數據通信基礎教學

第二章 數據通信基礎信息 信息（Information）是客觀事物屬性和相互聯系特性的表征，它反映了客觀事物的存在形式和運動狀態(tài)。例如事物的運動狀態(tài)、結構、溫度、性能等都是信息的不同表現形式。信息可以以等各種不同形式存在。2.1數據通信的基本概念 數據 信息可以用數字的形式來表示，數字化的信息稱為數據。數據可以分為數據和數據兩種。模擬數據：在時間和幅值取值上都是連續(xù)變化的,例如聲音、語音、視頻和動畫片等。模擬數據通常用傳感器收集。數字數據：在時間上是離散的,在幅值上是經過量話的,它一般是由0、1構成的二進制代碼組成的數字序列。信號是數據的具體物理表現形式，它具有確定的物理描述,如電信號、光信號或磁場強度等。信號分為數字信號和模擬信號兩種。圖 2-2 模擬信號與數字信號波形ty（a）連續(xù)的模擬信號ty（b）離散的數字信號 模擬信號：是一種連續(xù)變化的電脈沖序列，例如電話語音信號、電視信號等，它是隨時間變化的函數曲線，如圖2-2（a）所示。數字信號：是離散的不連續(xù)的電信號,通常用“高”和“低”電平脈沖序列組成的編碼來表示數據,如圖2-2(b)所示。信道 信道是傳送信號的一條通道，可以分為物理信道和邏輯信道。物物理信道理信道是指用來傳送信號或數據的物理通路，由傳輸介質及其附屬設備組成。邏邏輯信輯信道道而是在物理信道基礎上，由節(jié)點設備內部的連接來實現。舉例：物理信道：高速公路邏輯信道：各種運輸車隊，可以按時分在高速公路上跑，就是A車隊跑一趟，然后換B車隊跑一趟，也可以按頻分跑，就是高速公路有4車道，那就可以跑4個車隊。物理信道是真實存在的，傳送實際信息的，不管上層跑什么車隊。邏輯信道是人為定義的，但最終都要在物理信道上傳送 使用權限：專業(yè)信道和共用信道使用權限：專業(yè)信道和共用信道 傳輸介質：有線信道和無線信道傳輸介質：有線信道和無線信道 傳輸信號種類：模擬信道和數字信道傳輸信號種類：模擬信道和數字信道信道容量信道的最大傳輸速率是與信道帶寬有直接聯系的。信道容量用來表征一個信道傳輸信息的最大能力，通常用信息來表示。香農公式-帶噪信道容量公式：C=B log2(1+S/N)(bps)B為信道帶寬（Hz）S為信號功率 N為噪聲功率，S/N為信噪比，通常把信噪比表示成碼元碼元 碼字碼字所謂“碼元”，或稱為“碼位碼位”，是對計算機網絡傳送的二進制數字中的每一位的通稱。是構成信息編碼的最小單位。而由若干個碼元序列表示由若干個碼元序列表示的數據單元代碼通常稱為“碼字碼字”。例如，二進制數字1000001是由7個碼元組成的序列，可以視為一個碼字。在7位ASCII碼中，這個碼字表示字母A。任何一個通信系統(tǒng)都可以看作是由發(fā)送設備、傳輸信道和接收設備三大部分組成。我們把產生和發(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影響。因此，數據通信系統(tǒng)的基本結構如圖2-3所示。圖 2-3 通信系統(tǒng)的基本結構數據+噪音噪音源信 源信 道信 宿數據通信系統(tǒng)主要技術指標數據通信系統(tǒng)主要技術指標 比特率比特率是一種數字信號的傳輸速率數字信號的傳輸速率。是指每秒傳送的二進制代碼的有效位數（比特數(bit)）。單位為 bps(Bit Per Second)，比特率越高，傳送數據速度越快。波特率（碼元速率）波特率（碼元速率）是一種調制速率，也稱波形速率。在數據傳輸過程中，線路上每秒載波調制狀態(tài)改變的次數就是波特率，其單位是波特（Baud）比特率是測量每秒可傳輸數據比特位(0和1)數量的單位。例如，每秒2,400位的比特率是指每一秒鐘傳輸了2,400個1和0。波特率表示每秒鐘一個信號(從0變?yōu)?或從1變?yōu)?)或符號(連接的電壓、頻率或相位)在信道中改變狀態(tài)或發(fā)生變化的次數。例如，2,400波特率是指該通道每秒鐘最多改變狀態(tài)2,400次。在這個例子中，波特率和比特率是相同的數值：2,400bps，1比特率等于1波特率。誤碼率誤碼率 指信息傳輸的錯誤率，也稱錯誤率。是在正常工作情況下，衡量傳輸可靠性的指標。誤碼率=傳輸中的誤碼/所傳輸的總碼數*100%。Pe=Ne/N。吞吐量吞吐量單位時間內整個網絡能夠處理的信息總量單位時間內整個網絡能夠處理的信息總量。單位是字節(jié)字節(jié)/秒或位秒或位/秒秒。在單信道總線型網絡中：吞吐量=信道容量*傳輸效率。數據通信系統(tǒng)主要技術指標數據通信系統(tǒng)主要技術指標 信道的傳播延遲信道的傳播延遲 信號在信道中傳播，從信源端到達信宿端需要一定的時間，這個時間稱為傳播延遲（或時延）或時延）。這個時間與信源端和信宿端的距離有關，也與具體信道中的信號傳播速度有關。數據通信系統(tǒng)主要技術指標數據通信系統(tǒng)主要技術指標信道帶寬：信道帶寬：是指信道所能傳送的信號頻率寬度，它的值為信道上可傳送信號的最高頻率最高頻率與最低頻率之差。與最低頻率之差。帶寬越大，所能達到的傳輸速率就越大。數據傳輸率數據傳輸率（S）是指單位時間內信道內傳輸的信息量。其定義是：通信線路(或系統(tǒng))單位時間(每秒)內傳輸的字符個數；或者單位時間(每秒)內傳輸的碼組(字塊)數或比特數。其單位是字符/秒；或者碼組/秒、比特/秒(可見，當數據傳輸率用數據傳輸率用“bit/s”作作單位時，即等于比特率單位時，即等于比特率)。一般來說，數據傳輸率的高低由傳輸每1位數據所占時間決定，傳輸每1位數據所占的時間越小，則速率越高。B與S的關系：S=Blog2N (b/s)N:調制電平數 B：數字信號的脈沖數率，即波特率作業(yè)：隨堂練 P12 1,2,4,8,10數據傳輸方式數據傳輸方式一、數據通信系統(tǒng)模型1、數據通信系統(tǒng)的一般結構模型，它是由數據終端設備（DTE）、數據線路端接設備（DCE）和通信線路等組成。通信系統(tǒng)模型通信系統(tǒng)模型 2、通信系統(tǒng)模型、通信系統(tǒng)模型通信系統(tǒng)組成三要素：信源、信宿和信道通信系統(tǒng)組成三要素：信源、信宿和信道數據線路的通信方式數據線路的通信方式 根據數據信息在傳輸線上的傳送方向，數據通信方式有：單工通信、半雙工通信、雙工通信。發(fā)送端接收端發(fā)送端接收端一、單工：在通信線路上，數據只可按一個固定的方向傳送而不能進行相反方向傳送的通信方式，稱為單工通信。數據信道發(fā)送端發(fā)送端接收端接收端信道半雙工通信方式：數據可以雙向傳輸，但不能同時進行，采用分時間段傳輸，在任一時刻只允許在一個方向上傳輸主信息，這種通信方式稱為半雙工通信。數據發(fā)送端接收端發(fā)送端接收端發(fā)送端接收端接收端發(fā)送端發(fā)送端發(fā)送端全雙工通信方式：可同時雙向傳輸數據的通信方式稱為全雙工通信。數據接收端接收端數據2022-12-20計算機網絡技術26串串行和并行通信行和并行通信按照通信中字節(jié)使用的信道數，數據通信方式可分為串行通信和并行通信：1、串行通信 串行傳輸是構成二進制代碼在一條信道上以位（碼 元）為單位，按時間順序逐位傳輸的方式。按位發(fā)送，逐位接收，同時還要確認字符，所以要采取同步措施。串行通信的優(yōu)點是收、發(fā)雙方只需要一條傳輸信道，易于實現，成本低，但速度比較低。2022-12-20計算機網絡技術27串串行和并行通信行和并行通信串行通信：2022-12-20計算機網絡技術28串串行和并行通信行和并行通信2、并行通信：是構成字符的二進制代碼在并行信道上同時傳輸的方式。例如，8單位代碼字符要用8條信道并行同時傳輸，一次傳一個字符，收、發(fā)雙方不存在同步問題。并行通信的優(yōu)點是速度快，但發(fā)端與收端之間有若干條線路，導致費用高，僅適合于近距離和高速率的通信。2022-12-20計算機網絡技術29串串行和并行通信行和并行通信并行通信：數據傳輸方式數據傳輸方式 數據傳輸方式依其數據在傳輸線原樣不變地傳輸還是調制變樣后再傳輸，可分為基帶傳輸、頻帶傳輸和寬帶傳輸等方式。2.3.1 基帶傳輸、頻帶傳輸和寬帶傳輸1基帶傳輸 基帶（基帶（Baseband）是指調制前原始電信號占用的頻帶，是原始電信號固有的基本頻帶?；鶐盘柣鶐盘?是未經載波調制未經載波調制的信號。由“0”和“1”組成的數字信號又稱為“數字基帶信號”?；鶐鬏敾鶐鬏?在信道中直接傳輸基帶信號時信道中直接傳輸基帶信號時，稱為基帶傳輸。基帶傳輸的信號既可以是模擬信號，也可以是數字信號，具體類型由信源決定。1基帶傳輸 基帶傳輸是一種最基本的數據傳輸方式，一般用在較近距離的數據通信中。在計算機局域網中，主要就是采用這種傳輸方式。例如計算機網絡中的信號就是基帶傳輸的?；鶐鬏斠话阌幂^近距離的數據通信中?；鶐鬏?、頻帶傳輸和寬帶傳輸2.3.1 基帶傳輸、頻帶傳輸和寬帶傳輸2頻帶傳輸 利用模擬信道實現數字信號傳輸模擬信道實現數字信號傳輸的方法，稱為“頻帶傳輸”。將數字信號調制成模擬信號后在發(fā)送和傳輸，到達接收端時，再把模擬信號解調為原來的數字信號。調制解調器：調制解調器是一種計算機硬件，它能把計算機的數字信號翻譯成可沿普通電話線傳送的模擬信號，而這些模擬信號又可被線路另一端的另一個調制解調器接收，并譯成計算機可懂的語言。這一簡單過程完成了兩臺計算機間的通信。我們現有的電話、模擬電視信號等，都是屬于頻帶傳輸2.3.1 基帶傳輸、頻帶傳輸和寬帶傳輸 3.頻帶傳輸與基帶傳輸不同：基帶傳輸中，基帶信號占有信道的全部帶寬；頻帶傳輸中，模擬信號通常由某個頻率或某幾個頻率組成，占用一個固有頻帶(高頻)，即整個頻道的一部分。采用多路復用技術，提高了信道利用率。頻帶傳輸的波形比較單一，因為在頻帶傳輸中只需要用不同幅度或不同頻率表示0、1兩個電平。2.3.1 基帶傳輸、頻帶傳輸和寬帶傳輸4寬帶傳輸 寬帶寬帶是指帶寬比聲頻更寬的頻帶。利用寬帶進行的傳輸稱為寬帶傳輸寬帶傳輸。寬帶傳輸可以在傳輸介質上使用頻分多路復用技術。由于數字信號的頻帶很寬，不便于在寬帶網中直接傳輸，通常將其轉化成模擬信號后再在寬帶網中傳輸。寬帶傳輸信道容量大，傳輸距離遠，基帶傳輸速率快，距離近2.3.1 基帶傳輸、頻帶傳輸和寬帶傳輸4寬帶傳輸 計算機局域網中采用的數據傳輸系統(tǒng)有基帶傳輸和寬帶傳輸兩種方式，它們的主要區(qū)別在于傳輸速率不同。一個寬帶信道能被劃分為許多個邏輯信道，從而可以將各種聲音、圖像和數據信息傳輸綜合在同一個物理信道上進行。2.3.1 基帶傳輸、頻帶傳輸和寬帶傳輸4寬帶傳輸一般說，寬帶傳輸與基帶傳輸相比有以下優(yōu)點：能在一個信道中傳輸聲音、圖像和數據信息，使系統(tǒng)具有多種用途；一條寬帶信道能劃分為多條邏輯基帶信道，實現多路復用，因此信道的容量大大增加；寬帶傳輸的距離比基帶遠，因為基帶傳輸直接傳送數字信號，傳輸的速率越高，能夠傳輸的距離越短。練習：1、數據線路的通信方式有（）、（）、（）2、數據傳輸方式可分為（）（）（）等。數據交換技術 nQuestion ：為什么要采用數據交換技術 n一個擁有眾多用戶的通信網不可能采用兩兩之間連接的全互聯方式，必須采用交換設備n為降低通信線路造價，大型網絡主要采用部分連接的拓撲結構。n兩個端節(jié)點之間的通信連接一般都要通過中間節(jié)點的轉接，中間節(jié)點要在它所連接幾條線路中選擇一條進行接續(xù)。n交換網絡有多條信道供多個終端共用，網絡的交換設備能夠按照終端的需要分配信道并將它們連接起來。本任務主要學習電路交換、存儲轉發(fā)交換和高速交換技術。電路交換 電路交換一般定義：交換機負責在兩個通信站點之間建立一條物理的固定傳輸通路，直到通信完畢后再拆除。通信的三個階段：建立連接-通信-釋放連接特點：數據傳輸前需要先建立一條臨時的端到端的通道，通信雙方在通信過程中自始自終占用自始自終占用該條鏈路。應用：服務質量要求較高-電話網，實時數據-音頻、視頻 1.電路交換把“建立連接-通信-釋放連接”三個步驟的連網方式稱為面向連接的。電路交換必定是面向連接的。例：兩部電話機通信只需要用一對電線就能夠互相連接起來。電路交換1電路交換的通信過程三個階段:u電路建立階段u數據傳輸階段u電路釋放階段 電路交換1.電路交換呼叫應答呼叫請求報文 應答釋放請求釋放應答電路建立數據傳輸電路釋放節(jié)點A節(jié)點B節(jié)點C節(jié)點D 電路交換2.4.3 數據交換技術（1）電路交換的優(yōu)點：信息傳輸時延短信息傳輸效率高對用戶提供“透明”傳輸通路適合傳輸信息量大，通信對象比較確定的用戶 電路交換（2）電路交換的缺點：線路利用率較低。通信雙方必須同時工作 電路交換2.存儲轉發(fā)交換 在交換過程中，交換設備將接收到的報文先存儲，待信道空閑時再轉發(fā)出去，一級一級中轉，直到目的地。這種數據傳輸技術稱為存儲-轉發(fā)。過程：信息從數據源到目的地一般要經過多級轉發(fā)，中間經過的每個交換機（路由器）都有一個緩沖區(qū)，在交換機進行轉發(fā)時，先把信息存放到數據緩沖區(qū)，等到線路空閑時，將信息傳輸出去。特點：可靠性高，不需要一條專用的通路，提高了信道的利用率。方式：報文交換和分組交換 存儲轉發(fā)交換2.存儲轉發(fā)交換（1）報文交換 以報文為單位發(fā)送信息。整個報文作為一個整體一起發(fā)送。報文就是計算機一次性要發(fā)送的數據塊，其長度不限且可變。報文包括三部分內容：報頭、報文正文和報尾。報頭由源地址、目的地址及控制信息組成 報尾一般是校驗信息。存儲轉發(fā)交換2.存儲轉發(fā)交換（1）報文交換 報文交換的過程 發(fā)送端接受端 存儲轉發(fā)交換（1）報文交換 A、B、C、D表示交換設備 ABCD報文排隊延遲存儲轉發(fā)交換（1）報文交換優(yōu)點：線路利用率與電路交換相比較高缺點：1）大報文造成存儲轉發(fā)的延時過長；2）出錯后整個報文全部重發(fā)?，F在已經很少使用更好的技術取代 存儲轉發(fā)交換（2）分組交換過程a.在發(fā)送端，先把較長的報文劃分成較短的、固定長度的數據段，每個部分稱為一個分組；b.每個分組的前面加一個分組頭，由交換機根據目的地址轉發(fā)至目的地，這個過程稱為分組交換。c.接收端收到所有分組后，還原得到報文分組交換也稱為包交換進行分組交換的通信網絡稱為分組交換網。存儲轉發(fā)交換分組交換的主要特點 分組交換則采用存儲轉發(fā)技術。在發(fā)送端，先把較長的報文劃分成較短的、固定長度的數據段。報文報文1101000110101010110101011100010011010010假定這個報文較長假定這個報文較長不便于傳輸不便于傳輸添加首部構成分組 每一個數據段前面添加上首部構成分組(packet)。數數 據據數數 據據數數 據據報文報文首部首部首部首部首部首部分組分組 1分組分組 2分組分組 3請注意：現在左邊是請注意：現在左邊是“前面前面”分組交換的傳輸單元 分組交換網以“分組”作為數據傳輸單元。依次把各分組發(fā)送到接收端（假定接收端在左邊）。數數 據據首部首部分組分組 1數數 據據首部首部分組分組 2數數 據據首部首部分組分組 3以以分組為基本單位在網絡中傳送分組為基本單位在網絡中傳送分組首部的重要性 每一個分組的首部都含有地址（諸如目的地址和源地址）等控制信息。分組交換網中的結點交換機根據收到的分組首部中的地址信息，把分組轉發(fā)到下一個結點交換機。每個分組在互聯網中獨立地選擇傳輸路徑。用這樣的存儲轉發(fā)方式，最后分組就能到達最終目的地。收到分組后剝去首部 接收端收到分組后剝去首部還原成報文。數數 據據首部首部分組分組 1數數 據據首部首部分組分組 2數數 據據首部首部分組分組 3收到的數據收到的數據最后還原成原來的報文 最后，在接收端把收到的數據恢復成為原來的報文。這里我們假定分組在傳輸過程中沒有出現差錯，在轉發(fā)時也沒有被丟棄。數數 據據數數 據據數數 據據報文報文1101000110101010110101011100010011010010（2）分組交換特點：特點：1）存儲量要求較小，可以用內存來緩沖分組速度快；2）轉發(fā)延時小適用于交互式通信；3）某個分組出錯僅重發(fā)該分組效率高；4）分組可通過數據報方式或虛電路方式交換；5）有強大的糾錯機制、流量控制和路由選擇功能。2 存儲轉發(fā)交換（2）分組交換兩種方式：數據報方式 虛電路方式數據報方式：每個分組包含源地址和目的地址，各個分組根據目的地址獨立到達目的地。同一個報文的不同分組可能沿著不同路徑到達目的地，每個分組又稱為數據報。數據報會出現亂序、丟失、重復問題2 存儲轉發(fā)交換（2）分組交換虛電路方式：虛電路就是通信雙方在開始互相發(fā)送和接收數據之前，需要在網絡上先建立一條邏輯鏈路，用戶數據按照順序沿邏輯鏈路到達目的地。過程：包括虛電路建立、數據傳輸和虛電路拆除三個階段。報文分組不必帶目的地址、源地址等輔助信息，只需攜帶虛電路標識號。同一條物理線路上可以建立多條虛電路2 存儲轉發(fā)交換報文報文報文A B C D 報文交換電路交換A B C D報文P1P2P3P4P1P2P3P4P3P4虛電路P2P1A B C DP1P2P3P4P1P2P3P4P3P4分組交換P2P1A B C D連接建立連接釋放數據傳送幾種交換的比較分組交換與報文交換的比較（1）分組交換比報文交換減少了時間延時。（2）分組交換把數據的最大長度限制在較小的范圍內，每個節(jié)點所需要的存儲量減少，有利于提高節(jié)點存儲資源的利用率。（3）分組交換易于重新開始新的傳輸?？勺尵o急報文迅速發(fā)送出去，不會遭到傳輸優(yōu)先級較低的報文的堵塞。信元交換技術 信元交換是一種高速分組交換方式。在信元交換中，信元為基本單位。信元是一種極短的固定長度的信息交換單元，每個信元長為53字節(jié)，分為信元頭和信息域兩部分。信元頭占5個字節(jié)，包括信元標識等信息；信息域占48個字節(jié)，承載用戶的數據。信元交換技術 信元交換的報文包括信令和一個或多個信元。信令是控制命令，用于建立和釋放邏輯連接，信元的標識用來識別信息傳輸路徑。由此可見，信元交換方式融合了電路交換高速率和分組交換高效率的特點。在信元交換過程中，各路的信元存儲在緩沖區(qū)中，列隊等候待發(fā)，待空信元到來時，則將信元插入到空信元中發(fā)送出去。信元交換技術 ATM（異步傳輸方式）是信元交換的實際應用標準，它是當前發(fā)展最快的網絡技術。傳輸介質使用光纜或雙絞線，其傳輸速率已達到155Mbps和622Mbps,并向2Gbps進軍。ATM采用的是面向連接的高速交換和多路復用技術，能保證網絡帶寬不隨用戶數增加而下降，而且每個用戶可享用專用帶寬并可根據用戶的需求變化來調節(jié)用戶的帶寬。ATM有3層結構：物理層，ATM層和ATM自適應層。信元交換技術ATM的特點是支持復雜的多媒體應用；相對傳統(tǒng)LAN擁有可靠的服務質量；良好的伸縮性；提高生產率；改進現有應用的性能；為用戶網絡提供帶寬；保護用戶投資；高頻寬；低延時；節(jié)省費用。ATM是一種廣域網主干線的較好選擇。四種交換技術的優(yōu)缺點：電路交換：電路交換：優(yōu)點：實時性好，通信效率高；缺點：線路利用率低，不能連接不同類型線路組成的鏈路，通信雙方要同時工作。報文交換：報文交換：優(yōu)點：線路利用率高；雙方無須同時工作；可同時向多個目的地發(fā)送同一報文；可在網絡上實現報文差錯控制和糾錯處理；能進行速度和代碼的轉換。缺點：網絡延時較長，不適宜實時通信和交互式場合四種交換技術的優(yōu)缺點：數據報：數據報：優(yōu)點：對于短報文數據，通信傳輸率較高，對 網絡故障適應能力強 缺點：傳輸延時較大，時延離散度大虛電路：虛電路：優(yōu)點：對于數據量較大的通信傳輸率高，分組傳 輸延時短，且不易產生數據分組丟失。缺點：對網絡的依賴性較大。4種交換技術的比較：1、對于交互式通信來說，報文交換是不合適的。2、對于較輕的間歇式負載來說，電路交換是合適的，因為可以通過電話撥號線路來使用公用電話系統(tǒng)。3、對于兩個站之間很重的和持續(xù)的負載來說，使用租用的電路交換線是最合適的。4、當有一批中等數量數據必須交換到大量的數據設備時，寧可用分組交換方法，這種技術的線路利用率是最高的。4種交換技術的比較：5、數據報分組交換適用于短報文和具有靈活性的報文。6、虛電路分組交換適用于大批量數據交換和減輕各站的處理負擔。7、信元交換適用于對帶寬要求高和對服務質量要求高的應用。練習題：一、選擇題1、電子郵件采用的交換方式是（）A.電路交換 B.報文交換 C.數據報 D.虛電路2、報文交換不適合于（）A.電子郵件 B.間隙性負載 C.交互式通信 D.少量數據3、以下交換技術中，不屬于存儲交換技術的是（）A.電路交換 B.數據報 C.虛電路 D.報文交換4、下列交換方式中（）的傳輸延時最小A.報文交換 B.電路交換 C.虛電路 D.數據報交換二、填空題 1、如果按照數據交換方式進行分類，電話系統(tǒng)的信息交換方式屬于_.2、一般來講，存儲轉發(fā)方式包括報文交換和_.3、在數據傳輸中，一般要建立連接的是_交換方式.BCAB電路交換分組交換電路 知識拓展：高速交換技術異步傳輸模式ATMp是一種比幀中繼傳輸速率更高的快速分組交換方式。pATM的傳輸單位為信元（Cell），又稱信元交換。p信元是一種較短的數據分組，其長度固定為53個字節(jié)。p采用時分多路復用技術。p不必在數據鏈路層進行差錯控制和流量控制。多路復用技術多路復用技術多多路復用技術路復用技術多路：多條互不相干的信號通道多路：多條互不相干的信號通道復用：合在一起使用復用：合在一起使用多路復用：在一條信道上建立多條物理信道多路復用：在一條信道上建立多條物理信道多路復用技術：如何利用傳輸介質，在一條物理線路上多路復用技術：如何利用傳輸介質，在一條物理線路上建立多條物理信道的技術。建立多條物理信道的技術。在數據通信或計算機網絡系統(tǒng)中，傳輸介質的帶寬或容量往往超過傳輸單一信號的需求，為了有效地利用通信線路，希望一個信道同時傳輸多路信號，這就是所謂的多路復用技術。采用多路復用技術能把多個信號組合在一條物理信道上進行傳輸，其方法是在發(fā)送端將若干個彼此無關的信號合并為一個能在一條共用信道上傳輸的復合信號，在信號的接收端還能將復合信號分離出與原來一樣的若干個彼此無關的信號來。多路復用技術的原理如下圖 所示，由多路復用器合并N個輸入通道的信號(N取決于所用傳輸介質的限制因素）組成一路復合信號,經傳輸速率較高的線路傳輸后,由多路譯碼器將復合信號按通道號再分離出來，然后把它們送到相應的輸出端。配置多路復用線路有許多種不同方法，多路復用器的類型也各異，常用的多路復用技術有時分多路復用(TDM）、頻分多路復用（FDM）和波分多路復用（WDM）等。圖 多路復用技術原理1 1 時分多路復用時分多路復用 所謂時分多路復用是將一條物理信道按時間分成若干個時間片（時隙）輪流分配給多個信號使用 每一時間片由要復用的一個信號占用，一個信號的時間片用完后，信道再分配給下一個信號。這樣利用每個信號在時間上的交叉，就可以在一條物理信道上傳輸多個數字信號了。如圖3所示。圖3 時分多路復用示意圖時分多路復用技術的特點78時分多路復用技術的分類79124.n13.n.1234.n時間片1時間片2時間片n125.m41257.m.1234.m時間片1時間片2時間片n 頻分多路復用電路常用于模擬信號的傳輸，其工作原理是:按照頻率劃分信號的方法，把傳輸頻帶分成若干個較窄的頻帶,每個窄頻帶構成一個子通道，獨立地傳輸信息。FDM將每一信息經調制變成不同的載波頻率，各個信號都有自己的帶寬。2 2 頻分多路復用頻分多路復用 為了避免信號彼此干擾，各載波之間留有適當的頻率間距,各載波之間便不會有因信號的互相重疊而發(fā)生干擾的現象產生.如圖4所示。圖圖4 4 頻分多路復用示意圖頻分多路復用示意圖 頻分多路復用技術的特點 頻分多路復用使信道在同一時刻能同時獨立傳送多路信號，每路信號占用不同的頻帶；在線路上傳輸的是各路信號經過調制后的疊加在一起的復合信號。頻分多路復用技術適用于寬帶網絡。82 波分多路復用是在光纖信道上使用頻分多路復用的一個變種，其基本原理是:利用波分多路復用設備將不同信道的信號調制成不同波長的光，并復用到光纖信道上。在接收方，采用波分設備分離不同波長的光。主要用于光纖通信。它是利用不同波長的光在一條光纖上同時傳輸多路信號。3 3 波分多路復用波分多路復用 如圖5所示,這是一種在光纖上獲得WDM的簡單方法。在這種方法中，兩根光纖連接到一個棱柱(或更可能是衍射光柵）上，每根光纖的能量處于不同的波段。兩束光通過棱柱或光柵,合成到一根共享的光纖上，傳送到遠方的目的地，隨后再將它們分解開來。圖5 波分多路復用碼分多路復用技術 碼分多路復用(CDMA，Code Division Multiplexing Access)是按照碼型結構的不同來區(qū)分各路用戶信號，也稱為碼分多址。每一個用戶可以在同樣的時間使用同樣的頻帶進行通信。各用戶使用經過特殊挑選的不同碼型，因此彼此不會造成干擾。這種系統(tǒng)發(fā)送的信號有很強的抗干擾能力，其頻譜類似于白噪聲，不易被敵人發(fā)現?？商岣咄ㄐ诺脑捯糍|量和數據傳輸的可靠性，減少干擾對通信的影響，增大通信系統(tǒng)的容量(是使用GSM的45倍)，降低手機的平均發(fā)射功率等等。85差錯產生的原因 數據通信系統(tǒng)的基本任務是高效率而無差錯地傳送數據。數據信號在通信線路中傳輸時，難免受到來自信道內部和外部的干擾，從而引起信號的失真，導致數據傳輸錯誤。傳輸出錯的原因：一是內部因素（噪聲脈沖、脈動噪聲、衰減、延遲失真）二是外部因素（包括電磁干擾、太陽噪聲、工作噪聲）。噪聲是影響數據傳輸質量的主要因素。根據產生的原因可以將噪聲分為四類：熱噪聲、交調噪聲、串音和脈沖噪聲四類。噪聲的類型 熱噪聲 是由帶電粒子在導電介質中的布朗運動引起的，它存在于任何工作在絕對零度以上的電路或系統(tǒng)中。熱噪聲屬于高斯白噪聲，其概率密度函數滿足正態(tài)分布統(tǒng)計特性，同時它的功率譜密度函數是均勻分布的（常數）。熱噪聲的特點是：時刻存在、不可排除、幅度較小、強度與頻率無關，但頻譜很寬，是一類隨機的噪聲。噪聲的類型 交調噪聲 是一種附加的頻率干擾。由于通信系統(tǒng)的非線性，將導致進入通信系統(tǒng)的不同頻率的信號在系統(tǒng)的輸出端產生這些頻率之間的差頻信號或倍頻信號及其組合，這就是交調噪聲。對于交調噪聲可以通過適當的調制技術，人為地校正系統(tǒng)的非線性部分得到補償。噪聲的類型 串音 是一個通路的信號在相鄰的另一個通路引起的干擾現象。這是由于信號線路之間的電磁感應引起的有害耦合。為了消除線路之間的有害耦合，可以將每一對線擰成一定扭絞節(jié)距的線纜。噪聲的類型 脈沖噪聲 是由于電火花或其他原因造成的突發(fā)振幅很大、持續(xù)時間比間隔時間短得多的離散脈沖耦合到信號通路中的干擾。脈沖噪聲也稱為沖擊噪聲，它將引起一連串的數據比特出錯，它是數據傳輸差錯的主要根源。脈沖噪聲產生的干擾很難消除，只能采用差錯控制的方法來實現可靠傳輸。（3）差錯的類型 隨機差錯 指數據單元中的單比特差錯。它通常由傳輸信道的熱噪聲引起。突發(fā)差錯 指數據單元中的兩個或兩個以上的比特發(fā)生成串密集性的差錯，第一個錯誤比特到最后一個錯誤比特之間的位數稱為突發(fā)長度。沖擊噪聲持續(xù)的時間通常大于數據傳輸中每比特的發(fā)送時間，因而會引起相鄰的多個數據位出錯，從而導致突發(fā)差錯。（4）如何解決傳輸差錯問題1.提高物理信道的質量，盡量避免和減少差錯：采用電纜屏蔽措施和適當的調制解調方法設置中繼設備對信號進行整理再生和放大加大發(fā)射功率，降低接收設備本身的噪聲，以提高信噪比2.提高數據的健壯性，有效地進行檢錯和糾錯：采用信道編碼技術，為數據信息增加冗余編碼，形成抗干擾編碼，使接收方能進行檢錯或糾錯配合適當的差錯控制方法進行檢錯或糾錯。1.奇偶校驗碼編碼規(guī)則在發(fā)送的數據塊后附加一位校驗位，該位的取值由原數據塊中“1”的個數之和決定。偶校驗:把數據信息中的“1”的個數湊成偶數，奇校驗:把數據信息中的“1”的個數湊成奇數。例如，傳輸的數據“1011000”，偶校驗時，校驗位 1，碼字是“10110001”；奇校驗時，校驗位0，變?yōu)椤?0110000”。缺點：校驗能力很低，它只能檢出“1”有奇數個錯誤，不能確定是幾個奇數錯誤，優(yōu)點：其設備簡單，容易實現。已知字符T的ASCII碼值的十進制數表示為84，如果將最高為設置為奇數校驗，則字符M的ASCII碼值設置奇校驗位，他的二進制表示為（A ）A 11001101 B10101100C 10110011 D 10001101循環(huán)冗余碼校驗循環(huán)冗余碼校驗 循環(huán)冗余校驗（CRC）是一種數據傳輸檢錯功能，對數據進行多項式計算，并將得到的結果附在幀的后面，接收設備也執(zhí)行類似的算法，以保證數據傳輸的正確性和完整性謝謝觀看/歡迎下載BY FAITH I MEAN A VISION OF GOOD ONE CHERISHES AND THE ENTHUSIASM THAT PUSHES ONE TO SEEK ITS FULFILLMENT REGARDLESS OF OBSTACLES.BY FAITH I BY FAITH