数据通信基础概念知识

1、1.3.1 数据通信的基本概念数据通信的基本概念1.信息信息n信息的载体信息的载体:数字、字符、声音、图象等。数字、字符、声音、图象等。n计算机及其外围设备产生和交换的信息都计算机及其外围设备产生和交换的信息都是由是由二进制代码二进制代码表示的字母，数字或控制符表示的字母，数字或控制符的组合。的组合。n因此，为了传送信息，必须对信息中包含因此，为了传送信息，必须对信息中包含的每一个字符进行编码。的每一个字符进行编码。n用二进制代码表示信息中的每个字符就是用二进制代码表示信息中的每个字符就是编码。编码。在数据通信中在数据通信中,要进行编码要进行编码,就要采用一定就要采用一定的编码标准的编码标准.

2、那么目前最常用的编码标准那么目前最常用的编码标准就是就是ASCII码码.它既是计算机内码的标准它既是计算机内码的标准,也是数据通信的编码标准也是数据通信的编码标准. ASCII码用码用7位二进制数表示一个字位二进制数表示一个字母、数字或符号。如：母、数字或符号。如：“A”-1000001“1”-0110001n数据数据:在网络中传输的二进制代码称为在网络中传输的二进制代码称为数据数据.数据是传输信息的载体数据是传输信息的载体.n数据和信息的区别在于数据和信息的区别在于:数据是信息的数据是信息的表示形式表示形式,而信息则是数据的内容和解释而信息则是数据的内容和解释.n对于数据通信系统来说对于数据

3、通信系统来说,他关心的是信他关心的是信息的息的表示方式表示方式和和传输方法传输方法.如如,如何将表示如何将表示信息的二进制比特通过传输介质信息的二进制比特通过传输介质,在计算在计算机系统之间进行传递机系统之间进行传递.n信号信号:是数据在传输过程中的表示形式是数据在传输过程中的表示形式.根据数据表示方式的不同根据数据表示方式的不同,可以把信号分可以把信号分为数字信号和模拟信号为数字信号和模拟信号.(1)数字信号数字信号:是一种离散的电信号是一种离散的电信号.(2)模拟信号模拟信号:是一种连续变化的电信号是一种连续变化的电信号.4.信道及信道的分类信道及信道的分类(1)信道信道:是数据信号传输的

4、必经之路是数据信号传输的必经之路,它它一般由传输线路和传输设备组成一般由传输线路和传输设备组成. 发送设备发送机信道接收机接收设备通信系统基本模型通信系统基本模型 发送设备 发送机 信道 接收机 接收设备 信息 信号 信号 信息 编码器 调制器 信道 解调器 译码器 比特流 信号 信号 比特流 数据传输系统模型数据传输系统模型 (2)物理信道和逻辑信道物理信道和逻辑信道n物理信道物理信道:是指用来传送信号或数据的物理通是指用来传送信号或数据的物理通路路,一般由传输介质和通信设备组成一般由传输介质和通信设备组成.n逻辑信道逻辑信道:是在物理信道的基础上是在物理信道的基础上,在节点内部在节点内部实

5、现了其他实现了其他”连接连接”,通常把这些通常把这些”连接连接”称为称为逻辑逻辑信道信道.因此因此,同一条物理信道上可以提供多条逻辑同一条物理信道上可以提供多条逻辑信道信道.(3)有线信道和无线信道有线信道和无线信道(4)模拟信道和数字信道模拟信道和数字信道根据信道中传输的不同类型的数据信号根据信道中传输的不同类型的数据信号,可以可以将物理信道分成模拟信道和数字信道将物理信道分成模拟信道和数字信道.模拟信道中传输的是模拟信号模拟信道中传输的是模拟信号,而数字信道中而数字信道中传输的是数字信号传输的是数字信号.如果要在模拟信道上传输如果要在模拟信道上传输由计算机直接输出的二进制数字脉冲信号由计算

6、机直接输出的二进制数字脉冲信号,就就需要在信道两边分别安装调制解调器需要在信道两边分别安装调制解调器,对数字对数字脉冲信号和模拟信号进行调制和解调脉冲信号和模拟信号进行调制和解调.(5)专用信道和公共交换信道专用信道和公共交换信道5.码元和码字码元和码字码元码元:在数据通信中在数据通信中,时间轴上的一个信号时间轴上的一个信号编码单元被称为码元编码单元被称为码元. 而习惯上而习惯上,把计算机网络传输的每一位把计算机网络传输的每一位二进制代码称为二进制代码称为”码元码元”或或”码位码位”. 如如: “A”-1000001,那我们说这个那我们说这个信号是由信号是由7个码元组成的序列个码元组成的序列.

7、而这个序列而这个序列通常被称为通常被称为”码字码字”.6.数据包和数据帧数据包和数据帧n数据包数据包:在数据传输时在数据传输时,通常将较大的数通常将较大的数据块分割成较小的数据段据块分割成较小的数据段,并且在这些数并且在这些数据段上附加一些信息据段上附加一些信息(如如,目标地址目标地址,源地源地址址,校验码等校验码等).这些数据段及其附加信息这些数据段及其附加信息称为数据包称为数据包.(IP层层)n数据帧数据帧:在实际传输时在实际传输时,还要将数据包进还要将数据包进一步分割成更小的数据单位一步分割成更小的数据单位,这就是数据这就是数据帧帧.(链路层链路层)1.3.2通信系统的主要技术指标通信系

8、统的主要技术指标1.数据传输速率数据传输速率S(比特率比特率)n比特率比特率:是一种数字信号的传输速率是一种数字信号的传输速率,它是它是指在有效带宽上指在有效带宽上,单位时间内所传送的二进单位时间内所传送的二进制代码的有效位数制代码的有效位数.常用常用 b/s,Mb/s等单位等单位来表示来表示.2.波形调制速率波形调制速率B(波特率波特率)波特率波特率:是一种调制速率是一种调制速率,它是指数字信号经它是指数字信号经过调制后的速率过调制后的速率,即经过调制后的模拟信号即经过调制后的模拟信号每秒钟的变化次数每秒钟的变化次数.具体来讲具体来讲,在数据传输过在数据传输过程中程中,线路上每秒钟传输的波形

9、个数就是波线路上每秒钟传输的波形个数就是波特率特率B.假设假设T表示每个波形的持续时间表示每个波形的持续时间,则调制速则调制速率可以表示为率可以表示为: .比特率和波特率之间有下列关系比特率和波特率之间有下列关系:其中其中,n为一个脉冲信号所表示的有效状态数为一个脉冲信号所表示的有效状态数.对于多相调制来说对于多相调制来说,n表示相的数目表示相的数目.如如,在二相调制在二相调制中中,n=2,所以所以S=B,但在多相但在多相(n大于大于2)调制时调制时,则有则有SB.(见表见表1-2)TB1nBS2log3.带宽带宽n对于模拟信道来说对于模拟信道来说,带宽是指物理信道的带宽是指物理信道的频带宽度

10、频带宽度.意思是指意思是指,信道允许传送信号的信道允许传送信号的最高频率和最低频率之差最高频率和最低频率之差,单位为单位为Hz,kHz,MHz等等.n对于数字信道来说对于数字信道来说,带宽是指在信道上能带宽是指在信道上能够传送的数字信号的速率够传送的数字信号的速率,即数据传输速即数据传输速率率S.单位为单位为b/s或或bps.4.信道容量信道容量是指物理信道能够传输数据的最大能力是指物理信道能够传输数据的最大能力.当当信道上传输的数据速率大于信道所允许的信道上传输的数据速率大于信道所允许的数据速率时数据速率时,信道就不能用来传输数据了信道就不能用来传输数据了. 1948年香农经研究得出了著名的

11、香农公式年香农经研究得出了著名的香农公式该公式指出该公式指出,信道的带宽和信噪比越高信道的带宽和信噪比越高,则信则信道的容量就越高道的容量就越高. 在网络设计中在网络设计中,一定要注意所用的数据传输一定要注意所用的数据传输速率一定要低于信道容量所规定的数值速率一定要低于信道容量所规定的数值.带宽带宽,数据传输速率和信道容量的关联数据传输速率和信道容量的关联6.误码率误码率误码率是指二进制码元在数据传输中被传错误码率是指二进制码元在数据传输中被传错的概率的概率,也称出错率也称出错率.可表示为可表示为:NNpee1.并行传输并行传输一次同时传输若干比特的数据一次同时传输若干比特的数据.2.串行传输

12、串行传输一次只能传输一次只能传输1比特的数据比特的数据.串行通信与并行通信串行通信与并行通信 串行数据通信具有以下三种方式串行数据通信具有以下三种方式:(1)单工通信单工通信. (2)半双工通信半双工通信.(3)全双工通信全双工通信 单工、半双工与全双工通信单工、半双工与全双工通信 1.3.4 数据传输类型及相应技术数据传输类型及相应技术在数据通信过程中在数据通信过程中,传输的数据信号类型不传输的数据信号类型不同同,所使用的技术也不同所使用的技术也不同,通常分为基带传输通常分为基带传输和频带传输和频带传输.1.基带传输与数字信号的编码基带传输与数字信号的编码(1)基带信号和基带传输基带信号和基

13、带传输n基带信号基带信号:就是数字信号就是数字信号,也称为数字基带也称为数字基带信号信号.n基带传输基带传输:在线路上直接传输基带信号的在线路上直接传输基带信号的方法称为基带传输方法称为基带传输.在基带传输中在基带传输中,必须解决两个最基本的问题必须解决两个最基本的问题:基带信号的编码问题基带信号的编码问题;收发双方的同步问题收发双方的同步问题.(2)基带信号的编码问题基带信号的编码问题常采用的编码方式有三种常采用的编码方式有三种:不归零编码不归零编码n编码规则编码规则.用正电压表示用正电压表示”1”,用负电压表用负电压表示示“0”.nNRZ编码的特点与同步信号编码的特点与同步信号l优点优点:

14、 简单简单,容易实现容易实现.l缺点缺点:收发双方无法保持同步收发双方无法保持同步.为了保证收为了保证收发同步发同步,必须在发送必须在发送NRZ编码的同时编码的同时,用另一用另一个信道同时发送同步时钟信号个信道同时发送同步时钟信号.曼彻斯特编码（曼彻斯特编码（Manchester）n编码规则编码规则u每比特的周期每比特的周期T分为前后两个相等的部分分为前后两个相等的部分.u前半周期传送该码元值的反码前半周期传送该码元值的反码,后半周期后半周期传送该码元值的原码传送该码元值的原码.u中间的电平跳变作为双方的同步信号中间的电平跳变作为双方的同步信号n特点与同步信号特点与同步信号差分曼彻斯特编码（差

15、分曼彻斯特编码（Difference Manchester）n编码规则编码规则u每个码元值无论是每个码元值无论是”1”,还是还是”0”,中间都有一中间都有一次次电平跳变电平跳变,这个跳变可以作为同步信号使用这个跳变可以作为同步信号使用.u如果码元值为如果码元值为”0”,则其前半个码元的电平与则其前半个码元的电平与上一个码元的后半个码元的电平相反上一个码元的后半个码元的电平相反;如果码元如果码元值为值为”1”,则其前半个码元的电平与上一个码元则其前半个码元的电平与上一个码元的后半个码元的电平相同的后半个码元的电平相同. 0 1 0 1 1 0 0 1 0 数字数据 （a）NRZ编码 NRZ编码的

16、 同步时钟 （b）曼彻斯特编码 （c）差分曼彻斯特 编码 数字数据到数字信号的编码方法数字数据到数字信号的编码方法 2.频带传输与模拟信号的调制频带传输与模拟信号的调制(1)调制调制,解调与频带传输解调与频带传输在频带传输中常用普通电话线作为传输介质在频带传输中常用普通电话线作为传输介质电话线的带宽一般在电话线的带宽一般在3003400Hz之间之间.传传统的电话通信信道是为传输语音信号而设计统的电话通信信道是为传输语音信号而设计的的,它不适于直接传输频带很宽它不适于直接传输频带很宽,又集中在低又集中在低频段的计算机产生的数字基带信号频段的计算机产生的数字基带信号.为了利为了利用电话交换网实现计

17、算机之间的数字信号传用电话交换网实现计算机之间的数字信号传输输,必须将数字信号转换成模拟信号必须将数字信号转换成模拟信号.为此为此,需要在发送端选取音频范围的某一需要在发送端选取音频范围的某一频率的正频率的正(余余)弦模拟信号作为载波弦模拟信号作为载波,用它运载用它运载所要传输的数字信号所要传输的数字信号,并通过电话信道将其并通过电话信道将其送至另一端送至另一端;在接收端再将数字信号从载波在接收端再将数字信号从载波上分离出来上分离出来,恢复为原来的数字信号波形恢复为原来的数字信号波形.这种利用模拟信道实现数字信号传输的方法这种利用模拟信道实现数字信号传输的方法称为频带传输称为频带传输. 在发送

18、端将数字信号转换为模拟信号的在发送端将数字信号转换为模拟信号的过程称为调制过程称为调制.相应的调制设备称为调制器相应的调制设备称为调制器.)sin()()(ttAtu 在接收端把模拟信号恢复为数字信号的在接收端把模拟信号恢复为数字信号的过程称为解调过程称为解调,相应的的设备称为解调器相应的的设备称为解调器. 同时具备调制和解调功能的设备称为调同时具备调制和解调功能的设备称为调制解调器制解调器.(2)模拟信号的调制模拟信号的调制在调制过程中选用的载波信号可以表示为在调制过程中选用的载波信号可以表示为:其中其中,A:振幅振幅, :角频率角频率, :相位相位,这这三个量是载波信号的三个量是载波信号的

19、3个可变电参量个可变电参量. 这三个量是正弦波的控制参数这三个量是正弦波的控制参数,也称为调制也称为调制参数参数,它们的变化将对正弦波的波形产生影响它们的变化将对正弦波的波形产生影响. 通过改变这三个参数来实现对模拟信号编通过改变这三个参数来实现对模拟信号编码时码时,就会产生三种不同的调制方式就会产生三种不同的调制方式:n幅度调制幅度调制(调幅调幅)n频率调制频率调制(调频调频)n相位调制相位调制应当注意的是每次在改变一个电参数时应当注意的是每次在改变一个电参数时,要固要固定另外两个定另外两个.幅度调制幅度调制(ASK)在幅度调制中在幅度调制中,频率和相位是常数频率和相位是常数,振幅是变振幅是

20、变量量,也就是说也就是说,载波的幅度随发送的数字信号载波的幅度随发送的数字信号的值而变化的值而变化.例如例如,可以用具有可以用具有 幅度的载波幅度的载波信号表示二进制数字信号表示二进制数字”1”,用幅度为用幅度为0的载波信的载波信号号表示二进制数字表示二进制数字”0”.其电压波形的数学表达式其电压波形的数学表达式为为:特点特点:技术简单技术简单,信号容易实现信号容易实现,但抗干扰能力差但抗干扰能力差.mA0)()sin()(0tutAtum数字数字”1”数字数字”0”模拟数据信号的编码方法模拟数据信号的编码方法 频率调制频率调制(FSK)在频率调制中在频率调制中,振幅和相位是常数振幅和相位是常

21、数,频率为变频率为变量量.其电压波形的数学表达式为其电压波形的数学表达式为:特点特点: 电路简单电路简单,抗干扰能力强抗干扰能力强,但频带利用率但频带利用率低低.因此因此,FSK适用于传输速率较低的数字信号适用于传输速率较低的数字信号.)sin()()sin()(0201tAtutAtumm数字数字”1”数字数字”0”相位调制相位调制(PSK)振幅和频率为常数振幅和频率为常数,相位为变量相位为变量.相位调制相位调制可以分为可以分为:绝对调相绝对调相,相对调相和多相调制相对调相和多相调制.n绝对调相的调制规则绝对调相的调制规则用相位的绝对值表示数字信号用相位的绝对值表示数字信号”0”和和”1”.

22、例如例如:用初始相位用初始相位 表示数字表示数字”1”,用初用初始相位始相位 表示数字表示数字”0”,则电压波形的数学则电压波形的数学表达式为表达式为:000)sin()()0sin()(0tAtutAtummn相对调相的调制规则相对调相的调制规则用当前波形的初始相位用当前波形的初始相位,相对于前一个波形相对于前一个波形的初始相位的偏移值来表示数字的初始相位的偏移值来表示数字”0”和和”1”.例如例如:用用 表示数字信号表示数字信号”0”,用用 来表示数字信号来表示数字信号”1”.00 00 0n多相调制多相调制以上讨论的是两相调制的方法以上讨论的是两相调制的方法,即用两个即用两个不同的相位值

23、来分别表示二进制数值不同的相位值来分别表示二进制数值”0”和和”1”.但是在模拟信号的通信系统中但是在模拟信号的通信系统中,人人们经常用多相调制的方法们经常用多相调制的方法,来达到提高数来达到提高数据传输速率的目的据传输速率的目的.与两相调制类似的是与两相调制类似的是,在多相调制中也存在绝对调相和相对调相在多相调制中也存在绝对调相和相对调相之分之分.例如例如,在四相调制中在四相调制中,可以将待发送的数字信可以将待发送的数字信号按两个比特为一组进行编组号按两个比特为一组进行编组, 一共有一共有四组四组:00,01,10,11,这样这样,在调相信号的传在调相信号的传输过程中输过程中,相位每发生一次

24、变化相位每发生一次变化,便可以传送便可以传送两个比特的数据两个比特的数据. 同理同理,在在8相调制中相调制中,如果将待发送的数字如果将待发送的数字信号按每信号按每3个比特一组进行编组个比特一组进行编组,那么一共那么一共有有8种组合种组合.那么那么,在调相信号传输的过程中在调相信号传输的过程中,相位每发生一次改变相位每发生一次改变,便可以传送便可以传送3个比特个比特的数据的数据.(见表见表1-3)相位调制的特点是相位调制的特点是: 占用的频带较窄占用的频带较窄,抗干抗干扰扰性能好性能好,其中相对调相有更高的抗干扰性能其中相对调相有更高的抗干扰性能.1.3.5数据传输中的同步技术数据传输中的同步技

25、术在网络中在网络中,收发双方是通过通信介质连接起收发双方是通过通信介质连接起来的来的,当发送方将数据发送出去后当发送方将数据发送出去后,接收方接收方如何识别这些数据位并将它们组合成字符如何识别这些数据位并将它们组合成字符呢呢?这些问题的解决都要靠交换数据的设备这些问题的解决都要靠交换数据的设备之间的之间的定时机制定时机制来实现来实现.这个定时机制就是这个定时机制就是我们所说的我们所说的同步技术同步技术,同步技术需要解决的同步技术需要解决的主要问题如下主要问题如下:u何时开始发送数据何时开始发送数据u发送过程中双方的数据传输速率是否一致发送过程中双方的数据传输速率是否一致.u持续时间是多少持续时

26、间是多少u发送时间间隔是多少发送时间间隔是多少.统一接收方和发送方动作的措施以及使得通统一接收方和发送方动作的措施以及使得通信双方在时间基准上保持一致的技术就称为信双方在时间基准上保持一致的技术就称为同步技术同步技术.常用的同步技术有常用的同步技术有:异步传输方式和同步传异步传输方式和同步传输方式两种输方式两种.1.异步传输方式异步传输方式(1)什么是异步传输方式什么是异步传输方式 所谓异步传输方式就是在被传送的字符所谓异步传输方式就是在被传送的字符前后加前后加起止位起止位,实现定时的传输方式实现定时的传输方式. 这种传输方式是以这种传输方式是以一个字符为单位一个字符为单位进行进行数据传输的数

27、据传输的,并且在每个字符代码的前后附并且在每个字符代码的前后附加上起始位和停止位加上起始位和停止位(这些标记数据起止的这些标记数据起止的位又称为成帧信息位又称为成帧信息).DEC起始起始空号空号停止停止1个字符个字符起始起始空号空号停止停止1个字符个字符起始起始DEC停止停止奇偶位奇偶位b7b6b5 b4b3 b2 b1起始起始 异步传输方式异步传输方式工作过程如下工作过程如下:平时在线路上没有信号时平时在线路上没有信号时,线路上处于空号状态线路上处于空号状态即高电平状态即高电平状态;一旦接收端检测到传输线路从高电平跳向低电一旦接收端检测到传输线路从高电平跳向低电平平,也即接收端收到起始位也即

28、接收端收到起始位,说明发送端已经开始传输数据说明发送端已经开始传输数据.那么那么接收端利用传输线的这种电平跳变接收端利用传输线的这种电平跳变,启动内部时钟启动内部时钟,使其对准接使其对准接收信息的每一位进行采样收信息的每一位进行采样,以确保正确的接收以确保正确的接收.当接收端收到停当接收端收到停止位时止位时,标志着传输结束标志着传输结束.(2)异步传输的特点异步传输的特点u各位以串行方式发送各位以串行方式发送,并附加有起止位作并附加有起止位作为标示为标示.u字符之间通过空号来分隔。字符之间通过空号来分隔。u优点：设备简单，技术容易，费用低。优点：设备简单，技术容易，费用低。u缺点：由于每个字符

29、都需要添加附加位缺点：由于每个字符都需要添加附加位因此，开销大。因此，开销大。2.同步传输方式同步传输方式（1）什么是同步传输）什么是同步传输 在传输过程中，在传输过程中，大的数据块一起发送大的数据块一起发送，在数据块的前后附加一些特殊的字符作为在数据块的前后附加一些特殊的字符作为成帧信息。成帧信息。 这些成帧信息使得发送端和接收端这些成帧信息使得发送端和接收端建立建立起一个同步的传输过程起一个同步的传输过程，另外，它们还用，另外，它们还用来来区分区分和和间隔间隔连续传输的数据块。连续传输的数据块。 由于同步传输是以数据块的方式传输的由于同步传输是以数据块的方式传输的因而线路的使用效率较高，但

30、也加重了因而线路的使用效率较高，但也加重了DEC的负担。的负担。（2）同步传输的特点）同步传输的特点u在同步传输中，信息不是以字符而是以数在同步传输中，信息不是以字符而是以数据块的方式传输的。据块的方式传输的。u在位流中采用同步字符来保证定时。在位流中采用同步字符来保证定时。u用于同步传输的成帧信息（同步信号）的用于同步传输的成帧信息（同步信号）的位数较异步方式少，因此，同步传输的效位数较异步方式少，因此，同步传输的效率比异步传输的效率高。率比异步传输的效率高。（3）同步传输的时钟信号）同步传输的时钟信号同步传输要求严格的时序与时钟，以保证同步传输要求严格的时序与时钟，以保证连续的数据块能正确

31、地传输，否则出错后连续的数据块能正确地传输，否则出错后重传的数量较大。实现同步时钟有外同步重传的数量较大。实现同步时钟有外同步和内同步和内同步2这种方法。这种方法。u采用单独的数据线传输时钟信号采用单独的数据线传输时钟信号在传输双方之间，除数据传输线之外，还在传输双方之间，除数据传输线之外，还需要专门的时钟传输线，因此，这种方法需要专门的时钟传输线，因此，这种方法被称为外同步。其工作原理是：把发送端被称为外同步。其工作原理是：把发送端的时钟信号作为基本时钟信号，通过时钟的时钟信号作为基本时钟信号，通过时钟线传输到接收端，而接收端以此为依据，线传输到接收端，而接收端以此为依据，对被接收的数据进行

32、采样，完成数据的接对被接收的数据进行采样，完成数据的接收工作。也可以采用相反的方法，将接收收工作。也可以采用相反的方法，将接收端的时钟信号通过时钟线，传回发送端，端的时钟信号通过时钟线，传回发送端，而发送端则按此时钟信号为基准信号向接而发送端则按此时钟信号为基准信号向接收端发送数据，以达到时钟同步的目的。收端发送数据，以达到时钟同步的目的。这种方法适用于短距离高速传输的场合。这种方法适用于短距离高速传输的场合。u采用信号编码的方法传输时钟信号采用信号编码的方法传输时钟信号假如数据传输的距离较远，为了降低投资，假如数据传输的距离较远，为了降低投资，除数据传输线外，不再专门铺设时钟传输除数据传输线

33、外，不再专门铺设时钟传输线，因此，这种方法称为内同步。其工作原线，因此，这种方法称为内同步。其工作原理是：把时钟信号与数据信号一起编码，形理是：把时钟信号与数据信号一起编码，形成一个新的代码发送到接收端。接收端收到成一个新的代码发送到接收端。接收端收到编码后进行解码，从中分离出时钟信号并用编码后进行解码，从中分离出时钟信号并用此时钟信号作为接收端的工作时钟，以达到此时钟信号作为接收端的工作时钟，以达到同步时钟的目的。这种方法常用在基带局域同步时钟的目的。这种方法常用在基带局域网的数据传输中。网的数据传输中。1.3.6 多路复用技术多路复用技术（1）什么是多路复用技术）什么是多路复用技术多路复用

34、技术就是在一条物理线路上建立多多路复用技术就是在一条物理线路上建立多条通信信道的技术。条通信信道的技术。（2）多路复用技术的实质和工作原理）多路复用技术的实质和工作原理u实质：共享物理信道，更加有效地利用通实质：共享物理信道，更加有效地利用通信线路。信线路。u工作原理：首先将一个区域的多个用户信工作原理：首先将一个区域的多个用户信息通过多路复用器汇集起来，然后，将汇集息通过多路复用器汇集起来，然后，将汇集起来的信息群通过一条物理线路传送到接收起来的信息群通过一条物理线路传送到接收设备的复用器，最后，接收设备端的复用设备的复用器，最后，接收设备端的复用器再将信息群分离成单个的信息，并将其器再将信

35、息群分离成单个的信息，并将其发送给多个用户。这样就可以利用一对多发送给多个用户。这样就可以利用一对多路复用器和一条物理通信线路来代替多套路复用器和一条物理通信线路来代替多套发送和接收设备与多条通信线路。发送和接收设备与多条通信线路。高 速 通 信 线 路多 路复 用 器多 路复 用 器 多 路 复 用 器 多 路 复 用 器 高 速 通 信 线 路 多路复用原理示意图多路复用原理示意图 （3）多路复用技术的分类）多路复用技术的分类u频分复用（频分复用（FDM） u时分复用（时分复用（TDM）u波分复用（波分复用（WDM）u其他常用的复用技术还有：空分复用其他常用的复用技术还有：空分复用（SDM

36、）以及动态时分复用等。）以及动态时分复用等。2.频分复用频分复用在实际通信中，物理信道的可用带宽往往在实际通信中，物理信道的可用带宽往往大于单个给定信号的带宽，大于单个给定信号的带宽，FDM技术正是技术正是利用了这一特点。利用了这一特点。采用采用FDM技术时，将信道按频率划分为多个技术时，将信道按频率划分为多个子信道，每个子信道可以传送一路信号。子信道，每个子信道可以传送一路信号。频分多路复用原理示意图频分多路复用原理示意图 时分复用技术（时分复用技术（TDM）如果信道允许的传输速率大大超过每路信号如果信道允许的传输速率大大超过每路信号需要的传输速率，就可以采用时分复用技术需要的传输速率，就可

37、以采用时分复用技术时分复用技术的工作原理：时分复用技术的工作原理：u将各路传输信号按时间进行分割，即将每将各路传输信号按时间进行分割，即将每个单位传输时间划分为许多时间片（时隙）个单位传输时间划分为许多时间片（时隙）u每路信号使用其中的一个时隙进行传输，每路信号使用其中的一个时隙进行传输，由多个时隙组成的帧称为时分复用帧。由多个时隙组成的帧称为时分复用帧。这样就可以使多路输入信号在不同的时隙内这样就可以使多路输入信号在不同的时隙内轮流、交替使用物理信道进行传输。轮流、交替使用物理信道进行传输。时分多路复用原理示意图时分多路复用原理示意图 时分复用示例时分复用示例uTDM和和FDM的区别的区别4

38、.波分复用技术（波分复用技术（WDM） 共享光纤光栅光栅光纤1光纤2光纤1光纤2光 纤1 光 纤2 光 栅 光 栅 光 纤1 光 纤2 共 享 光 纤 WDM原理示意图原理示意图 1.3.7 广域网中的数据交换技术广域网中的数据交换技术通常将数据在通信子网中节点间的数据传输通常将数据在通信子网中节点间的数据传输过程统称为数据交换，对应的技术称为数据过程统称为数据交换，对应的技术称为数据交换技术。常用的数据交换技术分为两类：交换技术。常用的数据交换技术分为两类：u线路交换技术线路交换技术u存储转发交换技术。存储转发交换技术又存储转发交换技术。存储转发交换技术又可分为报文交换技术和分组交换技术。可

39、分为报文交换技术和分组交换技术。uATM技术：技术：ATM是一种高速分组交换技是一种高速分组交换技术。术。主叫用户A局B局C局被叫用户拨号音拨号占用信号占用信号振铃取机通话(信息传送)被叫挂机反向拆线信号主叫挂机正向拆线信号挂机正向证实信号呼叫建立连接释放回铃音挂机报文分组：报文分组：报文：报文：报文号目的地址源地址校验报文号目的地址源地址报文分组数据校验报文分组号数据l在数据报方式中，分组在传送时，不需要预先在在数据报方式中，分组在传送时，不需要预先在源源主机主机与与目的主机目的主机之间建立之间建立“线路连接线路连接”；l源主机所发送的每一个分组都可以独立地选择一条源主机所发送的每一个分组都

40、可以独立地选择一条传输路径；传输路径；l每个分组在通信子网中可能是通过不同的传输路径每个分组在通信子网中可能是通过不同的传输路径到达目的主机的。到达目的主机的。结点A结点F结点C结点E结点D结点G结点Bp2p1p1p1p1p2p2p2p1p2ACKACKACKACKACKACK主机A主机Bl同一报文的不同分组可以由不同的传输路同一报文的不同分组可以由不同的传输路径通过通信子网；径通过通信子网；l同一报文的不同分组到达目的结点时可能同一报文的不同分组到达目的结点时可能出现乱序、重复与丢失现象；出现乱序、重复与丢失现象；l每一个分组在传输过程中都必须带有目的每一个分组在传输过程中都必须带有目的地址

41、与源地址；地址与源地址；l使用数据报方式，报文传输延迟较大，适使用数据报方式，报文传输延迟较大，适用于突发性通信，不适用于长报文、会话式用于突发性通信，不适用于长报文、会话式通信。通信。虚电路交换机虚电路交换机的连接状态由的连接状态由VC表中的每个连表中的每个连接记录组成。一个连接记录包括以下几部分：接记录组成。一个连接记录包括以下几部分：l输入接口，此输入接口，此VC的分组从该接口到达。的分组从该接口到达。l输入输入VCI，虚电路标示，包含在每个到达的，虚电路标示，包含在每个到达的分组中。分组中。l输出接口，此输出接口，此VC的分组从该接口离开交换的分组从该接口离开交换机。机。l输出输出VC

42、I，用于输出分组。，用于输出分组。交换机交换机1主机主机D主机主机C主机主机A320交换机交换机2主机主机E主机主机F3121交换机交换机3主机主机G主机主机H主机主机B00123交换机交换机1主机主机D主机主机C主机主机A320交换机交换机2主机主机E主机主机F3121交换机交换机3主机主机G主机主机H主机主机B00123 5 11 7 447115物理链路虚通路虚通道ATM端用户ATM交换机ATM交换机ATM交换机ATM交换机ATMATM网络网络ATM接口卡声音文本视频ATM端用户ATM端用户信元4信元1信元2信元3信元5虚通道 VCI=1 (文本)虚通道 VCI=2 (声音)虚通道 VC

43、I=3 (视频)虚通路文本视频声音ATM接口卡信元4信元1信元2信元3信元5信元4信元1信元2信元3信元5信源通信信道信宿数据噪声数据+噪声(a)001100111100011111000011000100010110011001010传输数据数据信号波形噪声数据信号与噪声信号叠加后的波形采样时间接收数据原始数据出错的位(b)发送方接收方发送数据 f(x)生成多项式 G(x)f(x) xk.G(x)=Q(x)+R(x)G(x)实际发送: f(x)xk.+R(x)数据字段校验字段f(x)xk.R(x)发送数据 f (x)生成多项式 G(x)R(x)=R(x) 接收正确R(x)=R(x) 接收出错发送f(x) xk.G(x)=Q(x)+R(x)G(x)1 1 0 0 1 1 0 0 0 01 1 0 0 1G(x)1 1 0 0 11 0 0 0 01 1 0 0 11 0 0