數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識課件

第二章數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識本章重點基本概念●多路復(fù)用信道●數(shù)據(jù)交換技術(shù)傳輸媒體●差錯控制編碼12/1/20221第二章數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識本章重點11/30/20221標題添加點擊此處輸入相關(guān)文本內(nèi)容點擊此處輸入相關(guān)文本內(nèi)容前言點擊此處輸入相關(guān)文本內(nèi)容標題添加點擊此處輸入相關(guān)文本內(nèi)容標題添加點擊此處輸入相點擊此處輸入前言點擊此處輸入標題添加點2.1基本概念數(shù)據(jù)(Data)：傳遞（攜帶）信息的實體（描述物體的數(shù)字、字母或符號），信息(Information)則是數(shù)據(jù)的內(nèi)容或解釋。--模擬(Analog)數(shù)據(jù)是指在某個區(qū)間內(nèi)連續(xù)變化的值。例如：聲音和視頻

數(shù)字(Digital)數(shù)據(jù)在某個區(qū)間內(nèi)是離散的值。例如：文本和整數(shù)●一些術(shù)語12/1/202232.1基本概念數(shù)據(jù)(Data)：傳遞（攜帶）信息的實體信號(Signal)：數(shù)據(jù)的物理量編碼（通常為電編碼），數(shù)據(jù)以信號的形式傳播。--模擬信號是隨時間連續(xù)變化的電流、電壓或電磁波。

數(shù)字信號是指利用其某個參量（如幅度、頻率或相位等）的變化來表示數(shù)據(jù)結(jié)合你的生活經(jīng)歷請舉例說明信息、數(shù)據(jù)、信號之間的關(guān)系12/1/20224信號(Signal)：數(shù)據(jù)的物理量編碼（通常為電編碼），數(shù)據(jù)

信源:通信過程中產(chǎn)生和發(fā)送信息的設(shè)備或計算機。信宿:通信過程中接收和處理信息的設(shè)備或計算機。信道:信源和信宿之間的通信線路（或通路）是傳輸信號的通路，由傳輸線路及相應(yīng)的附屬設(shè)備組成。同一條傳輸線路上可以有多個信道。例如：一條光纜可以同時供幾千人通話，有幾千條電話信道。12/1/20225信源:通信過程中產(chǎn)生和發(fā)送信息的設(shè)備或計算機。11信號帶寬是指信號的頻率范圍；信道帶寬是指信道上能夠傳輸信號的最大頻率范圍。信號帶寬不能大于信道帶寬，否則無法實現(xiàn)通信。實例：傳輸線路和信道之間的關(guān)系可以看作馬路與車道之間的關(guān)系，一條馬路可以劃分成一車道，也可以劃分成多車道；信號帶寬和信道帶寬之間的關(guān)系可以看作汽車寬度與車道寬度之間的關(guān)系，汽車寬度不能大于車道寬度，否則交通無法實現(xiàn)。

12/1/20226信號帶寬是指信號的頻率范圍；11/30/20226比特率(BitRate)：數(shù)據(jù)傳輸速率(bps，b/s)是單位時間內(nèi)所傳送的二進制位的個數(shù)，單位為bps或b/s。碼元(CodeCell)：時間軸上的一個信號編碼單元碼字:碼元的有意義的序列稱為碼字。t碼元1碼元2碼元3碼元4碼元5信號同步脈沖同步脈沖：用于碼元的同步定時，識別碼元的開始12/1/20227比特率(BitRate)：數(shù)據(jù)傳輸速率(bps，b/s)波特率(Baud)：即信號傳送速率是單位時間內(nèi)所傳送的信號的個數(shù)（碼元數(shù)），單位為baud(波特)。

1Baud=（log2M）bps

其中M是信號的編碼級數(shù)，2N=M。例如：4級編碼,即每個信號可有4種不同狀態(tài)00011011，則一個碼元由兩個比特位構(gòu)成

一個信號往往可以攜帶多個二進制位，所以在固定的信息傳輸速率下，比特率往往大于波特率。換句話說，一個碼元中可以傳送多個比特（bit）。

t碼元1碼元2碼元3碼元4碼元5信號同步脈沖12/1/20228波特率(Baud)：即信號傳送速率是單位時間內(nèi)所傳送的信號的數(shù)據(jù)傳輸速率和信號傳輸速率之間的關(guān)系：兩者都是衡量信息在傳輸線路上傳輸快慢的指標，但兩者針對的對象不同，前者針對二進制位，后者針對信號

12/1/20229數(shù)據(jù)傳輸速率和信號傳輸速率之間的關(guān)系：兩者都是衡量信息在傳輸帶寬(Bandwidth)：信號或信道占據(jù)的頻率范圍信道容量(Channelcapacity)：信道的最大數(shù)據(jù)率誤碼率(Biterrorrate)：信道傳輸可靠性指標 P=錯誤的位數(shù)/傳輸?shù)目偽粩?shù) 信息編碼：將信息用二進制數(shù)表示的方法。數(shù)據(jù)編碼：將數(shù)據(jù)用物理量表示的規(guī)則。

例如：字母‘A’的ASCII編碼為01000001，其數(shù)據(jù)編碼可能為01000001t12/1/202210帶寬(Bandwidth)：信號或信道占據(jù)的頻率范圍信●通信系統(tǒng)模型通信的三個要素：信源、信宿和信道任何一個通信系統(tǒng)都可以抽象為以下模型：噪聲信源編碼調(diào)制信道解調(diào)解碼信宿編碼器：數(shù)據(jù)適合傳輸?shù)男盘枴阌谧R別、糾錯調(diào)制器：信號適合傳輸?shù)男问健搭l率、幅度、相位解碼器：傳輸信號原始數(shù)據(jù)解調(diào)器：接收波形數(shù)字信號序列12/1/202211●通信系統(tǒng)模型通信的三個要素：信源、信宿和信道噪聲信源編碼調(diào)信息→數(shù)據(jù)→信號→在介質(zhì)上傳輸→信號→數(shù)據(jù)→信息通信系統(tǒng)的任務(wù)信息通過通信系統(tǒng)傳輸把攜帶信息的數(shù)據(jù)用物理信號形式通過介質(zhì)傳送到目的地。信息和數(shù)據(jù)（0、1比特）不能直接在介質(zhì)上傳輸。12/1/202212信息→數(shù)據(jù)→信號→在介質(zhì)上傳輸→信號→數(shù)據(jù)→信息通信系統(tǒng)的任●通信系統(tǒng)的構(gòu)成◆數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)：1）傳輸線路（包括傳輸介質(zhì)和中繼設(shè)備）2）傳輸設(shè)備：調(diào)制解調(diào)器、多路復(fù)用器、交換機、路由器等◆數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)：主要是指計算機。12/1/202213●通信系統(tǒng)的構(gòu)成◆數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)：11/30/202213●通信基本過程—包含兩項內(nèi)容：數(shù)據(jù)傳輸和通信控制建立物理連接撥號數(shù)據(jù)傳輸鏈路建立階段確認對方數(shù)據(jù)及控制信息的傳輸通話階段數(shù)據(jù)傳輸鏈路拆除階段證實通話結(jié)束通信線路拆除階段掛機12/1/202214●通信基本過程—包含兩項內(nèi)容：數(shù)據(jù)傳輸和通信控制建立物理連接數(shù)據(jù)通信中的主要技術(shù)指標

1.數(shù)據(jù)傳輸速率

1)數(shù)據(jù)傳輸速率--每秒傳輸二進制信息的位數(shù)，單位為位/秒，記作bps或b/s。

計算公式:S=1/Tlog2M(bps)⑴

T為一個數(shù)字脈沖信號的寬度單位為秒；

M為一個碼元所取的離散值個數(shù)（信號狀態(tài)數(shù)）。

通常M=2K，K為二進制信息的位數(shù)，K=log2M。

M=2時，S=1/T，表示數(shù)據(jù)傳輸速率等于信號傳輸速率。12/1/202215數(shù)據(jù)通信中的主要技術(shù)指標

1.數(shù)據(jù)傳輸速率

1)數(shù)據(jù)傳2)信號傳輸速率--單位時間內(nèi)通過信道傳輸?shù)拇a元數(shù)，單位為波特，記作Baud。

計算公式:B=1/T(Baud)⑵

式中T為信號碼元的寬度，單位為秒．

信號傳輸速率,也稱碼元速率、調(diào)制速率或波特率。

由⑴、⑵式得：S=Blog2N(bps)⑶

或B=S/log2N(Baud)⑷

（3）、（4）式即為數(shù)據(jù)傳輸速率和信號傳輸速率的關(guān)系12/1/2022162)信號傳輸速率--單位時間內(nèi)通過信道傳輸?shù)拇a元數(shù)，單位為波信道容量

1)信道容量表示一個信道的最大數(shù)據(jù)傳輸速率，單位：位/秒(bps)

信道容量與數(shù)據(jù)傳輸速率的區(qū)別是，前者表示信道的最大數(shù)據(jù)傳輸速率，是信道傳輸數(shù)據(jù)能力的極限，而后者是實際的數(shù)據(jù)傳輸速率。像公路上的最大限速與汽車實際速度的關(guān)系一樣。

2)離散的信道容量

奈奎斯特(Nyquist)無噪聲下的碼元速率極限值B與信道帶寬H的關(guān)系：

B=2H(Baud)⑸

奈奎斯特公式--無噪信道傳輸能力公式：

C=2Hlog2M(bps)

⑹

式中H為信道的帶寬，即信道傳輸上、下限頻率的差值，單位為Hz；

M為一個碼元所取的離散值個數(shù)（信號狀態(tài)數(shù)）。C為最大數(shù)據(jù)傳輸速率

12/1/202217信道容量

1)信道容量表示一個信道的最大數(shù)據(jù)傳輸速率，單位M最大數(shù)據(jù)率(C)26000bps412000bps818000bps1624000bps3230000bps6436000bps例如：話音級線路(3000Hz)的信道容量計算，如右圖所示。C=2Hlog2M(bps)12/1/202218M最大數(shù)據(jù)率(C)例如：C=實際的信道上存在三類損耗：衰減、延遲、噪聲。a）衰減信道的損耗引起信號強度減弱，導致信噪比S/N降低。b）延遲信號中的各種頻率成分在信道上的延遲時間各不相同，在接收端會產(chǎn)生信號畸變。12/1/202219實際的信道上存在三類損耗：衰減、延遲、噪聲。11/30/20c）噪聲是指信號在傳輸過程中受到的干擾，按產(chǎn)生的原因可分為內(nèi)部噪聲和外部噪聲

熱噪聲：由導體內(nèi)的熱擾動引起，又稱為白噪聲，屬于內(nèi)部噪聲，引起的差錯是隨機差錯。

串擾：信道間產(chǎn)生的不必要的耦合。例：多對雙絞線

脈沖噪聲：非連續(xù)、隨機、振幅較大。多由外部電磁干擾造成（閃電、大功率電機啟動等），屬于內(nèi)部噪聲，引起的差錯是突發(fā)差錯。噪聲將破壞信號，產(chǎn)生誤碼。持續(xù)時間0.01s的干擾可以破壞約560個比特（56Kbps）。12/1/202220c）噪聲是指信號在傳輸過程中受到的干擾，按產(chǎn)生的原因可分為內(nèi)3)連續(xù)的信道容量

香農(nóng)公式--帶噪信道容量公式：

C=Hlog2(1+S/N)(bps)⑺

式中S為信號功率，

N為噪聲功率，

S/N為信噪比，通常把信噪比表示成10lg(S/N)分貝(dB)。12/1/2022213)連續(xù)的信道容量

香農(nóng)公式--帶噪信道容量公式：

S/NdB信噪比（dB分貝）的定義S/NdB=10log10S/N例：信道帶寬W=3KHz，信噪比為30dB，則S/NdB=10lgS/N C=3000*log2(1+1000)≈30Kbps即：12/1/202222S/NdB信噪比（dB分貝）的定義S/NdB=10l2.2信道及其主要特征1.數(shù)字信道和模擬信道數(shù)字信道：以數(shù)字脈沖形式（離散信號）傳輸數(shù)據(jù)的信道。模擬信道：以連續(xù)模擬信號形式傳輸數(shù)據(jù)的信道。12/1/2022232.2信道及其主要特征1.數(shù)字信道和模擬信道數(shù)字信道2.模擬信號和數(shù)字信號模擬信號：時間上連續(xù)，包含無窮多個值數(shù)字信號：時間上離散，僅包含有限數(shù)目的預(yù)定值tta)模擬信號b)數(shù)字信號12/1/2022242.模擬信號和數(shù)字信號模擬信號：時間上連續(xù)，包含無窮多個值3.周期信號和非周期信號周期信號：信號由不斷重復(fù)的固定模式組成（如正弦波）非周期信號：信號沒有固定的模式和波形循環(huán)（如語音的音波信號），能被分解成無數(shù)個周期信號的疊加。ttTTTTTT周期信號12/1/2022253.周期信號和非周期信號周期信號：信號由不斷重復(fù)的固定模式數(shù)字通信的優(yōu)點

?抗噪聲（干擾）能力強

?可以控制差錯，提高了傳輸質(zhì)量

?便于用計算機進行處理

?易于加密、保密性強

?可以傳輸語音、數(shù)據(jù)、影像，通用、靈活

僅在不得已的情況下，才會采用模擬通信。如用modem通過撥號線路傳輸數(shù)字信號。12/1/202226數(shù)字通信的優(yōu)點11/30/2022262.3傳輸模式(通信方式)按照通信中字節(jié)使用的信道數(shù)，數(shù)據(jù)通信方式可分為串行通信和并行通信。1．并行傳輸方式采用并行傳輸方式，可以一次傳輸多位數(shù)據(jù)。相應(yīng)地，從發(fā)送端到接收端的信道需要若干根傳輸線。例如，計算機的并行口常用于連接打印機，每次并行輸出8位數(shù)據(jù)，如圖所示。2．串行傳輸方式串行傳輸是一位一位地傳送的，從發(fā)送端到接收端只要一根傳輸線即可如圖所示。

12/1/2022272.3傳輸模式(通信方式)按照通信中字節(jié)使用的信道數(shù)1、并行傳輸方式

12/1/2022281、并行傳輸方式

11/30/2022282、串行傳輸方式

注：串行數(shù)據(jù)通信又有三種不同的方向性結(jié)構(gòu)：單工、半雙工和全雙工，如圖所示。12/1/2022292、串行傳輸方式

注：串行數(shù)據(jù)通信又有三種不同的方向性結(jié)?單工：數(shù)據(jù)單向傳輸（無線電廣播）為保證正確傳送數(shù)據(jù)信號，接收端要對接收的數(shù)據(jù)進行校驗，若校驗出錯，則通過監(jiān)控信道發(fā)送請求重發(fā)的信號。?半雙工：數(shù)據(jù)可以雙向傳輸，但不能在同一時刻雙向傳輸（對講機）?全雙工：數(shù)據(jù)可同時雙向傳輸（電話）

兩個方向的信號共享鏈路帶寬：1）鏈路具有兩條物理上獨立的傳輸線路，或2）將帶寬一分為二，分別用于不同方向的信號傳輸如圖：12/1/202230?單工：數(shù)據(jù)單向傳輸（無線電廣播）11/30/20223012/1/20223111/30/2022315.數(shù)字數(shù)據(jù)的傳輸方式?基帶傳輸：不調(diào)制，編碼后的數(shù)字脈沖信號直接在信道上傳送。

例如：以太網(wǎng)?頻帶傳輸：調(diào)制成模擬信號后再傳送，接收方需要解調(diào)

例如：通過電話模擬信道傳輸其中，發(fā)送端將數(shù)字信號轉(zhuǎn)化為模擬信號稱為調(diào)制。接收端將模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，稱為解調(diào)。?寬帶傳輸比音頻帶寬（200~3400HZ）更寬的頻帶，包括大部分電磁波頻道。

12/1/2022325.數(shù)字數(shù)據(jù)的傳輸方式?基帶傳輸：不調(diào)制，編碼后的數(shù)字脈沖6.數(shù)據(jù)同步方式目的是使接收端與發(fā)送端在時間基準上一致(包括開始時間、位邊界、重復(fù)頻率等)。有兩種同步方法：

●同步傳輸

●異步傳輸12/1/2022336.數(shù)據(jù)同步方式目的是使接收端與發(fā)送端在時間基準上一一、同步傳輸不是以字符為單位而是以數(shù)據(jù)塊（一組字符）為單位傳輸?shù)?。在每個數(shù)據(jù)塊前后加上起始和結(jié)束標志，使接收和發(fā)送建立同步。兩種形式同步傳輸：面向字符的同步傳輸面向比特的同步傳輸12/1/202234一、同步傳輸11/30/202234面向字符的同步傳輸是一次傳送由若干字符組成的數(shù)據(jù)塊，并規(guī)定十個特殊字符作為數(shù)據(jù)塊的起始和結(jié)束標志以及整個傳輸過程的控制信息。SYNSYN數(shù)據(jù)塊塊校驗ETB/ETXSOH標題STXSYN是同步字符一個SYN是單同步兩個SYN是雙同步SOH是序始字符，表示標題開始。標題包括信息源地址、目的地址和路由指示等STX叫文始字符標志傳送文字的開始。正文很長，需分成若干個分數(shù)據(jù)塊，ETB是組終字符加在每個分數(shù)據(jù)塊的后面，ETX文終字符加在最后的分數(shù)據(jù)塊后。12/1/202235面向字符的同步傳輸SYNSYN數(shù)據(jù)塊塊校驗ETB/ETXSO0111110地址場控制場和數(shù)據(jù)場0111110校驗場0-n位幀起始幀結(jié)束8-32位8位面向比特的同步傳輸

所傳的一幀數(shù)據(jù)是任意位，起止標志由約定的位模式來標志?！顜鹗甲侄危罕硎緮?shù)據(jù)幀的開始

☆地址字段：包括源地址（發(fā)送方地址）和目的地址（接收方地址）

☆控制字段：用于控制信息（該部分對于不同數(shù)據(jù)幀可能變化較大）

☆數(shù)據(jù)字段：用戶數(shù)據(jù)（可以是字符組合，也可以是比特組合）

☆檢驗字段：用于檢錯

☆幀結(jié)束字段：表示數(shù)據(jù)幀的結(jié)束12/1/2022360111110地址場控制場和數(shù)據(jù)場0111110校驗場0-二、異步傳輸

以字符為單位實現(xiàn)字符的同步接收，每個字符前需加一位起始位，以表示一個字符的開始，字符后加一位校驗位，以便接收方進行錯誤校驗，然后再加1，1.5，2個停止位，以表示一個字符結(jié)束。

12/1/202237二、異步傳輸11/30/202237異步傳輸?shù)墓ぷ髟?/p>

異步傳輸?shù)墓ぷ髟砣鐖D所示，無數(shù)據(jù)傳輸時，傳輸線處于停止狀態(tài)，即高電平；當檢測到傳輸線狀態(tài)從高電平變?yōu)榈碗娖綍r，即檢測到起始位時，接收端啟動定時機構(gòu)，按收、發(fā)雙方約定的時鐘頻率對約定的字符比特數(shù)（5～8bit）進行接收，并以約定的校驗算法（如果有校驗位）進行差錯控制；待傳輸線狀態(tài)從低電平變?yōu)楦唠娖綍r（檢測到終止位），接收結(jié)束。

停止位起11100001校停止位

一個字符12/1/202238異步傳輸?shù)墓ぷ髟?/p>

異步傳輸?shù)墓ぷ髟砣鐖D所示，無數(shù)據(jù)傳異步傳輸分析

1、各字符分組所含比特數(shù)相同，用固定的時鐘頻率傳輸都同步，因此傳輸每一字符所用的時間相同。2、起始位的作用是使每一字符內(nèi)的各比特收發(fā)同步。3、發(fā)送各字符的時間間隔不固定，也就是不同步。12/1/202239異步傳輸分析11/30/202239異步傳輸?shù)奶攸c

1、實現(xiàn)簡單2、數(shù)據(jù)傳輸額外開銷大因為每個字符需加起始位和終止位

因此，這種方式主要用于低速設(shè)備，如鍵盤和某些打印機等。

12/1/202240異步傳輸?shù)奶攸c11/30/2022402.4數(shù)據(jù)編碼數(shù)據(jù)：模擬數(shù)據(jù)、數(shù)字數(shù)據(jù)信號：模擬信號、數(shù)字信號信道：模擬信道、數(shù)字信道不同類型的信號在不同類型的信道上傳輸有4種組合，每一種相應(yīng)地需要進行不同的編碼處理。12/1/2022412.4數(shù)據(jù)編碼數(shù)據(jù)：模擬數(shù)據(jù)、數(shù)字數(shù)據(jù)不同類型的信號在不同模擬傳輸和數(shù)字傳輸話音模擬傳輸模擬數(shù)字模擬模擬CODEC數(shù)字數(shù)字數(shù)字編碼數(shù)字模擬數(shù)據(jù)，模擬信號數(shù)字數(shù)據(jù)，模擬信號數(shù)字數(shù)據(jù)，數(shù)字信號模擬數(shù)據(jù)，數(shù)字信號10101010Modem12/1/202242模擬傳輸和數(shù)字傳輸話音模擬傳輸模擬數(shù)字模擬模擬CODEC數(shù)1.數(shù)字數(shù)據(jù)的數(shù)字信號編碼

不歸零制(NRZ，Non-ReturntoZero)a)單極性不歸零碼，無電壓表示“0”，恒定正電壓表示“1”，每個碼元時間的中間點是采樣時間，判決門限為半幅電平。011100001判決門限

E12/1/2022431.數(shù)字數(shù)據(jù)的數(shù)字信號編碼不歸零制(NRZ，Non-R011100001判決門限

b)雙極性不歸零碼，“1”碼和“0”碼都有電流，“1”為正電流，“0”為負電流，正和負的幅度相等，判決門限為零電平。練習：1011001思考：需要同步機制嗎？

E-E12/1/20224401110歸零制a)單極性歸零碼，當發(fā)“1”碼時，發(fā)出正電流，但持續(xù)時間短于一個碼元的時間寬度，即發(fā)出一個窄脈沖；當發(fā)“0”碼時，仍然不發(fā)送電流。011100001判決門限

12/1/202245歸零制a)單極性歸零碼，當發(fā)“1”碼時，發(fā)出正電流，但持續(xù)b)雙極性歸零碼，其中"1"碼發(fā)正的窄脈沖，"0"碼發(fā)負的窄脈沖，兩個碼元的時間間隔可以大于每一個窄脈沖的寬度，取樣時間是對準脈沖的中心。

011100001判決門限E-E12/1/202246b)雙極性歸零碼，其中"1"碼發(fā)正的窄脈沖，"0"碼發(fā)負的窄c)交替雙極性歸零碼，在發(fā)“1”時發(fā)一窄脈沖，且脈沖的極性總是交替的，即如果發(fā)前一個1時是正脈沖，則發(fā)后一個“1”時是負脈沖；而發(fā)“0”時不發(fā)脈沖。

011010010E判決門限-E練習：101100112/1/202247c)交替雙極性歸零碼，在發(fā)“1”時發(fā)一窄脈沖，且脈沖的極規(guī)定在每個碼元的中間發(fā)生跳變：高→低的跳變——1，低→高的跳變——0∵每個碼元中間都要發(fā)生跳變，接收端可將此變化提取出來作為同步信號，使接收端的時鐘與發(fā)送設(shè)備的時鐘保持一致?！嗦鼜厮固鼐幋a也稱為自同步碼。它具有自同步機制，無需外同步信號。

曼徹斯特編碼用電壓的變化表示0和1。12/1/202248規(guī)定在每個碼元的中間發(fā)生跳變：曼徹斯特編碼用電差分曼徹斯特編碼(DifferentialManchestercode)與曼徹斯特編碼相同，在每個碼元的中間，信號都會發(fā)生跳變；不同之處在于：

用在碼元開始處有無跳變來表示0和1：

碼元開始處有跳變——0碼元開始處無跳變——112/1/202249差分曼徹斯特編碼(DifferentialManches10110011100時鐘Manchester差分Manchester數(shù)字編碼的波形圖練習：101100112/1/20225010110011100時鐘Manchester差分數(shù)字編碼下列編碼中，屬于自同步碼的是。

A.單極性歸零碼

B.雙極性歸零碼

C.曼徹斯特編碼

D.幅移鍵控編碼12/1/202251下列編碼中，屬于自同步碼的是。A.單極性歸零碼

2.數(shù)字數(shù)據(jù)的模擬信號編碼三種常用的調(diào)制技術(shù)：

1）幅移鍵控ASK(AmplitudeShiftKeying)，調(diào)幅

2）頻移鍵控FSK(FrequencyShiftKeying)，調(diào)頻

3）相移鍵控PSK(PhaseShiftKeying)，調(diào)相

基本原理：用數(shù)字信號對載波的不同參量進行調(diào)制。

載波S(t)=Acos(t+)S(t)的參量包括：幅度A、頻率

、相位調(diào)制就是要使這三個參量隨數(shù)字基帶信號的變化而變化12/1/2022522.數(shù)字數(shù)據(jù)的模擬信號編碼三種常用的調(diào)制技術(shù)：

100110100010ASK調(diào)幅FSK調(diào)頻ASK：用載波的兩個不同振幅表示0(0v)和1(+5v)FSK：用載波的兩個不同頻率表示0(1.2KHz)和1(2.4KHz)12/1/20225300110100010ASK調(diào)幅FSK調(diào)頻ASK：用載波的兩PSK：用載波的起始相位的變化表示0(同相)和1(反相)00110100010PSK調(diào)相(1)絕對相移鍵控

絕對相移鍵控用兩個固定的不同相位表示數(shù)字“0”和“1”，用公式可表示為：12/1/202254PSK：用載波的起始相位的變化表示0(同相)和1(反相)0(2)相對相移鍵控法

相對相移鍵控用載波在兩位數(shù)字信號的交接處產(chǎn)生的相位偏移來表示載波所表示的數(shù)字信號。最簡單的相對調(diào)相方法是：與前一個信號同相表示數(shù)字“0”，相位偏移180度表示“1”.

12/1/202255(2)相對相移鍵控法

3.模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字信號編碼奈奎斯特定理（采樣定理）：

如果連續(xù)變化的模擬信號最高頻率為F，若以2F的采樣頻率對其采樣，則采樣得到的離散信號序列就能完整地恢復(fù)出原始信號。12/1/2022563.模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字信號編碼奈奎斯特定理（采樣定理）：11/脈碼調(diào)制PCM是以采樣定理為基礎(chǔ)，對連續(xù)變化的模擬信號進行周期性采樣，利用≥有效信號最高頻率或其帶寬２倍的采樣頻率，通過低通濾波器從這些采樣中重新構(gòu)造出原始信號。

采樣定理表達公式:

Fs(=1/Ts)≥2Fmax或Fs≥2Bs

式中Ts為采樣周期

Fs為采樣頻率

Fmax為原始信號的最高頻率

Bs(=Fmax-Fmin)為原始信號的帶寬

12/1/202257脈碼調(diào)制PCM是以采樣定理為基礎(chǔ)，對連續(xù)變化的模將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。這需要經(jīng)過三個步驟：1）采樣——按一定間隔對語音信號進行采樣2）量化——對每個樣本舍入到量化級別上3）編碼——對每個舍入后的樣本進行編碼12/1/202258將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。這需要經(jīng)過三個步驟：11/30/2模擬話音采樣時鐘PAM信號PCM信號采樣電路量化和編碼數(shù)字化聲音數(shù)字化信道--話音信道帶寬（300~3400HZ）<4KHz--采樣時鐘頻率：8KHz(>2倍話音最大頻率)--量化級數(shù)：256級(8位二進制碼表示)--數(shù)據(jù)率：8000次/s*8bit=64Kb/s∴每路PCM信號的速率=64000bps編碼后的信號稱為PCM（PulseCodedModulation）信號（脈碼調(diào)制信號）12/1/202259模擬話音采樣時鐘PAM信號PCM信號采樣電路量化和編碼PCM轉(zhuǎn)換過程舉例 3.23.92.83.41.24.2343314011100011011001100原始信號PAM脈沖PCM脈沖（有量化誤差）011100011011001100PCM輸出到線路12/1/202260PCM轉(zhuǎn)換過程舉例 3.23.92.83.41.24.2341.用載波的兩個不同的振幅來表示數(shù)字數(shù)據(jù)的調(diào)制方法稱為。

幅移鍵控

B.頻移鍵控

C.相移鍵控

D.混合鍵控2.若一物理媒體能達到的位傳輸速率為64Kbps，采用PCM對模擬信號進行編碼，每次采樣使用256個量化級進行量化，那么允許每秒鐘采樣的次數(shù)是。

A.256

B.512

C.128

D.80003.數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)有基帶傳輸和頻帶傳輸，將數(shù)字信號調(diào)制為模擬信號在模擬信道中傳輸稱為12/1/2022611.用載波的兩個不同的振幅來表示數(shù)字數(shù)據(jù)的調(diào)制方法稱為。作業(yè)：1.分別采用不歸零碼、曼徹斯特編碼和差分曼徹斯特編碼畫出10010101。2.使用NRZ編碼實現(xiàn)10Mbps的數(shù)據(jù)傳輸速率需要多大的波特率？12/1/202262作業(yè)：11/30/202262通信系統(tǒng)的例子——電話系統(tǒng)公用電話交換網(wǎng)PSTN(PublicSwitchedTelephoneNetwork)-端到端的數(shù)據(jù)傳輸率：104b/s-干線的數(shù)據(jù)傳輸率：1010b/s-總體誤碼率：<10-5

-通信干線采用光纖或微波數(shù)字傳輸系統(tǒng)。優(yōu)點：出錯率低、可傳輸語音/數(shù)據(jù)/圖像、速率高、成本低、維護容易12/1/202263通信系統(tǒng)的例子——電話系統(tǒng)公用電話交換網(wǎng)PSTN(Publi構(gòu)成：本地回路、交換局、干線端局端局長途局中心局長途局本地回路準長途干線高帶寬長途干線準長途干線本地回路光纖、微波、同軸雙絞線雙絞線12/1/202264構(gòu)成：本地回路、交換局、干線端局端局長途局中心局長途局本地回本地回路編碼解碼器Codec編碼解碼器Codec用戶設(shè)備用戶設(shè)備ModemModem端局端局長途局數(shù)字干線模擬線路（本地回路）模擬線路（本地回路）●絕大多數(shù)為模擬線路●計算機間傳輸：以模擬為主，所以信號要經(jīng)過多次變換：數(shù)字→模擬→數(shù)字→模擬→數(shù)字12/1/202265本地回路編碼解碼器Codec編碼解碼器Codec用戶設(shè)備用戶?復(fù)用——多個信息源共享一個公共信道

為何要復(fù)用？線路成本DEMUX復(fù)用器解復(fù)用器共享信道MUX2.5多路復(fù)用技術(shù)12/1/202266?復(fù)用——多個信息源共享一個公共信道

為何要復(fù)用？線復(fù)用類型FDM(頻分復(fù)用)TDM(時分復(fù)用)WDM(波分復(fù)用)12/1/202267復(fù)用類型FDM(頻分復(fù)用)TDM(時分復(fù)用)WDM(波1.頻分復(fù)用FrequencyDivisionMultiplexing原理：整個傳輸頻帶被劃分為若干個頻率通道，每個用戶占用一個頻率通道。頻率通道之間留有防護頻帶。把被傳送的各路信號的頻率分開，分配到不同的頻率段，如f01、f02、f03、……等。如果單個信道帶寬為Bm，相鄰頻率段之間的警戒信道帶寬為Bg，那么每個信道實際帶寬為B=Bm+Bg，由N個信道組成的頻分多路復(fù)用系統(tǒng)的總帶寬BW為：

例如:

12/1/2022681.頻分復(fù)用FrequencyDivisionMulti例如:常用雙絞線的可用帶寬為100KHZ,語音信號為300-3400HZ,因此一條雙絞線上采用頻分復(fù)用技術(shù)可傳輸多路電話信號.12/1/202269例如:11/30/2022692.波分復(fù)用WaveDivisionMultiplexingF2F1F3光譜F1F2F3共享光纖的光譜光纖2光纖3光纖1共享光纖采用無源設(shè)備，更可靠棱柱/衍射光柵原理：整個波長頻帶被劃分為若干個波長范圍，每個用戶占用一個波長范圍來進行傳輸。12/1/2022702.波分復(fù)用WaveDivisionMultiplexi3.時分復(fù)用TimeDivisionMultiplexing原理：把時間分割成小的時間片，每個時間片分為若干個通道（時隙），每個用戶占用一個通道傳輸數(shù)據(jù)。

A2A1A3原始信號D2D1D3數(shù)字化信號MUX復(fù)用后數(shù)據(jù)時隙1234D3D2D1適用于數(shù)字信號傳輸

時間片12/1/2022713.時分復(fù)用TimeDivisionMultiplexi1、同步時分多路復(fù)用，在同步時分多路復(fù)用中，采用固定時隙分配方式,時間片是預(yù)先分配好的，而且是固定不變的，即每個時間片與一個信號源對應(yīng)，而不管此時是否有信息發(fā)送。在接收端，根據(jù)時間片序號可判斷出是哪一路信號。如圖:缺點：某用戶無數(shù)據(jù)發(fā)送，其他用戶也不能占用該通道，將會造成帶寬浪費。改進：統(tǒng)計時分多路復(fù)用，用戶不固定占用某個通道，有空隙就將數(shù)據(jù)放入,即異步時分復(fù)用。12/1/2022721、同步時分多路復(fù)用，在同步時分多路復(fù)用中，采用固定時隙分配2.異步時分多路復(fù)用

異步時分多路復(fù)用技術(shù)允許動態(tài)分配信道的時間片，以實現(xiàn)按需分配。如果某路信號源沒有信息發(fā)送，則允許其他信號源占用這個時間片，這樣可大大提高信道的利用率。12/1/2022732.異步時分多路復(fù)用

異步時分多路復(fù)用技術(shù)允許動態(tài)ABCD待發(fā)數(shù)據(jù)t1t2t3A1B1C1D1C2D2A2B2周期1周期2同步TDM帶寬浪費A1B1C2B2周期1周期2統(tǒng)計TDM可用帶寬12/1/202274ABCD待發(fā)數(shù)據(jù)t1t2t3A1B1C1D11.每個輸入信號源的數(shù)據(jù)速率假設(shè)為9.6Kbps，現(xiàn)有一條容量達153.6Kbps的線路，若采用TDM，則可容納個信號源。

2

B.4

C.8

D.16時分復(fù)用應(yīng)用系統(tǒng)舉例12/1/2022751.每個輸入信號源的數(shù)據(jù)速率假設(shè)為9.6Kbps，現(xiàn)有一條容數(shù)字載波標準T-標準北美、日本E-標準歐洲、中國、南美用數(shù)字信號傳輸語音和數(shù)據(jù)的時分復(fù)用標準。12/1/202276數(shù)字載波標準T-標準用數(shù)字信號傳輸語音和數(shù)據(jù)的時分復(fù)用標準。每125us為一個時間片，每時間片給32個用戶輪流使用。每通道占用125us/32=3.90625us每通道一次傳送8位二進制數(shù)據(jù)，即每個二進制位占用0.48828125us，所以E1速率=1/0.48828125=2.048Mb/s

E1標準12/1/202277每125us為一個時間片，每時間片給32個用戶輪流使E1-幀格式0121631125ms=32時隙=2.048Mbps幀同步信令信道30路話音數(shù)據(jù)信道+2路控制信道12/1/202278E1-幀格式0121631125ms=32時隙=2.6交換技術(shù)為什么產(chǎn)生交換技術(shù)？

網(wǎng)絡(luò)中所有設(shè)備都直接兩兩相連是不現(xiàn)實的，通常要經(jīng)過中間節(jié)點將數(shù)據(jù)從信源逐點傳送到信宿，從而實現(xiàn)兩個互連設(shè)備之間的通信。

這些中間節(jié)點并不關(guān)心數(shù)據(jù)內(nèi)容，它的目的只是提供一個交換設(shè)備，把數(shù)據(jù)從一個節(jié)點傳送到另一個節(jié)點，直至到達目的地。通常將數(shù)據(jù)在各節(jié)點間的數(shù)據(jù)傳輸過程稱為數(shù)據(jù)交換。12/1/2022792.6交換技術(shù)11/30/202279網(wǎng)絡(luò)中常用的數(shù)據(jù)交換技術(shù)可分為兩大類：電路交換存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換，其中存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換技術(shù)又可分為報文交換和分組交換。12/1/202280網(wǎng)絡(luò)中常用的數(shù)據(jù)交換技術(shù)可分為兩大類：11/30/20228電路交換交換設(shè)備在通信雙方找出一條實際的物理線路的過程。(最早的電路交換連接是由電話接線員通過插塞建立的，現(xiàn)在則由計算機化的程控交換機實現(xiàn)。)利用電路交換進行通信需以下三個階段：12/1/202281電路交換11/30/202281利用電路交換進行通信需以下三個階段：

(1)線路建立

發(fā)送信息方發(fā)出帶有被呼叫方地址的呼叫請求沿途經(jīng)過中間節(jié)點（一般是交換機）逐點接通一條物理通路如果被呼叫方同意進行通信，就沿著已建立的通路發(fā)回接受呼叫的信息。

(2)數(shù)據(jù)傳輸

兩端點沿著已建立好的線路傳輸數(shù)據(jù)。

(3)線路拆除

數(shù)據(jù)傳送結(jié)束后，應(yīng)拆除該物理連接，以釋放該連接所占用的專用資源。當通信雙方中的一方提出拆除連接請求時，由沿途的交換機拆除物理通路。示意圖12/1/202282利用電路交換進行通信需以下三個階段：

(1)線路建電路交換

電路交換CircuitSwitching12/1/202283電路交換電路交換11/30/202283電路交換的特點

(1)優(yōu)點

線路建立后，所有數(shù)據(jù)直接傳輸。因此數(shù)據(jù)傳輸可靠、迅速、有序（按原來的次序）。

(2)缺點

線路接通后即為專用信道，因此線路利用率低。例如，線路空閑時，信道容量被浪費。

線路建立時間較長，造成有效時間的浪費。例如，只有少量數(shù)據(jù)要傳送時，也要花不少時間用于建立和拆除電路。

(3)結(jié)論

線路交換適用于高負荷的持續(xù)通信和實時性要求較強的場合（如會話式通信），不適合突發(fā)性通信。

12/1/202284電路交換的特點

(1)優(yōu)點11/30/202284報文交換報文傳送過程:發(fā)送方將傳送信息分為多個報文正文,在報文頭部加上發(fā)/收站地址及其他控制信息(即報頭)形成完整報文,在交換網(wǎng)絡(luò)中傳送,在交換過程中，交換設(shè)備將接收到的報文先存儲，待信道空閑時再轉(zhuǎn)發(fā)出去，一級一級中轉(zhuǎn)，直到目的地。這種數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)稱為存儲-轉(zhuǎn)發(fā)。緩沖存儲信息處理和轉(zhuǎn)發(fā)輸入輸出12/1/202285報文交換緩信息輸入輸出11/30/202285缺點：1）報文大小不一，造成緩沖區(qū)管理復(fù)雜。2）大報文造成存儲轉(zhuǎn)發(fā)的延時過長；3）出錯后整個報文全部重發(fā)。12/1/202286缺點：11/30/202286分組交換（包交換）將報文劃分為若干個大小相等的分組(Packet)進行存儲轉(zhuǎn)發(fā)。報文交換方式發(fā)送數(shù)據(jù)時，無論發(fā)送數(shù)據(jù)長度是多少，都把它看成一個邏輯單元，在發(fā)送的數(shù)據(jù)上加上目的地址、源地址和控制信息，按一定的格式打包后就組成一個報文。而報文分組方式是，限制數(shù)據(jù)的最大長度（典型值為一千或幾千比特），發(fā)送站將一個長報文分成多個報文分組，接收站再將多個報文分組按分組號順序重新組織成一個長報文。12/1/202287分組交換（包交換）11/30/202287優(yōu)點：1）存儲量要求較小，可以用內(nèi)存來緩沖分組——速度快；2）轉(zhuǎn)發(fā)延時小——適用于交互式通信；3）某個分組出錯僅重發(fā)該分組——效率高；4）各分組可通過不同路徑傳輸，可靠性高。12/1/202288優(yōu)點：11/30/202288三種交換方式的事件順序呼叫請求呼叫應(yīng)答數(shù)據(jù)ABCD分組1分組2分組3報文ABCDABCD尋路延遲排隊延遲線路交換報文交換分組交換12/1/202289三種交換方式的事件順序呼叫請求呼叫應(yīng)答數(shù)據(jù)ABCD分組1分組2.7傳輸媒體(介質(zhì))磁介質(zhì)

高帶寬、低費用、高延時（小時）例：7GB/8mm，1000盤/50*50*50cm，24h可送到任何地方。總?cè)萘?7*1000*8Gbits，總時間=24*60*60=86400s傳送速率=56000Gb/86400s=648Mb/s金屬導體雙絞線、同軸電纜(粗、細)光纖無線介質(zhì)無線電、短波、微波、衛(wèi)星、光波12/1/2022902.7傳輸媒體(介質(zhì))磁介質(zhì)11/30/2022901.傳輸介質(zhì)的分類

通信介質(zhì)分為有線介質(zhì)和無線介質(zhì)兩大類。網(wǎng)絡(luò)中常用的有線介質(zhì)是雙絞線、同軸電纜和光纖；常用的無線介質(zhì)是無線電波、微波和紅外線等。

2.傳輸介質(zhì)的特性

數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|(zhì)量除了與傳送的數(shù)據(jù)信號及收發(fā)兩端的設(shè)備特性有關(guān)外，還直接與通信線路本身的機械和電氣特性有關(guān)。這些特性主要包括：

☆物理特性：指傳輸介質(zhì)的特征。

☆傳輸特性：傳輸信號調(diào)制技術(shù)、信道容量及傳輸?shù)念l帶范圍。

☆覆蓋地理范圍：指在不用中繼設(shè)備情況下，無失真?zhèn)鬏斔苓_到的最大距離。

☆抗干擾特性：指防止噪聲對傳輸信息影響的能力。

☆價格：指線路安裝、維護等費用總和。12/1/2022911.傳輸介質(zhì)的分類

通信介質(zhì)分為有線介質(zhì)和無線介質(zhì)兩大●雙絞線內(nèi)導體芯線絕緣箔屏蔽銅屏蔽外套國際電器工業(yè)協(xié)會(EIA)為雙絞線定義了1到5類不同的質(zhì)量級別。計算機網(wǎng)絡(luò)中常用的是3類和5類：12/1/202292●雙絞線內(nèi)導體芯線國際電器工業(yè)協(xié)會(EIA)為雙絞線定義了1屏蔽雙絞線(STP)非屏蔽雙絞線(UTP)以鋁箔屏蔽以減少干擾和串音3類、5類、6類（16M、155M、1200M）雙絞線外沒有任何附加屏蔽12/1/202293屏蔽雙絞線(STP)非屏蔽雙●同軸電纜基帶同軸電纜采用基帶傳輸，即采用數(shù)字信號進行傳輸，用于構(gòu)建LAN。常用的基帶同軸電纜有以下兩種：

50Ω，RG-8和RG-11（用于粗纜以太網(wǎng)）

50Ω，RG-58（用于細纜以太網(wǎng)）寬帶同軸電纜

采用寬帶傳輸，即采用模擬信號進行傳輸，用于構(gòu)建有線電視網(wǎng)。

銅芯絕緣層外導體屏蔽層保護套12/1/202294●同軸電纜基帶同軸電纜 銅芯絕緣層外導體屏蔽層保護套11/3●光纖依靠光波承載信息速率高，通信容量大

僅受光電轉(zhuǎn)換器件的限制（＞100Gb/s）傳輸損耗小，適合長距離傳輸抗干擾性能極好，保密性好輕便12/1/202295●光纖依靠光波承載信息11/30/202295●光纖傳送模式：MMF、SMF多模MMF

輸入電信號輸出電信號單模SMF

波長:1300,1550nm波長:850,1300nmh2h1芯/封套特性h1h2光纖的直徑減小到一個光波波長多束光線以不同的反射角傳播單束光線沿直線傳播12/1/202296●光纖傳送模式：MMF、SMF多模MMF輸●典型的光纜玻璃封套塑料外套玻璃內(nèi)芯單芯光纜多芯光纜玻璃內(nèi)芯塑料外套玻璃封套外殼12/1/202297●典型的光纜玻璃封套塑料外套玻璃內(nèi)芯單芯光纜多芯光纜玻璃內(nèi)芯●無線介質(zhì)使用電磁波或光波攜帶信息無需物理連接適用于長距離或不便布線的場合易受干擾12/1/202298●無線介質(zhì)使用電磁波或光波攜帶信息11/30/202298無線電固定終端點（基站）和終端之間是無線鏈路BS基站用戶計算機和終端BS基站覆蓋的無線電區(qū)域F2F3F1F2F3F1F2F3F1F2F2F3F1F1,F2,F3=使用的頻率12/1/202299無線電固定終端點（基站）和終端之間是無線鏈路BS基站用戶計地面微波接力兩個地面站之間傳送距離：50-100km地球地面站之間的直視線路微波傳送塔12/1/2022100地面微波接力兩個地面站之間傳送地球地面站之間的直視線路微波地球同步衛(wèi)星與地面站相對固定位置使用3個衛(wèi)星覆蓋全球傳輸延遲時間長22,300公里地球12/1/2022101地球同步衛(wèi)星與地面站相對固定位置22,300地球11/30/常用傳輸媒體的比較12/1/2022102常用傳輸媒體的比較11/30/20221022.7差錯控制產(chǎn)生差錯的原因：1）信道的電氣特性引起信號幅度、頻率、相位的畸變；2）信號反射；3）串擾；4）閃電、大功率電機的啟停等。線路傳輸差錯是不可避免的，但要盡量減小其影響。12/1/20221032.7差錯控制產(chǎn)生差錯的原因：11/30/2022103常用的差錯控制方法有反饋檢測、自動請求重發(fā)（ARQ）和前向糾錯（FEC）。1.反饋檢測

反饋檢測方法又稱回送校驗法。雙方在進行數(shù)據(jù)傳輸時，接收方將接收到的數(shù)據(jù)重新發(fā)回發(fā)送方，由發(fā)送方檢查是否與原始數(shù)據(jù)完全相符。如不相符，則發(fā)送方發(fā)送一個控制信息通知接收方刪去出錯的數(shù)據(jù)。并重新發(fā)送該數(shù)據(jù)；如相符，則發(fā)送下一個數(shù)據(jù)。12/1/2022104常用的差錯控制方法有反饋檢測、自動請求重發(fā)（ARQ）和前向糾2.自動請求重發(fā)（ARQ）

自動請求重發(fā)簡稱ARQ(AutomaticRepeatreQuest)，是計算機網(wǎng)絡(luò)中較常采用的差錯控制方法。ARQ的原理是：發(fā)送方將要發(fā)送的數(shù)據(jù)附加上一定的冗余檢錯碼一并發(fā)送，接收方則根據(jù)檢錯碼對數(shù)據(jù)進行差錯檢測，如發(fā)現(xiàn)差錯，則接收方返回請求重發(fā)的信息，發(fā)送方在收到請求重發(fā)的信息后，重新傳送數(shù)據(jù)；如沒有發(fā)現(xiàn)差錯，則發(fā)送下一個數(shù)據(jù)12/1/20221052.自動請求重發(fā)（ARQ）

自動請求重發(fā)簡稱ARQ3.前向糾錯（FEC）

前向糾錯簡稱FEC(ForwardErrorCorrection)，其原理是：發(fā)送方將要發(fā)送的數(shù)據(jù)附加上一定的冗余糾錯碼一并發(fā)送，接收方則根據(jù)糾錯碼對數(shù)據(jù)進行差錯檢測，如發(fā)現(xiàn)差錯，由接收方進行糾正

12/1/20221063.前向糾錯（FEC）

前向糾錯簡稱FEC(Forw基本方法：接收方進行差錯檢測，并向發(fā)送方應(yīng)答，告知是否正確接收。差錯檢測主要有兩種方法：奇偶校驗和循環(huán)冗余校驗。1.奇偶校驗（ParityChecking）在原始數(shù)據(jù)字節(jié)的最高位增加一個附加比特位，使結(jié)果中1的個數(shù)為奇數(shù)(奇校驗)或偶數(shù)(偶校驗)。增加的位稱為奇偶校驗位。奇偶校驗碼又分為水平奇偶校驗、垂直奇偶校驗、水平垂直奇偶校驗。12/1/2022107基本方法：接收方進行差錯檢測，并向發(fā)送方應(yīng)答，告知是否正確接1)水平奇偶校驗

原理：水平奇偶校驗是在數(shù)據(jù)橫向的尾部加上一個校驗位，使得碼組中“1”的個數(shù)為偶數(shù)個（偶校驗）或奇數(shù)個（奇檢驗）。

若下列數(shù)據(jù)采用水平偶校驗，請?zhí)畛淇瞻滋帲喊l(fā)送12/1/20221081)水平奇偶校驗

原理：水平奇偶校驗是在數(shù)據(jù)橫向的2)垂直奇偶校驗

原理：垂直奇偶校驗是在整個數(shù)據(jù)段所有字節(jié)的垂直方向進行奇偶校驗。

若下列數(shù)據(jù)采用垂直偶校驗，請?zhí)畛淇瞻滋帲喊l(fā)送

12/1/20221092)垂直奇偶校驗

原理：垂直奇偶校驗是在整個數(shù)據(jù)段(3)水平垂直奇偶校驗

原理：能同時進行水平和垂直奇偶校驗：

若下列數(shù)據(jù)采用水平垂直偶校驗，請?zhí)畛淇瞻滋帲喊l(fā)送12/1/2022110(3)水平垂直奇偶校驗

原理：能同時進行水平和垂直2.循環(huán)冗余校驗（CRC,CyclicRedundancyCheck）一種通過多項式除法檢測錯誤的方法。編碼思想：將位串看成系數(shù)為0或1的多項式檢錯思想：收發(fā)雙方約定一個生成多項式G(x)（其最高階和最低階系數(shù)必須為1），發(fā)送方在幀的末尾加上校驗和，使帶校驗和的幀的多項式能被G(x)整除。接收方收到后，用G(x)除多項式，若有余數(shù)，則傳輸有錯。12/1/20221112.循環(huán)冗余校驗（CRC,CyclicRedundancy提問與解答環(huán)節(jié)Questionsandanswers提問與解答環(huán)節(jié)添加標題添加標題添加標題添加標題此處結(jié)束語點擊此處添加段落文本.您的內(nèi)容打在這里，或通過復(fù)制您的文本后在此框中選擇粘貼并選擇只保留文字添加標題添加添加添加標題此處結(jié)束語點擊此處添加段落文本.感謝聆聽Theusercandemonstrateonaprojectororcomputer,orprintthepresentationandmakeitintoafilm講師：XXXX日期：20XX.X月感謝聆聽講師：XXXX日期：20XX.X月第二章數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識本章重點基本概念●多路復(fù)用信道●數(shù)據(jù)交換技術(shù)傳輸媒體●差錯控制編碼12/1/2022115第二章數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識本章重點11/30/20221標題添加點擊此處輸入相關(guān)文本內(nèi)容點擊此處輸入相關(guān)文本內(nèi)容前言點擊此處輸入相關(guān)文本內(nèi)容標題添加點擊此處輸入相關(guān)文本內(nèi)容標題添加點擊此處輸入相點擊此處輸入前言點擊此處輸入標題添加點2.1基本概念數(shù)據(jù)(Data)：傳遞（攜帶）信息的實體（描述物體的數(shù)字、字母或符號），信息(Information)則是數(shù)據(jù)的內(nèi)容或解釋。--模擬(Analog)數(shù)據(jù)是指在某個區(qū)間內(nèi)連續(xù)變化的值。例如：聲音和視頻

數(shù)字(Digital)數(shù)據(jù)在某個區(qū)間內(nèi)是離散的值。例如：文本和整數(shù)●一些術(shù)語12/1/20221172.1基本概念數(shù)據(jù)(Data)：傳遞（攜帶）信息的實體信號(Signal)：數(shù)據(jù)的物理量編碼（通常為電編碼），數(shù)據(jù)以信號的形式傳播。--模擬信號是隨時間連續(xù)變化的電流、電壓或電磁波。

數(shù)字信號是指利用其某個參量（如幅度、頻率或相位等）的變化來表示數(shù)據(jù)結(jié)合你的生活經(jīng)歷請舉例說明信息、數(shù)據(jù)、信號之間的關(guān)系12/1/2022118信號(Signal)：數(shù)據(jù)的物理量編碼（通常為電編碼），數(shù)據(jù)

信源:通信過程中產(chǎn)生和發(fā)送信息的設(shè)備或計算機。信宿:通信過程中接收和處理信息的設(shè)備或計算機。信道:信源和信宿之間的通信線路（或通路）是傳輸信號的通路，由傳輸線路及相應(yīng)的附屬設(shè)備組成。同一條傳輸線路上可以有多個信道。例如：一條光纜可以同時供幾千人通話，有幾千條電話信道。12/1/2022119信源:通信過程中產(chǎn)生和發(fā)送信息的設(shè)備或計算機。11信號帶寬是指信號的頻率范圍；信道帶寬是指信道上能夠傳輸信號的最大頻率范圍。信號帶寬不能大于信道帶寬，否則無法實現(xiàn)通信。實例：傳輸線路和信道之間的關(guān)系可以看作馬路與車道之間的關(guān)系，一條馬路可以劃分成一車道，也可以劃分成多車道；信號帶寬和信道帶寬之間的關(guān)系可以看作汽車寬度與車道寬度之間的關(guān)系，汽車寬度不能大于車道寬度，否則交通無法實現(xiàn)。

12/1/2022120信號帶寬是指信號的頻率范圍；11/30/20226比特率(BitRate)：數(shù)據(jù)傳輸速率(bps，b/s)是單位時間內(nèi)所傳送的二進制位的個數(shù)，單位為bps或b/s。碼元(CodeCell)：時間軸上的一個信號編碼單元碼字:碼元的有意義的序列稱為碼字。t碼元1碼元2碼元3碼元4碼元5信號同步脈沖同步脈沖：用于碼元的同步定時，識別碼元的開始12/1/2022121比特率(BitRate)：數(shù)據(jù)傳輸速率(bps，b/s)波特率(Baud)：即信號傳送速率是單位時間內(nèi)所傳送的信號的個數(shù)（碼元數(shù)），單位為baud(波特)。

1Baud=（log2M）bps

其中M是信號的編碼級數(shù)，2N=M。例如：4級編碼,即每個信號可有4種不同狀態(tài)00011011，則一個碼元由兩個比特位構(gòu)成

一個信號往往可以攜帶多個二進制位，所以在固定的信息傳輸速率下，比特率往往大于波特率。換句話說，一個碼元中可以傳送多個比特（bit）。

t碼元1碼元2碼元3碼元4碼元5信號同步脈沖12/1/2022122波特率(Baud)：即信號傳送速率是單位時間內(nèi)所傳送的信號的數(shù)據(jù)傳輸速率和信號傳輸速率之間的關(guān)系：兩者都是衡量信息在傳輸線路上傳輸快慢的指標，但兩者針對的對象不同，前者針對二進制位，后者針對信號

12/1/2022123數(shù)據(jù)傳輸速率和信號傳輸速率之間的關(guān)系：兩者都是衡量信息在傳輸帶寬(Bandwidth)：信號或信道占據(jù)的頻率范圍信道容量(Channelcapacity)：信道的最大數(shù)據(jù)率誤碼率(Biterrorrate)：信道傳輸可靠性指標 P=錯誤的位數(shù)/傳輸?shù)目偽粩?shù) 信息編碼：將信息用二進制數(shù)表示的方法。數(shù)據(jù)編碼：將數(shù)據(jù)用物理量表示的規(guī)則。

例如：字母‘A’的ASCII編碼為01000001，其數(shù)據(jù)編碼可能為01000001t12/1/2022124帶寬(Bandwidth)：信號或信道占據(jù)的頻率范圍信●通信系統(tǒng)模型通信的三個要素：信源、信宿和信道任何一個通信系統(tǒng)都可以抽象為以下模型：噪聲信源編碼調(diào)制信道解調(diào)解碼信宿編碼器：數(shù)據(jù)適合傳輸?shù)男盘枴阌谧R別、糾錯調(diào)制器：信號適合傳輸?shù)男问健搭l率、幅度、相位解碼器：傳輸信號原始數(shù)據(jù)解調(diào)器：接收波形數(shù)字信號序列12/1/2022125●通信系統(tǒng)模型通信的三個要素：信源、信宿和信道噪聲信源編碼調(diào)信息→數(shù)據(jù)→信號→在介質(zhì)上傳輸→信號→數(shù)據(jù)→信息通信系統(tǒng)的任務(wù)信息通過通信系統(tǒng)傳輸把攜帶信息的數(shù)據(jù)用物理信號形式通過介質(zhì)傳送到目的地。信息和數(shù)據(jù)（0、1比特）不能直接在介質(zhì)上傳輸。12/1/2022126信息→數(shù)據(jù)→信號→在介質(zhì)上傳輸→信號→數(shù)據(jù)→信息通信系統(tǒng)的任●通信系統(tǒng)的構(gòu)成◆數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)：1）傳輸線路（包括傳輸介質(zhì)和中繼設(shè)備）2）傳輸設(shè)備：調(diào)制解調(diào)器、多路復(fù)用器、交換機、路由器等◆數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)：主要是指計算機。12/1/2022127●通信系統(tǒng)的構(gòu)成◆數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)：11/30/202213●通信基本過程—包含兩項內(nèi)容：數(shù)據(jù)傳輸和通信控制建立物理連接撥號數(shù)據(jù)傳輸鏈路建立階段確認對方數(shù)據(jù)及控制信息的傳輸通話階段數(shù)據(jù)傳輸鏈路拆除階段證實通話結(jié)束通信線路拆除階段掛機12/1/2022128●通信基本過程—包含兩項內(nèi)容：數(shù)據(jù)傳輸和通信控制建立物理連接數(shù)據(jù)通信中的主要技術(shù)指標

1.數(shù)據(jù)傳輸速率

1)數(shù)據(jù)傳輸速率--每秒傳輸二進制信息的位數(shù)，單位為位/秒，記作bps或b/s。

計算公式:S=1/Tlog2M(bps)⑴

T為一個數(shù)字脈沖信號的寬度單位為秒；

M為一個碼元所取的離散值個數(shù)（信號狀態(tài)數(shù)）。

通常M=2K，K為二進制信息的位數(shù)，K=log2M。

M=2時，S=1/T，表示數(shù)據(jù)傳輸速率等于信號傳輸速率。12/1/2022129數(shù)據(jù)通信中的主要技術(shù)指標

1.數(shù)據(jù)傳輸速率

1)數(shù)據(jù)傳2)信號傳輸速率--單位時間內(nèi)通過信道傳輸?shù)拇a元數(shù)，單位為波特，記作Baud。

計算公式:B=1/T(Baud)⑵

式中T為信號碼元的寬度，單位為秒．

信號傳輸速率,也稱碼元速率、調(diào)制速率或波特率。

由⑴、⑵式得：S=Blog2N(bps)⑶

或B=S/log2N(Baud)⑷

（3）、（4）式即為數(shù)據(jù)傳輸速率和信號傳輸速率的關(guān)系12/1/20221302)信號傳輸速率--單位時間內(nèi)通過信道傳輸?shù)拇a元數(shù)，單位為波信道容量

1)信道容量表示一個信道的最大數(shù)據(jù)傳輸速率，單位：位/秒(bps)

信道容量與數(shù)據(jù)傳輸速率的區(qū)別是，前者表示信道的最大數(shù)據(jù)傳輸速率，是信道傳輸數(shù)據(jù)能力的極限，而后者是實際的數(shù)據(jù)傳輸速率。像公路上的最大限速與汽車實際速度的關(guān)系一樣。

2)離散的信道容量

奈奎斯特(Nyquist)無噪聲下的碼元速率極限值B與信道帶寬H的關(guān)系：

B=2H(Baud)⑸

奈奎斯特公式--無噪信道傳輸能力公式：

C=2Hlog2M(bps)

⑹

式中H為信道的帶寬，即信道傳輸上、下限頻率的差值，單位為Hz；

M為一個碼元所取的離散值個數(shù)（信號狀態(tài)數(shù)）。C為最大數(shù)據(jù)傳輸速率

12/1/2022131信道容量

1)信道容量表示一個信道的最大數(shù)據(jù)傳輸速率，單位M最大數(shù)據(jù)率(C)26000bps412000bps818000bps1624000bps3230000bps6436000bps例如：話音級線路(3000Hz)的信道容量計算，如右圖所示。C=2Hlog2M(bps)12/1/2022132M最大數(shù)據(jù)率(C)例如：C=實際的信道上存在三類損耗：衰減、延遲、噪聲。a）衰減信道的損耗引起信號強度減弱，導致信噪比S/N降低。b）延遲信號中的各種頻率成分在信道上的延遲時間各不相同，在接收端會產(chǎn)生信號畸變。12/1/2022133實際的信道上存在三類損耗：衰減、延遲、噪聲。11/30/20c）噪聲是指信號在傳輸過程中受到的干擾，按產(chǎn)生的原因可分為內(nèi)部噪聲和外部噪聲

熱噪聲：由導體內(nèi)的熱擾動引起，又稱為白噪聲，屬于內(nèi)部噪聲，引起的差錯是隨機差錯。

串擾：信道間產(chǎn)生的不必要的耦合。例：多對雙絞線

脈沖噪聲：非連續(xù)、隨機、振幅較大。多由外部電磁干擾造成（閃電、大功率電機啟動等），屬于內(nèi)部噪聲，引起的差錯是突發(fā)差錯。噪聲將破壞信號，產(chǎn)生誤碼。持續(xù)時間0.01s的干擾可以破壞約560個比特（56Kbps）。12/1/2022134c）噪聲是指信號在傳輸過程中受到的干擾，按產(chǎn)生的原因可分為內(nèi)3)連續(xù)的信道容量

香農(nóng)公式--帶噪信道容量公式：

C=Hlog2(1+S/N)(bps)⑺

式中S為信號功率，

N為噪聲功率，

S/N為信噪比，通常把信噪比表示成10lg(S/N)分貝(dB)。12/1/20221353)連續(xù)的信道容量

香農(nóng)公式--帶噪信道容量公式：

S/NdB信噪比（dB分貝）的定義S/NdB=10log10S/N例：信道帶寬W=3KHz，信噪比為30dB，則S/NdB=10lgS/N C=3000*log2(1+1000)≈30Kbps即：12/1/2022136S/NdB信噪比（dB分貝）的定義S/NdB=10l2.2信道及其主要特征1.數(shù)字信道和模擬信道數(shù)字信道：以數(shù)字脈沖形式（離散信號）傳輸數(shù)據(jù)的信道。模擬信道：以連續(xù)模擬信號形式傳輸數(shù)據(jù)的信道。12/1/20221372.2信道及其主要特征1.數(shù)字信道和模擬信道數(shù)字信道2.模擬信號和數(shù)字信號模擬信號：時間上連續(xù)，包含無窮多個值數(shù)字信號：時間上離散，僅包含有限數(shù)目的預(yù)定值tta)模擬信號b)數(shù)字信號12/1/20221382.模擬信號和數(shù)字信號模擬信號：時間上連續(xù)，包含無窮多個值3.周期信號和非周期信號周期信號：信號由不斷重復(fù)的固定模式組成（如正弦波）非周期信號：信號沒有固定的模式和波形循環(huán)（如語音的音波信號），能被分解成無數(shù)個周期信號的疊加。ttTTTTTT周期信號12/1/20221393.周期信號和非周期信號周期信號：信號由不斷重復(fù)的固定模式數(shù)字通信的優(yōu)點

?抗噪聲（干擾）能力強

?可以控制差錯，提高了傳輸質(zhì)量

?便于用計算機進行處理

?易于加密、保密性強

?可以傳輸語音、數(shù)據(jù)、影像，通用、靈活

僅在不得已的情況下，才會采用模