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1、数据通信基础概念数据通信基础概念(ginin)知识知识第一页，共101页。2 22.常用(chn yn)的二进制编码格式在数据通信中在数据通信中,要进行编码要进行编码,就要采用就要采用(ciyng)一定一定的编码标准的编码标准.那么目前最常用的编码标准那么目前最常用的编码标准就是就是ASCII码码.它既是计算机内码的标准它既是计算机内码的标准,也是数据通信的编码标准也是数据通信的编码标准.ASCII码用码用7位二进制数表示一个字位二进制数表示一个字母、数字或符号。如：母、数字或符号。如：“A”-1000001“1”-0110001第1页/共101页第二页，共101页。3 33.数据(shj)和
2、信号数据数据:在网络中传输的二进制在网络中传输的二进制代码称为代码称为数据数据.数据是传输信息的载体数据是传输信息的载体.数据和信息的区别在于数据和信息的区别在于:数据数据是信息的是信息的表示形式表示形式,而信息则是数据的而信息则是数据的内容内容(nirng)和解释和解释.对于数据通信系统来说对于数据通信系统来说,他关他关心的是信心的是信息的表示方式和传输方法息的表示方式和传输方法.如如,如何将表示如何将表示信息的二进制比特通过传输信息的二进制比特通过传输介质介质,在计算在计算机系统之间进行传递机系统之间进行传递.第2页/共101页第三页，共101页。4 4信号信号:是数据在传输过程中的是数据
3、在传输过程中的表示形式表示形式.根据根据(gnj)数据表示方式的数据表示方式的不同不同,可以把信号分可以把信号分为数字信号和模拟信号为数字信号和模拟信号.(1)数字信号数字信号:是一种离散的是一种离散的电信号电信号.(2)模拟信号模拟信号:是一种连续变是一种连续变化的电信号化的电信号.第3页/共101页第四页，共101页。5 54.信道(xn do)及信道(xn do)的分类(1)信道信道(xn do):是数据信号是数据信号传输的必经之路传输的必经之路,它它一般由传输线路和传输设备组一般由传输线路和传输设备组成成.发送设备发送机信道接收机接收设备通信系统基本通信系统基本(jbn)模型模型 数据
4、传输系统模型数据传输系统模型 第4页/共101页第五页，共101页。6 6(2)物理信道和逻辑信道物理信道和逻辑信道物理信道物理信道:是指用来传送信号或数据是指用来传送信号或数据的物理通的物理通路路,一般由传输介质和通信设备组成一般由传输介质和通信设备组成.逻辑信道逻辑信道:是在物理信道的基础上是在物理信道的基础上,在在节点内部节点内部实现了其他实现了其他”连接连接”,通常把这些通常把这些”连连接接”称为逻辑称为逻辑信道信道.因此因此,同一条物理信道上可以提同一条物理信道上可以提供供(tgng)多条逻辑多条逻辑信道信道.(3)有线信道和无线信道有线信道和无线信道(4)模拟信道和数字信道模拟信道
5、和数字信道第5页/共101页第六页，共101页。7 7根据信道中传输的不同类型的数根据信道中传输的不同类型的数据信号据信号,可以可以将物理信道分成模拟信道和数字将物理信道分成模拟信道和数字信道信道.模拟信道中传输的是模拟信号模拟信道中传输的是模拟信号,而而数字信道中数字信道中传输的是数字信号传输的是数字信号.如果要在模拟如果要在模拟信道上传输信道上传输由计算机直接输出的二进制数字由计算机直接输出的二进制数字脉冲信号脉冲信号,就就需要在信道两边分别安装需要在信道两边分别安装(nzhung)调制解调器调制解调器,对数字对数字脉冲信号和模拟信号进行调制和脉冲信号和模拟信号进行调制和解调解调.第6页/
6、共101页第七页，共101页。8 8(5)专用信道和公共交换信道专用信道和公共交换信道5.码元和码字码元和码字码元码元:在数据通信中在数据通信中,时间轴上时间轴上的一个信号的一个信号编码单元被称为码元编码单元被称为码元.而习惯上而习惯上,把计算机网络传输把计算机网络传输的每一位的每一位二进制代码称为二进制代码称为”码元码元”或或”码位码位”.如如:“A”-1000001,那我们那我们(w men)说这个说这个信号是由信号是由7个码元组成的序列个码元组成的序列.而这个序列而这个序列通常被称为通常被称为”码字码字”.第7页/共101页第八页，共101页。9 96.数据包和数据帧数据包和数据帧数据包
7、数据包:在数据传输时在数据传输时,通常将通常将较大的数较大的数据块分割成较小的数据段据块分割成较小的数据段,并且并且在这些数在这些数据段上附加一些信息据段上附加一些信息(如如,目标目标地址地址,源地源地址址,校验码等校验码等).这些数据段及其这些数据段及其附加信息附加信息称为称为(chn wi)数据包数据包.(IP层层)数据帧数据帧:在实际传输时在实际传输时,还要将还要将数据包进数据包进一步分割成更小的数据单位一步分割成更小的数据单位,这这就是数据就是数据帧帧.(链路层链路层)第8页/共101页第九页，共101页。10101.3.2通信系统的主要技术指标通信系统的主要技术指标1.数据传输速率数
8、据传输速率S(比特率比特率)比特率比特率:是一种数字信号的传输速是一种数字信号的传输速率率,它是它是指在有效带宽上指在有效带宽上,单位单位(dnwi)时时间内所传送的二进间内所传送的二进制代码的有效位数制代码的有效位数.常用常用 b/s,Mb/s等单位等单位(dnwi)来表示来表示.2.波形调制速率波形调制速率B(波特率波特率)波特率波特率:是一种调制速率是一种调制速率,它是指它是指数字信号经数字信号经过调制后的速率过调制后的速率,即经过调制后的即经过调制后的模拟信号模拟信号每秒钟的变化次数每秒钟的变化次数.具体来讲具体来讲,在在数据传输过数据传输过程中程中,线路上每秒钟传输的波形个线路上每秒
9、钟传输的波形个数就是波数就是波特率特率B.第9页/共101页第十页，共101页。1111假设假设T表示每个波形的持续时间表示每个波形的持续时间,则调制速则调制速率可以表示为率可以表示为:.比特率和波特率之间有下列关系比特率和波特率之间有下列关系:其中其中(qzhng),n为一个脉冲信号所表示的有效状态数为一个脉冲信号所表示的有效状态数.对于多相调制来说对于多相调制来说,n表示相的数目表示相的数目.如如,在二相调制在二相调制中中,n=2,所以所以S=B,但在多相但在多相(n大于大于2)调制时调制时,则有则有SB.(见表见表1-2)第10页/共101页第十一页，共101页。12123.带宽带宽对于
10、模拟对于模拟(mn)信道来说信道来说,带宽带宽是指物理信道的是指物理信道的频带宽度频带宽度.意思是指意思是指,信道允许传信道允许传送信号的送信号的最高频率和最低频率之差最高频率和最低频率之差,单位单位为为Hz,kHz,MHz等等.对于数字信道来说对于数字信道来说,带宽是指在带宽是指在信道上能信道上能够传送的数字信号的速率够传送的数字信号的速率,即数即数据传输速据传输速率率S.单位为单位为b/s或或bps.第11页/共101页第十二页，共101页。13134.信道容量信道容量是指物理信道能够传输数据的最是指物理信道能够传输数据的最大能力大能力.当当信道上传输的数据速率大于信道信道上传输的数据速率
11、大于信道所允许的所允许的数据速率时数据速率时,信道就不能用来传输信道就不能用来传输数据了数据了.1948年香农经研究年香农经研究(ynji)得出得出了著名的香农公式了著名的香农公式该公式指出该公式指出,信道的带宽和信噪比信道的带宽和信噪比越高越高,则信则信道的容量就越高道的容量就越高.在网络设计中在网络设计中,一定要注意所用一定要注意所用的数据传输的数据传输速率一定要低于信道容量所规定速率一定要低于信道容量所规定的数值的数值.第12页/共101页第十三页，共101页。14145.5.带宽带宽带宽带宽,数据传输速率和信道容量的关联数据传输速率和信道容量的关联数据传输速率和信道容量的关联数据传输速
12、率和信道容量的关联(gunlin)(gunlin)6.6.误码率误码率误码率误码率误码率是指二进制码元在数据传输中被传错误码率是指二进制码元在数据传输中被传错误码率是指二进制码元在数据传输中被传错误码率是指二进制码元在数据传输中被传错的概率的概率的概率的概率,也称出错率也称出错率也称出错率也称出错率.可表示为可表示为可表示为可表示为:第13页/共101页第十四页，共101页。15151.3.31.3.3数据数据(shj)(shj)传输方式传输方式1.并行传输并行传输一次同时传输若干比特一次同时传输若干比特(b t)的数据的数据.2.串行传输串行传输一次只能传输一次只能传输1比特比特(b t)的
13、数据的数据.串行通信串行通信(tng xn)与并行通信与并行通信(tng xn)第14页/共101页第十五页，共101页。1616串行数据通信具有以下三种串行数据通信具有以下三种(sn zhn)方式方式:(1)单工通信单工通信.(2)半双工通信半双工通信.(3)全双工通信全双工通信单工、半双工与全双工通信单工、半双工与全双工通信(tng xn)第15页/共101页第十六页，共101页。17171.3.4 数据传输类型及相应技术数据传输类型及相应技术在数据通信过程中在数据通信过程中,传输的数据传输的数据信号信号(xnho)类型不类型不同同,所使用的技术也不同所使用的技术也不同,通常分通常分为基带
14、传输为基带传输和频带传输和频带传输.1.基带传输与数字信号基带传输与数字信号(xnho)的编码的编码(1)基带信号基带信号(xnho)和基带传和基带传输输基带信号基带信号(xnho):就是数字信就是数字信号号(xnho),也称为数字基带也称为数字基带信号信号(xnho).基带传输基带传输:在线路上直接传输基在线路上直接传输基带信号带信号(xnho)的的方法称为基带传输方法称为基带传输.第16页/共101页第十七页，共101页。1818在基带传输中在基带传输中,必须解决两个必须解决两个(lin)最基本的问题最基本的问题:基带信号的编码问题基带信号的编码问题;收发双方收发双方的同步问题的同步问题.
15、(2)基带信号的编码问题基带信号的编码问题常采用的编码方式有三种常采用的编码方式有三种:不归零编码不归零编码编码规则编码规则.用正电压表示用正电压表示”1”,用负电压表示用负电压表示“0”.NRZ编码的特点与同步信号编码的特点与同步信号优点优点:简单简单,容易实现容易实现.第17页/共101页第十八页，共101页。1919l缺点缺点:收发收发(shuf)双方无法保双方无法保持同步持同步.为了保证收为了保证收l发同步发同步,必须在发送必须在发送NRZ编码编码的同时的同时,用另一用另一l个信道同时发送同步时钟信号个信道同时发送同步时钟信号.l曼彻斯特编码曼彻斯特编码（Manchester）l编码规
16、则编码规则l每比特的周期每比特的周期T分为前后两个分为前后两个相等的部分相等的部分.l前半周期传送该码元值的反码前半周期传送该码元值的反码,后半周期后半周期l传送该码元值的原码传送该码元值的原码.l中间的电平跳变作为双方的同中间的电平跳变作为双方的同步信号步信号第18页/共101页第十九页，共101页。2020特点与同步信号特点与同步信号差分曼彻斯特编码（差分曼彻斯特编码（Difference Manchester）编码规则编码规则 每个码元值无论是每个码元值无论是”1”,还是还是”0”,中间都有一次中间都有一次电平跳变电平跳变,这个跳变可以作为同步信号使用这个跳变可以作为同步信号使用.如果如
17、果(rgu)码元值为码元值为”0”,则其前半个码元的电平与则其前半个码元的电平与上一个码元的后半个码元的电平相反上一个码元的后半个码元的电平相反;如果如果(rgu)码元码元值为值为”1”,则其前半个码元的电平与上一个码元则其前半个码元的电平与上一个码元的后半个码元的电平相同的后半个码元的电平相同.第19页/共101页第二十页，共101页。2121数字数字(shz)数据到数字数据到数字(shz)信号的编码方法信号的编码方法 第20页/共101页第二十一页，共101页。22222.频带传输与模拟信号的调制频带传输与模拟信号的调制(1)调制调制,解调与频带传输解调与频带传输在频带传输中常用普通电话线
18、作在频带传输中常用普通电话线作为传输介质为传输介质电话线的带宽一般在电话线的带宽一般在3003400Hz之间之间.传传统的电话通信信道是为传输语音统的电话通信信道是为传输语音信号而设计信号而设计的的,它不适于直接它不适于直接(zhji)传输频传输频带很宽带很宽,又集中在低又集中在低频段的计算机产生的数字基带信频段的计算机产生的数字基带信号号.为了利为了利用电话交换网实现计算机之间的用电话交换网实现计算机之间的数字信号传数字信号传输输,必须将数字信号转换成模拟信必须将数字信号转换成模拟信号号.第21页/共101页第二十二页，共101页。2323 为此,需要在发送端选取音频范围的某一频率的正(余)
19、弦模拟信号作为载波,用它运载所要传输的数字信号,并通过电话信道将其送至另一端;在接收端再将数字信号从载波上分离出来,恢复为原来的数字信号波形.这种利用(lyng)模拟信道实现数字信号传输的方法称为频带传输.在发送端将数字信号转换为模拟信号的过程称为调制.相应的调制设备称为调制器.第22页/共101页第二十三页，共101页。2424 在接收端把模拟信号恢复为数字信号的过程在接收端把模拟信号恢复为数字信号的过程称为解调称为解调,相应的的设备称为解调器相应的的设备称为解调器.同时具备调制和解调功能的设备称为调制解同时具备调制和解调功能的设备称为调制解调器调器.(2)模拟信号的调制模拟信号的调制在调制
20、过程中选用的载波信号可以表示为在调制过程中选用的载波信号可以表示为:其中其中,A:振幅振幅,:角频率角频率,:相位相位(xingwi),这三个量是载波信号的这三个量是载波信号的3个可变电个可变电参量参量.第23页/共101页第二十四页，共101页。2525 这三个量是正弦波的控制参数这三个量是正弦波的控制参数,也称为调制也称为调制参数参数,它们的变化将对正弦波的波它们的变化将对正弦波的波形产生影响形产生影响.通过改变这三个参数来实现对通过改变这三个参数来实现对模拟信号编模拟信号编码时码时,就会产生三种不同的调制方就会产生三种不同的调制方式式:幅度调制幅度调制(调幅调幅)频率调制频率调制(调频调
21、频)相位相位(xingwi)调制调制应当注意的是每次在改变一个电应当注意的是每次在改变一个电参数时参数时,要固要固定另外两个定另外两个.第24页/共101页第二十五页，共101页。2626幅度调制幅度调制(ASK)在幅度调制中在幅度调制中,频率和相位是常数频率和相位是常数,振幅是变振幅是变量量,也就是说也就是说,载波的幅度随发送的数字信号载波的幅度随发送的数字信号(xnho)的值而变化的值而变化.例如例如,可以用具有可以用具有 幅度的载波幅度的载波信号信号(xnho)表示二进制数字表示二进制数字”1”,用幅度为用幅度为0的的载波信号载波信号(xnho)表示二进制数字表示二进制数字”0”.其电压
22、波形的数学表达式其电压波形的数学表达式为为:特点特点:技术简单技术简单,信号信号(xnho)容易实现容易实现,但抗干扰但抗干扰能力差能力差.数字数字(shz)”1”数字数字(shz)”0”第25页/共101页第二十六页，共101页。2727模拟模拟(mn)数据信号的编码方法数据信号的编码方法 第26页/共101页第二十七页，共101页。2828频率调制频率调制(FSK)在频率调制中在频率调制中,振幅和相位是常数振幅和相位是常数,频率为变频率为变量量.其电压其电压(diny)波形的数学表达式为波形的数学表达式为:特点特点:电路简单电路简单,抗干扰能力强抗干扰能力强,但频带利用率但频带利用率低低.
23、因此因此,FSK适用于传输速率较低的数字信号适用于传输速率较低的数字信号.数字数字(shz)”1”数字数字(shz)”0”第27页/共101页第二十八页，共101页。2929相位调制相位调制(PSK)振幅振幅(zhnf)和频率为常数和频率为常数,相位为变量相位为变量.相位相位调制调制可以分为可以分为:绝对调相绝对调相,相对调相和多相调制相对调相和多相调制.绝对调相的调制规则绝对调相的调制规则用相位的绝对值表示数字信号用相位的绝对值表示数字信号”0”和和”1”.例如例如:用初始相位用初始相位 表示数字表示数字”1”,用初用初始相位始相位 表示数字表示数字”0”,则电压波形的数学则电压波形的数学表
24、达式为表达式为:第28页/共101页第二十九页，共101页。3030相对调相的调制规则相对调相的调制规则用当前波形的初始用当前波形的初始(ch sh)相位相位,相对于前一相对于前一个波形个波形的初始的初始(ch sh)相位的偏移值来表示数字相位的偏移值来表示数字”0”和和”1”.例如例如:用用 表示数字信号表示数字信号”0”,用用 来表示数字信号来表示数字信号”1”.第29页/共101页第三十页，共101页。3131多相调制多相调制以上讨论的是两相调制的方以上讨论的是两相调制的方法法,即用两个即用两个不同的相位值来分别表示二不同的相位值来分别表示二进制数值进制数值”0”和和”1”.但是但是(d
25、nsh)在模在模拟信号的通信系统中拟信号的通信系统中,人人们经常用多相调制的方法们经常用多相调制的方法,来来达到提高数达到提高数据传输速率的目的据传输速率的目的.与两相调与两相调制类似的是制类似的是,在多相调制中也存在绝对调在多相调制中也存在绝对调相和相对调相相和相对调相之分之分.第30页/共101页第三十一页，共101页。3232例如例如,在四相调制中在四相调制中,可以将待发可以将待发送的数字信送的数字信号按两个比特为一组进行编组号按两个比特为一组进行编组,一共有一共有四组四组:00,01,10,11,这样这样,在调相在调相信号的传信号的传输过程中输过程中,相位每发生一次变化相位每发生一次变
26、化,便可以传送便可以传送两个比特的数据两个比特的数据(shj).同理同理,在在8相调制中相调制中,如果将待如果将待发送的数字发送的数字信号按每信号按每3个比特一组进行编组个比特一组进行编组,那么一共那么一共有有8种组合种组合.那么那么,在调相信号传在调相信号传输的过程中输的过程中,相位每发生一次改变相位每发生一次改变,便可以传便可以传送送3个比特个比特的数据的数据(shj).(见表见表1-3)第31页/共101页第三十二页，共101页。3333相位调制的特点是相位调制的特点是:占用的频带占用的频带较窄较窄,抗干扰抗干扰性能好性能好,其中相对调相有更高的其中相对调相有更高的抗干扰性能抗干扰性能.
27、1.3.5数据传输中的同步技术数据传输中的同步技术在网络中在网络中,收发双方是通过通信收发双方是通过通信介质连接起介质连接起来的来的,当发送方将数据发送出去当发送方将数据发送出去后后,接收方接收方如何识别这些数据位并将它们组如何识别这些数据位并将它们组合成字符合成字符呢呢?这些问题的解决都要靠交换这些问题的解决都要靠交换数据的设备数据的设备之间的定时机制来实现之间的定时机制来实现.这个定这个定时机制就是时机制就是(jish)我们所说的同步技术我们所说的同步技术,同步技术同步技术需要解决的需要解决的主要问题如下主要问题如下:第32页/共101页第三十三页，共101页。3434u何时开始发送数据何
28、时开始发送数据u发送过程中双方的数据传输速发送过程中双方的数据传输速率是否一致率是否一致.u持续时间是多少持续时间是多少u发送时间间隔是多少发送时间间隔是多少.u统一接收方和发送方动作的措统一接收方和发送方动作的措施以及使得通施以及使得通u信双方在时间基准上保持一致信双方在时间基准上保持一致的技术就称为的技术就称为u同步同步(tngb)技术技术.u常用的同步常用的同步(tngb)技术有技术有:异步传输方式和同步异步传输方式和同步(tngb)传传u输方式两种输方式两种.第33页/共101页第三十四页，共101页。35351.异步传输方式异步传输方式(1)什么是异步传输方式什么是异步传输方式 所谓
29、异步传输方式就是在被传所谓异步传输方式就是在被传送的字符送的字符前后加起止位前后加起止位,实现定时的传输实现定时的传输方式方式.这种传输方式是以一个字符这种传输方式是以一个字符为单位进行为单位进行数据传输的数据传输的,并且并且(bngqi)在每在每个字符代码的前后附个字符代码的前后附加上起始位和停止位加上起始位和停止位(这些标记这些标记数据起止的数据起止的位又称为成帧信息位又称为成帧信息).第34页/共101页第三十五页，共101页。3636DEC起起始始空空号号停停止止1个字符个字符起起始始空空号号停停止止1个字符个字符起起始始DEC停停止止奇奇偶偶位位b7b6b5b4b3b2b1起起始始
30、异步传输方式异步传输方式工作过程如下工作过程如下:平时在线路上没有信号时平时在线路上没有信号时,线路上处于空号状态线路上处于空号状态即高电平状态即高电平状态;一旦接收端检测到传输线路从高电平跳向低电一旦接收端检测到传输线路从高电平跳向低电平平,也即接收端收到起始位也即接收端收到起始位,说明发送端已经开始传输数据说明发送端已经开始传输数据.那么那么接收端利用传输线的这种电平跳变接收端利用传输线的这种电平跳变,启动内部时钟启动内部时钟,使其对准接使其对准接收信息的每一位进行采样收信息的每一位进行采样(ci yn),以确保正确的接收以确保正确的接收.当接收端收到停当接收端收到停止位时止位时,标志着传
31、输结束标志着传输结束.第35页/共101页第三十六页，共101页。3737(2)异步传输的特点异步传输的特点各位以串行方式发送各位以串行方式发送,并附加有并附加有起止位作起止位作为标示为标示.字符之间通过字符之间通过(tnggu)空号来空号来分隔。分隔。优点：设备简单，技术容易，费优点：设备简单，技术容易，费用低。用低。缺点：由于每个字符都需要添加缺点：由于每个字符都需要添加附加位附加位因此，开销大。因此，开销大。第36页/共101页第三十七页，共101页。38382.同步传输方式同步传输方式（1）什么是同步传输）什么是同步传输 在传输过程中，大的数据块在传输过程中，大的数据块一起一起(yq)
32、发送，发送，在数据块的前后附加一些特殊的在数据块的前后附加一些特殊的字符作为字符作为成帧信息。成帧信息。这些成帧信息使得发送端和这些成帧信息使得发送端和接收端建立接收端建立起一个同步的传输过程，另外，起一个同步的传输过程，另外，它们还用它们还用来区分和间隔连续传输的数据块。来区分和间隔连续传输的数据块。由于同步传输是以数据块的由于同步传输是以数据块的方式传输的方式传输的因而线路的使用效率较高，但也因而线路的使用效率较高，但也加重了加重了DEC的负担。的负担。第37页/共101页第三十八页，共101页。3939（2）同步传输的特点）同步传输的特点在同步传输中，信息不是以字符在同步传输中，信息不是
33、以字符而是以数而是以数据块的方式传输的。据块的方式传输的。在位流中采用同步字符来保证定在位流中采用同步字符来保证定时。时。用于同步传输的成帧信息（同步用于同步传输的成帧信息（同步信号信号(xnho)）的）的位数较异步方式少，因此，同步位数较异步方式少，因此，同步传输的效传输的效率比异步传输的效率高。率比异步传输的效率高。第38页/共101页第三十九页，共101页。4040（3）同步传输的时钟信号）同步传输的时钟信号同步传输要求严格的时序同步传输要求严格的时序(sh x)与时钟，以保证与时钟，以保证连续的数据块能正确地传输，否连续的数据块能正确地传输，否则出错后则出错后重传的数量较大。实现同步时
34、钟重传的数量较大。实现同步时钟有外同步有外同步和内同步和内同步2这种方法。这种方法。采用单独的数据线传输时钟信号采用单独的数据线传输时钟信号在传输双方之间，除数据传输线在传输双方之间，除数据传输线之外，还之外，还需要专门的时钟传输线，因此，需要专门的时钟传输线，因此，这种方法这种方法被称为外同步。其工作原理是：被称为外同步。其工作原理是：把发送端把发送端的时钟信号作为基本时钟信号，的时钟信号作为基本时钟信号，通过时钟通过时钟线传输到接收端，而接收端以此线传输到接收端，而接收端以此为依据，为依据，第39页/共101页第四十页，共101页。4141对被接收的数据进行采样，完成对被接收的数据进行采样
35、，完成数据的接数据的接收工作收工作(gngzu)。也可以采用。也可以采用相反的方法，将接收相反的方法，将接收端的时钟信号通过时钟线，传回端的时钟信号通过时钟线，传回发送端，发送端，而发送端则按此时钟信号为基准而发送端则按此时钟信号为基准信号向接信号向接收端发送数据，以达到时钟同步收端发送数据，以达到时钟同步的目的。的目的。这种方法适用于短距离高速传输这种方法适用于短距离高速传输的场合。的场合。第40页/共101页第四十一页，共101页。4242u采用信号编码的方法传输时钟采用信号编码的方法传输时钟信号信号u假如数据传输的距离较远，为假如数据传输的距离较远，为了降低投资，了降低投资，u除数据传输
36、线外，不再专门铺除数据传输线外，不再专门铺设时钟传输设时钟传输u线，因此，这种方法称为线，因此，这种方法称为(chn wi)内同步。其工作原内同步。其工作原u理是：把时钟信号与数据信号理是：把时钟信号与数据信号一起编码，形一起编码，形u成一个新的代码发送到接收端。成一个新的代码发送到接收端。接收端收到接收端收到u编码后进行解码，从中分离出编码后进行解码，从中分离出时钟信号并用时钟信号并用u此时钟信号作为接收端的工作此时钟信号作为接收端的工作时钟，以达到时钟，以达到u同步时钟的目的。这种方法常同步时钟的目的。这种方法常用在基带局域用在基带局域u网的数据传输中。网的数据传输中。第41页/共101页
37、第四十二页，共101页。43431.3.6 多路复用技术多路复用技术（1）什么是多路复用技术）什么是多路复用技术多路复用技术就是在一条物理线多路复用技术就是在一条物理线路上建立多路上建立多条通信信道的技术。条通信信道的技术。（2）多路复用技术的实质和工）多路复用技术的实质和工作原理作原理实质：共享物理信道，更加有效实质：共享物理信道，更加有效地利用通地利用通信线路。信线路。工作原理：首先将一个区域的多工作原理：首先将一个区域的多个个(du)用户信用户信息通过多路复用器汇集起来，然息通过多路复用器汇集起来，然后，将汇集后，将汇集起来的信息群通过一条物理线路起来的信息群通过一条物理线路传送到接收传
38、送到接收第42页/共101页第四十三页，共101页。4444设备的复用设备的复用(f yn)器，最后，器，最后，接收设备端的复用接收设备端的复用(f yn)器再将信息群分离成单个的信息，器再将信息群分离成单个的信息，并将其并将其发送给多个用户。这样就可以利发送给多个用户。这样就可以利用一对多用一对多路复用路复用(f yn)器和一条物理器和一条物理通信线路来代替多套通信线路来代替多套发送和接收设备与多条通信线路。发送和接收设备与多条通信线路。多路复用原理多路复用原理(yunl)示意图示意图 第43页/共101页第四十四页，共101页。4545（3）多路复用技术的分类）多路复用技术的分类频分复用（
39、频分复用（FDM）时分复用（时分复用（TDM）波分复用（波分复用（WDM）其他常用的复用技术还有：空分其他常用的复用技术还有：空分复用复用（SDM）以及动态时分复用等。）以及动态时分复用等。2.频分复用频分复用在实际通信中，物理信道的可用在实际通信中，物理信道的可用带宽往往带宽往往大于单个给定大于单个给定(i dn)信号的信号的带宽，带宽，FDM技术正是技术正是利用了这一特点。利用了这一特点。第44页/共101页第四十五页，共101页。4646采用采用FDM技术时，将信道按频率划分为多个技术时，将信道按频率划分为多个(du)子信道，每个子信道可以传送一路信号。子信道，每个子信道可以传送一路信号
40、。频分多路复用原理频分多路复用原理(yunl)示意图示意图 第45页/共101页第四十六页，共101页。47473.时分复用技术（时分复用技术（TDM）如果信道允许的传输速率大大超如果信道允许的传输速率大大超过每路信号过每路信号需要的传输速率，就可以采用时需要的传输速率，就可以采用时分复用技术分复用技术时分复用技术的工作原理：时分复用技术的工作原理：将各路传输信号按时间进行将各路传输信号按时间进行(jnxng)分割，即将每分割，即将每个单位传输时间划分为许多时间个单位传输时间划分为许多时间片（时隙）片（时隙）每路信号使用其中的一个时隙进每路信号使用其中的一个时隙进行行(jnxng)传输，传输，
41、由多个时隙组成的帧称为时分复由多个时隙组成的帧称为时分复用帧。用帧。这样就可以使多路输入信号在不这样就可以使多路输入信号在不同的时隙内同的时隙内轮流、交替使用物理信道进行轮流、交替使用物理信道进行(jnxng)传输。传输。第46页/共101页第四十七页，共101页。48时分时分(shfn)多路复用原理示意图多路复用原理示意图 第47页/共101页第四十八页，共101页。4949时分复用示例时分复用示例(shl)第48页/共101页第四十九页，共101页。5050uTDM和和FDM的区别的区别(qbi)u4.波分复用技术（波分复用技术（WDM）WDM原理原理(yunl)示意图示意图 第49页/共
42、101页第五十页，共101页。51511.3.7 广域网中的数据交换技术广域网中的数据交换技术通常将数据在通信子网中节点间通常将数据在通信子网中节点间的数据传输的数据传输过程统称为数据交换，对应的技过程统称为数据交换，对应的技术称为数据术称为数据交换技术。常用的数据交换技术交换技术。常用的数据交换技术分为两类：分为两类：线路交换技术线路交换技术存储转发交换技术。存储转发交存储转发交换技术。存储转发交换技术又换技术又可分为报文交换技术和分组交换可分为报文交换技术和分组交换技术。技术。ATM技术：技术：ATM是一种是一种(y zhn)高速分组交换技高速分组交换技术。术。第50页/共101页第五十一
43、页，共101页。52521 1 线路线路(xinl)(xinl)交换方式交换方式线路线路线路线路(xinl)(xinl)交换的典型交换的典型交换的典型交换的典型应用应用应用应用主叫用户A局B局C局被叫用户拨号音拨号占用信号占用信号振铃取机通话(信息传送)被叫挂机反向拆线信号主叫挂机正向拆线信号挂机正向证实信号呼叫建立连接释放回铃音挂机第51页/共101页第五十二页，共101页。5353线路交换线路交换(jiohun)(jiohun)方式方式和电话交换类似和电话交换类似(li s)，在线路交换方式，在线路交换方式中，当两台计算机要通过中，当两台计算机要通过通信子网通信子网进行数据交换时，首先要进
44、行数据交换时，首先要在通信子在通信子网中建立一条实际的物理网中建立一条实际的物理通路。通路。第52页/共101页第五十三页，共101页。5454典型典型(dinxng)(dinxng)的线路交的线路交换过程换过程第53页/共101页第五十四页，共101页。5555典型的线路交换典型的线路交换(jiohun)(jiohun)过程过程第54页/共101页第五十五页，共101页。5656线路线路(xinl)(xinl)交换的交换的特点特点主要特点：主要特点：主要特点：主要特点：在线路建立完成之后，该物理线路连接只为此次通信专用。在线路建立完成之后，该物理线路连接只为此次通信专用。在线路建立完成之后，
45、该物理线路连接只为此次通信专用。在线路建立完成之后，该物理线路连接只为此次通信专用。通信子网中的结点交换设备不能存储数据不能改变数据的通信子网中的结点交换设备不能存储数据不能改变数据的通信子网中的结点交换设备不能存储数据不能改变数据的通信子网中的结点交换设备不能存储数据不能改变数据的内容，并且不具备差错控制的能力。内容，并且不具备差错控制的能力。内容，并且不具备差错控制的能力。内容，并且不具备差错控制的能力。优点：适用于实时通信和交互式会话优点：适用于实时通信和交互式会话优点：适用于实时通信和交互式会话优点：适用于实时通信和交互式会话(huhu)(huhu)类通信以及一类通信以及一类通信以及一
46、类通信以及一次通信需要传输大量的数据。次通信需要传输大量的数据。次通信需要传输大量的数据。次通信需要传输大量的数据。缺点：对突发性通信不适应，系统效率低；系统不缺点：对突发性通信不适应，系统效率低；系统不缺点：对突发性通信不适应，系统效率低；系统不缺点：对突发性通信不适应，系统效率低；系统不具有存储数据的能力，不能平滑通信量；系统没有具有存储数据的能力，不能平滑通信量；系统没有具有存储数据的能力，不能平滑通信量；系统没有具有存储数据的能力，不能平滑通信量；系统没有差错控制的能力，无法发现和纠正传输过程中发生差错控制的能力，无法发现和纠正传输过程中发生差错控制的能力，无法发现和纠正传输过程中发生
47、差错控制的能力，无法发现和纠正传输过程中发生的数据差错。的数据差错。的数据差错。的数据差错。第55页/共101页第五十六页，共101页。57572 2 存储转发交换存储转发交换(jiohun)(jiohun)方式方式（1）存储转发的基本概念存储转发的基本概念存储转发交换方式与线路交换方存储转发交换方式与线路交换方式的主要区别式的主要区别:发送的数据与目的地址发送的数据与目的地址(dzh)、源地址源地址(dzh)、控制信息按照、控制信息按照一定格式组成一个数据单元一定格式组成一个数据单元（报文或报文分组）进入通信（报文或报文分组）进入通信子网；子网；通信子网中的结点是通信控制处通信子网中的结点是
48、通信控制处理机，它负责完成数据单元的理机，它负责完成数据单元的接收、差错校验、存储、路选接收、差错校验、存储、路选和转发功能。和转发功能。第56页/共101页第五十七页，共101页。5858存储转发方式(fngsh)的优点l l由于通信子网中的通信控制处理机可以存储分组，由于通信子网中的通信控制处理机可以存储分组，由于通信子网中的通信控制处理机可以存储分组，由于通信子网中的通信控制处理机可以存储分组，l l 多个分组可以共享通信信道，线路利用率高；多个分组可以共享通信信道，线路利用率高；多个分组可以共享通信信道，线路利用率高；多个分组可以共享通信信道，线路利用率高；l l通通通通信信信信子子子
49、子网网网网中中中中通通通通信信信信控控控控制制制制处处处处理理理理机机机机具具具具有有有有路路路路选选选选功功功功能能能能，可可可可以以以以动动动动态态态态选选选选择择择择报报报报文文文文分组通过通信子网的最佳路径；分组通过通信子网的最佳路径；分组通过通信子网的最佳路径；分组通过通信子网的最佳路径；l l可以平滑通信量，提高系统效率；可以平滑通信量，提高系统效率；可以平滑通信量，提高系统效率；可以平滑通信量，提高系统效率；l l分分分分组组组组在在在在通通通通过过过过通通通通信信信信子子子子网网网网中中中中的的的的每每每每个个个个通通通通信信信信控控控控制制制制处处处处理理理理机机机机时时时时
50、，均均均均要要要要进进进进行行行行差差差差错错错错检检检检查查查查与与与与纠纠纠纠错错错错处处处处理理理理，因因因因此此此此可可可可以以以以减减减减少少少少(jinsho)(jinsho)传传传传输输输输错错错错误误误误，提提提提高高高高系统可靠性；系统可靠性；系统可靠性；系统可靠性；l l通通通通过过过过通通通通信信信信控控控控制制制制处处处处理理理理机机机机可可可可以以以以对对对对不不不不同同同同通通通通信信信信速速速速率率率率的的的的线线线线路路路路进进进进行行行行转转转转换换换换，也也也也可以对不同的数据代码格式进行变换。可以对不同的数据代码格式进行变换。可以对不同的数据代码格式进行变