第三章数据通信技术

第三章数据通信技术3.1数据通信技术概述信息、数据、信号、信道通信、数据通信、数据通信技术3.2数据传输类型基带传输、频带传输、调制解调器3.3数据传输模式和差错校验串并行、同步异步、单双工、校验3.4数据多路复用技术和数据交换技术频分、时分、码分；线路、报文、分组3.5常用通信系统电话、移动电话、卫星通信、ISDN、ADSL、CableModem13.1数据通信技术概述三部分组成:数据源、数据通信网、数据宿3.1.1数据通信的系统模型计算机计算机电话网调制解调器（调制）调制解调器（解调）21.信息、数据和信号3.1.2数据通信的基本概念信号：数据在传输过程中的表现形式，可分为模拟信号和数字信号两种。信息：通信传输过程中数据所包含的内容，一般为数字、文字、语音和图象等。数据：信息的载体（二进制码）。3模拟传输和数字传输与信号的组合关系调制、解调A/D、D/A基本概念：模拟信号、数字信号调制解调器42.信道及信道的分类传输数据信号的通路称为信道（1）模拟信道与数字信道（2）物理信道与逻辑信道（3）有线信道与无线信道（4）专用信道与公共交换信道按传输信号的类型分类物理信道包括传输介质和通信设备逻辑信道非指具体物理介质按传输媒体的有形无形分类按信道的使用权限分类信道种类：53.1.3数据通信的传输媒体(介质)电话线和双绞线：方便、便宜、可靠性差、损耗大同轴电缆：容量大、抗干扰能力强、价格较高光纤：容量大、速度快、距离长、抗干扰能力强、代价高

微波线路：带宽、直线传播、受环境影响较大

卫星线路：频带很宽、不受地理和距离影响、昂贵

红外传输：快速、方便、安全、距离近63.1.4数据通信的部分接口标准RS-232

实现简单，传输距离5米，19.2Kbps(25线或9线)USB（通用串行总线）可接127个设备、传输距离5米

USB1.0：12MUSB2.0：480M

支持热拔插IEEE1394（高速串行总线）可接63个设备,可直接通信(不经过CPU)

速度：400Mb/s(50米)、3.2Gb/s(4.5米)支持热拔插73.1.5数据通信的主要技术指标差错率码元差错率pe=差错码元数/总码元数比特差错率peb=差错比特数/总比特数波特率和比特率(传输速率)可靠度

pr=正常工作时间/全部工作时间*100%带宽(范围)

信号频谱的最高频率与最低频率之差或：传送信道的最高频率与最低频率之差(Hz)83.2数据传输类型3.2.1基带传输

在通信线路上直接传输二进制信号。特点：传送距离短,衰减快,需放大,独占一个信道三种编码方法：非归零编码：串口和调制解调器特点：正电平：1负电平：0曼切斯特编码：10Base的以太网特点：前半周为反码后半周为原码差分曼切斯特编码：局域网特点：边界与前一信号后半周反码：0边界与前一信号后半周原码：1用电平表示信号并传输，要进行编码93.2.2频带传输利用模拟信号传输数字信号(需调制解调)。特点：充分利用信道的容量，衰减较慢，距离较远正弦波(载波)信号：方法：将数字信号用某一种方式加在正弦波上进行传输，再从接受设备上还原出数字信号。A：振幅（幅度调制ASK）ω：角频率（频率调制FSK）ψ：相位（相位调制PSK）三个调制参数：u(t)=A(t)sin(ωt+ψ)103.2.3调制解调器功能：将数字信号调制为模拟信号进行传送，或将模拟信号解调为数字信号接受。11(1)调制解调器(移频键控)的工作原理12(2)调制解调器分类：通信线路：调制解调器

CableModem：有线电视网ADSLModem：非对称传输连接方式：内置式、外置式、无线式。功能：数据调制解调器

Fax/ModemFax/Voice/Modem13(3)调制解调器的标准V.32标准：早期的全双工标准(<14.4K)V.32bis标准：包括压缩、差错检验(14.4K)V.90标准：56K数据传输标准143.3数据传输模式和差错校验3.3.1数据通信的传输模式串行传输与并行传输

串行：每次传送一位

并行：每次传送多位异步传输与同步传输

异步：发送字符前后各有开始位和停止位同步：发一帧信息前后各有同步位等信号和帧结束位单工、半双工与全双工传输

单工：一个方向上传送数据半双工：双方向传送，但只能轮流传送数据全双工：双方向传送，能同时双向传送数据153.3.2差错校验与校正水平冗余校验：方块校验：奇校：0110011110011011偶校：1011100001001101奇校字符1：00100000字符2：00111101字符3：11011001字符4：10110011字符5：01010010方块校验字符：11011010校验位该列为校验位该行(7位)为校验位奇校字符1：*0100000字符2：*0011100字符3：*1011001字符4：*0110011字符5：*0001010*0100011垂直冗余校验：该行(7位)为校验位(VRC)（LRC)16循环冗余校验(CRC)

比较双方约定的余数多项式。差错控制机制(校正)

反馈重发包括：停止等待方式：等待接收方发来正确无误信息后,再发下一帧数据。连续工作方式：拉回重发方式：从出错的帧开始重发。选择重发方式(ARQ)：只重发出错帧。173.4数据多路复用技术和数据交换技术码分多路复用（CDMA）：移动电话

利用展频技术3.4.1数据多路复用技术频分多路复用（FDMA）：电视信号时分多路复用（TDMA）：基带局域网

将传输信号分割成许多时间片，轮流传输183.4.2数据交换技术线路交换

电话或网络中计算机与计算机通信。特点：独占线路、资源浪费、可靠性好报文交换

特点：线路利用率高、实时性差包太大的话，传送时间会过长。分组交换

特点：线路利用率高、可进行交互式或实时通信、数据合理打包。193.5常用通信系统3.5.1公用电话系统（PSTN）3.5.2蜂窝电话系统3.5.3卫星通信系统传统的、实时语音通讯的线路交换网络移动电话广泛用于电话、电报、数据、电视、会议电视、无线电广播、应急通信203.5.4综合业务数字网络（ISDN）3.5.5ADSL与CableModem3.5.6计算机网络两条64Kbps的B通道和一条16Kbps的D通道。在通电话的同时，可进行数据传送。ADSL：在电话线上的宽带技术非对称数字用户线路:下行1.5M~9M上行16K~1MCableModem：电缆调制解调器,电视网上的宽带接入技术

按速率可分对称:500K~2M或非对称速率型:下行2K~40M上行500K~10M局域网、广域网和互联网21网络的四种接入方式的比较改造期初步投入商用较成熟成熟网络成熟度ALWAYSON认证ALWAYSON认证拨号+认证拨号+认证连接方式CableModemADSLModem滤波分离器NT1和TA含NT1的TA56KModem用户终端设备10M8M1B=64K，2B=128K56K最大下载速度10M1M1B=64K，2B=128K56K最大上传速度有线电视同轴电缆普通电话线普通电话线普通电话线传输介质CableModemADSLISDN56KModem比较项目22复习数据通信系统模拟信号和数字信号数据传输媒体数据传输类型数据传输模式数据差错校验数据多路复用技术数据交换技术通信系统23数据通信常用媒体24用微波中继站实现长途传输25卫星通信26红外传输27RS-232接口28USB通用串行总线29波特率和比特率波特率：调制速率或称波形速率。单位波特（Baud），定义为每秒传送的波形的个数。B=1/T(Baud)T：一个波形需要的时间比特率：单位时间内传输的二进制代码的有效位（bit）数，单位为比特每秒（bps）。

比特率=波特率log2n

n：信号的状态个数30数字数据信号的编码31信号调制示意图“1”Amsin(ωt+ψ)“0”0“1”Amsin(ω1t+ψ)“0”Amsin(ω2t+ψ)“1”Amsin(ωt+π)“0”Amsin(ωt+0)(ASK)(FSK)(PSK)数字信号传输信号32并行和串行传输33异步传送34同步传送35单工、半双工和全双工单工通信半双工通信

全双工通信36多路复用技术多路复用的定义:多路复用是指把若干个彼此无关的信号合并为一个复合信号，并在一条共用信道上进行传输。37频分多路复用38时分多路复用39线路交换独占线路、资源浪费、可靠性好40报文交换线路利用率高实时性差、传送时间会长41分组交换数据合理打包线路利用率高、可进行交互式或实时通信42电话交换系统43蜂窝电话系统44移动电话的通信原理交换中心45卫星通信系统同步卫星高度：36000Km优点：通信范围广受自然灾害小可广播和多址通信管理方便缺点：信号延迟10GHz以上信号易受雨雪影响易受太阳噪声影响46综合业务数字网络47总线型拓扑结构的局域网48广域网49互联网50内置式调制解调器51外置式调制解调器52CableMod