第二章數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識

基本概念

信息及其主要特征

傳輸介質(zhì)

數(shù)據(jù)編碼

多路復(fù)用技術(shù)

數(shù)據(jù)交換技術(shù)

差錯控制及檢測基本概念數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的主要構(gòu)成傳輸速率數(shù)據(jù)通信信源信宿信道噪聲一次通信中產(chǎn)生和發(fā)送信息的一端叫做信源。接收信息的一端叫做信宿。信源和信宿之間通過信道進行信息的交換。信息在傳輸過程中可能會受到外界的干擾，這種干擾叫噪聲。數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)傳輸線路調(diào)制解調(diào)器多路復(fù)用器交換機數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)終端設(shè)備計算機系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信基本過程第一階段：建立通信線路第二階段：建立數(shù)據(jù)傳輸鏈路第三階段：傳送通信控制信號和傳送數(shù)據(jù)第四階段：數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束，雙方通過通信控制信息確認此次通信結(jié)束第五階段：任何一方通知交換機通信結(jié)束，可以切斷物理連接

數(shù)據(jù)通信的主要技術(shù)指標傳輸速率碼元速率（ＲＢ）信息速率（Ｒb）Ｒb＝ＲＢlog２Ｍ誤碼率誤碼率Pc誤位率Pb誤字符率Pw信息及其主要特征數(shù)字信道和模擬信道信道的最大傳輸速率通信線路連接方式數(shù)據(jù)的傳輸方式數(shù)字信道和模擬信道以數(shù)字脈沖形式傳輸數(shù)據(jù)的信道稱為數(shù)字信道以連續(xù)模擬信號形式傳輸數(shù)據(jù)的信道稱為模擬信道如果信源產(chǎn)生的是數(shù)字數(shù)據(jù)可以有兩種傳輸方式１.用模擬信道傳輸信宿噪聲信源傳輸介質(zhì)調(diào)制器解調(diào)器２.用數(shù)字信道傳輸信道的最大傳輸速率C=2Wlog2MW為信道寬帶C為信道容量C=Wlog2（1+S/N）W為信道寬帶S/N為信噪比通信線路連接方式點——點連接方式分支連接方式集線連接方式數(shù)據(jù)據(jù)的的傳傳輸輸方方式式信道道的的通通信信方方式式單工工通通信信（無無線線電電廣廣播播））半雙雙工工通通信信（對對講講機機））全雙雙工工通通信信數(shù)據(jù)據(jù)的的傳傳輸輸方方式式基帶傳輸方波固有的的頻率稱為為基帶，方方波信號稱稱為基帶信信號。在信信道上直接接傳送數(shù)據(jù)據(jù)的基帶信信號稱為基基帶傳輸（（編碼解碼碼器）頻帶傳輸是指數(shù)字信信號調(diào)制成成音頻信號號后再發(fā)送送和傳輸，，到達接收收端后把音音頻信號解解調(diào)成原來來的數(shù)字信信號。（調(diào)調(diào)制解調(diào)器器）寬帶傳輸常用于ＬＡＡＮ中。在在早期這是是利用頻帶帶寬度至少少為０ＭＨＨＺ～３０００ＭＨＺＺ的寬帶同同軸電纜作作為傳輸介介質(zhì)。使用用時通常將將這樣寬的的頻帶劃分分為若干個個子頻帶，，分別用這這些子頻帶帶來傳送音音頻信號，，視頻信號號以及數(shù)字字信號。利利用寬帶傳傳輸系統(tǒng)來來實現(xiàn)聲音音，文字和和圖象的一一體化傳輸輸?，F(xiàn)在常常指傳輸速速率大于１１Ｍb／s的廣域網(wǎng)網(wǎng)接入技術(shù)術(shù)，如ＡＤＤＳＬ，ＤＤＤＮ等。。（射頻調(diào)調(diào)制解調(diào)器器）數(shù)據(jù)同步方方式同步，是指指接收端嚴嚴格的按照照發(fā)送端所所發(fā)送的每每個碼元的的重復(fù)頻率率以及起止止時間來接接收數(shù)據(jù)。。位同步字符同步幀同步傳輸介質(zhì)同軸電纜雙絞線電纜纜光釬電纜無線傳輸介介質(zhì)地面微波衛(wèi)星微波紅外線通信信同軸電纜型號RG-8或或RG-11（阻阻抗50歐歐姆）———粗纜RG-58（50歐歐姆）———細纜RG-59（75歐歐姆）———CATV細纜RG-62（93歐歐姆）———ARCnet網(wǎng)絡(luò)絡(luò)及IBM3270系統(tǒng)專用用一般為頻分分多路復(fù)用用雙絞線電纜纜光釬電纜數(shù)據(jù)編碼數(shù)字數(shù)據(jù)的的數(shù)字信號號編碼數(shù)字數(shù)據(jù)調(diào)調(diào)制編碼模擬數(shù)據(jù)的的數(shù)字信號號編碼數(shù)字數(shù)據(jù)的的數(shù)字信號號編碼001101(a)(b)(c)不歸零制編編碼無電壓0負負電壓1曼徹斯特編編碼位中間跳變變從高到低低1從低到高0差分曼徹斯斯特編碼每一位的開開始有跳變變0無跳變1數(shù)字數(shù)據(jù)調(diào)調(diào)制編碼調(diào)頻FM調(diào)幅AM調(diào)相PM見page48模擬數(shù)據(jù)的的數(shù)字信號號編碼采樣定理：：一個連續(xù)續(xù)變化的模模擬信號，，假設(shè)其最最高頻率或或帶寬為fmax，，若對它以以周期T進進行采樣，，則采樣頻頻率f=1/T，若若能滿足f≥2fmax，，那么采樣樣后的離散散序列就能能無失真的的恢復(fù)出原原始的模擬擬信號。脈沖編碼調(diào)調(diào)制技術(shù)原始信號采樣量化編碼000111多路復(fù)用技技術(shù)頻分多路復(fù)復(fù)用時分多路復(fù)復(fù)用波分多路復(fù)復(fù)用碼分多路復(fù)復(fù)用頻分多路復(fù)復(fù)用（FDM）FrequencyDivisionMultiplexing頻分多路復(fù)復(fù)用本質(zhì)上上就是把每每路信息以以某種調(diào)制制方式調(diào)制制到不同頻頻率的載波波上，然后后合并成一一個信號送送到信道上上傳輸。接接收方把接接收到的信信號送入帶帶通濾波器器，分離出出各載波信信號，這些些載波經(jīng)過過解調(diào)，最最后借助低低通濾波器器將原始信信息恢復(fù)出出來。（（同時發(fā)送送）有線電視ADSL收音音機頻分多路復(fù)復(fù)用60646872通道1通道2通道3頻率/KHZ多路復(fù)用的通道原來的帶寬3003100頻率/KHZ通道1.2.3時分多路復(fù)復(fù)用（TDM）TimeDivisionMultiplexing將一個傳輸輸周期劃分分為多個時時隙，讓多多路信號分分別在不同同的時隙內(nèi)內(nèi)傳送，形形成每一路路信號在連連續(xù)的傳送送周期內(nèi)輪輪流發(fā)送的的情形。（（非同時發(fā)發(fā)送）同步時分復(fù)復(fù)用（STM）異步時分復(fù)復(fù)用（ATM）時分多路復(fù)復(fù)用TDMBBBAAACCCABCTDMABCCCCAAABBB波分多路復(fù)復(fù)用（WDM））WavelengthDivisionMultiplexing波分多路復(fù)復(fù)用技術(shù)是是在一根光光釬中能同同時傳輸多多個光波信信號的技術(shù)術(shù)。在發(fā)送送端將不同同波長的光光信號組合合起來，復(fù)復(fù)用到一根根光釬上，，在接收端端又將組合合的光信號號分開，并并送入不同同的終端。。波分多路復(fù)復(fù)用波長功率光釬1的波譜波長功率光釬2的波譜波長功率光釬3的波譜波長功率光釬4的波譜波長功率共享光釬的波譜

光釬1

光釬3

光釬4

光釬2光柵光柵共享光釬波分多路復(fù)復(fù)用單釬傳傳輸碼分多路復(fù)復(fù)用（CDM））WavelengthDivisionMultiplexing根據(jù)碼型結(jié)結(jié)構(gòu)的不同同來實現(xiàn)信信號分割的的多路復(fù)用用稱為碼分分多路復(fù)用用。所有用用戶使用同同一頻率，，占用相同同的帶寬，，各個用戶戶可以同時時發(fā)送或接接收信號，，用各自不不同的地址址碼序列區(qū)區(qū)分，或者者說是根據(jù)據(jù)信號的不不同波形區(qū)區(qū)分。交換技術(shù)電路交換報文交換分組交換數(shù)據(jù)報和虛虛電路快速分組交交換幀中繼和異異步傳輸模模式電路交換所謂電路交交換服務(wù)，，就是在兩兩個用戶要要進行通信信時，首先先建立一條條臨時的專專用線路，，用戶通信信時獨占這這條線路，，不與其它它用戶共享享，直到通通信一方釋釋放這條專專用線路。。建立連接數(shù)據(jù)傳輸拆除線路電路交換的的基本過程程交換節(jié)點A交換節(jié)點B交換節(jié)點C交換節(jié)點D連續(xù)呼叫呼叫應(yīng)答數(shù)據(jù)傳輸確認連接釋放時間報文交換傳輸非及時時性的數(shù)字字數(shù)據(jù)，中中轉(zhuǎn)節(jié)點可可先把收到到的信息存存儲起來，，等到信道道空閑時再再把信息轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)發(fā)給下一一個節(jié)點，，這樣經(jīng)過過多個中轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)節(jié)點的存存儲轉(zhuǎn)發(fā)，，最后到達達目標節(jié)點點。這種交交換方式就就稱為存儲儲轉(zhuǎn)發(fā)或存存儲交換。。報文交換換是以報文文為單位進進行存儲交交換的技術(shù)術(shù)。報文交換的的基本過程程交換節(jié)點A交換節(jié)點B交換節(jié)點C交換節(jié)點D報文報文報文時間確認分組交換分組交換方方式是把要要傳輸?shù)膱髨笪姆殖扇羧舾蓚€小的的數(shù)據(jù)塊，，稱為分組組，然后以以分組為單單位按照與與報文交換換同樣的方方法進行傳傳輸。數(shù)據(jù)報虛電路數(shù)據(jù)報ADCB整序提供不可靠靠的服務(wù)，，或者說無無連接服務(wù)務(wù)虛電路AFEDGCB提供可靠的的服務(wù)，或或者說面向向連接服務(wù)務(wù)幀中繼和異異步傳輸模模式幀中繼，是是以幀為單單位進行交交換的技術(shù)術(shù)。異步傳輸模模式，是以以信元為單單位進行傳傳輸?shù)募夹g(shù)術(shù)。信元是一種種極短的、、固定長度度的數(shù)據(jù)分分組。每個個信元長53個字節(jié)節(jié)。包括5個字節(jié)的的信頭和48個字節(jié)節(jié)的信息域域。差錯檢測及及控制差錯，就是是在數(shù)據(jù)通通信中，接接收端接到到的數(shù)據(jù)與與發(fā)送端發(fā)發(fā)出的數(shù)據(jù)據(jù)出現(xiàn)不一一致的現(xiàn)象象。包括位位丟失，位位值不一致致。差錯是由熱熱躁聲引起起的。物理線路的的電氣特性性造成信號號的畸變和和衰減。電氣信號在在線路上產(chǎn)產(chǎn)生反射造造成的回音音效應(yīng)相鄰線路之之間的串擾擾線路接觸不不良造成的的信號時有有時無外界因素產(chǎn)產(chǎn)生的干擾擾差錯控制方方法回送法由由發(fā)信者者糾錯向前糾錯法法由接接收者糾錯錯檢錯并自動動反饋重發(fā)發(fā)法實驗?zāi)康?/p>