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1、2.4数据编码技术2.4.1数据编码类型根据数据通信类型，用于数据通信的数据编码方法分为两类： 拟数据编码与数字数据编码。网络中基本的数据编码方法可以归纳如 图2-11所示：L振幅键控ASK!_模拟数据编码 移频键控FSK移相键控PSK数据编码方法 一非归零码NRZ数字数据编码 一曼彻斯特编码差分曼彻斯特编码图2-11数据编码方法2.4.2 模拟数据编码方法数字调制就是将数字符号变成适合于信道传输的波形。 所用载波 一般是余弦信号， 调制信号为数字基带信号。 利用基带信号去控制载 波的某个参数，就完成了调制。调制的方法主要是通过改变余弦波的幅度、 相位或频率来传送信 息。其基本原理是把数据信号
2、寄生在载波的上述三个参数中的一个 上，即用数据信号来进行幅度调制、频率调制或相位调制。分别对应幅移键控”(ASK)、相移键控” (PSK )和频移键控” (FSK)三种 数字调制方式。三种调制方法如图 2-12 所示。数据(a) ASK(b) FSK(c) PSK(绝对)(d) PSK(相对)nn+0+ n1图2-12模拟数据编码方法1 .幅移键控（ASK ）2 .频移键控（FSK ）3 .相移键控（PSK ）4 .幅度相位复合调制表2-3幅度相位复合调制二进制数码元幅度码元相位二进制数码元幅度码元相位000045度10003迈45度000130度100150度0010390度1010590度
3、0011逅135度10113/2135度01003270度11005270度0100315度11013科0315度0110225度111032225度01113180度11115180度图 2-13 V.29 Modem 的星座2.4.3数字数据编码方法OOOO1011100111101111OOOO1010100011001101OOOO0001000001000110OOOO0011001001010111图2-14 QAM在基带传输中，数字数据信号的编码方法主要有以下几种，如图2-15所示。双极性码f：mH 二 rLFt曼彻斯特编码归零码_n_rL_n_Tl_tx 双向码不归零码差分曼彻
4、斯特编多电平编图2-15数字数据信号的编码方法1单极性码2极性码3归零码4不归零码5双相码双相码要求每一比特中都要有一个电平转换， 因而这种编码的最 大优点是自定时， 同时双相码也有检测错误的功能， 如果某一位中间 缺少了电平翻转，则被认为是违例代码。6双极性码7曼彻斯特编码曼彻斯特编码用高电平到低电平的转换边表示“0，”而用低电平到高电平的转换边表示 “1，”相反的表示也是允许的。比特中间的电 平转换边既表示了数据代码，同时也作为定时信号使用。8差分曼彻斯特编码差分码又称相对码，在差分码中利用电平是否跳变来分别表示“ 1或”“ 0。”9多电平码2.4.4脉冲编码调制方法把模拟数据转化成数字信
5、号，要使用叫做编码解码器( Codec) 的设备。用编码解码器把模拟信号变换为数字信号的过程叫模拟信号 的数字化。常用的数字化技术就是脉冲编码调制技术(Pulse CodeModulation，PCM )，简称脉码调制。1. PCM原理脉码调制是将模拟信号变换为数字信号的编码技术。PCM主要经过3个过程：采样、量化和编码。采样的频率决定了恢复的模拟信号的质量。根据尼奎斯特采样定理，采样频率必须大于模拟信号最高频率的二倍，即1f - 2B 或 f 2fmax其中B为通信信道带宽，f为采样频率，T为采样周期，fmax为 信号的最高频率。采样后得到的样本取连续值，这些样本必须通过四舍五入量化为 离散
6、值，离散值的个数决定了量化的精度。图2-17是采样、量化和编码过程的示意图。A1.51.00.5t0.27 0.3(a)采样过程样本量化级二进制编码编码信号D1100011 1D240100J 1D37011111D4131101厂111D51511111 1D613110111 II 1 1D760110|iD830011(b)编码过程图2-17脉冲编码调制如果采用均匀量化的方式，则把信号的幅度均等分为 128或 256 个取值间隔， 这样会使得小信号量化误差大音质变差。 所以有必要采 用不均匀选取量化间隔的非线性量化方法， 即在小信号时分层密， 量 化间隔小，而在大信号时分层稀，量化间隔大
7、，实际上是对原始话音 信号进行了对数压缩。 在实际中使用两种对数压缩方法：A律和卩律，A律编码用于E1系统，卩律编码用于T1系统。2增量调制增量调制( Delta Modulation ， DM )是一种预测编码方式，是将 信号瞬时值与前一采样时刻的量化值之差进行量化， 而且只对这个差 值的符号进行编码，而不是对差值的大小编码。2.5 多路复用多路复用( Multiplexing )在计算机网络中是一个基本概念，它 将出现在通信线路的多路复用技术的讨论中， 也会出现在计算机进程 过程的讨论中。 本节主要讨论如何在单一的物理线路上建立多条并行 通信信道的问题。2.5.1多路复用的概念及分类多路复
8、用技术是把多个低速信道组合成一个高速信道的技术。这种技术要用到两个设备：多路复用器和解复用器(demultiplexer )。多路复用器和多路分配器统称多路器,IHLTX简写为MUX，如图2-20所示。AMVX图2-20多路复用也可以相反地使用多路复用技术，即把一个高带宽的信号分解到几个低速线路上同时传输，然后在接收端再合成为原来的高带宽信 号。多路复用一般可以分为以下四种基本形式：(1) 频分多路复用(Frequency Division Multiplexing ， FDM)(2) 时分多路复用(Time Division Multiplexing ， TDM)(3) 波分复用(Wavel
9、ength Division Multiplexing，WDM)(4) 码分多址访问(Code Division Multiple Access ， CDMA)2.5.2频分复用iniAJ 注z 佶追3.rrrSEOM72HMz)同图2-21频分多路复用(a)原带宽(b)升频之后的带宽(c)复用之后的信道频分多路复用(Frequency Division Multiplexing , FDM )是在一条传输介质上使用多个频率不同的模拟载波信号进行多路传输，这些载波可以进行任何方式的调制：ASK、FSK、PSK以及它们的组合。每一个载波信号形成了一个子信道，各个子信道的中心频率不相重合，子信道之
10、间留有一定宽度的隔离频带。2.5.3时分复用时分多路复用(Time Division Multiplexing , TDM )要求各个子 通道按时间片轮流地占用整个带宽，如图2-22所示。图2-22时分多路复用原理2.5.4波分复用光纤1的波谱也率I波长光纤2的波谱功率波长光纤4的波谱功率光纤3的波谱:功率I波长波长图2-23波分多路复通信是由光来运载信号进行传输的方式。在光通信领域，人们习惯按波长而不是按频率来命名。因此，所谓的波分复用(WDM，Wavele ngth Divisio n Multiplexi ng )其本质上也是频分复用而已。图 2-23显示了 WDM的基本原理。波分复用技
11、术作为一种系统概念，通常有3种复用方式，即1310nm和1550nm波长的波分复用、粗波分复用( CWDM，CoarseWavelength Division Multiplexing )和密集波分复用( DWDM ， DenseWavelength Division Multiplexing )。2.5.5 码分复用码分复用( Code Division Multiplexing ， CDM )是另一种信道复 用方法，更常用的名称是码分多址访问( Code Division Multiple Access , CDMA )。CDMA是一种采用扩频技术的通信方式，按照所使用的扩频技术可以分为：
12、直接序列(Direct Sequenee) CDMA，记为 DS-CDMA ；跳频(Frequency Hopping)CDMA，记为 FH-CDMA。假定每个信息位的宽度为 T,在DS-CDMA系统中，每个T时间 都被划分为m个时间片，使每一个时间片的长度为T/m。这样，含有更细微结构的 T 时间宽度称为一个码片 (chip)。 DS-CDMA 中的每一 个站点都分配有一个 m位的码片序列(chip sequenee)(或称为码片 向量)。每个码片序列的长度正好等于T,这个码片序列就是每个终端的地址码。 比如指派给站点 A 的码片序列是 00011011，用( -1 -1 -1+1+1-1+
13、1+1)表示。图2-26( a)给出了 4个站点的二进制码片序列，图 2-26( b)给出了它们的双极型形式。損送的日个即子图2-26 CDMA示例站点发送数据时，用自己的码片序列来调制要发送的信息。要从信号中还原出单个站点的比特流， 接收端必须事先知道站点 的码片序列。 通过计算接收到的码片序列 （所有站点发送码片序列的 线性总和） 和欲还原站点的码片序列的内积， 就可以还原出原比特流。2.6 数据交换2.6.1 数据交换的分类最初的数据通信是在物理上两端直接相连的设备间进行的， 随着 通信的设备的增多、 设备间距离的扩大， 这种每个设备都直连的方式 是不现实的。 两个设备间的通信需要一些中
14、间结点来过渡， 我们称这 些中间结点为交换设备。 这些交换设备并不需要处理经过它的数据的 内容， 只是简单地把数据从一个交换设备传到下一个交换设备， 直到 数据到达目的地。通常使用三种交换技术：电路交换、报文交换和分组交换。2.6.2 电路交换1电路交换的工作原理电路交换( circuit switching )技术即在通信两端设备间，通过 个一个交换设备中线路的连接， 实际建立了一条专用的物理线路， 该连接被拆除前，这两端的设备单独占用该线路进行数据传输。典型的电路交换过程如下图 2-27 所示。结点 E结点 F结点 B结点 G图2-27电路交换电路交换方式的通信过程分为三个阶段。(1) 电路建立阶段（2）数据传输阶段（3）电路释放阶段2电路交换的特点 电路交换的优点为： （ 1
