ffw数据通信的基础知识.pptx

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1、2023/4/14 0:45:432.1 2.1 数据通信的基本概念数据通信的基本概念2 2 2 2模拟信号与数字信号模拟信号与数字信号1011000tf (t)f(t)t(a)模拟信号(b)数字信号第1页/共42页2023/4/14 0:45:432.1 2.1 数据通信的基本概念数据通信的基本概念3 3 3 3数据通信数据通信发送方将要发送的数据转换成信号通过物理信道传输到数据接收方的过发送方将要发送的数据转换成信号通过物理信道传输到数据接收方的过程称为数据通信。信号可以是离散变化的数字信号，也可以是连续变化的程称为数据通信。信号可以是离散变化的数字信号，也可以是连续变化的模拟信号，所以数

2、据通信被分为模拟数据通信和数字数据通信。所谓模拟模拟信号，所以数据通信被分为模拟数据通信和数字数据通信。所谓模拟数据通信是指在模拟信道上以模拟信号形式来传输数据；而数字数据通信数据通信是指在模拟信道上以模拟信号形式来传输数据；而数字数据通信则是指利用数字信道以数字信号方式来传输数据。则是指利用数字信道以数字信号方式来传输数据。第2页/共42页2023/4/14 0:45:432.1 2.1 数据通信的基本概念数据通信的基本概念4 4 4 4源点、终点和信道源点、终点和信道 在数据通信中，通常将数据的发送方称为源点，而将数据的接收方称在数据通信中，通常将数据的发送方称为源点，而将数据的接收方称为

3、终点。为终点。为了在源点和终点之间实现有效的数据传输，必须在源点和终点之间为了在源点和终点之间实现有效的数据传输，必须在源点和终点之间建立一条传输信号的物理通道，这条通道被称为物理信道，简称信道。建立一条传输信号的物理通道，这条通道被称为物理信道，简称信道。第3页/共42页2023/4/14 0:45:432.2 2.2 数据通信系统的模型数据通信系统的模型输出输出数据数据输入输入数据数据发送器发送器公用电话网公用电话网数据通信系统数据通信系统数字比特流数字比特流数字比特流数字比特流模拟信号模拟信号模拟信号模拟信号PC机机PC机机ModemModem源系统源系统目的系统目的系统传输系统传输系统

4、源点源点传输系统器传输系统器接收器接收器终点终点发送的发送的信号信号接收的接收的信号信号输入输入信息信息输出输出信息信息第4页/共42页2023/4/14 0:45:432.3 2.3 数据调制与编码数据调制与编码2.3.1 2.3.1 2.3.1 2.3.1 2.3.1 2.3.1 调制与编码原理调制与编码原理调制与编码原理再发送端，需要将二进制数据变换成能在电话线或其他传输线路上传再发送端，需要将二进制数据变换成能在电话线或其他传输线路上传输的模拟信号，即所谓的调制而在接收端，则需要将收到的模拟信号重输的模拟信号，即所谓的调制而在接收端，则需要将收到的模拟信号重新还原成原来的二进制数据，即

5、所谓的解调。新还原成原来的二进制数据，即所谓的解调。编码是将模拟数据或数字数据变换成数字信号，以便通过数字传输介编码是将模拟数据或数字数据变换成数字信号，以便通过数字传输介质传输出去。质传输出去。第5页/共42页2023/4/14 0:45:432.3.2 2.3.2 2.3.2 2.3.2 2.3.2 2.3.2 模拟数据的模拟信号调制模拟数据的模拟信号调制模拟数据的模拟信号调制 2.3 2.3 数据调制与编码数据调制与编码 模拟数据经由模拟信道传输时不需进行变换，但考虑到传输的实际问题，模拟数据经由模拟信道传输时不需进行变换，但考虑到传输的实际问题，模拟数据要在高频下进行调制。最常用的两种

6、调制技术是模拟数据要在高频下进行调制。最常用的两种调制技术是幅度调制（幅度调制（AMAMAMAM）频率调制（频率调制（FMFMFMFM）第6页/共42页2023/4/14 0:45:432.3.2 2.3.2 2.3.2 2.3.2 2.3.2 2.3.2 模拟数据的模拟信号调制模拟数据的模拟信号调制模拟数据的模拟信号调制 2.3 2.3 数据调制与编码数据调制与编码 模拟数据经由模拟信道传输时不需进行变换，但考虑到传输的实际问题，模拟数据经由模拟信道传输时不需进行变换，但考虑到传输的实际问题，模拟数据要在高频下进行调制。最常用的两种调制技术是模拟数据要在高频下进行调制。最常用的两种调制技术是

7、幅度调制（幅度调制（AMAMAMAM）频率调制（频率调制（FMFMFMFM）第7页/共42页2023/4/14 0:45:432.3.3 2.3.3 2.3.3 2.3.3 2.3.3 2.3.3 数字数据的模拟信号调制数字数据的模拟信号调制数字数据的模拟信号调制2.3 2.3 数据调制与编码数据调制与编码 幅移键控法 频移键控法 相移键控法第8页/共42页2023/4/14 0:45:43基带传输信号基带传输信号幅移键控幅移键控频移键控频移键控相移键控相移键控2.3 2.3 数据调制与编码数据调制与编码第9页/共42页2023/4/14 0:45:442.3.3 2.3.3 2.3.3 2.

8、3.3 2.3.3 2.3.3 数字数据的模拟信号调制数字数据的模拟信号调制数字数据的模拟信号调制2.3 2.3 数据调制与编码数据调制与编码 幅移键控法 频移键控法 相移键控法第10页/共42页2023/4/14 0:45:442.3.4 2.3.4 2.3.4 2.3.4 2.3.4 2.3.4 数字数据的数字信号调制数字数据的数字信号调制数字数据的数字信号调制2.3 2.3 数据调制与编码数据调制与编码1.1.1.1.单极性不归零码和双极性不归零码单极性不归零码和双极性不归零码单极性码单极性码判决门限判决门限采样时间采样时间0 1 1 0 1 0 0 10 1 1 0 1 0 0 1判决

9、门限判决门限采样时间采样时间双极性码双极性码-0 1 1 0 1 0 0 10 1 1 0 1 0 0 1第11页/共42页2023/4/14 0:45:442.3 2.3 数据调制与编码数据调制与编码2.2.2.2.单极性归零码和双极性归零码单极性归零码和双极性归零码0 1 1 0 1 0 0 10 1 1 0 1 0 0 1单极性归零码单极性归零码第12页/共42页2023/4/14 0:45:442.3 2.3 数据调制与编码数据调制与编码双极性归零码双极性归零码0 1 1 0 1 0 0 10 1 1 0 1 0 0 1第13页/共42页2023/4/14 0:45:442.3 2.3

10、 数据调制与编码数据调制与编码3.3.3.3.曼彻斯特码和差分曼彻斯特码曼彻斯特码和差分曼彻斯特码曼彻斯特码曼彻斯特码0 10 11 01 01 01 00 10 1第14页/共42页2023/4/14 0:45:442.3 2.3 数据调制与编码数据调制与编码0 01 10 01 10 00 01 11 1差分曼彻斯特码差分曼彻斯特码第15页/共42页2023/4/14 0:45:442.3.5 2.3.5 2.3.5 2.3.5 2.3.5 2.3.5 模拟数据的数字信号调制模拟数据的数字信号调制模拟数据的数字信号调制2.3 2.3 数据调制与编码数据调制与编码 利用数字信号来对模拟数据进

11、行编码的最常见的例子是脉冲代码调利用数字信号来对模拟数据进行编码的最常见的例子是脉冲代码调制（制（PCM,Pulse Code ModulationPCM,Pulse Code ModulationPCM,Pulse Code ModulationPCM,Pulse Code Modulation），它常用于对声音信号进行编码。脉），它常用于对声音信号进行编码。脉冲代码调制是以采样定理为基础的冲代码调制是以采样定理为基础的.脉冲代码调制（脉冲代码调制（PCMPCMPCMPCM）有两种体制：一种是北美的）有两种体制：一种是北美的24242424路路PCMPCMPCMPCM，简称，简称T1T1T1

12、T1（1.544 Mbps1.544 Mbps1.544 Mbps1.544 Mbps）；另一种是欧洲的）；另一种是欧洲的30303030路路PVMPVMPVMPVM，简称，简称E1E1E1E1（2.048 Mbps2.048 Mbps2.048 Mbps2.048 Mbps）。）。在我国采用在我国采用E1E1E1E1标准。标准。第16页/共42页2023/4/14 0:45:442.4 2.4 基带传输和频带传输基带传输和频带传输2.4.1 2.4.1 2.4.1 2.4.1 2.4.1 2.4.1 基带传输基带传输基带传输 在计算机系统中，通常用二进制比特来表示各类数据。而脉冲信号是在计算

13、机系统中，通常用二进制比特来表示各类数据。而脉冲信号是二进制比特的典型表达方式，在脉冲信号的整个频谱中，从零开始有一段二进制比特的典型表达方式，在脉冲信号的整个频谱中，从零开始有一段能量相对集中的频率范围被称为基本频带（能量相对集中的频率范围被称为基本频带（Base BandBase BandBase BandBase Band），简称基频或基带，），简称基频或基带，基频等于脉冲信号的固有频率。与基频对应的数字信号称为基带信号。基频等于脉冲信号的固有频率。与基频对应的数字信号称为基带信号。第17页/共42页2023/4/14 0:45:442.4 2.4 基带传输和频带传输基带传输和频带传输2

14、.4.2 2.4.2 2.4.2 2.4.2 2.4.2 2.4.2 频带传输频带传输频带传输利用模拟信道传输二进制数据的方式称为频带传输。频带传输的关键利用模拟信道传输二进制数据的方式称为频带传输。频带传输的关键问题是如何将计算机中的二进制数据转化为适合模拟信道传输的模拟信号。问题是如何将计算机中的二进制数据转化为适合模拟信道传输的模拟信号。第18页/共42页2023/4/14 0:45:442.5 2.5 数据通信系统的主要质量指标数据通信系统的主要质量指标2.5.1 2.5.1 2.5.1 2.5.1 2.5.1 2.5.1 模拟通信系统的质量指标模拟通信系统的质量指标模拟通信系统的质量

15、指标1.1.1.1.有效性有效性 是用有效传输带宽来度量，同样的信息采用不同的调制方式，需不同的是用有效传输带宽来度量，同样的信息采用不同的调制方式，需不同的频带宽度。频带宽度越窄，有效性越好。频带宽度。频带宽度越窄，有效性越好。2.2.2.2.可靠性可靠性 是用接收端最终的输出信噪比来度量，信噪比越大，通信质量越高。是用接收端最终的输出信噪比来度量，信噪比越大，通信质量越高。第19页/共42页2023/4/14 0:45:442.5 2.5 数据通信系统的主要质量指标数据通信系统的主要质量指标2.5.2 2.5.2 2.5.2 2.5.2 2.5.2 2.5.2 数字通信系统的质量指标数字通

16、信系统的质量指标数字通信系统的质量指标 1.1.1.1.数据传输速率数据传输速率数据传输速率有两种度量单位：波特率和比特率。数据传输速率有两种度量单位：波特率和比特率。2.2.2.2.数据传输的质量数据传输的质量误码率误码率 （接收方出现差错的比特数（位数）总的传输比特数（位数）（接收方出现差错的比特数（位数）总的传输比特数（位数）100%100%第20页/共42页2023/4/14 0:45:442.5 2.5 数据通信系统的主要质量指标数据通信系统的主要质量指标2.5.2 2.5.2 2.5.2 2.5.2 2.5.2 2.5.2 数字通信系统的质量指标数字通信系统的质量指标数字通信系统的

17、质量指标 1.1.1.1.数据传输速率数据传输速率数据传输速率有两种度量单位：波特率和比特率。数据传输速率有两种度量单位：波特率和比特率。2.2.2.2.数据传输的质量数据传输的质量误码率误码率 （接收方出现差错的比特数（位数）总的传输比特数（位数）（接收方出现差错的比特数（位数）总的传输比特数（位数）100%100%第21页/共42页2023/4/14 0:45:442.6 2.6 多路复用技术多路复用技术 为了提高通信线路传输信息的效率，通常采用在一条物理线路上建立多条为了提高通信线路传输信息的效率，通常采用在一条物理线路上建立多条通信信道的多路复用（通信信道的多路复用（Multiplex

18、ingMultiplexing）技术，多路复用技术使得在同一传输介）技术，多路复用技术使得在同一传输介质上可传输多个不同信源发出的信号，从而可充分利用通信线路的传输容量，质上可传输多个不同信源发出的信号，从而可充分利用通信线路的传输容量，提高传输介质的利用率。提高传输介质的利用率。目的目的第22页/共42页2023/4/14 0:45:442.6 2.6 多路复用技术多路复用技术 2.6.1 2.6.1 2.6.1 2.6.1 2.6.1 2.6.1 频分多路复用技术频分多路复用技术频分多路复用技术 频率频率时间时间频率 1频率 2频率 3频率 4频率 5第23页/共42页2023/4/14

19、0:45:442.6 2.6 多路复用技术多路复用技术 2.6.2 2.6.2 2.6.2 2.6.2 2.6.2 2.6.2 时分多路复用技术时分多路复用技术时分多路复用技术 时时分分时时分分时时分分A AB BC CD DE EF FA1A1B1B1C1C1D1D1E1E1F1F1第24页/共42页2023/4/14 0:45:442.6 2.6 多路复用技术多路复用技术 2.6.3 2.6.3 2.6.3 2.6.3 2.6.3 2.6.3 波分多路复用技术波分多路复用技术波分多路复用技术 波分多路复用是频分多路复用在光纤信道上使用的一个变种。波分多路复用是频分多路复用在光纤信道上使用的

20、一个变种。作为作为FDMFDMFDMFDM的一个变种，的一个变种，WDMWDMWDMWDM与与FDMFDMFDMFDM的惟一区别就是：在的惟一区别就是：在WDMWDMWDMWDM中使用的衍射中使用的衍射光栅是无源的，因此可靠性非常高光栅是无源的，因此可靠性非常高。第25页/共42页2023/4/14 0:45:442.7 2.7 数据通信技术数据通信技术2.7.1 2.7.1 2.7.1 2.7.1 2.7.1 2.7.1 数据传输方式数据传输方式数据传输方式 并行通信 串行通信第26页/共42页2023/4/14 0:45:442.7 2.7 数据通信技术数据通信技术1.1.1.1.并行通信

21、并行通信DTE发发送送端端信号地信号地1DTE接接收收端端信号地信号地 23N-100123N-11110第27页/共42页2023/4/14 0:45:442.7 2.7 数据通信技术数据通信技术2.2.2.2.串行通信串行通信DTE发发送送端端信号地信号地信号信号DTE接接收收端端信号信号信号地信号地00 011110第28页/共42页2023/4/14 0:45:442.7 2.7 数据通信技术数据通信技术2.7.2 2.7.2 2.7.2 2.7.2 2.7.2 2.7.2 数据同步方式数据同步方式数据同步方式同同同同 步步步步 接收端要按发送端所发送的每个码元的重复频率和起止接收端要

22、按发送端所发送的每个码元的重复频率和起止时间接收数据。时间接收数据。第29页/共42页2023/4/14 0:45:442.7 2.7 数据通信技术数据通信技术1.1.1.1.异步传输异步传输 每个字符在传输时都前后分别加上起始位和结束位，以表示一个字每个字符在传输时都前后分别加上起始位和结束位，以表示一个字每个字符在传输时都前后分别加上起始位和结束位，以表示一个字每个字符在传输时都前后分别加上起始位和结束位，以表示一个字符的开始和结束。起始位为符的开始和结束。起始位为符的开始和结束。起始位为符的开始和结束。起始位为“0 0 0 0”，结束位为，结束位为，结束位为，结束位为“1 1 1 1”，

23、结束位的长度可以，结束位的长度可以，结束位的长度可以，结束位的长度可以为为为为1 1 1 1位、位、位、位、1.51.51.51.5位或位或位或位或2 2 2 2位。位。位。位。第30页/共42页2023/4/14 0:45:442.7 2.7 数据通信技术数据通信技术2.2.2.2.同步传输同步传输帧起始同帧起始同步字符步字符帧终止字帧终止字符符1字节字符字节字符11110000帧内容帧内容传送的一帧数据传送的一帧数据空白字符空白字符空白字符空白字符第31页/共42页2023/4/14 0:45:442.7 2.7 数据通信技术数据通信技术3.3.3.3.数据传输方式数据传输方式当数据通信在

24、点对点之间进行时，按照信息的传输方向，其通信方当数据通信在点对点之间进行时，按照信息的传输方向，其通信方式有式有3 3 3 3种。种。（1 1 1 1）单工通信（）单工通信（SimplexSimplexSimplexSimplex）单工通信中传输的信息始终是一个方向。单工通信只需要一条信道。单工通信中传输的信息始终是一个方向。单工通信只需要一条信道。（2 2 2 2）半双工通信（）半双工通信（Half-duplexHalf-duplexHalf-duplexHalf-duplex）通信双方都可以发送（接收）信息，但不能同时双向发送。通信双方都可以发送（接收）信息，但不能同时双向发送。（3 3

25、3 3）全双工通信（）全双工通信（Full-duplexFull-duplexFull-duplexFull-duplex）通信双方可以同时发送和接收信息。通信双方可以同时发送和接收信息。第32页/共42页2023/4/14 0:45:442.8 2.8 数据交换方式数据交换方式 常用的数据交换方式可分为两大类：常用的数据交换方式可分为两大类：常用的数据交换方式可分为两大类：常用的数据交换方式可分为两大类：电路交换方式电路交换方式 存储转发交换方式存储转发交换方式第33页/共42页2023/4/14 0:45:442.8 2.8 数据交换方式数据交换方式 2.8.1 2.8.1 2.8.1 2

26、.8.1 2.8.1 2.8.1 电路交换电路交换电路交换1 1 1 14 4 4 42 2 2 23 3 3 35 5 5 56 6 6 6A A A AB B B B第34页/共42页2023/4/14 0:45:452.8 2.8 数据交换方式数据交换方式 2.8.2 2.8.2 2.8.2 2.8.2 2.8.2 2.8.2 报文交换报文交换报文交换1 1 1 14 4 4 42 2 2 23 3 3 35 5 5 56 6 6 6A A A AB B B B第35页/共42页2023/4/14 0:45:452.8 2.8 数据交换方式数据交换方式 2.8.3 2.8.3 2.8.3

27、 2.8.3 2.8.3 2.8.3 报文分组交换报文分组交换报文分组交换1 1 1 14 4 4 42 2 2 23 3 3 35 5 5 56 6 6 6A A A AB B B B第36页/共42页2023/4/14 0:45:452.8 2.8 数据交换方式数据交换方式 2.8.4 2.8.4 2.8.4 2.8.4 2.8.4 2.8.4 其他通信交换技术其他通信交换技术其他通信交换技术利用数字语音插空技术能提高线路交换的传输能力。传统的电路利用数字语音插空技术能提高线路交换的传输能力。传统的电路交换技术在接通通路后，该通路被一对用户完全占用。但是在传输语音交换技术在接通通路后，该通

28、路被一对用户完全占用。但是在传输语音信号时，通路并不始终处于忙的状态，有很多空闲的状态。信号时，通路并不始终处于忙的状态，有很多空闲的状态。DSIDSIDSIDSI技术的技术的原理仅当传输语音信号时，才向通话用户分配通道，其余时刻可把通道原理仅当传输语音信号时，才向通话用户分配通道，其余时刻可把通道分配给数据通信。分配给数据通信。1 1数字语音插空技术数字语音插空技术第37页/共42页2023/4/14 0:45:452.8 2.8 数据交换方式数据交换方式 2.8.4 2.8.4 2.8.4 2.8.4 2.8.4 2.8.4 其他通信交换技术其他通信交换技术其他通信交换技术帧中继是对目前广

29、泛采用的帧中继是对目前广泛采用的X.25X.25分组交换通信协议的简化和改进。分组交换通信协议的简化和改进。在链路上无差错控制和流量控制，是一种简化的面向连接的分组交换。这在链路上无差错控制和流量控制，是一种简化的面向连接的分组交换。这种简化了的协议，可以方便地用种简化了的协议，可以方便地用VLSIVLSI技术实现。这种高速分组交换技术有技术实现。这种高速分组交换技术有很多优点：可灵活设置信号的传输速率；充分利用网络资源，提高传输效很多优点：可灵活设置信号的传输速率；充分利用网络资源，提高传输效率；可对分组呼叫进行带宽的动态分配。因而可获得延迟小、高吞吐率的率；可对分组呼叫进行带宽的动态分配。

30、因而可获得延迟小、高吞吐率的网络特性。网络特性。2 2 2 2帧中继技术帧中继技术 第38页/共42页2023/4/14 0:45:452.8 2.8 数据交换方式数据交换方式 2.8.4 2.8.4 2.8.4 2.8.4 2.8.4 2.8.4 其他通信交换技术其他通信交换技术其他通信交换技术信元交换是一种新的交换技术。异步传输模式（信元交换是一种新的交换技术。异步传输模式（ATMATM）采用信元）采用信元交换。交换。ATMATM数据传输单位是一固定长度的分组，称为信元，它有一个信数据传输单位是一固定长度的分组，称为信元，它有一个信元头及一个信元信息域。信元长度为元头及一个信元信息域。信元

31、长度为5353个字节，其中信元头占个字节，其中信元头占5 5个字节，个字节，信息域占信息域占4848个字节。信息头的主要功能是信元的网络路由。个字节。信息头的主要功能是信元的网络路由。3 3 3 3信元交换信元交换第39页/共42页2023/4/14 0:45:452.9 2.9 差错控制技术差错控制技术 2.9.1 2.9.1 2.9.1 2.9.1 2.9.1 2.9.1 差错控制方法差错控制方法差错控制方法差错控制是采用可靠、有效的编码以减少或消除计算机通信系统差错控制是采用可靠、有效的编码以减少或消除计算机通信系统中传输差错的方法，其目的在于提高传输质量。中传输差错的方法，其目的在于提

32、高传输质量。差错控制是数据通信中常用的方法。一般都采用抗干扰编码来进行差错控制是数据通信中常用的方法。一般都采用抗干扰编码来进行差错控制。其方法基本上有两类：差错控制。其方法基本上有两类：自动请求重发自动请求重发ARQARQ 另一类是前向纠错另一类是前向纠错EECEEC第40页/共42页2023/4/14 0:45:452.9 2.9 差错控制技术差错控制技术 2.9.2 2.9.2 2.9.2 2.9.2 2.9.2 2.9.2 差错检测码差错检测码差错检测码 1.1.奇偶校验码奇偶校验码 奇偶校验码是一种最简单的无纠错能力的检错码，其编码规则是奇偶校验码是一种最简单的无纠错能力的检错码，其编码规则是先将数据代码分组。先将数据代码分组。2.2.循环冗余校验码循环冗余校验码 循环冗余校验码（循环冗余校验码（CRCCRCCRCCRC）借助于循环码来实现校验。）借助于循环码来实现校验。第41页/共42页2023/4/14 0:45:45 计算机网络技术感谢您的观赏第42页/共42页