數(shù)據(jù)通信技術(shù)課件

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1、數(shù)據(jù)通信技術(shù)問題問題原由原由數(shù)據(jù)通信技術(shù)完成數(shù)據(jù)的編碼、傳輸和處理，為計數(shù)據(jù)通信技術(shù)完成數(shù)據(jù)的編碼、傳輸和處理，為計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用提供必要的技術(shù)支持和可靠的通信算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用提供必要的技術(shù)支持和可靠的通信環(huán)境。那么，它是如何實現(xiàn)這些功能的呢？這就是環(huán)境。那么，它是如何實現(xiàn)這些功能的呢？這就是本章所要討論的問題。本章所要討論的問題。本章重點討論數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)和常用通信信道類型、本章重點討論數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)和常用通信信道類型、數(shù)據(jù)調(diào)制與編碼技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)、多路復(fù)用技數(shù)據(jù)調(diào)制與編碼技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)、多路復(fù)用技術(shù)、數(shù)據(jù)交換技術(shù)和差錯控制等技術(shù)。術(shù)、數(shù)據(jù)交換技術(shù)和差錯控制等技術(shù)。教學(xué)教學(xué)重點重點能力能力

2、要求要求掌握掌握:數(shù)據(jù)通信的基本概念數(shù)據(jù)通信的基本概念,數(shù)據(jù)傳輸與編碼技術(shù)數(shù)據(jù)傳輸與編碼技術(shù).了解：了解：數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的發(fā)展趨勢。數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的發(fā)展趨勢。熟悉熟悉:多路復(fù)用技術(shù)、數(shù)據(jù)交換技術(shù)、差錯控制技多路復(fù)用技術(shù)、數(shù)據(jù)交換技術(shù)、差錯控制技 術(shù)等。術(shù)等。1 數(shù)據(jù)通信的基本概念數(shù)據(jù)通信的基本概念 6 差錯控制技術(shù)差錯控制技術(shù) 5 數(shù)據(jù)交換技術(shù)數(shù)據(jù)交換技術(shù) 4 多路復(fù)用技術(shù)多路復(fù)用技術(shù) 2 數(shù)據(jù)調(diào)制與編碼技術(shù)數(shù)據(jù)調(diào)制與編碼技術(shù)3 數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)本章目錄知識結(jié)構(gòu)數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)通通信信技技術(shù)術(shù)數(shù)據(jù)通信的數(shù)據(jù)通信的基本概念基本概念數(shù)據(jù)交換數(shù)據(jù)交換技術(shù)技術(shù)數(shù)據(jù)傳輸帶寬數(shù)據(jù)傳輸帶寬數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)數(shù)據(jù)傳輸介

3、質(zhì)數(shù)字傳輸?shù)馁|(zhì)量參數(shù)數(shù)字傳輸?shù)馁|(zhì)量參數(shù)多路復(fù)用多路復(fù)用技術(shù)技術(shù)數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)技術(shù)幀中繼交換幀中繼交換分組交換分組交換報文交換報文交換電路交換電路交換數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)信息、數(shù)據(jù)與信號信息、數(shù)據(jù)與信號串行傳輸與并行傳輸串行傳輸與并行傳輸數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的模擬調(diào)制數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的模擬調(diào)制模擬數(shù)據(jù)的模擬調(diào)制模擬數(shù)據(jù)的模擬調(diào)制數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字編碼數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字編碼數(shù)據(jù)調(diào)制與數(shù)據(jù)調(diào)制與編碼技術(shù)編碼技術(shù)頻分多路復(fù)用頻分多路復(fù)用時分多路復(fù)用時分多路復(fù)用單向傳輸與雙向傳輸單向傳輸與雙向傳輸同步傳輸與異步傳輸同步傳輸與異步傳輸模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字編碼模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字編碼密集波分多路復(fù)用密集波分多路復(fù)用碼分多路得用碼分多路得

4、用差錯控制差錯控制技術(shù)技術(shù) 差錯控制方法差錯控制方法差錯檢測方法差錯檢測方法差錯的產(chǎn)生于類型差錯的產(chǎn)生于類型1數(shù)據(jù)通信的基本概念 1 1 1 1、信息信息信息信息 信息泛指那些通過各種方式傳播的信息泛指那些通過各種方式傳播的、可被感受的聲音可被感受的聲音、文文字字、圖像圖像、符號等所表征的某一特定事物的消息符號等所表征的某一特定事物的消息、情報或知識情報或知識。2 2 2 2、數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)是對客觀事物的符號表示，在計算機(jī)科學(xué)中是指所有數(shù)據(jù)是對客觀事物的符號表示，在計算機(jī)科學(xué)中是指所有輸入到計算機(jī)中并被計算機(jī)程序處理的符號的總稱。數(shù)據(jù)分為輸入到計算機(jī)中并被計算機(jī)程序處理的符號的總稱。數(shù)

5、據(jù)分為模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)兩種。模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)兩種。模擬數(shù)據(jù)：模擬數(shù)據(jù)：在時間和幅值取值上都是連續(xù)變化的在時間和幅值取值上都是連續(xù)變化的,例如例如聲音、語音、視頻和動畫片等。模擬數(shù)據(jù)通常用傳感器收集。聲音、語音、視頻和動畫片等。模擬數(shù)據(jù)通常用傳感器收集。數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)：數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)：在時間上是離散的在時間上是離散的,在幅值上是經(jīng)過量話的在幅值上是經(jīng)過量話的,它一般是由它一般是由0、1構(gòu)成的二進(jìn)制代碼組成的數(shù)字序列。構(gòu)成的二進(jìn)制代碼組成的數(shù)字序列。1.1 1.1 信息、數(shù)據(jù)與信號信息、數(shù)據(jù)與信號 3 3 3 3、信號、信號、信號、信號 信號是數(shù)據(jù)的具體物理表現(xiàn)形式，它具有確定的物理描述信號是數(shù)據(jù)的具體物

6、理表現(xiàn)形式，它具有確定的物理描述,如電信號、光信號或磁場強(qiáng)度等。信號分為數(shù)字信號和模擬信如電信號、光信號或磁場強(qiáng)度等。信號分為數(shù)字信號和模擬信號兩種。號兩種。圖圖 2-2 2-2 模擬信號與數(shù)字信號波形模擬信號與數(shù)字信號波形ty（a）連續(xù)的模擬信號ty（b）離散的數(shù)字信號 模擬信號：模擬信號：是一種連續(xù)是一種連續(xù)變化的電脈沖序列，例如電話變化的電脈沖序列，例如電話語音信號、電視信號等，它是語音信號、電視信號等，它是隨時間變化的函數(shù)曲線，如圖隨時間變化的函數(shù)曲線，如圖2-22-2（a a）所示。所示。1.1信息、數(shù)據(jù)與信號信息、數(shù)據(jù)與信號 數(shù)字信號：數(shù)字信號：是離散的不是離散的不連續(xù)的電信號連續(xù)

7、的電信號,通常用通常用“高高”和和“低低”電平脈沖序列組成的編電平脈沖序列組成的編碼來表示數(shù)據(jù)碼來表示數(shù)據(jù),如圖如圖2-2(b)2-2(b)所示所示。1.2數(shù)據(jù)通信系統(tǒng) 1 1 1 1、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu) 任何一個通信系統(tǒng)都可以看作是由發(fā)送設(shè)備、傳輸信道和任何一個通信系統(tǒng)都可以看作是由發(fā)送設(shè)備、傳輸信道和接收設(shè)備三大部分組成。我們把產(chǎn)生和發(fā)送信息的一端稱為信接收設(shè)備三大部分組成。我們把產(chǎn)生和發(fā)送信息的一端稱為信源，把接收信息的一端稱為信宿，把信源傳送到信宿的通信線源，把接收信息的一端稱為信宿，把信源傳送到信宿的通信線路

8、稱為信道。路稱為信道。在實際通信系統(tǒng)中，難免受到外界電磁波等噪音源的干擾在實際通信系統(tǒng)中，難免受到外界電磁波等噪音源的干擾影響。因此，數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)如圖影響。因此，數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)如圖2-32-3所示。所示。圖圖 2-3 2-3 通信系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)通信系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)+噪音噪音噪音源噪音源信信 源源信信 道道信信 宿宿1.2數(shù)據(jù)通信系統(tǒng) 2 2 2 2、數(shù)據(jù)通信類型、數(shù)據(jù)通信類型、數(shù)據(jù)通信類型、數(shù)據(jù)通信類型 在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中，將傳輸模擬信號的系統(tǒng)稱為模擬通信在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中，將傳輸模擬信號的系統(tǒng)稱為模擬通信系統(tǒng)，將傳輸數(shù)字信號的系統(tǒng)稱為數(shù)字通信系統(tǒng)。系統(tǒng)，將傳輸數(shù)字信號的系

9、統(tǒng)稱為數(shù)字通信系統(tǒng)。(1)(1)模擬通信系統(tǒng)：模擬通信系統(tǒng)：普通的電話、廣播、電視等信號都屬普通的電話、廣播、電視等信號都屬于模擬信號于模擬信號,由模擬信號所構(gòu)成的通信系統(tǒng)屬于模擬通信系統(tǒng)由模擬信號所構(gòu)成的通信系統(tǒng)屬于模擬通信系統(tǒng)。模擬通信系統(tǒng)通常由信源、調(diào)制器、信道、解調(diào)器、信宿以及模擬通信系統(tǒng)通常由信源、調(diào)制器、信道、解調(diào)器、信宿以及噪音源組成，其基本結(jié)構(gòu)模型如圖噪音源組成，其基本結(jié)構(gòu)模型如圖2-42-4所示。所示。圖圖 2-4 2-4 模擬通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模擬通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)信信 源源調(diào)制器調(diào)制器解調(diào)器解調(diào)器信信 宿宿信信 道道噪音源噪音源1.2數(shù)據(jù)通信系統(tǒng) (2)(2)數(shù)字通信系統(tǒng)：數(shù)字通信系

10、統(tǒng)：計算機(jī)通信、數(shù)字電話以及數(shù)字電視計算機(jī)通信、數(shù)字電話以及數(shù)字電視等信號都屬于數(shù)字信號，由數(shù)字信號構(gòu)成的通信系統(tǒng)屬于數(shù)字等信號都屬于數(shù)字信號，由數(shù)字信號構(gòu)成的通信系統(tǒng)屬于數(shù)字通信系統(tǒng)通信系統(tǒng)。數(shù)字通信系統(tǒng)通常由信源數(shù)字通信系統(tǒng)通常由信源、編碼器編碼器、信道信道、解碼器、解碼器、信宿以及噪音源組成，其基本結(jié)構(gòu)模型如圖信宿以及噪音源組成，其基本結(jié)構(gòu)模型如圖2-52-5所示。所示。圖 2-5 數(shù)字通信系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)圖圖 2-5 2-5 數(shù)字通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)數(shù)字通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)信信 源源編碼器編碼器解碼器解碼器信信 宿宿信信 道道噪音源噪音源 由于數(shù)字信號不適合遠(yuǎn)距離傳輸，所以在傳輸前將其變?yōu)橛捎跀?shù)字信號不適

11、合遠(yuǎn)距離傳輸，所以在傳輸前將其變?yōu)槟M信號。因此，數(shù)字通信系統(tǒng)通常由信源、信源編碼器、調(diào)模擬信號。因此，數(shù)字通信系統(tǒng)通常由信源、信源編碼器、調(diào)制器、信道、解調(diào)器、信道譯碼器、信源譯碼器、信宿、噪音制器、信道、解調(diào)器、信道譯碼器、信源譯碼器、信宿、噪音源組成，其結(jié)構(gòu)模型如圖源組成，其結(jié)構(gòu)模型如圖2-62-6所示。所示。1.2數(shù)據(jù)通信系統(tǒng) 在數(shù)字通信系統(tǒng)中，調(diào)制器用于將發(fā)送端數(shù)字信號變換成模在數(shù)字通信系統(tǒng)中，調(diào)制器用于將發(fā)送端數(shù)字信號變換成模擬信號；解調(diào)器用于將模擬信號還原成數(shù)字信號。我們將具備調(diào)擬信號；解調(diào)器用于將模擬信號還原成數(shù)字信號。我們將具備調(diào)制與解調(diào)功能的設(shè)備稱為調(diào)制解調(diào)器，它在數(shù)據(jù)通信

12、系統(tǒng)中的連制與解調(diào)功能的設(shè)備稱為調(diào)制解調(diào)器，它在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中的連接如圖接如圖2-72-7所示。所示。圖 2-5 數(shù)字通信系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)信信宿宿噪音源噪音源信信道道編編碼碼器器信信源源譯譯碼碼器器信信源源編編碼碼器器信信源源解解調(diào)調(diào)器器調(diào)調(diào)制制器器信信道道信信道道譯譯碼碼器器圖圖 2-6 數(shù)字通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型數(shù)字通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型1.2數(shù)據(jù)通信系統(tǒng) 以上介紹了數(shù)據(jù)通信技術(shù)的基本概念。事實上，無論是實以上介紹了數(shù)據(jù)通信技術(shù)的基本概念。事實上，無論是實現(xiàn)模擬通信現(xiàn)模擬通信,還是實現(xiàn)數(shù)字通信還是實現(xiàn)數(shù)字通信,都涉及到一系列的技術(shù)問題，都涉及到一系列的技術(shù)問題，包括數(shù)據(jù)調(diào)制與編碼技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)、多路復(fù)

13、用技術(shù)、數(shù)包括數(shù)據(jù)調(diào)制與編碼技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)、多路復(fù)用技術(shù)、數(shù)據(jù)交換技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟铄e檢測與控制技術(shù)等。據(jù)交換技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟铄e檢測與控制技術(shù)等。圖圖 2-7 2-7 調(diào)制解調(diào)器的功能作用調(diào)制解調(diào)器的功能作用電話線電話線電話交換網(wǎng)電話交換網(wǎng)計算機(jī)計算機(jī)Modem電話機(jī)電話機(jī)ModemModem電話機(jī)電話機(jī)計算機(jī)計算機(jī)電話線電話線2數(shù)據(jù)調(diào)制與編碼技術(shù) 在計算機(jī)中的數(shù)據(jù)是用二進(jìn)制在計算機(jī)中的數(shù)據(jù)是用二進(jìn)制0 0、1 1比特序列表示的，在物比特序列表示的，在物理上是用低電平和高電平來呈現(xiàn)的。由于在線路上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)理上是用低電平和高電平來呈現(xiàn)的。由于在線路上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)有模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，因而數(shù)

14、據(jù)傳輸?shù)耐ㄐ判诺烙心M信道有模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，因而數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄐ判诺烙心M信道與數(shù)字信道之分。為了便于不同數(shù)據(jù)在不同的信道中傳輸與數(shù)字信道之分。為了便于不同數(shù)據(jù)在不同的信道中傳輸(適適應(yīng)不同的傳輸特性應(yīng)不同的傳輸特性),),在數(shù)據(jù)送入信道之前必須對其進(jìn)行調(diào)制和在數(shù)據(jù)送入信道之前必須對其進(jìn)行調(diào)制和編碼。在通信系統(tǒng)中編碼。在通信系統(tǒng)中,數(shù)據(jù)的調(diào)制和編碼可分為數(shù)據(jù)的調(diào)制和編碼可分為4 4種基本形式：種基本形式：1數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的模擬調(diào)制數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的模擬調(diào)制2模擬數(shù)據(jù)的模擬調(diào)制模擬數(shù)據(jù)的模擬調(diào)制3數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字編碼數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字編碼4模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字編碼模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字編碼2.1數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的模擬調(diào)制 數(shù)數(shù)字字?jǐn)?shù)數(shù)

15、據(jù)據(jù)的的調(diào)調(diào)制制基基于于調(diào)調(diào)幅幅、調(diào)調(diào)頻頻、調(diào)調(diào)相相3 3種種調(diào)調(diào)制制技技術(shù)術(shù)，分分別別稱稱為為振振幅幅鍵鍵控控、移移頻頻鍵鍵控控和和移移相相鍵鍵控控。圖圖2-102-10顯顯示示了了對對數(shù)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)字?jǐn)?shù)據(jù)“010010010010”進(jìn)行不同調(diào)制方法的波形。進(jìn)行不同調(diào)制方法的波形。圖圖 2-10 2-10 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的調(diào)制原理示意圖數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的調(diào)制原理示意圖2.2模擬數(shù)據(jù)的模擬調(diào)制 對模擬數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬調(diào)制的目的：其一是將低頻信號搬遷對模擬數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬調(diào)制的目的：其一是將低頻信號搬遷到較高的頻帶進(jìn)行傳輸；其二是將模擬信號放大；其三是通過到較高的頻帶進(jìn)行傳輸；其二是將模擬信號放大；其三是通過調(diào)制可以使用

16、頻分多路復(fù)用技術(shù)。模擬數(shù)據(jù)調(diào)制可通過調(diào)幅、調(diào)制可以使用頻分多路復(fù)用技術(shù)。模擬數(shù)據(jù)調(diào)制可通過調(diào)幅、調(diào)頻和調(diào)相調(diào)頻和調(diào)相3 3種方法來實現(xiàn)，如圖種方法來實現(xiàn)，如圖2-112-11所示。所示?；鶐鬏斝盘柣鶐鬏斝盘柛哳l載波信號高頻載波信號(a)a)振幅調(diào)制振幅調(diào)制(b)b)頻率調(diào)制頻率調(diào)制(c)c)相位調(diào)制相位調(diào)制圖圖 2-11 2-11 模擬信號的模擬凋制模擬信號的模擬凋制2.2模擬數(shù)據(jù)的模擬調(diào)制 1 1 1 1、振幅調(diào)制（、振幅調(diào)制（、振幅調(diào)制（、振幅調(diào)制（Amplitude modulationAmplitude modulationAmplitude modulationAmplitude

17、 modulation，AMAMAMAM）振振幅幅調(diào)調(diào)制制是是以以原原來來的的模模擬擬數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)為為調(diào)調(diào)制制信信號號對對載載波波的的幅幅值值按按調(diào)調(diào)制制信信號號的的幅幅值值進(jìn)進(jìn)行行調(diào)調(diào)制制，調(diào)調(diào)制制后后載載波波信信號號的的頻頻率率和和相相位位不變不變,幅值隨調(diào)制信號的幅值變化而變化幅值隨調(diào)制信號的幅值變化而變化,如圖如圖2-11(2-11(a)a)所示。所示。2 2 2 2、頻率調(diào)制（、頻率調(diào)制（、頻率調(diào)制（、頻率調(diào)制（Frequency modulationFrequency modulationFrequency modulationFrequency modulation，F(xiàn)MFMFMFM

18、）頻頻率率調(diào)調(diào)制制是是以以原原來來的的模模擬擬數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)為為調(diào)調(diào)制制信信號號,對對載載波波的的頻頻率率按按調(diào)調(diào)制制信信號號的的頻頻率率進(jìn)進(jìn)行行調(diào)調(diào)制制,調(diào)調(diào)制制后后載載波波信信號號的的相相位位和和幅幅值值不不變變，頻率隨調(diào)制信號的幅值變化而變化，如圖頻率隨調(diào)制信號的幅值變化而變化，如圖2-11(2-11(b)b)所示。所示。3 3 3 3、相位調(diào)制（、相位調(diào)制（、相位調(diào)制（、相位調(diào)制（Phase modulationPhase modulationPhase modulationPhase modulation，PMPMPMPM）相相位位調(diào)調(diào)制制是是以以原原來來的的模模擬擬數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)為為調(diào)調(diào)制制信

19、信號號,對對載載波波的的相相位位按按調(diào)調(diào)制制信信號號的的相相位位進(jìn)進(jìn)行行調(diào)調(diào)制制，調(diào)調(diào)制制后后載載波波信信號號的的頻頻率率和和幅幅值值不變不變,相位隨調(diào)制信號的幅值變化而變化相位隨調(diào)制信號的幅值變化而變化,如圖如圖2-11(2-11(c)c)所示。所示。2.3數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字編碼 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字編碼就是如何把數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)用物理信號的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字編碼就是如何把數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)用物理信號的波形表示，是用高低電平的不同組合來表示二進(jìn)制的方法。波形表示，是用高低電平的不同組合來表示二進(jìn)制的方法。常用的編碼方式主要有常用的編碼方式主要有3 3種種：不歸零編碼不歸零編碼、曼徹斯特編碼曼徹斯特編碼和差分曼徹斯特編碼。和

20、差分曼徹斯特編碼。1 1 1 1、不歸零碼（、不歸零碼（、不歸零碼（、不歸零碼（Non-Return to ZeroNon-Return to ZeroNon-Return to ZeroNon-Return to Zero，NRZNRZNRZNRZ）不歸零碼是一種全寬碼，即信號波形在一個碼元全部時不歸零碼是一種全寬碼，即信號波形在一個碼元全部時間內(nèi)發(fā)出或不發(fā)出電流，每一位碼占全部碼元的寬度。不歸間內(nèi)發(fā)出或不發(fā)出電流，每一位碼占全部碼元的寬度。不歸零碼可分為單極性和雙極性兩種：零碼可分為單極性和雙極性兩種：單極性不歸零碼單極性不歸零碼(Single Polarity NRZ)Single Po

21、larity NRZ)：是以無電是以無電壓（無電流）表示壓（無電流）表示“0 0”，而用恒定的正電壓表示，而用恒定的正電壓表示“1 1”。雙極性不歸零碼雙極性不歸零碼(Double Polarity NRZ)Double Polarity NRZ)：是以負(fù)電是以負(fù)電壓表示壓表示“0 0”，而用恒定的正電壓表示，而用恒定的正電壓表示“1 1”。以上反之亦然，即負(fù)電壓表示以上反之亦然，即負(fù)電壓表示“1 1”，正電壓表示，正電壓表示“0 0”。2.3數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字編碼 2 2 2 2、曼徹斯特編碼曼徹斯特編碼曼徹斯特編碼曼徹斯特編碼 曼徹斯特編碼是目前應(yīng)用最廣泛的編碼方法之一。其編碼曼徹斯特編碼是目

22、前應(yīng)用最廣泛的編碼方法之一。其編碼規(guī)則是：每個比特的周期規(guī)則是：每個比特的周期T T分為前分為前T/2T/2與后與后T/2T/2兩部分；通過前兩部分；通過前T/2T/2傳送該比特的反碼，通過后傳送該比特的反碼，通過后T/2T/2傳送該比特的原碼。傳送該比特的原碼。3 3 3 3、差分曼徹斯特編碼差分曼徹斯特編碼差分曼徹斯特編碼差分曼徹斯特編碼 是對曼徹斯特編碼的改進(jìn)是對曼徹斯特編碼的改進(jìn),它將時鐘和數(shù)據(jù)包含在信號中它將時鐘和數(shù)據(jù)包含在信號中,在傳輸代碼信息的同時將時鐘同步信號一起傳輸?shù)綄Ψ剑栽趥鬏敶a信息的同時將時鐘同步信號一起傳輸?shù)綄Ψ?，所以都屬于自同步編碼，其數(shù)據(jù)傳輸速率只有調(diào)制速率的

23、都屬于自同步編碼，其數(shù)據(jù)傳輸速率只有調(diào)制速率的1/21/2。0 1 1 0 1 0 0 1tO曼徹斯特編碼曼徹斯特編碼差分曼徹斯特編碼差分曼徹斯特編碼 0 1 1 0 1 0 0 1tO模擬信號模擬信號 PAMPAM信號信號 PAMPAM信號信號 數(shù)字信號數(shù)字信號2.4模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字編碼 模模擬擬數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)的的數(shù)數(shù)字字編編碼碼是是把把模模擬擬數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換為為數(shù)數(shù)字字信信號號的的編編碼碼方方法法。由由于于數(shù)數(shù)字字信信號號傳傳輸輸失失真真小小、誤誤碼碼率率低低、傳傳輸輸速速率率高高、便便于于計算機(jī)存儲，所以將模擬數(shù)據(jù)數(shù)字化已成為必然趨勢。計算機(jī)存儲，所以將模擬數(shù)據(jù)數(shù)字化已成為必然趨勢。模模擬擬數(shù)

24、數(shù)據(jù)據(jù)數(shù)數(shù)字字編編碼碼的的最最常常用用方方法法是是脈脈沖沖編編碼碼調(diào)調(diào)制制（Pulse Pulse Code Code ModulationModulation，PCM),PCMPCM),PCM的的工工作作過過程程包包括括3 3個個步步驟驟：采采樣樣、量化與編碼，其相應(yīng)的波形信號如圖量化與編碼，其相應(yīng)的波形信號如圖2-132-13所示。所示。圖圖 2-13 PCM2-13 PCM脈沖編碼調(diào)制過程示意圖脈沖編碼調(diào)制過程示意圖采樣速采樣速率率8000t/8000t/s s指定數(shù)指定數(shù)值給對值給對應(yīng)的應(yīng)的PAMPAM信號信號將量化將量化值進(jìn)行值進(jìn)行編碼編碼2.4模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字編碼 1 1 1 1、采

25、、采、采、采樣樣樣樣（SamplingSamplingSamplingSampling）采采樣樣是是模模擬擬信信號號數(shù)數(shù)字字化化的的第第一一步步。模模擬擬信信號號是是電電平平連連續(xù)續(xù)變變化化的的信信號號,采采樣樣是是隔隔一一定定的的時時間間間間隔隔,將將模模擬擬信信號號的的電電平平幅幅度度值值取出來作取出來作為樣為樣本本,讓讓其表示原來的信號其表示原來的信號。采采樣頻樣頻率率f f應(yīng)為應(yīng)為：f2Bf2B 或或 f fl lT2T2f f 式式中中：B B為為通通信信信信道道帶帶寬寬；T T為為采采樣樣周周期期；f f為為信信道道允允許許通通過過的信號最高的信號最高頻頻率。率。2 2 2 2、量

26、化（量化（量化（量化（QuantizingQuantizingQuantizingQuantizing）量量化化是是將將采采樣樣樣樣本本幅幅度度按按量量化化級級決決定定取取值值的的過過程程，經(jīng)經(jīng)量量化化后后的的樣樣本本幅幅度度為為離離散散的的量量化化級級值值已已不不是是連連續(xù)續(xù)值值。量量化化的的目目的是的是為為每一個每一個PAMPAM信號信號設(shè)設(shè)定一個信號定一個信號值值。2.4模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字編碼 量量化化之之前前要要將將信信號號分分為為若若干干量量化化級級,同同時時,要要規(guī)規(guī)定定好好每每一一級級對對應(yīng)應(yīng)的的幅幅度度范范圍圍。若若量量化化范范圍圍在在0 0127,127,則則每每個個采采樣樣用用

27、7 7位位二二進(jìn)進(jìn)制制(2(27 7128)128)來來表表示示,量量化化速速率率需需要要5600056000bps(80007)bps(80007)；若若量量化化的的范范圍圍在在0 0255,255,則則每每個個采采樣樣用用8 8位位二二進(jìn)進(jìn)制制（2 28 8256256）來表示，量化速率需要來表示，量化速率需要6400064000bpsbps（8000880008）。）。3 3 3 3、編碼（編碼（編碼（編碼（EncodingEncodingEncodingEncoding）編碼是用相應(yīng)位數(shù)的二進(jìn)制代碼表示量化后的采樣樣本編碼是用相應(yīng)位數(shù)的二進(jìn)制代碼表示量化后的采樣樣本的量級。為了能精確地

28、還原成原來的模擬信號，量化值編碼的量級。為了能精確地還原成原來的模擬信號，量化值編碼在傳送數(shù)字至數(shù)模轉(zhuǎn)換器時，其速率必須和采樣時一樣。經(jīng)在傳送數(shù)字至數(shù)模轉(zhuǎn)換器時，其速率必須和采樣時一樣。經(jīng)過轉(zhuǎn)換后，信號才會和原來模擬信號波形接近。過轉(zhuǎn)換后，信號才會和原來模擬信號波形接近。【例例2-22-2】聲音的帶寬為】聲音的帶寬為40004000HzHz，采用頻率為采用頻率為80008000次次/s s，用用8 8位二進(jìn)制編碼，則信道的數(shù)據(jù)傳輸速率為：位二進(jìn)制編碼，則信道的數(shù)據(jù)傳輸速率為：88000 880006400064000bpsbps64kbps64kbps。數(shù)據(jù)傳輸是網(wǎng)絡(luò)通信的物質(zhì)基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)傳輸技

29、術(shù)涉及的內(nèi)數(shù)據(jù)傳輸是網(wǎng)絡(luò)通信的物質(zhì)基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)涉及的內(nèi)容很多，包括數(shù)據(jù)傳輸媒介、數(shù)據(jù)傳輸帶寬、數(shù)據(jù)傳輸方式和容很多，包括數(shù)據(jù)傳輸媒介、數(shù)據(jù)傳輸帶寬、數(shù)據(jù)傳輸方式和數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量參數(shù)等。數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量參數(shù)等。數(shù)據(jù)傳輸涉及的主要內(nèi)容數(shù)據(jù)傳輸涉及的主要內(nèi)容數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量參數(shù)質(zhì)量參數(shù)傳輸方式傳輸方式傳輸帶寬傳輸帶寬傳輸媒介傳輸媒介3數(shù)據(jù)傳輸技術(shù) 3.1數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì) 數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)是網(wǎng)絡(luò)中連接收發(fā)雙方的物理通路，是數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)是網(wǎng)絡(luò)中連接收發(fā)雙方的物理通路，是數(shù)據(jù)通信中實際傳送信息的載體。網(wǎng)絡(luò)中常用的傳輸介質(zhì)有：同軸通信中實際傳送信息的載體。網(wǎng)絡(luò)中常用的傳輸介質(zhì)有：同軸電纜、雙絞線、光纖、微波

30、、衛(wèi)星、紅外線等。電纜、雙絞線、光纖、微波、衛(wèi)星、紅外線等。1 1 1 1、同軸電纜（、同軸電纜（、同軸電纜（、同軸電纜（Coaxial CableCoaxial CableCoaxial CableCoaxial Cable）同軸電纜是局域網(wǎng)中最早使用而且應(yīng)用十分廣泛的傳輸介同軸電纜是局域網(wǎng)中最早使用而且應(yīng)用十分廣泛的傳輸介質(zhì)，可以通過專用的中同軸電纜質(zhì)，可以通過專用的中同軸電纜(俗稱粗纜俗稱粗纜)或小同軸電纜或小同軸電纜(俗稱俗稱細(xì)纜細(xì)纜)來組網(wǎng)，并廣泛應(yīng)用于局域網(wǎng)中。同軸電纜由內(nèi)導(dǎo)體、絕來組網(wǎng)，并廣泛應(yīng)用于局域網(wǎng)中。同軸電纜由內(nèi)導(dǎo)體、絕緣層、屏蔽層及外部保護(hù)層組成，其結(jié)構(gòu)如圖緣層、屏蔽層

31、及外部保護(hù)層組成，其結(jié)構(gòu)如圖2-142-14所示。所示。保護(hù)層、屏蔽層、絕緣層、導(dǎo)體保護(hù)層、屏蔽層、絕緣層、導(dǎo)體圖圖 2-14 2-14 同軸電纜結(jié)構(gòu)示意圖同軸電纜結(jié)構(gòu)示意圖 同軸電纜的最大優(yōu)點是抗同軸電纜的最大優(yōu)點是抗干擾性強(qiáng)干擾性強(qiáng),而且支持多點連接。而且支持多點連接。缺點是物理可靠性不好，缺點是物理可靠性不好，所以現(xiàn)在基本上已被雙絞線所所以現(xiàn)在基本上已被雙絞線所替代。替代。3.1數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì) 2 2 2 2、雙絞線（、雙絞線（、雙絞線（、雙絞線（Twisted PairTwisted PairTwisted PairTwisted Pair）雙絞線的物理結(jié)構(gòu)是由按規(guī)則螺旋結(jié)構(gòu)排列的雙絞線

32、的物理結(jié)構(gòu)是由按規(guī)則螺旋結(jié)構(gòu)排列的2 2根、根、4 4根或根或8 8根絕緣導(dǎo)線組成。一對線可以作為一條通信線路，各個線對螺根絕緣導(dǎo)線組成。一對線可以作為一條通信線路，各個線對螺旋排列的目的是為了使各線對之間的電磁干擾最小。旋排列的目的是為了使各線對之間的電磁干擾最小。雙絞線是模擬和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信最普通的傳輸媒體，它的主雙絞線是模擬和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信最普通的傳輸媒體，它的主要應(yīng)用范圍是電話系統(tǒng)中的模擬話音傳輸，最適合于較短距離要應(yīng)用范圍是電話系統(tǒng)中的模擬話音傳輸，最適合于較短距離的信息傳輸，當(dāng)超過幾千米時信號因衰減可能會產(chǎn)生畸變，這的信息傳輸，當(dāng)超過幾千米時信號因衰減可能會產(chǎn)生畸變，這時就要使用中繼器

33、（時就要使用中繼器（RepeaterRepeater）來放大信號和再生波形。）來放大信號和再生波形。雙絞線的價格在傳輸媒體中是最便宜的，并且安裝簡單，雙絞線的價格在傳輸媒體中是最便宜的，并且安裝簡單，所以得到廣泛的使用。在局域網(wǎng)中一般也采用雙絞線作為傳輸所以得到廣泛的使用。在局域網(wǎng)中一般也采用雙絞線作為傳輸媒體。雙絞線可分為媒體。雙絞線可分為非屏蔽雙絞線非屏蔽雙絞線UTPUTP（Unshielded Twisted Unshielded Twisted PairPair）和）和屏蔽雙絞線屏蔽雙絞線STPSTP（Shielded Twisted PairShielded Twisted Pair

34、）。）。3.1數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)單模光纖單模光纖多模光纖多模光纖 3 3 3 3、光纖（、光纖（、光纖（、光纖（FiberFiberFiberFiber）光纖是光導(dǎo)纖維（光纖是光導(dǎo)纖維（Fiber OpticsFiber Optics）的簡稱，采用光導(dǎo)纖維）的簡稱，采用光導(dǎo)纖維作為傳輸介質(zhì)，是網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)領(lǐng)域中發(fā)展最快、性能最好、作為傳輸介質(zhì)，是網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)領(lǐng)域中發(fā)展最快、性能最好、應(yīng)用前途最廣泛的一種。光纖分為應(yīng)用前途最廣泛的一種。光纖分為單模單模（8.3/125um8.3/125um ）和）和多多模模（50/125um50/125um，62.5/125um62.5/125um）兩種。）兩種。名稱

35、名稱傳輸介質(zhì)傳輸介質(zhì)最大段長度最大段長度每段節(jié)點數(shù)每段節(jié)點數(shù)10Base5粗同軸電纜500米10010Base2細(xì)同軸電纜185米3010Base-TUTP100米102410Base-F光纖2000米1024100Base-T4UTP100米100Base-TXUTP100米100Base-FX光纖2000米1000Base-SX光纖550米1000Base-LX光纖5000米1000Base-CXSTP25米1000Base-TUTP100米3.1數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)3.2數(shù)據(jù)傳輸帶寬 1 1 1 1、數(shù)據(jù)傳輸單位（、數(shù)據(jù)傳輸單位（、數(shù)據(jù)傳輸單位（、數(shù)據(jù)傳輸單位（Data Transfer Uni

36、tData Transfer UnitData Transfer UnitData Transfer Unit）數(shù)據(jù)傳輸單位通?？捎帽忍?、碼元、碼字、碼字來表示。數(shù)據(jù)傳輸單位通?？捎帽忍亍⒋a元、碼字、碼字來表示。比比特特：是是二二進(jìn)進(jìn)制制的的縮縮寫寫，即即計計算算機(jī)機(jī)常常用用術(shù)術(shù)語語“位位”，在數(shù)據(jù)通信中用來度量消息的信息量。在數(shù)據(jù)通信中用來度量消息的信息量。碼碼元元：是是對對計計算算機(jī)機(jī)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)傳傳送送的的二二進(jìn)進(jìn)制制數(shù)數(shù)字字中中的的每每一一位位的通稱。例如二進(jìn)制數(shù)字的通稱。例如二進(jìn)制數(shù)字10000011000001是由是由7 7個碼元組成的序列。個碼元組成的序列。碼字：碼字：在在7 7位位

37、ASCIIASCII碼中，碼中，10000011000001這這7 7個碼元組成的序個碼元組成的序列代表字母列代表字母A A，通常將這個字母通常將這個字母A A稱為稱為“碼字碼字”。3.2數(shù)據(jù)傳輸帶寬 2 2 2 2、數(shù)據(jù)傳輸速率（數(shù)據(jù)傳輸速率（數(shù)據(jù)傳輸速率（數(shù)據(jù)傳輸速率（Data Transfer SpeedData Transfer SpeedData Transfer SpeedData Transfer Speed）數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)傳傳輸輸速速率率是是指指每每秒秒能能傳傳輸輸?shù)牡亩M(jìn)進(jìn)制制信信息息位位數(shù)數(shù)，又又稱稱為為比比特特率率，用用bpsbps標(biāo)標(biāo)記記，表表示示每每秒秒傳傳輸輸?shù)牡亩M(jìn)

38、進(jìn)制制位位數(shù)數(shù)，單單位位用用比特比特/每秒表示，它可由下式確定：每秒表示，它可由下式確定：式式中中：T T為為數(shù)數(shù)字字信信號號脈脈沖沖重重復(fù)復(fù)周周期期；N N為為一一個個脈脈沖沖信信號號代代表表的的有有效效狀狀態(tài)態(tài)數(shù)數(shù)，是是2 2的的整整數(shù)數(shù)倍倍。例例如如二二進(jìn)進(jìn)制制的的一一個個脈脈沖沖可可以以表表示示“0 0”和和“1 1”兩兩個個狀狀態(tài)態(tài)，故故N N2 2。LogLog2 2N N為為單單位位脈脈沖沖能能表表示的比特數(shù)，如示的比特數(shù)，如N N4 4時表示一個單位脈沖為時表示一個單位脈沖為2 2bitbit。一一個個數(shù)數(shù)字字脈脈沖沖也也稱稱為為一一個個碼碼元元，N N為為一一個個碼碼元元所所

39、取取的的有有效效離離散散值值個個數(shù)數(shù),若若一一個個碼碼元元僅僅可可取取0 0和和1 1兩兩種種離離散散值值,則則N N2 2；若若一個碼元可取一個碼元可取0000、0101、1010、1111四種離散值，則四種離散值，則N N4 4。3.2數(shù)據(jù)傳輸帶寬 【例例2-42-4】脈脈碼碼調(diào)調(diào)制制系系統(tǒng)統(tǒng)PCMPCM每每秒秒鐘鐘測測量量取取樣樣800800次次，量量化化電電平為平為256256個，求數(shù)據(jù)傳輸率。個，求數(shù)據(jù)傳輸率。解：信號周期解：信號周期T Tl l80008000，量化電平數(shù)量化電平數(shù)N N2562562 28 8 當(dāng)當(dāng)一一個個碼碼元元僅僅取取兩兩種種離離散散值值時時，S=1S=1T

40、T，表表示示數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)傳傳輸輸速速率率等等于于碼碼元元脈脈沖沖的的重重復(fù)復(fù)頻頻率率。此此時時的的S S叫叫信信號號傳傳輸輸速速率率，也也稱稱碼碼元元率率、調(diào)調(diào)制制速速率率或或波波特特率率，單單位位為為波波特特(Baud)Baud)。若若信信號碼元的寬度為號碼元的寬度為T T秒，則碼元速率定義為：秒，則碼元速率定義為：3.3數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|(zhì)量參數(shù) 3 3 3 3、調(diào)制速率（、調(diào)制速率（、調(diào)制速率（、調(diào)制速率（Modulation SpeedModulation SpeedModulation SpeedModulation Speed）調(diào)調(diào)制制速速率率也也稱稱為為波波形形速速率率或或碼碼元元速速率率，

41、它它是是數(shù)數(shù)字字信信號號經(jīng)經(jīng)過過調(diào)調(diào)制制后后的的傳傳輸輸速速率率，表表示示數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)傳傳輸輸過過程程中中線線路路上上每每秒秒鐘鐘傳傳送送的的波波形形個個數(shù)數(shù)。顯顯然然，波波形形持持續(xù)續(xù)時時間間越越短短，單單位位時時間間內(nèi)內(nèi)傳傳輸輸?shù)牡牟úㄐ涡螖?shù)數(shù)就就越越多多，則則數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)傳傳輸輸速速率率也也越越高高。數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)傳傳輸輸速速率率與與調(diào)調(diào)制制速速率率的區(qū)別與聯(lián)系如圖的區(qū)別與聯(lián)系如圖2-222-22所示。所示。模擬信道模擬信道解調(diào)器解調(diào)器調(diào)制速率調(diào)制速率傳輸速率傳輸速率計算機(jī)計算機(jī)調(diào)制器調(diào)制器計算機(jī)計算機(jī)圖圖 2-22 2-22 數(shù)據(jù)傳輸速率與調(diào)制速率的區(qū)別數(shù)據(jù)傳輸速率與調(diào)制速率的區(qū)別3.3數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|(zhì)

42、量參數(shù) 4 4 4 4、信道帶寬（信道帶寬（信道帶寬（信道帶寬（Channel BroadbandChannel BroadbandChannel BroadbandChannel Broadband）信信道道帶帶寬寬是是指指信信道道中中傳傳輸輸?shù)牡男判盘柼栐谠诓徊皇д嬲娴牡那榍闆r況下下所所占占用用的的頻頻率率范范圍圍，通通常常稱稱為為信信道道的的通通頻頻帶帶，單單位位用用赫赫茲茲（調(diào)調(diào)制制速速率率）表表示示。信信道道帶帶寬寬由由信信道道的的物物理理特特性性所所決決定定，例例如如電電話話線線路路的的頻頻率率范范圍圍在在30030034003400HzHz，那那么么，它它的的帶帶寬寬范范圍圍也

43、也在在30030034003400HzHz。信道寬度用信道寬度用W W表示。表示。5 5 5 5、信道容量（、信道容量（、信道容量（、信道容量（ChannelChannelChannelChannel Capacity Capacity）信信道道容容量量是是指指信信道道能能傳傳輸輸信信息息的的最最大大能能力力，一一般般用用時時間間內(nèi)內(nèi)最最大大可可傳傳送送的的字字節(jié)節(jié)數(shù)數(shù)來來表表示示。信信道道容容量量由由信信道道帶帶寬寬F F、可可使使用用的的時時間間T T以以及及信信道道質(zhì)質(zhì)量量決決定定。信信道道容容量量和和信信道道帶帶寬寬具具有有正正比比關(guān)關(guān)系系，帶帶寬寬越越寬寬，則則容容量量越越大大，傳傳

44、輸輸效效率率也也就就越越高高。關(guān)關(guān)于于信信道道容容量的計算有兩條著名的定理。量的計算有兩條著名的定理。3.3數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|(zhì)量參數(shù) 奈奈奎奎斯斯特特(Nyquist)Nyquist)定定理理：19421942年年,H.NyquistH.Nyquist證證明明，任任何何一一個個信信號號如如果果通通過過帶帶寬寬為為W W（HzHz）的的理理想想低低通通濾濾波波器器，若若每每秒秒取取樣樣2 2W W次次，就就可可以以完完整整地地重重現(xiàn)現(xiàn)該該濾濾波波過過后后的的信信號號。在在理理想想條條件件下下(無無噪噪音音有有限限帶帶寬寬W W的的信信道道)，其其最最大大的的數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)傳傳輸輸速速率率C C（信道容量）為

45、：信道容量）為：式中：式中：N N為離散性信號或電平的個數(shù)。為離散性信號或電平的個數(shù)?！纠?-62-6】一一個個無無噪噪音音的的30003000HzHz信信道道傳傳輸輸二二進(jìn)進(jìn)制制信信號號，試試問問信信道容量（可允許的數(shù)據(jù)傳輸速率）是多少？道容量（可允許的數(shù)據(jù)傳輸速率）是多少？解解：由由于于傳傳輸輸?shù)牡亩M(jìn)進(jìn)制制信信號號是是“1 1”、“0 0”兩兩個個電電平平,即即N=2N=2，W=3000HzW=3000Hz，則信道容量：則信道容量：式式中中：RmaxRmax為為最最大大功功率率；W W為為信信道道帶帶寬寬；L L為為信信道道上上傳傳輸輸?shù)牡男判盘柨扇〉碾x散值的個數(shù)。號可取的離散值的個

46、數(shù)?！纠?-82-8】一一個個數(shù)數(shù)字字信信號號通通過過兩兩種種物物理理狀狀態(tài)態(tài)，經(jīng)經(jīng)信信噪噪比比為為2020dBdB的的3 3kHzkHz帶寬信道傳送，其數(shù)據(jù)率不會超過多少？帶寬信道傳送，其數(shù)據(jù)率不會超過多少？3.3數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|(zhì)量參數(shù) 香香農(nóng)農(nóng)（ShannonShannon）定定理理：19481948年年，Claude Claude ShannonShannon在在NyquistNyquist定定理理基基礎(chǔ)礎(chǔ)上上進(jìn)進(jìn)而而給給出出了了在在噪噪音音的的環(huán)環(huán)境境中中，信信道道容容量量將將與信噪功率比有關(guān)。信道容量與信道帶寬之間的關(guān)系：與信噪功率比有關(guān)。信道容量與信道帶寬之間的關(guān)系：式式中中：N N

47、為為噪噪音音功功率率；S S為為信信號號功功率率。信信道道傳傳輸輸?shù)牡男判畔⑾⒍喽嗌偕偻晖耆捎蓭拰捤鶝Q決定定。此此時時，信信道道中中的的每每秒秒所所傳傳輸輸?shù)牡淖钭畲蟠蟊缺忍靥財?shù)數(shù)由由奈奈奎斯特（奎斯特（NyquistNyquist）準(zhǔn)則決定：準(zhǔn)則決定：3.3數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|(zhì)量參數(shù) 解：按照解：按照ShannonShannon定理，已知信噪比電平為定理，已知信噪比電平為2020dBdB，信噪功率信噪功率比比S/NS/N，最大數(shù)據(jù)傳輸率為：最大數(shù)據(jù)傳輸率為：C=W Log2(1+S/N)=3000 C=W Log2(1+S/N)=3000Log2(1+100)=19.88kbit/sLog

48、2(1+100)=19.88kbit/s 6 6 6 6、誤碼率（、誤碼率（、誤碼率（、誤碼率（Error RatesError RatesError RatesError Rates）誤誤碼碼率率也也稱稱為為出出錯錯率率，是是指指數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)通通信信系系統(tǒng)統(tǒng)在在正正常常工工作作情情況況下下信信息息傳傳輸輸?shù)牡腻e錯誤誤率率。在在計計算算機(jī)機(jī)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)通通信信系系統(tǒng)統(tǒng)中中，要要求求誤誤碼碼率率低于低于1010-6-6。誤碼率可以用以下幾種表示方法：。誤碼率可以用以下幾種表示方法：誤誤比比特特率率P Pb bb1(b1(接接收收的的錯錯誤誤比比特特數(shù)數(shù))/)/b0(b0(傳傳輸輸總總比比特特數(shù)數(shù)接接收的

49、錯誤比特數(shù)收的錯誤比特數(shù))誤碼率誤碼率P Pe ee1(e1(接收碼元中錯誤碼元數(shù)接收碼元中錯誤碼元數(shù))/)/e2(e2(傳輸總碼元數(shù)傳輸總碼元數(shù))誤字率誤字率P Pw ww1(w1(接收的錯誤碼字接收的錯誤碼字)/)/w0(w0(傳輸總碼字?jǐn)?shù)傳輸總碼字?jǐn)?shù))誤組率誤組率P PBwBwbw1(bw1(接收的錯誤組數(shù)接收的錯誤組數(shù))/)/bw0(bw0(傳輸信息總組數(shù)傳輸信息總組數(shù))3.3數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|(zhì)量參數(shù) 7 7 7 7、時延（時延（時延（時延（DelayDelayDelayDelay）時時延延是是指指一一個個報報文文或或分分組組從從一一條條鏈鏈路路的的一一端端傳傳送送到到另另一一端端所需的時間

50、，它包括所需的時間，它包括3 3部分：部分：時延發(fā)送時延傳播時延處理時延時延發(fā)送時延傳播時延處理時延 發(fā)發(fā)送送時時延延：發(fā)發(fā)送送數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)時時使使數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)塊塊(分分組組或或報報文文)從從結(jié)結(jié)點點進(jìn)進(jìn)入到傳輸媒體所需要的時間。入到傳輸媒體所需要的時間。發(fā)送時延（傳輸時延）數(shù)據(jù)塊長度發(fā)送時延（傳輸時延）數(shù)據(jù)塊長度信道寬度信道寬度 傳傳播播時時延延：電電磁磁波波在在信信道道上上的的傳傳播播一一定定的的距距離離所所需需要要花花費的時間速度費的時間速度 傳播時延信道長度傳播時延信道長度/電磁波在信道上的傳播速度電磁波在信道上的傳播速度(m/s)m/s)處處理理時時延延：數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)在在交交換換結(jié)結(jié)點點為為存存

51、儲儲轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)發(fā)發(fā)而而進(jìn)進(jìn)行行一一些些必必要要處處理理所所花花費費的的時時間間。處處理理時時延延的的長長短短取取決決于于數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)通通信信系系統(tǒng)統(tǒng)中中當(dāng)當(dāng)時的通信量。當(dāng)通信量很大時時的通信量。當(dāng)通信量很大時,還會發(fā)生溢出還會發(fā)生溢出,使分組丟失。使分組丟失。3.3數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|(zhì)量參數(shù) 【例例2-102-10】若若A A、B B兩兩臺臺計計算算機(jī)機(jī)之之間間的的距距離離為為10001000km,km,假假設(shè)設(shè)在在電電纜纜內(nèi)內(nèi)信信號號的的傳傳播播速速度度是是2102108 8m/s,m/s,試試對對下下列列兩兩種種鏈鏈路路分分別計算發(fā)送時延和傳播時延。別計算發(fā)送時延和傳播時延。數(shù)據(jù)塊長度為數(shù)據(jù)塊長度為1010

52、8 8bitbit，數(shù)據(jù)發(fā)送速率為數(shù)據(jù)發(fā)送速率為1 1MbpsMbps；數(shù)據(jù)塊長度為數(shù)據(jù)塊長度為10001000bitbit，數(shù)據(jù)發(fā)送速率為數(shù)據(jù)發(fā)送速率為1 1GbpsGbps；解解：根根據(jù)據(jù)上上述述計計算算發(fā)發(fā)送送時時延延公公式式和和計計算算傳傳播播時時延延公公式式，分別求出不同鏈路的不同時延。分別求出不同鏈路的不同時延。發(fā)送時延發(fā)送時延10108 8bit/(1Mbps)bit/(1Mbps)100s100s 傳播時延傳播時延10001000bit/(210bit/(2108 8m/s)m/s)5ms5ms 發(fā)送時延發(fā)送時延10001000bit/(1Gbps)bit/(1Gbps)1s1

53、s 傳播時延傳播時延10001000km/(210km/(2108 8m/s)m/s)5ms5ms 通過此例說明，并非信道帶寬越寬，數(shù)據(jù)在信道上跑的通過此例說明，并非信道帶寬越寬，數(shù)據(jù)在信道上跑的速度越快。速度越快。3.4串行傳輸與并行傳輸 1 1 1 1、串行、串行、串行、串行傳輸傳輸傳輸傳輸（Serial TransmissionSerial TransmissionSerial TransmissionSerial Transmission）串行串行傳輸傳輸是指數(shù)據(jù)以串行方式，在一條信道上是指數(shù)據(jù)以串行方式，在一條信道上傳輸傳輸。在。在計計算機(jī)中，通常是用算機(jī)中，通常是用8 8位的二位的

54、二進(jìn)進(jìn)制代制代碼碼來表示一個字符。在數(shù)來表示一個字符。在數(shù)據(jù)通信中，串行據(jù)通信中，串行傳輸傳輸方式如方式如圖圖2-232-23所示。所示。接接收收設(shè)設(shè)備備發(fā)發(fā)送送設(shè)設(shè)備備1234567812387645并行到串行的轉(zhuǎn)換串行到并行的轉(zhuǎn)換圖圖 2-23 2-23 串行傳輸示意圖串行傳輸示意圖3.4串行傳輸與并行傳輸接接收收設(shè)設(shè)備備發(fā)發(fā)送送設(shè)設(shè)備備12345678校驗校驗數(shù)據(jù)位1數(shù)據(jù)線 2 2 2 2、并行傳輸（、并行傳輸（、并行傳輸（、并行傳輸（Parallel TransmissionParallel TransmissionParallel TransmissionParallel Trans

55、mission）并行傳輸是指數(shù)據(jù)以成組的方式在多個并行信道上傳輸。并行傳輸是指數(shù)據(jù)以成組的方式在多個并行信道上傳輸。將表示一個字符的將表示一個字符的8 8位二進(jìn)制代碼同時通過位二進(jìn)制代碼同時通過8 8條并行的通信信道條并行的通信信道發(fā)送出去，這種工作方式稱為并行通信，如圖圖發(fā)送出去，這種工作方式稱為并行通信，如圖圖2-242-24所示。所示。圖圖 2-24 2-24 并行傳輸示意圖并行傳輸示意圖3.5同步傳輸與異步傳輸 在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中，整個計算機(jī)通信系統(tǒng)能否正確有效在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中，整個計算機(jī)通信系統(tǒng)能否正確有效地工作，在相當(dāng)程度上依賴于是否能很好地實現(xiàn)同步。目前地工作，在相當(dāng)程度上依賴于是

56、否能很好地實現(xiàn)同步。目前,串行通信的傳輸按通信約定的格式分為兩種，即同步通信方串行通信的傳輸按通信約定的格式分為兩種，即同步通信方式和異步通信方式。式和異步通信方式。1 1 1 1、同步傳輸（、同步傳輸（、同步傳輸（、同步傳輸（SynchronousSynchronousSynchronousSynchronous）位位同同步步：在在數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)通通信信過過程程中中，接接收收端端根根據(jù)據(jù)發(fā)發(fā)送送端端發(fā)發(fā)送送數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)的的起起止止時時間間和和時時鐘鐘頻頻率率來來校校正正自自己己的的時時間間基基準(zhǔn)準(zhǔn)與與時時鐘鐘頻頻率率，這這個個過過程程就就叫叫做做位位同同步步。實實現(xiàn)現(xiàn)位位同同步步的的方方法法主主要要有

57、有以以下下兩種：兩種：外外同同步步法法。是是在在發(fā)發(fā)送送端端發(fā)發(fā)送送一一路路數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)信信號號的的同同時時，另另外外發(fā)發(fā)送送一一路路同同步步時時鐘鐘信信號號。接接收收端端根根據(jù)據(jù)接接收收到到的的同同步步時時鐘鐘信信號來校正時間基準(zhǔn)與時鐘頻率，實現(xiàn)收發(fā)雙方的位同步。號來校正時間基準(zhǔn)與時鐘頻率，實現(xiàn)收發(fā)雙方的位同步。3.5同步傳輸與異步傳輸 內(nèi)同步法。內(nèi)同步法。是從自含時鐘編碼的發(fā)送數(shù)據(jù)中提取同是從自含時鐘編碼的發(fā)送數(shù)據(jù)中提取同步時鐘的方法，曼徹斯特編碼與差分曼徹斯特編碼都是自含步時鐘的方法，曼徹斯特編碼與差分曼徹斯特編碼都是自含時鐘的編碼方法。時鐘的編碼方法。字符同步字符同步：為保證收發(fā)雙方正確傳

58、輸字符為保證收發(fā)雙方正確傳輸字符,將字符以將字符以組為單位傳送，在每組字符之前加上一個用于同步控制的同組為單位傳送，在每組字符之前加上一個用于同步控制的同步字符步字符SYNSYN，數(shù)據(jù)結(jié)束后加上后同步信號，接收端根據(jù)數(shù)據(jù)結(jié)束后加上后同步信號，接收端根據(jù)SYNSYN與與后同步信號確定數(shù)據(jù)字符的起始與終止。后同步信號確定數(shù)據(jù)字符的起始與終止。同步傳輸方式如圖同步傳輸方式如圖2-252-25所示。所示。圖圖 2-25 2-25 同步傳輸方式示意圖同步傳輸方式示意圖1 10 01 11 10 01 10 01 10 01 11 10 01 11 10 00 0.1 11 11 11 10 01 10

59、01 11 10 01 11 10 01 10 00 00 01 11 11 11 11 11 10 00 01 11 11 11 11 11 10 0同步字節(jié)同步字節(jié) 數(shù)據(jù)幀數(shù)據(jù)幀 同步字節(jié)同步字節(jié)3.5同步傳輸與異步傳輸 2.2.2.2.異步傳輸（異步傳輸（異步傳輸（異步傳輸（asynchronousasynchronousasynchronousasynchronous）異步傳輸一次只傳輸一個字符異步傳輸一次只傳輸一個字符,每個字符用一位起始位引每個字符用一位起始位引導(dǎo)、一位停止位結(jié)束。起始位為導(dǎo)、一位停止位結(jié)束。起始位為“0 0”,占一位占一位;停止位為停止位為“1 1”,占占1-21

60、-2位。在沒有數(shù)據(jù)發(fā)送時發(fā)送方可發(fā)送連續(xù)的停止位，接收位。在沒有數(shù)據(jù)發(fā)送時發(fā)送方可發(fā)送連續(xù)的停止位，接收方根據(jù)方根據(jù)“1 1”至至“0 0”的跳變來判別一個新字符的開始的跳變來判別一個新字符的開始,然后接收然后接收字符中的所有位。異步傳輸方式如圖字符中的所有位。異步傳輸方式如圖2-262-26所示。所示。1 11 10 01 11 10 01 10 01 10 01 10 00 01 11 10 01 11 10 00 01 10 00 00 01 10 01 11 10 01 10 0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 00 0數(shù)據(jù)傳輸方向停止位 數(shù)據(jù)位 起始位圖圖 2-26 2-

61、26 同步傳輸方式示意圖同步傳輸方式示意圖 指傳送的信息始終是一個方向傳送指傳送的信息始終是一個方向傳送,沒反沒反 方向的交互。其信道一般是二線制，一方向的交互。其信道一般是二線制，一 根用于傳輸數(shù)據(jù)根用于傳輸數(shù)據(jù),另一根用于監(jiān)測信號。另一根用于監(jiān)測信號。允許數(shù)據(jù)在兩個方向上傳輸允許數(shù)據(jù)在兩個方向上傳輸,但在某一時但在某一時 刻，只允許數(shù)據(jù)在一個方向上傳輸刻，只允許數(shù)據(jù)在一個方向上傳輸,它實它實 際上是一種切換方向的單工通信。際上是一種切換方向的單工通信。允許數(shù)據(jù)同時在兩個方向上傳輸允許數(shù)據(jù)同時在兩個方向上傳輸,它是兩它是兩 個單工通信方式的結(jié)合個單工通信方式的結(jié)合,它要求發(fā)送設(shè)備它要求發(fā)送設(shè)

62、備 和接收設(shè)備都有獨立的接收和發(fā)送能力和接收設(shè)備都有獨立的接收和發(fā)送能力。3.6單向傳輸與雙向傳輸單工數(shù)據(jù)傳輸單工數(shù)據(jù)傳輸半雙工數(shù)據(jù)傳輸半雙工數(shù)據(jù)傳輸全雙工數(shù)據(jù)傳輸全雙工數(shù)據(jù)傳輸 數(shù)據(jù)在通信線路上傳輸是有方向的，根據(jù)信號傳送的方向數(shù)據(jù)在通信線路上傳輸是有方向的，根據(jù)信號傳送的方向與時間關(guān)系，數(shù)據(jù)通信可分為三種基本工作方式：單工通信、與時間關(guān)系，數(shù)據(jù)通信可分為三種基本工作方式：單工通信、半雙工通信與全雙工通信。半雙工通信與全雙工通信。4多路復(fù)用技術(shù)多多路路復(fù)復(fù)用用器器多多路路復(fù)復(fù)用用器器一一條條傳傳輸輸線線路路傳傳輸輸多多路路信信號號計計算算機(jī)機(jī)計計算算機(jī)機(jī) 傳輸信號要求的帶寬與傳輸介質(zhì)允許通過

63、的帶寬是不一樣傳輸信號要求的帶寬與傳輸介質(zhì)允許通過的帶寬是不一樣的，為了節(jié)省開銷，應(yīng)當(dāng)充分利用傳輸介質(zhì)的帶寬。在一條介的，為了節(jié)省開銷，應(yīng)當(dāng)充分利用傳輸介質(zhì)的帶寬。在一條介質(zhì)上同時傳送多于一路以上信號的傳輸方式，叫做該介質(zhì)的多質(zhì)上同時傳送多于一路以上信號的傳輸方式，叫做該介質(zhì)的多路復(fù)用。多路復(fù)用傳輸技術(shù)的基本原理如圖路復(fù)用。多路復(fù)用傳輸技術(shù)的基本原理如圖2-30所示。所示。圖圖 2-30 2-30 多路復(fù)用基本原理多路復(fù)用基本原理示意圖示意圖4.1頻分多路復(fù)用 1 1 1 1、頻分多路復(fù)用的概念、頻分多路復(fù)用的概念、頻分多路復(fù)用的概念、頻分多路復(fù)用的概念 在物理信道的可用帶寬超過單個原始信號所

64、需帶寬情況在物理信道的可用帶寬超過單個原始信號所需帶寬情況下，可將該物理信道的總帶寬分割成若干個與傳輸單個信號下，可將該物理信道的總帶寬分割成若干個與傳輸單個信號帶寬相同的子信道，每個子信道傳輸一路信號，這就是頻分帶寬相同的子信道，每個子信道傳輸一路信號，這就是頻分多路復(fù)用。頻分多路復(fù)用的基本工作原理如圖多路復(fù)用。頻分多路復(fù)用的基本工作原理如圖2-312-31所示。所示。圖圖 2-31 2-31 頻分多路復(fù)用原理示意圖頻分多路復(fù)用原理示意圖信道（1）f1信道（2）f2信道（3）f3信道（4）f4信道（5）f5信道（6）f6多路多路復(fù)用復(fù)用器器多路多路復(fù)用復(fù)用器器源源1 1源源2 2源源3 3源

65、源4 4源源5 5源源6 6目標(biāo)目標(biāo)1 1目標(biāo)目標(biāo)2 2目標(biāo)目標(biāo)3 3目標(biāo)目標(biāo)4 4目標(biāo)目標(biāo)5 5目標(biāo)目標(biāo)6 6信道帶寬信道帶寬BmBm警戒頻帶警戒頻帶BgBg4.1頻分多路復(fù)用圖圖 2-32 2-32 頻分多路技術(shù)實現(xiàn)示意圖頻分多路技術(shù)實現(xiàn)示意圖104108kHz 108kHz 04Hz6064kHz 64kHz 04Hz100104kHz 104kHz 04Hz04Hz 108kHz 104108kHz04Hz 104kHz 100104kHz電話機(jī)1電話機(jī)n電話機(jī)204Hz 64kHz 6064kHz低通調(diào)制器帶通多多路路復(fù)復(fù)用用器器低通調(diào)制器帶通調(diào)制器帶通低通帶通調(diào)制器低通帶通調(diào)制器低

66、通調(diào)制器低通帶通多多路路復(fù)復(fù)用用器器 2 2 2 2、頻分多路復(fù)用的技術(shù)實現(xiàn)、頻分多路復(fù)用的技術(shù)實現(xiàn)、頻分多路復(fù)用的技術(shù)實現(xiàn)、頻分多路復(fù)用的技術(shù)實現(xiàn) 頻分多路復(fù)用主要用于電話模擬信號的傳輸。頻分多路復(fù)用主要用于電話模擬信號的傳輸。頻分多路復(fù)頻分多路復(fù)用技術(shù)用于模擬信號的頻分傳輸用技術(shù)用于模擬信號的頻分傳輸，主要用于電話和電視主要用于電話和電視系統(tǒng)。系統(tǒng)。一根一根CATVCATV電纜的帶寬大約是電纜的帶寬大約是500MHz500MHz，可傳送可傳送8080個頻道的電視節(jié)個頻道的電視節(jié)目目。每個頻道每個頻道6MHz6MHz的帶寬中又進(jìn)一步劃分為聲音子通道、視頻的帶寬中又進(jìn)一步劃分為聲音子通道、視頻子通道以及彩色子通道，并留有警戒頻帶。子通道以及彩色子通道，并留有警戒頻帶。4.2時分多路復(fù)用 1 1 1 1、時分多路復(fù)用的概念、時分多路復(fù)用的概念、時分多路復(fù)用的概念、時分多路復(fù)用的概念 時分多路復(fù)用（時分多路復(fù)用（TDM）是將一條物理信道的傳輸時間劃是將一條物理信道的傳輸時間劃分為若干個時間片，每個用戶分得一個時間片，在其占有的分為若干個時間片，每個用戶分得一個時間片，在其占有的時間片內(nèi)用戶