計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

第二章數(shù)據(jù)通信計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教研室魯世清E－mail:sqjcbjsj@126.com辦公室：基礎(chǔ)樓B區(qū)1樓要點(diǎn)回顧1.4計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成（）1.5計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類1.6計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的性能指標(biāo)（）1.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的起源與發(fā)展(

)1.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義（）1.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能

（）三個(gè)階段網(wǎng)絡(luò)協(xié)議觀數(shù)據(jù)通信、資源共享、協(xié)同工作邊緣部分、核心部分速率、帶寬、吞吐量、時(shí)延22.1數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識2.2數(shù)據(jù)通信的方式2.3數(shù)據(jù)編碼技術(shù)2.4數(shù)據(jù)同步技術(shù)2.5信道復(fù)用技術(shù)教學(xué)設(shè)計(jì)一、主要內(nèi)容二、學(xué)習(xí)目標(biāo):理解數(shù)據(jù)通信的基本方式，理解數(shù)據(jù)編碼技術(shù)、數(shù)據(jù)同步技術(shù)和信道復(fù)用技術(shù)三、學(xué)習(xí)重點(diǎn)：數(shù)據(jù)編碼技術(shù)與數(shù)據(jù)同步技術(shù)四、學(xué)習(xí)難點(diǎn)：數(shù)據(jù)編碼技術(shù)32.1數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識傳輸系統(tǒng)發(fā)送的信號接收的信號源點(diǎn)終點(diǎn)發(fā)送器接收器調(diào)制解調(diào)器PC機(jī)公用電話網(wǎng)調(diào)制解調(diào)器數(shù)字比特流數(shù)字比特流模擬信號模擬信號輸入漢字顯示漢字?jǐn)?shù)據(jù)通信系統(tǒng)源系統(tǒng)目的系統(tǒng)傳輸系統(tǒng)輸出信息PC機(jī)一、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型4數(shù)據(jù)通信即包括數(shù)據(jù)傳輸，也包括數(shù)據(jù)處理。輸入信息輸入數(shù)據(jù)輸出數(shù)據(jù)52.1數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識一、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型1、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的組成可見，數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)通常由：數(shù)據(jù)終端設(shè)備、數(shù)據(jù)線路終接設(shè)備和傳輸信道或鏈路三大部分組成。源點(diǎn)（source）：源點(diǎn)設(shè)備產(chǎn)生要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。例如，從PC的鍵盤輸入漢字。發(fā)送器：將源點(diǎn)生成的數(shù)字比特流要通過發(fā)送器編碼后在傳輸系統(tǒng)中進(jìn)行傳輸。如調(diào)制器。接收器：接收到傳輸系統(tǒng)傳送過來的信號，并把它轉(zhuǎn)換成能夠被目的設(shè)備處理的信息。如解調(diào)器。終點(diǎn)：終點(diǎn)設(shè)備從接收器獲取傳送來的數(shù)字比特流，然后把信息輸出目的系統(tǒng)之間的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。62.1數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識一、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型1、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的組成信源：信源就是信息的來源，在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，信號的產(chǎn)生（物）被稱為信源。信宿：與信源對應(yīng)的信號的接受（物）被稱為信宿。數(shù)據(jù)(data)：

數(shù)字化的信息稱為數(shù)據(jù)。信息：信息是人腦對客觀世界中的事物的反映。2.1數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識一、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型２、幾個(gè)術(shù)語數(shù)據(jù)是運(yùn)送信息的實(shí)體。信息是數(shù)據(jù)的內(nèi)在含義和解釋。數(shù)據(jù)與信息的關(guān)系：7信號(signal)：數(shù)據(jù)的電氣的或電磁的表現(xiàn)。

模擬信號：代表消息的參數(shù)的取值是連續(xù)的。

數(shù)字信號：代表消息的參數(shù)的取值是離散的。碼元(code)：在使用時(shí)間域（或簡稱為時(shí)域）的波形表示數(shù)字信號時(shí)，代表不同離散數(shù)值的基本波形。信道：信源和信宿之間的通信線路，它是傳送信號的通路。2.1數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識一、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型8２、幾個(gè)術(shù)語二、信道的權(quán)限容量任何實(shí)際的信道都不是理想的，在傳輸信號時(shí)會產(chǎn)生各種失真以及帶來多種干擾。2.1數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識實(shí)際的信道（帶寬受限、有噪聲、干擾和失真）發(fā)送信號波形接收信號波形數(shù)字信號通過實(shí)際的信道示意圖

有失真，但可識別發(fā)送信號波形實(shí)際的信道（帶寬受限、有噪聲、干擾和失真）接收信號波形失真大，無法識別9二、信道的權(quán)限容量2.1數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識1、信道容量的概念信道容量是指在一定的條件下，給定通信路徑（信道）上所能達(dá)到的最大數(shù)據(jù)傳輸速率。信道容量噪聲誤碼率帶寬傳輸速率10二、信道的權(quán)限容量2.1數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識理想通信信道的最高碼元傳輸速率

Bmax=2WW是理想通信信道的帶寬，單位為赫(Hz)2、奈奎斯特(Nyquist)定理不能通過能通過0頻率(Hz)２W(Hz)11二、信道的權(quán)限容量2.1數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識在理想的通信信道中，如果信道帶寬WHz，則最高碼元傳輸速率是每秒2W個(gè)碼元。每赫帶寬的理想通信信道的最高碼元傳輸速率是每秒2個(gè)碼元。實(shí)際的信道所能傳輸?shù)淖罡叽a元速率，要明顯地低于奈氏準(zhǔn)則給出上限數(shù)值。2、奈奎斯特(Nyquist)定理：Bmax=2W12二、信道的權(quán)限容量2.1數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識例：傳輸比特流10011100……10011100……2bit一組4種幅度,1個(gè)碼元攜帶2bit信息。

t3210n=log2M(M:碼元狀態(tài)數(shù),n:碼元位數(shù))2、奈奎斯特(Nyquist)定理：Bmax=2W13二、信道的權(quán)限容量2.1數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識理想通信信道的最高碼元傳輸速率：Bmax=2W無噪聲的情況下，在帶寬為W的信道，其最大的數(shù)據(jù)傳輸速率C（信道容量）為：C=2Wlog2M[例]一個(gè)無噪聲的話音帶寬為4000Hz，采用8相調(diào)制解調(diào)器傳送二進(jìn)制信號，試問信道容量是多少？解：根據(jù)奈奎斯特定理C=2Wlog2M代入數(shù)據(jù)C=2*4000*log228

C=64000

2、奈奎斯特(Nyquist)定理：Bmax=2W14二、信道的權(quán)限容量2.1數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識香農(nóng)(Shannon)用信息論的理論推導(dǎo)出了帶寬受限且有高斯白噪聲干擾的信道的極限、無差錯(cuò)的信息傳輸速率。信道的極限信息傳輸速率C(信道容量）可表達(dá)為

C=Wlog2(1+S/N)b/sW為信道的帶寬（以Hz為單位）；S為信道內(nèi)所傳信號的平均功率；N為信道內(nèi)部的高斯噪聲功率。3、香農(nóng)(Shannon)定理15二、信道的權(quán)限容量2.1數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識信噪比所謂信噪比就是信號的平均功率與為信道內(nèi)部的高斯白噪聲功率之比，記作S/N；單位：分貝（dB）信噪比（dB）=10log10(S/N)(dB)例如：當(dāng)S/N＝10時(shí)，信噪比為10dB，而當(dāng)S/N＝1000時(shí)，信噪比為30dB反過來，數(shù)字信號通過通信信道時(shí)的信噪比為20dB則S/N為？答案：1003、香農(nóng)(Shannon)定理16二、信道的權(quán)限容量2.1數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識[例2-7]一個(gè)數(shù)字信號通過兩種物理狀態(tài)經(jīng)信噪比電平為20dB的3kHz帶寬的信道傳送，其數(shù)據(jù)率不會超過多少？解：已知信噪比電平為20dB，則信噪功率比

S/N=100

C=3000log2(1+100)=30006.66=199980bit/s

即，數(shù)據(jù)率不會超過19.98kbit/s3、香農(nóng)(Shannon)定理應(yīng)用舉例17二、信道的權(quán)限容量2.1數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識信道的帶寬或信道中的信噪比越大，則信息的極限傳輸速率就越高。只要信息傳輸速率低于信道的極限信息傳輸速率，就一定可以找到某種辦法來實(shí)現(xiàn)無差錯(cuò)的傳輸。若信道帶寬W或信噪比S/N沒有上限，則信道的極限信息傳輸速率C也就沒有上限。實(shí)際信道上能夠達(dá)到的信息傳輸速率要比香農(nóng)的極限傳輸速率低不少。3、香農(nóng)(Shannon)定理C=Wlog2(1+S/N)表明18二、信道的權(quán)限容量2.1數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識4、奈氏準(zhǔn)則和香農(nóng)公式在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)作用范圍源系統(tǒng)傳輸系統(tǒng)目的系統(tǒng)傳輸系統(tǒng)源點(diǎn)終點(diǎn)發(fā)送器接收器輸入信息輸出信息輸入數(shù)據(jù)輸出數(shù)據(jù)發(fā)送的信號接收的信號碼元傳輸速率受奈氏準(zhǔn)則的限制信息傳輸速率受香農(nóng)公式的限制19三、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的性能指標(biāo)2.1數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識20１、可靠性是指接收信息的準(zhǔn)確程度，也就是傳輸?shù)摹百|(zhì)量”，通常用誤碼率來描述。２、有效性是指在給定信道內(nèi)所傳輸?shù)男畔?nèi)容的多少，或者說是傳輸?shù)摹八俣取毙畔鬏斔俾剩≧b）碼元傳輸速率（RB）頻帶利用率通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)是可靠性和有效性。三、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的性能指標(biāo)2.1數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識21誤碼率（BER：biterrorratio）也稱錯(cuò)誤率，誤碼率=傳輸中的誤碼/所傳輸?shù)目偞a數(shù)*100%。誤碼率是衡量數(shù)據(jù)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)數(shù)據(jù)傳輸精確性的指標(biāo)。信息傳輸速率：在數(shù)字通信系統(tǒng)中每秒傳輸?shù)亩M(jìn)制符號數(shù)稱為信息傳輸速率，又稱信息速率或比特率。單位為比特/秒（bit/s或bps）。

三、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的性能指標(biāo)2.1數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識22碼元傳輸速率：在數(shù)字通信中，一個(gè)數(shù)字脈沖稱為一個(gè)碼元。單位時(shí)間內(nèi)傳輸碼元的數(shù)目就是碼元傳輸速率，簡稱傳碼率。單位是波特（Baud）頻帶利用率：數(shù)字通信傳輸系統(tǒng)的頻帶利用率是指所傳輸?shù)男畔⑺俾剩ɑ蚍査俾剩┡c系統(tǒng)帶寬之比值，其單位為bit/s/HZ（或?yàn)锽aud/Hz)。

并行傳輸方式中，數(shù)據(jù)的每一位各占一條信號線。2.2數(shù)據(jù)通信的方式一、并行通信發(fā)送設(shè)備接收設(shè)備85763421校驗(yàn)數(shù)據(jù)位數(shù)據(jù)線23并行的數(shù)據(jù)傳送線也叫總線，如并行傳輸8位數(shù)據(jù)就叫8位總線，并行傳輸16位數(shù)據(jù)就叫16位總線。并行傳輸?shù)闹饕獞?yīng)用：近距離傳輸，如計(jì)算機(jī)內(nèi)部的傳輸通常以并行方式進(jìn)行。并行傳輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)：傳輸速度快，處理簡單。但遠(yuǎn)距離傳輸時(shí)的代價(jià)過高。2.2數(shù)據(jù)通信的方式一、并行通信幾點(diǎn)說明24串行傳輸指的是代碼的若干位順序按位串行排列成數(shù)據(jù)流，并在一條信道上傳輸。串行通信方式有三種類型：單工、半雙工、全雙工2.2數(shù)據(jù)通信的方式二、串行通信1、單工（單向通信）——只能有一個(gè)方向的通信而沒有反方向的交互。應(yīng)用：無線電廣播、計(jì)算機(jī)與打印機(jī)之間、鍵盤之間等。發(fā)送設(shè)備接收設(shè)備數(shù)據(jù)流252.2數(shù)據(jù)通信的方式二、串行通信2、半雙工（雙向交替通信）——通信的雙方都可以發(fā)送信息，但不能雙方同時(shí)發(fā)送(當(dāng)然也就不能同時(shí)接收)。特點(diǎn)：控制簡單，通信成本低。

應(yīng)用：對講機(jī)數(shù)據(jù)流發(fā)送設(shè)備接收設(shè)備發(fā)送設(shè)備接收設(shè)備262.2數(shù)據(jù)通信的方式二、串行通信3、全雙工（雙向同時(shí)通信）——通信的雙方可以同時(shí)發(fā)送和接收信息。特點(diǎn)：效率高，但控制相對復(fù)雜，系統(tǒng)造價(jià)比較高。數(shù)據(jù)流發(fā)送設(shè)備發(fā)送設(shè)備接收設(shè)備接收設(shè)備數(shù)據(jù)流27基帶信號：把計(jì)算機(jī)或終端等數(shù)字設(shè)備直接發(fā)出的二進(jìn)制數(shù)字信號形式產(chǎn)生的方波所固有的頻帶稱為基帶稱為基本頻帶（BaseBand），簡稱基頻或基帶，與基頻對應(yīng)的數(shù)字信號稱為基帶信號。

基帶傳輸：在數(shù)字信道中利用基帶信號直接傳輸?shù)姆绞奖环Q為基帶傳輸。

2.2數(shù)據(jù)通信的方式三、數(shù)據(jù)信號的基本傳輸方式28數(shù)據(jù)信號的基本傳輸方式有三種：基帶傳輸、頻帶傳輸和寬帶傳輸

頻帶傳輸：利用模擬信道傳輸二進(jìn)制數(shù)據(jù)的方式稱為頻帶傳輸。頻帶傳輸?shù)年P(guān)鍵問題是如何將計(jì)算機(jī)中的二進(jìn)制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為適合模擬信道傳輸?shù)哪M信號。寬帶傳輸：通過借助頻帶傳輸，可以將鏈路容量分解成兩個(gè)或更多的信道，每個(gè)信道可以攜帶不同的信號，這就是寬帶傳輸。寬帶傳輸中的所有信道都可以同時(shí)發(fā)送信號。如CATV、ISDN等。2.2數(shù)據(jù)通信的方式29三、數(shù)據(jù)信號的基本傳輸方式數(shù)據(jù)編碼技術(shù)：所謂數(shù)據(jù)編碼技術(shù)，就是

將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成信號，使之可以在信道上傳輸?shù)倪^程。

數(shù)據(jù)解碼技術(shù)：與數(shù)據(jù)編碼技術(shù)相對應(yīng)，將信還原成數(shù)據(jù)，使之可以被計(jì)算機(jī)識別的過程。常用的數(shù)據(jù)編碼技術(shù)有：

數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的模擬信號傳輸數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字信號傳輸模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字信號傳輸模擬數(shù)據(jù)的模擬信號傳輸

2.3數(shù)據(jù)編碼技術(shù)302.3數(shù)據(jù)編碼技術(shù)調(diào)制：把數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號的過程稱為調(diào)制(Modulation)。解調(diào)：把模擬信號逆變成對應(yīng)數(shù)字信號的過程稱為解調(diào)（Demodulation）。一、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的模擬信號傳輸312.3數(shù)據(jù)編碼技術(shù)一、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的模擬信號傳輸在調(diào)制過程中，選擇音頻范圍內(nèi)的某一角頻率ω的正（余）弦信號作為載波，該正（余）弦信號可以寫為：

U（t）=Asin（ωt+φ）3個(gè)可以改變的電參量：

—振幅A

—角頻率ω—相位φ322.3數(shù)據(jù)編碼技術(shù)一、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的模擬信號傳輸１、幅移鍵控ASK（AmplitudeShiftKeying）ASK是通過改變載波信號的幅度值表示數(shù)字信號“1”、“0”，以幅度A1表示數(shù)字信號的“1”，用載波幅度A2表示數(shù)字信號的“0”（通常A1取1，A2取0），而載波信號的參數(shù)ω和φ恒定。

U（t）=Asin（ωt+φ）010011100基帶信號ASK332.3數(shù)據(jù)編碼技術(shù)一、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的模擬信號傳輸２、頻移鍵控FSK（FrequencyShiftKeying）FSK是通過改變載波信號頻率的方法表示數(shù)字信號“1”、“0”，用f1表示數(shù)字信號“1”，用f2表示數(shù)字信號“0”，而載波信號的A和φ不變。

U（t）=Asin（ωt+φ）010011100基帶信號FSK342.3數(shù)據(jù)編碼技術(shù)一、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的模擬信號傳輸３、相移鍵控PSK（PhaseShiftKeying）

PSK是通過改變載波信號的相位值表示數(shù)字信號“1”、“0”，而載波信號的A和ω不變。

U（t）=Asin（ωt+φ）35010011100基帶信號PSK2.3數(shù)據(jù)編碼技術(shù)一、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的模擬信號傳輸010011100基帶信號ASKFSKPSK362.3數(shù)據(jù)編碼技術(shù)４、三種調(diào)制方式的比較幅移鍵控ASK：用載波的不同幅度來表示二進(jìn)制的“0”和“1”。實(shí)現(xiàn)簡單，但抗干擾性差，效率低。通常只能達(dá)到1200bps的傳輸速率。頻移鍵控FSK：用載波不同的頻率表示寸進(jìn)制的“0”和“1”。實(shí)現(xiàn)簡單，抗干擾能力強(qiáng)，頻帶利用率低。相移鍵控PSK：用載波信號相位的移動來表示二進(jìn)制的“0”和“1”。多相PSK可以大大提高傳輸速率。在現(xiàn)代調(diào)制技術(shù)中，常將上述基本調(diào)制方法加以組合應(yīng)用，以求在給定的傳輸帶寬內(nèi)提高數(shù)據(jù)的傳輸速率。一、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的模擬信號傳輸372.3數(shù)據(jù)編碼技術(shù)對于傳輸數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，需要將二進(jìn)制數(shù)“1”、“0”經(jīng)過編碼成為數(shù)字信號，使其特性有利于傳輸常用的數(shù)字信號的脈沖編碼方案有：1、單極不歸零碼2、雙極不歸零碼3、曼徹斯特編碼4、差分曼徹斯特編碼二、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字信號傳輸382.3數(shù)據(jù)編碼技術(shù)1、單極不歸零碼：用無電流來表示“0”，用恒定的正電壓來表示“1”。每個(gè)碼元時(shí)間的中間點(diǎn)是采樣時(shí)間，判決門限為半幅電平，即0.5。二、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字信號傳輸+10“1”1bit“0”01bit+1011110

0

010110100.5392.3數(shù)據(jù)編碼技術(shù)2、雙極不歸零碼：“1”和“0”都有電流。例如，用恒定的正電流來表示“1”。用恒定的負(fù)電流來表示“0”。正的幅值和負(fù)的幅值相等，刀以稱為雙極性碼。判決限定門為0。二、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字信號傳輸+10“1”1bit“0”0-11bit+10-111110001011010402.3數(shù)據(jù)編碼技術(shù)3、曼徹斯特編碼：將碼元分成兩個(gè)相等的間隔，從而在每一位時(shí)間的中間產(chǎn)生一次跳變。如可用“0”表示由低到高的跳變；“1”表示由高到低的跳變。二、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字信號傳輸10+10-11111000+10-1+10-1+10-1“1”“0”1bit0110100110

01412.3數(shù)據(jù)編碼技術(shù)4、差分曼徹斯特編碼：二、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字信號傳輸+10-1111

10

0

0

1011010+10-1編碼規(guī)則：將每一個(gè)碼元分成兩個(gè)相等的時(shí)間間隔，在每一時(shí)間的是間產(chǎn)生一次跳變。如，用間隔時(shí)刻有跳變來表示“1”，無跳變來表示“0”110111110111

01422.3數(shù)據(jù)編碼技術(shù)三、模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字信號傳輸采樣定理如果連續(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。

對于模擬數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字信號編碼的最常用方法是脈碼調(diào)制（PulseCodeModulation,PCM）010011100數(shù)字信號模擬信號432.3數(shù)據(jù)編碼技術(shù)三、模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字信號傳輸設(shè)原始信號的最高頻率為Fmax,采樣頻率為F，則采樣定理可以使用以下式表示：Fs≥2Fmax或Fs≥2BsFs=1/TsBs=Fmax-Fmin其中：Ts為條樣周期，Bs為原始信號的帶寬。442.3數(shù)據(jù)編碼技術(shù)三、模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字信號傳輸這個(gè)過程需要三個(gè)步驟：1、采樣：按一定間隔對模擬信號進(jìn)行采樣，以獲得模擬數(shù)據(jù)的樣本。2、量化：將采樣得到的模擬信號的電平幅值，人為地分為若干個(gè)級別，對每個(gè)樣本舍入到量化級別上。量化級別越多，獲得的數(shù)據(jù)越為精確，失真越小。3、編碼：對每個(gè)舍入后的樣本進(jìn)行編碼。452.3數(shù)據(jù)編碼技術(shù)三、模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字信號傳輸PCM轉(zhuǎn)換過程舉例 343314011100011011001100原始信號

PAM脈沖(采樣）PCM脈沖(量化）011100011011001100PCM輸出（編碼）462.3數(shù)據(jù)編碼技術(shù)四、模擬數(shù)據(jù)的模擬信號傳輸使用模擬信號對模擬數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制的方法有三種：1、幅度調(diào)制(AM，AmplitudeModulation)：簡稱調(diào)幅；使載波幅度隨原始的模擬數(shù)據(jù)(即調(diào)制信號)的幅度變化，而載波的頻率不變。2、頻率調(diào)制(FM，F(xiàn)requencyModulation)：簡稱調(diào)頻；使載波頻率隨原始的模擬數(shù)據(jù)的幅度變化，而載波的幅度不變。3、相位調(diào)制(PM，PhaseModulation)：簡稱調(diào)相；使載波相位隨原始的模擬數(shù)據(jù)的幅度變化，而載波的幅度不變。應(yīng)用：無線廣播電臺仍采用調(diào)幅、調(diào)頻技術(shù)。47五、模擬的和數(shù)字的數(shù)據(jù)信號模擬數(shù)據(jù)模擬信號放大器調(diào)制器模擬數(shù)據(jù)數(shù)字信號

PCM編碼器數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)模擬信號調(diào)制器數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)數(shù)字信號

數(shù)字發(fā)送器2.3數(shù)據(jù)編碼技術(shù)482.4數(shù)據(jù)同步技術(shù)數(shù)據(jù)庫同步技術(shù)是數(shù)據(jù)通信中的一個(gè)重要問題，接收方必須在時(shí)間上與發(fā)送方取得同步，以便能夠正確地識別和接收發(fā)送方發(fā)送來的數(shù)據(jù)。在計(jì)算機(jī)通信與網(wǎng)絡(luò)中，廣泛采用的同步技術(shù)有：一、同步傳輸1、外同步法2、自同步法二、異步傳輸：492.4數(shù)據(jù)同步技術(shù)1、同步傳輸：接收端對每一位數(shù)據(jù)都要和發(fā)送端保持同步。一、同步傳輸

2、傳輸規(guī)則以幀為單位傳輸幀同步：使用特殊標(biāo)志位同步：多采用內(nèi)同步兩種方式：自同步：面向字符外同步：面向位5051一、同步傳輸2、傳輸規(guī)則2.4數(shù)據(jù)同步技術(shù)外同步（面向位）：是指發(fā)送方在發(fā)送數(shù)據(jù)之前，先向接收方發(fā)出一串同步時(shí)鐘序列，接收方根據(jù)這一時(shí)鐘脈沖頻率和時(shí)序鎖定接收頻率，以便在接收數(shù)據(jù)的過程中始終與發(fā)送方保持同步。自同步（面向字符）：是指接收方直接從數(shù)據(jù)中獲取同步信號，通常與所使用的通信編碼有關(guān)包括利用獨(dú)特的信號來激活接收動作，或者利用數(shù)據(jù)中的電平變化調(diào)整接收采樣脈沖。

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外同步（面向位）同步時(shí)鐘脈沖(結(jié)束)同步時(shí)鐘脈沖(開始)數(shù)據(jù)2.4數(shù)據(jù)同步技術(shù)接收端的同步信號事先由發(fā)送端送來，而不是自己產(chǎn)生，也不是從信號中提取出來，即在發(fā)送數(shù)據(jù)之前，發(fā)送端先向接收端發(fā)出一串同步時(shí)鐘脈沖，接收端按照這一時(shí)鐘脈沖頻率和時(shí)序鎖定接收端的接收頻率，以便在接收數(shù)據(jù)的過程中始終與發(fā)送端保持同步。2.4數(shù)據(jù)同步技術(shù)自同步（面向位）

自同步法是指能從數(shù)據(jù)信號波形中提取同步信號的方法。典型的例子就是著名的曼徹斯特編碼，這種編碼通常用于局域網(wǎng)傳輸。在曼徹斯特編碼中，每一位的中間都有一次跳變，這種中間的跳變既可做為時(shí)鐘信號，也可做為數(shù)據(jù)信號。而差分曼徹斯特編碼中，每一位中間的跳變僅提供時(shí)鐘定時(shí)。由此可見，兩種編碼方法都將時(shí)鐘和數(shù)據(jù)包含在信號流中，在傳輸代碼信息的同時(shí)，也將時(shí)鐘同步信號一起傳輸?shù)綄Ψ剑赃@種編碼也被害人稱為自同步編碼。53（1）優(yōu)點(diǎn)對于大塊的數(shù)據(jù)，有更高的傳輸效率（2）缺點(diǎn)若數(shù)據(jù)出錯(cuò)，必須重發(fā)整個(gè)幀（3）適用范圍

快速或較大規(guī)模的信息傳輸，如計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)2.4數(shù)據(jù)同步技術(shù)一、同步傳輸3、同步傳輸?shù)奶攸c(diǎn)54551、異步傳輸又稱起止式傳輸，其特點(diǎn)是字符內(nèi)部的各個(gè)比特采用固定的時(shí)間模式，字符之間間隔可以任意。發(fā)送端發(fā)出數(shù)據(jù)后，接收端通過感知線路上的電平狀態(tài)變化來啟動對字符的接收過程。二、異步傳輸2.4數(shù)據(jù)同步技術(shù)2.4數(shù)據(jù)同步技術(shù)2、異步傳輸規(guī)則（起-止式同步方式）收發(fā)雙方時(shí)鐘獨(dú)立，但傳輸速率必須一致以字符為單位傳輸，字符之間的時(shí)間間隔不固定二、異步傳輸字符組成1位起始位(0)5～８位數(shù)據(jù)位0～1位奇偶校驗(yàn)位1～2位停止位(1)1111001111110011010111100111110001110110111156572.4數(shù)據(jù)同步技術(shù)1、優(yōu)點(diǎn)無需統(tǒng)一的時(shí)鐘控制簡單出錯(cuò)只重發(fā)該字符2、缺點(diǎn)傳輸效率低56%～80%3、適用范圍終端誤碼率要求高或者數(shù)據(jù)傳輸速率低的線路中3、異步傳輸?shù)奶攸c(diǎn)二、異步傳輸共享信道復(fù)用(multiplexing)是通信技術(shù)中的基本概念。在一條線路上同時(shí)傳輸多路信號，使得一條線路可以由多個(gè)數(shù)據(jù)終端同時(shí)使用而不互相影響，這就是信道復(fù)用技術(shù)。信道A1A2B1B2C1C2信道信道A1A2B1B2C1C2復(fù)用分用(a)不使用復(fù)用技術(shù)(b)使用復(fù)用技術(shù)2.5信道復(fù)用技術(shù)58592.5信道復(fù)用技術(shù)為了提高信道的利用率，在數(shù)據(jù)的傳輸中組合多個(gè)低速的數(shù)據(jù)終端共同使用一條高速的信道，這種方法稱為多路復(fù)用。常用的信道復(fù)用技術(shù)有：頻分復(fù)用FDM(FrequencyDivisionMultiplexing)時(shí)分復(fù)用TDM

(TimeDivisionMultiplexing)波分復(fù)用WDM

(WavelengthDivisionMultiplexing)碼分復(fù)用CDM

(CodeDivisionMultiplexing)2.5信道復(fù)用技術(shù)602.5信道復(fù)用技術(shù)（一）頻分復(fù)用FDM用戶在分配到一定的頻帶后，在通信過程中自始至終都占用這個(gè)頻帶。頻分復(fù)用的所有用戶在同樣的時(shí)間占用不同的帶寬資源（請注意，這里的“帶寬”是頻率帶寬而不是數(shù)據(jù)的發(fā)送速率）。頻率時(shí)間頻率1頻率2頻率3頻率4頻率5時(shí)分復(fù)用則是將時(shí)間劃分為一段段等長的時(shí)分復(fù)用幀（TDM幀）。每一個(gè)時(shí)分復(fù)用的用戶在每一個(gè)TDM幀中占用固定序號的時(shí)隙。每一個(gè)用戶所占用的時(shí)隙是周期性地出現(xiàn)（其周期就是TDM幀的長度）。TDM信號也稱為等時(shí)(isochronous)信號。時(shí)分復(fù)用的所有用戶是在不同的時(shí)間占用同樣的頻帶寬度。（二）時(shí)分復(fù)用TDM2.5信道復(fù)用技術(shù)頻率時(shí)間BCDBCDBCDBCDAAAAA在

TDM

幀中的位置不變TDM幀TDM幀TDM幀TDM幀…TDM幀（二）時(shí)分復(fù)用TDM2.5信道復(fù)用技術(shù)頻率時(shí)間CDCDCDAAAABBBBCDB在

TDM

幀中的位置不變TDM幀TDM幀TDM幀TDM幀…TDM幀（二）時(shí)分復(fù)用TDM2.5信道復(fù)用技術(shù)頻率時(shí)間BDBDBDAAAABCCCCDC在

TDM

幀中的位置不變TDM幀TDM幀TDM幀TDM幀…TDM幀（二）時(shí)分復(fù)用TDM2.5信道復(fù)用技術(shù)頻率時(shí)間BCBCBCAAAABCDDDDD在TDM幀中的位置不變TDM幀TDM幀TDM幀TDM幀…TDM幀（二）時(shí)分復(fù)用TDM2.5信道復(fù)用技術(shù)注意:時(shí)分復(fù)用可能會造成線路資源的浪費(fèi)ABCDaabbcdbcattttt4個(gè)時(shí)分復(fù)用幀#1④③②①acbcd時(shí)分復(fù)用#2#3#4用戶時(shí)分復(fù)用系統(tǒng)傳送計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)時(shí)，由于計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)的突發(fā)性，用戶對分配到的子信道的利用率一般不高的。（二）時(shí)分復(fù)用TDM2.5信道復(fù)用技術(shù)統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用用戶ABCDabcdttttt3個(gè)STDM幀#1④③②①acbabbcacd#2#3統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用2.5信道復(fù)用技術(shù)（二）時(shí)分復(fù)用TDM集中器STDM幀按需動態(tài)的分配時(shí)隙,因此可以提高線路的利用率。1550nm01551nm11552nm21553nm31554nm41555nm51556nm61557nm701550nm11551nm21552nm31553nm41554nm51555nm61556nm71557nm波分復(fù)用就是光的頻分復(fù)用。82.5Gb/s波長=1310nm20Gb/s復(fù)用器分用器EDFA120km光調(diào)制器光解調(diào)器2.5信道復(fù)用技術(shù)（三）波分復(fù)用WDM常用的名詞是碼分多址CDMA

(Co