第二章数据通信技术基础

第二章数据通信技术基础第一页，共82页。2.1数据通信的基本概念1、信息与编码

信息可以是数字、文字、语言、图形和图像等各种形式，是人们要通过通信系统传递的内容。编码就是用二进制代码来表示信息中的每一个字符。2、数据编码后的信息就是数据。2第二页，共82页。2.1数据通信的基本概念3、信号

数据的传输表现形式称为信号。

从信号的实现形式上划分为:模拟信号:是用幅度连续变化的电磁波来表示信息的信号。

数字信号:是一种不连续（离散）的信号。通常是一串电压脉冲序列序号。

基带信号：将数字信号1或0直接用两种不同的电压来表示，然后送到线路上去传输。

宽带信号：将基带信号进行调制后形成的频分复用模拟信号。3第三页，共82页。2.1数据通信的基本概念4、信道

在数据通信系统中，信道是传输信号的通道。

逻辑上，信道一般都是用来表示向某一个方向传送信息的“介质”。信道可分为适合传送模拟信号的模拟信道和适合传送数字信号的数字信道。4第四页，共82页。2.1数据通信的基本概念5、通信系统基本模型信道发送设备发送机接收机接收设备是发出信息的源，其作用是把信息转换成原始信号，是产生数据的设备。是指传输信号的通道，是连接信源和信宿的传输线路，信道既给信号以通路，也对信号产生各种干扰和噪声。从传输系统接收信号并将其转换成信宿设备能够处理的形式。主要进行解调、译码、解码等，用来恢复原始信号。从接收器上取得传入数据的设备，将复原的原始信号转换成相应的消息。

通信系统的作用是传递信息。无论模拟通信系统还是数字通信系统均包含5个基本组件：发送设备、发送机、信道、接收机和接收设备。是将信源和信道匹配，将信源产生的信号变换成适合信道传输的信号，并进行发送。5第五页，共82页。2.1数据通信的基本概念

例：数据通信系统是通过数据电路将分布在远地的数据终端设备与计算机系统连接起来，实现数据传输、交换、存储和处理的系统。比较典型的数据通信系统主要由数据终端设备、数据电路、计算机系统三部分组成。数据通信系统组成正文数字比特流模拟信号公用电话网模拟信号数字比特流正文PC机调制解调器调制解调器PC机源点发送器输入数据传输系统发送的信号接收的信号接收器终点输出数据输出信息源系统传输系统目的系统6第六页，共82页。2.1数据通信的基本概念6、数据通信的主要技术指标 信道带宽：信道上传输的是电磁信号。某个信道能够传送电磁波的有效频率范围就是该信道的带宽。信道带宽＝最大有效频率－最小有效频率

信道带宽信道带宽和信道最大传输速率是影响信道质量的两个主要因素。7第七页，共82页。2.1数据通信的基本概念数据传输速率

是指信道每秒所能传输的二进制比特数，记作bps（比特每秒）。常见单位：Kbps、Mbps、Gbps。它与信道带宽紧密相连的，即信道带宽越宽，数据传输速率越高。波特率：每秒传送的码元数。它与数据传输速率成正比关系。1Baud=（log2M）bps

其中M是信号的编码级数,即一个脉冲信号所表示的有效状态数Rbit=Rbaudlog2M（比特率=波特率X信号所含比特数）8第八页，共82页。2.1数据通信的基本概念码元:是承载信息的基本信号单位。比如用脉冲信号表示数据时，一个单位脉冲就是一码元。

一码元的信息量是由码元所能表示的数据有效状态值个数决定的，若一码元有00、01、10、11四个有效状态值，则一码元能携带2bit的信息。

又如：当波特率为9600时，若M=2，数据传输率为9600b/s；若M=16，数据传输率为38.4kb/s。9第九页，共82页。2.1数据通信的基本概念信道容量：是指信道的允许的最大传输速率。吞吐量：信道在单位时间内成功传输的信息量。如某信道在10分钟内成功传输了6Mb的数据，其吞吐量为6*1024/(10*60)≈10Kbps。误码率(Biterrorrate)：信道传输可靠性指标

P=错误的位数/传输的总位数注意：信道带宽越大，信道容量也越大，传输速率也越高。10第十页，共82页。2.2信号传输的基本形式1.通信系统的信号传输基本形式按信号是否调制分类：基带传输：编码后的数字脉冲信号直接在信上传送，不调制，(基带：调制前原始信号所占的频道），既可传输模拟信号，也可传输数字信号，如以太网、令牌网。频带传输：调制成模拟信号后再传送，接收方需要解调，例如，通过电话模拟信道传输。宽带传输：采用模拟传输技术，将不同频率的多种调制信号在统一传输线路中传输。如多路复用（闭路电视系统）。11第十一页，共82页。2.2信号传输的基本形式宽带传输的主要特点：>一个宽带信道可划分为多个逻辑信道或频率段，进行多路复用传输，信道容量大增；可在同一信道上进行数字信息或模拟信息的传输；宽带传输的距离比基带传输要远许多，因为数字数字需要被模拟信号运载后传输，模拟信号传输比数字信号远；宽带传输中的信号具有单向性，如要实现双向传输需要同时具备两条数据通路。注：宽带传输采用了频带传输技术，但频带传输不一定是宽带传输。一般认为，当网络传输速率大于2Mbps时，称为宽带网。12第十二页，共82页。2.3数据通信方式-并行与串行（1）串行数据传输

按照由低位到高位的顺序逐个传送比特位。适应长距离传输，成本低，速度慢。如USB、RS-232/485等（2）并行数据传输同时传输一组比特，每个比特使用单独一条线路（导线）。适应短距离之间的通信，如主机和打印机、显示器、硬盘等。

2.通信系统的通信方式按照字节使用通道数分：13第十三页，共82页。2.3数据通信方式-传输方向

3.通信系统的通信方式按消息传送的方向和时间分类：

1)单工通信（单向通信）单工通信就是指传送的信息始终是一个方向，而不进行与此相反方向的传送。无线电广播、电视信号传播、遥测、遥控都是单工传送的例子。14第十四页，共82页。2.3数据通信方式-传输方向 2)半双工通信（双向交替通信）

半双工通信是指信息流可在两个方向上传输，但同一时刻只限于一个方向传输。如对讲机、收发报机就是以这种方式通信的。

半双工通信由要频繁调换信道方向，故效率低，但可节省传输线路。15第十五页，共82页。2.3数据通信方式-传输方向

3)全双工通信（双向同时通信）全双工通信是指能同时做双向通信。如图所示。这种方式适用于普通电话、手机以及计算机——计算机间高速数据通信。 全双工与半双工比较,全双工通信效率高，控制简单，但是结构较复杂，成本较高。16第十六页，共82页。2.3数据通信方式-连接方式 1）点到点的连接方式（专线直通） 2）多点的连接方式（交换网络

）4.通信系统的通信方式按连接形式分类有：3）集中式连接方式17第十七页，共82页。

字符同步：以字符为边界实现字符的同步接收。

同步传输方式中发送方和接收方的时钟是统一的、字符与字符间的传输是同步无间隔的。

异步传输方式并不要求发送方和接收方的时钟完全一样，字符与字符间的传输是异步的。2.3数据通信方式-同步处理数据通信的同步传输方式由字符同步和位同步共同构成。18第十八页，共82页。2.3数据通信方式-字符同步1)异步式 各个字符分开传输，字符之间插入同步信息。异步式又称为起止同步方式。传输数据以“字符”为数据单元，一般由起始位（1位）、数据位（5～9位，PC机7～8位）、奇偶校验位（1位）和停止位（1-2位）部分组成，两字符之间的间隔长度可以不固定。19第十九页，共82页。2.3数据通信方式-字符同步

例如，一般不发字符时线路保持“1”状态，当发送一个字符代码时，字符前面要加一个起始信号，极性为“0”，即空号极性，预告字符的信息代码即将开始。在数据位和校验位结束后面要加一个终止符号，极性为“1”，即传号极性，表示该字符已结束。

异步方式实现起来简单容易，每个字符都为该字符的位同步提供了时间基准，对线路和收发器要求较低。缺点是通信开销较大，线路效率低，数据传输速率多在1.2kb/s以下。20第二十页，共82页。2.3数据通信方式-字符同步2)同步式

同步式要求不管是否传输信息代码，每个比特位必须在收发两端始终保持同步，中间没有间断时间，即为比特位同步。

特点是开销少、效率高，一般在高速传输数据的系统中采用。缺点是整个数据块一旦有一位错传，就必须重传整个数据块。21第二十一页，共82页。2.3数据通信方式-位同步位同步：使接收端接收的每一位信息都与发送端保持同步。（接收端根据发送段发送数据的起止时间和时钟频率来校正自己的时间基准和时钟频率）●外同步——发送端发送同步时钟信号，接收方用它来锁定自己的时钟脉冲频率。

●自(内)同步——接收方通过特殊编码（如曼彻斯特编码，其数据编码信号包含了同步脉冲），提取同步信号来锁定自己的时钟脉冲频率。22第二十二页，共82页。2.4传输介质金属导体：利用电流变化双绞线、同轴电缆(粗、细)光纤：利用光波无线介质：利用电磁波的辐射无线电、短波、微波、卫星、光波传输介质：网络中连接收发双方的物理通路，实际传输信息的载体。（有线与无线）第二十三页，共82页。双绞线内导体芯线绝缘内屏蔽外屏蔽外套--螺旋绞合的双导线，≈1mm--每根4对、25对、1800对--典型连接距离100m（LAN）--RJ45插座、插头--优缺点：成本低组装密度高、节省空间安装容易（综合布线系统）平衡传输（高速率）抗干扰性一般连接距离短应用领域：电话网络、局域网2.4传输介质24第二十四页，共82页。2.4传输介质屏蔽双绞线(STP)非屏蔽双绞线(UTP)由外部保护层、屏蔽层与多对双绞线组成。以铝箔屏蔽以减少干扰和串音由外部保护层与多对双绞线组成。双绞线外没有任何附加屏蔽，以太网广泛使用。

3类、5类、6类（16M、155M、1200M）第二十五页，共82页。RJ45接头与双绞线顺序(以5类UTP为例)直连线：用于将计算机连入到集线器或交换机线图如下：

12345678A端：橙白橙绿白蓝蓝白绿棕白棕

B端：橙白橙绿白蓝蓝白绿棕白棕交叉线：计算机与计算机、交换机与交换机直接相连，计算机直接接入路由器的以太网口线图如下：

12345678A端：橙白橙绿白蓝蓝白绿棕白棕

B端：绿白绿橙白蓝蓝白橙棕白棕2.4传输介质第二十六页，共82页。RJ45接头与双绞线顺序(以5类UTP为例)2.4传输介质第二十七页，共82页。2.4传输介质（1）物理特性：采用四对双绞线且外套塑料保护套组成。（2）传输特性：模拟传输和数字传输都可以使用双绞线。（3）连通性：一般仅支持点对点连接，多点连接需增加相关设备，如集线器（Hub）。（4）地理范围：通信距离一般为几km到十几km。（5）抗干扰能力：一般，尤其是低频使用和短距离使用时较好。（6）价格：较低。28第二十八页，共82页。同轴电缆基带同轴电缆阻抗50，用于数字传输，已被双绞线取代。宽带同轴电缆阻抗75，用于模拟传输，主要用于有线电视网（CATV）。铜芯绝缘层外导体屏蔽层保护套2.4传输介质29第二十九页，共82页。2.4传输介质

注：当需要将计算机连接到电缆上的某一处时，同轴电缆要比用双绞线麻烦很多。通常都是利用T型分接头(又称为T型连接器）。应用：总线式局域网30第三十页，共82页。细同轴：D=1.02cm，10Mbit/s每段185m、4中继、5段（925m）优缺点：价格低安装方便（T型连接器、BNC接头、Terminator）抗干扰能力较强可靠性差粗同轴：D=2.54cm，10Mbit/s每段500m、4中继、5段（2500m）优缺点：价格稍高安装方便（收发器、收发器电缆、Terminator）抗干扰能力强连接距离中等可靠性好

2.4传输介质31第三十一页，共82页。光缆光纤通信就是利用光导纤维(以下简称为光纤)传递光脉冲来进行通信。一根光纤传输带宽远远大于目前其它各种传输介质的带宽。

如：有光脉冲相当于1，而没有光脉冲相当于0。

2.4传输介质应用领域：局域网主干、电信网络、服务器连接。32第三十二页，共82页。2.4传输介质（1）物理特性利用其“全反射”特性，实现光波在纤芯中的传播。光纤按光在其中的传输模式可分：★多模光纤：可以存在许多条不同入射角度的光线在一条光纤中传输。★单模光纤：光纤的直径减少到只有一个光的波长，则该光纤就象一根波导那样，它可使光线一直向前传播，而不会经多次反射传播。单模光纤的光源要使用昂贵的半导体激光器，而不能使用较便宜的发光二极管。但单模光纤的衰减系数较小。33第三十三页，共82页。

与双绞线和同轴电缆相比，光纤具有如下优点：容量更大，即带宽更大，传输速率更高；体积更小，重量更轻；衰减更小，转发器的间隔更远。2.4传输介质（2）连通性：点对点。（3）地理范围：传输损耗小，中继距离长，可达数十公里而不必用中继器。（4）抗干扰性：抗雷电和电磁干扰性能好；无串音干扰；保密性好，不易被窃听或截取数据。（5）价格：比较昂贵，但价格正在逐年下降。34第三十四页，共82页。

无线传输介质（信号在大气或外层空间自由传播）2.4传输介质使用电磁波或光波携带信息优缺点：无需物理连接适用于长距离或不便布线的场合易受干扰反射，为障碍物所阻隔主要类型：无线电、地面微波通信卫星红外线35第三十五页，共82页。2.4传输介质

无线电波36第三十六页，共82页。可全方向传播传输距离：天线的高度、类型和信号强度传输可靠性：障碍物传输正确性：气象条件2.4传输介质第三十七页，共82页。

微波通信

收发两端使用抛物面天线，常用频段：2G---6G方向性强，直线传输，距离远时使用中继站用于高速数传受天气影响较大2.4传输介质地球38第三十八页，共82页。蜂窝通信蜂窝单元的大小划分以满足流量需求为目的移动电话局协调各个基站与中央电话站之间的通信固定终端点（基站）和终端之间是无线链路应用领域：移动通信、无线局域网（WLAN）2.4传输介质基站39第三十九页，共82页。卫星通信

一个卫星可工作在多个频段同步卫星：卫星与地球保持相对静止，

三颗同步卫星即可覆盖全球传输时延大2.4传输介质通信卫星相当于一个中继站，两个或多个地球站通过它实现相互间的通信。40第四十页，共82页。2.4传输介质常用传输介质比较传输介质传输方式速率/工作频带传输距离性能价格应用双绞线宽带基带≤1Gb/s模拟:10km数字:500m较好低模拟/数字信号传输50Ω同轴电缆基带10Mb/s<3km较好较低基带数字信号75Ω同轴电缆宽带≤450MHz100km较好较低模拟电视、数据及音频光纤基带40Gb/s20km以上很好较高远距离高速数据传输微波宽带4-6GHz几百km好中等远程通信卫星宽带1-10GHz18000km很好高远程通信41第四十一页，共82页。无线通信的网络结构PSTNInternet光纤光纤微波微波微波用户驻地设备无线网络中心设备房顶中继器中继器无线节点房顶无线节点用户天线用户终端2.4传输介质42第四十二页，共82页。2.5数据编码技术数据：模拟数据、数字数据信号：模拟信号、数字信号信道：模拟信道、数字信道不同类型的信号在不同类型的信道上传输有4种组合，每一种相应地需要进行不同的编码处理。模拟数据和数字数据都可用模拟信号或数字信号来表示，相应地也可用模拟信道或数字信道来传输。用数字信号承载数字或模拟数据——编码用模拟信号承载数字或模拟数据——调制编码与调制43第四十三页，共82页。2.5数据编码技术1.数字数据用数字信号传输：数据数字直接用二进制数字脉冲信号来表示（二进制数据编码为数字信号）。如数据数字网DDN2.模拟数据用数字信号传输：用编码解码器完成与调制解调器相反的功能。如编码解码器接受一个模拟信号后，经采样、压缩等处理，用二进制位流近似表示该信号，然后进行传输。线路另一段的编码解码器将二进制码恢复为原来的模拟数据。如数字电话3.数字数据用模拟信号传输：用调制解调器（Modem）把数字数据调制成模拟信号，在普通电话线上传输，另一段Modem再把信号解调为原来的数字信号。如Modem拨号上网4.模拟数据用模拟信号传输：模拟数据直接使用占有相同频带的模拟信号来表示。如模拟电话四种数据编码和调制方法：第四十四页，共82页。问题的提出：数字信号为什么要采用编码传输呢？

二个理由：（1）长距离数字信号传输可能存在衰减问题。例如连续发送若干个“1”，可能因存在的衰减导致误识别成“0”；连续发送若干个“0”，可能因干扰或累积电平漂移而误识别成“1”；

（2）同步问题。例如，当出现一长串的连1或连0时，在接收端无法从收到的比特流中提取位同步信号。

数字数据的数字信号编码（同步技术）2.5数据编码技术45第四十五页，共82页。

在基带传输中，数字数据信号的编码方式主要有：不归零码、曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码等。不归零码(NRZ，Non-ReturntoZero)二进制数字0、1分别用两种电平来表示。缺点：不具备自同步机制，传输时必须使用外同步。存在直流分量。

数字数据编码方法2.5数据编码技术46第四十六页，共82页。曼彻斯特编码(ManchesterCode)（1）编码原理用电压的变化表示0和1。将每一个码元（bit）传输时间分成两个相等的时间间隔。规定在每个码元的中间发生跳变，接收端可将此变化提取出来作为同步信号。这种编码也称为自同步码(Self-SynchronizingCode)。位中部从高→低的跳变代表“0”，位中部低→高的跳变代表“1”。（2）存在的问题它所占的频带宽度比原始的基带信号整整增加了一倍（即信号速率是数据速率的2倍）。2.5数据编码技术47第四十七页，共82页。数据

010011010

NRZ编码

(a)

“0”：位中部从高到低；“1”：位中部从低到高；

曼彻斯特编码

(b)位起始时有电平变化代表“0”，反之代表“1”，位中部始终变化。

差分曼彻斯特编码曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码原理图(c)48第四十八页，共82页。差分曼彻斯特编码(Differential～)（1）编码原理与曼彻斯特编码一样仍然将每一个码元（bit）传输时间分成两个相等的时间间隔，所不同的是：若码元为0，则其前半个码元的持续电平与上一个码元的后半个码元的持续电平相反（即有跳变代表“0”）。若码元为1，则其前半个码元的持续电平与上一个码元的后半个码元的持续电平一样（即无跳变代表“1”）。不论码元是0或1，在每个码元的正中间的时刻，一定要有一次电平的转换。（2）特点：具有比曼彻斯特编码强的抗干扰能力，但技术复杂，效率低。2.5数据编码技术49第四十九页，共82页。（1）问题的提出

现有的模拟信号传输系统（如PSTN）不能传输数字信号吗？关注：（a)发送的基带信号包含有各种的频率成分，由于现有PSTN系统的频宽有限，因而其中的一部分高频分量已落到电话通信系统所能通过的频率范围之外。（b）在能够通过电话线路的这部分频率成分中，各频率成分经受的衰减和时延可能会有不同。这也要产生失真。（c）电话线路中存在噪声和各种干扰信号，使信号失真。2.数字数据的模拟编码（调制/解调技术）2.5数据编码技术50第五十页，共82页。

波形变换

波形识别

调制解调器的作用

调制解调器

调制解调器

（2）调制解调器（modem）是一种基于某种载波频率来实现对数字信号进行转换的装置。包括为发送信号用的调制器和为接收信号用的解调器。

调制器的主要作用实际上就是一个波形变换装置，它将基带数字信号的波形变换成适合于模拟信道传输的波形。解调器的作用就是个波形识别器，它将经过调制器变换过的模拟信号恢复成原来的数字信号。2.5数据编码技术51第五十一页，共82页。（3）几种最基本的调制方法

从物理学的知识知道，反映一个频率波形的主要参量有三个，即“振幅、频率和相位”，因而Modem对数字信号的变换，相对应有三种不同的调制技术（数字信号到模拟信号的变换

）。（a）幅移键控ASK（AmplitudeShiftKeying，调幅）

频率和相位为常量，而振幅为变量，通过改变载波频率的振幅来表示二进制数的0和1。例如，数字0对应于无载波输出，而数字1对应于有载波输出。2.5数据编码技术52第五十二页，共82页。010011100

基带信号

基带信号

调幅振幅改变

f1

f2

调频频率改变

调相相位改变

三种调制技术的原理

53第五十三页，共82页。（b）频移键控FSK（FrequencyShiftKeying，调频）

振幅和相位为常量，而频率为变量，通过使用载波频率附近的两个不同频率值来表示二进制数的0和1。例如，数字0对应于频率f1，而数字1对应于频率f2。（c）相移键控PSK（PhaseShiftKeying，调相）

把振幅和频率为常量，而相位为变量，通过利用载波频率初始相位移动的不同来表示二进制数的0和1。例如，数字0对应于相位00，而数字1对应于1800。（4）三种调制方法的比较调幅法易于受到增益干扰的影响，实现比较容易。调相法抗干扰能力最强，但实现比较复杂。调频法介于AM法和PM法之间。2.5数据编码技术54第五十四页，共82页。2.5数据编码技术（1）问题的提出（2）脉码调制方法（PulseCodeModulator—PCM）

现在的数字传输系统都是采用脉码调制PCM体制。PCM有两个互不兼容的国际标准，即北美的24路时分多路复用PCM(简称为T1)和欧洲的30路时分多路复用PCM(简称为E1)。我国采用的是欧洲的E1标准。

T1的数据传输速率为1.544Mbps；E1为2.048Mbps。3.模拟数据的数字编码（信源编码/译码技术）55第五十五页，共82页。PCM的基本原理模拟信号转变为数字信号，需经采样、量化和编码三个阶段。（a）采样那么采样的频率(周期)T是多少?

根据采样定理，T≥2fmax，只要采样频率不低于采样信号（电话信号）最高频率的2倍，就可以从采样脉冲信号无失真地恢复出原来信号。例如：语声的能量和频谱主要分布在300Hz—3.4kHz，为了简化起见，通常采样频率就定为8kHz，相当于采样周期为125us。2.5数据编码技术56第五十六页，共82页。（b）量化采样后的信号所谓“量化”就是对每个采样点按量化级取一个恰当的数值过程，即取整等级。（c）编码所谓“编码”就是对每个采样点所对应的数值确定一种二进制的表示方式，以实现从模拟信号到数字信号的转换。一般而言，每个点用n位二进制数进行编码。如当PCM用于数字化语音系统时，音信道带宽<4KHz采样时钟频率：8KHz(>2倍话音最大频率)量化级数：256级(8位二进制码表示)数据率：8000次/s*8bit=64Kb/s∴每路PCM信号的速率=64000bps2.5数据编码技术57第五十七页，共82页。4.模拟数据的模拟调制

模拟数据经由模拟通信系统传输时不需要进行变换。在无线传输和频分多路复用等需要，模拟数据需要进行模拟调制。模拟调制有调幅AM（AmplitudeModulation）调频FM（FrequencyModulation）调相PM（PhaseModulation）

最常用的是调幅和调频技术。2.5数据编码技术58第五十八页，共82页。复用：多个信息源共享一个公共信道所谓“多路复用技术”就是把多个不同的信号同时在一条传输线路路上进行传输的技术。

为何要复用？——提高线路利用率适用场合：当信道的传输能力大于每个信源的平均传输需求时类比：公共运输系统（铁路、海运、航空）DEMUX复用器解复用器共享信道MUX信源信宿2.6多路复用技术59第五十九页，共82页。

通信系统按复用方式分类：频分复用FDM

(FrequencyDivisionMultiplexing)波分复用WDM

(WaveDivisionMultiplexing)

时分复用TDM

(TimeDivisionMultiplexing)2.6多路复用技术60第六十页，共82页。2.6多路复用技术频分复用（FDM）原理：将信道的可用带宽划分为若干个频率通道，每路信号占用一个频率通道进行传输。频率通道之间留有防护频带以防相互干扰。主要适用于模拟信道环境中。如有线电视CATV。CH2CH1CH3原带宽CH1CH2CH3移频后带宽MUXCH1CH2CH3带宽复用信号f复用器61第六十一页，共82页。2.6多路复用技术波分复用（WDM）——光的频分复用原理：整个波长频带被划分为若干个波长范围，每路信号占用一个波长范围来进行传输。如光纤通信。F2F1F3

光谱F1F2F3共享光纤的光谱光纤2光纤3光纤1共享光纤棱柱/衍射光栅62第六十二页，共82页。2.6多路复用技术时分复用（TDM）原理：将信道的可用时间分割成小的时间片，每个时间片分为若干个时隙，每路数据占用一个时隙进行传输。主要适用于数字信道环境中。如移动GSM。

A2A1A3原始信号D2D1D3数字化信号MUX复用后的数据流时隙号1231D3D2D1时间片12时间片2D1时隙D2复用器63第六十三页，共82页。2.6多路复用技术时分复用（TDM）原理：将信道的可用时间分割成小的时间片，每个时间片分为若干个时隙，每路数据占用一个时隙进行传输。主要适用于数字信道环境中。如移动GSM。

A2A1A3原始信号D2D1D3数字化信号MUX复用后的数据流时隙号1231D3D2D1时间片12时间片2D1时隙D2复用器64第六十四页，共82页。由于每路数据总是使用每个时间片的固定时隙，这类时分复用也成同步时分复用。一个时间片内传输的多路数据称为帧。典型例子：PCM信号的传输把多个话路的PCM语音数据用TDM的方法装成帧（帧中还包括了帧同步信息和信令信息）每帧在一个时间片内发送每个时隙承载一路PCM信号2.6多路复用技术第六十五页，共82页。统计(异步)TDM——STDMTDM的缺点：某用户无数据发送，其他用户也不能占用该通道，将会造成带宽浪费。改进：统计时分多路复用（STDM），用户不固定占用某个通道，有空槽就将数据放入。ABCD待发数据t1t2t3A1B1C1D1C2D2A2B2周期1周期2同步TDM带宽浪费A1B1C2B2周期1周期2统计TDM可用带宽2.6多路复用技术第六十六页，共82页。三种复用技术的比较1）FDM传输模拟信号，TMD传输数字信号，WDM传输光波信号；2）WDM与FDM技术原理类似，TDM与FDM相比，技术比较复杂，但抗干扰能力强，且数字信号容易实现自动转换，易于集成化。计算机通信中广泛使用TDM和WDM。3）TDM与FDM比较：

TDM设备易于实现，且传输速率高，可以充分利用信道全部带宽；

TDM中多路信号只需一个MODEM，而FDM中每路信号均需要一个MODEM；

FDM通常需要模/数转换设备，而TMD具有明显数字形式，适合计算机直接相连；在进行差错控制和校正时，TDM比FDM产生较多的时间延迟。2.6多路复用技术第六十七页，共82页。

码分复用(CodeDivisionMultiplexing)原理：又称CDMA，在CDMA系统中，所有用户使用同一频率，占用相同的带宽，各个用户可以同时发送或接收信号，各个用户的信号不是靠频率不同或时隙不同来区分的，而是用各自不同的地址码序列来区分，或者说是靠信号的不同波形来区分。应用于移动通信系统，笔记本电脑和掌上电脑等移动性计算机的联网通信大量使用了这种技术。2.6多路复用技术第六十八页，共82页。什么是交换？

交换就是按某种方式动态地分配传输线路资源。例如，电话交换机在用户呼叫时为用户选择一条可用的线路进行接续。用户挂机后则断开该线路，该线路又可分配给其它用户。为什么要采用交换技术？节省线路投资，提高线路利用率。通信系统中，交换机采用数据交换技术按照其交换形式可分为四种：电路交换、报文交换、分组交换和虚电路交换。2.7数据交换技术69第六十九页，共82页。1.电路交换

2.7数据交换技术-电路交换

交换设备在通信双方找出一条实际的物理线路的过程。过程：建立连接→交换数据→断开连接。在通话前通过用户拨号，由网络预先给用户分配数据交换通路。用户若呼叫成功，则从主叫端到被叫端就建立了一条物理通路。此后双方才能数据传送。通话完毕挂机后，即自动释放这条物理通路。70第七十页，共82页。2.7数据交换技术-电路交换71第七十一页，共82页。

优缺点：建立连接的时间长；一旦建立连接就独占线路，通信实时性强，适用于交互式会话类通信；无纠错机制；系统效率低；不够灵活，2.7数据交换技术-电路交换72第七十二页，共82页。2.