第二章 数据通信技术.doc

第二章 数据通信技术1、数据及表现形式数据 信号 信息2、模拟信号、数字信号模拟信号：连续变化的电压或电流数字信号：不连续的（离散的）电压或电流通信中存在模拟信号直接通信与转换成数字信号通信两种方式。电话线上网。3、数据通信系统的模型DTE+DCEDCE+DTEDTE-数据终端设备，实现数据处理DCE-数据通信设备，实现通信控制4、通信的过程经过三个阶段：（1）建立连接（电话拨号）（2）维持连接(通话阶段)（3）拆除连接（挂机）让出线路。5、信号与信道信号的频率范围要匹配信道的频带宽度，信号的所占的频率范围超出信道的频带宽度不能进行传输。信号的带宽（信号所占的频率范围）。信号的带宽：l 傅立叶级数：任何一个周期函数都可以表示成无数个不同振幅、频率和相位的正弦函数的和。l 从傅立叶级数可以得到这样解释数字信号，数字信号可以看成是若干不同频率的正弦信号的叠加。l 一般以信号分解的10倍频近似为信号带宽。l 当信号的带宽落在信道的频带范围内，就可以很好地（无失真地）传输。l 百兆线路不能传输千兆速率的信号6、信道的带宽与数据传输率：码元：传递的一个信号码码元传输率：每秒钟传送的码元数。数据传输率：每秒钟传送的二进制数。2进制：数据传输率与码元传输率相等4进制：数据传输率是码元传输率的两倍；8进制：数据传输率是码元传输率的三倍；信道的数据传输率：奈奎斯特定理：B=2WB码元传输率W信道带宽无噪声的影响下（理想状态）C=2W。考虑了噪声影响，则用香农公式。C=W。（1=S/N）单位：比特/秒S/N信噪比，以分贝表示db(S/N)=10。(S/N)误码率：出错的码元数/总传输的码元数一般线路误码率10。6-7网络要求的误码率10。11-12网络技术中采用差错控制，实现网络要求的误码率信道的延迟同轴电缆 （500米） 2.5微秒卫星信道 270微秒7、基带传输、频带传输基带传输：计算机的数据信号直接通过信道传输为基带传输。频带传输：将信号经频率调制后再进行传输为频带传输。计算机数据通过电话网传输为频带传输。8、数据编码技术曼彻斯特编码：将一个码元分成两个部分，前半码元，后半码元码元中心跳变前半码元为低电平表示数据0前半码元为高电平表示数据1曼码自带了同步信号，提高了传输效率。差分曼彻斯特编码：将一个码元分成两个部分，前半码元，后半码元码元中心跳变用码元边沿的变化来表示数据，从高电平变为低电平表示数据1，从低电平变为高电平表示数据0。9、数字信号的调制网络中使用的调制方式调制是将数字信号转换成模拟信号后在模拟信道上传输（如通过电话网传输数据信号）。调制分为调幅、调频、调相调幅（ASK）：用一定频率的正弦波表示0和1，幅度为高电平表示1，幅度为低电平表示0。调频（FSK）：用一定频率的正弦波表示0和1，频率为f0+w表示1，频率f0-w表示0。(如2400+/-100HZ)调相（PSK）：用一定频率的正弦波表示0和1，初相角为P1表示1，初相角为P2表示0。(如初相角为180度表示1，初相角为0度表示0)3.4.3 、模拟数据的采样编码解决模拟信号通过数字信道传输，（比如IP电话），使用PCM技术通过三个步骤实现。1、 采样：按一定频率（时间间隔）使开关接通断开，采下当前的模拟信号幅度值（离散化）2、 量化；将模拟信号的幅度分成若干等级（如分为八个等级）3、 编码(数值化)：将采样得到的离散电压值用二进制数表示。经过以上三个过程，连续的模拟信号被用不同的二进制数值表示出来。完成了模拟信号数字化的过程，可以通过数字信道进行传输。在PCM技术中，量化的等级越多，越能真实反映原来模拟信号。采样频率越高，越能真实反映原来模拟信号奈奎斯特采样定理：采样频率应该大于等于2倍信号频率，才能不是真地反映原信号10、数据传输方式并行传输与串行传输同步与异步传输单工、半双工、全双工穿行传输需要解决同步问题需要将同步信号传递给对方，对方才能正确接收数据，根据同步信号获取码元的宽度信息及起始信息，在码元中间采样得到数据得值（0或1）外同步自同步同步传输异步传输异步传输:每传输一个字符都带上同步信号没有数据时，线路维持高电平，数据到来，变成低电平（指示数据开始到来），然后是数据位（事前已知位数），然后是较验位，停止位。通过这种固定格式和起始的电平变化，实现同步。异步传输特点:字符间的时间间隔可以任意（异步）由起始位和停止位起到同步时钟作用，不需要额外的同步时钟线。同步传输特点：字符间的时间间隔不可以任意，必须一个字符紧跟下一个字符，（同步）通过起始和结束发送同步字符（SYN0111110）实现同步单工 双工 半双工传输方式单工 单向传输双工 双向传输（两条信道）半双工：双向不同时（一条信道）11、信道复用技术数据复用技术复用：将多路信号通过一条线路传输。存在频分多路复用、时分多路复用、统计时分多路复用3.5.1 频分多路复用（FDM）将一条宽带线路分成多个窄带的子信道，每一个子信道传输一路信号。3.5.2 时分多路复用（TDM）将多路信号分时使用一条线路传输。3.5.3统计时分多路复用（STDM）为提高线路传输效率，STDM动态地将时隙分配给有传输需求的端口。（有传输需求才分配时隙，没有需求就自动转向下一个端口）。3.5.4 波分复用一芯光缆上同时传输多个不同的波长光波（多个信号）。密集波分复用（DMDM）：传输的光波比较多，如32个不同波长的光波。稀疏波分复用(CWDM)：传输的光波比较少，如8个不同波长的光波12 数据交换技术数据交换技术存在三种交换方式：电路交换、分组交换、报文交换3.6.1电路（线路）交换电话的例子是电路交换，它需要经过建立连接、维持连接、拆除连接的过程。建立连接：电话拨号的过程，建立起传输电路。维持连接：通话期间，线路维持连通的过程。通话期间（传输期间，独自占有线路）拆除连接：通话结束，挂机则是拆除连接的过程。报文交换：报文交换采用的是存储转发技术，把传输的数据封装成一个报文（带上地址等其他控制信息），送入网络，通过网络的路径选择，向前传输。报文每到达每一个节点，先存储，然后在前向节点可以接收时，向前向节点转发，以这样方式，最终到达目的主机。特点：可以减少网络通信链路数目，不需要全连接。传输的双方没有独占线路（电路交换是独占线路的），在通信期间，其它主机间仍然可以进行通信，线路利用率很高。3.6.3 分组交换分组交换的工作模式与报文交换一样，差别是将传输的文件分成若干小的分组，分别进行传输。由于每一个分组独立传输，可能会出现不同的分组走了不同的路由，在接收端存在分组按序号组装的问题。分组传输又分为虚电路，数据报两种方式。虚电路方式：传输前，需要为本次传输选择一条路径（建立连接），该文件分解的所有分组按这条路径传输。各个分组是顺序到达的。所以，虚电路方式需要有建立、维持、拆除这样的三个过程。数据报方