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1、數(shù)據(jù)通信基礎數(shù)據(jù)通信基礎v數(shù)據(jù)通信的基本概念數(shù)據(jù)通信的基本概念v數(shù)據(jù)通信方式數(shù)據(jù)通信方式v數(shù)據(jù)通信傳輸介質(zhì)數(shù)據(jù)通信傳輸介質(zhì)v數(shù)據(jù)通信的實用技術數(shù)據(jù)通信的實用技術 數(shù)據(jù)編碼技術數(shù)據(jù)編碼技術 多路復用技術多路復用技術 數(shù)據(jù)交換技術數(shù)據(jù)交換技術v數(shù)據(jù)網(wǎng)簡介數(shù)據(jù)網(wǎng)簡介通信系統(tǒng)的基本模型通信系統(tǒng)的基本模型 通信系統(tǒng)經(jīng)歷了四個發(fā)展階段。通信系統(tǒng)經(jīng)歷了四個發(fā)展階段。噪聲噪聲信源信源發(fā)送器發(fā)送器信道信道接收器接收器信宿信宿源系統(tǒng)源系統(tǒng)目的系統(tǒng)目的系統(tǒng) 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的構成：數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的構成：v源系統(tǒng)和目的系統(tǒng)源系統(tǒng)和目的系統(tǒng)v傳輸系統(tǒng)（傳輸線路和傳輸設備）傳輸系統(tǒng)（傳輸線路和傳輸設備）傳輸速率傳輸速率信號傳輸
2、速率：信號傳輸速率：指每秒鐘信道傳輸?shù)拇a元數(shù)，單指每秒鐘信道傳輸?shù)拇a元數(shù)，單位為波特（位為波特（baud）。也稱為碼元速率、調(diào)制速）。也稱為碼元速率、調(diào)制速率或者波特率。率或者波特率。設脈沖的周期為設脈沖的周期為T，則波特率，則波特率B=1/T 數(shù)據(jù)傳輸速率：數(shù)據(jù)傳輸速率：指信道每秒鐘所能傳輸?shù)亩M制指信道每秒鐘所能傳輸?shù)亩M制位數(shù)，單位為位數(shù)，單位為bit/s。又稱為比特率。又稱為比特率。設脈沖的周期為設脈沖的周期為T，一個脈沖所表示的有效狀態(tài)，一個脈沖所表示的有效狀態(tài)數(shù)為數(shù)為N，則比特率（，則比特率（bit/s）可表示為：）可表示為：S=（1/T）x log 2 N 信道容量信道容量v信道
3、容量是用來表征一個信道傳輸數(shù)字信道容量是用來表征一個信道傳輸數(shù)字信號的能力，它是信道的最大數(shù)據(jù)傳輸信號的能力，它是信道的最大數(shù)據(jù)傳輸速率。信道容量與信道帶寬和噪聲有關。速率。信道容量與信道帶寬和噪聲有關。數(shù)據(jù)通信方式數(shù)據(jù)通信方式 數(shù)據(jù)通信方式是指數(shù)據(jù)在信道上傳輸所采數(shù)據(jù)通信方式是指數(shù)據(jù)在信道上傳輸所采取的方式。通常有如下三種分類方法：取的方式。通常有如下三種分類方法：v按數(shù)據(jù)代碼傳輸?shù)陌磾?shù)據(jù)代碼傳輸?shù)捻樞蝽樞蚍譃榉譃?串行傳輸和并行串行傳輸和并行傳輸傳輸v按數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌磾?shù)據(jù)傳輸?shù)耐椒绞酵椒绞椒譃橥絺鬏敽彤惒椒譃橥絺鬏敽彤惒絺鬏攤鬏攙按數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌磾?shù)據(jù)傳輸?shù)牧飨蚝蜁r間關系流向和時間關系分
4、為分為:單工、半單工、半雙工和雙工傳輸雙工和雙工傳輸數(shù)據(jù)通信方式數(shù)據(jù)通信方式v串行傳輸串行傳輸 將待傳送的每個字符的將待傳送的每個字符的二進制代碼按由低位到高二進制代碼按由低位到高位的順序在一根信號線上位的順序在一根信號線上將數(shù)據(jù)一位一位地傳送將數(shù)據(jù)一位一位地傳送v并行傳輸并行傳輸 將表示一個字符的將表示一個字符的8位位二進制代碼通過二進制代碼通過8條并行條并行的通信信道同時發(fā)送出去，的通信信道同時發(fā)送出去，每次發(fā)送一個字符代碼每次發(fā)送一個字符代碼 數(shù)據(jù)通信方式數(shù)據(jù)通信方式v異步傳輸異步傳輸特點是數(shù)據(jù)以字符特點是數(shù)據(jù)以字符為傳輸單位，且字為傳輸單位，且字符的發(fā)送時間是異符的發(fā)送時間是異步的。步
5、的。v同步傳輸同步傳輸不是對每個字符單不是對每個字符單獨進行同步，而是獨進行同步，而是對一組字符組成的對一組字符組成的數(shù)據(jù)塊進行同步。數(shù)據(jù)塊進行同步。01111110 01111110 B A X 01111110 SYN SYN B A X SYN 同步字符（一個或多個）同步位模式（一個或多個）可變長度的位數(shù)據(jù)塊 可變長度的字符數(shù)據(jù)塊 數(shù)據(jù)傳輸方向數(shù)據(jù)傳輸方向連接方式連接方式v點到點的連接點到點的連接連接方式連接方式v多點連接多點連接傳輸介質(zhì)傳輸介質(zhì)v有線介質(zhì)有線介質(zhì)雙絞線雙絞線同軸電纜同軸電纜光纖光纖v無線介質(zhì)無線介質(zhì)無線電無線電微波微波衛(wèi)星衛(wèi)星移動通信移動通信雙絞線雙絞線屏蔽雙絞線屏蔽雙
6、絞線STP非屏蔽雙絞線非屏蔽雙絞線UTP同軸電纜同軸電纜同軸電纜同軸電纜v75（CATV)用于模擬傳輸，稱為頻帶電纜用于模擬傳輸，稱為頻帶電纜v50(10Base5/10Base2)用于數(shù)字傳輸，稱為基帶電纜用于數(shù)字傳輸，稱為基帶電纜v粗纜：粗纜：10Mbps,500m,100站點站點v細纜：細纜：10Mbps,185m,30站點站點v價格貴價格貴局域網(wǎng)使用被雙絞線局域網(wǎng)使用被雙絞線 取代取代長途傳輸被光纖取代長途傳輸被光纖取代光光 纖纖光光 纖纖v單模單模光纖在介質(zhì)內(nèi)部成單個角度傳播光纖在介質(zhì)內(nèi)部成單個角度傳播沿直線傳播，傳輸距離更遠沿直線傳播，傳輸距離更遠v多模多模光纖在介質(zhì)內(nèi)部以多個不同
7、反射角傳播光纖在介質(zhì)內(nèi)部以多個不同反射角傳播無線傳輸介質(zhì)無線傳輸介質(zhì) 數(shù)據(jù)編碼技術數(shù)據(jù)編碼技術 數(shù)據(jù)編碼方法數(shù)據(jù)編碼方法 模擬數(shù)據(jù)編碼模擬數(shù)據(jù)編碼 振幅鍵控（振幅鍵控（ASK）移頻鍵控（移頻鍵控（FSK）移相鍵控（移相鍵控（PSK）不歸零碼（不歸零碼（NRZ）曼徹斯特編碼曼徹斯特編碼 差分曼徹斯特編碼差分曼徹斯特編碼 數(shù)字數(shù)據(jù)編碼數(shù)字數(shù)據(jù)編碼 脈沖編碼調(diào)制脈沖編碼調(diào)制 模擬數(shù)據(jù)編碼模擬數(shù)據(jù)編碼v載波載波v調(diào)制方法調(diào)制方法調(diào)幅，（調(diào)幅，（Amplitude-Shift Keying，ASK）調(diào)頻，（調(diào)頻，（Frequency-Shift Keying，F(xiàn)SK）調(diào)相，（調(diào)相，（Phase-Shif
8、t Keying，PSK）0()sin()mu tutModulatorDemodulator數(shù)字數(shù)據(jù)數(shù)字數(shù)據(jù)m(t)u(t)m(t)數(shù)字數(shù)據(jù)數(shù)字數(shù)據(jù)載波發(fā)送方發(fā)送方接收方接收方模擬數(shù)據(jù)信號的編碼方法模擬數(shù)據(jù)信號的編碼方法ASK：用載波的兩個不同振幅表示：用載波的兩個不同振幅表示0和和1FSK：用載波的兩個不同角頻率表示：用載波的兩個不同角頻率表示0和和1PSK：用載波的起始相位的變化表示：用載波的起始相位的變化表示0 和和1數(shù)字數(shù)據(jù)編碼數(shù)字數(shù)據(jù)編碼v數(shù)字數(shù)據(jù)編碼方法，即數(shù)字數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號數(shù)字數(shù)據(jù)編碼方法，即數(shù)字數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號編碼的方法。編碼的方法。v在數(shù)據(jù)通信技術中，將利用模擬信道傳
9、輸模擬信在數(shù)據(jù)通信技術中，將利用模擬信道傳輸模擬信號的方法稱作頻帶傳輸；而將利用數(shù)字信道來直號的方法稱作頻帶傳輸；而將利用數(shù)字信道來直接傳輸數(shù)字信號的方法稱作基帶傳輸。接傳輸數(shù)字信號的方法稱作基帶傳輸。EncoderDecoder數(shù)字數(shù)據(jù)數(shù)字數(shù)據(jù)g(t)x(t)g(t)數(shù)字數(shù)據(jù)數(shù)字數(shù)據(jù)發(fā)送方發(fā)送方接收方接收方v把數(shù)字數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成某種數(shù)字脈沖信號把數(shù)字數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成某種數(shù)字脈沖信號常見的有兩類：常見的有兩類：不歸零碼和曼徹斯特編碼不歸零碼和曼徹斯特編碼v不歸零碼不歸零碼(NRZ，Non-Return to Zero)二進制數(shù)字二進制數(shù)字0、1分別用兩種電平來表示，分別用兩種電平來表示，低低電平表示邏輯
10、電平表示邏輯0，用高電平表示邏輯，用高電平表示邏輯1。缺點：存在直流分量，傳輸中不能使用變壓缺點：存在直流分量，傳輸中不能使用變壓器；器；不具備自同步機制，傳輸時必須使用不具備自同步機制，傳輸時必須使用額外傳額外傳輸同步時鐘信號輸同步時鐘信號。v曼徹斯特編碼曼徹斯特編碼(Manchester Code)用電壓的變化表示用電壓的變化表示0和和1。v規(guī)定在規(guī)定在每個碼元的中間每個碼元的中間發(fā)生跳變；發(fā)生跳變；v高高低的跳變代表低的跳變代表0，低，低高的跳變代表高的跳變代表1。每個碼元中間都要發(fā)生跳變，接收端可將此變化提取每個碼元中間都要發(fā)生跳變，接收端可將此變化提取出來作為同步信號。這種編碼也稱為
11、自同步碼出來作為同步信號。這種編碼也稱為自同步碼(Self-Synchronizing Code)。缺點：需要雙倍的傳輸帶寬（即信號速率是數(shù)據(jù)速率缺點：需要雙倍的傳輸帶寬（即信號速率是數(shù)據(jù)速率的的2倍）。倍）。v差分曼徹斯特編碼差分曼徹斯特編碼(Differential)每個碼元的中間每個碼元的中間仍要發(fā)生跳變；仍要發(fā)生跳變；用用碼元開始處碼元開始處有無跳變來表示有無跳變來表示0和和1，有跳變代表，有跳變代表0，無跳變代表無跳變代表1。數(shù)字數(shù)據(jù)信號的編碼方法數(shù)字數(shù)據(jù)信號的編碼方法脈沖編碼調(diào)制脈沖編碼調(diào)制v采樣是以一定的時間間隔，將模擬信號的電采樣是以一定的時間間隔，將模擬信號的電平幅度取出來作
12、為樣本，讓其表示原來的信平幅度取出來作為樣本，讓其表示原來的信號。號。v量化是將采樣樣本幅度按量化級決定取值的量化是將采樣樣本幅度按量化級決定取值的過程。經(jīng)過量化后的樣本幅度為離散的量級過程。經(jīng)過量化后的樣本幅度為離散的量級值，已不是連續(xù)值。值，已不是連續(xù)值。v編碼是用相應位數(shù)的二進制代碼表示量化后編碼是用相應位數(shù)的二進制代碼表示量化后的采樣樣本的量級。如果有的采樣樣本的量級。如果有K個量化級，則個量化級，則二進制的位數(shù)為二進制的位數(shù)為log 2 K。脈沖編碼調(diào)制（脈沖編碼調(diào)制（PCM）PCM工作原理示意圖工作原理示意圖多路復用技術多路復用技術DEMUX復用器復用器解復用器解復用器共享信道共享
13、信道MUX復用：共享使用公共信道 采用多路復用技術，可以將多路信號組合在一條物理信道上進行傳輸，到接收端再用專門的設備將各路信號分離開來，極大地提高了通信線路的利用率。頻分多路復用頻分多路復用CH2CH1CH3原始帶寬原始帶寬CH1CH2CH3頻分后帶寬頻分后帶寬MUXCH1 CH2 CH3帶寬復用帶寬復用f波分多路復用波分多路復用棱柱棱柱/衍射光柵衍射光柵F2F1F3 光譜光譜F1F2F3共享光纖的光譜共享光纖的光譜 光纖光纖2光纖光纖3光纖光纖1共享光纖共享光纖 采用無源設備，更可靠采用無源設備，更可靠時分多路復用時分多路復用A2A1A3原始信號原始信號D2D1D3數(shù)字化信號數(shù)字化信號MU
14、X復用后數(shù)據(jù)復用后數(shù)據(jù)時隙時隙1234D3D2D1數(shù)據(jù)交換技術數(shù)據(jù)交換技術 線線(電電)路交換（路交換（Circuit Switching）類似電話交換方式，需要先建立實際物理線路連接類似電話交換方式，需要先建立實際物理線路連接 存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式（存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式（Store and Forward Exchanging）類似郵政方式類似郵政方式 報文交換（報文交換（Message Switching）分組交換（分組交換（Package Switching）數(shù)據(jù)報（數(shù)據(jù)報（Data Gram）方式）方式 虛電路（虛電路（Virtual Circuit）方式）方式線路交換線路交換v線路的建立線路的建立v
15、數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)傳輸v線路拆除線路拆除報文交換報文交換v報文交換（報文交換（Message Switching）方式不需）方式不需在兩個站點之間建立一條專用電路，數(shù)據(jù)傳在兩個站點之間建立一條專用電路，數(shù)據(jù)傳輸單位是報文。輸單位是報文。v所謂所謂“報文報文”就是站點要發(fā)送的數(shù)據(jù)塊，其就是站點要發(fā)送的數(shù)據(jù)塊，其長度不限并且可變。傳送過程采用存儲轉(zhuǎn)發(fā)長度不限并且可變。傳送過程采用存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式。方式。報文交換的特性報文交換的特性 v整塊數(shù)據(jù)逐站存儲轉(zhuǎn)發(fā)，一個報文可以整塊數(shù)據(jù)逐站存儲轉(zhuǎn)發(fā)，一個報文可以發(fā)送到多個目的地；一個時刻僅占用一發(fā)送到多個目的地；一個時刻僅占用一段通路，線路利用率高。段通路，線路利用率
16、高。v對報文的長度沒有限制，對于大塊數(shù)據(jù)對報文的長度沒有限制，對于大塊數(shù)據(jù)占用存儲空間大占用存儲空間大占用信道時間長占用信道時間長v延遲較大，不能滿足實時通信的要求。延遲較大，不能滿足實時通信的要求。分組交換分組交換v分組交換（分組交換（Packet Switching）是報文交）是報文交換的一種改進，它將報文分成若干個分組，換的一種改進，它將報文分成若干個分組，每個分組的長度有一個上限，分組可以存儲每個分組的長度有一個上限，分組可以存儲到內(nèi)存中，提高了交換速度。到內(nèi)存中，提高了交換速度。v分組交換有虛電路分組交換和數(shù)據(jù)報分組交分組交換有虛電路分組交換和數(shù)據(jù)報分組交換兩種。換兩種。數(shù)據(jù)報交換數(shù)
17、據(jù)報交換v在數(shù)據(jù)報（在數(shù)據(jù)報（Datagram）方式中，每個分組的傳送是被單獨）方式中，每個分組的傳送是被單獨處理的，每個分組自身攜帶足夠的地址信息。處理的，每個分組自身攜帶足夠的地址信息。虛電路交換虛電路交換v虛電路交換方式分為兩種：呼叫虛電路和永久虛電路。虛電路交換方式分為兩種：呼叫虛電路和永久虛電路。v呼叫虛電路方式要經(jīng)歷以下三個過程：呼叫虛電路方式要經(jīng)歷以下三個過程：建立虛電路建立虛電路 交換數(shù)據(jù)交換數(shù)據(jù) 拆除虛電路拆除虛電路 謝謝觀看/歡迎下載BY FAITH I MEAN A VISION OF GOOD ONE CHERISHES AND THE ENTHUSIASM THAT PUSHES ONE TO SEEK ITS FULFILLMENT REGARDLESS OF OBSTACLES.BY FAITH I BY FAITH
第二章 數(shù)據(jù)通信基礎
