數(shù)據(jù)通信基礎2課件

2.2.3模擬數(shù)據(jù)在數(shù)字信道上傳輸采用脈沖編碼調(diào)制PCM（pulsecodemodulation）技術，此技術以采樣定理為基礎采樣定理：如果在規(guī)定的時間間隔內(nèi)，以有效信號f(t）最高頻率的二倍對該信號進行采樣，則這些采樣值中包含了全部原始信號信息轉換的過程：采樣，量化，編碼

量化：將幅值劃分為n個量化級，將采樣得到的數(shù)值用取整或四色五入等方法歸到某個臨近的整數(shù)值

編碼：用一定的二進制數(shù)字表示量化后的幅值采樣、量化、編碼語音信道語音數(shù)據(jù)的最高頻率通常為3400HZ，一般語音提供帶寬4KHZ，根據(jù)Nyquist定理，采樣頻率8000次/秒足以捕獲所有的信息即每次采樣125us對于每個采樣值還需要用一個二進制代碼表示，二進制代碼的位數(shù)表示了采樣值的量化精度。在主干上，每一路的語音信號通常采用8位二進制代碼來表示一個采樣值，那么對語音信號進行PCM編碼后要求的數(shù)據(jù)傳輸速率為64Kbps2.2.5異步通信和同步通信在數(shù)字數(shù)據(jù)通信中，一個最基本的要求就是發(fā)送端和接收端之間以某種方式保持位同步，接收端必須對所接收的數(shù)據(jù)流中的每一位進行正確的采樣，才能保證數(shù)據(jù)接收的正確性接收器和發(fā)送器要做的事情

1、識別各數(shù)據(jù)位每個時鐘的起止時刻,它也必須知道每個位的持續(xù)時間,以在適當?shù)臅r刻對傳輸線采樣,讀出每個bit。（位同步）

2、接收器的時鐘與發(fā)送器保持相同的頻率，以保證單位時間讀取的信號單元數(shù)相同，也即保證傳輸信號的準確性

同步問題細解當發(fā)送器與接收器的時鐘不完全一致準確時就會出現(xiàn)問題。假如偏移一個百分點(接收器的時鐘比發(fā)送器的快或慢1%),則第一次采樣將偏離位中央(位中央分別距位起始及位終止處0.5ms)0.01位時間(0.01ms)。在50次或更多次的采樣后,接收器將因在不正確的位時間采樣而出現(xiàn)錯誤(500.01=0.5ms)。對較小的定時誤差,這種差錯可能會推遲出現(xiàn),但只要發(fā)送器發(fā)送一個足夠長的位串并且發(fā)送器和接收器之間沒有同步機制,接收器與發(fā)送器就有可能出現(xiàn)失去同步。在數(shù)字通信中，發(fā)送器傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息，可能是每次發(fā)送一個字符，又可能是每次發(fā)送一個數(shù)據(jù)幀（大的數(shù)據(jù)塊）異步通信異步通信：發(fā)送方或接收方之一無需向?qū)Ψ桨l(fā)送時鐘同步信號（發(fā)送方和接收方采用獨立時鐘）異步通信特點：1）以字符為單位的數(shù)據(jù)傳輸并且以特殊的位作為標志，每個字符要附加1位起始位和1位停止位，以標記字符的開始和結束，此外還要附加1位奇偶校驗位2）數(shù)據(jù)傳輸過程中，字符可順序出現(xiàn)在比特流中，字符間的間隔時間是任意的；字符內(nèi)各個比特間的同步定時異步通信發(fā)送數(shù)據(jù)前必須進行約定的四個參數(shù)：波特率，奇偶校驗，字符長度，停止位長度同步通信同步通信：發(fā)送方和接收方的采樣時鐘是同一個，在相同的數(shù)據(jù)傳送速率下，發(fā)送端和接受端的通信頻率保持嚴格同步

1、外同步：接收端的同步信號事先由發(fā)送端送來；（應用：短距離的高速傳輸中，該時鐘信號可由專門的時鐘線路傳輸）

2、自同步：從數(shù)據(jù)信號波形中提取同步信號的方法－曼徹斯特編碼（應用：計算機網(wǎng)絡采用同步傳輸方式時，常將時鐘同步信號植入數(shù)據(jù)信號幀中，以實現(xiàn)接收器與發(fā)送器的時鐘同步）傳輸單位不是以單個字符作為單位，而是以一串數(shù)據(jù)傳輸根據(jù)同步通信規(guī)程，同步通信又分為面向字符的同步通信和面向bit流的同步通信面向字符的同步通信如何界定字符塊的開始和結束呢？數(shù)據(jù)塊由字符組成并以特殊的字符作為開始和結束標志，數(shù)據(jù)塊前加一個或兩個同步字符SYN用于數(shù)據(jù)塊的同步傳遞的是ASCII可顯示字符，字符集可采用ASCII或EBCDIC中不用的字符（比如控制字符），每個字符無需起始位和停止位典型的面向字符的同步通信規(guī)程BISYNC必須商議的參數(shù)：波特率，字符長度，奇偶校驗面向位流的同步通信在面向bit流的同步通信中，每個數(shù)據(jù)塊的頭部和尾部用一個或多個特殊的比特序列（）來標記數(shù)據(jù)塊的開始和結束，數(shù)據(jù)塊將作為比特流處理，而不作為字符流處理(透明傳輸，位插入法）典型的面向位流的同步通信規(guī)程是高級數(shù)據(jù)鏈路控制HDLC和同步數(shù)據(jù)鏈路控制SDLC規(guī)程雙方約定的參數(shù)：傳輸速率，CRC生成多項式RS232C標準機械特性：1)25針D型插座及相關的長、寬、高2)25PIN9PIN3)DTE端為maleDCE端為female電氣特性：邏輯0：＋12V，邏輯1：－12V最大傳輸距離15m最大傳輸速率<20Kbps功能和過程特性：發(fā)送數(shù)據(jù)前如何交互計算機與modem連接計算機與計算機的連接2.3多路復用無論是廣域網(wǎng)還是局域網(wǎng)，傳輸介質(zhì)的帶寬都會大于傳輸單一信號所需要的帶寬，為了有效利用傳輸系統(tǒng)，通常采用多路復用技術來同時攜帶多路信號來高效率地使用傳輸介質(zhì)多路復用類型2.3.1頻分多路復用通信線路的帶寬>單路信號帶寬，各路信號使用互不重疊的頻率范圍各路信號以不同的載波頻率進行調(diào)制，并且在各載波頻率之間留有一定的間隔使得各路信號帶寬不相互重疊，那么這些信號可以同時在介質(zhì)上傳輸（有線電視信號的傳輸）例：三級語音級的電話信道，每條語音級信道的有用帶寬限制在3100HZ左右，復用時，為每條信道分配4000HZ，相互之間隔離（隔離帶900HZ)FDM（微觀）2.3.2時分多路復用TDM每個信號按時間先后輪流交替使用單一信道，宏觀同時進行，微觀并行。對單一信道的交替使用可以按位、字節(jié)或塊等單位來進行一幀＝幀起始符＋信道1字符＋信道2字符＋…..＋信道n字符分類：同步時分多路復用STDM方法：復用器為每路分配固定的時間片，時間片組成幀（一個完整循環(huán)）

缺點：如果某個信道無數(shù)據(jù)，將造成信道資源的浪費異步時分多路復用示例每個時間片都攜帶信道號，增加了額外開銷（假設每幀3個時間片）總結：傳輸介質(zhì)與信道關系（多對多）2.4數(shù)據(jù)交換當數(shù)據(jù)到達中間節(jié)點，中間節(jié)點如何轉發(fā)數(shù)據(jù)分類：電路交換，報文交換，分組交換2.4.1電路交換缺點：1）用于建立連接的呼叫時間大大長于數(shù)據(jù)傳送時間2）通信帶寬不能充分利用，效率低優(yōu)點：實時性好，比較適用于信息量大、長報文，經(jīng)常使用的固定用戶之間的通信。虛電路交換將電路交換與分組交換結合虛電路連接的建立傳輸方發(fā)起連接請求，中間節(jié)點根據(jù)路徑信息建立交換表，在交換表內(nèi)，節(jié)點為連接建立一個虛電