎng) 寬帶接入技術(shù)，如寬帶接入技術(shù)，如ADSLADSL。2.2 數(shù)據(jù)通信方式6、基帶基帶/ /頻帶頻帶/ /寬帶傳輸寬帶傳輸2.3 數(shù)據(jù)編碼技術(shù)數(shù)據(jù)編碼技術(shù)t碼元碼元1碼元碼元2碼元碼元3碼元碼元4碼元碼元5信號(hào)信號(hào)數(shù)據(jù)編碼是用兩個(gè)不同的電平來表示兩個(gè)不同的數(shù)據(jù)編碼是用兩個(gè)不同的電平來表示兩個(gè)不同的二進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制數(shù)0 0和和1 1。 n 數(shù)據(jù)編碼技術(shù)定義定義n 分類分類不歸零編碼、曼徹斯特編碼、差分曼徹斯

12、特編碼不歸零編碼、曼徹斯特編碼、差分曼徹斯特編碼2.3 數(shù)據(jù)編碼技術(shù)數(shù)據(jù)編碼技術(shù)1、不歸零制不歸零制NRZNRZ用負(fù)電平表示用負(fù)電平表示0 0，正電平表示，正電平表示1 1，正負(fù)直接轉(zhuǎn)換，中，正負(fù)直接轉(zhuǎn)換，中間不在無電平處停留。間不在無電平處停留。缺點(diǎn)：不具備自同步機(jī)制，傳輸時(shí)必須使用外同步。缺點(diǎn)：不具備自同步機(jī)制，傳輸時(shí)必須使用外同步。2.3 數(shù)據(jù)編碼技術(shù)數(shù)據(jù)編碼技術(shù)2、曼徹斯特編碼曼徹斯特編碼編碼方法是將每個(gè)碼元分成兩個(gè)相等的間隔；碼編碼方法是將每個(gè)碼元分成兩個(gè)相等的間隔；碼元元“1”1”是由高至低電平轉(zhuǎn)換，即其前半個(gè)碼元的是由高至低電平轉(zhuǎn)換，即其前半個(gè)碼元的電平為高電平，后半個(gè)碼元的電平

13、為低電平。碼電平為高電平，后半個(gè)碼元的電平為低電平。碼元元“0”0”是從低電平到高電平的變換，即其前半個(gè)是從低電平到高電平的變換，即其前半個(gè)碼元的電平為低電平，后半個(gè)碼元的電平為高電平。碼元的電平為低電平，后半個(gè)碼元的電平為高電平。 0 0 1 0 0 1 1 11 02數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)編碼數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)編碼v（3 3）差分曼徹斯特編碼（）差分曼徹斯特編碼（Difference Difference ManchesterManchester）。）。 差分曼徹斯特編碼是對曼徹斯特編碼的改進(jìn)。差分曼徹斯特編碼是對曼徹斯特編碼的改進(jìn)。與曼徹斯特編碼不同的是，每位二進(jìn)制數(shù)據(jù)的與曼徹斯特編碼不同的

14、是，每位二進(jìn)制數(shù)據(jù)的取值根據(jù)其取值根據(jù)其開始邊界是否發(fā)生跳變決定。若一決定。若一個(gè)比特開始處個(gè)比特開始處“有跳變有跳變”，則表示，則表示“0”0”；若一；若一個(gè)比特開始處個(gè)比特開始處“無跳變無跳變”，則表示，則表示“1”1”。 在局域網(wǎng)通信中，差分曼徹斯特碼更常用，其在局域網(wǎng)通信中，差分曼徹斯特碼更常用，其每個(gè)碼位中間的跳變被專門用作定時(shí)信號(hào)，用，用每個(gè)碼開始時(shí)刻有無跳變來表示數(shù)字每個(gè)碼開始時(shí)刻有無跳變來表示數(shù)字“0”0”和和“1”1”。2數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)編碼數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)編碼2.3 數(shù)據(jù)編碼技術(shù)數(shù)據(jù)編碼技術(shù)4、模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)編碼模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)編碼使模擬數(shù)據(jù)能在數(shù)字信道上傳輸使模

15、擬數(shù)據(jù)能在數(shù)字信道上傳輸v 采樣定理采樣定理如果模擬信號(hào)的最高頻率為如果模擬信號(hào)的最高頻率為F F，若以，若以2F2F的采樣的采樣頻率對其采樣，頻率對其采樣， 則從采樣得到的離散信號(hào)序列則從采樣得到的離散信號(hào)序列就能完整地恢復(fù)出原始信號(hào)。就能完整地恢復(fù)出原始信號(hào)。n 采樣采樣 按一定間隔對語音信號(hào)進(jìn)行采樣按一定間隔對語音信號(hào)進(jìn)行采樣n 量化量化n 編碼編碼把每個(gè)樣本舍入到最接近的量化級(jí)別上把每個(gè)樣本舍入到最接近的量化級(jí)別上對每個(gè)舍入后的樣本轉(zhuǎn)為二進(jìn)制碼對每個(gè)舍入后的樣本轉(zhuǎn)為二進(jìn)制碼3模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)編碼模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)編碼v 復(fù)用的基本思想復(fù)用的基本思想當(dāng)信道的傳輸能力大于每個(gè)信源的平均傳

16、輸需求當(dāng)信道的傳輸能力大于每個(gè)信源的平均傳輸需求時(shí)，多個(gè)信息源可共享一個(gè)公共信道。時(shí)，多個(gè)信息源可共享一個(gè)公共信道。把公共信道劃分成多個(gè)子信道，每個(gè)子信道傳輸把公共信道劃分成多個(gè)子信道，每個(gè)子信道傳輸一路數(shù)據(jù)，稱為一路數(shù)據(jù)，稱為多路復(fù)用。多路復(fù)用。2.4 多路復(fù)用技術(shù)多路復(fù)用技術(shù)1、概述概述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2.3.3 多路復(fù)用技術(shù)多路復(fù)用技術(shù)v1 1頻分多路復(fù)用（頻分多路復(fù)用（FDMFDM）頻分多路復(fù)用技術(shù)的典型應(yīng)用頻分多路復(fù)用技術(shù)的典型應(yīng)用ADSL2.3.3 多路復(fù)用技術(shù)多路復(fù)用技術(shù)v2 2時(shí)分多路復(fù)用（時(shí)分多路復(fù)用（TDMTDM）

17、3模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)編碼模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)編碼答案：答案：C3模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)編碼模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)編碼答案答案:（15）D (16)A3模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)編碼模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)編碼答案答案:C3模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)編碼模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)編碼答案答案:A3模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)編碼模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)編碼答案答案:B電路交換電路交換v電路交換（也叫線路交換）電路交換（也叫線路交換）v 在信息（數(shù)據(jù)）的發(fā)送端和接收端之在信息（數(shù)據(jù)）的發(fā)送端和接收端之間，直接建立一條臨時(shí)通路，供通信雙方間，直接建立一條臨時(shí)通路，供通信雙方專用，其它用戶不能再占用，直到雙方通，其它用戶不能再占用，直到雙方通信完畢才能拆除。信完畢才能拆除。v 1 1、報(bào)文交換、報(bào)文交換v 發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，可以不管數(shù)據(jù)長度，發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，可以不管數(shù)據(jù)長度，把數(shù)據(jù)當(dāng)作一個(gè)整體