第2章數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識(shí)課件

2023/9/211第2章數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)2.1數(shù)據(jù)通信的基本概念2.2信道及其主要特征2.3傳輸介質(zhì)2.4數(shù)據(jù)編碼技術(shù)2.5多路復(fù)用技術(shù)2.6數(shù)據(jù)交換技術(shù)2.7差錯(cuò)控制及檢錯(cuò)2023/8/61第2章數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)2.1數(shù)據(jù)通信的2023/9/212第2章數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)學(xué)習(xí)要求：1.掌握計(jì)算機(jī)通信中信息、數(shù)據(jù)與信號(hào)的基本概念，掌握數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)，以及數(shù)據(jù)通信的基本過(guò)程；2.掌握數(shù)據(jù)通信的主要技術(shù)指標(biāo)：傳輸速率、誤碼率；3.了解模擬通信、數(shù)字通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)；4.掌握信道的主要參數(shù)：帶寬、信道容量；5.掌握串行與并行通信，單工、半雙工與全雙工通信；6.掌握基帶傳輸、頻帶傳輸、了解寬帶傳輸?shù)母拍?023/8/62第2章數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)學(xué)習(xí)要求：2023/9/213第2章數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)7.掌握數(shù)據(jù)同步方式，包括位同步、字符同步技術(shù)；8.了解雙絞線、同軸電纜、光纜、無(wú)線通信信道、衛(wèi)星通信的特點(diǎn)；9.掌握模擬數(shù)據(jù)編碼方法與數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)編碼的基本原理與主要特點(diǎn)；10.掌握多路復(fù)用技術(shù)中TDM、FDM、WDM和CDMA的基本工作原理；11.了解數(shù)據(jù)交換技術(shù)的類(lèi)型，掌握分組交換方法的基本工作原理；12.了解數(shù)據(jù)通信中差錯(cuò)產(chǎn)生的原因與差錯(cuò)控制技術(shù)，掌握循環(huán)冗余編碼CRC的基本工作原理。2023/8/63第2章數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)7.掌握數(shù)據(jù)同步方式2023/9/2142.1數(shù)據(jù)通信的基本概念2.1.1數(shù)據(jù)通信的一般概念1.通信的目的是傳遞信息(Information)信息(Information)通常是數(shù)字、文字、語(yǔ)音、圖形或圖像等的內(nèi)容或解釋?zhuān)êx）；數(shù)字、文字、語(yǔ)音、圖形或圖像等是傳遞（攜帶）信息的實(shí)體（載體）；數(shù)據(jù)（Data）是用二進(jìn)制代碼表示的數(shù)字、文字、語(yǔ)音、圖形或圖像等。信號(hào)(Signal)是數(shù)據(jù)的物理量編碼（通常為電磁波、電子脈沖編碼或光信號(hào)），也就是數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中的電、光信號(hào)表示形式。2023/8/642.1數(shù)據(jù)通信的基本概念2.1.12023/9/2152.1數(shù)據(jù)通信的基本概念2.信息轉(zhuǎn)化過(guò)程計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的信息一般是字母、數(shù)字、符號(hào)、圖形或圖像等的組合；為了傳送這些信息，首先要將每一個(gè)字母、數(shù)字、符號(hào)或圖形、圖像等用二進(jìn)制代碼表示（目前常用的二進(jìn)制代碼是美國(guó)信息交換標(biāo)準(zhǔn)編碼ASCII碼）；然后將二進(jìn)制代碼轉(zhuǎn)換成信號(hào)，在信道（物理介質(zhì)）上傳輸。2023/8/652.1數(shù)據(jù)通信的基本概念2.信息轉(zhuǎn)化2023/9/2162.1數(shù)據(jù)通信的基本概念3.數(shù)據(jù)通信 指在不同計(jì)算機(jī)之間傳送表示字母、數(shù)字、符號(hào)或圖形、圖像等的二進(jìn)制代碼0、1比特序列的過(guò)程。

數(shù)據(jù)通信的目的是傳遞信息，傳輸?shù)膶?duì)象是數(shù)據(jù)，傳輸?shù)男问绞切盘?hào)。2023/8/662.1數(shù)據(jù)通信的基本概念3.數(shù)據(jù)通信2023/9/2172.1數(shù)據(jù)通信的基本概念4.通信系統(tǒng)模型

通信的三個(gè)要素：信源、信宿和信道信源：一次通信中產(chǎn)生和發(fā)送信息的一端信宿：一次通信中接收信息的一端信道：信源和信宿之間傳送信息的通道，以通信線路為物質(zhì)基礎(chǔ)2023/8/672.1數(shù)據(jù)通信的基本概念4.通信系統(tǒng)2023/9/2182.1.2數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的主要構(gòu)成現(xiàn)代數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)組成：數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)（通信子系統(tǒng)或通信子網(wǎng)）： 實(shí)現(xiàn)不同數(shù)據(jù)終端之間的數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)（資源子系統(tǒng)或資源子網(wǎng)）： 由許多主機(jī)和終端設(shè)備（信息的源和宿）組成，其中的計(jì)算機(jī)主要用于數(shù)據(jù)的收集和處理。2.1數(shù)據(jù)通信的基本概念2023/8/682.1.2數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的主要構(gòu)成2.12023/9/2191.數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)（通信子網(wǎng)）的組成：傳輸線路：信息的傳輸路徑（包括傳輸介質(zhì)和中繼設(shè)備） 傳輸介質(zhì)：有線的（如同軸電纜、光纖，雙絞線等），無(wú)線的（微波、無(wú)線電、紅外線等） 中繼設(shè)備：信號(hào)在傳輸過(guò)程中有衰減，每隔一定距離需要對(duì)傳輸信號(hào)放大、恢復(fù)信號(hào)幅度和相位后繼續(xù)傳送調(diào)制解調(diào)器 調(diào)制：數(shù)字信號(hào)序列

適合傳輸?shù)男问健搭l率、幅度、相位 解調(diào)：接收的波形數(shù)字信號(hào)序列2.1數(shù)據(jù)通信的基本概念2023/8/691.數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)（通信子網(wǎng)）的組成：2.2023/9/2110多路復(fù)用器： 多個(gè)終端設(shè)備共用一條物理信道來(lái)傳輸信息所用的設(shè)備

①多路到一路的轉(zhuǎn)換 ②一路到多路的轉(zhuǎn)換交換設(shè)備： 在許多（幾百至幾萬(wàn)）個(gè)終端相互通信時(shí)，實(shí)現(xiàn)暫時(shí)連接、傳輸信息的設(shè)備2.1數(shù)據(jù)通信的基本概念2023/8/610多路復(fù)用器：2.1數(shù)據(jù)通信的基本概念2023/9/21112.數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)（資源子網(wǎng):計(jì)算機(jī)類(lèi)設(shè)備）：終端設(shè)備用戶(hù)與數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)之間的接口，用戶(hù)通過(guò)它來(lái)獲取數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的服務(wù)；基本功能：向系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)發(fā)送信息及接收來(lái)自計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的信息。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)主要職責(zé)：進(jìn)行數(shù)據(jù)的收集、處理和計(jì)算任務(wù)，是數(shù)據(jù)處理的核心；兼顧某些數(shù)據(jù)通信任務(wù)和一些管理工作。2.1數(shù)據(jù)通信的基本概念2023/8/6112.數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)（資源子網(wǎng):計(jì)算機(jī)類(lèi)設(shè)2023/9/21123.數(shù)據(jù)通信基本過(guò)程：通信過(guò)程：數(shù)據(jù)從發(fā)送端發(fā)出到數(shù)據(jù)被接收端接收的整個(gè)過(guò)程傳輸數(shù)據(jù)通信控制：執(zhí)行輔助操作（不交換數(shù)據(jù)）典型通信過(guò)程的五個(gè)階段（對(duì)比：打電話(huà)的過(guò)程）：2.1數(shù)據(jù)通信的基本概念→建立邏輯連接建立物理連接→數(shù)據(jù)傳送→斷開(kāi)邏輯連接→斷開(kāi)物理連接2023/8/6123.數(shù)據(jù)通信基本過(guò)程：2.1數(shù)據(jù)通信2023/9/21134.數(shù)據(jù)通信的技術(shù)指標(biāo)數(shù)據(jù)通信速率（傳輸速率）：數(shù)據(jù)在信道中傳輸?shù)乃俣葦?shù)據(jù)通信速率分為三種：碼元速率、信息速率和消息速率碼元速率RB：每秒中傳送的碼元數(shù)，單位為波特（Baud），又稱(chēng)為波特率；信息速率Rb：每秒中傳送的信息量，單位為比特/秒（bit/s），又稱(chēng)為比特率；消息速率Rm：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)所傳送消息的數(shù)量。 例如，在傳送計(jì)算機(jī)信息時(shí)，其單位可以是字符/秒。 在不同設(shè)備中，隨著編碼方式和信號(hào)形式的不同，消息速率也就不同。2.1數(shù)據(jù)通信的基本概念2023/8/6134.數(shù)據(jù)通信的技術(shù)指標(biāo)2.1數(shù)據(jù)通對(duì)于一個(gè)用二進(jìn)制表示的信號(hào)（兩級(jí)電平），每個(gè)碼元包含1個(gè)比特信息，其信息速率與碼元速率相等；對(duì)于一個(gè)用四進(jìn)制（兩位二進(jìn)制）表示的信號(hào)（四級(jí)電平），每個(gè)碼元包含了2個(gè)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：時(shí)間軸上的一個(gè)信號(hào)的編碼單元（一定寬度的電平信號(hào)）。對(duì)于一個(gè)用二進(jìn)制表示的信號(hào)（兩級(jí)電平），每個(gè)碼元包含1個(gè)比特2023/9/21152.1數(shù)據(jù)通信的基本概念

一般來(lái)說(shuō)，對(duì)于采用M進(jìn)制電平（log2M位二進(jìn)制）傳輸信號(hào)時(shí)，信息速率和碼元速率之間的關(guān)系是：

Rb=RBlog2M2023/8/6152.1數(shù)據(jù)通信的基本概念 一般來(lái)說(shuō)，2023/9/21162.1數(shù)據(jù)通信的基本概念誤碼率：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Pe： 碼元在數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中 被傳錯(cuò)的概率；誤比特率Pb（誤位率）： 在傳輸中出錯(cuò)比特的概率；誤字符率Pw：

在傳輸中出錯(cuò)的字符的概率。2023/8/6162.1數(shù)據(jù)通信的基本概念誤碼率：衡2023/9/21172.2信道及其主要特征2.2.1數(shù)字信道和模擬信道模擬信號(hào)（電磁波） 隨時(shí)間連續(xù)變化的信號(hào)，信號(hào)的某種參量（幅度、相位、頻率等）可以表示要傳送的信息。

特征：時(shí)間上連續(xù)，包含無(wú)窮多個(gè)值數(shù)字信號(hào)（電壓脈沖） 離散的信號(hào)，以其某一瞬間的狀態(tài)表示它們傳送的信息 特征：時(shí)間上離散，包含有限多個(gè)預(yù)定值，并且轉(zhuǎn)換幾乎是瞬時(shí)的ta)模擬信號(hào)tb)數(shù)字信號(hào)2023/8/6172.2信道及其主要特征2.2.1數(shù)字2023/9/21182.2信道及其主要特征數(shù)字信道: 以數(shù)字脈沖形式傳輸數(shù)據(jù)的信道稱(chēng)為數(shù)字信道。相應(yīng)的通信系統(tǒng)稱(chēng)為數(shù)字通信系統(tǒng)。 計(jì)算機(jī)通信、數(shù)字電話(huà)以及數(shù)字電視都屬于數(shù)字通信系統(tǒng)。模擬信道: 以連續(xù)模擬信號(hào)形式傳輸數(shù)據(jù)的信道稱(chēng)為模擬信道。相應(yīng)的通信系統(tǒng)稱(chēng)為模擬通信系統(tǒng)。

普通的電話(huà)、廣播、電視等都屬于模擬通信系統(tǒng)。2023/8/6182.2信道及其主要特征數(shù)字信道:模擬2023/9/21192.2信道及其主要特征1.用模擬信道傳輸數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)數(shù)據(jù)在進(jìn)入信道之前需要經(jīng)過(guò)調(diào)制，變換成模擬的調(diào)制信號(hào)（調(diào)制器）。信號(hào)到達(dá)信宿時(shí)要解調(diào)，將模擬信號(hào)還原為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)（解調(diào)器）。調(diào)制器和解調(diào)器組合在一起稱(chēng)為調(diào)制解調(diào)器。2023/8/6192.2信道及其主要特征1.用模擬信道2023/9/21202.2信道及其主要特征模擬通信的優(yōu)點(diǎn)：調(diào)制信號(hào)的頻譜窄，信道利用率高模擬通信的缺點(diǎn)：信道的傳輸衰減大易受噪聲干擾2023/8/6202.2信道及其主要特征模擬通信的優(yōu)點(diǎn)2023/9/21212.2信道及其主要特征2.用數(shù)字信道傳輸數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)可以直接傳輸計(jì)算機(jī)所產(chǎn)生的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，即二進(jìn)制數(shù)據(jù)或經(jīng)過(guò)二進(jìn)制編碼的數(shù)據(jù)。數(shù)字通信的優(yōu)點(diǎn)：抗噪聲（干擾）能力強(qiáng)可以控制差錯(cuò)，提高了傳輸質(zhì)量便于用計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理易于加密、保密性強(qiáng)數(shù)字設(shè)備集成度高，價(jià)格相對(duì)便宜2023/8/6212.2信道及其主要特征2.用數(shù)字信道2023/9/21222.2信道及其主要特征數(shù)字通信的缺點(diǎn)：頻帶要求寬，信道利用率低

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中僅在不得已的情況下，才會(huì)采用模擬通信。 如用modem通過(guò)撥號(hào)線路傳輸數(shù)字信號(hào)。2023/8/6222.2信道及其主要特征數(shù)字通信的缺點(diǎn)2023/9/21232.2信道及其主要特征2.2.2信道重要參數(shù)1.信道帶寬信道中傳輸?shù)男盘?hào)在不失真的情況下所占用的頻率范圍，通常稱(chēng)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，例如，電話(huà)線路的頻率范圍在300～3400Hz，則它的信道帶寬3100Hz；2023/8/6232.2信道及其主要特征2.2.2信2023/9/21242.2信道及其主要特征2.信道容量（信道最大數(shù)據(jù)傳輸速率

）：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)信道上無(wú)差錯(cuò)所能傳輸?shù)淖畲蟊忍財(cái)?shù)，用每秒比特?cái)?shù)（bps）表示。當(dāng)傳輸?shù)男盘?hào)速率超過(guò)信道的最大信號(hào)速率時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生失真。信道容量是衡量一個(gè)信道傳輸數(shù)字信號(hào)能力的重要參數(shù)。 “帶寬”同“速率”之間關(guān)系如何？ 由于信道帶寬總是有限的，以及信道干擾的存在，信道的數(shù)據(jù)傳輸速率總會(huì)有一個(gè)上限，并且和帶寬有相應(yīng)關(guān)系。2023/8/6242.2信道及其主要特征2.信道容量（2023/9/21252.2信道及其主要特征理想信道最大數(shù)據(jù)傳輸速率Nyquist準(zhǔn)則指出：通過(guò)理想通信信道傳輸窄脈沖信號(hào)，如果脈沖信號(hào)間隔為 ，則前后碼元（信號(hào)）之間不產(chǎn)生相互串?dāng)_。碼元（信號(hào)）的最大傳輸速率RBmax與通信信道帶寬W（單位為Hz）的關(guān)系可以推導(dǎo)如下：

2023/8/6252.2信道及其主要特征理想信道最大數(shù)2023/9/21262.2信道及其主要特征Nyquest準(zhǔn)則描述了有限帶寬、無(wú)噪聲信道的最大碼元傳輸速率與信道帶寬的關(guān)系：數(shù)據(jù)傳輸速率（信息速率）同碼元速率之間關(guān)系： Rb

=RBlog2M信道最大數(shù)據(jù)傳輸速率同信道帶寬的關(guān)系為：

Rbmax

=RBmaxlog2M=2Wlog2M2023/8/6262.2信道及其主要特征Nyquest2023/9/21272.2信道及其主要特征M最大速率(C)26200bps412400bps818600bps1624800bps3231000bps6437200bps例如：話(huà)音級(jí)線路(3100Hz)的信道容量計(jì)算，如右圖所示。Nyquist公式為估算已知帶寬信道的最高速率提供了依據(jù)。Nyquist公式（用于理想信道）：其中：C為信道容量（最大傳輸速率，bps）；W為信道帶寬（Hz）；M為離散性信號(hào)或電平的級(jí)數(shù)2023/8/6272.2信道及其主要特征M2023/9/21282.2信道及其主要特征非理想信道最大數(shù)據(jù)傳輸速率

實(shí)際的信道上存在三類(lèi)損耗：衰減、延遲、噪聲。a）衰減 信道的損耗引起信號(hào)強(qiáng)度減弱，導(dǎo)致信噪比S/N降低。 信（號(hào)）噪（聲）比S/N：在傳輸?shù)哪硞€(gè)特定點(diǎn)上有用信號(hào)功率（能量）S與噪聲功率（能量）N的比值。信噪比(S/N)dB

（dB分貝）：2023/8/6282.2信道及其主要特征非理想信道最大2023/9/21292.2信道及其主要特征b）延遲 信號(hào)中的各種頻率成分在信道上的延遲時(shí)間各不相同，在接收端會(huì)產(chǎn)生信號(hào)畸變。c）噪聲熱噪聲：由導(dǎo)體內(nèi)的熱擾動(dòng)引起，又稱(chēng)為白噪聲。串?dāng)_：信道間產(chǎn)生的不必要的耦合。例：多對(duì)雙絞線脈沖噪聲：非連續(xù)、隨機(jī)、振幅較大。多由外部電磁干擾造成（閃電、大功率電機(jī)啟動(dòng)等）。噪聲將破壞信號(hào)，產(chǎn)生錯(cuò)誤碼，導(dǎo)致信噪比S/N降低。2023/8/6292.2信道及其主要特征b）延遲2023/9/21302.2信道及其主要特征Shannel公式：在有高斯噪聲（熱噪聲）的干擾信道上傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)時(shí)，數(shù)據(jù)最大傳輸速率C同信道帶寬W、信號(hào)與噪聲功率比S/N的關(guān)系為：例：信道帶寬W=3KHz，信噪比為30dB，求數(shù)據(jù)最大傳輸速率。C=傳輸速率，單位bpsW=信道帶寬，單位HzSN=信號(hào)與噪聲功率比值2023/8/6302.2信道及其主要特征Shannel2023/9/2131Nyquist公式和Shannel公式的比較：

理想信道中數(shù)據(jù)最大傳輸速率C隨信號(hào)編碼級(jí)數(shù)增加而增加。

無(wú)論采樣頻率多高，信號(hào)編碼分多少級(jí)，此公式給出了信道能達(dá)到的最高傳輸速率。信號(hào)編碼級(jí)數(shù)不能無(wú)限增長(zhǎng)的原因：真實(shí)信道存在損耗。2.2信道及其主要特征2023/8/631Nyquist公式和Shannel公式的2023/9/21322.2信道及其主要特征2.2.3通信線路連接方式1.

點(diǎn)－點(diǎn)連接方式

在發(fā)送端和接收端之間采用一條線路(交換線路)連接。適用場(chǎng)合用戶(hù)端是較為分散的數(shù)據(jù)終端設(shè)備，因地理分散，不能和其他終端合用線路或被集中器集中；用戶(hù)端是傳輸信息量 很大的數(shù)據(jù)終端設(shè)備；用戶(hù)端是速率比較高 的批量數(shù)據(jù)終端設(shè)備2023/8/6322.2信道及其主要特征2.2.3通2023/9/21332.2信道及其主要特征交換方式：點(diǎn)到點(diǎn)之間的連接由交換設(shè)備實(shí)現(xiàn)，比如通過(guò)公用電話(huà)交換網(wǎng)實(shí)現(xiàn)點(diǎn)-點(diǎn)的連接。2023/8/6332.2信道及其主要特征交換方式：點(diǎn)2023/9/21342.2信道及其主要特征2.分支連接方式（多點(diǎn)線路）各個(gè)站點(diǎn)通過(guò)一條公共通信線路連接。集中式控制：在一條公共通信線路上有控制轉(zhuǎn)接站，各站點(diǎn)直接通信必須通過(guò)轉(zhuǎn)接站轉(zhuǎn)接。分布式控制：沒(méi)有控制轉(zhuǎn)接站，各站點(diǎn)可直接進(jìn)行通信。2023/8/6342.2信道及其主要特征2.分支連接2023/9/21352.2信道及其主要特征在多點(diǎn)線路連接方式中，一條線路被所有的站點(diǎn)共享。若所有的站點(diǎn)可以同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)，則這條線路在空間上是共享的，通常采用頻分復(fù)用或波分復(fù)用技術(shù)傳輸數(shù)據(jù)；若所有的站點(diǎn)只能輪流使用線路發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，那么它在時(shí)間上是共享的，通常采用時(shí)分復(fù)用技術(shù)傳輸數(shù)據(jù)。2023/8/6352.2信道及其主要特征在多點(diǎn)線路連接2023/9/21362.2信道及其主要特征3.集線連接方式用終端集中器將較遠(yuǎn)的多個(gè)終端集中起來(lái)，再用一條高速線路同中心節(jié)點(diǎn)計(jì)算機(jī)相連。終端集中器：線路匯集站2023/8/6362.2信道及其主要特征3.集線連接2023/9/21372.2信道及其主要特征2.2.4數(shù)據(jù)的傳輸方式1.信道的通信方式

信道的通信方式是指信號(hào)在信道上傳輸所采取的方式。 通常有如下兩種分類(lèi)方法按信號(hào)編碼傳輸?shù)捻樞蚍譃椋捍袀鬏敽筒⑿袀鬏敯葱盘?hào)傳輸?shù)牧飨蚝蜁r(shí)間關(guān)系分為：?jiǎn)喂?、半雙工和全雙工傳輸2023/8/6372.2信道及其主要特征2.2.4數(shù)2023/9/21382.2信道及其主要特征并行傳輸和串行傳輸1）并行傳輸數(shù)據(jù)以成組的方式在多個(gè)并行信道上同時(shí)進(jìn)行傳輸。優(yōu)點(diǎn)：速度快；不需要另外的措施就可實(shí)現(xiàn)收發(fā)雙方的字符同步。缺點(diǎn)：需要傳輸信道多、設(shè)備復(fù)雜、成本高，僅適合于近距離和高速率的通信2023/8/6382.2信道及其主要特征并行傳輸和串行2023/9/21392.2信道及其主要特征2）串行傳輸數(shù)據(jù)流以串行方式在一條信道上傳輸（由于計(jì)算機(jī)內(nèi)部都采用并行通信，因此，數(shù)據(jù)在發(fā)送之前，要將計(jì)算機(jī)中的字符進(jìn)行并/串變換，在接收端再通過(guò)串/并變換，還原成計(jì)算機(jī)的字符結(jié)構(gòu)，才能實(shí)現(xiàn)串行通信。）優(yōu)點(diǎn)：收、發(fā)雙方只需要一條傳輸信道，易于實(shí)現(xiàn)，成本低，適于遠(yuǎn)距離傳送。缺點(diǎn)：為解決收、發(fā)方 字符同步，需要外加同 步措施，速度比較低2023/8/6392.2信道及其主要特征2）串行傳輸2023/9/21402.2信道及其主要特征

值得注意的是：串行和并行的概念是指組成一個(gè)字符的各位是依順序逐位傳輸還是并行地傳輸。至于數(shù)據(jù)字符還是逐個(gè)依次發(fā)送。2023/8/6402.2信道及其主要特征 值得注意的是2023/9/21412.2信道及其主要特征單工、半雙工和全雙工傳輸1）單工：通信信道是單向信道，數(shù)據(jù)信號(hào)僅沿一個(gè)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(shí)候都不能改變信號(hào)傳送方向無(wú)線電廣播和電視都屬于單工通信監(jiān)視信號(hào)2023/8/6412.2信道及其主要特征單工、半雙工和2023/9/21422.2信道及其主要特征2）半雙工：數(shù)據(jù)信號(hào)可以沿兩個(gè)方向傳送，但同一時(shí)刻信道只允許單方向傳送，即兩個(gè)方向的傳輸只能交替進(jìn)行，而不能同時(shí)進(jìn)行。通信的雙方都具有發(fā)送器和接收器，當(dāng)改變傳輸方向時(shí)，要通過(guò)開(kāi)關(guān)裝置進(jìn)行切換。半雙工方式在通信中頻繁調(diào)換信道方向，效率低，但節(jié)省傳輸線路，在局域網(wǎng)中取得廣泛應(yīng)用。監(jiān)視信號(hào)AB2023/8/6422.2信道及其主要特征2）半雙工：監(jiān)2023/9/21432.2信道及其主要特征3）全雙工：數(shù)據(jù)可以同時(shí)沿相反的兩個(gè)方向作雙向傳輸（四線制）電話(huà)通話(huà)監(jiān)視信號(hào)AB2023/8/6432.2信道及其主要特征3）全雙工：監(jiān)2023/9/21442.2信道及其主要特征2.數(shù)據(jù)的傳輸方式基帶傳輸基帶信號(hào)：未經(jīng)載波調(diào)制的電脈沖信號(hào)呈現(xiàn)方波形式，所占據(jù)的頻帶通常從直流和低頻開(kāi)始，因而把方波固有的頻帶稱(chēng)為基帶，方波信號(hào)稱(chēng)為基帶信號(hào)?；鶐鬏敚何唇?jīng)載波調(diào)制，編碼后的數(shù)字脈沖信號(hào)直接在信道上傳送。例如：局域網(wǎng)。發(fā)送端編碼器負(fù)責(zé)完成將信源的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為直接傳輸?shù)臄?shù)字基帶信號(hào)。接收端譯碼器負(fù)責(zé)將接收到的電信號(hào)進(jìn)行解碼，恢復(fù)發(fā)送端原始的發(fā)送數(shù)據(jù)。缺點(diǎn)：要求信道有從直流到高頻的頻率特性；信號(hào)易發(fā)生畸變，傳輸距離近。2023/8/6442.2信道及其主要特征2.數(shù)據(jù)的傳輸2023/9/21452.2信道及其主要特征頻帶傳輸：利用模擬信道傳送數(shù)字信號(hào)的方式。將數(shù)字信號(hào)調(diào)制成模擬信號(hào)后再發(fā)送和傳輸，到達(dá)接收端時(shí)再把模擬信號(hào)解調(diào)為數(shù)字信號(hào)。發(fā)送端需安裝調(diào)制器，接收端需安裝解調(diào)器，例如：通過(guò)電話(huà)模擬信道傳輸數(shù)字信號(hào)。寬帶傳輸：早期：利用寬帶同軸電纜在0～300MHz的頻帶上傳輸信息的技術(shù)；目前：傳輸速率大于1Mb/s的廣域網(wǎng)接入技術(shù)，例如ADSL、DDN等。2023/8/6452.2信道及其主要特征頻帶傳輸：2023/9/21462.2信道及其主要特征3.數(shù)據(jù)同步方式同步： 接收端要嚴(yán)格按照發(fā)送端所發(fā)送的每個(gè)碼元的重復(fù)頻率以及起止時(shí)間來(lái)接收數(shù)據(jù)，即在時(shí)間基準(zhǔn)上取得一致，以便能夠正確地識(shí)別和接收發(fā)送方發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)。同步分為：

位同步字符同步幀同步2023/8/6462.2信道及其主要特征3.數(shù)據(jù)同步2023/9/21472.2信道及其主要特征位同步：使接收端接收的每一位數(shù)據(jù)信息都與發(fā)送端保持同步①外同步發(fā)送端在發(fā)送數(shù)據(jù)之前，向接收端先發(fā)送一串同步時(shí)鐘信號(hào)；接收方按照這個(gè)時(shí)鐘脈沖頻率來(lái)調(diào)整接收時(shí)序，并把接收時(shí)的時(shí)鐘重復(fù)頻率鎖定在接收的同步頻率上，以便接收數(shù)據(jù)信息。2023/8/6472.2信道及其主要特征位同步：使接收2023/9/21482.2信道及其主要特征接收過(guò)程：校準(zhǔn)同步（用控制信號(hào)通知發(fā)送方時(shí)鐘已同步）用校準(zhǔn)后產(chǎn)生的同步信號(hào)作為定時(shí)信號(hào)接收數(shù)據(jù)信息 接收端的時(shí)鐘定時(shí)信號(hào)是由對(duì)方送來(lái)的，而不是從數(shù)據(jù)信號(hào)中提取出來(lái)的。2023/8/6482.2信道及其主要特征接收過(guò)程： 接2023/9/21492.2信道及其主要特征②自同步從數(shù)據(jù)信號(hào)波形的本身提取同步信號(hào)的方法。通過(guò)特殊編碼，使這些數(shù)據(jù)編碼信號(hào)包含了同步脈沖，接收方從編碼信號(hào)碼元中提取同步信號(hào)來(lái)鎖定自己的時(shí)鐘脈沖頻率。相位編碼為典型代表：每位二進(jìn)制數(shù)據(jù)在位周期 中間必須改變相位；假設(shè)規(guī)定數(shù)據(jù)“0”的編碼 輸出信號(hào)先負(fù)后正，而 “1”信息時(shí)是先正后負(fù)以太網(wǎng)中所用的曼徹斯特編碼就是一種自同步2023/8/6492.2信道及其主要特征②自同步2023/9/21502.2信道及其主要特征字符同步解決方法：通過(guò)字符的邊界實(shí)現(xiàn)字符的同步接收2023/8/6502.2信道及其主要特征字符同步解決方2023/9/21512.2信道及其主要特征①異步制（字符的起止式）:每次傳輸一個(gè)字符代碼（5-8bits）傳輸時(shí)在每一個(gè)字符的前后均加上一個(gè)特殊的標(biāo)志，稱(chēng)為起始位和終止位。通常，起始位為一位，極性為0，終止位為1-2位，極性為12023/8/6512.2信道及其主要特征①異步制（字每個(gè)字符按照獨(dú)立的整體進(jìn)行發(fā)送每一個(gè)字符的起始時(shí)刻是隨機(jī)的、任意的（這就是異步的含義）,但在同一字符內(nèi)碼元的長(zhǎng)度是相等的。接收端根據(jù)“線路空閑”（通常極性與終止位一致）到“起始位”的跳變（10）識(shí)別一個(gè)新的字符，從而區(qū)分一個(gè)個(gè)字符。每個(gè)字符按照獨(dú)立的整體進(jìn)行發(fā)送2023/9/21532.2信道及其主要特征優(yōu)點(diǎn)：字符同步實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，收發(fā)雙方的時(shí)鐘信號(hào)不需要一直精確的同步，因?yàn)槊總€(gè)