《計算機網(wǎng)絡(luò)》 數(shù)據(jù)傳輸

計算機網(wǎng)絡(luò)教案

武漢大學(xué)博士生導(dǎo)師楊曉麗

數(shù)據(jù)傳輸

數(shù)據(jù)通信是兩個實體間數(shù)據(jù)

的傳輸和交換。數(shù)據(jù)傳輸是將源

站的數(shù)據(jù)編碼成信號，沿傳輸介

質(zhì)傳播至目的站。數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠?/p>

質(zhì)取決于被傳輸信號的品質(zhì)和傳

輸介質(zhì)的特性。

本章學(xué)習(xí)要點

1.數(shù)據(jù)通信模型及其關(guān)鍵成份

2.數(shù)據(jù)調(diào)制與編碼的概念及常用方法

3.數(shù)字數(shù)據(jù)傳輸方式

4.多路復(fù)用技術(shù)及常用的數(shù)字信號分級

5.傳輸介質(zhì)的特性

6.銅環(huán)接入技術(shù)（XDSL寬帶）

數(shù)據(jù)通信模型

源系統(tǒng)目的系統(tǒng)

A

/

傳輸

源發(fā)送器系統(tǒng)］接收器目的站

(a)通信模型

工作站謂制J一^詢制

解調(diào)器公共電話網(wǎng)解調(diào)器服務(wù)器

(b)通信系統(tǒng)實例

簡單的通信模型

模型中關(guān)鍵部分

■源：產(chǎn)生要發(fā)送的數(shù)據(jù)的設(shè)備。

■發(fā)送器：對信號進行轉(zhuǎn)換或編碼以產(chǎn)生

能在特定傳輸系統(tǒng)中傳輸?shù)碾姶判盘枴?/p>

■傳輸系統(tǒng)：連接源和目的地的傳輸線或

復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)。

■接收器：從傳輸系統(tǒng)接收信號并轉(zhuǎn)換成

目的站設(shè)備能處理的信號。

■目的站：：從接收器輸入數(shù)據(jù)的設(shè)備。

數(shù)據(jù)通信關(guān)鍵任務(wù)

■傳輸系統(tǒng)利用率

■接口

■同步

■交換管理

■差錯檢測和校正

■尋址和路由

■恢復(fù)

■報文格式

■安全

■網(wǎng)管

數(shù)據(jù)率和頻帶的關(guān)系

i--

■頻譜：一個信號包含的頻率范圍

■絕對頻寬：一個信號的頻譜的寬度

■有效頻帶：信號的大部分能量集中的頻

譜寬度

■信號數(shù)據(jù)率越高，所需有效頻帶越寬

數(shù)據(jù)調(diào)制與編碼

幾個術(shù)語

■數(shù)據(jù)：數(shù)據(jù)是有意義的實體的量化形式,

而信息涉及的是這些數(shù)據(jù)的內(nèi)容和解釋。

■信號和信號發(fā)送：信號是數(shù)據(jù)的電磁或

電子編碼，信號發(fā)送是指沿傳輸介質(zhì)傳

播信號的動作。

■傳輸：指傳播和處理信號的數(shù)據(jù)通信。

模擬倍日用連續(xù)變化的電磁波未表示數(shù)據(jù)

模擬數(shù)助

聲盲

電話—*-模擬信號

波）

數(shù)『數(shù)據(jù)

一進制模授信制

調(diào)制解調(diào)器

出jKak；??中（載波頻率）

數(shù)個信號—用電壓脈沖序列.未表示數(shù)據(jù)

模擬數(shù)據(jù)

模擬信號一編碼解碼器數(shù)字信號

數(shù),/數(shù)抱

直接表示或編碼

模擬和數(shù)字數(shù)據(jù)的模擬和數(shù)字信號

調(diào)制與編碼

■調(diào)制是載波信號的某些特性

根據(jù)輸入信號而變化的過程

■編碼是將模擬數(shù)據(jù)或數(shù)字數(shù)

據(jù)變換成數(shù)字信號，以便通

過數(shù)字通信介質(zhì)傳輸出去

模擬數(shù)據(jù)的模擬信號調(diào)制

11------——----------

■幅度調(diào)制是一種載波的幅度會隨著原始

模擬數(shù)據(jù)的幅度變化而變化的技術(shù)

■頻率調(diào)制是一種高頻載波的頻率會隨著

原始模擬信號的幅度變化而變化的技術(shù)

原始模擬信號

時間〈S)

幅度調(diào)制

原始模擬信號

WWWWWWWW載波信號

WW1WWW1調(diào)頻信號

時間（S）

頻率調(diào)制

數(shù)字數(shù)據(jù)的模擬信號調(diào)制

■幅移鍵控(ASK)是用載波頻率的兩個

高俅不同的振幅來表示兩個二進制值

■頻移鍵控(FSK)是用載波頻率附近的

兩個不同頻率來表示兩個二進制值

■相移鍵控(PSK)是利用載波信號的相

位移動來表示數(shù)據(jù)

OOL￡O±OOO1O

—/wv^w-----w-

巾高收錐f/

OO11OiOOO1o

"WVWVX/VWVX/WX/

C,)頻蘆卷^攔1￡與去

OOI1O1C<><51<>

wvwvvvwwvvww

9）本口毛多錢莖春公士

數(shù)字數(shù)據(jù)的模擬信號調(diào)制

數(shù)字數(shù)據(jù)的數(shù)字信號編碼

■不歸粵制編碼

■曼徹斯特編碼

■差動曼徹斯特編碼

數(shù)字信號的編碼

模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字信號編碼

■脈沖代碼調(diào)制(PCM)是以采樣

定理為基礎(chǔ)

■采樣定理：

如在規(guī)則的時間間隔內(nèi)，以高于兩

倍最高有效信號頻率的速率對信號

f(t)進行采樣，那么，這些采樣

值包含了原始信號的全部信息

數(shù)一等效二進制數(shù)脈沖代位父皮形

Ooono

10001n

20(11(>.|n!

30O11nn

4010<：>in!；

1

5O1OJ1in

1n

60JJ01n1

in

7(1111innn

810OOnil：

?

91001n_?in

1O1()1<>n?

1n1

11IO11n?nn

??

12110()___ELn??

1311(>1nnn

141IIOnnn!

151111nnnn

(b)

脈沖代碼調(diào)制

數(shù)字數(shù)據(jù)傳輸方式

>---------------------------------

■串行傳輸與笄行傳輸

■異步傳播和同步傳輸

串行傳輸與并行傳輸

>~~--

■單工

■半雙工

■全雙工

(a)單工

<b>半雙工

<c>全雙工

數(shù)據(jù)流的方向

異步傳輸和同步傳輸

■異步傳輸：一次傳輸一個字符，用

起始位引導(dǎo)，用停止位結(jié)束

■面向字符的同步傳輸：每個數(shù)據(jù)塊

以一個或多個同步字符作為開始，

以惟一的后文字符結(jié)束

■面向位的同步傳輸（HDLC、

SDLC）：數(shù)據(jù)塊作為位流來處理

起始位字符之間的不確定延遲

停止

位

111111111111111111111

(a)異步傳輸

一個或多個同步字符

SYNC和其他控制字符結(jié)束控制字符

多個數(shù)據(jù)字符、

(b)同步傳輸(面向字符)

異步傳輸和同步傳輸

傳輸介質(zhì)

■傳輸介質(zhì)特性

■常用的傳輸介質(zhì)

雙絞線

同軸電纜

光導(dǎo)纖維

無線介質(zhì)

■傳輸損耗

夕卜部損耗和內(nèi)部損耗

信噪比

傳輸介質(zhì)特性

>---------------

■物理描述：說明傳輸介質(zhì)的特征。

■傳輸特性：包括是使用模擬信號發(fā)送還是數(shù)字信號

發(fā)送，調(diào)制技術(shù)、傳輸容量及傳輸?shù)念l率范圍。

■連通性：點到點或者多點連接。

■地理范圍：網(wǎng)上各點間的最大距離，是在建筑物內(nèi)、

建筑物之間或擴展到整個城市。

■抗干擾性：防止噪音對傳輸數(shù)據(jù)影響的能力。

■相對價格：以元件、安裝和維護的價格為基礎(chǔ)。

多路復(fù)用

>--------------------------

■頻分多路復(fù)用

■時分多路復(fù)用

■統(tǒng)計時分多路復(fù)用

■波分復(fù)用

九個輸入端笳個輸出端

報文A報文A

報文B報文B

報文C報文C

報文D報文D

報文E報文E

報文F報文F

條線路兀個信道

報文G1報文G

報文H報文H

報文I報文I

多路復(fù)用器多路復(fù)接器

(1)多路復(fù)用器接收九個模擬輸入信號

(2)然后通過1條線路上的布個子信道傳輸

(3)多路復(fù)接耨接收多路復(fù)用信號，并把每個子信道傳

送到其相應(yīng)的輸出端

多路復(fù)用

>----頻--分多路復(fù)用

■傳輸介質(zhì)的可用帶寬分隔

成一個頻段

■適用于模擬信號

■數(shù)字數(shù)據(jù)首先經(jīng)調(diào)制解調(diào)

器轉(zhuǎn)換成模擬信號

時分多路復(fù)用

■傳輸介質(zhì)的可用時間分成時隙

■適用于數(shù)字信號

■時分多路復(fù)用類型

隔位掃描

隔字符掃描

■數(shù)字信號分級

DTE

時分多路復(fù)用技術(shù)

（即RS422）卿RS422）

火輸入信號可以是原始的數(shù)字數(shù)據(jù)或數(shù)字化的話音信號。

T1多路復(fù)用器

統(tǒng)計時分多路復(fù)用

空

I

時間

Ca）時分多路復(fù)用】所有的時隙都永久地分配給相應(yīng)的輸入端口

尋址和控制用的附加位

3）統(tǒng)計時分多路復(fù)用《固定幀）、時隙只分配給傳送的端口

TDM與STDM的比較

1

建

建

建

建

統(tǒng)計時分多路復(fù)用

波分多路復(fù)用(WDM)

■不同波長的光載波信號在同一根光纖中傳輸

■波分多路復(fù)用光纖通信系統(tǒng)

單向系統(tǒng)

雙向系統(tǒng)

■復(fù)用器主要性能指標

插入損耗

串擾衰減

■光纖帶寬達2乂101°-----3x1010Hz

銅環(huán)接入技術(shù)(XDSL)

■數(shù)字用戶線DSL提供用戶方便地用

數(shù)字形式接入網(wǎng)絡(luò)

■所有的DSL系列統(tǒng)稱XDSL

■XDSL技術(shù)已標準化

不對稱數(shù)字用戶線ADSL

對稱的高速數(shù)字用戶線HDSL

甚高速數(shù)字用戶線VDSL

分路器D$L接入交換機路由器

機也多路復(fù)用

ADSL體系結(jié)構(gòu)

務(wù)

器

服

Internet/企業(yè)網(wǎng)

由

器

路

換機

交

分路器DSL接入

機柜多路電用

ADSL“Lite”體系結(jié)構(gòu)

本地LAN

3對用『El

HDSL體系結(jié)構(gòu)

寬帶接入技術(shù)

寬帶接入是人們向往的一種接入Internet的方

法，也是一些正蓬勃發(fā)展的接入技術(shù)。根據(jù)中國互

聯(lián)網(wǎng)絡(luò)信息中心(CNNIC)于2008年工月17日在北

京發(fā)布《第21次中國互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展狀況統(tǒng)計報告》

顯示，截止2007年12月31日，中國國內(nèi)上網(wǎng)網(wǎng)

民總?cè)藬?shù)達到2?1億人。其中使用xDSL、Cable

Modem、專線等寬帶網(wǎng)民數(shù)達到L63億人。

寬帶網(wǎng)接入的類型

----------------------------------

帶網(wǎng)及寬帶接入技術(shù)現(xiàn)在發(fā)展得很快，寬帶網(wǎng)劃分為很多類型：

長城寬帶、藍波萬維推廣的小區(qū)局域網(wǎng)方案LAN；

中國電信、中國網(wǎng)通、中國鐵通推廣的數(shù)字用戶線方案有ADSL、HDSL、

SDSL、VDSL；

廣播電視系統(tǒng)推廣采用的CableModem；

中國網(wǎng)通推廣的無線寬帶接入方式LMDSo

ADSL（AsymmetricDigitalSubscriberLine,非對稱數(shù)字用戶線）---

使用ADSL技術(shù)，通過一條電話線，以比普通MODEM快工00倍的速度瀏覽

互聯(lián)網(wǎng)，通過上網(wǎng)學(xué)習(xí)、娛樂、購物，享受到先進的數(shù)據(jù)服務(wù)；

CableMODEM——利用有線電視的同軸電纜把家庭與Internet連起來。

通過寬帶ADSL接入Internet

對于光纖到戶（FTTH）接入網(wǎng)，近年來人們提出了多

項過渡性的寬帶接入網(wǎng)技術(shù)，其中俗稱為“個人寬帶流行風”

的ADSL是最具前景及競爭力的一種。非對稱數(shù)字用戶線路

ADSL是一種能夠通過普通電話線來提供寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，進

行高速網(wǎng)際網(wǎng)絡(luò)上網(wǎng)服務(wù)的調(diào)制/解調(diào)技術(shù)，也是目前極具

發(fā)展前景的一種接入技術(shù)。ADSL的關(guān)鍵觀念在于其上行與

下行的帶寬是不對稱的。事實上，從網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供者（ISP）

到用戶（俗稱下載）的帶寬是比較高的，使用者接收的資料

量遠比其送出的資料量多。

ADSL接入技術(shù)示意如下圖所示。ADSL方案的最大特點是不需要改造

信號傳輸線路，完全可以利用普通銅質(zhì)電話線作為傳輸介質(zhì)，配上專

用的MODEM即可實現(xiàn)數(shù)據(jù)高速傳輸。它以比普通MODEM快100多

桔的速度瀏覽互聯(lián)網(wǎng)，通過網(wǎng)進行學(xué)習(xí)、娛樂、購物，享受到先進的

數(shù)據(jù)服務(wù)，如視頻會議、視頻點播、網(wǎng)上音樂等等。在ADSL接入方

案中，每個用戶都有單獨的一條線路與ADSL局端相連，它的結(jié)構(gòu)可

以看作是星形結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)傳輸帶寬是由每一個用戶獨享的。

電話線

ADSL的主要特點

?、啪哂泻芨叩膫鬏斔俾剩篈DSL在普通電話線上支

持的上傳速率為640Kbps?1Mbps,下載速率為

lMbps-8Mbps,有效傳輸距離為3km?5km。

■⑵上網(wǎng)和打電話互不干擾：ADSL更為吸引人的地方

是可以與普通電話共存于一條電話線上。在撥打電

話的同時進行ADSL傳輸而又互不影響。數(shù)據(jù)信號并

不通過電話交換設(shè)備，這則意味著使用ADSL上網(wǎng)不

需要交納電話費并且不需要撥號，一直在線，屬于

專線上網(wǎng)方式。

-⑶安裝使用方便快捷：ADSL安裝由局端服務(wù)商將

用戶原有的電話線接入ADSL局端設(shè)備，在用戶端

只要將電話線接上濾波器，濾波器與ADSL和

Modem之間用一條2芯電話線連上，ADSL和

Modem與計算機網(wǎng)卡之間用一條雙絞線連接即可

完成硬件安裝。再將TCP/IP協(xié)議中的IP、DNS和

網(wǎng)關(guān)參數(shù)項設(shè)置好，便完成了安裝工作。

-ADSL的使用更加簡易，由于ADSL一直在線而不

需要撥號，用戶只需接上電源便可。

r⑷提供多種先進服務(wù)：目前的ADSL線路已經(jīng)提供了

Internet高速寬帶接入的服務(wù)，用戶只要訪問相應(yīng)的站點便

可免費享受多種寬帶的多媒體服務(wù)（例如網(wǎng)上游戲）。

■ADSL的個人用戶還具有一個靜態(tài)IP地址，ADSL的局域網(wǎng)用

戶具有四個靜態(tài)IP地址，個人用戶可用來建立個人主頁，讓

其他網(wǎng)友一睹自己的風采；局域網(wǎng)用戶可以在中國多媒體公

眾信息網(wǎng)上架設(shè)自己的網(wǎng)站，提供WWW、FTP、E-mail等

服務(wù)。隨著ADSL技術(shù)的進一步推廣應(yīng)用，ADSL接入還可以

提供點對點遠程醫(yī)療、遠程教學(xué)、遠程可視會議等服務(wù)。

■ADSL通過向終端用戶提供512kbps、1Mbps或2Mbps接入

速率業(yè)務(wù)，效益高，覆蓋范圍大，安全性好，速率快，可滿

足各類用戶的要求。

ADSL對用戶的要求

ADSL的技術(shù)是通過對電話線進行分頻,

所以用戶必須已經(jīng)安裝了電話。電話線所

接入的市話機房必須是ADSL節(jié)點，而且安

裝ADSL的地點與電信局的ADSL節(jié)點之間

的距離不得超過3?5公里，以上條件缺一

不可。安裝ADSL的用戶電話線必須是直接

連接的市話線路ADSL設(shè)備的安裝。

ADSL的硬件安裝

'RADSL安裝包括局端的線路調(diào)整和用戶端的設(shè)備安裝。在局端方面，由

服務(wù)商將用戶原有的電話線接入ADSL局端設(shè)備，只需2?3分鐘；用戶

端的ADSL安裝也非常簡易方便，只要將電話線連上分離器，分離器與

ADSLModem之間用一條兩芯電話線連上，再把ADSLModem與計算

機的網(wǎng)卡之間用一條雙絞線（RJ45接頭）連通即可完成硬件安裝。