数据通信技术第2章

数据通信技术讲座2。教学内容，简要介绍本章的学习内容2。教学要求和对本章要求掌握的内容的澄清1。数据通信、数据传输、数据交换技术、信道复用技术的基础知识。错误控制技术。传输介质3。数据编码和调制技术。掌握数据通信、数据交换技术和信道复用技术的基础知识。理解：数据传输，数据编码和调制技术，以及差错控制技术的应用。了解：传输媒体的类型和性能。2.1数据通信和数据通信系统，2.1.1信息、数据和信号，2.1.3通信信道的分类，2.1.2数据通信系统的基本组成，2.1.4数据通信的技术指标，1.1信息、数据和信号的概念(1)信息和数据是信息的载体，是信息的表示，可以是数字、字符、符号等。个人数据没有实际意义。数据和信息之间有区别和联系。数据是独立的。虽然数据本身没有意义，但当数据按照一定的规则和形式组织时，它可以传达一定的意义。这种具有一定意义的数据集就是信息。信号是数据在传输过程中的具体物理表示，具有明确的物理描述，如电压、磁场强度等。信号通常有两种表示形式：模拟信号和数字信号。数据通信系统的基本组成(1)数据终端设备(DTE):可以是计算机、数据输入/输出设备和数据终端。通信控制器负责与通信线路的连接，完成数据缓冲、流量控制、错误检查等功能。计算机网络中使用的网卡是通信控制器。(2)数据通信设备(DCE):数据通信设备(DCE)的功能是将通信控制器发送的信号转换成适合在通信信道上传输的信号。(3)传输通道：传输通道是传输数据的通道，包括传输介质和通信设备。通信信道的分类通信信道是传输数据的信道。(1)有线信道和无线信道(2)，模拟信道和数字信道(3)，专用信道和公共信道(4)，数据通信技术指标(1)。信道带宽：信道带宽是描述信道传输能力的技术指标，其大小由信道的物理特性决定。在信道上传输的是电磁波信号。信道可以传输电磁波的有效频率范围是信道的带宽，带宽的单位是赫兹。(2)数据传输速率：数据传输速率也称为比特率R，它是指信道每秒传输的二进制比特数，记录为bps。(3)信道容量：信道数据传输速率的上限，称为信道容量。信道容量通常表示为单位时间内可传输的二进制数据的最大位数。香农定理由以下公式表示：c=wlog2 (1 s/n) (bps) 10lg (s/n)=db，其中c是信道容量，w是信道带宽，n是噪声功率，s是信号功率。数据通信技术规范(4)。最大数据传输速率rate Rmax=2Wlog2LL:有效信号状态数(5)。波特率Rh是每秒传输信号值变化的次数，R=Rhlog2VV:离散调制数(v相调制)示例：波特率为1200Hz，处于4相调制，求其比特率a: R=1200*log24=2400bps、2.2数据传输、2.2.1串行/并行通信、2.2.3通道通信模式、2.2.2数据传输同步技术、2.2.4信号传输模式、2.2.5通信线路串行/并行通信(1)。串行通信(2)。并行通信(2)。2.数据传输同步技术。接收机和发射机在时间上是一致的。这种协调的通信过程称为同步。(1)异步传输异步传输的特征是：1)每个字符作为一个独立的整体传输；2)字符之间的时间间隔是任意的；3)为了执行字符同步，每个字符的第一位同步传输不再向数据块中的每个字符添加起始位和停止位，而是在数据块之前添加一个或多个同步字符SYN。接收端接收同步字符，实现二进制位同步，并根据同步确定数据块的起始位。根据信号传输方向与时间的关系，信道的通信方式可分为三种：单工、半双工和全双工。(1)单工通信，(2)半双工通信，(3)全双工通信，(4)通信的传输模式，(1)数据通信中的基带传输，代表计算机二进制比特序列0和1的数字信号是典型的矩形脉冲信号，其固有频带称为基带，矩形脉冲信号称为基带信号。(2)频带传输使用模拟信号的数据传输是一种相对常见的通信方法，即频带传输。通信线路的连接模式(1)点对点连接模式(2)多点连接模式(3) 2.3数据编码和调制技术2.3.1数字数据数字信号传输2.3.2数字数据模拟信号传输2.3.3模拟数据数字信号传输1 .数字数据数字信号传输基带信号在基带传输模式下不需要调制，但只有经过一定的编码后才能传输。编码数字信号通常具有易于识别、独立时钟同步和较高传输效率的特点。最常用的数字信号编码方法包括非归零编码(NRZ)、曼彻斯特编码等。曼彻斯特编码是目前使用最广泛的编码方法之一。曼彻斯特编码具有以下特点：1)每个比特的周期T分为两部分：前T/2和后T/2；2)前者传输比特的逆码，后者传输比特的原始码。数字数据的模拟信号传输数字数据的模拟信号传输是通过载波信号实现的。载波是具有固定频率和振幅的周期信号，通常是正(剩余)弦周期信号。载波的正(剩余)弦信号可由以下公式表示：u(t)=umsin(t )载波中有三个参数u(t):幅度um、角频率t和相位。模拟数据信号编码可以通过改变三个参数来实现。(1)幅度键控(ASK)，(2)频移键控(FSK)，(3)相移键控(PSK)，(3)模拟数据的数字信号传输模拟数据的数字化主要通过脉冲编码调制(PCM)实现。PCM包括采样、量化和编码。(1)采样：采样是指在一定的时间间隔内，将模拟信号的电平幅度作为样本取出，代表该时间间隔内原始信号的幅度。(2)量化：量化是根据转换器的幅度对采样信号幅度进行分级和舍入。(3)编码：编码是使用具有相应数字的二进制码来表示量化样本的幅度。数据交换技术2.4.1电路交换2.4.2存储转发交换1 .电路交换1 .电路建立：在数据传输之前必须建立点对点电路。2.传输数据：在站点A和站点B通过通信子网的物理线路建立连接后，站点A和站点B可以通过该连接在两个方向上实时交换信息。3.数据传输完成后，电路连接应终止。存储转发交换(1)消息交换：消息交换是指以消息为单位发送消息。消息包括三个部分：报头、消息正文和尾部。报头由发送站地址、接收站地址和其他辅助信息组成。分组交换：与分组交换相比，分组交换使用一个较短的格式化信息单元，称为分组。分组交换又分为数据报交换和虚电路交换。1)数据报交换、2)虚拟电路分组交换虚拟电路分组交换是指两个用户的终端设备在开始相互发送和接收数据之前，需要通过通信网络建立逻辑路径。虚拟电路不是一条专用线路，它可以与其他连接共享。2.5.2时分复用，2.5.3波分复用，2.5.4码分复用，1。复用技术在广域网和局域网的通信中，同轴电缆、光缆、地面微波和卫星通信等大容量传输介质具有很宽的传输频带。为了有效和合理地利用资源，通常采用多路复用技术，即在一条物理线上建立多个通信信道，以便多个数据信号共享一个电路进行传输。根据使用的不同技术，它们被分为频分复用、时分复用和波分复用。频分复用(FDM)是将一条具有一定带宽的线路划分成多个带宽较小的信道，每个信道的中心频率不相等，每个信道之间有一定的间隔，每个信道由一个用户使用。时分复用(时分复用)是将一条线路用于传输的时间划分为若干个时间片(时隙)，每个用户被分配一个时间片，在用户占用的时间片内，用户使用通信线路的全部带宽。波长波分复用(WDM)技术主要用于由所有光纤网络组成的通信系统。波分复用是指一种复用技术，可以在一根光纤上同时传输多个不同波长的光载波，如图所示。2.6.2无线传输介质1 .有线传输介质1 .屏蔽双绞线2 .非屏蔽双绞线2 .同轴电缆3 .光纤2 .无线传输1 .微波通信：微波通信是使用地面微波进行通信。微波是一种频率范围为300兆赫至300千兆赫的甚高频电磁波。微波通信主要使用2至2 40千兆赫的频率范围。微波的重要特点是在空间中沿直线传播，不能衍射，因此微波在地面的传输距离有限，一般为40 60公里。(2)红外通信：红外通信利用波长约为750纳米至10微米的红外线传输数据，具有很强的方向性，受太阳光的干扰很大。红外通信是一种低成本、短距离、无连接、低功耗、保密性强的通信方案。(3)卫星通信：卫星通信是一种利用地球同步卫星作为中继传输微波信号的特殊长距离微波通信方法。当地球同步卫星位于36000公里的高度时，它的发射角可以覆盖地球的1/3。只要三颗相隔120度的卫星等距放置在赤道上方的同步轨道上，全球通信就可以实现。2.7.2差错控制方法1 .差错产生传输差错是指通过通信信道传输后接收的数据与传输的数据不一致的现象。如图所示，由于任何通信信道中不可避免的噪声干扰，这种噪声干扰可能导致传输错误。通信信道的噪声分为两类：一类是热噪声，另一类是脉冲噪声。差错控制方法(1)检错(1)前向纠错(FEC)方法(:)前向纠错(FEC)方法的基本原理是发送端将信息编译成具有检错和纠错能力的码字并将其发送出去。接收端检测到接收信息中的错误后，通过一定的操作确定错误的具体位置并自动纠正，然后将纠正后的数据发送给接收端，如图2-34所示。自动重复请求(ARQ)模式：的基本原理是发送端对发送序列进行误码编码，接收端根据校验序列的编码规则判断没有误码。如果有错误代码，反馈信道用于要求发送端重传错误信息一次或多次，直到接收端检测到没有错误，从而达到纠错的目的，如图所示。差错编码中常用的检错码包括奇偶校验码、水平和垂直奇偶校验码、循环冗余校验码等。1)当使用奇偶校验码时，在发送每个字符码之前，检测并计算数据位(奇数或偶数)中的“1”的数目，并根据是否使用奇数或偶数校验来确定奇偶校验位的值，然后将其附加到数据位以供发送。2)循环冗余校验码是一种更复杂的校验方法。它将待传输的信息数据和通信双方共同同意的数据分开，并从剩余的数据中获得校验码序列，也称为冗余码，然后将校验码序列附加到信息数据上并发送出去。接收端收到数据后，将包括校验码序列和约定数据的数据帧进行分割。如果余数为“0”，则意味着接收的数据是正确的。如果余数不是“0”，则意味着数据在传输过程中出错。和，培训1网络电缆生产(必须做)培训目的：1了解和布线相关的标准和标准组织。掌握三种UTP电缆的功能和生产。(3)掌握三种UTP电缆制造工具的使用方法。(4)了解UTP电缆测试的主要指标，掌握简易网络电缆测试仪的使用。5了解光缆的制造过程。培训2:两台电