第三章數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)課件

第四章數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)第四章數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)基本概念通信系統(tǒng)的分類按照傳輸介質(zhì)不同，分為有線通信和無(wú)線通信兩大類按照所傳輸?shù)南?，分為模擬通信、數(shù)字通信和數(shù)據(jù)通信數(shù)據(jù)通信的定義依照通信協(xié)議，利用數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)在兩個(gè)功能單元之間傳遞數(shù)據(jù)信息。（P71）基本概念通信系統(tǒng)的分類數(shù)據(jù)通信的特點(diǎn)數(shù)據(jù)通信實(shí)現(xiàn)的是機(jī)與機(jī)之間的通信。數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性和可靠性要求高。傳輸速率高。通信持續(xù)時(shí)間差異較大。數(shù)據(jù)通信具有靈活的接口能力。數(shù)據(jù)通信的特點(diǎn)數(shù)據(jù)通信實(shí)現(xiàn)的是機(jī)與機(jī)之間的通信。數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型主要原理：是通過(guò)某種類型的介質(zhì)把數(shù)據(jù)從一個(gè)地點(diǎn)向另一個(gè)地點(diǎn)傳送。DTE DCE DCE DTE傳輸控制器數(shù)據(jù)I/O設(shè)備數(shù)據(jù)電路終端設(shè)備計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通信控制器數(shù)據(jù)電路終端設(shè)備信道數(shù)據(jù)電路數(shù)據(jù)鏈路圖4.1數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的一般模型數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型主要原理：是通過(guò)某種類型的介質(zhì)把數(shù)據(jù)從一個(gè)相關(guān)名詞數(shù)據(jù)終端設(shè)備DTE是數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的輸入和輸出設(shè)備，主要完成數(shù)據(jù)的輸入、數(shù)據(jù)處理和存儲(chǔ)以及通信控制等功能。數(shù)據(jù)電路終端設(shè)備DCE是數(shù)據(jù)信號(hào)的變換設(shè)備，其作用是在傳輸網(wǎng)絡(luò)能提供的信道特征和質(zhì)量的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)正確的數(shù)據(jù)傳輸，并實(shí)現(xiàn)收發(fā)之間的同步。傳輸信道TC也叫傳輸媒介，是兩地間傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)的通路。有專用線路和交換線路之分。相關(guān)名詞數(shù)據(jù)終端設(shè)備DTE相關(guān)名詞數(shù)據(jù)電路DC是指在線路或信道上加接上信號(hào)變換設(shè)備之后形成的二進(jìn)制比特流通路，由TC加上DCE構(gòu)成的。數(shù)據(jù)鏈路DL是指按照信息的特定方式進(jìn)行操作的兩個(gè)或兩個(gè)以上的終端裝置與互連線路的一種組合體。相關(guān)名詞數(shù)據(jù)電路DC數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的質(zhì)量指標(biāo)數(shù)據(jù)通信的基本目的是及時(shí)準(zhǔn)確地完成傳遞、交換信息的任務(wù)，因此，在衡量和評(píng)價(jià)一個(gè)通信系統(tǒng)的質(zhì)量指標(biāo)時(shí)，可以從有效性和可靠性兩個(gè)方面來(lái)考慮。有效性：是指在給定信道內(nèi)所傳送信息量的大小。可靠性：是指在給定信道內(nèi)接收到的信息的可靠程度。數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的質(zhì)量指標(biāo)數(shù)據(jù)通信的基本目的是及時(shí)準(zhǔn)確地完成傳遞通信信號(hào)與介質(zhì)數(shù)字信號(hào)與物理信號(hào)的對(duì)應(yīng)基帶信號(hào)與頻帶信號(hào)基帶信號(hào)的碼型單極不歸零碼單極歸零碼雙極性歸零碼雙極性非歸零碼雙向脈沖編碼通信信號(hào)與介質(zhì)數(shù)字信號(hào)與物理信號(hào)的對(duì)應(yīng)通信介質(zhì)的定義又稱傳輸媒介，是通信傳輸系統(tǒng)中發(fā)方與收方之間的物理路徑，也是數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的重要組成部分之一。（P80）通信介質(zhì)的定義又稱傳輸媒介，是通信傳輸系統(tǒng)中發(fā)方與收方之間的常見(jiàn)的通信介質(zhì)——雙絞線將一對(duì)絕緣線紐絞在一起，任意擰成螺旋形就構(gòu)成了雙絞線，見(jiàn)圖4.6。擰在一起的原因是為了減少外部的干擾和對(duì)串音的敏感。雙絞線的優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格較便宜，使用方便、安裝容易，因此常作用戶與本地中心站間及中心站與中心站間的連線。雙絞線根據(jù)其有無(wú)屏蔽層可分為非屏蔽雙絞線（UTP：UnshieldedTwistedPair）和屏蔽雙絞線（STP：ShieldedTwistedPair）兩種。常見(jiàn)的通信介質(zhì)——雙絞線將一對(duì)絕緣線紐絞在一起，任意擰成螺旋常見(jiàn)的通信介質(zhì)——同軸電纜同軸電纜：由不對(duì)稱的同軸管構(gòu)成的一種通信回路，其內(nèi)導(dǎo)體是一銅質(zhì)芯線，外面包有絕緣層和網(wǎng)狀編織物的外導(dǎo)體屏蔽層，最外面是塑料保護(hù)外層。同軸電纜按其阻抗特性來(lái)分主要有三大類，即50Ω、75Ω和93Ω。常見(jiàn)的通信介質(zhì)——同軸電纜同軸電纜：由不對(duì)稱的同軸管構(gòu)成的一常見(jiàn)通信介質(zhì)——光纖又稱光導(dǎo)纖維，通常由非常透明的石英玻璃拉成細(xì)絲狀，是一根很細(xì)的、可彎曲的、能傳導(dǎo)光束的介質(zhì)。其物理結(jié)構(gòu)和同軸電纜相似，但是沒(méi)有網(wǎng)狀屏蔽層。中心是玻璃纖芯，芯外面包圍著一層折射率比芯低的玻璃封套，又叫包層，再外面是一層薄的塑料外殼，用來(lái)保護(hù)玻璃封套。塑料制成的外殼可以吸收光線，防止串音，保護(hù)外層表面；透明玻璃制成的纖芯和包層可使光線沿著纖芯傳播，并在它們之間的接觸面上進(jìn)行光的反射。纖芯的折射率要高于包層的，以保證光線在纖芯中傳輸時(shí)比在包層中慢，這樣就使從纖芯向包層傳送的光波能被反射回纖芯，并沿光纖傳播。常見(jiàn)通信介質(zhì)——光纖又稱光導(dǎo)纖維，通常由非常透明的石英玻璃拉光纖的特性光纖的傳輸原理是利用光導(dǎo)纖維傳遞光脈沖來(lái)完成通信，目前廣泛應(yīng)用的光纖分為兩類，一類是單模光纖，一類是多模光纖。從傳輸特性等分析，無(wú)論何種光纖，都有以下共同特點(diǎn)：①傳輸頻帶寬，速率高。光纖通信帶寬高達(dá)25000～30000GHz，故通信容量大；②傳輸損耗低，傳輸距離遠(yuǎn)。由于光纖的損耗明顯低于同軸線的明線，故中繼距離較長(zhǎng)，可在幾十公里以上的距離中以G級(jí)的高速率傳輸數(shù)據(jù)，；對(duì)遠(yuǎn)距離傳輸特別經(jīng)濟(jì)；③抗雷電和電磁的干擾性好。主要因?yàn)楣饧炔粫?huì)受到電磁場(chǎng)干擾又不會(huì)幅射電磁能量，同時(shí)由于其抽頭困難，故可用在有大電流脈沖干擾的環(huán)境，具有良好的光電隔離效果；④保密性好，不易被竊聽(tīng)或截獲數(shù)據(jù)；⑤傳輸?shù)恼`碼率很低，可靠性高；⑥體積小、重量輕。這對(duì)于現(xiàn)有電纜管道已擁塞不堪的狀況特別有利。⑦光纖的缺點(diǎn)是接續(xù)困難，光接口還比較昂貴。光纖的特性光纖的傳輸原理是利用光導(dǎo)纖維傳遞光脈沖來(lái)完成通信，常見(jiàn)通信介質(zhì)——電磁波無(wú)線傳輸介質(zhì)：無(wú)線傳輸介質(zhì)是利用可以穿越外太空的大氣電磁波來(lái)傳輸信號(hào)的。由于無(wú)線信號(hào)不需要物理的媒體，它可以克服線纜限制引起的不便，解決某些布線有困難的區(qū)域聯(lián)網(wǎng)問(wèn)題。無(wú)線傳輸介質(zhì)具有不受地理?xiàng)l件的限制、建網(wǎng)速度快等特點(diǎn)，目前應(yīng)用于計(jì)算機(jī)無(wú)線通訊的手段主要有無(wú)線電短波、超短波、微波、紅外線、激光以及衛(wèi)星通信等。常見(jiàn)通信介質(zhì)——電磁波無(wú)線傳輸介質(zhì)：無(wú)線傳輸介質(zhì)是利用可以穿信息的傳輸方式通信方式通信線路可由一個(gè)或多個(gè)信道組成，根據(jù)信道的多少和在某一時(shí)間內(nèi)信息傳輸?shù)姆较?，可有三種通信方式。單工通信、半雙工通信、全雙工通信。信息的傳輸方式通信方式信息的傳輸方式并行傳輸是指數(shù)字信號(hào)以成組的方式在多個(gè)并行信道上傳輸，通常是將構(gòu)成一個(gè)字符代碼的幾位(如7單位或8單位碼)都在同一個(gè)時(shí)鐘節(jié)拍上發(fā)送出去，因此需要多個(gè)并排的信道。并行傳輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)在于傳送速率高，發(fā)收雙方間不存在字符同步的問(wèn)題；缺點(diǎn)是需要多個(gè)并行信道，增加了設(shè)備的成本，而且并行線路間的電平相互干擾也會(huì)影響傳輸質(zhì)量。信息的傳輸方式并行傳輸信息的傳輸方式串行傳輸就是將比特流逐位在一條信道上傳送，由于數(shù)據(jù)流是串行的，必須解決收發(fā)雙方如何保持碼組或字符同步的問(wèn)題，否則，在接收方將無(wú)法正確區(qū)分每一個(gè)碼字，這樣，會(huì)使傳輸過(guò)來(lái)的信息變?yōu)橐淮翢o(wú)意義的比特流。相對(duì)于并行傳輸，串行傳輸?shù)男实?，但由于只有一條信道，減少了設(shè)備的成本，且易于實(shí)現(xiàn)，因此，是目前計(jì)算機(jī)通信采取的一種主要方式。信息的傳輸方式串行傳輸同步方法同步方法是從可靠性角度來(lái)考慮數(shù)字信息傳輸?shù)?。目前所采用的同步方式有兩種，一種叫做異步傳輸方式，一種叫做同步傳輸方式。異步傳輸方式又稱起止式同步方式，它是以字符為單位進(jìn)行同步的，且每一字符的起始時(shí)刻可以為任意。為了給接收端提供一個(gè)字符開(kāi)始和結(jié)尾的信息，在每個(gè)字符前設(shè)置“起”信號(hào)和在結(jié)尾處設(shè)置“止”信號(hào)。在異步傳輸方式中，字符可以被單獨(dú)發(fā)送或連續(xù)發(fā)送，字符與字符的間隔期間可以連續(xù)發(fā)送“1”狀態(tài)，而且當(dāng)不傳字符時(shí)，不要求收發(fā)時(shí)鐘同步，而僅在傳輸字符時(shí)，收發(fā)時(shí)鐘才需在字符的每一位上均同步。同步的具體過(guò)程是：若發(fā)端有信息要發(fā)送時(shí)，即將自己從不傳信息的平時(shí)態(tài)轉(zhuǎn)到起始態(tài)，接收端檢測(cè)出這種極性改變時(shí)，就利用該極性的反轉(zhuǎn)啟動(dòng)接收時(shí)鐘以實(shí)現(xiàn)收發(fā)時(shí)鐘的同步。同理，接收端一旦收到終止位，就將定時(shí)器復(fù)位以準(zhǔn)備接收下一個(gè)字符。同步傳輸方式是以固定的時(shí)鐘節(jié)拍來(lái)串行的發(fā)送數(shù)字信號(hào)的一種方法。在數(shù)字信息流中，各碼元的寬度相同且字符間無(wú)間隙。為使接收方能夠從連續(xù)不斷的數(shù)據(jù)流中正確區(qū)分出每個(gè)比特，則需首先建立收發(fā)方的同步時(shí)鐘。同步方法同步方法是從可靠性角度來(lái)考慮數(shù)字信息傳輸?shù)?。目前所采?fù)用方式復(fù)用的概念是從提高通信的有效性角度提出來(lái)的，其主要目的是為了有效地利用帶寬。復(fù)用的原理從其本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，只有頻分多路復(fù)用(FDM：FrequencyDivisionMultip