《计算机网络与通信 教学课件 ppt 作者 佟震亚 杨风暴 第02章》由会员分享，可在线阅读，更多相关《计算机网络与通信 教学课件 ppt 作者 佟震亚 杨风暴 第02章（78页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第2章 数据通信基础,2.1 数据通信基础知识 2.2 数据通信中的基本概念 2.3 传输介质,2.4多路复用技术 2.5 多路复用技术 2.6 光纤技术 2.7移动通信及蜂窝无线通信,2.1 数据通信基础知识,2.1.1 数据通信模型 数据通信是把信息从源主机传输到目标主机的过程，数据通信模型如图2.1所示。,图2.1 数据通信模型,2.1.2 并行传输和串行传输 1并行传输 并行传输指的是数据的每一位各占一条信号线同时进行传输。 2串行传输 串行传输指的是数据信号的若干位顺序按位串行排列成数据流，在一条信道上传输。,2.1.3 同步传输和异步传输 1同步传输 （1）位同步 要求传输数据的收
2、发双方的时钟频率严格保持一致，即称收发双方的时钟是同步的。 （2）帧同步 “帧”是数据链路层传输的数据单元，其长度并没有硬性规定。,图2.3 帧同步传输,图2.4 异步传输,2.1.4 传输方式 1单工通信 2半双工通信 3全双工通信,2.1.5 数字传输和模拟传输 模拟传输（Analog Transmission）是指信道中传输的都是模拟信号，即连续变化的信号。 数字传输（Digital Transmission）：是指信道中传输的是数字序列。,（1）传输质量高，时延短，通信速率可按用户需求选择。 （2）支持多媒体业务。 （3）可以利用VLSI器件，体积小，成本低，质量高。 （4）虽然需要中
3、继放大，但干扰信号不会同时被放大，特别适合高保真的远程传输。,（5）可以利用数据压缩与解压技术大大减少存储空间和传输流量。 （6）可以利用查错纠错技术保证通信质量。 （7）能够利用加密与解密技术保证通信安全。,2.2 数据通信中的基本概念,2.2.1 频率、频谱和带宽,图2.5 信号的时域表示方法,图2.6 数字信号,图2.8 对称方波由多个奇次谐波构成,图2.9 8个谐波叠加的结果,图2.10 s(t)的频谱,图2.11 数字信号及其频谱,2.2.2 数据传输速率 1数据传输速率 数据传输速率简称数据率，是指单位时间内发送端和接收端之间传输数据的平均比特数，或指发送端的发送速率，单位为每秒位
4、（bit/s），它反映了终端设备之间的信息传输能力，是一段时间的平均值。,2最大数据传输速率Cmax与带宽的关系 （1）波特（Baud）率和比特率：波特率是每秒钟传送信息位的数量。它是所传送代码的最短码元占有时间的倒数。,（2）最大数据传输速率与带宽的关系 Cmax2Blog2N 3误码率 误码率接收方出现差错的位数(比特数)/总的传输位数(比特数)100%。,2.2.3 基带传输和宽带传输 1基带传输 基带传输即数字传输。基带指的是基本频带，就是传输数据编码电信号所固有的频带，这种信号可称为基带信号。 2宽带传输,2.3 传 输 介 质,2.3.1 双绞线,图2.12 双绞线,图2.13 双
5、绞线和平行线的抗噪声比较,2.3.2 同轴电缆,图2.14 同轴电缆,2.3.3 光纤 1光纤的分类,图 2 . 1 5 光 纤 结 构 示 意 图,（1）按照折射率分布，有均匀光纤（如图2.15（a）和图2.15（c）所示）和非均匀光纤（如图2.15（b）所示）。 （2）按照传输的总模数，光纤通常又分为单模光纤（Single Mode Fiber，SMF）和多模光纤（Multi Mode Fiber，MMF） 单模（SM）光纤 多模（MM）光纤,2光缆的结构,图2.16 光缆的结构,3光纤的损耗特性 （1）吸收损耗 （2）散射损耗,4光纤的色散特性 （1）模式色散 同一频率同一波长的光在传输
6、中有多种模式，不同的模式传输速度不同，模式之间存在时延差，这种色散称为模式色散。它是影响多模光纤传输距离和速度的主要原因之一。,（2）材料色散 （3）波导色散 5光纤通信的优点 （1）光纤可提供更高的带宽 （2）中继距离长,（3）可以节约铜和铅 （4）抗干扰能力强，保密性好 （5）重量轻，耐腐蚀 （6）数字化光纤系统可以大量使用VLSI器件，可靠性高，成本低。,（7）数字化光纤系统使用PCM技术，将模拟数据数字化，可以方便地连接计算机，实现对全系统的监控。 （8）采用混合光纤同轴电缆技术（Hybrid Fiber Coax，HFC），可以方便地用于有线电视系统。,（9）采用波分多路复用（Wav
7、elength Dvision Mltiplexing，WDM）和密集波分多路复用DWDM（Dense WDM）技术可以大幅度地扩容，而不必增加光纤的芯数。,2.3.4 无线传输 1电磁波谱,图2.17 电磁波谱,无线电波段划分（部分）,2环境对电磁波的影响 （1）地表层： （2）大气层： （3）电离层：,图2.18 电磁波传播,3无线电波的传输 4微波传输（地面微波） 5红外线及毫米波（室内通信）,2.4 数据交换技术,2.4.1 数据交换技术概述 数据交换技术是数据通信过程中，对数据表示格式、传输方式的选择和优化的技术 1电路交换（Circuit Switching）,图2.19 电路交换
8、示意图,图2.20 电路交换过程示意图,（1）电路建立阶段 （2）传输数据阶段 （3）电路拆除阶段 电路交换具有下述几个特点。,（1）呼叫建立时间长且存在呼损。 （2）电路连通后提供给用户的是“透明通路” （3）信号或数据的传输时延短且时延固定不变，适用于实时大批量连续的数据传输。 （4）线路（信道）利用率低。,2报文交换（Message Switching） 与电路交换相比，报文交换方式不要求交换网为通信双方预先建立一条专用的数据通路，因此就不存在建立电路和拆除电路的过程。,3分组交换（又称包交换，Packet switching） （1）数据报传输分组交换 传输质量高 电路利用率高 信息传
9、递安全、可靠 传送信息有一定时延 通过申请账号、密码（NUI），可实现全国漫游，经济性能好。,（2）虚电路传输分组交换,2.4.2 交换技术的比较,图2.21 报文交换,图2.22 电路交换,图2.23 数据报交换,图2.24 虚电路交换,2.5 多路复用技术,图2.25 多路复用技术示意图,2.5.1 频分多路复用（FDM） 频分多路复用在生活中就有许多应用,图2.26 频分复用,2.5.2 同步时分多路复用（STDM）,图2.27 同步时分复用示意图,2.5.3 异步时分多路复用（ATDM）,图2.28 E1标准的TDM帧格式,图2.29 T1标准的TDM帧格式,2.5.4 密集波分多路复
10、用（DWDM）,图2.30 密集波分复用原理图,1DWDM基本原理 （1）光多路复用单向单纤传输,图2.32 掺铒放大器原理图,（2）光多路复用双向单纤传输,图2.33 光多路复用双向单纤传输的工作原理图,（3）光分路插入传输,图2.34 光分路插入传输的工作原理,2DWDM技术特点 （1）充分利用光纤低损耗区波段增加容量，降低成本。 （2）可传多种不同类型的信号。 （3）可实现单根光纤双向传输。 （4）对已建成的网络扩容方便。,（5）波分复用器是一个无源光器件，不含电子电源，结构简单，体积小而可靠，易于光电耦合。 （6）不改变原有设施而改变通信系统的组态，既可扩大通信系统的功能和应用范围，如
11、实现IP电话、声讯点播等。,（7）DWDM系统能直接连接到ATM交换机和Internet协议路由器/交换机上，而不需要同步光纤网或同步数字序列（SONET/SDH参见第10章）多路复用器。,2.5.5 码分多址访问（CDMA）,图2.35 CDMA实例,2.6 光 纤 通 信,2.6.1 光纤通信的特点 一是光纤通信用光波作为传输信号，二是用光导纤维构成的光缆作为信号的传输线路。,图2.36 光纤通信系统的基本构成,2.6.2 光纤通信中的编码技术 1mBnB码（m位n位码） （1）5B6B码编码规则：,5 B 6 B 码 型 方 案,（2）5B6B码使用规则： （3）5B6B码的特点： 2插
12、入比特码 （1）MBIP码： （2）MBIC码： （3）MBIH码：,2.7 移动通信及蜂窝无线通信,2.7.1 模拟蜂窝电话,图2.37 频率重用示意图,图2.38 AMPS示意图,2.7.2 数字蜂窝无线通信（2G） 1全球移动通信系统GSM,图2.39 GSM使用124个频率信道，每个信道均使用8时隙TDM系统,图2.40 GSM分帧结构的一部分,2码分多址访问CDMA,2.7.3 第三代移动通信3G 1第三代移动通信技术标准 2TD-SCDMA的优势,（1）频谱利用率高 （2）系统容量大 （3）特别适合运营商开展数据业务 （4）系统成本低 （5）代表移动技术发展方向，系统易于升级，保护运营商投资。,
