數(shù)據(jù)通信基礎課件

數(shù)據(jù)通信基礎數(shù)據(jù)通信技術是網(wǎng)絡技術發(fā)展的基礎。學習本章的內(nèi)容將會對最基本的數(shù)據(jù)通信技術、廣域網(wǎng)中數(shù)據(jù)傳輸原理與實現(xiàn)方法的理解有很大幫助。數(shù)據(jù)通信基礎 數(shù)據(jù)通信技術是網(wǎng)絡技術發(fā)展的基礎。學習本主要內(nèi)容1數(shù)據(jù)通信的基本概念2數(shù)據(jù)通信方式3多路復用技術4數(shù)據(jù)交換技術5數(shù)據(jù)通信的主要性能指標6傳輸媒體7總結與習題 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、語音、圖形或圖像。計算機產(chǎn)生的信息一般是字母、數(shù)字、符號的組合。為了傳送這些信息，首先要將每一個字母、數(shù)字或符號用二進制代碼表示。數(shù)據(jù)通信是指在不同計算機之間傳送表示字母、數(shù)字、符號的二進制代碼0、1比特序列的過程。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世紀中期。美國人世紀中期。美國人SamuelF.B.MorseSamuelF.B.Morse完成了電報系統(tǒng)的設計，他設計了用一完成了電報系統(tǒng)的設計，他設計了用一系列點、劃的組合表示字符方法，即莫爾斯（系列點、劃的組合表示字符方法，即莫爾斯（MorseMorse）電報）電報碼，并在碼，并在18441844年通過電線從華盛頓向巴爾的摩發(fā)送了第一條年通過電線從華盛頓向巴爾的摩發(fā)送了第一條報文。報文。數(shù)據(jù)通信最引人注目的發(fā)展是在19世紀中期。美國人Sa18661866年，通過美國、法國之間貫穿大西洋的電纜，電報將年，通過美國、法國之間貫穿大西洋的電纜，電報將世界上的不同國家連接起來。莫爾斯電報的重要性在于它提出世界上的不同國家連接起來。莫爾斯電報的重要性在于它提出了一個完整的數(shù)據(jù)通信方法，即包括數(shù)據(jù)通信設備與數(shù)據(jù)編碼了一個完整的數(shù)據(jù)通信方法，即包括數(shù)據(jù)通信設備與數(shù)據(jù)編碼的完整的方法。莫爾斯電報系統(tǒng)的某些術語，如傳號的完整的方法。莫爾斯電報系統(tǒng)的某些術語，如傳號(marker)(marker)、空號、空號(space)(space)，至今仍在使用。，至今仍在使用。1866年，通過美國、法國之間貫穿大西洋的電纜，電報莫爾斯電報碼只適用于電報操作員手工發(fā)報，而不適用于莫爾斯電報碼只適用于電報操作員手工發(fā)報，而不適用于機器的編碼與解碼。機器的編碼與解碼。18701870年，法國人年，法國人EmileBaudotEmileBaudot發(fā)明了適發(fā)明了適用于機器編碼、解碼的博多（用于機器編碼、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，因此在用來表示組合，因此在用來表示2626個字母、個字母、1010個十進制數(shù)字、標點符個十進制數(shù)字、標點符號與空格時是遠遠不夠的。為了彌補這個缺陷，博多碼不得不號與空格時是遠遠不夠的。為了彌補這個缺陷，博多碼不得不增加兩個轉義字符。盡管博多碼并不完善，但是博多碼及其修增加兩個轉義字符。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世紀。訂版在數(shù)據(jù)通信中幾乎使用了半個世紀。莫爾斯電報碼只適用于電報操作員手工發(fā)報，而不適用于機目前應用最廣泛的是美國信息交換標準編碼目前應用最廣泛的是美國信息交換標準編碼ASCIIASCII碼碼（AmericanStandardCodeforInformationAmericanStandardCodeforInformationInterchangeInterchange）。）。ASCIIASCII碼本來是一個信息交換編碼的國家標碼本來是一個信息交換編碼的國家標準，后來被國際標準化組織接受，成為國際標準準，后來被國際標準化組織接受，成為國際標準ISO646ISO646，又，又稱為國際稱為國際5 5號碼。因此，它被用于計算機內(nèi)碼，也是數(shù)據(jù)通信號碼。因此，它被用于計算機內(nèi)碼，也是數(shù)據(jù)通信中的編碼標準。中的編碼標準。ASCIIASCII碼采用碼采用7 7位二進制比特編碼，可以表示位二進制比特編碼，可以表示128128個字符。個字符。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。目前應用最廣泛的是美國信息交換標準編碼ASCII碼（A二進制編碼按高位到低位（二進制編碼按高位到低位（b6b5b4b3b2b1b0b6b5b4b3b2b1b0）的順）的順序排列，而序排列，而b7b7位一般用于字符的校驗。那么，英文單詞位一般用于字符的校驗。那么，英文單詞NETWORKNETWORK（大寫）的（大寫）的ASCIIASCII碼編碼的二進制比特序列（不考碼編碼的二進制比特序列（不考慮校驗位）應該是慮校驗位）應該是“10011101000101101010010101111001110100010110101001010111100111110100101001011”100111110100101001011”。如果要從主機。如果要從主機A A將這樣的將這樣的二進制比特序列準確地傳送到主機二進制比特序列準確地傳送到主機B B，并且主機，并且主機A A、B B都使用都使用ASCIIASCII編碼，那么主機編碼，那么主機B B就可以將接收的二進制比特序列解釋就可以將接收的二進制比特序列解釋為為“NETWORK”NETWORK”。二進制編碼按高位到低位（b6 b5 b4 b3 b2 對于數(shù)據(jù)通信來說，被傳輸?shù)亩M制代碼稱之為對于數(shù)據(jù)通信來說，被傳輸?shù)亩M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)涉及對事物的表示形）；數(shù)據(jù)是信息的載體。數(shù)據(jù)涉及對事物的表示形式，信息涉及對數(shù)據(jù)所表示內(nèi)容的解釋。數(shù)據(jù)通信的任務就是式，信息涉及對數(shù)據(jù)所表示內(nèi)容的解釋。數(shù)據(jù)通信的任務就是要傳輸二進制代碼比特序列，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，人們習慣將被傳輸?shù)亩M制代碼的在數(shù)據(jù)通信中，人們習慣將被傳輸?shù)亩M制代碼的0 0、1 1稱為稱為碼元。碼元。對于數(shù)據(jù)通信來說，被傳輸?shù)亩M制代碼稱之為“數(shù)據(jù)”（d隨著計算機技術的發(fā)展，多媒體（multimedia）技術得到了廣泛的應用。媒體（media）在計算機領域中有兩種含義：一是指用以存儲信息的實體，例如磁盤、光盤、磁帶與半導體存儲器；二是指信息的載體，例如數(shù)字、文字、語音、圖形與圖像。多媒體技術中的媒體是指后者。多媒體計算機技術就是要研究計算機交互式綜合處理多種媒體信息（文本、圖形、圖像與語音）。利用數(shù)字通信系統(tǒng)來實現(xiàn)多媒體信息的傳輸，是通信技術研究的重要內(nèi)容之一。隨著計算機技術的發(fā)展，多媒體（multimedia）與文本、圖形信息傳輸相比較，語音、圖像信息傳輸?shù)奶攸c是：要求數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)具有高速率與低延時的特性。以圖像信息傳輸為例，如果每幀圖像由1024768個點陣組成，圖像顏色有256種，每個點陣用1字節(jié)二進制數(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)字化的語音信號，每秒鐘對語音信號進行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、圖形信息傳輸相比較，語音、圖像信息傳輸?shù)奶攸c是多媒體技術在網(wǎng)絡中的應用，將對數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)提出更高的要求。對于計算機系統(tǒng)來說，它關心的是信息用什么樣的編碼體制表示出來。例如，如何用ASCII碼表示字母、數(shù)字與符號，如何用雙字節(jié)去表示漢字，如何表示圖形、圖像與語音。多媒體技術在網(wǎng)絡中的應用，將對數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)提出更高的對于數(shù)據(jù)通信技術來說，它要研究的是如何將表示各類信息的二進制比特序列通過傳輸介質，在不同計算機之間進行傳送的問題。信號是數(shù)據(jù)在傳輸過程中的電信號的表示形式。電話線上傳送的按照聲音的強弱幅度連續(xù)變化的電信號稱為模擬信號（analogsignal）。計算機所產(chǎn)生的電信號是用兩種不同的電平去表示0、1比特序列的電壓脈沖信號，這種電信號稱為數(shù)字信號（digitalsignal）。按照在傳輸介質上傳輸?shù)男盘栴愋?，可以相應地將通信系統(tǒng)分為模擬通信系統(tǒng)與數(shù)字通信系統(tǒng)兩種。對于數(shù)據(jù)通信技術來說，它要研究的是如何將表示各類信息數(shù)據(jù)通信基礎課件1.2數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)信息的傳遞是通過通信系統(tǒng)來實現(xiàn)的，通信系統(tǒng)的基信息的傳遞是通過通信系統(tǒng)來實現(xiàn)的，通信系統(tǒng)的基本模型共有五個基本組件，即發(fā)送設備、接受設備、發(fā)送本模型共有五個基本組件，即發(fā)送設備、接受設備、發(fā)送機、信道和接收機。其中，把除去兩端設備的部分叫做信機、信道和接收機。其中，把除去兩端設備的部分叫做信息傳輸系統(tǒng)。信息傳輸通信系統(tǒng)由三個主要部分組成信源息傳輸系統(tǒng)。信息傳輸通信系統(tǒng)由三個主要部分組成信源（發(fā)送機）、信宿（接收機）和信道。（發(fā)送機）、信宿（接收機）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設備備；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備。人或設備。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號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)字字信信號號的的信道叫做數(shù)字信道。信道叫做數(shù)字信道。1 信源和信宿33信號變換器信號變換器 信信號號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?。在信道上傳輸?shù)男盘枴Ｓ捎诰W(wǎng)絡中絕大多數(shù)信息都是雙向傳輸?shù)?，所以在由于網(wǎng)絡中絕大多數(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，譯碼器也應能編碼，因此合并通器也具有譯碼功能，譯碼器也應能編碼，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 信號變換器44噪聲源噪聲源 一一個個通通信信系系統(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問題方便題方便,把它們等效與一個作用于信道上的噪聲源。把它們等效與一個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)信信號號的的不不同同，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)字字信信號號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號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)的基礎數(shù)據(jù)傳輸是數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的基礎 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)絡中兩臺計算機的通信過程網(wǎng)絡中兩臺計算機的通信過程網(wǎng)絡中兩臺計算機的通信過程2 2通信方式通信方式在設計一個數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)時，還要回答以下三個問題：在設計一個數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)時，還要回答以下三個問題：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算機中，通常是用在計算機中，通常是用8 8位的二進制代碼來表示一個字符。在位的二進制代碼來表示一個字符。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）所示的方式，將待傳送的每個字符的二進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）所示的方式，將表示）所示的方式，將表示一個字符的一個字符的8 8位二進制代碼同時通過位二進制代碼同時通過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)送一個字符代碼，這種工作方式稱為并行通信。去，每次發(fā)送一個字符代碼，這種工作方式稱為并行通信。在計算機中，通常是用8位的二進制代碼來表示一個字符。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。對于遠程通信來說，在同樣傳輸速率的情況下，多條通信信道。對于遠程通信來說，在同樣傳輸速率的情況下，并行通信在單位時間內(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）。由于需要建立多個通信信道，并行通信方式的造）。由于需要建立多個通信信道，并行通信方式的造價較高；因此在遠程通信中，人們一般采用串行通信方式。價較高；因此在遠程通信中，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重要問題，就是要求通信的收數(shù)字通信中必須解決的一個重要問題，就是要求通信的收發(fā)雙方在時間基準上保持一致。發(fā)雙方在時間基準上保持一致。即接收方必須知道它所接收的數(shù)據(jù)每一位的開始時間與持即接收方必須知道它所接收的數(shù)據(jù)每一位的開始時間與持續(xù)時間，這樣才能正確地接收發(fā)送方發(fā)來的數(shù)據(jù)。續(xù)時間，這樣才能正確地接收發(fā)送方發(fā)來的數(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€字節(jié)作為一個單元獨立傳輸，異步傳輸?shù)墓ぷ髟硎牵好總€字節(jié)作為一個單元獨立傳輸，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每個字節(jié)單獨進行同步，而是對一組同步傳輸方式不是對每個字節(jié)單獨進行同步，而是對一組字符組成的數(shù)據(jù)塊進行同步。字符組成的數(shù)據(jù)塊進行同步。同步傳輸3數(shù)據(jù)傳輸方向數(shù)據(jù)通信按照信號傳送方向與時間的關系，可以分為三種：數(shù)據(jù)通信按照信號傳送方向與時間的關系，可以分為三種：單工通信、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，信號只能向一個方）所示，在單工通信方式中，信號只能向一個方向傳輸，任何時候都不能改變信號的傳送方向。只能向一個方向傳輸，任何時候都不能改變信號的傳送方向。只能向一個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，信號可以雙向傳送）所示，在半雙工通信方式中，信號可以雙向傳送，但必須是交替進行，一個時間只能向一個方向傳送?？梢噪p，但必須是交替進行，一個時間只能向一個方向傳送。可以雙向傳送信號，但必須交替進行的通信信道，只能用于半雙工通向傳送信號，但必須交替進行的通信信道，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，信號可以同時雙向）所示，在全雙工通信方式中，信號可以同時雙向傳送。只有可以雙向同時傳送信號的通信信道，才能實現(xiàn)全雙傳送。只有可以雙向同時傳送信號的通信信道，才能實現(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，信號可以雙向傳數(shù)據(jù)通信基礎課件4連接方式數(shù)據(jù)通信的連接方法有兩種，即點對點連接方式和多點連數(shù)據(jù)通信的連接方法有兩種，即點對點連接方式和多點連接方式。下圖所示的是典型的點對點的連接方式，接方式。下圖所示的是典型的點對點的連接方式，modemmodem一一旦撥號連通之后，這條線路就被通信雙方占用，不會有第三者旦撥號連通之后，這條線路就被通信雙方占用，不會有第三者再插進來。如果通信雙方采用專線連接，還可以省去用再插進來。如果通信雙方采用專線連接，還可以省去用modemmodem撥號的過程。撥號的過程。4 連接方式各個通信終端公用一條通信主線路的通信方式叫做多點連各個通信終端公用一條通信主線路的通信方式叫做多點連接。這種方式的特點是節(jié)省線路，缺點是需要解決多個終端同接。這種方式的特點是節(jié)省線路，缺點是需要解決多個終端同時通信時產(chǎn)生的線路爭用問題。時通信時產(chǎn)生的線路爭用問題。各個通信終端公用一條通信主線路的通信方式叫做多點連接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。在計算機網(wǎng)絡中，頻帶傳輸是指計算機信息的模擬輸）兩種。在計算機網(wǎng)絡中，頻帶傳輸是指計算機信息的模擬傳輸，基帶傳輸是指計算機信息的數(shù)字傳輸。傳輸，基帶傳輸是指計算機信息的數(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，表表示示計計算算機機二二進進制制比比特特序序列列的的數(shù)數(shù)字字數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)信信號號是是典典型型的的矩矩形形脈脈沖沖信信號號。人人們們把把矩矩形形脈脈沖沖信信號號的的固固有有頻頻帶帶稱稱作作基基本本頻頻帶帶（簡簡稱稱為為基基帶帶）。這這種種矩矩形形脈脈沖沖信信號號就就叫叫做做基基帶帶信信號號。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的方法稱為基帶傳輸。傳送基帶信號的方法稱為基帶傳輸?；鶐鬏斣诨静桓淖償?shù)字數(shù)據(jù)信號波形的情況下基帶傳輸在基本不改變數(shù)字數(shù)據(jù)信號波形的情況下直接傳輸數(shù)字信號，具有速率高和誤碼率底等優(yōu)點，直接傳輸數(shù)字信號，具有速率高和誤碼率底等優(yōu)點，在計算機網(wǎng)絡通信中被廣泛采用。在計算機網(wǎng)絡通信中被廣泛采用。1.基帶傳輸頻帶傳輸頻帶傳輸電話交換網(wǎng)是用于傳輸語音信號的模擬通信信道，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。為了利用模擬語音通信的電話交換網(wǎng)實現(xiàn)計算機的數(shù)字數(shù)據(jù)信號的傳輸，必須首先將數(shù)字信號轉換成模擬信號。頻帶傳輸3數(shù)據(jù)編碼技術1.1.數(shù)據(jù)編碼類型數(shù)據(jù)編碼類型在計算機中數(shù)據(jù)是以離散的二進制在計算機中數(shù)據(jù)是以離散的二進制0 0、1 1比特序列方式表示比特序列方式表示的。計算機數(shù)據(jù)在傳輸過程中的數(shù)據(jù)編碼類型，主要取決于它的。計算機數(shù)據(jù)在傳輸過程中的數(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)通信類型。根據(jù)數(shù)據(jù)通信類型，網(wǎng)絡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)字數(shù)據(jù)編碼。3數(shù)據(jù)編碼技術模擬數(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、應用最普遍的一類通信信道。無論網(wǎng)絡與通信技術蓋面最廣、應用最普遍的一類通信信道。無論網(wǎng)絡與通信技術如何發(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音信號設計的，只適用于傳輸音頻范圍為信道是為傳輸語音信號設計的，只適用于傳輸音頻范圍為3003003400Hz3400Hz的模擬信號，無法直接傳輸計算機的數(shù)字信號。為的模擬信號，無法直接傳輸計算機的數(shù)字信號。為了利用模擬語音通信的電話交換網(wǎng)實現(xiàn)計算機的數(shù)字數(shù)據(jù)信號了利用模擬語音通信的電話交換網(wǎng)實現(xiàn)計算機的數(shù)字數(shù)據(jù)信號的傳輸，必須首先將數(shù)字信號轉換成模擬信號。的傳輸，必須首先將數(shù)字信號轉換成模擬信號。模擬數(shù)據(jù)編碼方法我們將發(fā)送端數(shù)字數(shù)據(jù)信號變換成模擬數(shù)據(jù)信號的過程稱我們將發(fā)送端數(shù)字數(shù)據(jù)信號變換成模擬數(shù)據(jù)信號的過程稱為調(diào)制（為調(diào)制（modulationmodulation），將調(diào)制設備稱為調(diào)制器），將調(diào)制設備稱為調(diào)制器（modulatormodulator）；將接收端把模擬數(shù)據(jù)信號還原成數(shù)字數(shù)據(jù)）；將接收端把模擬數(shù)據(jù)信號還原成數(shù)字數(shù)據(jù)信號的過程稱為解調(diào)（信號的過程稱為解調(diào)（demodulationdemodulation），將解調(diào)設備稱為解），將解調(diào)設備稱為解調(diào)器（調(diào)器（demodulatordemodulator）。因此，同時具備調(diào)制與解調(diào)功能的）。因此，同時具備調(diào)制與解調(diào)功能的設備，就被稱為調(diào)制解調(diào)器（設備，就被稱為調(diào)制解調(diào)器（modemmodem）。）。我們將發(fā)送端數(shù)字數(shù)據(jù)信號變換成模擬數(shù)據(jù)信號的過程稱為3.3.數(shù)字數(shù)據(jù)編碼方法數(shù)字數(shù)據(jù)編碼方法在數(shù)據(jù)通信技術中，我們將利用模擬通信信道通過調(diào)制在數(shù)據(jù)通信技術中，我們將利用模擬通信信道通過調(diào)制解調(diào)器傳輸模擬數(shù)據(jù)信號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)字數(shù)據(jù)信號的方法稱為基帶傳輸。字通信信道直接傳輸數(shù)字數(shù)據(jù)信號的方法稱為基帶傳輸。頻帶傳輸?shù)膬?yōu)點是可以利用目前覆蓋面最廣、普遍應頻帶傳輸?shù)膬?yōu)點是可以利用目前覆蓋面最廣、普遍應用的模擬語音通信信道。用于語音通信的電話交換網(wǎng)技術用的模擬語音通信信道。用于語音通信的電話交換網(wǎng)技術成熟并且造價較低，但其缺點是數(shù)據(jù)傳輸速率與系統(tǒng)效率成熟并且造價較低，但其缺點是數(shù)據(jù)傳輸速率與系統(tǒng)效率較低?；鶐鬏斣诨静桓淖償?shù)字數(shù)據(jù)信號頻帶（即波形）較低?；鶐鬏斣诨静桓淖償?shù)字數(shù)據(jù)信號頻帶（即波形）的情況下直接傳輸數(shù)字信號，可以達到很高的數(shù)據(jù)傳輸速的情況下直接傳輸數(shù)字信號，可以達到很高的數(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)展與廣泛應用的數(shù)據(jù)通信方式。用的數(shù)據(jù)通信方式。3.數(shù)字數(shù)據(jù)編碼方法在基帶傳輸中，數(shù)字數(shù)據(jù)信號的編碼方式主要有以下幾種：在基帶傳輸中，數(shù)字數(shù)據(jù)信號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，nonnonreturntozeroreturntozero）NRZNRZ碼可以規(guī)碼可以規(guī)定用負電平表示邏輯定用負電平表示邏輯“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）編碼每個比特的中間有一次電平跳變，每個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)字數(shù)據(jù)信號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（differenceManchesterdifferenceManchester）編碼）編碼差分曼徹斯特編碼是對曼徹斯特編碼的改進。差分曼徹斯特編碼是對曼徹斯特編碼的改進?！?”0”和和“1”1”是根據(jù)兩比特之間有沒有跳變來區(qū)分的。如果下一個數(shù)是根據(jù)兩比特之間有沒有跳變來區(qū)分的。如果下一個數(shù)是是“0”0”，則在兩比特中間有一次跳變；如果下一個數(shù)據(jù)是，則在兩比特中間有一次跳變；如果下一個數(shù)據(jù)是“1”1”，則在兩比特中間沒有電平跳變。，則在兩比特中間沒有電平跳變。(3)差分曼徹斯特（difference Manchest數(shù)據(jù)通信基礎課件4多路復用技術 當當傳傳輸輸介介質質的的帶帶寬寬超超過過了了傳傳輸輸單單個個信信號號所所需需的的帶帶寬寬，人人們們就就通通過過在在一一條條媒媒體體上上同同時時攜攜帶帶多多個個傳傳輸輸信信號號的的方方法法來來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復用用（multiplexingmultiplexing）。多多路路復復用用技技術術能能把把多多個個信信號號組組合合在在一一條條物物理理信信道道上上進進行行傳傳輸輸，使使多多個個計計算算機機或或終終端端設設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遠距距離離傳傳輸輸時時，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護費費用。用。4多路復用技術多路復用技術通常有頻分多路復用、時分多路復用、波分多路復用和碼分多路復用等。1頻分多路復用頻 分 多 路 復 用（frequencydivisionmultiplexing，F(xiàn)DX）就是將具有一定帶寬的信道分割為若干個有較小頻帶的子信道，每個子信道供一個用戶使用。這樣在信道中就可同時傳送多個不同頻率的信號。采用頻分多路復用時數(shù)據(jù)在各子信道上是并行傳輸?shù)?。由于各子信道相互獨立，故一個信道發(fā)生故障時不影響其他信道。多路復用技術通常有頻分多路復用、時分多路復用、波分多數(shù)據(jù)通信基礎課件2時分多路復用時分多路復用（timedivisionmultiplexing，TDM）是將一條物理信道的傳輸時間分成若干個時間片輪流地給多個信號源使用，每個時間片被復用的一路信號占用。這樣，當有多路信號準備傳輸時，一個信道就能在不同的時間片傳輸多路信號。2 時分多路復用數(shù)據(jù)通信基礎課件3波分多路復用波分多路復用（wavedivisionmultiplexing，WDM）技術是頻率分割技術在光纖媒體中的應用，它主要用于全光纖網(wǎng)組成的通信系統(tǒng)中。所謂波分多路復用是指在一跟光纖上能同時傳送多個波長不同的光載波的復用技術。通過WDM，可使原來在一跟光纖上只能傳輸一個光載波的單一光信道，變成可傳輸多個不同波長光載波的光信道，使得光纖的傳輸能力成倍增加，也可以利用不同波長沿不同方向傳輸來實現(xiàn)單根光纖的雙向傳輸。3 波分多路復用4碼分多路復用碼碼分分多多路路復復用用（codecodedivisondivisonmultiplexingmultiplexing，CDMCDM）則則是是一一種種用用于于移移動動通通信信系系統(tǒng)統(tǒng)的的新新技技術術，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動性性計計算算機機的的連連網(wǎng)網(wǎng)通通信信將將會會大量使用碼分多路復用技術。大量使用碼分多路復用技術。碼碼分分多多路路復復用用技技術術的的基基礎礎是是微微波波擴擴頻頻通通信信。擴擴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機碼碼對對載載荷荷數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)的的基基帶帶信信號號的的頻頻譜譜進進行行擴擴展展，形形成寬帶低功率頻譜密度的信號來發(fā)射。成寬帶低功率頻譜密度的信號來發(fā)射。CDMCDM的特點是頻率和時間資源均為共享，因此在的特點是頻率和時間資源均為共享，因此在頻率和時間資源緊缺的情況下，頻率和時間資源緊缺的情況下，CDMCDM技術將獨具魅技術將獨具魅力，這也是力，這也是CDMCDM受到人們普遍關注的緣故。受到人們普遍關注的緣故。4 碼分多路復用擴頻通信原理圖擴頻通信原理圖 擴頻通信原理圖