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1、第第 2 章章 数据通信基础知识数据通信基础知识1 1v 数据通信方式是指数据在信道上传输所采取的方式。数据通信方式是指数据在信道上传输所采取的方式。 通常有如下分类方法：通常有如下分类方法：按信号的类型分模拟通信和数字通信。按信号的类型分模拟通信和数字通信。按数据代码传输的顺序分为串行传输和并行传输。按数据代码传输的顺序分为串行传输和并行传输。按数据传输的同步方式分为同步传输和异步传输。按数据传输的同步方式分为同步传输和异步传输。按数据传输的流向和时间关系分为单工、半双工和按数据传输的流向和时间关系分为单工、半双工和 双工传输。双工传输。基带传输与频带传输。基带传输与频带传输。2.2 数据通
2、信方式 1. 模拟通信与数字通信2.2 数据通信方式v 模拟通信模拟通信 在线路上传输模拟信号的通信方式在线路上传输模拟信号的通信方式v 数字通信数字通信 是指用数字信号作为载体来传输信息，或是指用数字信号作为载体来传输信息，或者用数字信号对载波进行数字调制后再传输者用数字信号对载波进行数字调制后再传输的通信方式。的通信方式。 2.2 数据通信方式v 数字通信的特点数字通信的特点 抗噪声（干扰）能力强抗噪声（干扰）能力强 可以控制差错，提高了传输质量可以控制差错，提高了传输质量 能适应各种通信业务能适应各种通信业务 易于加密、保密性强易于加密、保密性强 通信设备微型化、集成化通信设备微型化、集
3、成化v 缺点缺点 占用频带宽占用频带宽数字或数字或模拟数据模拟数据ModulatorDemodulator数字或数字或模拟数据模拟数据模拟信号模拟信号模拟信号模拟信号g(t)s(t)g(t)载波模拟信道模拟信道模拟信道模拟信道发送方发送方接收方接收方调制调制解调制解调制调制：调制：对信号源的信息进行处理对信号源的信息进行处理, ,使其变为适合于信使其变为适合于信 道传输形式的过程。道传输形式的过程。解调：解调：接受方将收到的已调制的信号还原成原信号。接受方将收到的已调制的信号还原成原信号。 2.2 数据通信方式 2. 调制与解调调制与解调v 对模拟信号的调制对模拟信号的调制 对模拟信号调制的实
4、质是频谱搬移。对模拟信号调制的实质是频谱搬移。其作用和目的是：其作用和目的是：n 将调制信号转换成适合于信道将调制信号转换成适合于信道传输的已调信号；传输的已调信号；n 实现信道的多路复用；实现信道的多路复用；n 提高信道利用率；提高信道利用率；n 减少干扰，提高系统抗干扰能力；减少干扰，提高系统抗干扰能力；n 实现传输带宽与信噪比之间的互换。实现传输带宽与信噪比之间的互换。2.2 数据通信方式：相位：相位A : A : 振幅振幅 ：角频率：角频率 调制的基础是载波，载波有三要素：幅度、频率调制的基础是载波，载波有三要素：幅度、频率 和相位，针对载波的不同要素对它进行调制和相位，针对载波的不同
5、要素对它进行调制 。2.2 数据通信方式v对数字信号的调制对数字信号的调制u 振幅键控振幅键控ASKASK 调幅（调幅（AMAM）用载波的两个不同振幅用载波的两个不同振幅表示表示0 0和和1 1u 移频键控移频键控FSK FSK 调频（调频（FMFM）用载波的两个不同频率用载波的两个不同频率表示表示0 0和和1 1u 移相键控移相键控PSK PSK 调相调相 ( PM )( PM )用载波的起始相位的变化用载波的起始相位的变化表示表示0 0和和1 12.2 数据通信方式绝对调相绝对调相相对调相相对调相2.2 数据通信方式3 3、并、并/ /串行通信串行通信v 并行通信并行通信 定义定义 将数据
6、以成组方式在两条以上的并行信道上同时将数据以成组方式在两条以上的并行信道上同时 传输。传输。发送端发送端1 10 00 01 11 11 10 01 1接收端接收端1 10 00 01 11 11 10 01 1并行通信信道2.2 数据通信方式 适用情况适用情况 通信距离较近的情况通信距离较近的情况 优点优点 字符同步、速度快字符同步、速度快 缺点缺点 需要传输信道多、设备复杂、成本高需要传输信道多、设备复杂、成本高2.2 数据通信方式v 串行通信串行通信 定义定义 数据流以串行方式在一条信道上传输。数据流以串行方式在一条信道上传输。2.2 数据通信方式 适用情况适用情况 通信距离较远的情况通
7、信距离较远的情况 优点优点 该方法实现简单，采用较多该方法实现简单，采用较多 缺点缺点 为解决收、发方码组或字符同步，需要外加同步为解决收、发方码组或字符同步，需要外加同步 措施；速度慢。措施；速度慢。2.2 数据通信方式4 4、单、单/ /双工通信双工通信v 单工通信单工通信 定义定义 数据单向传输数据单向传输 适用适用 无线电广播、有线电广播、电视无线电广播、有线电广播、电视2.2 数据通信方式v 半双工通信半双工通信 定义定义 信息流可以在两个方向上传输，但同一时刻只限信息流可以在两个方向上传输，但同一时刻只限 于在一个方向传输。于在一个方向传输。 适用适用 对讲机对讲机 优点优点 节省
8、传输线路节省传输线路 缺点缺点 效率低效率低2.2 数据通信方式v 全双工通信全双工通信 定义定义 数据能同时沿信道的两个方向传输，即通信的数据能同时沿信道的两个方向传输，即通信的 一方在发送信息的同时也能接收信息，其收、一方在发送信息的同时也能接收信息，其收、 发信道分开设置。发信道分开设置。 适用适用 计算机网络中数据通信计算机网络中数据通信 特点特点 效率高但结构复杂、成本高效率高但结构复杂、成本高2.2 数据通信方式5 、异步传输和同步传输异步传输和同步传输v 同步技术同步技术 在通信过程中，为保证发送端发送的信息能够被在通信过程中，为保证发送端发送的信息能够被接收端正确无误地接收接收
9、端正确无误地接收, ,要求发送端和接收端动作的要求发送端和接收端动作的起始时间和频率保持一致的技术。起始时间和频率保持一致的技术。 需解决的问题需解决的问题 同步脉冲频率数据从什么时候开始，什么时同步脉冲频率数据从什么时候开始，什么时候结束候结束 2.2 数据通信方式v 异步传输异步传输 定义定义 发送端在数据前面加上起始位，在数据后面加上停止位，接收端通过识别起始位和停止位来接收数据。异步传输方式中，通信双方各自使用独立的定位时钟。优点：优点：频率的漂移不会积累；频率的漂移不会积累； 每两个字符之间的间隔时间不固定；每两个字符之间的间隔时间不固定； 缺点：缺点：传输效率低传输效率低2.2 数
10、据通信方式v 同步传输同步传输 定义：定义：同步传输（Synchronous Transmission）采用位同步（即按位同步）技术，以固定的时钟频率串行发送数字信号。通信双方必须建立准确的同步系统，并在其控制下发送和接收数据。 优优点：点：效率高。效率高。 缺点：缺点：和异步的优点相对应和异步的优点相对应2.2 数据通信方式2.2 数据通信方式v 基带传输基带传输 在信道上直接用基带信号（方波）传送数据。在信道上直接用基带信号（方波）传送数据。v 频带传输频带传输 将数字信号调制成模拟信号后再发送和传输将数字信号调制成模拟信号后再发送和传输的方式。的方式。 p 和基带传输的区别和基带传输的区
11、别p 和传统模拟传输的区别和传统模拟传输的区别2.2 数据通信方式6、基带基带/ /频带频带/ /宽带传输宽带传输v 宽带传输宽带传输 将宽的频带划分成若干个子频带，分别用这些将宽的频带划分成若干个子频带，分别用这些 子频带来传输各类不同的信号，多用于广域网子频带来传输各类不同的信号，多用于广域网 宽带接入技术，如宽带接入技术，如ADSLADSL。2.2 数据通信方式6、基带基带/ /频带频带/ /宽带传输宽带传输2.3 数据编码技术数据编码技术t码元码元1码元码元2码元码元3码元码元4码元码元5信号信号数据编码是用两个不同的电平来表示两个不同的数据编码是用两个不同的电平来表示两个不同的二进制
12、数二进制数0 0和和1 1。 数据编码技术定义定义 分类分类不归零编码、曼彻斯特编码、差分曼彻斯特编码不归零编码、曼彻斯特编码、差分曼彻斯特编码2.3 数据编码技术数据编码技术1、不归零制不归零制NRZNRZ用负电平表示用负电平表示0 0，正电平表示，正电平表示1 1，正负直接转换，中，正负直接转换，中间不在无电平处停留。间不在无电平处停留。缺点：不具备自同步机制，传输时必须使用外同步。缺点：不具备自同步机制，传输时必须使用外同步。2.3 数据编码技术数据编码技术2、曼彻斯特编码曼彻斯特编码编码方法是将每个码元分成两个相等的间隔；码编码方法是将每个码元分成两个相等的间隔；码元元“1”1”是由高
13、至低电平转换，即其前半个码元的是由高至低电平转换，即其前半个码元的电平为高电平，后半个码元的电平为低电平。码电平为高电平，后半个码元的电平为低电平。码元元“0”0”是从低电平到高电平的变换，即其前半个是从低电平到高电平的变换，即其前半个码元的电平为低电平，后半个码元的电平为高电平。码元的电平为低电平，后半个码元的电平为高电平。 0 0 1 0 0 1 1 11 02数字数据的数字信号数字数据的数字信号编码编码v（ 3 3） 差差 分分 曼曼 彻彻 斯斯 特特 编编 码码 （ Difference Difference ManchesterManchester）。）。 差差分分曼曼彻彻斯斯特特编
14、编码码是是对对曼曼彻彻斯斯特特编编码码的的改改进进。与与曼曼彻彻斯斯特特编编码码不不同同的的是是，每每位位二二进进制制数数据据的的取取值值根根据据其其开始边界是否发生跳变决决定定。若若一一个个比比特特开开始始处处“有有跳跳变变”，则则表表示示“0”0”；若若一一个比特开始处个比特开始处“无跳变无跳变”，则表示，则表示“1”1”。 在在局局域域网网通通信信中中，差差分分曼曼彻彻斯斯特特码码更更常常用用，其其每个码位中间的跳变被专门用作定时信号，用用每每个个码码开开始始时时刻刻有有无无跳跳变变来来表表示示数数字字“0”0”和和“1”1”。2数字数据的数字信号数字数据的数字信号编码编码2.3 数据编
15、码技术数据编码技术4、模拟数据的数字信号编码模拟数据的数字信号编码使模拟数据能在数字信道上传输使模拟数据能在数字信道上传输v 采样定理采样定理如果模拟信号的最高频率为如果模拟信号的最高频率为F F，若以，若以2F2F的采样的采样频率对其采样，频率对其采样， 则从采样得到的离散信号序列则从采样得到的离散信号序列就能完整地恢复出原始信号。就能完整地恢复出原始信号。 采采样样按一定间隔对语音信号进行采样按一定间隔对语音信号进行采样 量量化化 编编码码把每个样本舍入到最接近的量化级别上把每个样本舍入到最接近的量化级别上对每个舍入后的样本转为二进制码对每个舍入后的样本转为二进制码3模模拟拟数据的数字信号
16、数据的数字信号编码编码v 复用的基本思想复用的基本思想当信道的传输能力大于每个信源的平均传输需求当信道的传输能力大于每个信源的平均传输需求时，多个信息源可共享一个公共信道。时，多个信息源可共享一个公共信道。把公共信道划分成多个子信道，每个子信道传输把公共信道划分成多个子信道，每个子信道传输一路数据，称为一路数据，称为多路复用。多路复用。2.4 多路复用技术多路复用技术1、概述概述DEMUX复用器复用器解复用器解复用器共享信道共享信道MUX信信源源信信宿宿2.3.3 多路复用技多路复用技术v1 1频分多路复用（频分多路复用（FDMFDM）频分多路复用技分多路复用技术的典型的典型应用用ADSL2.
17、3.3 多路复用技多路复用技术v2 2时分多路复用（时分多路复用（TDMTDM）3模模拟拟数据的数字信号数据的数字信号编码编码答案：答案：C3模模拟拟数据的数字信号数据的数字信号编码编码答案答案:（15）D (16)A3模模拟拟数据的数字信号数据的数字信号编码编码答案答案:C3模模拟拟数据的数字信号数据的数字信号编码编码答案答案:A3模模拟拟数据的数字信号数据的数字信号编码编码答案答案:B电路交路交换v电路交换（也叫线路交换）电路交换（也叫线路交换）v 在信息（数据）的发送端和接收端之在信息（数据）的发送端和接收端之间，直接建立一条临时通路，供通信双方间，直接建立一条临时通路，供通信双方专用，
18、其它用户不能再占用，直到双方通，其它用户不能再占用，直到双方通信完毕才能拆除。信完毕才能拆除。v 1 1、报文交换、报文交换v 发发送送数数据据时时，可可以以不不管管数数据据长长度度，把把数数据据当当作作一一个个整整体体，并并在在数数据据中中加加上上目目的的地地址址、源源地地址址与与控控制制信信息息，并并按按照照一定的格式打包后组成一个一定的格式打包后组成一个报文。存存储转发交交换电路交换数据交换方式存储转发交换报文交换报文分组交换数据报方式虚电路方式2.5.1 差差错控制方法控制方法v1 1差错控制差错控制差错差错: : 是指在数据通信中，接收端接收的数据与发是指在数据通信中，接收端接收的数据与发送端发出的数据不一致的现象。送端发出的数据不一致的现象。目前广泛用于差错检测的奇偶校验码奇偶校验码和循环冗余码循环冗余码
