《計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ)教程》 課件 單元2.2 數(shù)據(jù)傳輸方式

單元2數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)2.2數(shù)據(jù)傳輸方式了解數(shù)據(jù)傳輸方式的分類。理解調(diào)制、解調(diào)概念以及基本調(diào)制方法。了解數(shù)字傳輸信號編碼方案。了解脈沖編碼調(diào)制PCM編碼過程。能區(qū)分單工、半雙工、全雙工通信方式。能區(qū)分并行傳輸、串行傳輸方式。能區(qū)分同步傳輸、異步傳輸方式。能區(qū)分基帶傳輸、頻帶傳輸、寬帶傳輸方式。學(xué)習(xí)目標(biāo)內(nèi)容梳理數(shù)據(jù)傳輸方式指的是數(shù)據(jù)在傳輸信道上傳遞的方式。1.按傳輸方向分為：單工通信、半雙工通信和全雙工通信。2.按傳輸數(shù)據(jù)位數(shù)（信號線多少）分為：并行傳輸和串行傳輸。3.按同步的方式分為：同步傳輸和異步傳輸。4.按信號頻率分為：基帶傳輸、頻帶傳輸和寬帶傳輸。2.2.1數(shù)據(jù)傳輸方式按傳輸方向按信號頻率按傳輸位數(shù)單工通信半雙工通信全雙工通信按同步方式并行傳輸串行傳輸同步傳輸異步傳輸基帶傳輸頻帶傳輸寬帶傳輸數(shù)據(jù)傳輸方式1.按傳輸方向分為：單工通信、半雙工通信和全雙工通信。（1）單工通信：數(shù)據(jù)傳輸是單向的，只能一方發(fā)送另一方接收，反之則不可以。例如：無線電廣播、遙控等屬于單工通信，計算機對輸出設(shè)備（如打印機或者顯示器）的通信也大都采用單工方式進行操作。2.2.1數(shù)據(jù)傳輸方式（3）全雙工通信：數(shù)據(jù)傳輸可以雙向同時進行。全雙工通信需要兩個信道，一個用來發(fā)送，一個用來接收。例如：常用的電話系統(tǒng)屬于全雙工通信。（2）半雙工通信：數(shù)據(jù)傳輸可以雙向進行，但只能交替進行，同一個時刻只能有一個方向傳輸數(shù)據(jù)。例如：傳統(tǒng)對講機等屬于半雙工通信。2.按傳輸數(shù)據(jù)位數(shù)（信號線多少）分為：并行傳輸和串行傳輸。（1）并行傳輸：指數(shù)據(jù)以成組的方式在多個并行信道上同時進行傳輸，每個比特使用單獨的一條線路，在數(shù)據(jù)設(shè)備內(nèi)進行近距離傳輸（1米或數(shù)米之內(nèi)）的過程。（2）串行傳輸：指數(shù)據(jù)一位一位地依次在一條信道上傳輸，傳輸按時間順序逐位傳輸?shù)姆绞健?.2.1數(shù)據(jù)傳輸方式3.按同步的方式分為：同步傳輸和異步傳輸。（1）同步傳輸：在發(fā)送一組字符或數(shù)據(jù)塊之前，在其前面加入一個同步字節(jié)，同步字節(jié)后面的數(shù)據(jù)字符不需任何附加位，同步字節(jié)表示數(shù)據(jù)傳送的開始，發(fā)送端和接收端應(yīng)先約定同步字節(jié)。在同步字節(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，再使用同步字節(jié)，來標(biāo)識整個發(fā)送過程的結(jié)束。2.2.1數(shù)據(jù)傳輸方式（2）異步傳輸：每一個字符按照一定的格式組成一個幀進行傳輸，即在一個字符（7位或8位）前加1個起始位，以表示字符碼的開始；在字符碼和校驗碼后面加1~2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起止同步作用。4.按信號頻率分為：基帶傳輸、頻帶傳輸和寬帶傳輸。（1）基帶傳輸基帶信號是信源發(fā)出的、沒有經(jīng)過調(diào)制的原始電信號?；鶐盘栔苯釉谛诺郎线M行傳輸?shù)姆绞骄褪腔鶐鬏敗＃?）頻帶傳輸頻帶信號是用載波對基帶信號進行調(diào)制后的信號。頻帶傳輸是將基帶信號調(diào)制為模擬信號后再進行傳輸，接收方需對信號進行解調(diào)還原為數(shù)字信號的過程。常用的頻帶調(diào)制方式有頻率調(diào)制、相位調(diào)制、幅度調(diào)制和調(diào)幅加調(diào)相的混合調(diào)制方式。2.2.1數(shù)據(jù)傳輸方式基帶信號模擬信號調(diào)制成頻帶調(diào)制頻率調(diào)制相位調(diào)制幅度調(diào)制調(diào)幅加調(diào)相的混合調(diào)制4.按信號頻率分為：基帶傳輸、頻帶傳輸和寬帶傳輸。（3）寬帶傳輸寬帶傳輸是指將信道分成多個子信道，分別傳送音頻、視頻和數(shù)字信號?？衫脤拵鬏斚到y(tǒng)來實現(xiàn)聲音、文字和圖像的一體化傳輸，即“三網(wǎng)合一”（語音網(wǎng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)和電視網(wǎng)合一）。寬帶傳輸與基帶傳輸相比有以下優(yōu)點：2.2.1數(shù)據(jù)傳輸方式能在一個信道中傳輸聲音、圖像和數(shù)據(jù)信息，使系統(tǒng)具有多種用途。一條寬帶信道能劃分為多條邏輯基帶信道，實現(xiàn)多路復(fù)用。寬帶傳輸?shù)木嚯x比基帶遠(yuǎn)。ABC4.按信號頻率分為：基帶傳輸、頻帶傳輸和寬帶傳輸。（4）局域網(wǎng)術(shù)語“10Base-T”“10Base-T”是雙絞線以太網(wǎng)，其中"10"表示信號的傳輸率為10Mbps；"Base"表示信道上傳輸?shù)氖腔鶐盘枺椿鶐鬏敚?T"是英文Twisted-pair(非屏蔽雙絞線)的縮寫。2.2.1數(shù)據(jù)傳輸方式10Base-T表示信號的傳輸率為10Mbps表示信道上傳輸?shù)氖腔鶐盘朤wisted-pair(非屏蔽雙絞線)的縮寫1.數(shù)據(jù)和信號進行變換的原因數(shù)據(jù)（無論模擬或數(shù)字）在傳輸過程中需要變換為適合于信道傳輸?shù)男盘栃问讲拍軅鬏敗Ｖ饕幸韵聨讉€原因：2.2.2數(shù)據(jù)與信號變換技術(shù)010203信號是數(shù)據(jù)傳輸過程中的載體，要適應(yīng)信道傳輸介質(zhì)的傳輸特性。為提高傳輸質(zhì)量，需優(yōu)化信道編碼?？梢蕴岣咝诺蕾Y源利用率。2.信號變換技術(shù)信號變換主要通過“調(diào)制”和“編碼”技術(shù)實現(xiàn)。調(diào)制是根據(jù)消息信號的幅度去改變載波信號特性（幅度、頻率或者相位）的過程。編碼是信息從一種形式或格式，轉(zhuǎn)換為另一種形式的過程。解碼則是編碼的逆過程。2.2.2數(shù)據(jù)與信號變換技術(shù)3.數(shù)據(jù)的傳輸方式與編碼方式數(shù)據(jù)的傳輸方式：數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)模擬傳輸，數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)數(shù)字傳輸，模擬數(shù)據(jù)數(shù)字傳輸，模擬數(shù)據(jù)模擬傳輸。（二）數(shù)據(jù)的傳輸方式與編碼方式1.數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字傳輸數(shù)字信號傳輸時對信道編碼的基本要求是：不包含直流成分；碼型中應(yīng)自帶同步時鐘信號；利于接收端提取用于位同步。常用的數(shù)字信號編碼：全寬碼（不歸零碼）、曼徹斯特編碼和差分曼徹斯特編碼。2.2.2數(shù)據(jù)與信號變換技術(shù)數(shù)字信號編碼全寬碼（不歸零碼）非全寬碼（歸零碼）單極性雙極性曼徹斯特差分曼徹斯特1.數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字傳輸（1）全寬碼（不歸零碼）全寬碼（不歸零碼（NRZ）），信號電平由0、1表示，并且在表示完一個碼元后，電壓不需回到0。一位碼元占一個單位脈沖的寬度。不歸零碼，又可分為單極性不歸零碼和雙極性不歸零碼。（a）單極性不歸零碼（b）雙極性不歸零碼2.2.2數(shù)據(jù)與信號變換技術(shù)1.數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字傳輸（2）雙相位編碼歸零碼（非全寬碼），用極性不同的脈沖分別表示二進制的“1”和“0”，在脈沖結(jié)束之后要維持一段時間的零電平。能夠自同步，但信息密度低。常用的歸零碼有“曼徹斯特編碼”和“差分曼徹斯特編碼”。①曼徹斯特編碼每個碼元均用兩個不同相位的電平信號表示，也就是一個周期的方波，但0碼和1碼的相位正好相反，即用正電壓的跳變?yōu)?；用負(fù)電壓的跳變?yōu)?。曼徹斯特編碼的缺點：信號碼元速率是數(shù)據(jù)速率的2倍，因此需要雙倍的傳輸帶寬，對信道容量要求高。②差分曼徹斯特編碼，保留了曼徹斯特編碼“自含時鐘編碼”的優(yōu)點，仍將每比特中間的跳變作為同步時鐘，其不同之處在于：用碼元的起始處有無跳變來表示，通常規(guī)定有跳變時代表“0”，沒有跳變時代表“1”（所謂0跳1不跳）。2.2.2數(shù)據(jù)與信號變換技術(shù)（二）數(shù)據(jù)的傳輸方式與編碼方式2.數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)模擬傳輸數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)在模擬信道傳輸時，需先將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)換成模擬數(shù)據(jù)信號，這個過程稱為“調(diào)制”?！罢{(diào)制”的實質(zhì)就是利用數(shù)字信號去控制載波的某個參數(shù)（幅度、頻率和相位）。在接收端，將模擬數(shù)據(jù)信號還原成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號的過程稱為“解調(diào)”，用到的設(shè)備稱為“調(diào)制解調(diào)器（MODEM）”。2.2.2數(shù)據(jù)與信號變換技術(shù)（二）數(shù)據(jù)的傳輸方式與編碼方式2.數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)模擬調(diào)制有3種常見基本形式：振幅鍵控、移頻鍵控、移相鍵控。（1）振幅鍵控（ASK）傳輸：載波的振幅隨著數(shù)字信號變化而變化，當(dāng)“1”出現(xiàn)時接通振幅為A的載波，“0”出現(xiàn)時關(guān)斷載波。（2）移頻鍵控（FSK）：載波的頻率隨著數(shù)字信號變化而變化。是用載波頻率附近的兩個不同頻率，來表示0和1二進制值。（3）移相鍵控（PSK）：載波的相位隨著數(shù)字信號變化而變化。通過改變載波信號的相位值來表示數(shù)字信號1，