1、2020年8月24日星期一12時48分50秒,計算機網(wǎng)絡技術,第2章 數(shù)據(jù)通信的基礎知識,教學重點和難點： 數(shù)據(jù)編碼技術； 多路復用技術； 差錯控制技術； 數(shù)據(jù)交換技術； 數(shù)據(jù)交換技術。,2020年8月24日星期一12時48分50秒,計算機網(wǎng)絡技術,2.1 數(shù)據(jù)通信的基本概念,信息是指有用的知識或消息，計算機網(wǎng)絡通信的目的就是為了交換信息。而數(shù)據(jù)則是是運送信息的實體，是信息的表達方式，可以是數(shù)字、文字、聲音、圖形和圖像多種不同形式。,1信息、數(shù)據(jù)和信號,2020年8月24日星期一12時48分50秒,計算機網(wǎng)絡技術,2.1 數(shù)據(jù)通信的基本概念,2模擬信號與數(shù)字信號,2020年8月24日星期一12

2、時48分50秒,計算機網(wǎng)絡技術,2.1 數(shù)據(jù)通信的基本概念,3數(shù)據(jù)通信,發(fā)送方將要發(fā)送的數(shù)據(jù)轉換成信號通過物理信道傳輸?shù)綌?shù)據(jù)接收方的過程稱為數(shù)據(jù)通信。信號可以是離散變化的數(shù)字信號，也可以是連續(xù)變化的模擬信號，所以數(shù)據(jù)通信被分為模擬數(shù)據(jù)通信和數(shù)字數(shù)據(jù)通信。所謂模擬數(shù)據(jù)通信是指在模擬信道上以模擬信號形式來傳輸數(shù)據(jù)；而數(shù)字數(shù)據(jù)通信則是指利用數(shù)字信道以數(shù)字信號方式來傳輸數(shù)據(jù)。,2020年8月24日星期一12時48分50秒,計算機網(wǎng)絡技術,2.1 數(shù)據(jù)通信的基本概念,4源點、終點和信道,在數(shù)據(jù)通信中，通常將數(shù)據(jù)的發(fā)送方稱為源點，而將數(shù)據(jù)的接收方稱為終點。 為了在源點和終點之間實現(xiàn)有效的數(shù)據(jù)傳輸，必須在源

3、點和終點之間建立一條傳輸信號的物理通道，這條通道被稱為物理信道，簡稱信道。,2020年8月24日星期一12時48分50秒,計算機網(wǎng)絡技術,2.2 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型,2020年8月24日星期一12時48分50秒,計算機網(wǎng)絡技術,2.3 數(shù)據(jù)調制與編碼,2.3.1 調制與編碼原理,再發(fā)送端，需要將二進制數(shù)據(jù)變換成能在電話線或其他傳輸線路上傳輸?shù)哪M信號，即所謂的調制而在接收端，則需要將收到的模擬信號重新還原成原來的二進制數(shù)據(jù)，即所謂的解調。 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)字傳輸介質傳輸出去。,2020年8月24日星期一12時48分50秒,計算機網(wǎng)絡技術,2.3.2 模擬數(shù)據(jù)

4、的模擬信號調制,2.3 數(shù)據(jù)調制與編碼,模擬數(shù)據(jù)經(jīng)由模擬信道傳輸時不需進行變換，但考慮到傳輸?shù)膶嶋H問題，模擬數(shù)據(jù)要在高頻下進行調制。最常用的兩種調制技術是 幅度調制（AM） 頻率調制（FM）,2020年8月24日星期一12時48分50秒,計算機網(wǎng)絡技術,2.3.2 模擬數(shù)據(jù)的模擬信號調制,2.3 數(shù)據(jù)調制與編碼,模擬數(shù)據(jù)經(jīng)由模擬信道傳輸時不需進行變換，但考慮到傳輸?shù)膶嶋H問題，模擬數(shù)據(jù)要在高頻下進行調制。最常用的兩種調制技術是 幅度調制（AM） 頻率調制（FM）,2020年8月24日星期一12時48分50秒,計算機網(wǎng)絡技術,2.3.3 數(shù)字數(shù)據(jù)的模擬信號調制,2.3 數(shù)據(jù)調制與編碼,幅移鍵控法

5、頻移鍵控法 相移鍵控法,2020年8月24日星期一12時48分50秒,計算機網(wǎng)絡技術,2.3 數(shù)據(jù)調制與編碼,2020年8月24日星期一12時48分50秒,計算機網(wǎng)絡技術,2.3.3 數(shù)字數(shù)據(jù)的模擬信號調制,2.3 數(shù)據(jù)調制與編碼,幅移鍵控法 頻移鍵控法 相移鍵控法,2020年8月24日星期一12時48分50秒,計算機網(wǎng)絡技術,2.3.4 數(shù)字數(shù)據(jù)的數(shù)字信號調制,2.3 數(shù)據(jù)調制與編碼,1. 單極性不歸零碼和雙極性不歸零碼,2020年8月24日星期一12時48分50秒,計算機網(wǎng)絡技術,2.3 數(shù)據(jù)調制與編碼,2. 單極性歸零碼和雙極性歸零碼,0 1 1 0 1 0 0 1,單極性歸零碼,202

6、0年8月24日星期一12時48分50秒,計算機網(wǎng)絡技術,2.3 數(shù)據(jù)調制與編碼,雙極性歸零碼,0 1 1 0 1 0 0 1,2020年8月24日星期一12時48分50秒,計算機網(wǎng)絡技術,2.3 數(shù)據(jù)調制與編碼,3. 曼徹斯特碼和差分曼徹斯特碼,2020年8月24日星期一12時48分50秒,計算機網(wǎng)絡技術,2.3 數(shù)據(jù)調制與編碼,2020年8月24日星期一12時48分50秒,計算機網(wǎng)絡技術,2.3.5 模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字信號調制,2.3 數(shù)據(jù)調制與編碼,利用數(shù)字信號來對模擬數(shù)據(jù)進行編碼的最常見的例子是脈沖代碼調制（PCM, Pulse Code Modulation），它常用于對聲音信號進行編碼。

7、脈沖代碼調制是以采樣定理為基礎的. 脈沖代碼調制（PCM）有兩種體制：一種是北美的24路PCM，簡稱T1（1.544 Mbps）；另一種是歐洲的30路PVM，簡稱E1（2.048 Mbps）。在我國采用E1標準。,2020年8月24日星期一12時48分50秒,計算機網(wǎng)絡技術,2.4 基帶傳輸和頻帶傳輸,2.4.1 基帶傳輸,在計算機系統(tǒng)中，通常用二進制比特來表示各類數(shù)據(jù)。而脈沖信號是二進制比特的典型表達方式，在脈沖信號的整個頻譜中，從零開始有一段能量相對集中的頻率范圍被稱為基本頻帶（Base Band），簡稱基頻或基帶，基頻等于脈沖信號的固有頻率。與基頻對應的數(shù)字信號稱為基帶信號。,2020年

8、8月24日星期一12時48分50秒,計算機網(wǎng)絡技術,2.4 基帶傳輸和頻帶傳輸,2.4.2 頻帶傳輸,利用模擬信道傳輸二進制數(shù)據(jù)的方式稱為頻帶傳輸。頻帶傳輸?shù)年P鍵問題是如何將計算機中的二進制數(shù)據(jù)轉化為適合模擬信道傳輸?shù)哪M信號。,2020年8月24日星期一12時48分50秒,計算機網(wǎng)絡技術,2.5 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的主要質量指標,2.5.1 模擬通信系統(tǒng)的質量指標,1. 有效性 是用有效傳輸帶寬來度量，同樣的信息采用不同的調制方式，需不同的頻帶寬度。頻帶寬度越窄，有效性越好。 2. 可靠性 是用接收端最終的輸出信噪比來度量，信噪比越大，通信質量越高。,2020年8月24日星期一12時48分50秒,

9、計算機網(wǎng)絡技術,2.5 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的主要質量指標,2.5.2 數(shù)字通信系統(tǒng)的質量指標,1. 數(shù)據(jù)傳輸速率 數(shù)據(jù)傳輸速率有兩種度量單位：波特率和比特率。 2. 數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|量 誤碼率（接收方出現(xiàn)差錯的比特數(shù)（位數(shù)）總的傳輸比特數(shù)（位數(shù)）100%,2020年8月24日星期一12時48分50秒,計算機網(wǎng)絡技術,2.5 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的主要質量指標,2.5.2 數(shù)字通信系統(tǒng)的質量指標,1. 數(shù)據(jù)傳輸速率 數(shù)據(jù)傳輸速率有兩種度量單位：波特率和比特率。 2. 數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|量 誤碼率（接收方出現(xiàn)差錯的比特數(shù)（位數(shù)）總的傳輸比特數(shù)（位數(shù)）100%,2020年8月24日星期一12時48分50秒,計算機網(wǎng)絡技術,

10、2.6 多路復用技術,為了提高通信線路傳輸信息的效率，通常采用在一條物理線路上建立多條通信信道的多路復用（Multiplexing）技術，多路復用技術使得在同一傳輸介質上可傳輸多個不同信源發(fā)出的信號，從而可充分利用通信線路的傳輸容量，提高傳輸介質的利用率。,目的,2020年8月24日星期一12時48分50秒,計算機網(wǎng)絡技術,2.6 多路復用技術,2.6.1 頻分多路復用技術,2020年8月24日星期一12時48分50秒,計算機網(wǎng)絡技術,2.6 多路復用技術,2.6.2 時分多路復用技術,2020年8月24日星期一12時48分50秒,計算機網(wǎng)絡技術,2.6 多路復用技術,2.6.3 波分多路復用

11、技術,波分多路復用是頻分多路復用在光纖信道上使用的一個變種。作為FDM的一個變種，WDM與FDM的惟一區(qū)別就是：在WDM中使用的衍射光柵是無源的，因此可靠性非常高。,2020年8月24日星期一12時48分50秒,計算機網(wǎng)絡技術,2.7 數(shù)據(jù)通信技術,2.7.1 數(shù)據(jù)傳輸方式,2020年8月24日星期一12時48分50秒,計算機網(wǎng)絡技術,2.7 數(shù)據(jù)通信技術,1. 并行通信,2020年8月24日星期一12時48分50秒,計算機網(wǎng)絡技術,2.7 數(shù)據(jù)通信技術,2. 串行通信,2020年8月24日星期一12時48分50秒,計算機網(wǎng)絡技術,2.7 數(shù)據(jù)通信技術,2.7.2 數(shù)據(jù)同步方式,接收端要按發(fā)送

12、端所發(fā)送的每個碼元的重復頻率和起止時間接收數(shù)據(jù)。,2020年8月24日星期一12時48分50秒,計算機網(wǎng)絡技術,2.7 數(shù)據(jù)通信技術,1. 異步傳輸 每個字符在傳輸時都前后分別加上起始位和結束位，以表示一個字符的開始和結束。起始位為“0”，結束位為“1”，結束位的長度可以為1位、1.5位或2位。,2020年8月24日星期一12時48分50秒,計算機網(wǎng)絡技術,2.7 數(shù)據(jù)通信技術,2. 同步傳輸,2020年8月24日星期一12時48分50秒,計算機網(wǎng)絡技術,2.7 數(shù)據(jù)通信技術,3. 數(shù)據(jù)傳輸方式,當數(shù)據(jù)通信在點對點之間進行時，按照信息的傳輸方向，其通信方式有3種。 （1）單工通信（Simple

13、x） 單工通信中傳輸?shù)男畔⑹冀K是一個方向。單工通信只需要一條信道。 （2）半雙工通信（Half-duplex） 通信雙方都可以發(fā)送（接收）信息，但不能同時雙向發(fā)送。 （3）全雙工通信（Full-duplex） 通信雙方可以同時發(fā)送和接收信息。,2020年8月24日星期一12時48分50秒,計算機網(wǎng)絡技術,2.8 數(shù)據(jù)交換方式,常用的數(shù)據(jù)交換方式可分為兩大類：,電路交換方式 存儲轉發(fā)交換方式,2020年8月24日星期一12時48分50秒,計算機網(wǎng)絡技術,2.8 數(shù)據(jù)交換方式,2.8.1 電路交換,2020年8月24日星期一12時48分50秒,計算機網(wǎng)絡技術,2.8 數(shù)據(jù)交換方式,2.8.2 報文

14、交換,2020年8月24日星期一12時48分50秒,計算機網(wǎng)絡技術,2.8 數(shù)據(jù)交換方式,2.8.3 報文分組交換,2020年8月24日星期一12時48分50秒,計算機網(wǎng)絡技術,2.8 數(shù)據(jù)交換方式,2.8.4 其他通信交換技術,利用數(shù)字語音插空技術能提高線路交換的傳輸能力。傳統(tǒng)的電路交換技術在接通通路后，該通路被一對用戶完全占用。但是在傳輸語音信號時，通路并不始終處于忙的狀態(tài)，有很多空閑的狀態(tài)。DSI技術的原理僅當傳輸語音信號時，才向通話用戶分配通道，其余時刻可把通道分配給數(shù)據(jù)通信。,1數(shù)字語音插空技術,2020年8月24日星期一12時48分50秒,計算機網(wǎng)絡技術,2.8 數(shù)據(jù)交換方式,2.

15、8.4 其他通信交換技術,幀中繼是對目前廣泛采用的X.25分組交換通信協(xié)議的簡化和改進。在鏈路上無差錯控制和流量控制，是一種簡化的面向連接的分組交換。這種簡化了的協(xié)議，可以方便地用VLSI技術實現(xiàn)。這種高速分組交換技術有很多優(yōu)點：可靈活設置信號的傳輸速率；充分利用網(wǎng)絡資源，提高傳輸效率；可對分組呼叫進行帶寬的動態(tài)分配。因而可獲得延遲小、高吞吐率的網(wǎng)絡特性。,2幀中繼技術,2020年8月24日星期一12時48分50秒,計算機網(wǎng)絡技術,2.8 數(shù)據(jù)交換方式,2.8.4 其他通信交換技術,信元交換是一種新的交換技術。異步傳輸模式（ATM）采用信元交換。ATM數(shù)據(jù)傳輸單位是一固定長度的分組，稱為信元，它有一個信元頭及一個信元信息域。信元長度為53個字節(jié)，其中信元頭占5個字節(jié)，信息域占48個字節(jié)。信息頭的主要功能是信元的網(wǎng)絡路由。,3信元交換,2020年8月24日星期一12時48分50秒,計算機網(wǎng)絡技術,2.9 差錯控制技術,2.9.1 差錯控制方法,差錯控制是采用可靠、