數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)課件

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1、數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)數(shù)據(jù)通信技術(shù)是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)。學(xué)習(xí)本章的內(nèi)容將會(huì)對(duì)最基本的數(shù)據(jù)通信技術(shù)、廣域網(wǎng)中數(shù)據(jù)傳輸原理與實(shí)現(xiàn)方法的理解有很大幫助。數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ) 數(shù)據(jù)通信技術(shù)是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)。學(xué)習(xí)本主要內(nèi)容1數(shù)據(jù)通信的基本概念2數(shù)據(jù)通信方式3多路復(fù)用技術(shù)4數(shù)據(jù)交換技術(shù)5數(shù)據(jù)通信的主要性能指標(biāo)6傳輸媒體7總結(jié)與習(xí)題 主要內(nèi)容1數(shù)據(jù)通信的基本概念1.1數(shù)據(jù)、信息與信號(hào)通信的目的是交換信息（information），信息的載體可以是數(shù)字、文字、語(yǔ)音、圖形或圖像。計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的信息一般是字母、數(shù)字、符號(hào)的組合。為了傳送這些信息，首先要將每一個(gè)字母、數(shù)字或符號(hào)用二進(jìn)制代碼表示。數(shù)據(jù)通信是指在不同計(jì)算機(jī)之間傳送表示

2、字母、數(shù)字、符號(hào)的二進(jìn)制代碼0、1比特序列的過(guò)程。1數(shù)據(jù)通信的基本概念數(shù)據(jù)通信最引人注目的發(fā)展是在數(shù)據(jù)通信最引人注目的發(fā)展是在1919世紀(jì)中期。美國(guó)人世紀(jì)中期。美國(guó)人SamuelF.B.MorseSamuelF.B.Morse完成了電報(bào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，他設(shè)計(jì)了用一完成了電報(bào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，他設(shè)計(jì)了用一系列點(diǎn)、劃的組合表示字符方法，即莫爾斯（系列點(diǎn)、劃的組合表示字符方法，即莫爾斯（MorseMorse）電報(bào)）電報(bào)碼，并在碼，并在18441844年通過(guò)電線從華盛頓向巴爾的摩發(fā)送了第一條年通過(guò)電線從華盛頓向巴爾的摩發(fā)送了第一條報(bào)文。報(bào)文。數(shù)據(jù)通信最引人注目的發(fā)展是在19世紀(jì)中期。美國(guó)人Sa18661866年

3、，通過(guò)美國(guó)、法國(guó)之間貫穿大西洋的電纜，電報(bào)將年，通過(guò)美國(guó)、法國(guó)之間貫穿大西洋的電纜，電報(bào)將世界上的不同國(guó)家連接起來(lái)。莫爾斯電報(bào)的重要性在于它提出世界上的不同國(guó)家連接起來(lái)。莫爾斯電報(bào)的重要性在于它提出了一個(gè)完整的數(shù)據(jù)通信方法，即包括數(shù)據(jù)通信設(shè)備與數(shù)據(jù)編碼了一個(gè)完整的數(shù)據(jù)通信方法，即包括數(shù)據(jù)通信設(shè)備與數(shù)據(jù)編碼的完整的方法。莫爾斯電報(bào)系統(tǒng)的某些術(shù)語(yǔ)，如傳號(hào)的完整的方法。莫爾斯電報(bào)系統(tǒng)的某些術(shù)語(yǔ)，如傳號(hào)(marker)(marker)、空號(hào)、空號(hào)(space)(space)，至今仍在使用。，至今仍在使用。1866年，通過(guò)美國(guó)、法國(guó)之間貫穿大西洋的電纜，電報(bào)莫爾斯電報(bào)碼只適用于電報(bào)操作員手工發(fā)報(bào)，而不適

4、用于莫爾斯電報(bào)碼只適用于電報(bào)操作員手工發(fā)報(bào)，而不適用于機(jī)器的編碼與解碼。機(jī)器的編碼與解碼。18701870年，法國(guó)人年，法國(guó)人EmileBaudotEmileBaudot發(fā)明了適發(fā)明了適用于機(jī)器編碼、解碼的博多（用于機(jī)器編碼、解碼的博多（BaudotBaudot）碼。由于博多碼采用）碼。由于博多碼采用5 5位信息碼元（即位信息碼元（即5 5位位0 0、1 1比特序列），只能產(chǎn)生比特序列），只能產(chǎn)生3232種可能的種可能的組合，因此在用來(lái)表示組合，因此在用來(lái)表示2626個(gè)字母、個(gè)字母、1010個(gè)十進(jìn)制數(shù)字、標(biāo)點(diǎn)符個(gè)十進(jìn)制數(shù)字、標(biāo)點(diǎn)符號(hào)與空格時(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。為了彌補(bǔ)這個(gè)缺陷，博多碼不得不號(hào)與空格時(shí)

5、是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。為了彌補(bǔ)這個(gè)缺陷，博多碼不得不增加兩個(gè)轉(zhuǎn)義字符。盡管博多碼并不完善，但是博多碼及其修增加兩個(gè)轉(zhuǎn)義字符。盡管博多碼并不完善，但是博多碼及其修訂版在數(shù)據(jù)通信中幾乎使用了半個(gè)世紀(jì)。訂版在數(shù)據(jù)通信中幾乎使用了半個(gè)世紀(jì)。莫爾斯電報(bào)碼只適用于電報(bào)操作員手工發(fā)報(bào)，而不適用于機(jī)目前應(yīng)用最廣泛的是美國(guó)信息交換標(biāo)準(zhǔn)編碼目前應(yīng)用最廣泛的是美國(guó)信息交換標(biāo)準(zhǔn)編碼ASCIIASCII碼碼（AmericanStandardCodeforInformationAmericanStandardCodeforInformationInterchangeInterchange）。）。ASCIIASCII碼本來(lái)是一個(gè)信

6、息交換編碼的國(guó)家標(biāo)碼本來(lái)是一個(gè)信息交換編碼的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，后來(lái)被國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織接受，成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)，后來(lái)被國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織接受，成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO646ISO646，又，又稱為國(guó)際稱為國(guó)際5 5號(hào)碼。因此，它被用于計(jì)算機(jī)內(nèi)碼，也是數(shù)據(jù)通信號(hào)碼。因此，它被用于計(jì)算機(jī)內(nèi)碼，也是數(shù)據(jù)通信中的編碼標(biāo)準(zhǔn)。中的編碼標(biāo)準(zhǔn)。ASCIIASCII碼采用碼采用7 7位二進(jìn)制比特編碼，可以表示位二進(jìn)制比特編碼，可以表示128128個(gè)字符。個(gè)字符。字符分為圖形字符與控制字符兩類。字符分為圖形字符與控制字符兩類。目前應(yīng)用最廣泛的是美國(guó)信息交換標(biāo)準(zhǔn)編碼ASCII碼（A二進(jìn)制編碼按高位到低位（二進(jìn)制編碼按高位到低位（b6b5b4

7、b3b2b1b0b6b5b4b3b2b1b0）的順）的順序排列，而序排列，而b7b7位一般用于字符的校驗(yàn)。那么，英文單詞位一般用于字符的校驗(yàn)。那么，英文單詞NETWORKNETWORK（大寫(xiě)）的（大寫(xiě)）的ASCIIASCII碼編碼的二進(jìn)制比特序列（不考碼編碼的二進(jìn)制比特序列（不考慮校驗(yàn)位）應(yīng)該是慮校驗(yàn)位）應(yīng)該是“10011101000101101010010101111001110100010110101001010111100111110100101001011”100111110100101001011”。如果要從主機(jī)。如果要從主機(jī)A A將這樣的將這樣的二進(jìn)制比特序列準(zhǔn)確地傳送到主機(jī)二進(jìn)制

8、比特序列準(zhǔn)確地傳送到主機(jī)B B，并且主機(jī)，并且主機(jī)A A、B B都使用都使用ASCIIASCII編碼，那么主機(jī)編碼，那么主機(jī)B B就可以將接收的二進(jìn)制比特序列解釋就可以將接收的二進(jìn)制比特序列解釋為為“NETWORK”NETWORK”。二進(jìn)制編碼按高位到低位（b6 b5 b4 b3 b2 對(duì)于數(shù)據(jù)通信來(lái)說(shuō)，被傳輸?shù)亩M(jìn)制代碼稱之為對(duì)于數(shù)據(jù)通信來(lái)說(shuō)，被傳輸?shù)亩M(jìn)制代碼稱之為“數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)”（datadata）；數(shù)據(jù)是信息的載體。數(shù)據(jù)涉及對(duì)事物的表示形）；數(shù)據(jù)是信息的載體。數(shù)據(jù)涉及對(duì)事物的表示形式，信息涉及對(duì)數(shù)據(jù)所表示內(nèi)容的解釋。數(shù)據(jù)通信的任務(wù)就是式，信息涉及對(duì)數(shù)據(jù)所表示內(nèi)容的解釋。數(shù)據(jù)通信的任務(wù)就是要

9、傳輸二進(jìn)制代碼比特序列，而不需要解釋代碼所表示的內(nèi)容。要傳輸二進(jìn)制代碼比特序列，而不需要解釋代碼所表示的內(nèi)容。在數(shù)據(jù)通信中，人們習(xí)慣將被傳輸?shù)亩M(jìn)制代碼的在數(shù)據(jù)通信中，人們習(xí)慣將被傳輸?shù)亩M(jìn)制代碼的0 0、1 1稱為稱為碼元。碼元。對(duì)于數(shù)據(jù)通信來(lái)說(shuō)，被傳輸?shù)亩M(jìn)制代碼稱之為“數(shù)據(jù)”（d隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，多媒體（multimedia）技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用。媒體（media）在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域中有兩種含義：一是指用以存儲(chǔ)信息的實(shí)體，例如磁盤(pán)、光盤(pán)、磁帶與半導(dǎo)體存儲(chǔ)器；二是指信息的載體，例如數(shù)字、文字、語(yǔ)音、圖形與圖像。多媒體技術(shù)中的媒體是指后者。多媒體計(jì)算機(jī)技術(shù)就是要研究計(jì)算機(jī)交互式綜合處理多種媒體

10、信息（文本、圖形、圖像與語(yǔ)音）。利用數(shù)字通信系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)多媒體信息的傳輸，是通信技術(shù)研究的重要內(nèi)容之一。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，多媒體（multimedia）與文本、圖形信息傳輸相比較，語(yǔ)音、圖像信息傳輸?shù)奶攸c(diǎn)是：要求數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)具有高速率與低延時(shí)的特性。以圖像信息傳輸為例，如果每幀圖像由1024768個(gè)點(diǎn)陣組成，圖像顏色有256種，每個(gè)點(diǎn)陣用1字節(jié)二進(jìn)制數(shù)表示，每秒鐘傳送30幀圖像，那么每秒鐘需要傳送23592960字節(jié)。如果傳送數(shù)字化的語(yǔ)音信號(hào)，每秒鐘對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行22050次取樣，每次取樣值用1字節(jié)表示，那么單聲道每秒鐘需要傳送22050字節(jié)；雙聲道立體聲每秒鐘需要傳送44100字節(jié)。與文本

11、、圖形信息傳輸相比較，語(yǔ)音、圖像信息傳輸?shù)奶攸c(diǎn)是多媒體技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用，將對(duì)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)提出更高的要求。對(duì)于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，它關(guān)心的是信息用什么樣的編碼體制表示出來(lái)。例如，如何用ASCII碼表示字母、數(shù)字與符號(hào)，如何用雙字節(jié)去表示漢字，如何表示圖形、圖像與語(yǔ)音。多媒體技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用，將對(duì)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)提出更高的對(duì)于數(shù)據(jù)通信技術(shù)來(lái)說(shuō)，它要研究的是如何將表示各類信息的二進(jìn)制比特序列通過(guò)傳輸介質(zhì)，在不同計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行傳送的問(wèn)題。信號(hào)是數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中的電信號(hào)的表示形式。電話線上傳送的按照聲音的強(qiáng)弱幅度連續(xù)變化的電信號(hào)稱為模擬信號(hào)（analogsignal）。計(jì)算機(jī)所產(chǎn)生的電信號(hào)是用兩種不同的電平

12、去表示0、1比特序列的電壓脈沖信號(hào)，這種電信號(hào)稱為數(shù)字信號(hào)（digitalsignal）。按照在傳輸介質(zhì)上傳輸?shù)男盘?hào)類型，可以相應(yīng)地將通信系統(tǒng)分為模擬通信系統(tǒng)與數(shù)字通信系統(tǒng)兩種。對(duì)于數(shù)據(jù)通信技術(shù)來(lái)說(shuō)，它要研究的是如何將表示各類信息數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)課件1.2數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)信息的傳遞是通過(guò)通信系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，通信系統(tǒng)的基信息的傳遞是通過(guò)通信系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，通信系統(tǒng)的基本模型共有五個(gè)基本組件，即發(fā)送設(shè)備、接受設(shè)備、發(fā)送本模型共有五個(gè)基本組件，即發(fā)送設(shè)備、接受設(shè)備、發(fā)送機(jī)、信道和接收機(jī)。其中，把除去兩端設(shè)備的部分叫做信機(jī)、信道和接收機(jī)。其中，把除去兩端設(shè)備的部分叫做信息傳輸系統(tǒng)。信息傳輸通信系統(tǒng)由三個(gè)主要部分組

13、成信源息傳輸系統(tǒng)。信息傳輸通信系統(tǒng)由三個(gè)主要部分組成信源（發(fā)送機(jī)）、信宿（接收機(jī)）和信道。（發(fā)送機(jī)）、信宿（接收機(jī)）和信道。1.2 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)11信源和信宿信源和信宿 信信源源就就是是信信息息的的發(fā)發(fā)送送端端，是是發(fā)發(fā)出出待待傳傳送送信信息息的的人人或或設(shè)設(shè)備備；信信宿宿就就是是信信息息的的接接收收端端，是是接接收收所所傳傳送送信信息息的的人或設(shè)備。人或設(shè)備。22信道信道 信信道道本本身身也也可可以以是是模模擬擬的的或或數(shù)數(shù)字字方方式式的的，用用以以傳傳輸輸模模擬擬信信號(hào)號(hào)的的信信道道叫叫做做模模擬擬信信道道，用用以以傳傳輸輸數(shù)數(shù)字字信信號(hào)號(hào)的的信道叫做數(shù)字信道。信道叫做數(shù)字信道。1 信源和

14、信宿33信號(hào)變換器信號(hào)變換器 信信號(hào)號(hào)變變換換器器的的作作用用是是將將信信源源發(fā)發(fā)出出的的信信息息變變換換成成適適合合在信道上傳輸?shù)男盘?hào)。在信道上傳輸?shù)男盘?hào)。由于網(wǎng)絡(luò)中絕大多數(shù)信息都是雙向傳輸?shù)?，所以在由于網(wǎng)絡(luò)中絕大多數(shù)信息都是雙向傳輸?shù)模栽诖蠖鄶?shù)情況下，信源也作信宿，信宿也作信源；編碼大多數(shù)情況下，信源也作信宿，信宿也作信源；編碼器也具有譯碼功能，譯碼器也應(yīng)能編碼，因此合并通器也具有譯碼功能，譯碼器也應(yīng)能編碼，因此合并通稱為編碼譯碼器；同樣調(diào)制器也能解調(diào)，解調(diào)器也可稱為編碼譯碼器；同樣調(diào)制器也能解調(diào)，解調(diào)器也可調(diào)制，因此合并通稱為調(diào)制解調(diào)器。調(diào)制，因此合并通稱為調(diào)制解調(diào)器。3 信號(hào)變換器

15、44噪聲源噪聲源 一一個(gè)個(gè)通通信信系系統(tǒng)統(tǒng)不不可可避避免免地地存存在在噪噪聲聲干干擾擾,為為了了研研究究問(wèn)問(wèn)題方便題方便,把它們等效與一個(gè)作用于信道上的噪聲源。把它們等效與一個(gè)作用于信道上的噪聲源。55數(shù)字通信與模擬通信系統(tǒng)數(shù)字通信與模擬通信系統(tǒng) 根根據(jù)據(jù)信信號(hào)號(hào)的的不不同同，數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)通通信信系系統(tǒng)統(tǒng)可可以以分分為為數(shù)數(shù)字字通通信信系系統(tǒng)統(tǒng)和和模模擬擬通通信信系系統(tǒng)統(tǒng)。利利用用數(shù)數(shù)字字信信號(hào)號(hào)傳傳遞遞信信息息的的通通信信系系統(tǒng)統(tǒng)叫叫做做數(shù)數(shù)字字通通信信系系統(tǒng)統(tǒng)，利利用用模模擬擬信信號(hào)號(hào)傳傳遞遞信信息息的的通通信系統(tǒng)叫做模擬通信系統(tǒng)。信系統(tǒng)叫做模擬通信系統(tǒng)。數(shù)據(jù)傳輸是數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)傳輸是

16、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的基礎(chǔ) 4 噪聲源數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)模型數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)模型數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)模型網(wǎng)絡(luò)中兩臺(tái)計(jì)算機(jī)的通信過(guò)程網(wǎng)絡(luò)中兩臺(tái)計(jì)算機(jī)的通信過(guò)程網(wǎng)絡(luò)中兩臺(tái)計(jì)算機(jī)的通信過(guò)程2 2通信方式通信方式在設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)時(shí)，還要回答以下三個(gè)問(wèn)題：在設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)時(shí)，還要回答以下三個(gè)問(wèn)題：1.1.是采用串行通信方式，還是采用并行通信方式？是采用串行通信方式，還是采用并行通信方式？是采用單工通信方式，還是采用半雙工或全雙工通信方式？是采用單工通信方式，還是采用半雙工或全雙工通信方式？3.3.是采用同步通信方式，還是采用異步通信方式？是采用同步通信方式，還是采用異步通信方式？2通信方式11串行通信與并行通信串行通

17、信與并行通信數(shù)據(jù)通信按照字節(jié)使用的信道數(shù)，可以分為兩種：數(shù)據(jù)通信按照字節(jié)使用的信道數(shù)，可以分為兩種：串行通信、并行通信。串行通信、并行通信。1 串行通信與并行通信在計(jì)算機(jī)中，通常是用在計(jì)算機(jī)中，通常是用8 8位的二進(jìn)制代碼來(lái)表示一個(gè)字符。在位的二進(jìn)制代碼來(lái)表示一個(gè)字符。在數(shù)據(jù)通信中，人們可以按圖（數(shù)據(jù)通信中，人們可以按圖（a a）所示的方式，將待傳送的每個(gè)）所示的方式，將待傳送的每個(gè)字符的二進(jìn)制代碼按由低位到高位的順序，依次發(fā)送。這種方字符的二進(jìn)制代碼按由低位到高位的順序，依次發(fā)送。這種方式稱為串行通信。式稱為串行通信。在數(shù)據(jù)通信中，人們也可以按圖（在數(shù)據(jù)通信中，人們也可以按圖（b b）所示的

18、方式，將表示）所示的方式，將表示一個(gè)字符的一個(gè)字符的8 8位二進(jìn)制代碼同時(shí)通過(guò)位二進(jìn)制代碼同時(shí)通過(guò)8 8條并行的通信信道發(fā)送出條并行的通信信道發(fā)送出去，每次發(fā)送一個(gè)字符代碼，這種工作方式稱為并行通信。去，每次發(fā)送一個(gè)字符代碼，這種工作方式稱為并行通信。在計(jì)算機(jī)中，通常是用8位的二進(jìn)制代碼來(lái)表示一個(gè)字符。顯然，采用串行通信方式只需要在收發(fā)雙方之間建立一條顯然，采用串行通信方式只需要在收發(fā)雙方之間建立一條通信信道；采用并行通信方式，收發(fā)雙方之間必須建立并行的通信信道；采用并行通信方式，收發(fā)雙方之間必須建立并行的多條通信信道。對(duì)于遠(yuǎn)程通信來(lái)說(shuō)，在同樣傳輸速率的情況下，多條通信信道。對(duì)于遠(yuǎn)程通信來(lái)說(shuō)，

19、在同樣傳輸速率的情況下，并行通信在單位時(shí)間內(nèi)所傳送的碼元數(shù)是串行通信的并行通信在單位時(shí)間內(nèi)所傳送的碼元數(shù)是串行通信的n n倍（此倍（此例中例中n=8n=8）。由于需要建立多個(gè)通信信道，并行通信方式的造）。由于需要建立多個(gè)通信信道，并行通信方式的造價(jià)較高；因此在遠(yuǎn)程通信中，人們一般采用串行通信方式。價(jià)較高；因此在遠(yuǎn)程通信中，人們一般采用串行通信方式。顯然，采用串行通信方式只需要在收發(fā)雙方之間建立一條通2異步傳輸與同步傳輸數(shù)字通信中必須解決的一個(gè)重要問(wèn)題，就是要求通信的收數(shù)字通信中必須解決的一個(gè)重要問(wèn)題，就是要求通信的收發(fā)雙方在時(shí)間基準(zhǔn)上保持一致。發(fā)雙方在時(shí)間基準(zhǔn)上保持一致。即接收方必須知道它所接

20、收的數(shù)據(jù)每一位的開(kāi)始時(shí)間與持即接收方必須知道它所接收的數(shù)據(jù)每一位的開(kāi)始時(shí)間與持續(xù)時(shí)間，這樣才能正確地接收發(fā)送方發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)。續(xù)時(shí)間，這樣才能正確地接收發(fā)送方發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)。2 異步傳輸與同步傳輸 1.1.異步傳輸方式異步傳輸方式異步傳輸?shù)墓ぷ髟硎牵好總€(gè)字節(jié)作為一個(gè)單元獨(dú)立傳輸，異步傳輸?shù)墓ぷ髟硎牵好總€(gè)字節(jié)作為一個(gè)單元獨(dú)立傳輸，字節(jié)之間的傳輸間隔任意。字節(jié)之間的傳輸間隔任意。1.異步傳輸方式同步傳輸同步傳輸同步傳輸方式不是對(duì)每個(gè)字節(jié)單獨(dú)進(jìn)行同步，而是對(duì)一組同步傳輸方式不是對(duì)每個(gè)字節(jié)單獨(dú)進(jìn)行同步，而是對(duì)一組字符組成的數(shù)據(jù)塊進(jìn)行同步。字符組成的數(shù)據(jù)塊進(jìn)行同步。同步傳輸3數(shù)據(jù)傳輸方向數(shù)據(jù)通信按照信號(hào)傳送

21、方向與時(shí)間的關(guān)系，可以分為三種：數(shù)據(jù)通信按照信號(hào)傳送方向與時(shí)間的關(guān)系，可以分為三種：?jiǎn)喂ねㄐ?、半雙工通信、全雙工通信。單工通信、半雙工通信、全雙工通信。如下圖（如下圖（a a）所示，在單工通信方式中，信號(hào)只能向一個(gè)方）所示，在單工通信方式中，信號(hào)只能向一個(gè)方向傳輸，任何時(shí)候都不能改變信號(hào)的傳送方向。只能向一個(gè)方向傳輸，任何時(shí)候都不能改變信號(hào)的傳送方向。只能向一個(gè)方向傳送的通信信道，只能用于單工通信方式中。向傳送的通信信道，只能用于單工通信方式中。3 數(shù)據(jù)傳輸方向如圖（如圖（b b）所示，在半雙工通信方式中，信號(hào)可以雙向傳送）所示，在半雙工通信方式中，信號(hào)可以雙向傳送，但必須是交替進(jìn)行，一個(gè)時(shí)間

22、只能向一個(gè)方向傳送。可以雙，但必須是交替進(jìn)行，一個(gè)時(shí)間只能向一個(gè)方向傳送?？梢噪p向傳送信號(hào)，但必須交替進(jìn)行的通信信道，只能用于半雙工通向傳送信號(hào)，但必須交替進(jìn)行的通信信道，只能用于半雙工通信方式中。信方式中。如圖（如圖（c c）所示，在全雙工通信方式中，信號(hào)可以同時(shí)雙向）所示，在全雙工通信方式中，信號(hào)可以同時(shí)雙向傳送。只有可以雙向同時(shí)傳送信號(hào)的通信信道，才能實(shí)現(xiàn)全雙傳送。只有可以雙向同時(shí)傳送信號(hào)的通信信道，才能實(shí)現(xiàn)全雙工通信，自然也就可以用于單工或半雙工通信。工通信，自然也就可以用于單工或半雙工通信。如圖（b）所示，在半雙工通信方式中，信號(hào)可以雙向傳數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)課件4連接方式數(shù)據(jù)通信的連接方法

23、有兩種，即點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接方式和多點(diǎn)連數(shù)據(jù)通信的連接方法有兩種，即點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接方式和多點(diǎn)連接方式。下圖所示的是典型的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的連接方式，接方式。下圖所示的是典型的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的連接方式，modemmodem一一旦撥號(hào)連通之后，這條線路就被通信雙方占用，不會(huì)有第三者旦撥號(hào)連通之后，這條線路就被通信雙方占用，不會(huì)有第三者再插進(jìn)來(lái)。如果通信雙方采用專線連接，還可以省去用再插進(jìn)來(lái)。如果通信雙方采用專線連接，還可以省去用modemmodem撥號(hào)的過(guò)程。撥號(hào)的過(guò)程。4 連接方式各個(gè)通信終端公用一條通信主線路的通信方式叫做多點(diǎn)連各個(gè)通信終端公用一條通信主線路的通信方式叫做多點(diǎn)連接。這種方式的特點(diǎn)是節(jié)省線路，缺點(diǎn)是需要解決多

24、個(gè)終端同接。這種方式的特點(diǎn)是節(jié)省線路，缺點(diǎn)是需要解決多個(gè)終端同時(shí)通信時(shí)產(chǎn)生的線路爭(zhēng)用問(wèn)題。時(shí)通信時(shí)產(chǎn)生的線路爭(zhēng)用問(wèn)題。各個(gè)通信終端公用一條通信主線路的通信方式叫做多點(diǎn)連接5基帶傳輸與頻帶傳輸基帶傳輸與頻帶傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)的傳輸方法有基帶傳輸和頻帶傳輸（又稱寬帶傳數(shù)據(jù)信號(hào)的傳輸方法有基帶傳輸和頻帶傳輸（又稱寬帶傳輸）兩種。在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，頻帶傳輸是指計(jì)算機(jī)信息的模擬輸）兩種。在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，頻帶傳輸是指計(jì)算機(jī)信息的模擬傳輸，基帶傳輸是指計(jì)算機(jī)信息的數(shù)字傳輸。傳輸，基帶傳輸是指計(jì)算機(jī)信息的數(shù)字傳輸。5 基帶傳輸與頻帶傳輸1.1.基帶傳輸基帶傳輸 在在數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)通通信信中中，表表示示計(jì)計(jì)算算機(jī)機(jī)二二進(jìn)進(jìn)制

25、制比比特特序序列列的的數(shù)數(shù)字字?jǐn)?shù)數(shù)據(jù)據(jù)信信號(hào)號(hào)是是典典型型的的矩矩形形脈脈沖沖信信號(hào)號(hào)。人人們們把把矩矩形形脈脈沖沖信信號(hào)號(hào)的的固固有有頻頻帶帶稱稱作作基基本本頻頻帶帶（簡(jiǎn)簡(jiǎn)稱稱為為基基帶帶）。這這種種矩矩形形脈脈沖沖信信號(hào)號(hào)就就叫叫做做基基帶帶信信號(hào)號(hào)。在在數(shù)數(shù)字字通通信信信信道道上上直直接接傳送基帶信號(hào)的方法稱為基帶傳輸。傳送基帶信號(hào)的方法稱為基帶傳輸?；鶐鬏斣诨静桓淖償?shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)波形的情況下基帶傳輸在基本不改變數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)波形的情況下直接傳輸數(shù)字信號(hào)，具有速率高和誤碼率底等優(yōu)點(diǎn)，直接傳輸數(shù)字信號(hào)，具有速率高和誤碼率底等優(yōu)點(diǎn)，在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信中被廣泛采用。在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信中被廣泛采用。

26、1.基帶傳輸頻帶傳輸頻帶傳輸電話交換網(wǎng)是用于傳輸語(yǔ)音信號(hào)的模擬通信信道，并且是目前覆蓋面最廣的一種通信方式。因此，利用模擬通信信道進(jìn)行數(shù)據(jù)通信也是最普遍使用的通信方式之一。為了利用模擬語(yǔ)音通信的電話交換網(wǎng)實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)的傳輸，必須首先將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)。頻帶傳輸3數(shù)據(jù)編碼技術(shù)1.1.數(shù)據(jù)編碼類型數(shù)據(jù)編碼類型在計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)是以離散的二進(jìn)制在計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)是以離散的二進(jìn)制0 0、1 1比特序列方式表示比特序列方式表示的。計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中的數(shù)據(jù)編碼類型，主要取決于它的。計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中的數(shù)據(jù)編碼類型，主要取決于它采用的通信信道所支持的數(shù)據(jù)通信類型。采用的通信信道所支持的數(shù)據(jù)

27、通信類型。根據(jù)數(shù)據(jù)通信類型，網(wǎng)絡(luò)中常用的通信信道分為兩類：模根據(jù)數(shù)據(jù)通信類型，網(wǎng)絡(luò)中常用的通信信道分為兩類：模擬通信信道與數(shù)字通信信道。相應(yīng)的用于數(shù)據(jù)通信的數(shù)據(jù)編碼擬通信信道與數(shù)字通信信道。相應(yīng)的用于數(shù)據(jù)通信的數(shù)據(jù)編碼方式也分為兩類：模擬數(shù)據(jù)編碼與數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)編碼。方式也分為兩類：模擬數(shù)據(jù)編碼與數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)編碼。3數(shù)據(jù)編碼技術(shù)模擬數(shù)據(jù)編碼方法模擬數(shù)據(jù)編碼方法電話通信信道是典型的模擬通信信道，它是目前世界上覆電話通信信道是典型的模擬通信信道，它是目前世界上覆蓋面最廣、應(yīng)用最普遍的一類通信信道。無(wú)論網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)蓋面最廣、應(yīng)用最普遍的一類通信信道。無(wú)論網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)如何發(fā)展，電話仍然是一種基本的通信手段。

28、傳統(tǒng)的電話通信如何發(fā)展，電話仍然是一種基本的通信手段。傳統(tǒng)的電話通信信道是為傳輸語(yǔ)音信號(hào)設(shè)計(jì)的，只適用于傳輸音頻范圍為信道是為傳輸語(yǔ)音信號(hào)設(shè)計(jì)的，只適用于傳輸音頻范圍為3003003400Hz3400Hz的模擬信號(hào)，無(wú)法直接傳輸計(jì)算機(jī)的數(shù)字信號(hào)。為的模擬信號(hào)，無(wú)法直接傳輸計(jì)算機(jī)的數(shù)字信號(hào)。為了利用模擬語(yǔ)音通信的電話交換網(wǎng)實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)了利用模擬語(yǔ)音通信的電話交換網(wǎng)實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)的傳輸，必須首先將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)。的傳輸，必須首先將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)。模擬數(shù)據(jù)編碼方法我們將發(fā)送端數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)變換成模擬數(shù)據(jù)信號(hào)的過(guò)程稱我們將發(fā)送端數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)變換成模擬數(shù)據(jù)信號(hào)的過(guò)程稱

29、為調(diào)制（為調(diào)制（modulationmodulation），將調(diào)制設(shè)備稱為調(diào)制器），將調(diào)制設(shè)備稱為調(diào)制器（modulatormodulator）；將接收端把模擬數(shù)據(jù)信號(hào)還原成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)）；將接收端把模擬數(shù)據(jù)信號(hào)還原成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)的過(guò)程稱為解調(diào)（信號(hào)的過(guò)程稱為解調(diào)（demodulationdemodulation），將解調(diào)設(shè)備稱為解），將解調(diào)設(shè)備稱為解調(diào)器（調(diào)器（demodulatordemodulator）。因此，同時(shí)具備調(diào)制與解調(diào)功能的）。因此，同時(shí)具備調(diào)制與解調(diào)功能的設(shè)備，就被稱為調(diào)制解調(diào)器（設(shè)備，就被稱為調(diào)制解調(diào)器（modemmodem）。）。我們將發(fā)送端數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)變換成模擬數(shù)據(jù)信號(hào)的過(guò)

30、程稱為3.3.數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)編碼方法數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)編碼方法在數(shù)據(jù)通信技術(shù)中，我們將利用模擬通信信道通過(guò)調(diào)制在數(shù)據(jù)通信技術(shù)中，我們將利用模擬通信信道通過(guò)調(diào)制解調(diào)器傳輸模擬數(shù)據(jù)信號(hào)的方法稱為頻帶傳輸，將利用數(shù)解調(diào)器傳輸模擬數(shù)據(jù)信號(hào)的方法稱為頻帶傳輸，將利用數(shù)字通信信道直接傳輸數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)的方法稱為基帶傳輸。字通信信道直接傳輸數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)的方法稱為基帶傳輸。頻帶傳輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)是可以利用目前覆蓋面最廣、普遍應(yīng)頻帶傳輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)是可以利用目前覆蓋面最廣、普遍應(yīng)用的模擬語(yǔ)音通信信道。用于語(yǔ)音通信的電話交換網(wǎng)技術(shù)用的模擬語(yǔ)音通信信道。用于語(yǔ)音通信的電話交換網(wǎng)技術(shù)成熟并且造價(jià)較低，但其缺點(diǎn)是數(shù)據(jù)傳輸速率與系統(tǒng)效率成熟并且造價(jià)較低

31、，但其缺點(diǎn)是數(shù)據(jù)傳輸速率與系統(tǒng)效率較低?；鶐鬏斣诨静桓淖償?shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)頻帶（即波形）較低?；鶐鬏斣诨静桓淖償?shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)頻帶（即波形）的情況下直接傳輸數(shù)字信號(hào)，可以達(dá)到很高的數(shù)據(jù)傳輸速的情況下直接傳輸數(shù)字信號(hào)，可以達(dá)到很高的數(shù)據(jù)傳輸速率和系統(tǒng)效率。因此，基帶傳輸是目前迅速發(fā)展與廣泛應(yīng)率和系統(tǒng)效率。因此，基帶傳輸是目前迅速發(fā)展與廣泛應(yīng)用的數(shù)據(jù)通信方式。用的數(shù)據(jù)通信方式。3.數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)編碼方法在基帶傳輸中，數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)的編碼方式主要有以下幾種：在基帶傳輸中，數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)的編碼方式主要有以下幾種：(1)(1)非歸零碼非歸零碼非歸零碼（非歸零碼（NRZNRZ，nonnonreturntozerore

32、turntozero）NRZNRZ碼可以規(guī)碼可以規(guī)定用負(fù)電平表示邏輯定用負(fù)電平表示邏輯“0”0”，用正電平表示邏輯，用正電平表示邏輯“1”1”；也可；也可以有其他表示方法。以有其他表示方法。(2)(2)曼徹斯特（曼徹斯特（ManchesterManchester）編碼）編碼每個(gè)比特的中間有一次電平跳變，每個(gè)比特的中間有一次電平跳變，可以把可以把“0”0”定義為由高定義為由高電平到低電平的跳變電平到低電平的跳變,“1”,“1”定義為由低電平到高電平的跳變。定義為由低電平到高電平的跳變。在基帶傳輸中，數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)的編碼方式主要有以下幾種：(3)(3)差分曼徹斯特（差分曼徹斯特（difference

33、ManchesterdifferenceManchester）編碼）編碼差分曼徹斯特編碼是對(duì)曼徹斯特編碼的改進(jìn)。差分曼徹斯特編碼是對(duì)曼徹斯特編碼的改進(jìn)?！?”0”和和“1”1”是根據(jù)兩比特之間有沒(méi)有跳變來(lái)區(qū)分的。如果下一個(gè)數(shù)是根據(jù)兩比特之間有沒(méi)有跳變來(lái)區(qū)分的。如果下一個(gè)數(shù)是是“0”0”，則在兩比特中間有一次跳變；如果下一個(gè)數(shù)據(jù)是，則在兩比特中間有一次跳變；如果下一個(gè)數(shù)據(jù)是“1”1”，則在兩比特中間沒(méi)有電平跳變。，則在兩比特中間沒(méi)有電平跳變。(3)差分曼徹斯特（difference Manchest數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)課件4多路復(fù)用技術(shù) 當(dāng)當(dāng)傳傳輸輸介介質(zhì)質(zhì)的的帶帶寬寬超超過(guò)過(guò)了了傳傳輸輸單單個(gè)個(gè)信信號(hào)

34、號(hào)所所需需的的帶帶寬寬，人人們們就就通通過(guò)過(guò)在在一一條條媒媒體體上上同同時(shí)時(shí)攜攜帶帶多多個(gè)個(gè)傳傳輸輸信信號(hào)號(hào)的的方方法法來(lái)來(lái)提提高高傳傳輸輸系系統(tǒng)統(tǒng)的的利利用用率率，這這就就是是所所謂謂的的多多路路復(fù)復(fù)用用（multiplexingmultiplexing）。多多路路復(fù)復(fù)用用技技術(shù)術(shù)能能把把多多個(gè)個(gè)信信號(hào)號(hào)組組合合在在一一條條物物理理信信道道上上進(jìn)進(jìn)行行傳傳輸輸，使使多多個(gè)個(gè)計(jì)計(jì)算算機(jī)機(jī)或或終終端端設(shè)設(shè)備備共共享享信信道道資資源源，提提高高信信道道的的利利用用率率。特特別別是是在在遠(yuǎn)遠(yuǎn)距距離離傳傳輸輸時(shí)時(shí)，可可大大大大節(jié)節(jié)省省電電纜纜的的成成本本、安安裝裝與與維維護(hù)護(hù)費(fèi)費(fèi)用。用。4多路復(fù)用技術(shù)

35、多路復(fù)用技術(shù)通常有頻分多路復(fù)用、時(shí)分多路復(fù)用、波分多路復(fù)用和碼分多路復(fù)用等。1頻分多路復(fù)用頻 分 多 路 復(fù) 用（frequencydivisionmultiplexing，F(xiàn)DX）就是將具有一定帶寬的信道分割為若干個(gè)有較小頻帶的子信道，每個(gè)子信道供一個(gè)用戶使用。這樣在信道中就可同時(shí)傳送多個(gè)不同頻率的信號(hào)。采用頻分多路復(fù)用時(shí)數(shù)據(jù)在各子信道上是并行傳輸?shù)?。由于各子信道相互?dú)立，故一個(gè)信道發(fā)生故障時(shí)不影響其他信道。多路復(fù)用技術(shù)通常有頻分多路復(fù)用、時(shí)分多路復(fù)用、波分多數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)課件2時(shí)分多路復(fù)用時(shí)分多路復(fù)用（timedivisionmultiplexing，TDM）是將一條物理信道的傳輸時(shí)間分成若

36、干個(gè)時(shí)間片輪流地給多個(gè)信號(hào)源使用，每個(gè)時(shí)間片被復(fù)用的一路信號(hào)占用。這樣，當(dāng)有多路信號(hào)準(zhǔn)備傳輸時(shí)，一個(gè)信道就能在不同的時(shí)間片傳輸多路信號(hào)。2 時(shí)分多路復(fù)用數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)課件3波分多路復(fù)用波分多路復(fù)用（wavedivisionmultiplexing，WDM）技術(shù)是頻率分割技術(shù)在光纖媒體中的應(yīng)用，它主要用于全光纖網(wǎng)組成的通信系統(tǒng)中。所謂波分多路復(fù)用是指在一跟光纖上能同時(shí)傳送多個(gè)波長(zhǎng)不同的光載波的復(fù)用技術(shù)。通過(guò)WDM，可使原來(lái)在一跟光纖上只能傳輸一個(gè)光載波的單一光信道，變成可傳輸多個(gè)不同波長(zhǎng)光載波的光信道，使得光纖的傳輸能力成倍增加，也可以利用不同波長(zhǎng)沿不同方向傳輸來(lái)實(shí)現(xiàn)單根光纖的雙向傳輸。3 波分多

37、路復(fù)用4碼分多路復(fù)用碼碼分分多多路路復(fù)復(fù)用用（codecodedivisondivisonmultiplexingmultiplexing，CDMCDM）則則是是一一種種用用于于移移動(dòng)動(dòng)通通信信系系統(tǒng)統(tǒng)的的新新技技術(shù)術(shù)，筆筆記記本本電電腦腦和和掌掌上上電電腦腦等等移移動(dòng)動(dòng)性性計(jì)計(jì)算算機(jī)機(jī)的的連連網(wǎng)網(wǎng)通通信信將將會(huì)會(huì)大量使用碼分多路復(fù)用技術(shù)。大量使用碼分多路復(fù)用技術(shù)。碼碼分分多多路路復(fù)復(fù)用用技技術(shù)術(shù)的的基基礎(chǔ)礎(chǔ)是是微微波波擴(kuò)擴(kuò)頻頻通通信信。擴(kuò)擴(kuò)頻頻通通信信的的特特征征是是使使用用比比發(fā)發(fā)送送的的數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)速速率率高高許許多多倍倍的的偽偽隨隨機(jī)機(jī)碼碼對(duì)對(duì)載載荷荷數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)的的基基帶帶信信號(hào)號(hào)的的頻頻譜譜進(jìn)進(jìn)行行擴(kuò)擴(kuò)展展，形形成寬帶低功率頻譜密度的信號(hào)來(lái)發(fā)射。成寬帶低功率頻譜密度的信號(hào)來(lái)發(fā)射。CDMCDM的特點(diǎn)是頻率和時(shí)間資源均為共享，因此在的特點(diǎn)是頻率和時(shí)間資源均為共享，因此在頻率和時(shí)間資源緊缺的情況下，頻率和時(shí)間資源緊缺的情況下，CDMCDM技術(shù)將獨(dú)具魅技術(shù)將獨(dú)具魅力，這也是力，這也是CDMCDM受到人們普遍關(guān)注的緣故。受到人們普遍關(guān)注的緣故。4 碼分多路復(fù)用擴(kuò)頻通信原理圖擴(kuò)頻通信原理圖 擴(kuò)頻通信原理圖