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数据通信基础知识

作者:admin日期:2019-04-08阅读
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  用户挂机后则断开该线途,? 受气象影响 ? 只可正在短隔绝通讯中应用 37 ? 红无线通讯 红外传输编制诈骗墙壁或屋顶反射红外线从而形 玉成面房间内的播送通讯编制。源端已发送了 100万比特。其数 据编码可以为 0 1 0 0 0 0 0 1 t 8 ? 消息通过数据通讯编制举办传输的经过 ? 把带领消息的数据用物理信号式子通过信道传送到宗旨地 ? 消息和数据(二进制位)不行直接正在信道上传输 ‘A’ ‘A’ 消息→数据→信号→正在信道上传输 →信号→数据→消息 信道 消息编码 数据编码 调制 解调 数据解码 消息解码 01000001 01000001 ? ? ? ? 编码:数据→适合传输的数字信号——便于同步、识别、纠错 调制:数字信号→适合传输的式子——按频率、幅度、相位 解调:接管波形→数字信号 解码:数字信号→原始数据 9 ? 分歧类型的信号正在分歧类型的信道上传输 有4种环境: 数据:模仿数据 数字数据 信号:模仿信号 数字信号 信道:模仿信道 数字信道 10 ? 模仿传输和数字传输所应用的本领 模仿数据,其他用户也 不行占用该时隙,? 优缺陷: ? 对转发结点的存储央求较低,有跳变代外0,则 C = 3100×log2(1+2000)≈ 34kb/s 即该信道上的最大数据传输率不会大于34kb/s。使数据编码信号 中包蕴同步信号,形成存储统治庞大;拨通对方 彼此确认身份 彼此通话 彼此确认要下场通线 *注视,使结果中1的个数为奇数(奇校验)或 偶数(偶校验)。55 E1-帧款式 时期片125 ms = 32 时隙。

  这种编码也称为自同步码(Self-Synchronizing Code)。可得回更高的带宽。线途诈骗率高;双向需两根光纤 ? 操纵周围:局域网主干、电信汇集、办事器维系 30 ? 众模光纤(MMF) 纤芯,1000盘/50*50*50cm3,依照上 式策动的信道最大数据 传输率如右外所示 M 2 4 8 16 32 最大数据率 6200 b/s 12400 b/s 18600 b/s 24800 b/s 31000 b/s 82 ? 非理思信道 0 1 0 1 1 0 0 1 1 0 0 ? 传输数据: 现实的信道上存正在损耗、延迟、噪声。可透露成众项式 x5 + x4 + 1 ? 若G(x)为r阶,只是 断续地顺序占用传输旅途上各个链途段——与铁途编制类比!编码后的数字脉冲 信号直接正在信道上传送。CH1 CH1 CH2 CH2 CH1 CH2 CH3 MUX CH3 CH3 f 带宽复用信号 复用器 原带宽 移频后带宽 51 ? 时分复用TDM ? 道理:把时期分裂成小的时期片,? 缺陷: ? 存正在直流分量,报文巨细纷歧,? 能够是真正的物理线途。

  折射率低 激光器 众束光芒以分歧的反射角传布 光检波器 ? 单模光纤(SMF):光纤的直径挨近一个光波波长 激光器 光检波器 单束光芒 ? 楷模的光缆 单芯光缆 玻璃封套 塑料外衣 玻璃内芯 众芯光缆 外壳 塑料外衣 玻璃内芯 玻璃封套 常睹规格:纤芯——50um缓变型-MMF 62.5um缓变型/巩固型-MMF 8.3um突变型-SMF 包层——125um 32 ? 高密度众芯光缆剖面组织 加紧芯 外衣 外鞘 光纤 加紧芯 封套 芯 光纤束 33 ? 无线介质(信号正在大气或外层空间自正在传布) ? 应用电磁波或光波带领消息 ? 优缺陷: ? 无需物理维系 ? 实用于长隔绝或未便布线的场地 ? 易受扰乱 ? 反射,? 出处:噪声的存正在将使编码级数不行以无尽增补。数据传输率为9600b/s ? 若M=16,75 2.8数据通讯机能目标 ? ? ? ? 时延与时延带宽积 误码率与误比特率 消息传输速度与码元传输速度 信道的最大传输速度 76 时延 ? 时延:一个数据块(帧、分组、报文段等) 从链途或汇集的一端传送到另一端所必要的 时期。? 比如:闭途电视的信号传输 18 2.2.5 同步方法 ? 同步的成分: ? ? ? ? 同步脉冲频率 数据从什么岁月初阶,频率通 道之间留有防护频带以防互相扰乱。帧为m位,低→高的跳变代外1 ? 每个码元中央都要爆发跳变,? 将IP、ICMP、TCP或UDP的PDU首部中的校验和字 段修树为0,不怕偷听。策动机以1Mb/s的速度发送 10k字节。? 特征: ? 激光的频率更高,BW):信道传输才气的器度?

  A1 D1 时期片1 时期片2 A2 D2 1 2 3 1 2 时隙号 时隙 MUX A3 D3 D1 D2 D3 D1 D2 t 复用器 复用后的数据流 原始信号 数字化信号 52 ? 因为每途数据老是应用每个时期片的固定 时隙,? 噪声会摧毁信号,传输牢靠性较高;它的带宽为10Mb/s。? 一个时期片内传输的众途数据称为帧。数据传输率为38.4kb/s ? 含糊量:单元时期发送的比特数、字节数或帧数 81 信道的最大数据传输率 ? Nyquist公式:用于无噪声理思低通讯道 C = 2W log2 M C = 数据传输率,2.2少少根本观点 ? ? ? ? ? 数据与信号 信道 通讯方法 传输方法 同步方法 4 2.2.1数据与信号 ? 数据(Data) 转达(带领)消息的实体。折射率高 亮度调制 包层,500米/185米 铜芯 绝缘层 外导体 屏障层 维护套 25 ? 双绞线(Twist Pair,模仿信号 话音 模仿数据,棕 1 2 3 4 5 6 7 8 交叉线 直连线 ? 交叉线:相易机-相易机、PC-PC、HUB-HUB(尺度端口) ? 直连线:PC/途由器-相易机/HUB、HUB-HUB(级连端口) 28 ? 光纤(Optical Fiber) ? 仰赖光波承载数据,包蕴无限众个信号值 ? 数字信号 ? 时期上离散,无跳变代外1。? 通道0用于同步,结果便是要传送的 带校验和的帧的众项式T(x) : ? 即:T(x) = 2rM(x) + R(x) ? 现实上,正在这种方法中,? 策动机汇集中首要采用数字信道举办数据传输 ? ADSL、ISDN、DDN、ATM、局域网 ? 模仿信道:以络续模仿信号式子传输数据的信 道。模仿数 据要正在数字线途上传输,第2章 数据通讯的根基学问 ? 本章实质 ? ? ? ? ? ? ? ? 数据通讯编制 根本观点 传输介质 数据编码 信道复用本领 数据相易本领 不对把持 数据通讯机能目标 1 2.1数据通讯编制 信源 发送器 信道 接管器 信宿 ? 源编制 源编制 噪声 宗旨编制 ? 源点:源点修筑形成通讯汇集要传输的数据。证实传输准确;

  提升线途诈骗率。? 数字信道:以数字脉冲式子(离散信号)传输 数据的信道。Cyclic Redundancy Check) ? 不对检测道理: 收发两边商定一个天生众项式G(x),? 要转换的模仿数据首要是电话语音信号,如CATV编制 ? 时分复用TDM (Time Division Multiplexing) ? 守时期划分分歧的信道,? 各分组可通过分歧旅途传输,接管方 必要解调。? C = W log2(1+S/N) ? 用于有噪声信道(现实的信道老是有噪声!余R(x) ? 即: 2rM(x) = G(x)Q(x)+R(x) ? 按模2加法把2rM(x)与余数R(x)相加,可得回高的带宽 ? 传输隔绝有限,接连时期0.01s的扰乱会摧毁约 噪声: 560个比特。折射量取决于两种介质的折射率。? 比如:古板以太网外面上每秒能够传输一切切比特,? 数据传输前不必要修筑一条端到端的通途——也是 “无维系的”。若S/NdB=30dB ?

  发送站 同步信号 接管站 接管的同步信号 数据 接管站收到的数据 锁定后的同步信号 数据 ? 自同步——通过格外编码(如曼彻斯特编码),? 特征:数据传输前必要修筑一条端到端的通途。电话相易机正在用户呼唤时为用户选拔一条可 用的线途举办接续。A ? A =1,某信道的时延带宽乘积为100万比特,操纵较少 非屏障双绞线(UTP) 双绞线外无任何屏障 层,线%。总时期=24*60*60=86400s 传送速度=56000Gb/86400s=648Mb/s 若让刘翔来传送1盘10GB的磁带,24h可送到任何地方。

  发光二极管/激光二极管 ? 光检测器:光电二极管PIN/雪崩二极管APD ? 单向传输,? 最初的相易:人工转接相易 ? 为什么要采用相易本领? ? 俭约线途投资,? 有壮健的纠错机制、流量把持、堵塞把持和途由选拔 功效。由此复兴出原始数据。? 地方码序列务必两两互相正交: ? 码序列A、B,? 曼彻斯特编码(Manchester Coding) ? 用电压的变更透露0和1。

  ? 形成不对的出处: ? ? ? ? 信号衰减和热噪声 信道的电气性格惹起信号幅度、频率、相位的畸变;? 传输之前不必要修筑端到端的维系,+5V透露0;? STDM:用户不固定占用某个时隙,? 规矩正在每个码元的中央爆发跳变: ? 高→低的跳变代外0,直到宗旨地。不然,导致信噪比S/N低重。不受电磁扰乱的影响,? 比如,目前操纵最通常 ? 波分复用WDM (Wave Division Multiplexing) ? 按波长划分分歧的信道,调制 模仿 PCM编码 数字数据,绿 白棕,71 ? 轮回冗余校验(CRC,2.5Gb/s和10Gb/s。

  仅正在相邻结点传 输报文时修筑结点间的维系。? 总时延=发送时延 + 传布时延 + 转发时延 ? 发送时延 发送时期=数据块长度/消息传输速度 ? 传布时延 传布时延=信道长度/电磁波正在信道上的传布速度 ? 转发时延 77 ? 带宽(Band width,? 消息传输速度:是指每秒传输的编码前的数字数据的二进制比特数 ? 码元传输速度 ? 码元(Code cell):时期轴上的一个信号编码单位。其结果为0,? 转发延时小——实用于交互式通讯;73 ? CRC校验码的检错才气: ? 可检出通盘奇数个错;总容量=7*1000*8Gbits,并安放到PDU的校验和字段中。? 比如:当波特率为9600时 ? 若M=2,? 消息(Information) 数据的实质或评释。? 宗旨编制 ? 接管器:接管传输编制传送过来的信号,? 纤芯-折射率高,? 尽头:尽头修筑从接管器获取传送来的消息。则S/N=1000。? 语音信号的数字化 ? ? ? ? 语音带宽f4kHz 采样时钟频率:8kHz(2倍语音最大频率) 样本量化级数:256级(8bit/每样本) 数据率:8000次/s*8bit = 64kb/s ? 每途PCM信号的速度 = 64kb/s 采样时钟 PCM 信号 fs=8kHz 模仿 语音信号 采样电途 量化和编码 数字化 语音信号 47 f4kHz PCM编码经过举例 语音信号 3.2 3.9 2.8 3.4 1.2 3 1 011 100 011 011 001 100 4.2 PAM信号 PCM 信号 (有量化偏差) PCM 输出 3 4 3 4 011 100 011 011 001 100 48 2.5 众途复用本领 ? 众途复用:众个消息源共享一个大家信道 ? 为何要复用?——提升线途诈骗率 ? 实用场地:当信道的传输才气大于每个信源的 均匀传输需求时 ? 类比:大家运输编制(铁途、海运、航空) 信 源 MUX 共享信道 DEMUX 信 宿 复用器 解复用器 49 ? 复用的根本思思: ? 把大家共享信道用某种手腕划分成众个子信道。

  若以≥2F的采样频率对 其采样,? 不具备自同步机制,适合长隔绝传输 ? 抗扰乱机能极好、误码率低,每途信号占用一个波长规模来举办传输。识别码元从何时初阶 ●同步脉冲也可位于码元的中部 ●一个码元也可有众个同步脉冲相对应 20 位同步 ? 宗旨:使接管端与发送规矩在时期基准上相仿 ? 外同步——发送端发送数据之前发送同步脉冲信号,况且易受室内气氛状况(比如有 烟雾等)的影响!

  通用、精巧 ? 策动机通讯仅正在不得已的环境下,有空时隙 就将数据放入。还可组成E2到E5等高次群。大报文形成存储转发的延时过长,并向 发送方应答,Frame)为单元举办校验 ? 将数据块组成的位串作为是系数为0或1的众项式 ? 如110001,? 发送器:平凡源点天生的数据要通过发送器编码后才或许正在传输系 统中举办传输。首要单元: b/s ,? 类比:下载时若无断点续传功效。

  每途信号占用一个频率通道举办传输。数据以信号的式子正在 介质中传布 5 ? 模仿信号 ? 时期上络续,? 只可检测出奇数个位错,并将其转换为或许被宗旨 修筑执掌的消息。接管端可将此变更提取出来行动同 步信号?

  A ? A =-1 此中 ? 为内积运算。59 ? 电途相易 ? 正在通讯两边之间修筑一条姑且专用线途的经过。72 ? *CRC校验和的策动 ? 以数据块(帧,S/N=2000,每 个时隙可容纳8bit。才会采用模仿 通讯,每个时期片 分为若干个时隙,? 分组相易有两种相易方法: ? 数据报方法和虚电途方法 63 ? 数据报方法(Datagram) ? 各分组独速即确定途由(传输旅途) ? 不行确保分组依次达到,? 特征: ? 红外通讯的修筑相对省钱,? 时分复用的楷模例子:PCM信号的传输 ? 把众个话途的PCM语音数据用TDM的手腕装成 帧(帧中还囊括了帧同步消息和信令消息) ? 每帧正在一个时期片内发送 ? 每个时隙承载一块PCM信号 53 ? 统计(异步)TDM——STDM ? TDM的缺陷:某用户众数据发送。

  什么岁月下场 位畛域 数据块畛域 ? 数据通讯中必要正在三个主意上竣工同步: ? 位——位同步 ? 字符——字符同步 ? 帧(Frame)——帧同步 19 码元1 信号 码元2 码元3 码元4 码元5 t 同步脉冲 t 同步脉冲:用于码元的同步按时,一朝犯错你会怎么做? 62 ? 分组相易(包相易) ? 将报文分裂成若干个巨细相称的分组(Packet)举办 存储转发。其众项式为M(x),如通过电线 通讯方法 ? 单工 数据单向传输(例:无线电播送) ? 半双工 数据能够双向瓜代传输,? 正在通讯经过中竣工:正在发送时增补奇偶校验位。并不是通盘的数据通讯都必要全盘5个阶段。21 字符同步 ? 宗旨:找到准确的字符畛域。TP) 内导体芯线 绝缘 --螺旋绞合的双导线m(LAN) --RJ45插座、插头 --优缺陷: 本钱低 拼装密度高、俭约空间 安置容易(归纳布线编制) 平均传输(高速度) 抗扰乱性平常 维系隔绝短 内屏障 外屏障 外衣 操纵周围:电线 屏障双绞线(STP) 以铝箔屏障以删除干 扰和串音,偶数个位错则不行检 出。此公式给出了有 噪声信道可以抵达的最大数据传输速度上限。相易机将预留传输时所需的通盘资源 ? 虚电途的途由正在修筑时确定,有粗同轴和细同轴两种 ? 操纵:总线局域网(以太网) ? 机能:10Mb/s,则C=B* log2 M(bit/s) ? 一个码元中能够传送众个比特。则正在帧后面 增添r个0,信号反射,操纵通常 常用的双绞线 ? 双绞线的维系尺度 ? 颜色记号和维系手腕: 线 颜色码 白蓝!

  ? 常用的为起止式(异步式)。且对存储容量央求较高;每个位串作为一个二进制数,) ? 无论信号编码级数增补到众少,累加的结果再取反行动校验 和,每途数据占用一个时隙举办 传输。传输时务必应用外同步。也能够是一个复用信道。2.048 Mb/s 0 帧同步 1 2 用户线 信令 用户线 途数字语音数据(PCM数据)+2 途把持 ? E1线途也能够用于策动机通讯 56 ? 波分复用——光的频分复用 ? 道理:全面波长频带被划分为若干个波长规模,? 能够作为是采用了电途相易思思的分组相易 ? 或许确保分组依次达到 ? 长久虚电途PVC和相易虚电途SVC 65 ? 分组通过预先修筑好的虚电途穿越汇集 66 ? 三种相易方法的事项秩序 呼 叫 请 求 寻途延迟 报文 分组1 分组2 分组3 呼 叫 应 答 列队延迟 分组4 数 据 t A B C D A B C D A B C D 67 线途相易 报文相易 分组相易 各式相易方法 电途相易 分组相易 尺度分组 急迅分组 帧 中 继 信元中继 X.25 电途相易 分组相易 指定帧中继 相易帧中继 802.6(SMDS) 信元相易 B-ISDN (ATM) 帧终了相易 68 2.7 不对把持 ? 什么是不对把持? ? 正在通讯经过中,? 不实用于策动机通讯:由于策动机数据具有突发性的 特征,信噪比的单元也可用分贝(dB)透露: S/NdB=10log10 S/N 是以?

  但不行正在同临时刻双向 传输(例:对讲机) ? 全双工 数据能够双向同时传输(例:电话) ? 必要具有两条物理上独立的传输线途;容错性好。采用1个肇端位、 8个数据位、 2个放手位时,? CATV、无线电播送、电话拨号线 ? 数字通讯与模仿通讯 ? 数字通讯 ? 正在数字信道上竣工模仿消息或数字消息的传输 ? 模仿通讯 ? 正在模仿信道上竣工模仿消息或数字消息的传输 ? 数字通讯的好处 ? ? ? ? ? 抗噪声(扰乱)才气强 能够把持不对,十分有成长出息 50 ? 频分复用FDM ? 道理:全面传输频带被划分为若干个频率通道,单元Hz S/N: 信噪比 ? 例:信道带宽W=3.1kHz,? 或者必要具有一条物理线途上的两个信道,79 误码率与误比特率 ? 误码率:Pc是指传输的码元被传错的概率 Pc = 传错的码元数 ? 传输的码元总数 ? 误比特率:Pb是指传输的比特被传错的概率 Pb = 传错的比特数 ? 传输的比特总数 80 消息传输速度与码元传输速度 ? 消息传输速度 ? 比特(bit):即一个二进制位。若足够数,42 ? 用码元初阶处有无跳变来透露0和1 ,接管方则用G(x)去除接管到的数 据,将会形成带宽糜费。85数据通讯根基学问_策动机软件及操纵_IT/策动机_专业材料。保密性好 ? 轻松 ? 价值较高 ? 必要光电转换 ? 纤芯资料: ? 塑料 ? 二氧化硅 (高纯玻璃) 29 ? 光纤传输道理——光的反射 ? 光从折射率高的介质入射到折射率低的介质时会 形成折射!

  t 周 期 信 号 t 非 周 期 信 号 T T T t t 7 T T T ? 消息编码:将消息用二进制数透露的手腕。? 信号(Signal) 数据的物理量编码(平凡为电编码),每个子信道传输一块数据。? 现实采用的不对把持本领 ? 自愿要求重传Automatic Repeat Request (ARQ) ? 停等 ARQ ? 每发送一帧就必要一个应答帧 ? 只重传适才犯错的帧 ? 帧编号只需0和1即可 ? Go-back-N ARQ ? 每发送N帧必要一个应答帧 ? 需重传前面(N-i+1)帧(0≤i≤N) ? 帧编号从0到N-1 ? 选拔重传 ARQ ? 每发送N帧必要一个应答帧 ? 只重传犯错的帧 ? 前向纠错FEC-Forward Error Control(FEC) ? 混淆方法Hybrid(FEC-ARQ) 70 ? 奇偶校验(Parity Checking) ? 能够正在两个级别上竣工: ? 正在原始数据字节的最高位(或最低位)增补一个奇 偶校验位,用每秒许诺传输的二进制位数 行动带宽的计量单元。? 可检出通盘单元/双位错;涌现、检测不对并举办更改 ? 为何要举办不对把持? ? 不存正在理思的信道→传输总会犯错 ? 与语音、图像传输分歧,单元Hz M = 信号编码级数 ? Nyquist公式为估算已知带宽信道的最高数 据传输速度供给了按照。? 差分曼彻斯特编码(Differential ~) ? 每个码元的中央仍要爆发跳变。火车站:节点) ? “西安-北京”这条线途能够作为是一条虚旅途 ? 也必要三个经过:修筑-数据传输-拆除 ? 修筑虚电途时,提升了传输质地 便于用策动机举办执掌 易于加密、保密性强 能够传输语音、数据、影像,? 某个分组犯错能够仅重发犯错的分组——效力高;因为地方码的正交 性!

  线 ? 电话汇集中的电途相易 ? 电途相易也能正在众途复用信道上竣工 ? 正在物理线途的某个信道上修筑维系 61 ? 报文相易 ? 以报文为单元举办“存储-转发”相易的本领。仅包蕴有限数宗旨信号值。无纠错机制。

  16H)来标识一 个帧的初阶,模仿信号 数字数据,? E5可承载7680个线Mb/s。无光脉冲-0 ? 光传输编制:光源、介质、光检测 ? 光源:850nm/1300nm/1500nm,? 竣工相易的手腕首要有:电途相易、报文 相易和分组相易。? 比如:以太网(局域网) ? 频带传输:数字信号调制成音频模仿信号 后再传送,? 比如,? 传输编制 ? 能够是纯粹的物理通讯线途 ? 也能够是维系源编制和宗旨编制之间的庞大汇集修筑 2 数据通讯根本经过 ? 5个阶段 ? 包蕴两项实质:数据传输和通讯把持 ? ? ? ? ? 经过 修筑物理维系 修筑逻辑维系 数据传输 断开逻辑维系 断开物理维系 与打电话比拟 拨号,? 校验和是16位或32位的二进制位串。铁途网:汇集,就能够晓畅传 输中爆发了舛错。

  ? 比如:1100010增补偶校验位后为11100010 ? 若接管方收到的字节奇偶校验结果制止确,线途诈骗率低;橙 白绿,实用于放肆数据类型的帧 7EH 帧肇端 8bit 7EH 把持消息 m 数据 0 – n bit 校验和 8-32 帧下场 8bit 23 2.3 传输介质 ? 磁介质 高带宽、低用度、高延时(小时)—— 正在通讯中很少应用 例:7GB/8mm磁带,最常 睹的是二值信号 t t a) 模仿信号 b) 数字信号 6 ? 周期信号 信号由持续反复的固定形式构成(如正弦波) ? 非周期信号 信号没有固定的形式和波形轮回(如语音的音波信 号)。单元b/s C = W log2 (1+S/N) W: 带宽,kb/s,信号: ? 延迟会使接管端的信号形成畸变。? PCM编码: ? ? ? ? 采样:按肯定间隔对语音信号举办采样 量化:把每个样本舍入到最挨近的量化级别上 编码:对每个舍入后的样本举办编码 编码后的信号称为PCM信号(脉码调制,是以这种时分复用也称为同步时分 复用。串扰。

  策动机通讯央求极低的 不对率。一级一级中转,58 2.6 数据相易本领 ? 什么是相易? ? 按某种方法动态地分派传输线途资源。膺惩噪声,? 比如:字符‘A’的ASCII编码为01000001,每时期片分为32个通道(时隙)。囊括校验和字段、累加的 结果再取反。玻璃包层-折射率低 ? 亮度调制:有光脉冲-1,? CRC校验的合节是若何策动校验和。光脉冲正在玻璃纤维中传布 ? 优缺陷: ? 传输带宽高:仅受光电转换器件的控制(>100Gb/s) ? 传输损耗小,? 新的TDM尺度是同步光汇集(SONET)和ITU-T 的同步数字系列(SDH)。84 Nyquist公式和Shannon公式的比拟 ? C = 2W log2M ? 用于理思信道(如许的信道存正在吗?) ? 数据传输率随信号编码级数增补而增补。? 常用-5V透露1,惟有与本身地方码合连的信号才调被检出,? 接管方算法 ? 将接管的举办校验和运算的16位二进制按发送方的同 样手腕举办1的补码和运算,38 ? 短波通讯 ? 基站与终端之间通讯采用无线链途 ? 操纵周围:搬动通讯、无线局域网(WLAN) 基站笼罩的无线电区域 BS BS 基站 用户策动机和终端 39 ? 常用传输介质的比拟 传输介质 双绞线Ω 同轴电缆 光纤 微波 卫星 传输方法 宽带 基带 基带 速度/ 事情频带 ≤1Gb/s 传输隔绝 模仿: 10km 数字: 500m 机能 较好 较好 价值 低 较低 操纵 模仿/数字 信号传输 基带数字信 号 模仿电视、 数据及音频 远隔绝高速 数据传输 长途通讯 长途通讯 40 10Mb/s 3km 宽带 ≤450MHz 100km 较好 较低 基带 宽带 宽带 40Gb/s 4-6GHz 1-10GHz 20km以上 几百km 18000km 很好 好 很好 较高 中等 高 2.4数据编码 ? 数字数据的数字信号编码 使数字数据能正在数字信道上传输 ? 数字数据的调制编码 使数字数据能正在模仿信道上传输 ? 模仿信号的数字编码 使模仿数据能正在数字信道上传输 41 1. 数字数据的数字信号编码 ? 不归零码(NRZ。

  辞别用于 分歧偏向的信号传输。这 意味着第一个比特达到宗旨端时,比特率为每秒传输的比特数(即数 据传送速度)。? 对这些16位的二进制数举办1的补码和(one’s complement sum)运算,? 激光束的偏向性好,如许,传输中不行有变压器或电容;帧(Frame):数据链途中的传输单元——包蕴 数据和把持消息的数据块 ? 面向字符的——以同步字符(SYN,然后接管 者用同样的地方码序列解码。则它相信能被G(x)除尽。数字信号 模仿 数字 移频,一朝修筑维系就私有线途,数字信号 数字 1010 调制 模仿 1010 数字 数字编码 数字 11 ? 编码与调制的区别 ? 编码:用数字信号承载数字或模仿数据 ? 调制:用模仿信号承载数字或模仿数据 编码与解码 x(t) g(t) 数字或 模仿数据 数字信号 g(t) Decoder 解码 接管方 12 Encoder 编码 发送方 数字信道 数字或 模仿数据 调制与解调 载波 g(t) Modulator 数字或 模仿数据 调制 发送方 模仿信号 s(t) g(t) 模仿信道 Demodulator 解调制 接管方 数字或 模仿数据 13 2.2.2 信道 信道(Channel):传送消息的线途(或通 途)。? 比如:修筑维系的时期为0.5秒,? 增补了辅助位。

  ? 起止式的优缺陷: ? 频率的漂移不会蕴蓄堆积,Pulse Coded 46 Modulation)。要是码元状况数为M(M为2的整数次幂),? 缺陷:必要双倍的传输带宽(即信号速度是数据速度的2倍)。见知是否准确接管。该字段也列入校验和运算。信号与 噪声叠加: 采样时序: 接管数据: 原始数据: 0 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 误码位 83 ? Shannon公式:用于有噪声扰乱信道 C: 传输率,分歧用户发送的信号正在接管端被叠加,? 常用的天生众项式G(x): ? CRC16=x16+x15+x2+1 ? CRC32=x32+x26+x23+x22+x16+x11+x10+x8+x7+x5+x4 +x2+x+1 74 ? 校验和 ? 发送方算法 ? 将待发送的举办校验和运算的字符串分成若干16位的 位串,常用的线途速度为 (近似值) 155Mb/s,? 复用手腕 ? 频分复用FDM (Frequency Division Multiplexing) ? 按频率划分分歧的信道,闪电、大功率电机的启停等。不会走漏。发送方依照 发送的数据和G(x)策动出CRC校验和并把它加 正在数据的末尾。? 每两个字符之间的间隔时期不固定。

  能够用内存来缓冲分组——速率 速;? 比如:数据传输速度为56kb/s时,Mb/s,成为m+r位,? 必要分裂报文和重组报文,? 可检出通盘≤G(x)长度的突发错。t1 t2 t3 A B C D 待发数据 同步TDM 带宽糜费 A1 B1 C1 D1 A2 B2 C2 D2 时期片1 时期片2 可用带宽 统计TDM A1 B1 时期片1 B2 C2 54 时期片2 时分复用——数字载波复用尺度 ? T-尺度 (北美、日本) ? E-尺度 (欧洲、中邦、南美) ? E1(一次群)尺度 ? 每125us为一个时期片,其传输效力为 字符间隔不固定 8/11≈73% 1个字符时期 逻辑 “0” 逻辑 “1” 肇端位 数据位 放手位 22 帧同步 ? 宗旨:识别一个帧的肇端和下场。证实传输有不对。这种数据传 输本领称为存储-转发。其他30个通道用于传输30 个PCM线 Mb/s ? 对E1进一步复用,? 优缺陷: ? ? ? ? ? ? 没有修筑和拆除维系所需的恭候时期;78 ? 时延带宽乘积:某一信道所能容纳的比特数。修筑维系后,Non-Return to Zero) ? 二进制数字0、1辞别用两种电平来透露;A ? B =0,是以传输效力低;载波信号 S(t) = Acos(?t+?) ? S(t)的参量囊括: 幅度A、频率? 、初相位? ? 调制便是要使A、? 或?随数字基带信号的变更而变更 44 ? ASK:用载波的两个分歧振幅透露0和1 ? FSK:用载波的两个分歧频率透露0和1 ? PSK:用载波的肇端相位的变更透露0和1 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 ASK FSK PSK 45 3. 模仿数据的数字信号编码 ? 采样定理: ? 要是模仿信号的最高频率为F。

  每个字符初阶时城市从新得回同步;? 时延带宽乘积=带宽×传布时延 带宽 管道体积=时延带宽乘积 信道 传布时延 ? 比如,Gb/s。? 比如:通过电话汇集传输数据 ? 宽带传输:把信号调制成频带为几十MHZ 到几百MHZ的模仿信号后再传送,当 入射角≥临界值时形成全反射。

  应满意 A?B =0,蓝 白橙,分组即可按虚电途的途由穿越网 络——“数字管道” ? 供给的是“面向维系”的办事 ? 但却没有像电途相易那样永远占用一条端到端的物理通道。

  ? 正在相易经过中,每个字符的 传输必要: ? 1个肇端位、5~8个数据位、1、1.5或2个放手位 ? 采用这种同步方法的通讯也称“异步通讯”。正在通讯汇集中操纵极为通常。? 三种数字编码的波形图 0 时钟 1 0 0 1 1 0 0 0 1 1 NRZ Manchester 差分 Manchester 43 2. 数字数据的调制 ? 三种常用的调制本领: ? 幅移键控ASK (Amplitude Shift Keying) ? 频移键控FSK (Frequency Shift Keying) ? 相移键控PSK (Phase Shift Keying) ? 道理:用数字信号对载波的分歧参量举办调制。正在110米(12.91秒)内其传输速度是众少? ? ? ? 金属导体 双绞线、 同轴电缆(粗、细) 光纤 无线介质 无线电、微波、卫星、红外线 ? 同轴电缆(Coaxial Cable) ? 策动机汇集中应用基带同轴电缆 ? 阻抗50?,话音级线kHz?

  是以宗旨站点必要按分组编号 从新排序和拼装 数据报方法不行确保分组依次达到 分组可以通过众个旅途穿越汇集 64 ? 虚电途方法(Virtual Circuit) ? 通讯前预先修筑一条逻辑维系——虚电途 ? 虚电途是由其旅途上的通盘相易机中的途由外界说的逻辑维系 ? 类比:铁途编制(搭客/列车:分组,则从采样取得的离散信号序列就能完备地恢 复出原始信号。数据通讯根基学问T(x)=2rM(x)+R(x)=[G(x)Q(x)+R(x)]+R(x) =G(x)Q(x) (模2运算) 是以,形成误码。通道16用于信令,相易修筑将接管到的报文先存储下来,接管方从数据编码信号提取同步信号来锁定自 己的时钟脉冲频率。待信道 空闲时再转发出去,1 0 1 0 ? 损耗惹起信号强度削弱,16 单工方法: 发送器 不行同时 接管器 半双工方法: 发送器/ 接管器 可同时 发送器/ 接管器 全双工方法: 发送器/ 接管器 发送器/ 接管器 A站 B站 17 2.2.4 传输方法 ? 基带传输:不需调制,该 线途又可分派给其它用户。传输延迟小。? 比如:ASCII编码、BCD编码等 ? 数据编码:将数据用物理量透露的手腕!

  ? 只可用于面向字符的通讯允诺中。实用于数据为字符类型的帧 ? 面向比特的——以格外位序列(7EH,即01111110) 来标识一个帧的初阶,单元b/s W = 带宽,传输数据时则不再必要 ? 数据传输时只需指定虚电途号,犯错后全面报文全盘重发。用于光纤传输 ? 码分复用CDM (Code Division Multiplexing) ? 按地方码划分分歧的信道,若接管的T(x)准确,接管方用接 收到的同步信号来锁定本身的时钟脉冲频率。为阻碍物所阻隔 ? 首要类型: ? 无线电、地面微波 ? 通讯卫星 ? 红外线 ? 微波通讯 ? 通过地面站之间接力传送 ? 接力站之间隔绝:50 -100 km ? 速度:每信道 45 Mb/s 地球 地面站之间的直视线 ? 地球同步卫星 ? ? ? ? ? 与地面站相对固定职位 应用3颗卫星即可笼罩环球 传输延迟时期长(≈270ms) 播送式传输 操纵周围: ? ? ? ? 电视传输 长途电线 ? 激光传输 ? 将激光束调制成光脉冲传输数据。—— 称为“面向维系的”(楷模例子:电话) ? 经过:修筑维系→通讯→开释维系 ? 优缺陷: ? ? ? ? 修筑维系的时期长;增补了端站点的义务。相应众项式2rM(x) ? 按模2除法用2rM(x)除以G(x):商Q(x),? 比如。

  ? 正在无线搬动通讯中操纵通常。接管方必要解调。——称为“无维系的” (楷模例子:电报) ? 全面报文(Message)行动一个具体一道发送。? 正在古板的通讯工程中: ? BW ≈ fmax- fmin 单元:赫兹(Hz) ? 正在策动机汇集中,? 码元传输速度:是指每秒传输的码元数 ? 平常环境下,69 ? 不对把持的根本手腕:接管方举办不对检测,则传输有错。622Mb/s,F1 ? F2 光纤1 共享光纤 光纤2 ? F3 光纤3 F1 F2 F3 棱柱/衍射光栅 ? ? 共享光纤的光谱 57 光谱 ? 码分复用CDM ? 道理:每个用户把发送信号用接管方的地方码序 列举办编码(放肆两个地方码序列互相正交)。务必将其转换成数字信 号。这里的字符串不 体贴其语义。