数据通信同步技术PPT学习教案

1、会计学1 数据通信同步技术数据通信同步技术 2 1、通信速率 （1）码元速率（调制速率） 单位时间内所传输码元的个数，传码率用表示，单位为（波特），即若用T表示码元的周期，则码元速率在数值上为码元周期的倒数： （1-1） （2）信息速率（数据传信速率） 单位时间内传输的信息量，信息速率用表示，单位为（比特）。,其中为信源熵。对于进制，各码元等概时有。 （3）数据传输速率 数据传输速率没有信息速率和码元速率那么严格的定义，它表示单位时间传输的数据量。数据量的单位可以是比特、字符、码组等；时间的单位可以是秒、分钟或者小时。 （4）频带利用率 频带利用率是指单位频带内传输速率： 或 （1-2） 其中

2、B为系统带宽，单位为。 第1页/共15页 3 数据传输是数据通信的一个重要组成，前面已经提及数据通信中是将数据编码成二进制或者多进制数字信号的形式在信道中传输，但根据数据信号的传输模式和工作方式的不同可以细分为以下几种传输形式。 1、基带传输与频率传输 （1）基带传输：数据通信系统中DTE直接产生的信号都是基带信号，所谓基带信号是指信号的最低频率从0或者0附近开始，最高频率与最低频率之比远远大于1的信号。基带传输就是将DTE经过码型变换、电平转换等必要处理后直接在信道上传输，其标志性的特点是不需要调制解调处理，也即传输过程中信号的频谱结构没有发生变化。这种数据传输方式和电话机把话音信号转换成电

3、信号直接将其在电话线上传输到电话交换机的原理一样。 第2页/共15页 4 基带传输的传输距离一般在几公里到十几公里范围之内，所以常用于短距离的数据传输系统中，局域网中的数据传输方式就属于基带传输，如10Base-T以太网中，计算机终端的数据经网卡进行码型变换，变成差分曼彻斯特编码后直接在双绞线上传输。 （2）频带传输：频带传输是在数据传输之前首先经过调制器，将基带信号变换为频带信号，然后再信道中传输，收端将接收到的频带信号经过解调器恢复为基带信号。一个典型的实例是无线数据传输，基带信号并不利于直接用天线辐射出去，所以要将其调制到一个高频载波上传输，其原理就和我们是使用移动电话通信一样。 此外在

4、数据通信中，当利用模拟电话信道传输数据时，我们必须使用调制解调器，因为话音信道不能直接传输计算机产生的数据信号。和基带传输相比，频率传输的传输距离更远。 第3页/共15页 5 1、基带传输与频率传输 2、并行传输与串行传输 3、异步传输与同步传输 4、单工、半双工与双工传输 第4页/共15页 6 同步技术是整个通信系统有序、可靠、准确的工作技术支撑，因此同步的性能好坏直接影响到整个通信系统的性能好坏。而根据通信系统的不同和实现功能不同同步可以分为位同步、载波同步、帧同步、网同步四种。下面以整个通信系统模型为研究对象，对通信系统中上述四种同步进行系统地分析和阐述。 第5页/共15页 7 通信系统

5、示意图 信息分组 信息分组 数字调制分组 数字调制分组 复 用 器 信道 加入分组标志 加入分组标志 乘以载波信号 乘以载波信号 M1(t) M0(t) 第6页/共15页 8 3.1 通信系统示意图 信息分组 信息分组 数字调制分组 数字调制分组 乘以相关载波 乘以相关载波 乘以CP 乘以CP 解 复 用器 去分组 去分组 接收端 m1(t) m0(t) 判别标志 判别标志 这里信源可以是模拟信号经过数字化后的数据信息，也可以是原始的数字数据。是最后接收到信号形式。 第7页/共15页 9 从上述示意图可见要实现整个通信系统的数据有序、可靠，准确的工作需要采取一些必要的措施： （1）发端为了节省

6、通信资源和提高线路利用率要对各路信号采取复用技术，即利用一条线路对多路信号同时传输。但是在复用之前应对各路信号的速率进行调整后加入一些特殊符号予以区别各路信号。这样可以使得在接收端区别和分离各路信号。这便是网同步。 当然网同步有两种传输方式同步传输方式和异步传输方式。同步传输方式是对各路信号的速率进行调整使其一致，方法是加入或减去一些符号从而使得各路信号在复用之后周期的出现。例如SDH便就是利用这种方法。异步传输方式是指各路in好不必周期地出现，几路信号的速率可以不相同，信息不必周期地出现，它是通过加入一些特殊字符来区分各路信号的。例如ATM就是采用这种方法。不论是同步传输方式还是异步传输方式

7、都是为了信息正确的区分和接收，都属于网同步的两种传输方式。 第8页/共15页 10 （2）在通信中除了在短距离通信采用基带传输外一般在长距离通信都要此阿勇频带传输，即不论是模拟通信还是数字通信都要在发送端进行调制。这样在接收端就要采用解调措施，除了幅度调制可以采用非相干解调外，大部分都要采用相干解调。而要进行相干解调就需要相干载波，即需要一个与载波信号完全同频同相的信号，称其为同步载波，接收端实现这一同步载波的过程称其为载波同步。 载波同步的目的：在接收设备产生一个和接收信号的载波同频、同相的本地振荡，用于相干解调。 载波同步的实行的方法： 接收信号中有载频分量时：需要调整其相位。 接收信号中

8、无载频分量时：需从信号中提取载波，或插入辅助同步信息。 第9页/共15页 11 （3）在数字通信中在接收端解调出的信号是以电压形式表示的。要真正地准确地恢复出数字信号还须要采用抽样脉冲进行对电压形式的信号进行抽样取值。即需要一个这样的抽样信号：第一：抽样信号的频率与发送端的码元速率相同，第二：接收端在最佳抽样时刻（波形幅度最大值对准的时刻），对接收码元进行抽样判决。我们将实现这样的抽样信号过程称其为位同步。 码元同步：又称时钟同步或时钟恢复。对于二进制信号，又称位同步。 目的：得知每个接收码元准确的起止时刻，以便决定积分和判决时刻。 方法：从接收信号中获取同步信息，由其产生一时钟脉冲序列，使后

9、者和接收码元起止时刻保持正确关系。或插入辅助同步信息。 第10页/共15页 12 （4）在数据通信中为了提高信息交换，传递等处理速率并不是以一个码元为单位进行的，而是以一组码元为单位进行的，我们称其为帧。这样在发送端要对信息进行分组处理，即对信息进行封装和打包处理。其基本原理就是在划分的分组头和尾加入控制字符予以区别。在接收端将这这些分组区分出来，去掉在发端附加的字符，恢复出原始信息形式。称实现这一过程为群同步或者帧同步，又称帧同步。 帧同步的目的：将接收码元正确分组。 帧同步的方法：需要在发送信号中周期地插入一个同步码元，标识出分组位置。 在这里我们可以看出不论是载波同步，位同步，还是帧同步

10、，其基础都是同步。因为不论是载波中的振荡频率，还是位同步中的抽样脉冲的频率归根到底都要由时钟产生。所以在同步中要产生一个高稳定性性能的时钟是关键。 第11页/共15页 13 第一种分类：按照同步的功能区可以分为四种类型：网同步，载波同步，位同步，帧同步。 第二种分类：按照传输同步方式的不同区分外同步和自同步。外同步时只有发送端专门发送同步信息，接收端把这个专门的同步信息检测出来作为同步信息。自同步是指发送端不专门发送同步信息而是由接收端设法接收的信号中提取出同步信息。 第12页/共15页 14 1实现数据交换的网络主要有两种：利用公用电话网进行数据交换和利用公用数据网进行数据交换。 2数据的交

11、换方式有如下几种技术：电路交换、报文交换、分组交换及帧方式。 3电路交换方式是属于电路资源预分配。数据通信需经历呼叫建立、数据传输和呼叫拆除3个阶段。 4报文交换和分组交换原理都是存储转发交换方式，报文交换是以报文为单位进行存储转发；而分组交换，是以分组为单位进行存储转发。两者均采用统计时分复用，以提高线路的利用率。 5分组长度的选取与延迟时间、交换机费用、信道传输质量及正确传输数据信息的信道利用率等因素有关。一般分组长度选为128字节（不包括分组头），不超过256字节，分组头长度为310字节。 第13页/共15页 15 6分组交换中分组的传输方式有两种：DG方式和VC方式。DG属于面向无连接的服务，此方式只有数据传输阶段。VC方式属于面向连接方式，此方式有呼叫建立、数据传输和呼叫拆除