數(shù)據(jù)通信基礎知識

第3章

數(shù)據(jù)通信基礎知識通信系統(tǒng)：完成通信過程的全部設備和傳輸媒質(zhì)。消息的傳遞和交換:利用通信系統(tǒng)來實現(xiàn)的通信：信息的傳遞和交換。固定電話通信系統(tǒng)交換機衛(wèi)星通信系統(tǒng)發(fā)射控制接收端移動通信系統(tǒng)控制中心計算機網(wǎng)絡通信系統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)本章主要內(nèi)容3.1通信系統(tǒng)模型3.2通信媒體3.3信號和編碼3.4多路復用技術(shù)3.5數(shù)據(jù)交換技術(shù)3.6通信中的主要技術(shù)指標3.1數(shù)據(jù)通信基本概念通信系統(tǒng)的一般模型信息、數(shù)據(jù)和信號發(fā)送設備和接受設備通信方式1）通信系統(tǒng)的一般模型產(chǎn)生消息

接收消息消息轉(zhuǎn)換成信號

信號轉(zhuǎn)換為消息

信息源發(fā)送設備信道接收設備收信者發(fā)送端接收端噪聲源實例：通過公共電話網(wǎng)訪問互聯(lián)網(wǎng)。發(fā)送設備和接受設備：Modem。將計算機中的信息（數(shù)字信號）轉(zhuǎn)換為可以在公共電話網(wǎng)上傳輸?shù)哪M信號。2）信息、數(shù)據(jù)和信號：信息（Information）：描述客觀事物的屬性。消息的形式：如符號、文字、語音、音樂、數(shù)據(jù)、圖像、活動圖像等。數(shù)據(jù)（Data）：數(shù)字化的信息形式。在計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)通常被理解為在網(wǎng)絡中存儲、處理和傳輸?shù)亩M制數(shù)字編碼。信號（Signal）：在攜帶傳輸介質(zhì)中信息的表示形式。如：電信號、電磁信號、光信號、載波信號、脈沖信號、調(diào)制信號等。3）發(fā)送設備和接收設備：發(fā)送設備：將信息轉(zhuǎn)化為信號。通常要經(jīng)過3個步驟，即變換、編碼和調(diào)制。變換：就是將表達消息的非電量的變化變換為電量的變化。編碼：在數(shù)字通信系統(tǒng)里，為了提高信號傳輸質(zhì)量等目的對數(shù)字信號進行的變換。調(diào)制：將信號進行變換，使之更適合在相應的媒介中傳輸。接收設備：將信號轉(zhuǎn)換為消息。4）通信方式：按信號類型分：模擬通信、數(shù)字通信。按信號表示分：基帶通信、寬帶通信。按信道形式分：有線通信、無線通信。按收信者是否在運動中完成通信分：移動通信、固定通信。按信息傳送的方向與時間分：單工、半雙工、全雙工。模擬通信系統(tǒng)數(shù)字通信系統(tǒng)模擬信號數(shù)字信號模擬通信系統(tǒng)傳輸模擬信號。如：固定電話數(shù)字通信系統(tǒng)傳輸模擬信號。如：IP電話數(shù)字通信系統(tǒng)傳輸數(shù)字信號。如：局域網(wǎng)模擬通信系統(tǒng)傳輸數(shù)字信號。如：互連網(wǎng)3.2通信媒體雙絞線同軸電纜光纜微波激光紅外線有線傳輸介質(zhì)無線傳輸介質(zhì)1）雙絞線特點：

布線容易、便宜。直接傳輸距離有限傳輸速率不是很高。適用于：局域網(wǎng)布線。性能：傳輸速率：100Mbps傳輸距離：100M2）同軸電纜適用于：

較大型的局域網(wǎng)。性能：傳輸速率：100Mbps傳輸距離：1000M3）光纜特點：

傳輸速度快，距離遠，不導電，不受電磁干擾，不怕雷電擊，很難在外部竊聽等。適用于：

長距離；信息量大；要求高度安全的場合。性能：

傳輸速率：1000Mbps。傳輸距離：10000M

4）無線傳輸媒質(zhì)微波、紅外線、激光微波信道：頻帶寬，數(shù)據(jù)傳輸速率高。適用于：不同建筑物之間的局域網(wǎng)互聯(lián)。典型應用：衛(wèi)星通信、移動通信、廣播…3.3信號和編碼模擬信號和數(shù)字信號信號變換數(shù)據(jù)編碼調(diào)制解調(diào)發(fā)送設備的基本功能：信號編碼、數(shù)據(jù)編碼和調(diào)制解調(diào)。不同的通信系統(tǒng)用到的功能是不同的。1）模擬信號和數(shù)字信號模擬信號數(shù)字信號2）信號變換將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，然后通過數(shù)字通信系統(tǒng)進行傳輸。3）數(shù)據(jù)編碼目的：更有效地進行數(shù)字數(shù)據(jù)傳送。基帶傳輸：在線路中直接傳送數(shù)字信號的電脈沖。近距離通信的局域網(wǎng)都采用基帶傳輸。功能：主要解決數(shù)字信號表示、收發(fā)兩端之間的信號同步等兩個問題。

數(shù)據(jù)編碼–數(shù)字數(shù)據(jù)的模擬信號編碼一般有三種編碼方式：

ASK(調(diào)幅)：用載波的不同幅度表示1和0。

FSK(調(diào)頻)：用載波的不同頻率表示1和0。

PSK(調(diào)相)：用載波的不同相位表示1和0。數(shù)據(jù)編碼–數(shù)字數(shù)據(jù)的數(shù)字信號編碼NRZ編碼：用不同的電壓來表示1和0。曼徹斯特編碼：用不同的跳變來表示1和0。4）調(diào)制解調(diào)調(diào)制：將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號。解調(diào)：將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。應用舉例–固定電話固定電話通信系統(tǒng)：在模擬通信系統(tǒng)中傳輸模擬信號。語音信號調(diào)制傳輸語音信號解調(diào)發(fā)送端接收端應用舉例–訪問互聯(lián)網(wǎng)絡通過MODEM訪問互聯(lián)網(wǎng)：在模擬通信系統(tǒng)中傳輸數(shù)字信號。數(shù)字信號調(diào)制傳輸解調(diào)發(fā)送端接收端編碼解碼數(shù)字信號應用舉例–IP電話IP電話：在數(shù)字通信系統(tǒng)中傳輸模擬信號。聲音調(diào)制傳輸發(fā)送端接收端編碼變換聲音變換解碼解調(diào)3.4多路復用技術(shù)頻分多路復用（FDM）時分多路復用（TDM）1）頻分多路復用（FDM）頻分多路復用：在物理信道的可用帶寬超過單個原始信號所需帶寬的情況下，可將該物理信道的總帶寬分割成若干個與傳輸單個信號帶寬相同（或略寬）的子信道，每個子信道傳輸一路信號。

典型應用：閉路電視移動通信1）FDM的應用舉例中央一臺中央二臺頻率浙江一臺浙江二臺2）時分多路復用（TDM）時分多路復用：若信道能達到的位傳輸速率超過傳輸數(shù)據(jù)所需的數(shù)據(jù)傳輸速率，可將一條物理信道按時間分成若干個時間片，輪流地分配給多個信號使用，每一時間片由一個信號占用。典型應用：固定電話1）TDM的應用舉例杭州上海假設每秒只需收到1000個聲音信號…將1ms再分成更小的時間片，按照順序分配…3.5數(shù)據(jù)交換技術(shù)電路交換報文交換分組交換各種數(shù)據(jù)交換技術(shù)比較1）電路交換工作過程：電路建立：在傳輸數(shù)據(jù)之前，要先經(jīng)過呼叫過程建立一條端到端的電路。如：“H1-A-B-C-H3”

。數(shù)據(jù)傳輸：數(shù)據(jù)在通道“H1-A-B-C-H3”上進行雙向傳輸，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)。電路拆除：數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束后，拆除連接。2）報文交換工作過程：報文交換方式的數(shù)據(jù)傳輸單位是報文。當一個站點發(fā)送報文時，網(wǎng)絡節(jié)點根據(jù)報文上的目的地址，把報文發(fā)送到下一個節(jié)點，一直逐個節(jié)點地轉(zhuǎn)送到目的節(jié)點。每個節(jié)點在收到整個報文并檢查無誤后，就暫存這個報文，然后利用路由信息找出下一個節(jié)點的地址，再把整個報文傳送給下一個節(jié)點。3）分組交換工作