第二章超鏈接課件

第二章數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)

2.1數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)

2.2傳輸介質(zhì)

2023/7/20計算機系計算機網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用基礎(chǔ)12023/7/20計算機系計算機網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用基礎(chǔ)2.1.1數(shù)據(jù)通信的基本模型計算機系統(tǒng)中數(shù)據(jù)信息以二進制形式表示，為了能夠傳遞和識別計算機二進制數(shù)據(jù)，必須將它轉(zhuǎn)換成某種隨時間變化的電信號或者光信號，信號是數(shù)據(jù)在傳輸過程中的物理表現(xiàn)形式.

如下圖彼此通信的兩個節(jié)點的通信模型。

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數(shù)據(jù)通信的基本模型22023/7/20計算機系計算機網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用基礎(chǔ)

返回發(fā)送節(jié)點和接收節(jié)點。發(fā)送方和接收方可以是計算機端系統(tǒng)，比如用戶使用的個人終端計算機系統(tǒng)，也可以是網(wǎng)絡(luò)中用于數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，比如路由器，它可以作為中間設(shè)備從一個節(jié)點接收數(shù)據(jù)，然后再將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至另外一個節(jié)點。發(fā)送器和接收器。發(fā)送器負責(zé)將發(fā)送節(jié)點準(zhǔn)備發(fā)送的數(shù)據(jù)（二進制比特序列）經(jīng)過不同的方式轉(zhuǎn)換成能夠在傳輸介質(zhì)中傳輸?shù)男盘?，并向傳輸介質(zhì)發(fā)送這些信號。接收器從傳輸介質(zhì)中接收信號，并負責(zé)將這些信號轉(zhuǎn)換成接收節(jié)點能夠識別的二進制數(shù)據(jù)，傳遞給接收節(jié)點。計算機網(wǎng)絡(luò)中，發(fā)送器和接收器的功能通常由網(wǎng)絡(luò)適配器（網(wǎng)卡）來完成。物理鏈路。物理鏈路由傳輸介質(zhì)和通信接口構(gòu)成，主要來負責(zé)信號發(fā)送、傳輸和接收。數(shù)據(jù)鏈路。數(shù)據(jù)鏈路由發(fā)送節(jié)點和接收節(jié)點通過軟件協(xié)議來實現(xiàn)。數(shù)據(jù)鏈路負責(zé)將要傳輸?shù)亩M制比特序列進行分組并根據(jù)協(xié)議要求插入一些控制信息后送上物理鏈路，通過解讀這些控制信息，完成節(jié)點之間不同需求的數(shù)據(jù)通信。3數(shù)據(jù)：數(shù)據(jù)是指描述物體的數(shù)字、字母或符號，有模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字數(shù)據(jù)之分。信號：信號是數(shù)據(jù)在傳輸過程中的物理表示形式，是用于傳輸?shù)碾娮?、光或電磁編碼，有模擬信號和數(shù)字信號之分。

數(shù)據(jù)是信息的載體，信息是數(shù)據(jù)的內(nèi)容和解釋，而信號是數(shù)據(jù)的編碼。模擬數(shù)據(jù)：幅值連續(xù)變化且可取無限多中間值的數(shù)據(jù)。如語音、圖象等。數(shù)字數(shù)據(jù)：幅值離散變化且不可取無限多中間值的數(shù)據(jù)。如整數(shù)、二進制數(shù)據(jù)等。模擬信號：幅度隨時間連續(xù)變化的電磁信號。如正弦交流信號，如圖2-2（a）。數(shù)字信號：幅度隨時間離散變化且固定的電磁信號。如矩形脈沖信號，如圖2-2（b）。2.1.2數(shù)據(jù)通信的有關(guān)概念2023/7/20計算機系計算機網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用基礎(chǔ)41.

信道：信道是傳輸信號的通路，一條傳輸線路上可以存在多個信道。

適合傳輸模擬信號的信道稱為模擬信道。

適合傳輸數(shù)字信號的信道稱為數(shù)字信道。2.從通信的雙方信息交互的方式來看，可以有以下三種基本方式：（1）單向通信：又稱為單工通信.（2）雙向交替通信：又稱為半雙工通信。（3）雙向同時通信：又稱為全雙工通信。2.1.2數(shù)據(jù)通信的有關(guān)概念5信道通信方式1——單工通信單工方式指通信信道是單向信道，數(shù)據(jù)信號僅沿一個方向傳輸，發(fā)送方只能發(fā)送不能接收，接收方只能接收而不能發(fā)送，任何時候都不能改變信號傳送方向。無線電廣播和電視都屬于單工通信。2023/7/20計算機系計算機網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用基礎(chǔ)6信道通信方式2

——半雙工通信半雙工通信是指信號可以沿兩個方向傳送，但同一時刻一個信道只允許單方向傳送，即兩個方向的傳輸只能交替進行，而不能同時進行。當(dāng)改變傳輸方向時，要通過開關(guān)裝置進行切換。半雙工信道適合于會話式通信。2023/7/20計算機系計算機網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用基礎(chǔ)7信道通信方式3

——全雙工通信全雙工通信是指數(shù)據(jù)可以同時沿相反的兩個方向作雙向傳輸。電話通話是全雙工通信。2023/7/20計算機系計算機網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用基礎(chǔ)83.通信信道的分類信道是信號傳輸?shù)耐ǖ?，包括傳輸媒體和通信設(shè)備。傳輸媒體可以是有形媒體，如電纜、光纖等，也可以是無形媒體，如傳輸電磁波的空間。信道可以按不同的方法分類：有線信道與無線信道；模擬信道與數(shù)字信道；專用信道和公用信道；有線信道與無線信道信道按所使用的傳輸介質(zhì)分類有線信道：使用有形的媒體作為傳輸介質(zhì)的信道稱之為有線信道。有線信道包括電話線、雙絞線、同軸電纜和光纜等；無線信道：以電磁波在空間傳播方式傳送信息的信道稱之為無線信道。無線信道包括無線電、微波、紅外線和衛(wèi)星通信信道等。模擬信道與數(shù)字信道按傳輸信號的類型分類模擬信道：能傳輸模擬信號的信道稱為模擬信道。語音信號是典型的模擬信號。數(shù)字信道：能傳輸離散數(shù)字信號的信道稱為數(shù)字信道。當(dāng)利用數(shù)字信道傳輸數(shù)字信號時不需要進行變換，通常需要進行數(shù)字編碼。專用信道和公用信道信道按使用方式分類專用信道：專用信道是一種連接于用戶設(shè)備之間的固定電路，它可以由用戶自己架設(shè)或向電信部門租用。公用信道：也稱公共交換信道，它是一種通過交換機轉(zhuǎn)接、為大量用戶提供服務(wù)的信道。2.1.3

數(shù)據(jù)通信的技術(shù)指標(biāo)數(shù)據(jù)傳輸速率誤碼率和誤比特率信道帶寬與信道容量131數(shù)據(jù)傳輸速率是描述數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的重要技術(shù)指標(biāo)之一.數(shù)據(jù)通信速率（傳輸速率）：指數(shù)據(jù)在信道中傳輸?shù)乃俣?。它分為兩種：碼元速率和信息速率。碼元速率RB：每秒中傳送的碼元數(shù)，單位為波特/秒（Baud/s），又稱為波特率；在數(shù)字通信系統(tǒng)中，由于數(shù)字信號是用離散值表示的，因此，代表不同離散值的基本波形就是一個碼元。在使用二進制編碼時，只有2種不同的碼元，一種代表0狀態(tài)，一種代表1狀態(tài)。信息速率Rb：每秒中傳送的信息量，單位為比特/秒（bit/s），又稱為比特率。數(shù)據(jù)通信速率對于一個用二進制表示的信號（兩級電平），每個碼元包含1個比特信息，其信息速率與碼元速率相等；對于一個用四進制表示的信號（四級電平），每個碼元包含了2個比特信息，因此，它的信息速率應(yīng)該是碼元速率的2倍。碼元速率和信息速率一般來說，對于采用M進制電平傳輸信號時，

信息速率和碼元速率之間的關(guān)系是：Rb=RBlog2M2誤碼率和誤比特率誤碼率和誤比特率是衡量數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)正常工作狀態(tài)下傳輸可靠性的重要參數(shù)。誤碼率是指二進制碼元在數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中被傳錯的概率，誤比特率是指在傳輸中出錯比特的概率。對一個實際的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，不能籠統(tǒng)的要求誤碼率越低越好，要根據(jù)實際要求提出指標(biāo)；因為在數(shù)據(jù)傳輸速率確定后，誤碼率越低，對數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)設(shè)備越復(fù)雜，造價越高。3信道帶寬與信道容量信道帶寬是指信道中傳輸?shù)男盘栐诓皇д娴那闆r下所占用的頻率范圍，通常稱為信道的通頻帶，單位用赫茲（Hz）表示。信道帶寬是由信道的物理特性所決定的。信道容量是指單位時間內(nèi)信道上所能傳輸?shù)淖畲蟊忍財?shù)---即極限傳輸能力，用信道的最大數(shù)據(jù)傳輸速率（bps）表示。當(dāng)傳輸?shù)男盘査俾食^信道的最大信號速率時，就會產(chǎn)生失真。理論上兩者是正比關(guān)系，帶寬越大，容量越高；實際上帶寬的無限增加并不能使容量無限增加，因為信道存在噪聲干擾，制約了帶寬增加。奈奎斯特公式和香農(nóng)公式:

奈奎斯特公式給出了無熱噪聲（熱噪聲是指由于信道中分子熱運動引起的噪聲，這里假定沒有熱噪聲）時信道帶寬對最大數(shù)據(jù)速率的限制，具體為：這里，W是信道的帶寬（以Hz為單位），而M表示M進制例如：對于帶寬為100MHZ的5類UDP，最高的數(shù)據(jù)速率是200Mbps;若M=4，則最高的數(shù)據(jù)速率是400Mbps;帶寬和容量之間的關(guān)系

19香農(nóng)公式香農(nóng)則進一步研究了受噪聲（服從高斯分布）干擾的信道的情況，給出了香農(nóng)公式：

這里，W是信道的帶寬，S表示信號功率，N為噪聲功率，S/N則為信噪比。

香農(nóng)公式中的S/N

為無量綱單位。如：S/N＝1000（即，信號功率是噪聲功率的1000倍）但是，當(dāng)討論信噪比（S/N）時，常以分貝（dB）為單位。公式如下：

SNR(信噪比，單位為dB)=10LG（S/N)

換算一下：S/N=10^(SNR/10)

例如：對于帶寬為3.1KHZ的標(biāo)準(zhǔn)電話信道，若信噪比為30dB（

即S/N=1000），因此有C=3100×log2（1001），則最高的數(shù)據(jù)速率是31Kbps;20香農(nóng)公式香農(nóng)定律指出-----------決定傳輸系統(tǒng)傳輸容量的兩個重要參數(shù)是傳輸系統(tǒng)的頻率寬度和傳輸信號與噪聲之比（信噪比）。信噪比是信號功率與混在信號中的噪聲功率的比值，信噪比越高意味著恢復(fù)后的信號質(zhì)量越好，同時也意味著需要用較少的中繼轉(zhuǎn)發(fā)器。香農(nóng)定律限定了一個傳輸系統(tǒng)的最大數(shù)據(jù)傳輸率。對于實際傳輸系統(tǒng)能夠達到的數(shù)據(jù)傳輸率，通常用吞吐量來表示，顯然傳輸系統(tǒng)的吞吐量要小于它的容量。21計算機網(wǎng)絡(luò)的帶寬是指網(wǎng)絡(luò)可通過的最高數(shù)據(jù)率，即每秒多少比特。描述帶寬也常常把“比特/秒”省略。例如，帶寬是10M，實際上是10Mb/s。這里的M是106。計算機網(wǎng)絡(luò)的帶寬什么是寬帶？寬帶線路：可通過較高數(shù)據(jù)率的線路。寬帶是相對的概念，并沒有絕對的標(biāo)準(zhǔn)。在目前，對于用戶接入到因特網(wǎng)的用戶線來說，每秒傳送幾個兆比特就可以算是寬帶速率。并行通信：數(shù)據(jù)以成組的方式在多個并行信道上同時進行傳輸。并行通信的優(yōu)點是速度快，但發(fā)端與收端之間有若干條線路，導(dǎo)致費用高，僅適合于近距離和高速率的通信。2.1.4串/并行通信2.1.4串/并行通信串行通信：數(shù)據(jù)流以串行方式在一條信道上傳輸串行通信的優(yōu)點是收、發(fā)雙方只需要一條傳輸信道，易于實現(xiàn)，成本低，但速度比較低。2.1.5信號的傳輸方式1

——頻帶（寬帶）傳輸在實現(xiàn)遠距離通信時，經(jīng)常借助于電話線路，此時就需要利用頻帶傳輸方式。頻帶傳輸：數(shù)字數(shù)據(jù)利用模擬信道的一段頻帶進行傳輸。是通過一種基于某一頻率連續(xù)震蕩的電磁波作為載波，然后使用不同的調(diào)制技術(shù)將計算機產(chǎn)生的二進制序列（數(shù)字數(shù)據(jù)）加載到這個載波上形成傳輸信號（模擬信號）進行傳輸。調(diào)制和解調(diào)：進行數(shù)字信號和模擬信號的轉(zhuǎn)換。數(shù)字數(shù)據(jù)模擬化的方法---調(diào)制；將已調(diào)制信號還原為原來的數(shù)字數(shù)據(jù)的逆過程，濾掉載波，得到原始數(shù)據(jù)-解調(diào)；這種完成

調(diào)制和解調(diào)功能的設(shè)備我們稱之為調(diào)制解調(diào)器（Modem）。26數(shù)字數(shù)據(jù)的調(diào)制方式由于模擬信號是具有一定頻率的連續(xù)的載波波形，可以用三角函數(shù)表示：Acos(2πft+φ)；A表示幅度，f表示頻率，φ表示相位。根據(jù)3個不同參數(shù)的變化，可以表示特定的數(shù)字信號0或1，實現(xiàn)調(diào)制的過程。通過載波傳輸計算機數(shù)據(jù)可以采用多種調(diào)制技術(shù)，最基本的調(diào)制技術(shù)包括：幅移鍵控（AmplitudeShiftKeying，ASK）、頻移鍵控（FrequencyShiftKeying，F(xiàn)SK）相移鍵控（PhaseShiftKeying，PSK).27幅移鍵控、頻移鍵控和相移鍵控幅移鍵控ASK（AmplitudeShiftKeying）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)f和φ恒定。頻移鍵控FSK（FrequencyShiftKeying）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。28幅移鍵控、頻移鍵控和相移鍵控相移鍵控PSK（PhaseShiftKeying）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f不變。PSK包括兩種類型：絕對調(diào)相:使用相位的絕對值，φ為0表示數(shù)字信號“1”，、φ為π表示數(shù)字信號“0”。相對調(diào)相:使用相位的相對偏移值，當(dāng)數(shù)字數(shù)據(jù)為0時，相位不變化，而數(shù)字數(shù)據(jù)為1時，相位要偏移π。29數(shù)字數(shù)據(jù)的調(diào)制示例302.1.5信號的傳輸方式2——基帶傳輸基帶傳輸更適用于短距離的數(shù)據(jù)傳輸，是計算機網(wǎng)絡(luò)中最基本最主要的一種傳輸方式，大部分LAN和許多WAN都是使用基帶傳輸。如企業(yè)和校園網(wǎng)內(nèi)部節(jié)點之間的數(shù)據(jù)傳輸、計算機主機和打印機外部設(shè)備間的數(shù)據(jù)傳輸?shù)??；鶐鬏敚簲?shù)字數(shù)據(jù)使用數(shù)字傳輸信號進行傳輸。就是直接利用數(shù)字傳輸技術(shù)傳輸計算機產(chǎn)生的原始二進制數(shù)據(jù)，由于省去了對原始數(shù)據(jù)的調(diào)制和解調(diào)過程，基帶傳輸比寬帶傳輸實現(xiàn)簡單且設(shè)備費用較低。編碼解碼技術(shù)：基帶傳輸一般需要將數(shù)字數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字傳輸信號再進行傳輸，即編碼解碼，通過編碼解碼器實現(xiàn)-----（Codec）。31數(shù)字數(shù)據(jù)的編碼數(shù)字數(shù)據(jù)在傳輸之前，需要進行數(shù)字編碼。編碼有兩種相關(guān)的概念：信源（信息）編碼：主要任務(wù)是對計算機中的字符或多媒體信息進行數(shù)字化處理和數(shù)字壓縮處理，解決數(shù)據(jù)信息的壓縮和存儲問題；信道（數(shù)字）編碼：主要任務(wù)是將計算機產(chǎn)生的數(shù)據(jù)經(jīng)過處理轉(zhuǎn)換成可以在傳輸介質(zhì)上傳輸?shù)臄?shù)字信號，解決數(shù)字信號的傳輸問題。32數(shù)字數(shù)據(jù)的編碼在基帶傳輸中提到的編碼則是指信道編碼，編碼的目的是使數(shù)字信號可以承載二進制序列數(shù)據(jù)。數(shù)字數(shù)據(jù)的編碼方式有三種：不歸零編碼（Non-ReturntoZero，NRZ）曼徹斯特編碼（Manchester）差分曼徹斯特編碼（DifferenceManchester）33數(shù)字數(shù)據(jù)的編碼不歸零編碼：是最簡單的編碼方式，以高電平表示比特“0”，低電平代表比特“1”。曼徹斯特編碼：以電平的變化表示比特“0”或“1”，即以電平由高到低的跳變表示比特“0”，并以電平由低到高的跳變表示比特“1”。差分曼徹斯特編碼：是曼徹斯特編碼的一種改進形式，其不同之處在于每個信號周期的中間跳變只用來提供時鐘同步信號，而用每個信號位的起始處有無跳變來表示“0”或“1”。34數(shù)字數(shù)據(jù)編碼的示例35補充：

模擬數(shù)據(jù)的調(diào)制模擬數(shù)據(jù)的基帶信號具有比較低的頻率，不宜直接在信道中傳輸，需要對信號進行調(diào)制，將信號搬移到適合信道傳輸?shù)念l率范圍內(nèi)，接收端將接收的已調(diào)信號再搬回到原來信號的頻率范圍內(nèi)，恢復(fù)成原來的消息，比如無線電廣播。補充：模擬數(shù)據(jù)的編碼脈沖編碼調(diào)制PCM是模擬數(shù)據(jù)數(shù)字化的主要方法。PCM技術(shù)的典型應(yīng)用是語音數(shù)字化。在發(fā)送端通過PCM編碼器將語音數(shù)據(jù)變換為數(shù)字化的語音信號，通過通信信道傳送到接收方，接收方再通過PCM解碼器還原成模擬語音信號。數(shù)字化語音數(shù)據(jù)傳輸速率高、失真小，可以存儲在計算機中，進行必要的處理。PCM編碼的典型應(yīng)用PCM的工作原理脈沖編碼調(diào)制包括三部分：采樣、量化和編碼。采樣：每隔一定的時間間隔，采集模擬信號的瞬時電平值做為樣本，表示模擬數(shù)據(jù)在某一區(qū)間隨時間變化的值。量化：量化是將取樣樣本幅度按量化級決定取值的過程。量化級可以分為8級、16級，或者更多的量化級，這取決于系統(tǒng)的精確度要求。編碼：編碼是用相應(yīng)位數(shù)的二進制代碼表示量化后的采樣樣本的量級。PCM的工作過程采樣量化編碼幅度幅度..011010001010010110001010011...模擬數(shù)據(jù)數(shù)字信號量化級+127-1270121.5124.4126.2124.6123.2122124125125123樣本幅度值量化取整量化值編碼采樣話音信號PCM的數(shù)據(jù)傳輸速率PCM用于數(shù)字化語音系統(tǒng)，將聲音分為128個量化級，采用7位二進制編碼表示，再使用1個比特進行差錯控制，采樣速率8000次／秒，因此，一路話音的數(shù)據(jù)傳輸速率為8×8000bps＝64kbps。2.1.6數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐椒绞桨l(fā)送端與接收端進行通信交換數(shù)據(jù)，需要有高度的協(xié)同動作，速率，比特持續(xù)時間和間隔都必須相同，這就是同步問題。同步就是要接收方按照發(fā)送方發(fā)送的每個碼元/比特起止時刻和速率來接收數(shù)據(jù)。實現(xiàn)收發(fā)之間的同步技術(shù)是數(shù)據(jù)傳輸中的關(guān)鍵技術(shù)之一，通常使用的同步技術(shù)有兩種：異步方式同步方式1.異步傳輸方式在異步傳輸方式中，每傳送1個字符（7位或8位）都要在每個字符碼前加1個起始位，以表示字符代碼的開始，在字符代碼和校驗碼后面加1或2個停止位，表示字符結(jié)束。接收方根據(jù)起始位和停止位來判斷一個新字符的開始。從而起到通信雙方的同步作用。容易實現(xiàn)，但每傳輸一個字符都需要多使用2-3位，適合低速通信。2.同步傳輸方式同步傳輸方式的信息格式是一組字符或一個二進制位組成的數(shù)據(jù)塊（幀）。對這些數(shù)據(jù)，不需要附加起始位和停止位，而是在發(fā)送一組字符或數(shù)據(jù)塊之前先發(fā)送一個同步字符SYN（以01101000表示）或一個同步字節(jié)（01111110），用于接收方進行同步檢測，從而使收發(fā)雙方進入同步狀態(tài)。在同步字符或字節(jié)之后，可以連續(xù)發(fā)送任意多個字符或數(shù)據(jù)塊，發(fā)送數(shù)據(jù)完畢后，再使用同步字符或字節(jié)來標(biāo)識整個發(fā)送過程的結(jié)束。同步傳輸方式同步方式將整個字符數(shù)組作為一個單位傳送，且附加位又少，提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)男?。所以一般用在高速傳輸?shù)據(jù)的系統(tǒng)中，比如計算機之間的數(shù)據(jù)通信。在同步通信中，要求收發(fā)雙方之間的時鐘嚴格的同步。3.同步傳輸中的位同步使用同步字符或同步字節(jié)，只是用于同步接收數(shù)據(jù)幀，只有保證了接收端接收的每一個比特都與發(fā)送端保持一致，接收方才能正確的接收數(shù)據(jù)，這就要使用位同步的方法。對于位同步，可以使用一個額外的專用信道發(fā)送同步時鐘保持雙方同步，也可以使用編碼技術(shù)將時鐘編碼到數(shù)據(jù)中，接收端接收數(shù)據(jù)的同時就獲取到同步時鐘。2.1.7數(shù)據(jù)交換技術(shù)通信子網(wǎng)的交換方式：電路交換存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換技術(shù)三種：電路交換報文交換分組交換共享信道2.1.8

信道復(fù)用技術(shù)

復(fù)用(multiplexing)是通信技術(shù)中的基本概念。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)2023/7/20計算機系計算機網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用基礎(chǔ)信道復(fù)用技術(shù)信道復(fù)用技術(shù)能夠提高傳輸系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸率。常用的信道復(fù)用技術(shù)有：頻分多路復(fù)用（FDM）：當(dāng)信道帶寬大于一路信號的傳輸需求時，將信道總頻帶分成若干個子信道，對多路信號用不同的載波調(diào)制，同時在信道中并行傳輸。此時，多個用戶在同一時間占用不同的帶寬資源。它基于模擬信號傳輸。頻帶傳輸常用。時分多路復(fù)用（TDM）：當(dāng)信道速率大于一路信號的傳輸需求時，將信道工作時間分成若時隙，不同時隙可傳輸來自不同用戶的信號。若各時隙固定分配給不同用戶，稱同步DTDM；如果是動態(tài)分配則稱為異步STDM。TDM的實質(zhì)是使多個用戶在不同時間占用相同的帶寬資源，即分時共享。它基于數(shù)字傳輸?；鶐鬏敵Ｓ?。波分復(fù)用：即光的頻分復(fù)用，基于光纖通信。碼分復(fù)用：又稱為碼分多址CDMA

。返回491.頻分多路復(fù)用FDMFDM是把信道的可用頻帶分成多個互不交疊的頻段（帶），每個信號占其中一個頻段。接收時用適當(dāng)?shù)臑V波器分離出不同信號，分別進行解調(diào)接收。頻分復(fù)用FDM

(FrequencyDivisionMultiplexing)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頻帶。頻分復(fù)用的所有用戶在同樣的時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）。頻率時間頻率1頻率2頻率3頻率4頻率52.時分多路復(fù)用TDM時分多路復(fù)用TDM是按傳輸信號的時間進行分割的，它使不同的信號在不同時間內(nèi)傳送，即將整個傳輸時間分為許多時間間隔（時隙），每個時間片被一路信號占用。TDM又分為同步時分復(fù)用（SynchronousTimeDivisionMultiplexing，STDM）和異步時分復(fù)用（AsynchronousTimeDivisionMultiplexing，ATDM）。

時分復(fù)用TDM

(TimeDivisionMultiplexing)時分復(fù)用則是將時間劃分為一段段等長的時分復(fù)用幀（TDM幀）。每一個時分復(fù)用的用戶在每一個TDM幀中占用固定序號的時隙。每一個用戶所占用的時隙是周期性地出現(xiàn)（其周期就是TDM幀的長度）。TDM信號也稱為等時(isochronous)信號。時分復(fù)用的所有用戶是在不同的時間占用同樣的頻帶寬度。時分復(fù)用頻率時間BCDBCDBCDBCDAAAAA在

TDM

幀中的位置不變TDM幀TDM幀TDM幀TDM幀…TDM幀時分復(fù)用頻率時間CDCDCDAAAABBBBCDB在

TDM

幀中的位置不變TDM幀TDM幀TDM幀TDM幀…TDM幀課件制作人：謝希仁時分復(fù)用頻率時間BDBDBDAAAABCCCCDC在

TDM

幀中的位置不變TDM幀TDM幀TDM幀TDM幀…TDM幀課件制作人：謝希仁時分復(fù)用頻率時間BCBCBCAAAABCDDDDD在TDM幀中的位置不變TDM幀TDM幀TDM幀TDM幀…TDM幀課件制作人：謝希仁時分復(fù)用可能會造成

線路資源的浪費ABCDaabbcdbcattttt4個時分復(fù)用幀#1④③②①acbcd時分復(fù)用#2#3#4用戶使用時分復(fù)用系統(tǒng)傳送計算機數(shù)據(jù)時，由于計算機數(shù)據(jù)的突發(fā)性質(zhì)，用戶對分配到的子信道的利用率一般是不高的。課件制作人：謝希仁3.波分多路復(fù)用WDMWDM主要用于全光纖網(wǎng)組成的通信系統(tǒng)。波分復(fù)用就是光的頻分復(fù)用?？梢宰龅绞褂靡桓饫w來同時傳輸多個頻率很接近的光載波信號,提高了光纖的傳輸能力。一根光纖上復(fù)用80路或更多路數(shù)的光載波信號，被稱為“密集波分復(fù)用”DWDM(DenseWavelengthDivisionMultiplexing)。波分多路復(fù)用WDM4.碼分多路復(fù)用碼分多路復(fù)用又稱為碼分多址CDMA(CodingDivisionMultiplexingAccess)。CDMA也是一種共享信道的方法，每個用戶可在同一時間使用同樣的頻帶進行通信，但使用基于碼型的分割信道方法，即每個用戶分配一個地址碼，各個碼型互不重疊，通信各方之間不會相互干擾，且抗干擾能力強。2.2傳輸介質(zhì)計算機網(wǎng)絡(luò)傳輸媒體：有線：雙絞線屏蔽雙絞線STP(ShieldedTwistedPair)無屏蔽雙絞線UTP(UnshieldedTwistedPair)

同軸電纜50

同軸電纜75

同軸電纜光纜無線：無線電波、微波、衛(wèi)星或紅外線。621.雙絞線雙絞線是由一對或多對絕緣銅導(dǎo)線組成，為了減少信號傳輸中串?dāng)_及電磁干擾（EMI）影響的程度，通常將這些線按一定的密度互相纏繞在一起。在局域網(wǎng)中一般也采用雙絞線作為傳輸媒體。雙絞線可分為非屏蔽雙絞線UTP（UnshieldedTwistedPair）和屏蔽雙絞線STP（ShieldedTwistedPair）。63雙絞線64雙絞線的分類l類UTP：主要用于電話連接，通常不用于數(shù)據(jù)傳輸。2類UTP：通常用在程控交換機和告警系統(tǒng)。ISDN和T1/E1數(shù)據(jù)傳輸也可以采用2類電纜，2類線的最高帶寬為1MHz。3類UTP：又稱為聲音級電纜，是一類廣泛安裝的雙絞線。3類UTP的阻抗為100歐姆，最高帶寬為16MHz，適合于10Mbps雙絞線以太網(wǎng)和4Mbps令牌環(huán)網(wǎng)的安裝，也能運行16Mbps的令牌環(huán)網(wǎng)。65雙絞線的分類4類UTP：最大帶寬為20MHz，其它特性與3類UTP完全一樣，能更穩(wěn)定的運行16Mbps令牌環(huán)網(wǎng)。5類UTP：又稱為數(shù)據(jù)級電纜，質(zhì)量最好。它的帶寬為100MHz，能夠運行100Mbps以太網(wǎng)和FDDI，5類UTP的阻抗為100歐姆。5類UTP目前已被廣泛的應(yīng)用。6類UTP：是一種新型的電纜，最大帶寬可以達到1000MHz，適用于低成本的高速以太網(wǎng)的骨干線路。網(wǎng)線的制作實驗一662.同軸電纜(CoaxialCable)同軸電纜是由繞同一軸線的兩個導(dǎo)體所組成，即內(nèi)導(dǎo)體（銅芯導(dǎo)線）和外導(dǎo)體(屏蔽層)，外導(dǎo)體的作用是屏蔽電磁干擾和輻射，兩導(dǎo)體之間用絕緣材料隔離。同軸電纜具有較高的帶寬和極好的抗干擾特性。外導(dǎo)體屏蔽層絕緣層絕緣保護套層內(nèi)導(dǎo)體同軸電纜67同軸電纜常用同軸電纜的型號和應(yīng)用如下：阻抗為50歐姆的粗纜RG-8或RG-11，用于粗纜以太網(wǎng)；阻抗為50歐姆的細纜RG-58A/U或C/U，用于細纜以太網(wǎng)；阻抗為75歐姆的電纜RG-59，用于有線電視CATV。

683.光導(dǎo)纖維(FiberOptics)光纖是一種由石英玻璃纖維或塑料制成的，直徑很細，能傳導(dǎo)光信號的媒體。光纖由一束玻璃芯組成，它的外面包了一層折射率較低的反光材料，稱為覆層。由于覆層的作用，在玻璃芯中傳輸?shù)墓庑盘枎缀醪粫母矊又姓凵涑鋈?。這樣當(dāng)光束進入光纖中的芯線后，可以減少光通過光纜時的損耗，并且在芯線邊緣產(chǎn)生全反射，使光束曲折前進。69光纖玻璃封套塑料外套玻璃內(nèi)芯玻璃內(nèi)芯塑料外套玻璃封套外殼70光纖的工作原理高折射率(纖芯)低折射率(包層)光線在纖芯中傳輸?shù)姆绞绞遣粩嗟厝瓷湔n件制作人：謝希仁光纖的特點光纜中的光源可以是發(fā)光二極管LED或注入式激光二極管ILD。在光纜的兩端都要有一個裝置來完成光信號和電信號的轉(zhuǎn)換。光纜的優(yōu)點是信號的損耗小、頻帶寬、傳輸率高，從l00Mbps到l000Mbps，甚至更高，且不受外界電磁干擾。另外，由于它本身沒有電磁輻射，所以它傳輸?shù)男盘柌灰妆桓`聽，保密性能好。但是它的成本高并且連接技術(shù)比較復(fù)雜。光纜主要用于長距離的數(shù)據(jù)傳輸和網(wǎng)絡(luò)的主干線。72多模光纖和單模光纖根據(jù)使用的光源和傳輸模式，光纖可分為多模光纖和單模光纖。多模光纖采用發(fā)光二極管產(chǎn)生可見光作為光源，定向性較差。當(dāng)光纖芯線的直徑比光波波長大很多時，由于光束進入芯線中的角度不同傳播路徑也不同，這時光束是以多種模式在芯線內(nèi)不斷反射而向前傳播。多模光纖的傳輸距離一般在2km以內(nèi)。73多模光纖和單模光纖單模光纖采用注人式激光二極管作為光源，激光的定向性強。單模光纖的芯線直徑一般為幾個光波的波長，當(dāng)激光束進人玻璃芯中的角度差別很小時，能以單一的模式無反射地沿軸向傳播。74輸入脈沖輸出脈沖單模光纖多模光纖與單模光纖輸入脈沖輸出脈沖多模光纖課件制作人：謝希仁光纖的規(guī)格光纖類型玻璃芯（微米）覆層（微米）62.5/12562.512550/12550.0125100/140100.01408.3/1258.3125光纖的規(guī)格通常用玻璃芯與覆層的直徑比值來表示，其中8.3/125的光纖只用于單模光纖。單模光纖的傳輸率較高，但比多模光纖更難制造，