chap02 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)

第2章數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)1模擬信號和數(shù)字信號模擬信號數(shù)字信號信號幅度連續(xù)變化信號不連續(xù)，跳變2物理信道和邏輯信道傳送信號的通道稱為信道。物理信道：是指用來傳送信號或數(shù)據(jù)的物理通路，由傳輸介質(zhì)及其附屬設(shè)備組成。邏輯信道：是在物理信道基礎(chǔ)上通過節(jié)點設(shè)備內(nèi)部的連接實現(xiàn)信號傳輸。3碼元與碼字

碼元（碼位）：是二進(jìn)制數(shù)字中的每一位的通稱。碼字：由若干碼元序列表示的數(shù)據(jù)單元代碼。例如，二進(jìn)制數(shù)字1000001為一個碼字，在ASCII碼中表示字母A。4數(shù)據(jù)通信方式分為：單工通信、半雙工通信、全雙工通信數(shù)據(jù)只可按一個固定的方向傳送。單工通信數(shù)據(jù)可以雙向傳輸，但不能同時進(jìn)行，采用分時間段傳輸。半雙工通信5數(shù)據(jù)通信方式

全雙工通信可同時雙向傳輸數(shù)據(jù)6數(shù)據(jù)傳輸方式分為基帶傳輸、頻帶傳輸和寬帶傳輸1．基帶傳輸基帶（Baseband）：原始電信號固有的基本頻帶?；鶐盘枺菏俏唇?jīng)載波調(diào)制的信號。數(shù)字基帶信號：由0和1組成的數(shù)字信號。基帶傳輸：在信道中直接傳輸基帶?；鶐鬏斠话阌迷诮嚯x的數(shù)據(jù)通信中，如計算機(jī)局域網(wǎng)采用基帶傳輸方式。7數(shù)據(jù)傳輸方式2．頻帶傳輸是利用模擬信道傳輸數(shù)字信號的技術(shù)。實現(xiàn)過程：將數(shù)字信號調(diào)制成模擬信號，再進(jìn)行傳輸，當(dāng)?shù)竭_(dá)接收端時，再把模擬信號解調(diào)為原來的數(shù)字信號。典型設(shè)備有調(diào)制解調(diào)器。3．寬帶傳輸寬帶是指比聲頻更寬的頻帶。寬帶傳輸信道容量大，傳輸距離長。8數(shù)據(jù)交換技術(shù)數(shù)據(jù)交換（DataSwitching）是指在多個數(shù)據(jù)終端設(shè)備（DTE）之間為任意兩個終端設(shè)備建立數(shù)據(jù)通信的過程。數(shù)據(jù)交換可以分為電路交換、報文交換和分組交換。9數(shù)據(jù)交換技術(shù)1．電路交換兩個通信站點之間建立一條物理的固定傳輸通路，直到通信完畢后再拆除。特點：線路利用率低，但時延小，適合傳輸實時性高和批量大的數(shù)據(jù)。10數(shù)據(jù)交換方式2．報文交換報文是指計算機(jī)一次性要發(fā)送的數(shù)據(jù)塊。實現(xiàn)原理：發(fā)送端將要發(fā)送的報文作為一個整體發(fā)往本地交換中心存儲起來，當(dāng)本地交換中心的輸出口有空時，就將整個報文轉(zhuǎn)發(fā)到下一個交換中心，最后由收信端的交換中心將報文傳遞到接收用戶。優(yōu)點：線路利用率比電路交換高。缺點：報文大小不一，容易造成緩沖區(qū)管理復(fù)雜，而且出錯后整個報文需要重發(fā)。11數(shù)據(jù)交換方式3．分組交換又稱為包交換（PacketSwitchingTechnology），它將報文劃分為較短的、固定長度的分組，每個分組的前面加上首部，用以指明該分組發(fā)往何處。

12數(shù)據(jù)交換方式分組交換特點：線路利用率高，時延小，目前廣域網(wǎng)大都采用分組交換方式。

分組交換兩種實現(xiàn)方式：數(shù)據(jù)報方式和虛電路方式。數(shù)據(jù)報方式下，每個分組稱為一個數(shù)據(jù)報，各個分組獨立到達(dá)目的地。虛電路方式下，通信雙方在收發(fā)數(shù)據(jù)前，先建立一條邏輯鏈路，數(shù)據(jù)按順序到達(dá)目的地。13差錯控制1．奇偶校驗規(guī)則：在發(fā)送的數(shù)據(jù)塊后附加1位校驗位，該位的取值由原數(shù)據(jù)塊中“l(fā)”的個數(shù)之和決定，把數(shù)據(jù)中的“l(fā)”的個數(shù)湊成偶數(shù)稱為偶校驗，把數(shù)據(jù)信息中的“1”的個數(shù)湊成奇數(shù)稱為奇校驗。例如，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)“1011000”，偶校驗時，校驗位l，碼字是“10110001”；奇校驗時，校驗位0，變?yōu)椤?0110000”。缺點：校驗?zāi)芰Φ?，它只能檢出“l(fā)”有奇數(shù)個錯誤，不能確定是幾個奇數(shù)錯誤，優(yōu)點：其設(shè)備簡單，容易實現(xiàn)。14差錯控制2．循環(huán)冗余校驗（CyclieRedundancyCheck）簡稱CRC校驗碼，是一種相當(dāng)強(qiáng)的檢錯、糾錯碼。原理：原信息碼為n位的M(x)，約定的生成多項式為k+1位的G(x)，將M(x)左移k位后再除以G(x)得到的余數(shù)稱為校驗位，該校驗位拼接在原信息碼后面構(gòu)成循環(huán)冗余校驗碼，一同發(fā)送出去。15差錯控制例：原信息碼M(x)為101011；約定的生成多項式為G(x)=x4+x+1，即10011，共5位（即k=4），故需要將M(x)左移4位，相除，得到余數(shù)為0100，最后產(chǎn)生的CRC校驗碼為1010110100，發(fā)送給接收方。16差錯控制接收端對接收的CRC校驗碼用同樣的生成多項式相除，若余數(shù)為0，則沒有錯誤；若余數(shù)不為0，則說明出錯。余數(shù)不為0時，通過選擇恰當(dāng)?shù)亩囗検?，將余?shù)和出錯位置對應(yīng)起來，找到出錯位取反實現(xiàn)糾錯。17有線傳輸介質(zhì)包括雙絞線（TwistedPair，TP）、同軸電纜和光纖。1.雙絞線：雙絞線和RJ45水晶頭連接在一起雙絞線的排線順序分為T568A標(biāo)準(zhǔn)和T568B標(biāo)準(zhǔn)18有線傳輸介質(zhì)雙絞線連通狀態(tài)測試方法雙絞線測試時常見的故障現(xiàn)象及原因：·某燈不亮，即該燈對應(yīng)線路不通。·多燈同時亮，即為對應(yīng)多線短路?！げ话错樞蛄?，即水晶頭的排線順序不對。19有線傳輸介質(zhì)根據(jù)排線的不同，雙絞線分為直通線和交叉線：·直通線：兩頭都采用568B排線，用于異種設(shè)備的鏈接，如PC機(jī)對交換機(jī)。·交叉線：一頭是568A排線，另一頭是568B排線，用于同種設(shè)備的鏈接，如PC對PC。20常用設(shè)備間的連接線類型連接設(shè)備連接線類型PC-PC交叉線PC-交換機(jī)直通線交換機(jī)-交換機(jī)交叉線交換機(jī)-路由器直通線路由器-路由器交叉線寬帶貓-PC直通線21有線傳輸介質(zhì)按有無屏蔽層，雙絞線分為以下幾種類型：（1）UTP（UnshieldedTwistedPair）：非屏蔽雙絞線。（2）STP（ShieldedTwistedPair）：屏蔽雙絞線，外面由一層金屬材料包裹，以減小輻射，防止信息被竊聽。FTP是采用鋁箔屏蔽的網(wǎng)絡(luò)線。（a）非屏蔽雙絞線（b）屏蔽雙絞線（c）雙屏蔽雙絞線22有線傳輸介質(zhì)（3）SFTP:雙屏蔽雙絞線，即在FTP/STP的基礎(chǔ)上，再加一層鍍錫銅編織網(wǎng)，可大大減少外界干擾，減少內(nèi)部信號的衰減。（a）非屏蔽雙絞線（b）屏蔽雙絞線（c）雙屏蔽雙絞線23有線傳輸介質(zhì)常用的雙絞線有五類線、超五類線、六類線、超六類線、七類線、八類線。（1）五類線五類線傳輸帶寬100Mbps，網(wǎng)線外表皮標(biāo)注的是“CAT5”標(biāo)識，CAT即Category，代表類別。24有線傳輸介質(zhì)（2）超五類線超五類線傳輸帶寬100-1000Mbps，標(biāo)識CAT5e。圖中，24AWG代表導(dǎo)線厚度（以英寸計），約為0.511mm，4pr表示四對導(dǎo)線。注：AWG(AmericanWireGauge)是美制電線標(biāo)準(zhǔn)的簡稱。25有線傳輸介質(zhì)超五類線與五類網(wǎng)線的主要區(qū)別：·五類線采用兩對銅芯線纜傳輸數(shù)據(jù)；超五類線采用四對銅芯線纜傳輸數(shù)據(jù)?！の孱惥€的有效傳輸距離不超過100m，超五類線的通信距離最長可達(dá)300m。26有線傳輸介質(zhì)（3）六類線六類線傳輸帶寬1000Mbps，外表皮標(biāo)注“CAT6”，增加了十字骨架的設(shè)計，隔離效果更好，應(yīng)用在千兆網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中。（4）超六類線超六類線也稱6A網(wǎng)線，標(biāo)注“CAT6e”，可支持萬兆網(wǎng)絡(luò)。27有線傳輸介質(zhì)（5）七類線七類線用于萬兆以太網(wǎng)，傳輸速率可達(dá)10Gbps。在七類線纜中，每一對線都有一個屏蔽層，四對線合在一起還有一個公共大屏蔽層。28有線傳輸介質(zhì)（6）八類線傳輸速率40Gb/s，但傳輸距離短，一般用做跳線，用于短距離設(shè)備的連接，如數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器、交換機(jī)等設(shè)備的連接。29有線傳輸介質(zhì)2．同軸電纜：由外導(dǎo)體、內(nèi)導(dǎo)體和絕緣層構(gòu)成。根據(jù)直徑大小不同，同軸電纜分為：粗同軸電纜（簡稱粗纜）細(xì)同軸電纜（簡稱細(xì)纜）。按特性阻抗數(shù)值的不同，同軸電纜分為：（1）50Ω同軸電纜：在數(shù)據(jù)通信中傳輸基帶信號。（2）75Ω同軸電纜：模擬傳輸系統(tǒng)（CATV）。30有線傳輸介質(zhì)3．光纖利用“光的全反射”原理實現(xiàn)光的傳輸。光纖由纖芯、包層和保護(hù)層構(gòu)成，纖芯的折射率高，包層的折射率低，從而實現(xiàn)光的全反射。

31有線傳輸介質(zhì)3．光纖按傳輸模式不同，光纖分為多模光纖和單模光纖。·多模光纖：以同時傳輸多路不同波長的光信號?！文９饫w：只能傳輸單一波長的一路光信號。光在單模光纖中沿直線傳播，無反射，所以傳播距離比多模光纖要長。

通常，黃色的光纖線一般是單模光纖，橘紅色或者灰色的光纖線一般是多模光纖。32有線傳輸介質(zhì)光纜由一定數(shù)量的光纖按照一定方式組成纜芯，外層加以鋼絲、填充物和護(hù)套等幾部分構(gòu)成，另外根據(jù)需要還有防水層、緩沖層、絕緣金屬導(dǎo)線等構(gòu)件。

33數(shù)據(jù)通信主要指標(biāo)1．?dāng)?shù)據(jù)傳輸速率數(shù)據(jù)傳輸速率通常指單位時間內(nèi)通信線路傳輸?shù)谋忍財?shù)（bit），單位為bit/s，常記作b/s（比特每秒），或Kb/s（千比特每秒）、Mb/s（兆比特每秒）、Gb/s（吉比特每秒），也記作bps（bitpersecond）、Kbps、Mbps、Gbps。34數(shù)據(jù)通信主要指標(biāo)常說的網(wǎng)絡(luò)帶寬即指數(shù)據(jù)傳輸率，如100Mb/s表示每秒傳輸100M個bit。另外，常用Byte/s或B/s即每秒傳輸字節(jié)數(shù)來表示上網(wǎng)速度，如10MB/s表示每秒上傳或下載10兆字節(jié)。兩者關(guān)系是1Byte/s＝8bit/s，例如100M的帶寬理論上相當(dāng)于12.5MB/s，即100Mb/s

÷8＝12.5MB/s。

35數(shù)據(jù)通信主要指標(biāo)2．誤碼率指信息傳輸?shù)腻e誤率，是衡量數(shù)據(jù)在規(guī)定時間內(nèi)數(shù)據(jù)傳輸精確性的指標(biāo)。誤碼