數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)解析

會計學(xué)1數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)解析數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)解析21基本概念基本概念2 21 11 1數(shù)據(jù)通信的定義與特點數(shù)據(jù)通信的定義與特點 1.1.數(shù)據(jù)通信的定義：數(shù)據(jù)通信的定義：n n數(shù)據(jù)通信數(shù)據(jù)通信(DC)(DC)是指計算機與計算機或計算機與其他數(shù)據(jù)終端之是指計算機與計算機或計算機與其他數(shù)據(jù)終端之間存儲、處理、傳輸和交換信息的一種通信技術(shù)，是計算機技間存儲、處理、傳輸和交換信息的一種通信技術(shù)，是計算機技術(shù)與通信技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物術(shù)與通信技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物n n從嚴(yán)格意義上來講，數(shù)據(jù)通信是指依照通信協(xié)議，利用數(shù)據(jù)傳從嚴(yán)格意義上來講，數(shù)據(jù)通信是指依照通信協(xié)議，利用數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)在兩個功能單元之間傳遞數(shù)據(jù)信息輸技術(shù)在兩個功能單元之間傳遞數(shù)據(jù)信息 第1頁/共42頁2 21 11 1數(shù)據(jù)通信的定義與特點數(shù)據(jù)通信的定義與特點數(shù)據(jù)通信的定義與特點數(shù)據(jù)通信的定義與特點2.數(shù)據(jù)通信的特點 1 1）機與機之間的通信）機與機之間的通信 2 2）準(zhǔn)確性和可靠性要求高）準(zhǔn)確性和可靠性要求高 3 3）傳輸速率高）傳輸速率高 4 4）通信持續(xù)時間差異較大）通信持續(xù)時間差異較大 5 5）具有靈活的接口能力）具有靈活的接口能力第2頁/共42頁數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)模型數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)模型數(shù)據(jù)終端設(shè)備DTE數(shù)據(jù)電路終接設(shè)備DCE數(shù)據(jù)終端設(shè)備DTE數(shù)據(jù)電路終接設(shè)備DCE傳輸信道（線路）數(shù)據(jù)電路接口接口數(shù)據(jù)站數(shù)據(jù)站數(shù)據(jù)鏈路2 21 12 2數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型第3頁/共42頁2 21 12 2數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型n n數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的三個基本組成部分：數(shù)據(jù)終端設(shè)備數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的三個基本組成部分：數(shù)據(jù)終端設(shè)備(DTE(DTE：Data Data Terminal Equipment)Terminal Equipment)、數(shù)據(jù)電路終端設(shè)備、數(shù)據(jù)電路終端設(shè)備(DCE(DCE：Data Circuit Data Circuit Terminal Equipment)Terminal Equipment)及傳輸信道。及傳輸信道。n n兩個概念：數(shù)據(jù)電路（兩個概念：數(shù)據(jù)電路（DCDC：Data CircuitData Circuit）數(shù)據(jù)鏈路（數(shù)據(jù)鏈路（DLDL：Data LinkData Link）第4頁/共42頁2 21 12 2數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型1、數(shù)據(jù)終端設(shè)備n nDTEDTE是數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的輸入和輸出設(shè)備，它可以由各種類型的計是數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的輸入和輸出設(shè)備，它可以由各種類型的計算機或終端加上通信算機或終端加上通信/傳輸控制器組成，主要完成數(shù)據(jù)的輸入與輸傳輸控制器組成，主要完成數(shù)據(jù)的輸入與輸出、數(shù)據(jù)處理和存儲以及通信控制等功能。出、數(shù)據(jù)處理和存儲以及通信控制等功能。第5頁/共42頁2 21 12 2數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型2、數(shù)據(jù)電路終端設(shè)備n nDCEDCE是數(shù)據(jù)信號的變換設(shè)備，其作用是在電信傳輸網(wǎng)絡(luò)能提供的是數(shù)據(jù)信號的變換設(shè)備，其作用是在電信傳輸網(wǎng)絡(luò)能提供的信道特性和質(zhì)量的基礎(chǔ)上實現(xiàn)正確的數(shù)據(jù)傳輸，并實現(xiàn)收發(fā)之間信道特性和質(zhì)量的基礎(chǔ)上實現(xiàn)正確的數(shù)據(jù)傳輸，并實現(xiàn)收發(fā)之間的同步的同步3、傳輸信道n n傳輸信道也叫傳輸媒介，它是兩地間傳輸數(shù)據(jù)信號的通路傳輸信道也叫傳輸媒介，它是兩地間傳輸數(shù)據(jù)信號的通路第6頁/共42頁2 21 12 2數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型n n連接方式：1 1）二線與四線電路）二線與四線電路 2 2）交換電路）交換電路 3 3）專線電路）專線電路第7頁/共42頁2 21 12 2數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型4、數(shù)據(jù)電路n n數(shù)據(jù)電路是指在線路或信道上加接上信號變換設(shè)備數(shù)據(jù)電路是指在線路或信道上加接上信號變換設(shè)備(調(diào)制解調(diào)器或調(diào)制解調(diào)器或數(shù)字接口適配器數(shù)字接口適配器)之后形成的二進(jìn)制比特流通路，它實際上是由傳之后形成的二進(jìn)制比特流通路，它實際上是由傳輸信道（專用或交換信道）加上數(shù)據(jù)電路終端所構(gòu)成的輸信道（專用或交換信道）加上數(shù)據(jù)電路終端所構(gòu)成的第8頁/共42頁2 21 12 2數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型n n數(shù)據(jù)電路連接方式：數(shù)據(jù)電路連接方式：n n點到點專線連接點到點專線連接n n點到多點專線連接點到多點專線連接n n點到多點集中連接點到多點集中連接n n多點到多點復(fù)用連接多點到多點復(fù)用連接n n通過交換網(wǎng)連接通過交換網(wǎng)連接第9頁/共42頁2 21 12 2數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型n n數(shù)據(jù)電路的連接方式：第10頁/共42頁2 21 12 2數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型5、數(shù)據(jù)鏈路數(shù)據(jù)鏈路：包含通信數(shù)據(jù)鏈路：包含通信/傳輸控制器的數(shù)據(jù)電路傳輸控制器的數(shù)據(jù)電路圖2.3 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的實例第11頁/共42頁2 21 13 3衡量數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的指標(biāo)衡量數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的指標(biāo)衡量數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的指標(biāo)衡量數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的指標(biāo)1、有效性n n有效性是指在給定信道內(nèi)所傳送信息量的大小有效性是指在給定信道內(nèi)所傳送信息量的大小n n比特率比特率n n波特率波特率n n多電平時：比特率（數(shù)值）多電平時：比特率（數(shù)值）波特率波特率第12頁/共42頁213衡量數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的指標(biāo)衡量數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的指標(biāo) 2 2、可靠性、可靠性n n可靠性：指在給定信道內(nèi)接收到的信息的可靠程度可靠性：指在給定信道內(nèi)接收到的信息的可靠程度n n二進(jìn)制系統(tǒng)中，誤碼率為：二進(jìn)制系統(tǒng)中，誤碼率為：第13頁/共42頁213衡量數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的指標(biāo)衡量數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的指標(biāo)n n多進(jìn)制系統(tǒng)中，誤碼率為：多進(jìn)制系統(tǒng)中，誤碼率為：在一般情況下，總有PbPe當(dāng)且僅當(dāng)在二進(jìn)制系統(tǒng)中才有Pb=Pe 第14頁/共42頁2 21 14 4數(shù)字信號與傳輸代碼數(shù)字信號與傳輸代碼數(shù)字信號與傳輸代碼數(shù)字信號與傳輸代碼1數(shù)字信號的物理形式：單極與雙極 歸零與不歸零 多信號電平 第15頁/共42頁2 21 14 4數(shù)字信號與傳輸代碼數(shù)字信號與傳輸代碼數(shù)字信號與傳輸代碼數(shù)字信號與傳輸代碼2數(shù)字信號的碼型 1）線路傳輸碼型的要求n n頻譜中不存在直流成分頻譜中不存在直流成分n n盡量減少碼型頻譜中的高頻分量盡量減少碼型頻譜中的高頻分量n n具有一定的抗干擾能力具有一定的抗干擾能力n n便于時鐘信號的提取便于時鐘信號的提取n n具有較好的傳輸效率具有較好的傳輸效率n n碼型變換設(shè)備簡單，易于實現(xiàn)碼型變換設(shè)備簡單，易于實現(xiàn)第16頁/共42頁2 21 14 4數(shù)字信號與傳輸代碼數(shù)字信號與傳輸代碼數(shù)字信號與傳輸代碼數(shù)字信號與傳輸代碼 2）基帶信號的碼型 單極不歸零單極不歸零 NRZNRZ 單極歸零單極歸零 RZRZ 雙極不歸零雙極不歸零 NRZNRZ 雙極歸零雙極歸零 RZRZ 差分編碼差分編碼 雙相脈沖編碼（曼徹斯特編碼）雙相脈沖編碼（曼徹斯特編碼）第17頁/共42頁2 21 14 4數(shù)字信號與傳輸代碼數(shù)字信號與傳輸代碼數(shù)字信號與傳輸代碼數(shù)字信號與傳輸代碼數(shù)據(jù)信號的幾種形式：數(shù)據(jù)信號的幾種形式：第18頁/共42頁2 21 15 5數(shù)據(jù)信號的傳輸數(shù)據(jù)信號的傳輸數(shù)據(jù)信號的傳輸數(shù)據(jù)信號的傳輸1、基帶信號傳輸2、頻帶信號傳輸3、寬帶信號傳輸4、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸?shù)?9頁/共42頁2 21 16 6字符代碼字符代碼字符代碼字符代碼1、國際2號電報碼2、國際5號代碼3、擴充的二十進(jìn)制碼4、國內(nèi)通用代碼5、漢字代碼第20頁/共42頁2 21 17 7通信介質(zhì)通信介質(zhì)通信介質(zhì)通信介質(zhì)1、雙絞線 （1）非屏蔽線雙絞線 （2）屏蔽雙絞線（STP）2、同軸電纜 （1）50同軸電纜 （2）75同軸電纜3、光纖4、無線傳輸介質(zhì)第21頁/共42頁2 21 18 8信息的傳輸方式信息的傳輸方式信息的傳輸方式信息的傳輸方式1 1、通信方式、通信方式 1 1）單工通信）單工通信 2 2）半雙工通信）半雙工通信 3 3）全雙工通信）全雙工通信通信的三種方式 第22頁/共42頁2 21 18 8信息的傳輸方式信息的傳輸方式信息的傳輸方式信息的傳輸方式2、傳輸方式1 1）并行傳輸）并行傳輸2 2）串行傳輸）串行傳輸傳輸方式圖傳輸方式圖 第23頁/共42頁2 21 18 8信息的傳輸方式信息的傳輸方式信息的傳輸方式信息的傳輸方式3 3、同步方法、同步方法1 1）異步同步方式）異步同步方式2 2）同步同步方式）同步同步方式第24頁/共42頁2 21 18 8信息的傳輸方式信息的傳輸方式信息的傳輸方式信息的傳輸方式、復(fù)用方式、復(fù)用方式1)1)頻分復(fù)用頻分復(fù)用 2)2)時分復(fù)用時分復(fù)用頻分復(fù)用原理圖 時分復(fù)用原理圖 第25頁/共42頁2 21 19 9資源分配與共享資源分配與共享資源分配與共享資源分配與共享1 1、點、點點式信道的共享點式信道的共享 1 1）頻分復(fù)用或時分復(fù)用方式）頻分復(fù)用或時分復(fù)用方式 2 2）按需分配信道）按需分配信道 3 3）按排隊方式分配信道）按排隊方式分配信道2 2、網(wǎng)絡(luò)鏈路的共享、網(wǎng)絡(luò)鏈路的共享 1 1）基于信道的共享）基于信道的共享 2 2）基于排隊的共享）基于排隊的共享3 3、廣播信道的共享、廣播信道的共享第26頁/共42頁22差錯控制差錯控制221差錯控制的方式n n差錯控制的基本方式：差錯控制的基本方式：1 1、檢錯反饋重發(fā)方式（、檢錯反饋重發(fā)方式（ARQARQ）2 2、前向糾錯方式、前向糾錯方式(FEC)(FEC)3 3、混合糾錯方式、混合糾錯方式(HEC)(HEC)第27頁/共42頁2 22 21 1差錯控制的方式差錯控制的方式差錯控制的方式差錯控制的方式1、檢錯反饋重發(fā)方式（ARQ）第28頁/共42頁2 22 21 1差錯控制的方式差錯控制的方式差錯控制的方式差錯控制的方式2、前向糾錯方式(FEC)前向糾錯方式的原理圖第29頁/共42頁2 22 21 1差錯控制的方式差錯控制的方式差錯控制的方式差錯控制的方式3、混合糾錯方式(HEC)n n混合糾錯混合糾錯(HEC(HEC：Hybrid Error Correct)Hybrid Error Correct)方式綜合了上述兩種糾錯方方式綜合了上述兩種糾錯方式，其基本思想是發(fā)端發(fā)送具有一定糾錯能力的碼字，接收式，其基本思想是發(fā)端發(fā)送具有一定糾錯能力的碼字，接收端對所收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測。若發(fā)現(xiàn)錯誤，就對少量的能糾正的端對所收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測。若發(fā)現(xiàn)錯誤，就對少量的能糾正的錯誤進(jìn)行糾正，而對于超過糾錯能力的差錯通過反饋重發(fā)方式予錯誤進(jìn)行糾正，而對于超過糾錯能力的差錯通過反饋重發(fā)方式予以糾正以糾正第30頁/共42頁2 22 22 2檢錯及糾錯原理檢錯及糾錯原理檢錯及糾錯原理檢錯及糾錯原理1、無抗干擾能力的信息碼2、具有檢錯與糾錯能力的編碼3、抗干擾碼的分類第31頁/共42頁2 22 23 3常用的檢糾錯碼常用的檢糾錯碼常用的檢糾錯碼常用的檢糾錯碼1.等重碼2.奇偶碼3.方陣檢驗碼4.循環(huán)冗余檢驗碼5.卷積碼第32頁/共42頁23數(shù)據(jù)交換方式數(shù)據(jù)交換方式231電路交換(Circuit Switching)電路交換示意圖 第33頁/共42頁2 23 31 1電路交換電路交換電路交換電路交換 (Circuit Switching)Circuit Switching)電路變換方式：空分交換方式和時分交換方式電路變換方式：空分交換方式和時分交換方式 優(yōu)點：優(yōu)點：n n信息傳輸時延小信息傳輸時延小n n電路電路 “透明透明”n n信息傳送的吞吐量大信息傳送的吞吐量大缺點：缺點：n n占用帶寬占用帶寬n n效率較低效率較低n n兼容性兼容性n n存在呼損存在呼損第34頁/共42頁2 23 32 2報文交換報文交換報文交換報文交換通信方式：采取了存儲通信方式：采取了存儲轉(zhuǎn)發(fā)轉(zhuǎn)發(fā)(SF(SF：Store and Forward)Store and Forward)技術(shù)技術(shù)優(yōu)點優(yōu)點:n n無須獨占信道無須獨占信道,提高了線路利用率提高了線路利用率.n n可多點發(fā)送可多點發(fā)送(固有地址字段固有地址字段),),多點接受多點接受,但不同時但不同時n n不同速率間可以通信不同速率間可以通信n n降低呼損降低呼損 n n缺點缺點:n n報文太長報文太長,延時增大延時增大n n增加發(fā)、收地址，擴大了數(shù)據(jù)開銷增加發(fā)、收地址，擴大了數(shù)據(jù)開銷n n需要大的緩沖區(qū)需要大的緩沖區(qū) 第35頁/共42頁2 23 33 3分組交換分組交換分組交換分組交換通信方式：采用存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式，將報文分割成若干通信方式：采用存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式，將報文分割成若干 以以8bit8bit為單位的分組再發(fā)送為單位的分組再發(fā)送優(yōu)點：優(yōu)點：n n準(zhǔn)實時，類似于電路交換準(zhǔn)實時，類似于電路交換n n不獨占信道，可實現(xiàn)多點通信不獨占信道，可實現(xiàn)多點通信n n高可靠性（若某分組錯了，只須重發(fā)該分組）高可靠性（若某分組錯了，只須重發(fā)該分組）缺點：缺點：n n附加了許多信息，造成了網(wǎng)絡(luò)開銷附加了許多信息，造成了網(wǎng)絡(luò)開銷n n網(wǎng)絡(luò)規(guī)程復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)規(guī)程復(fù)雜第36頁/共42頁2 23 34 4快速方式快速方式快速方式快速方式1 1快速電路交換（快速電路交換（FCSFCS：Fast Circuit SwitchingFast Circuit Switching）n n 典型例子：突發(fā)交換典型例子：突發(fā)交換(BS(BS：Burst Switching)Burst Switching)快速分組交換（快速分組交換（FPSFPS：Fast Packet SwitchingFast Packet Switching）幀方式）幀方式(FM(FM：Frame Model)Frame Model)）信元方式）信元方式(CM(CM：Cell Model)Cell Model)第37頁/共42頁2 23 34 4快速方式快速方式快速方式快速方式）幀方式(FM：Frame Model)第38頁/共42頁2 23 34 4快速方式快速方式快速方式快速方式）信元方式(CM：Cell Model)第39頁/共42頁24小結(jié)小結(jié)1 1、重點、重點、重點、重點n n衡量數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的質(zhì)量指標(biāo)衡量數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的質(zhì)量指標(biāo)n n數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型n n數(shù)據(jù)信號的傳輸代碼數(shù)據(jù)信號的傳輸代碼n n數(shù)據(jù)信號的傳輸數(shù)據(jù)信號的傳輸n n信息的傳輸方式信息的傳輸方式n n各種媒體及其特點各種媒體及其特點n n同步與復(fù)用同步與復(fù)用n n資源分配與共享資源分配與共享n n檢錯和糾錯的原理檢錯和糾錯的原理n n常用的檢糾錯碼常用的檢糾錯碼n n數(shù)據(jù)交換方式數(shù)據(jù)交換方式第40頁/共42頁24小結(jié)小結(jié)2、難點、難點n nDTEDTE和和DCEDCE的概念及其模型圖的概念及其模型圖n n信息量的計算信息量的計算n n信息傳輸速率和碼元速率間的關(guān)系信息傳輸速率和碼元速率間的關(guān)系n n誤碼率的計算誤碼率的計算n n各種基帶碼型的圖形形式各種基帶碼型的圖形形式n n基帶傳輸、頻帶傳輸和寬帶傳輸?shù)母拍罨鶐鬏?、頻帶傳輸和寬帶傳輸?shù)母拍頽 n單模和多模光纖通信特點單模和多模光纖通信特點n n檢糾錯編碼的原理和計算檢糾錯編碼的原理和計算第41頁/共42頁