Lizq98xzcat.edu.cn,1,第2章 数据通信基础,本章要点： 了解数据通信的基本概念和主要技术指标 了解数据通信系统的组成 掌握数字和模拟数据的编码和调制方法 了解数据并行和串行传输方式 掌握同步和异步传输技术 掌握FDM、TDM和WDM三种多路复用技术及适应场合 了解有线传输介质和无线传输技术,Lizq98xzcat.edu.cn,2,第2章 数据通信基础,目 录 2.1 数据通信的基本概念 2.2 数据编码和调制 2.3 数据传输方式 2.4 同步传输和异步传输 2.5 多路复用技术 2.6 传输介质,Lizq98xzcat.edu.cn,3,2.1 数据通信的基本概念,2.1.1 数据通信基本概念,1. 数据 分为模拟数据和数字数据两种。2. 信息 以某种格式组织起来的数据。3. 信号 是数据的具体物理表现。分为模拟信号和数字信号两种，如图所示。,Lizq98xzcat.edu.cn,4,2.1 数据通信的基本概念,2.1.1 数据通信基本概念,4. 信道 传输信息时信号沿发送端到接收端的通路。5. 通信和数据通信 通信是信息的传输与交换。数据通信是以传送数据为业务的通信。6. 数据通信网 是数据通信系统的网络形式 。7. 码元和码字 码元是一个信号编码单元。码字由若干码元组成的字符串序列。8. 数据分组 把较大的数据块分成较小的数据段。不同的网络或层中，分组名称也不同，如 帧(frame)、信元(cell)、IP数据报等。通常数据 分组也称为数据包。,Lizq98xzcat.edu.cn,5,2.1 数据通信的基本概念,2.1.2 数据通信的主要技术指标,1. 比特(bit)率S指单位时间内所传送的二进位序列的位（bit）数，是度量通信系统每秒传送的信息量。用每秒比特数（bit/s或bps）表示 。常用的单位换算关系式如下：1Kbps=1024bps；1Mbps=1024Kbps；1Gbps=1024Mbps 2. 波特(Baud)率B指数字信号经过调制后的传输速率，或者是说每秒传输的脉冲（波形）信号个数（通过信道传输的码元数）。B=1/T；其中，T为每个脉冲（波形）信号的持续时间，单位为秒。 比特率和波特率的关系：S=B*log 2 n 3. 误码率Pe 指数据位被传错的概率，也称出错率。Pe=Ne/N；N 为传输的码元总数，Ne为接收码元中被传错的码元数。,Lizq98xzcat.edu.cn,6,2.1 数据通信的基本概念,2.1.2 数据通信的主要技术指标,4. 信道容量 指物理信道能达到的最大传输能力，用比特率S表示。 。5. 带宽（Bandwidth） 指信道所能传送的信号的频率宽度，也就是可传送信号的最高频率与最低频率之差，单位是Hz（赫）、kHz（千赫）、MHz（兆赫）。 6. 带宽、数据传输速率和信道容量的区别 7. 延迟、抖动、呑吐量和丢包率。,Lizq98xzcat.edu.cn,7,2.1 数据通信的基本概念,2.1.3 数据通信系统 1. 数据通信系统基本模型,2. 模拟通信系统和数字通信系统 数字通信系统是比模拟通信系统费用低，抗干扰能力强，不易失真；但数字信号比模拟信号易衰减；模拟信号比数字信号传输距离要远。 3. 信号衰减的克服 数字信号衰减的克服办法是使用中继器，把数字信号“0”、“1”整形恢复为标准电平后继续传输。,Lizq98xzcat.edu.cn,8,2.2 数据编码和调制,2.2.1 数字数据的数字信号编码,2双极性不归零码 (BNRZ) 用正电平和负电平分别表示二进制数据的1和0，正和负的幅值相等 。,1. 单极性不归零编码 (NRZ) 单极性不归零编码只使用一个电压值，用高电平表示1，没电压表示0。,Lizq98xzcat.edu.cn,9,2.2 数据编码和调制,2.2.1 数字数据的数字信号编码,3双极性归零编码（BRZ） 使用了正、负和零三个电平，信号本身携带同步信息，解决了同步问题。缺点是编码一个比特，需要两次信号变化，增加了占用带宽，且线路上的平均电压值还不为零。,Lizq98xzcat.edu.cn,10,2.2 数据编码和调制,2.2.1 数字数据的数字信号编码,4. 双相位编码(biphase encoding) 信号在每个比特内部的中间发生改变，但不归零而是将电压变为相反。 曼彻斯特编码（Manchester encoding） 差分曼彻斯特编码（differential Manchester encoding）,Lizq98xzcat.edu.cn,11,2.2 数据编码和调制,2.2.2 模拟数据的数字信号编码 1. 脉冲振幅调制（PAM）,对原始的模拟信号每间隔一个相等的时间进行采样一次,2. 脉码调制（PCM）,将PAM所产生的采样结果修改成完全数字化的信号。,3. 采样频率 是原始的有效信号中最高频率分量或其带宽的倍。,Lizq98xzcat.edu.cn,12,2.2 数据编码和调制,2.2.3 数字数据的模拟调制 1.幅移键控法（ASK）,2.频移键控法（FSK）,3.相移健控法（PSK）,4.正交调幅（QAM）,(a)3振幅，12相位 (b)4振幅，8相位 (c)2振幅，8相位,Lizq98xzcat.edu.cn,13,2.2 数据编码和调制,2.2.4 模拟数据的模拟调制 1.调幅,2.调频,3.调相,在调相传输技术中，原始模拟载波信号的相位随调制信号电压（振幅）的改变而调整，振幅和频率，保持不变。调相技术和调频技术的分析类似。,Lizq98xzcat.edu.cn,14,2.3 数据传输方式,2.3.1 并行传输,l 概念 并行传输是指数据以成组方式在多个并行的信道上同时传输，相应地需要若干根传输线。一般用于计算机内部或近距离设备的数据传输，如计算机和打印机之间的通信，一次传送一个字节的信号，所以传输信道需要根数据线，同时还需要其它的控制信号线。l 优缺点并行传输优点是速度快，缺点是费用高。因为并行传输需要一组传输线，所以并行传输一般用在短距离范围且传输速度要求高的场合。,Lizq98xzcat.edu.cn,15,2.3 数据传输方式,2.3.2 串行传输,串行传输是指数据在信道上一位一位的逐个传输，从发送端到接收端只需一根传输线，成本少，易于实现，是计算机网络中普遍采用的传输方式。数据通信采用串行传输方式时，发送端需要通过并/ 串转换装置将并行数据位流变为串行数据位流，然后送到信道上传输，在接收端再通过串/并转换， 还原成位并行数据流。PC机和外界进行串行通信是通过串行端口（COM）完成的。 串行传输可以用两种方式进行：l 同步传输l 异步传输（下一节介绍）,Lizq98xzcat.edu.cn,16,2.3 数据传输方式,2.3.2 串行传输,串行信号在传输线上的传送方向有以下三种方式：1.单工通信（双线制）单工（simplex）通信只允许传送的信息始终向一个方向流动。实际应用中，单工通信的信道采用双线制。例如，广播、电视系统；BP机；道路交通单行道。2.半双工通信（双线制开关）半双工（half duplex）通信允许信息流向两个方向的都可传输，但同一时刻只能朝一个方向传输。例如，无线电对讲机就是半双工通信。 3.全双工通信（四线制） 全双工（full duplex）通信是指在同一时刻，能同时进行双向通信。例如，常用的电话系统就是全双工通信。,Lizq98xzcat.edu.cn,17,2.4 同步传输和异步传输,2.4.1 同步传输,同步传输方式传输时是将一个大的数据块一起发送。传输时，需要在数据块前放上两个或以上的同步信号字符SYN，在数据块结束加上后同步信号。同步传输线路利用率高，多用于字符信息块的高速传送。但这种方式收发双方控制复杂。,2.4.2 异步传输,异步传输也叫做起止式传输，它以字符为单位，在每个字符前增加一个起始位，字符代码后增加、1.5、位停止位。它允许码字之间存在不确定的空闲时间。异步传输设备简单，费用不高，但速率较低。,Lizq98xzcat.edu.cn,18,2.5 多路复用技术,2.5.1 频分多路复用技术（FDM）,FDM把信道的频谱分割成若干个互不重叠的子信道，各相邻子信道间留有保护带，每个子信道传送一路信号,2.5.2 时分多路复用（TDM）,TDM将物理信道按时间分成许多等长的时间片，轮流、交替地分配给多路信源。分为同步和异步TDM两种。,Lizq98xzcat.edu.cn,19,2.5 多路复用技术,2.5.3 波分多路复用(WDM),WDM的原理同FDM相似，用于光纤通信。光信号用波长而不是频率来表示所使用的光载波。WDM和FDM不同之处是光波频率很高。密集波分多路复用DWDM可在一根光纤上复用80路以上的光信号。,2.5.4 三种复用技术的比较,FDM适合于传输模拟信号，TDM适合于传输数字信号，而WDM传输的是光波信号。TDM和FDM相比，技术上比较复杂，但有抗干扰能力强，可以逐级再生整形，避免干扰的积累等优点，而且数字信号较容易实现自动转换，易于集成化。计算机通信中广泛使用TDM和WDM。,Lizq98xzcat.edu.cn,20,2.6 传输介质,2.6.1 有线传输媒体,1. 双绞线(TP) 分为非屏蔽双绞线UTP 和屏蔽双绞线STP两种。,Lizq98xzcat.edu.cn,21,2.6 传输介质,2.6.1 有线传输媒体,3.光纤光纤通信是利用光纤传递光脉冲信号实现的。,1. 双绞线(TP),2. 同轴电缆 同轴电缆具有较高的抗干扰能。以太网使用二种规格：一种是粗缆构建的10Base-5 ，称为标准以太网。另一种是细缆构建的10Base-5，称为廉价以太网。,室外非金属光缆 室外金属光缆,室内单芯单模光缆 室内多芯多模光缆,Lizq98xzcat.edu.cn,22,2.6 传输介质,2.6.2 无线传输 1.无线电波段分配,2.微波通信,3.卫星通信,4.红外通信和激光通信,Lizq98xzcat.edu.cn,23,