计算机通信基础3解析课件

第三章第三章 计算机通信基础计算机通信基础第三章 计算机是计算机是计算机是计算机是2020世纪人类最伟大、最卓越世纪人类最伟大、最卓越世纪人类最伟大、最卓越世纪人类最伟大、最卓越 的发明的发明的发明的发明之一，由计算机技术和通信技术之一，由计算机技术和通信技术之一，由计算机技术和通信技术之一，由计算机技术和通信技术 相结合而产相结合而产相结合而产相结合而产生的计算机网络使计算机的功能得到了加强、生的计算机网络使计算机的功能得到了加强、生的计算机网络使计算机的功能得到了加强、生的计算机网络使计算机的功能得到了加强、范围得到了扩展。计算机应用不再停留在单机范围得到了扩展。计算机应用不再停留在单机范围得到了扩展。计算机应用不再停留在单机范围得到了扩展。计算机应用不再停留在单机工作，而要求计算机之间能够快捷、便利、稳工作，而要求计算机之间能够快捷、便利、稳工作，而要求计算机之间能够快捷、便利、稳工作，而要求计算机之间能够快捷、便利、稳定和安全地进行信息交换和资源共享。定和安全地进行信息交换和资源共享。定和安全地进行信息交换和资源共享。定和安全地进行信息交换和资源共享。“本章要点本章要点本章要点本章要点”是计算机网络的基础知识，通是计算机网络的基础知识，通是计算机网络的基础知识，通是计算机网络的基础知识，通过本章的学习，读者可以对计算机网络有一个过本章的学习，读者可以对计算机网络有一个过本章的学习，读者可以对计算机网络有一个过本章的学习，读者可以对计算机网络有一个宏观的了解。宏观的了解。宏观的了解。宏观的了解。本章将介绍大量有关网络的基本概念，是一本章将介绍大量有关网络的基本概念，是一本章将介绍大量有关网络的基本概念，是一本章将介绍大量有关网络的基本概念，是一些很重要的技术术语（行话），理解并掌握它些很重要的技术术语（行话），理解并掌握它些很重要的技术术语（行话），理解并掌握它些很重要的技术术语（行话），理解并掌握它们将为后继内容的学习打下坚实的基础。们将为后继内容的学习打下坚实的基础。们将为后继内容的学习打下坚实的基础。们将为后继内容的学习打下坚实的基础。本章导读本章导读本章导读本章导读计算机是20世纪人类最伟大、最卓越的发明之一，由计算主要内容主要内容v 数据通信的基本概念数据通信的基本概念数据通信的基本概念数据通信的基本概念v 数据传输方式、形式和数据传输速率数据传输方式、形式和数据传输速率数据传输方式、形式和数据传输速率数据传输方式、形式和数据传输速率v 数据编码数据编码数据编码数据编码v 多路复用技术多路复用技术多路复用技术多路复用技术v 数据交换技术数据交换技术数据交换技术数据交换技术v 差错控制技术差错控制技术差错控制技术差错控制技术注：注：注：注：号表示重要的、要考核的补充内容。以后同。号表示重要的、要考核的补充内容。以后同。号表示重要的、要考核的补充内容。以后同。号表示重要的、要考核的补充内容。以后同。主要内容注：号表示重要的、要考核的补充内容。以后同。信息信息数据数据信号信号 通信的目的是交换信息，通信的目的是交换信息，信息的载体可以是数字、文信息的载体可以是数字、文字、语音、图形或图像，计算机产生的信息一般是字母、字、语音、图形或图像，计算机产生的信息一般是字母、数字、语音、图形或图像的组合。数字、语音、图形或图像的组合。为了传送这些信息，首先要将字母、数字、语音、图为了传送这些信息，首先要将字母、数字、语音、图形或图像用二进制代码的数据来表示。形或图像用二进制代码的数据来表示。为了传输二进制代码的数据，必须将它们用模拟或数为了传输二进制代码的数据，必须将它们用模拟或数字信号编码的方式表示。字信号编码的方式表示。u 信息基本概念信息基本概念信息数据信号通信的目的是交换信息，信息的载体 数据通信是指在不同计算机之间传送表示字母、数据通信是指在不同计算机之间传送表示字母、数字、符号的二进制代码数字、符号的二进制代码(0(0、1 1比特序列比特序列)的模拟的模拟或数字信号的过程。或数字信号的过程。数据与信息的主要区别在于：数据是用二进制数据与信息的主要区别在于：数据是用二进制比特序列表示的文本、数字、语音、图形、图像比特序列表示的文本、数字、语音、图形、图像与视频；信息是对数据的二进制比特序列所表示与视频；信息是对数据的二进制比特序列所表示意义的解释。意义的解释。u 数据基本概念数据基本概念数据通信是指在不同计算机之间传送表示字母、数字、符号的二进 信号 信号是数据在传输过程中电信号的表示形式。信号是数据在传输过程中电信号的表示形式。模拟信号和数字信号模拟信号和数字信号 模拟信号（模拟信号（analog signalanalog signal）的信号电平是连续变化的信号电平是连续变化的，在两个峰值之间来回振荡，连续变化的信号。的，在两个峰值之间来回振荡，连续变化的信号。数字信号（数字信号（digital signaldigital signal）是用两种不同的电平是用两种不同的电平去表示去表示0 0、1 1比特序列的电压脉冲信号，数字信号总是在比特序列的电压脉冲信号，数字信号总是在两个确定的值之间来回变换。两个确定的值之间来回变换。按照在传输介质上传输的信号类型，通信系统分按照在传输介质上传输的信号类型，通信系统分为模拟通为模拟通 信系统与数字通信系统两种。信系统与数字通信系统两种。u信号基本概念信号信号是数据在传输过程中电信号的表示形式。2.1 数据通信基本概念数据信号数据信号信号值信号值信号值信号值信号值信号值信号值信号值t tt t（a a）模拟信号）模拟信号）模拟信号）模拟信号（b b）数字信号）数字信号）数字信号）数字信号 相关概念：相关概念：相关概念：相关概念：数据、信息、信号数据、信息、信号数据、信息、信号数据、信息、信号 1 0 1 1 0 0 1 01 0 1 1 0 0 1 02.1数据通信基本概念数据信号信号值信号值tt（a）模拟信通信系统的组成通信系统的组成通信是指信息的传输，通信具有三个基本要素通信是指信息的传输，通信具有三个基本要素 信源：信息的发送者信源：信息的发送者信宿：信息的接收者信宿：信息的接收者载体：信息的传输媒体载体：信息的传输媒体 信源信源变换器变换器信道信道反变换器反变换器信宿信宿干扰源干扰源信息信息informationinformation信息信息变换器：将信源发出的信息变换成适合在信道上传输的信号。反变换器反变换器：提供与变换器提供与变换器相反的功能，将从信道上接相反的功能，将从信道上接收的电（或光）信号变换成收的电（或光）信号变换成信宿可以接收的信息。信宿可以接收的信息。通信系统的组成通信是指信息的传输，通信具有三个基本要素信源 信道（信道（channelchannel）表示向某一个方向传送信息的媒体即信道。表示向某一个方向传送信息的媒体即信道。表示向某一个方向传送信息的媒体即信道。表示向某一个方向传送信息的媒体即信道。一条通信线路往往至少包含一条发送信道和一条接收一条通信线路往往至少包含一条发送信道和一条接收一条通信线路往往至少包含一条发送信道和一条接收一条通信线路往往至少包含一条发送信道和一条接收信道。信道是线路的逻辑部件。信道。信道是线路的逻辑部件。信道。信道是线路的逻辑部件。信道。信道是线路的逻辑部件。有线信道：由有线传输介质构成的信道有线信道：由有线传输介质构成的信道有线信道：由有线传输介质构成的信道有线信道：由有线传输介质构成的信道 无线信道：由无线传输介质构成的信道无线信道：由无线传输介质构成的信道无线信道：由无线传输介质构成的信道无线信道：由无线传输介质构成的信道 模拟信道：传送模拟信号的信道模拟信道：传送模拟信号的信道模拟信道：传送模拟信号的信道模拟信道：传送模拟信号的信道 数字信道：传送数字信号的信道数字信道：传送数字信号的信道数字信道：传送数字信号的信道数字信道：传送数字信号的信道 计算机网络主干线已基本是数字信道，大量用户线则基计算机网络主干线已基本是数字信道，大量用户线则基计算机网络主干线已基本是数字信道，大量用户线则基计算机网络主干线已基本是数字信道，大量用户线则基本上还是模拟信道。本上还是模拟信道。本上还是模拟信道。本上还是模拟信道。相关概念相关概念相关概念相关概念：信道信道信道信道、线路、链路、通路线路、链路、通路线路、链路、通路线路、链路、通路信道（channel）相关概念：信道的分类有线信道：一对导线构成一条有线信道。有线信道：一对导线构成一条有线信道。无线信道：发送方（信源）使用高频发射机和定向天线无线信道：发送方（信源）使用高频发射机和定向天线 发射信号，接收方（信宿）通过接发射信号，接收方（信宿）通过接收天线和收天线和 接收机接收信号。接收机接收信号。模拟信道：传送模拟信号的信道模拟信道：传送模拟信号的信道 数字信道：传送数字信号的信道数字信道：传送数字信号的信道信道的分类有线信道：一对导线构成一条有线信道。通信线路通信线路 噪声源噪声源简单的数据通信系统模型简单的数据通信系统模型数数据据终终 端端数数 据据终终 端端信号变换器信号变换器信号变换器信号变换器数据通信模型数据通信模型（DTEDTE）（DCEDCE）（DCEDCE）（DTEDTE）通信线路噪声源简单的数据通信系统模型数据终端数据终端信 数字通信和模拟通信数字通信和模拟通信(a)数字信道信源编码器解码器信宿(c)模拟信道信源调制器解调器信宿(b)数字信道信源编码器解码器信宿 数字通信和模拟通信数字通信和模拟通信(a)数字信道信源编码器解码器信宿(c)模拟信道信源调制器解调器信宿(b)数字信道信源编码器解码器信宿 数字通信和模拟通信数字通信和模拟通信(a)数字信道信源编码器解码器信宿(c)模拟信道信源调制器解调器信宿(b)数字信道信源编码器解码器信宿 数字通信和模拟通信数字通信和模拟通信(a)数字信道信源编码器解码器信宿(c)模拟信道信源调制器解调器信宿(b)数字信道信源编码器解码器信宿 数字通信和模拟通信数字通信和模拟通信(a)数字信道信源编码器解码器信宿(c)模拟信道信源调制器解调器信宿(b)数字信道信源编码器解码器信宿 数字通信和模拟通信数字通信和模拟通信(a)数字信道信源编码器解码器信宿(c)模拟信道信源调制器解调器信宿(b)数字信道信源编码器解码器信宿 数字通信和模拟通信数字通信和模拟通信(a)数字信道信源编码器解码器信宿(c)模拟信道信源调制器解调器信宿(b)数字信道信源编码器解码器信宿 数字通信和模拟通信数字通信和模拟通信(a)数字信道信源编码器解码器信宿(c)模拟信道信源调制器解调器信宿(b)数字信道信源编码器解码器信宿 数字通信和模拟通信数字通信和模拟通信(a)数字信道信源编码器解码器信宿(c)模拟信道信源调制器解调器信宿(b)数字信道信源编码器解码器信宿 数字通信和模拟通信数字通信和模拟通信(a)数字信道信源编码器解码器信宿(c)模拟信道信源调制器解调器信宿(b)数字信道信源编码器解码器信宿 数字通信和模拟通信数字通信和模拟通信(a)数字信道信源编码器解码器信宿(c)模拟信道信源调制器解调器信宿(b)数字信道信源编码器解码器信宿 数字通信和模拟通信数字通信和模拟通信(a)数字信道信源编码器解码器信宿(c)模拟信道信源调制器解调器信宿(b)数字信道信源编码器解码器信宿(a)数字信道信源编码器解码器信宿(c)模拟信道信源调制器解调器信宿(b)数字信道信源编码器解码器信宿(a)数字信道信源信源编码器解码器信宿信宿(c)模拟信道模拟信道信源信源调制器调制器解调器解调器信宿信宿(b)数字信道信源编码器解码器信宿返回返回返回返回P26P26数字通信和模拟通信(a)数字信道信源编码器解码器信宿(数据传输类型数据传输类型传输信号传输信号数字信号数字信号模拟信号模拟信号表示方式表示方式数字数据信号数字数据信号模拟数据信号模拟数据信号传输方式传输方式频带传输频带传输基带传输基带传输数据传输类型传输信号数字信号模拟信号表示方式数字数据信号模拟 数数数数据据据据在在在在通通通通信信信信线线线线路路路路上上上上传传传传输输输输是是是是有有有有方方方方向向向向的的的的。根根根根据据据据数数数数据据据据在在在在线线线线路路路路上上上上的的的的传传传传输输输输方方方方向向向向及及及及其其其其与与与与时时时时间间间间的的的的关关关关系系系系，串串串串行行行行数数数数据据据据通通通通信信信信有有有有单单单单工工工工通信、半双工通信和全双工通信三种通信方式。通信、半双工通信和全双工通信三种通信方式。通信、半双工通信和全双工通信三种通信方式。通信、半双工通信和全双工通信三种通信方式。uu 单单单单工工工工通通通通信信信信：在在在在通通通通信信信信线线线线路路路路上上上上，数数数数据据据据只只只只可可可可按按按按一一一一个个个个固固固固定定定定的的的的方向传送而不能进行相反方向传送的通信方式。方向传送而不能进行相反方向传送的通信方式。方向传送而不能进行相反方向传送的通信方式。方向传送而不能进行相反方向传送的通信方式。vv 半半半半双双双双工工工工通通通通信信信信：又又又又称称称称为为为为双双双双向向向向分分分分时时时时通通通通信信信信。数数数数据据据据可可可可以以以以双双双双向向向向传传传传输输输输，但但但但不不不不能能能能同同同同时时时时进进进进行行行行，在在在在任任任任一一一一时时时时刻刻刻刻只只只只允允允允许许许许在在在在一一一一个个个个方方方方向向向向上上上上传传传传输输输输主主主主信信信信息息息息的的的的通通通通信信信信方方方方式式式式。在在在在不不不不工工工工作作作作时时时时，双双双双方方方方均均均均处处处处于于于于接接接接收状态。收状态。收状态。收状态。vv 全双工通信：全双工通信：全双工通信：全双工通信：可同时双向传输数据的通信方式。可同时双向传输数据的通信方式。可同时双向传输数据的通信方式。可同时双向传输数据的通信方式。数据通信方式数据通信方式数据在通信线路上传输是有方向的。根据数据在发送设备发送设备接收设备接收设备数据流数据流(a)单工通信单工通信发送设备发送设备数据流(b)半双工通信半双工通信接收设备接收设备发送设备发送设备接收设备接收设备数据流发送设备发送设备(c)全双工通信全双工通信接收设备接收设备接收设备接收设备发送设备发送设备数据流数据流数据流应答应答应答应答发送设备接收设备数据流(a)单工通信发送设备数据流(b)半双题目题目：uu按数据通信方式广播属于（）按数据通信方式广播属于（）uuA半双工通信半双工通信 B单双工通信单双工通信 C全双工通全双工通信信uu按数据通信方式遥控通信属于（）按数据通信方式遥控通信属于（）uuA单双工通信单双工通信 B半双工通信半双工通信 C全双工通全双工通信信uu按数据通信方式电话通信属于（）按数据通信方式电话通信属于（）uuA单双工通信单双工通信 B半双工通信半双工通信 C全双工通全双工通信信题目：按数据通信方式广播属于（）三种通信方式的比较三种通信方式的比较 单工方式功能单一，只适应于某些专单工方式功能单一，只适应于某些专用场合；用场合；全双工方式效率高，但以增加一条传全双工方式效率高，但以增加一条传输通道为代价；若增加的是物理线路，输通道为代价；若增加的是物理线路，对远距离通信开销太大，若在一条线路对远距离通信开销太大，若在一条线路上采用上采用多路复用多路复用多路复用多路复用技术，则必须有相应的技术，则必须有相应的设备；设备；半双工方式在软件控制下双方切换，半双工方式在软件控制下双方切换，影响效率，但系统成本低，在实际的异影响效率，但系统成本低，在实际的异步通信中多用。步通信中多用。三种通信方式的比较单工方式功能单一，只适应于某些专用场2.2 数据传输数据传输u 数据传输方式数据传输方式vv 并行传输与串行传输并行传输与串行传输并行传输与串行传输并行传输与串行传输vv 异步传输与同步传输异步传输与同步传输异步传输与同步传输异步传输与同步传输u 数据传输形式数据传输形式vv 基带传输基带传输基带传输基带传输vv 频带传输频带传输频带传输频带传输vv 宽带传输宽带传输宽带传输宽带传输u 数据传输速率数据传输速率vv 比特率比特率比特率比特率 bpsbps（带宽（带宽（带宽（带宽 MbpsMbps）vv 波特率波特率波特率波特率 （码元传输速率）（码元传输速率）（码元传输速率）（码元传输速率）2.2数据传输并行传输与串行传输数据传输形式并行传输与串行传输并行传输与串行传输 发发 送送 设设 备备接接收收设设备备01101001接收收设设备备发发送送设设 备备011010010110100101101001计算机内部采用并行传输计算机内部采用并行传输计算机内部采用并行传输计算机内部采用并行传输 计算机网络中采串行计算机网络中采串行计算机网络中采串行计算机网络中采串行传输传输传输传输数据传输方式数据传输方式并行传输与串行传输0011010010110100101串行传输串行传输串行传输串行传输串行传输串行传输-利用一条线路，逐个传送比特位的传输方式。利用一条线路，逐个传送比特位的传输方式。利用一条线路，逐个传送比特位的传输方式。利用一条线路，逐个传送比特位的传输方式。发发发发送送送送方方方方必必必必须须须须先先先先确确确确认认认认发发发发送送送送字字字字节节节节的的的的高高高高位位位位还还还还是是是是低低低低位位位位。接接接接收收收收方接收时以同样的顺序进行接收。方接收时以同样的顺序进行接收。方接收时以同样的顺序进行接收。方接收时以同样的顺序进行接收。但但但但是是是是由由由由于于于于信信信信号号号号的的的的干干干干扰扰扰扰存存存存在在在在，数数数数据据据据传传传传输输输输的的的的过过过过程程程程当当当当中中中中可可可可能能能能会会会会导导导导致致致致一一一一些些些些数数数数据据据据遭遭遭遭到到到到破破破破坏坏坏坏，需需需需要要要要重重重重新新新新发发发发送送送送这这这这些些些些数数数数据据据据，要要要要求求求求发发发发送送送送方方方方的的的的数数数数据据据据中中中中一一一一定定定定要要要要包包包包含含含含数数数数据据据据顺顺顺顺序序序序信信信信息息息息。所所所所以以以以采采采采用用用用串串串串行行行行传传传传输输输输，数数数数据据据据一一一一定定定定要要要要加加加加入入入入起起起起始始始始和和和和结结结结束束束束标标标标识识识识符符符符，即即即即解解解解决决决决数数数数据据据据传传传传送送送送过过过过程程程程中中中中的的的的同同同同步步步步问问问问题题题题。一一一一般般般般采采采采用用用用同同同同步步步步传传传传输方式和异步传输方式输方式和异步传输方式输方式和异步传输方式输方式和异步传输方式两种方法。两种方法。两种方法。两种方法。串行传输串行传输-利用一条线路，逐个传送比特位的传输方式。并行传输并行传输uu并行传输并行传输-同时可以传输多个比特，构同时可以传输多个比特，构成一个字符的几位二进制位在相应位数成一个字符的几位二进制位在相应位数的并行信道上进行传输。每个比特使用的并行信道上进行传输。每个比特使用一条独立的线路。如要传送一个字节数一条独立的线路。如要传送一个字节数据，需要使用据，需要使用8个信道来进行并行传输。个信道来进行并行传输。这样的方式使发送和接收方不需要进行这样的方式使发送和接收方不需要进行字符同步，即在放送方的数据中不需要字符同步，即在放送方的数据中不需要增加开始和结束标识符。增加开始和结束标识符。并行传输并行传输-同时可以传输多个比特，构成一个字符的串行、并行传输方式比较串行、并行传输方式比较并行传输不适合长距离通信，因为使用多条导线，并行传输不适合长距离通信，因为使用多条导线，并行传输不适合长距离通信，因为使用多条导线，并行传输不适合长距离通信，因为使用多条导线，长距离通信使得线路昂贵；长距离通信需要一定强度和较长距离通信使得线路昂贵；长距离通信需要一定强度和较长距离通信使得线路昂贵；长距离通信需要一定强度和较长距离通信使得线路昂贵；长距离通信需要一定强度和较粗的导线来减少信号衰减，因此多条导线也不实际。粗的导线来减少信号衰减，因此多条导线也不实际。粗的导线来减少信号衰减，因此多条导线也不实际。粗的导线来减少信号衰减，因此多条导线也不实际。例如：主机和打印机、显示器、硬盘等外围设备的连接。例如：主机和打印机、显示器、硬盘等外围设备的连接。例如：主机和打印机、显示器、硬盘等外围设备的连接。例如：主机和打印机、显示器、硬盘等外围设备的连接。串行传输使用的线路少，因此价格低，长距离传输更加可靠。串行传输使用的线路少，因此价格低，长距离传输更加可靠。串行传输使用的线路少，因此价格低，长距离传输更加可靠。串行传输使用的线路少，因此价格低，长距离传输更加可靠。由于每次只能发送一个比特，所以速度较慢。由于每次只能发送一个比特，所以速度较慢。由于每次只能发送一个比特，所以速度较慢。由于每次只能发送一个比特，所以速度较慢。串行、并行传输方式比较并行传输不适合长距离通信，因为使用多条同步技术同步技术 同同步步：在在在在串串串串行行行行通通通通信信信信中中中中，通通通通信信信信双双双双方方方方的的的的收收收收发发发发数数数数据据据据必必必必须须须须一一一一致致致致，才才才才能能能能使使使使接接接接收收收收方方方方准准准准确确确确地地地地区区区区分分分分和和和和接接接接收收收收发发发发送送送送方方方方发发发发送送送送的的的的每每每每一一一一位位位位数数数数据据据据，保保保保证证证证接接接接收收收收的的的的数据和发送的相同，这就是同步。数据和发送的相同，这就是同步。数据和发送的相同，这就是同步。数据和发送的相同，这就是同步。串串串串行行行行通通通通信信信信系系系系统统统统能能能能否否否否可可可可靠靠靠靠而而而而有有有有效效效效地地地地工工工工作作作作，在很大程度上依赖于是否能很好实现同步。在很大程度上依赖于是否能很好实现同步。在很大程度上依赖于是否能很好实现同步。在很大程度上依赖于是否能很好实现同步。数据传输方式数据传输方式 数数数数据据据据通通通通信信信信与与与与电电电电话话话话通通通通信信信信主主主主要要要要不不不不同同同同是是是是无无无无人人人人直直直直接接接接介介介介入入入入，有有有有关关关关收收收收发发发发同同同同步步步步、方方方方式式式式选选选选择择择择、信信信信号号号号识识识识别别别别、差差差差错错错错检检检检测测测测与与与与纠纠纠纠正正正正、流流流流量控制等量控制等量控制等量控制等 ，都需要用事先约定的规程来自行控制。，都需要用事先约定的规程来自行控制。，都需要用事先约定的规程来自行控制。，都需要用事先约定的规程来自行控制。同步技术同步：在串行通信中，通信双方的收发异步传输异步传输uu异步异步异步异步传输传输传输传输(asynchronous)(asynchronous)异步异步异步异步传输传输传输传输的工作原理是：每的工作原理是：每的工作原理是：每的工作原理是：每个字个字个字个字符符符符作作作作为为为为一个一个一个一个单单单单元独立元独立元独立元独立传输传输传输传输，字，字，字，字符符符符之之之之间间间间的的的的传输间传输间传输间传输间隔任隔任隔任隔任意。意。意。意。为为为为了了了了标标标标志字志字志字志字符符符符的开始和的开始和的开始和的开始和结结结结尾，在每个字符的开始加尾，在每个字符的开始加尾，在每个字符的开始加尾，在每个字符的开始加一位起始位，一位起始位，一位起始位，一位起始位，结结结结尾加尾加尾加尾加1 1位或位或位或位或2 2位停止位，构成一个个的位停止位，构成一个个的位停止位，构成一个个的位停止位，构成一个个的“字字字字符符符符”。这这这这里的里的里的里的“字符字符字符字符”指异步指异步指异步指异步传输传输传输传输的数据的数据的数据的数据单单单单元如下元如下元如下元如下图图图图所示：所示：所示：所示：异步传输异步传输(asynchronous)异步传输的工 0 1 0 0 0 0 0 1 0起起始始位位校校验验位位停停止止位位字符字符1字符字符2字符字符3字符字符4字符间隔字符间隔异步传输异步传输七位信息位七位信息位字符信息字符信息数据传输方式数据传输方式0100同步传输同步传输同步传输同步传输 同步传输方式不是对每个字符单独进行同步，而是同步传输方式不是对每个字符单独进行同步，而是对一组字符组成的数据块进行同步。同步的方法不是加一位对一组字符组成的数据块进行同步。同步的方法不是加一位停止位，而是在数据块前面加特殊模式的位组合停止位，而是在数据块前面加特殊模式的位组合(如如01111110)或同步字符或同步字符(SYN)，并且通过位填充或字符填充技术保证数据，并且通过位填充或字符填充技术保证数据块中的数据不会与同步字符混淆块中的数据不会与同步字符混淆同步传输同步传输同步传输方式不是对每个字符单独进行同步，而同步传输同步传输数据传输方式同步传输数据传输方式vv异异步步传传输输不不不不需需需需要要要要在在在在发发发发送送送送端端端端和和和和接接接接收收收收端端端端之之之之间间间间传传传传输输输输时时时时钟钟钟钟信信信信号号号号，而而而而是是是是靠靠靠靠它它它它的的的的起起起起始始始始位位位位和和和和停停停停止止止止位位位位来来来来确确确确定定定定的的的的。因因因因此此此此实实实实现现现现简简简简单单单单，控控控控制制制制容容容容易易易易，如如如如果果果果出出出出现现现现错错错错误误误误，只只只只需需需需重重重重发发发发一一一一个个个个字字字字符符符符即即即即可可可可；但但但但传传传传输输输输效效效效率率率率较较较较低低低低，开开开开销大。适于低速率场合销大。适于低速率场合销大。适于低速率场合销大。适于低速率场合（如（如（如（如RS-232CRS-232C串口）串口）串口）串口）。vv 同同步步传传输输传传传传输输输输效效效效率率率率高高高高，开开开开销销销销小小小小，但但但但收收收收发发发发双双双双方方方方需需需需建建建建立立立立同同同同步步步步时时时时钟钟钟钟，实实实实现现现现和和和和控控控控制制制制比比比比较较较较复复复复杂杂杂杂；在在在在传传传传输输输输的的的的数数数数据据据据中中中中有有有有一一一一位位位位出出出出错错错错，就就就就必必必必须须须须重重重重新新新新传传传传输输输输整整整整个个个个数据块。同步传输方式适合于高速场合。数据块。同步传输方式适合于高速场合。数据块。同步传输方式适合于高速场合。数据块。同步传输方式适合于高速场合。两种同步技术的比较两种同步技术的比较异步传输不需要在发送端和接收端之间传输时钟信号，而是靠它 基带信号基带信号基带信号基带信号由计算机或终端等数字设备直接发出的二进由计算机或终端等数字设备直接发出的二进由计算机或终端等数字设备直接发出的二进由计算机或终端等数字设备直接发出的二进制数字信号形式称为方波，即制数字信号形式称为方波，即制数字信号形式称为方波，即制数字信号形式称为方波，即“1”1”或或或或“0”0”，分别用高，分别用高，分别用高，分别用高电平或低电平表示，人们把方波固有的频带称为基带。电平或低电平表示，人们把方波固有的频带称为基带。电平或低电平表示，人们把方波固有的频带称为基带。电平或低电平表示，人们把方波固有的频带称为基带。方波电信号称为基带信号。方波电信号称为基带信号。方波电信号称为基带信号。方波电信号称为基带信号。基带传输基带传输基带传输基带传输在线路中直接传送数字信号的电脉冲。在线路中直接传送数字信号的电脉冲。在线路中直接传送数字信号的电脉冲。在线路中直接传送数字信号的电脉冲。基带信号不加调制而直接在通信线路中进行传输，它将基带信号不加调制而直接在通信线路中进行传输，它将基带信号不加调制而直接在通信线路中进行传输，它将基带信号不加调制而直接在通信线路中进行传输，它将占用线路的全部带宽。占用线路的全部带宽。占用线路的全部带宽。占用线路的全部带宽。返回返回数据传输形式数据传输形式基带传输基带传输基带信号由计算机或终端等数字设备直接发出的二进 基带信号绝大部分是数字信号。基带传基带信号绝大部分是数字信号。基带传输占用传输媒体的整个带宽，可以利用输占用传输媒体的整个带宽，可以利用时分多时分多路复用（路复用（TDM）技术提高传输信道的利用率。技术提高传输信道的利用率。基带信号一网段传输距离超过基带信号一网段传输距离超过2km时，需时，需加接中继器将信号放大后才能延伸，在加接中继器将信号放大后才能延伸，在LAN中中具体应用时还与采用的传输介质有关。具体应用时还与采用的传输介质有关。计算机网络内主要采用基带传输，局域网计算机网络内主要采用基带传输，局域网（LAN）一般都采用基带传输。）一般都采用基带传输。基带信号绝大部分是数字信号。基带传输占用传输频带传输频带传输 将基带信号调制成模拟信号来传输即频带传输。将基带信号调制成模拟信号来传输即频带传输。频带传输不仅解决了数字信号可用电话线路（模频带传输不仅解决了数字信号可用电话线路（模拟信道）传输，而且可以采用拟信道）传输，而且可以采用频分多路复用频分多路复用（FDM）技术）技术提高传输信道利用率，实现宽带传输。提高传输信道利用率，实现宽带传输。宽带传输宽带传输 将信道分成多个子信道，分别传送音频、视频和将信道分成多个子信道，分别传送音频、视频和数字信号，它是一种将传输介质（如数字信号，它是一种将传输介质（如75同轴电缆）同轴电缆）的频带宽度交替使用的信息传输方式（的频带宽度交替使用的信息传输方式（300400MHz），称为宽带传输。），称为宽带传输。数据传输形式数据传输形式频带传输与宽带传输频带传输与宽带传输频带传输将基带信号调制成模拟信号来传输即频带传输。宽数据传输速率数据传输速率 比特率：比特率：即单位时间内所传送的二进制即单位时间内所传送的二进制码元的有效位数，单位为比特、秒（码元的有效位数，单位为比特、秒（b/s）对于二进制系统，比特率对于二进制系统，比特率=波特率。波特率。带宽：带宽：指数字信号在线路上的传输速率，指数字信号在线路上的传输速率，单位为单位为Mbps。习惯上常用它表示网络的数。习惯上常用它表示网络的数据传输速度。据传输速度。波特率：波特率：指脉冲信号经调制后的传输速指脉冲信号经调制后的传输速率，它指单位时间内传输的码元数目，单率，它指单位时间内传输的码元数目，单位为位为Band（码元数（码元数/秒）。通常表示调制器秒）。通常表示调制器之间传输信号的速率。之间传输信号的速率。数据传输速率比特率：即单位时间内所传送的二进制码元的有2.3 数据编码数据编码 u 从编码后的信号形式分：从编码后的信号形式分：vv 模拟数据编码：适合于模拟信道传输模拟数据编码：适合于模拟信道传输模拟数据编码：适合于模拟信道传输模拟数据编码：适合于模拟信道传输vv 数字数据编码：适合于数字信道传输数字数据编码：适合于数字信道传输数字数据编码：适合于数字信道传输数字数据编码：适合于数字信道传输 计算机或终端产生的数据信号一般不计算机或终端产生的数据信号一般不计算机或终端产生的数据信号一般不计算机或终端产生的数据信号一般不能直接在网上传输，需经过编码。编码能直接在网上传输，需经过编码。编码能直接在网上传输，需经过编码。编码能直接在网上传输，需经过编码。编码一般由信源网卡完成。一般由信源网卡完成。一般由信源网卡完成。一般由信源网卡完成。2.3数据编码从编码后的信号形式分：模拟模拟数据编码模拟数据编码 将数字信号在模拟信道上传输前，需用将数字信号在模拟信道上传输前，需用数字信号调制载波成模拟信号才能在模拟信数字信号调制载波成模拟信号才能在模拟信道上实现频带传输。道上实现频带传输。基本的调制方法有：调幅（基本的调制方法有：调幅（AM）、调频）、调频（FM）和调相（）和调相（PM）（见）（见P6图图14）。）。模拟数据编码 AM方式方式:利用数字信号的值对载波的幅度进行控制利用数字信号的值对载波的幅度进行控制,使使载波的幅度随数字信号的值而改变。当数字信号为载波的幅度随数字信号的值而改变。当数字信号为“1”时，时，传输载波；为传输载波；为“0”时，不传输载波。时，不传输载波。AF AF方式：利用载波的频率变化来传输数字信息，使载方式：利用载波的频率变化来传输数字信息，使载方式：利用载波的频率变化来传输数字信息，使载方式：利用载波的频率变化来传输数字信息，使载波的频率随数字信号的值而改变。即两种不同载波频波的频率随数字信号的值而改变。即两种不同载波频波的频率随数字信号的值而改变。即两种不同载波频波的频率随数字信号的值而改变。即两种不同载波频率分别表示率分别表示率分别表示率分别表示“0”0”或或或或“1”1”。PMPM方式：载波的相位随数字信号改变而改变。方式：载波的相位随数字信号改变而改变。方式：载波的相位随数字信号改变而改变。方式：载波的相位随数字信号改变而改变。AM方式:利用数字信号的值对载波的幅度进行控uu应用：应用：应用：应用：AM AM实现技术简单，但抗干扰能力差，很少采用；实现技术简单，但抗干扰能力差，很少采用；实现技术简单，但抗干扰能力差，很少采用；实现技术简单，但抗干扰能力差，很少采用；FM FM实现技术简单，且抗干扰能力较强，广泛用于载实现技术简单，且抗干扰能力较强，广泛用于载实现技术简单，且抗干扰能力较强，广泛用于载实现技术简单，且抗干扰能力较强，广泛用于载波频率不高的场合；波频率不高的场合；波频率不高的场合；波频率不高的场合；PM PM抗干扰能力强，但实现技术较复杂。实用中一般抗干扰能力强，但实现技术较复杂。实用中一般抗干扰能力强，但实现技术较复杂。实用中一般抗干扰能力强，但实现技术较复杂。实用中一般采用采用采用采用APKAPK复合多级调制。复合多级调制。复合多级调制。复合多级调制。uu目的：目的：目的：目的：使基带信号变换为频带信号，便于在模拟信道上进使基带信号变换为频带信号，便于在模拟信道上进使基带信号变换为频带信号，便于在模拟信道上进使基带信号变换为频带信号，便于在模拟信道上进行远距离传输；同时便于信道多路复用。行远距离传输；同时便于信道多路复用。行远距离传输；同时便于信道多路复用。行远距离传输；同时便于信道多路复用。应用：数字数据编码数字数据编码 数字信号的信源编码问题就是要解决数字数据数字信号的信源编码问题就是要解决数字数据数字信号的信源编码问题就是要解决数字数据数字信号的信源编码问题就是要解决数字数据的数字信号二进制位的的数字信号二进制位的的数字信号二进制位的的数字信号二进制位的“0”0”0”0”、“1”1”1”1”值与二进制位值与二进制位值与二进制位值与二进制位识别两个问题。识别两个问题。识别两个问题。识别两个问题。可以由多种不同的形式的电脉冲信号的波形来可以由多种不同的形式的电脉冲信号的波形来可以由多种不同的形式的电脉冲信号的波形来可以由多种不同的形式的电脉冲信号的波形来表示。普遍用两种不同的电平来分别表示二进制数表示。普遍用两种不同的电平来分别表示二进制数表示。普遍用两种不同的电平来分别表示二进制数表示。普遍用两种不同的电平来分别表示二进制数字字字字“1”1”1”1”和和和和“0”0”0”0”，每位二进制符号和一个码元相对，每位二进制符号和一个码元相对，每位二进制符号和一个码元相对，每位二进制符号和一个码元相对应。应。应。应。因此，表示二进制数字的码元的形式不同，便因此，表示二进制数字的码元的形式不同，便因此，表示二进制数字的码元的形式不同，便因此，表示二进制数字的码元的形式不同，便产生不同的编码方法。产生不同的编码方法。产生不同的编码方法。产生不同的编码方法。常用的方法有：不归零码、曼彻斯特码和常用的方法有：不归零码、曼彻斯特码和常用的方法有：不归零码、曼彻斯特码和常用的方法有：不归零码、曼彻斯特码和 差分曼彻斯特码、差分曼彻斯特码、差分曼彻斯特码、差分曼彻斯特码、CMICMICMICMI码。码。码。码。数字数据编码v NRZ编码编码：直接利用二进制数据信号（低电平表直接利用二进制数据信号（低电平表示二进制示二进制0，高电平表，高电平表1），传输时需要附加外同），传输时需要附加外同步信号线。步信号线。1 0 1 1 0 0 1 0 外时钟外时钟 同步信号同步信号二进制数据二进制数据 NRZ编码编码NRZ编码：直接利用二进制数据信号（低电平表示二进制0，高 曼彻斯特编码曼彻斯特编码 每个二进制位（码元）的中间都有电压跳变。用每个二进制位（码元）的中间都有电压跳变。用电压的正跳变（先正后负）表示电压的正跳变（先正后负）表示“1”，电压的负跳变，电压的负跳变（先负后正）表示（先负后正）表示“0”。由于跳变都发生在每一个码。由于跳变都发生在每一个码元的中间位置（半个周期），接收端可以方便地利用元的中间位置（半个周期），接收端可以方便地利用它作为同步时钟，因此这种曼彻斯特编码又称为它作为同步时钟，因此这种曼彻斯特编码又称为“自自同步曼彻斯特编码同步曼彻斯特编码”。目前最广泛应用的以太局域网，。目前最广泛应用的以太局域网，在数据传输时就采用这种数字编码方式。在数据传输时就采用这种数字编码方式。每个二进制位（码元）的中间都有电压跳变。用电压下跳下跳下跳下跳下跳 在曼彻斯特编码的基础上，用每一位的起在曼彻斯特编码的基础上，用每一位的起始处有无跳变来表示始处有无跳变来表示“0”和和“1”，若有跳变，若有跳变则为则为“0”，无跳变则为，无跳变则为“1”，常用于令牌环，常用于令牌环网。而每一位中间的跳变只用来作为同步的时网。而每一位中间的跳变只用来作为同步的时钟信号，所以它也是一中自同步编码。钟信号，所以它也是一中自同步编码。要注意的一个知识点是：使用曼码和差要注意的一个知识点是：使用曼码和差分曼码时，每传输分曼码时，每传输1bit的信息，就要求线路上的信息，就要求线路上有有2次电平状态变化（次电平状态变化（2波特），因此要实现波特），因此要实现100Mb/s的传输速率，就需要有的传输速率，就需要有200Mhz的带的带宽，即编码效率只有宽，即编码效率只有50%。差分曼彻斯特编码差分曼彻斯特编码在曼彻斯特编码的基础上，用每一位的起始处有无跳 信号反转码。信号反转码。“1”码（信号）交替地用码（信号）交替地用正、负脉冲表示，而正、负脉冲表示，而“0”码则用固定相位的码则用固定相位的一个周期方波表示。一个周期方波表示。CMI码码二进制码二进制码1110010CMI码码信号反转码。“1”码（信号）交替地用正、负脉冲2.4 多路复用技术多路复用技术v多路复用：多路复用：利用一条物理线路同时传输多利用一条物理线路同时传输多利用一条物理线路同时传输多利用一条物理线路同时传输多路信息的过程。这是路信息的过程。这是路信息的过程。这是路信息的过程。这是共享信道共享信道的应用。的应用。的应用。的应用。v 多路复用技术能把多个信源信号组合在一多路复用技术能把多个信源信号组合在一多路复用技术能把多个信源信号组合在一多路复用技术能把多个信源信号组合在一条物理线路上传输，使多个计算机或终端设条物理线路上传输，使多个计算机或终端设条物理线路上传输，使多个计算机或终端设条物理线路上传输，使多个计算机或终端设备共享信道资源，在远距离传输时可大大节备共享信道资源，在远距离传输时可大大节备共享信道资源，在远距离传输时可大大节备共享信道资源，在远距离传输时可大大节省电缆的安装和维护费用，提高信道的利用省电缆的安装和维护费用，提高信道的利用省电缆的安装和维护费用，提高信道的利用省电缆的安装和维护费用，提高信道的利用率。率。率。率。在广域网中常常采用多路复用技术在广域网中常常采用多路复用技术在广域网中常常采用多路复用技术在广域网中常常采用多路复用技术.u基本概念2.4多路复用技术多路复用：利用一条物理线路同时v多路复用的类型多路复用的类型频分多路复用频分多路复用时分多路复用时分多路复用波分多路复用波分多路复用码分多路复用码分多路复用多路复用多路复用固定时分多路复用固定时分多路复用统计时分多路复用统计时分多路复用多路复用的类型频分多路复用多路复用固定时分多路复用v 多路复用技术包括复用、传输和分离三多路复用技术包括复用、传输和分离三 个过程。个过程。v 实现多路复用功能的设备叫实现多路复用功能的设备叫多路复用器多路复用器。复用器成对使用。复用器成对使用。n个个输输入入多路复用原理图多路复用原理图。多路多路复用器复用器。多路多路复用器复用器n个个输输出出1 条线路条线路n 个信道个信道多路复用技术包括复用、传输和分离三n个输入多路复用原理图v频分多路复用频分多路复用：就是将具有一定带宽的信道分割为若干就是将具有一定带宽的信道分割为若干就是将具有一定带宽的信道分割为若干就是将具有一定带宽的信道分割为若干个有不同频带的子信道，每个子信道供一个个有不同频带的子信道，每个子信道供一个个有不同频带的子信道，每个子信道供一个个有不同频带的子信道，每个子信道供一个用户使用。这样在线路中就可同时传送多个用户使用。这样在线路中就可同时传送多个用户使用。这样在线路中就可同时传送多个用户使用。这样在线路中就可同时传送多个不同频率的模拟信号（如下图所示）。不同频率的模拟信号（如下图所示）。不同频率的模拟信号（如下图所示）。不同频率的模拟信号（如下图所示）。u频分多路复用频分多路复用(FDMFDM)频分多路复用：频分多路复用(FDM)v我们考虑一下中波无线电广播的例子，这是我们考虑一下中波无线电广播的例子，这是我们考虑一下中波无线电广播的例子，这是我们考虑一下中波无线电广播的例子，这是一条利用空间无线电波传输信号的物理通信一条利用空间无线电波传输信号的物理通信一条利用空间无线电波传输信号的物理通信一条利用空间无线电波传输信号的物理通信线路。中波广播频率的带宽是从线路。中波广播频率的带宽是从线路。中波广播频率的带宽是从线路。中波广播频率的带宽是从535 kHz535 kHz到到到到1605 kHz1605 kHz。这个通信信道上又按照不同的频。这个通信信道上又按照不同的频。这个通信信道上又按照不同的频。这个通信信道上又按照不同的频率划分成为若干个子信道，每个子信道的带率划分成为若干个子信道，每个子信道的带率划分成为若干个子信道，每个子信道的带率划分成为若干个子信道，每个子信道的带宽是宽是宽是宽是9 kHz9 kHz，每个子信道供给广播电台的一个，每个子信道供给广播电台的一个，每个子信道供给广播电台的一个，每个子信道供给广播电台的一个频道使用。例如天津广播电台交通频道的中频道使用。例如天津广播电台交通频道的中频道使用。例如天津广播电台交通频道的中频道使用。例如天津广播电台交通频道的中心频率是心频率是心频率是心频率是567 kHz567 kHz，生活频道的中心频率是，生活频道的中心频率是，生活频道的中心频率是，生活频道的中心频率是1386 kHz1386 kHz。各个广播电台在这些子信道上同。各个广播电台在这些子信道上同。各个广播电台在这些子信道上同。各个广播电台在这些子信道上同时进行信号传输而互不干扰，这就是一个由时进行信号传输而互不干扰，这就是一个由时进行信号传输而互不干扰，这就是一个由时进行信号传输而互不干扰，这就是一个由频率进行划分的多路复用技术的具体例子。频率进行划分的多路复用技术的具体例子。频率进行划分的多路复用技术的具体例子。频率进行划分的多路复用技术的具体例子。FDM应用现状应用现状FDM应用现状FDM应用现状应用现状vFDMFDM在无线电广播和电视领域中应用较多，在无线电广播和电视领域中应用较多，在无线电广播和电视领域中应用较多，在无线电广播和电视领域中应用较多，用户用户用户用户ADSLADSL使用双绞线联网时，划分使用双绞线联网时，划分使用双绞线联网时，划分使用双绞线联网时，划分3 3个频个频个频个频段：段：段：段：0 04kHz 4kHz 传送语音，传送语音，传送语音，传送语音，202050kHz50kHz用于用于用于用于计算机上传数据，计算机上传数据，计算机上传数据，计算机上传数据，150150500kHz500kHz或或或或1401401100kHz1100kHz用于下载。用于下载。用于下载。用于下载。v我们所用的收音机就是一个频分多路我们所用的收音机就是一个频分多路复用接收器，而广播电台则是频分多复用接收器，而广播电台则是频分多路复用发射器。路复用发射器。FDM应用现状v时分多路复用时分多路复用时分多路复用时分多路复用：通信时把通信时间划分成为通信时把通信时间划分成为通信时把通信时间划分成为通信时把通信时间划分成为若干个时间片，每个时间片占用信道的时间都很若干个时间片，每个时间片占用信道的时间都很若干个时间片，每个时间片占用信道的时间都很若干个时间片，每个时间片占用信道的时间都很短。这些时间片分配给各路信号，每一路信号使短。这些时间片分配给各路信号，每一路信号使短。这些时间片分配给各路信号，每一路信号使短。这些时间片分配给各路信号，每一路信号使用一个时间片。在这个时间片内，该路信号占用用一个时间片。在这个时间片内，该路信号占用用一个时间片。在这个时间片内，该路信号占用用一个时间片。在这个时间片内，该路信号占用信道的全部带宽信道的全部带宽信道的全部带宽信道的全部带宽,而不像而不像而不像而不像FDMFDM那样那样那样那样,同一时间同时发同一时间同时发同一时间同时发同一时间同时发送多路信号。这样送多路信号。这样送多路信号。这样送多路信号。这样,利用每个信号在时间上的交叉利用每个信号在时间上的交叉利用每个信号在时间上的交叉利用每个信号在时间上的交叉,就可以在一条物理信道上传输多个数字信号。这就可以在一条物理信道上传输多个数字信号。这就可以在一条物理信道上传输多个数字信号。这就可以在一条物理信道上传输多个数字信号。这种交叉可以是位一级的种交叉可以是位一级的种交叉可以是位一级的种交叉可以是位一级的,也可以是由字节组成的块也可以是由字节组成的块也可以是由字节组成的块也可以是由字节组成的块或更大的信息组进行交叉。或更大的信息组进行交叉。或更大的信息组进行交叉。或更大的信息组进行交叉。u时分多路复用（时分多路复用（TDM）时分多路复用：通信时把通信时间划分成为若干个时间片，D d 4$C c 3#B b 2 A a 1 !子 信 道 的 时 隙 传输周期T信源信源 ：ABCD信源信源 ：abcd信源信源 ：1234信源信源 ：!#$定长帧定长帧bitbitDd4$Cc3#v 时分多路复用又可分为时分多路复用又可分为时分多路复用又可分为时分多路复用又可分为固定时分多路复用和固定时分多路复用和统计时分多路复用，统计时分多路复用，或叫同步时分多路复用或叫同步时分多路复用或叫同步时分多路复用或叫同步时分多路复用(STDM)(STDM)和异步时分多路复用和异步时分多路复用和异步时分多路复用和异步时分多路复用(ATDM)(ATDM)。vv 时分复用技术的特点是时隙事先规划分配好时分复用技术的特点是时隙事先规划分配好时分复用技术的特点是时隙事先规划分配好时分复用技术的特点是时隙事先规划分配好且固定不变，所以有时也叫同步时分复用。其且固定不变，所以有时也叫同步时分复用。其且固定不变，所以有时也叫同步时分复用。其且固定不变，所以有时也叫同步时分复用。其优点是时隙分配固定，便于调节控制，适于数优点是时隙分配固定，便于调节控制，适于数优点是时隙分配固定，便于调节控制，适于数优点是时隙分配固定，便于调节控制，适于数字信息的传输；缺点是当某信号源没有数据传字信息的传输；缺点是当某信号源没有数据传字信息的传输；缺点是当某信号源没有数据传字信息的传输；缺点是当某信号源没有数据传输时，它所对应的信道会出现空闲，而其他繁输时，它所对应的信道会出现空闲，而其他繁输时，它所对应的信道会出现空闲，而其他繁输时，它所对应的信道会出现空闲，而其他繁忙的信道无法占用这个空闲的信道，因此会降忙的信道无法占用这个空闲的信道，因此会降忙的信道无法占用这个空闲的信道，因此会降忙的信道无法占用这个空闲的信道，因此会降低线路的利用率。低线路的