第二章-数据通信的基本概课件

数据通信的基本概念信息：事物运动状态和运动状态改变的方式，是认识主体所感知或表述事物运动状态的方式。广义上说，信息是消息所包含的内容和解释数据：是传递信息的载体，是事物的表现形式，可以是描述事物的数字、字母、符号及其组合。信号：数据在传输过程中的表现形式，根据传输介质的不同，信号有声、光、电等多种表现形式信号带宽：信号通常是以电磁波的形式传输，信号电磁波的频率范围称为信号带宽。数字信号具有无限的带宽，但数字信号大部分能量都集中在某段频率上，这段频率也称为信号带宽或有效频率带宽。数字信号带宽受通道带宽限制，因此通常定义数字信号带宽指单位时间内链路能够通过的数据量数据通信的基本概念基带信号：信源端原有信号所占据的频率范围叫做基本频带，简称基带。这种未经频率变换（调制）的信号，叫基带信号。信道：信号传输的通路，也叫物理信道。信道带宽：指信道上能够传输的最大频率范围，也就是信道上能够传输的最高频率与最低频率之差。数据通信：依据通信协议、利用数据传输技术在功能单元之间传递数据叫数据通信。数据通信的基本概念信道容量：信道在传输差错趋于零的情况下可能传输最大信息量的能力。噪声：信号在传输过程中受到的干扰。模拟传输与数字传输：在数字通道上直接传输数字基带信号称基带传输。信号进行远距离传输时要经过调制，并在模拟通道上传输，称频带传输。传输速率：单位时间内传输的数据量。误码率：传输中数据出错的概率。传输效率：整个传送的数据中有效的原始数据所占的比例。数据的模拟编码方法振幅键控ASK（Amplitude-Shift Keying）一般用于光纤介质移频键控FSK（Frequency-ShiftKeying移相键控PSK（Phase-Shift Keying）数字编码方法非归零电平编码NRZ-L和非归零反向编码（NRZI）信号交替反转码（AMI）和伪三元码曼切斯特和差分曼切斯特编码单极性码双极性归零码双极性码差分码单极性归零码多元码曼切斯特编码脉冲编码调制（PCM）采样量化编码数据的基带传输和频带传输基带传输系统：不使用载波调制解调装置，而直接传送基带信号的系统频带传输系统：包括调制、解调的传输系统。基带传输傅里叶分析单矩形脉冲时域和频域信道带宽对信号传输的影响在高斯白噪声干扰条件下，通信系统的极限信息传输速率（S：信号平均功率；N：噪声平均功率 B：信道带宽 lb：以2为底的对数 C极限传输速率单位b/s）频带传输调制解调器工作原理移频键控调制器原理数据通信方式串行与并行异步与同步单工、半双工、全双工数据交换技术线路交换报文交换报文分组交换数据报方式：每个数据包的存储、处理转发都是独立的，每个报文分组都必须有目的和源地址，同一报文的不同分组可以通过不同的路径，报文到达目的节点时会出现乱序、重复和丢失。虚电路方式：将数据报和线路交换方式相结合，在报文分组发送前，先建立一条预定的路由连接，之后报文分组都沿着这条路由传送。报文分组除呼叫外不必带目的和源地址，传输时只需差错控制不必路由选择，到达时也不会丢失、重复和乱序。2.7 信道共享多路复用技术1.频分多路复用技术2.时分多路复用技术3.波分多路复用技术竞争介质访问方法ALOHA方法（Additive Link On-line Hawaii system)也称无控制传送：有数就发、发送后等待应答，无应答延时重复发，直至返回应答成功。时间片ALOHA方法：将信道时间分成相等的时间片，所有节点使用同一时钟，节点只能在每片时间开始时发送。载波侦听多路存取方法CSMA（Carrier Sense Multiple Access）载波侦听多路存取方法CSMA非坚持型1-坚持型P-坚持型确定型介质访问方法令牌总线令牌环令牌环的工作过程差错控制技术差错出现的原因与类型1.传输衰减和延迟畸变2.噪声：热噪声、交调噪声、串音、冲激噪声差错控制中的编码技术几个基本概念1.冗余码2.纠错3.检错重发4.海明距离：两个等长码组之间对应位不同的数目差错控制中的编码技术海明码编码方法：长度为n位的数据，冗余码从左至右依次插入填充到2的j次方的位置上组成海明码，海明码与已知矩阵相乘可得到一个长度为r（冗余码长度）的零行矩阵。数据位和校验位满足下式关系：其中n为码位长度，r为冗余校验位长度，k为码组中最大的数据位长度三、海明码三、海明码三、海明码三、海明码可以检验一位错误并且可以定位的可靠性编码。结构：信息位(4位)+校验位(3位)（以BCD码为例)组织：I4I3I2P3I1P2P1校验规则：例：求0100的海明码0101010P3 P2 P1海明码信息位与校验位的关系：其中k为校验位位数；n为信息位位数。海明码位数+1 255 2478 127 1207 63 576 31 265 15 114 7 43 3 12101海明码位数海明码位数nmaxk海明码校验和：Si=0 无错；Si=1 出错。（i=0,1,2）海明码错误定位:S2S1S0为000说明无错;S2S1S0为111至001表明一位出错位置。S2=1；S1=0；S0=1 说明第五位出错。错例：接收 0 0 0 1 1 1 0I4 I3 I2 P3 I1 P2 P1循环冗余编码（CRC码）把待发送的信息码当作一个多项式，收发双方约定一个r阶处理多项式（一般为几种标准多项式中的一种），在信息码后添加r个0，然后用该值除以生成多项式，其余数作为校验码加在信息码后发送。循环冗余码原理冗余码实例冗余码校验实例RS232串行通信接口9针D形接头DTR：数据终端准备好RTS：请求发送DSR：数据设备准备好CTS：发送清零DCD：数据信号检测，告知Modem已建立连接RI：振铃指示TXD：发送数据RXDRS232电气特性数据线逻辑逻辑1电平：-5-15V逻辑0电平：+5+15V控制线逻辑通ON：+5+15V断OFF：-5-15VRS232串行通信接口2RS232串行通信接口RS232串行通信接口RS485串行通信接口逻辑0：差分电压信号-2500-200mV逻辑1：差分电压信号+2500+200mVRS485串行通信接口RS485串行通信接口RS485串行通信接口RS485串行通信接口