《计算机通信基础》-数据的传输省公开课金奖全国赛课一等奖微课获奖课件

《计算机通信基础》第2章数据传输DataTransmission11/77本章内容模拟传输和数字传输通信代码传输损耗传输媒介22/77模拟传输和数字传输数据和信号

数字通信特点

33/77数据和信号数据模拟数据数字数据信号模拟信号数字信号44/77模拟和数字数据、信号5模拟数据模拟信号放大器调制器模拟数据数字信号

PCM编码器数字数据模拟信号调制器数字数据数字信号

数字发送器5/77模拟通信和数字通信抗干扰性能比较噪声积累放大器中继器66/77数字通信特点

体积小，成本低使用VLSI数据完整性好使用是中继器而不是放大器安全可靠数字数据加密要比模拟数据加密轻易得多。便于计算机接口计算机用二进制码序列电平便于集成化处理数字汇聚77/77通信代码

ASCII码ISO10646

Unicode汉字编码88/77ASCII码AmericanStandardCodeforInformationInterchange美国信息交换标准代码ASCII码是一个7位代码，有128个0~1为控制字符32~127为字母、数字和专用符号99/77ASCII码分类

物理设备控制字符逻辑通信控制字符物理通信控制字符信息分隔字符代码扩展控制字符1010/77ASCII码逻辑通信控制字符数据传输格式SOH：01H，表示标题开始。STX：02H，正文开始，也同时表示标题结束。ETX：03H，正文结束。EOT：04H，传送结束，告诉接收方数据传送完成。11SOH目标地址STX正文ETX校验EOT11/77EBCDIC码

扩充二-十进制交换码ExtendedBinary-CodedDecimalInterchangeCodeIBM企业制订8位二进制代码字符总数140个用于IBM大中型计算机设备内码1212/77ISO10646标准信息技术——通用多字节编码字符集Informationtechnology-UniversalMultiple-OctetCodedCharacterSet简称UCS。四维编码空间组（Group）、平面（Plane）、行（Row）、列（Cell）1313/77Unicode与ISO10646-1相同编码传输规则由USC传输格式UTF（UCSTransformationFormat）规范要求UTF是将Unicode编码规则和计算机实际编码对应起来一个规则常见UTF规范包含UTF-8UTF-161414/77汉字编码

GB2312-80GBKGB13030-BIG5码Unicode1515/77数据传输概念及分类

数据传输方式分类数据传输基本概念1616/77数据传输方式分类

并行传输和串行传输单工通信、半双工通信和全双工通信异步通信和同时通信基带传输和频带传输1717/77并行传输和串行传输并行传输每次可同时传送一个字节或一个字适于距离小于30米通信系统长距离通信不采取串行传输数据在一根数据信号线上一位一位地进行传输计算机串行通信发送次序先发送通信代码最低位再发送代码高位最终发送校验位。1818/77单工、半双工、全双工通信

单工通信只允许数据向一个方向传输如：广播电台、电视信号传输半双工通信含有双向传输信号能力，但同一时间里，双方不能同时发送信号，只能轮番发送如：对讲机。全双工通信双方可同时发送信号，同时接收信号1919/77异步通信和同时通信

时序问题采样时钟不准确需要采取办法来同时发送器和接收器两种处理方案异步通信同时通信2020/77异步通信数据传输一次一个字符每个字符从5比特到8比特不等只需在每个字符内包含同时或时序信息新字符开始时，接收器可重新取得同时TTY规程21线路空闲线路空闲1位起始位1位校验位1,1.5,2位停顿位5～8位数据21/77同时通信数据连续发送，没有起始位和停顿位位同时比特流级别时钟专线数据信号编码帧同时数据块级别面向字符数据链路控制规程面向比特数据链路控制规程2222/77基带传输和频带传输

基带传输直接传送基带信号基带就是指电信号基本频带，即调制前或解调后信号所占用频带。频带传输（宽带传输）用数据信号对模拟载波进行调制，使其变为适合线路传输信号2323/77数据传输基本概念

符号速率数据传输速率误码率带宽2424/77符号速率码元或符号码元是离散信号波形基本单位符号速率每秒传送码元数，单位是波特（Baud）波特率、传码率、波形速率或调制速率2525/77数据传输速率数据传输速率数据传输速率指通信系统每秒传送信息量单位是比特/秒，简写为bps或bits/s信息量信息量=-log2P

比特（P为该事件出现概率）传输速率R与符号速率Nb关系是：R=Nblog2MbpsM=2时R=Nb2626/77误码率误码率指码元在系统中传送时被传错概率误组率PB与误码率Pe关系为：PB=1-（1-Pe）n

若n=8：PB=1-（1-Pe）8

（误字率）2727/77带宽信号带宽Hz一个信号绝对带宽就是信号频谱宽度信号频谱就是信号所包含频率范围线路带宽Hz系统允许经过信号频率范围速率带宽Kb/sMb/sGb/s系统允许最高数据传输率，系统容量2828/77带宽29每秒

106

个比特时间1

010

111

s带宽为1Mb/s时间每秒

4

106

个比特0.25s带宽为4Mb/s29/77传输损耗

衰减噪声延迟失真信道容量3030/77衰减衰减信号强度从传输媒介一端传到另一端时减弱程度衰减原因全阻抗、趋肤效应和介电损失3131/77噪声噪声物理系统中对信号传输与处理起扰乱作用而又不能完全控制一个不需要波形噪声分类热噪声互调噪声串话噪声脉冲噪声3232/77噪声不严重失真严重失真33实际信道（带宽受限、有噪声、干扰和失真）输入信号波形输出信号波形(失真不严重)输入信号波形实际信道（带宽受限、有噪声、干扰和失真）输出信号波形(失真严重)33/77延迟失真信号经过有线媒介时，其传输速度伴随频率改变而改变会造成数据信号产生相移处理方法：延迟均衡器3434/77信道容量信道允许传输最大数据传输速率（bps）信道容量受限于：带宽信噪比（香农定理）最大符号速率（奈奎斯特准则）3535/77奈奎斯特准则任何实际传输系统都是频带受限，输入波形经过后都会产生一定失真。奈奎斯特准则给出了有限带宽无噪声信道最大符号传输速率。3636/77奈奎斯特准则37理想低通信道最高码元传输速率=2WBaudW是理想低通信道带宽，单位为赫(Hz)不能经过能经过0频率(Hz)W(Hz)每赫带宽理想低通信道最高码元传输速率是每秒

2

个码元。Baud是波特，是码元传输速率单位，1波特为每秒传送1个码元。37/77奈奎斯特准则38理想带通特征信道最高码元传输速率=WBaudW是理想带通信道带宽，单位为赫(Hz)不能经过能经过0频率(Hz)W(Hz)不能经过每赫带宽理想低通信道最高码元传输速率是每秒

1

个码元。38/77香农定理信噪比信号功率与所出现噪声功率之比香农定理C=Blog2（1+Ps/Pn）(bps)B为信道带宽Hz3939/77例题假设一个信道带宽为6400Hz，信噪比是30dB，则信道容量为？若因为设备原因信噪比将为10dB，则此时信道容量为？答案：63790bps22140bps4040/77传输媒介有线媒介无线媒介

4141/77有线媒介明线双绞线同轴电缆光纤4242/77明线架设在地面上一个裸线线路当前已不发展4343/77双绞线

由两根对地对称绝缘芯线按照规则螺旋状绞合在一起绞距3类7.5cm到10cm5类0.6cm到0.85cm长途5cm到15cm同一捆相邻线对绞距不一样分类UTPSTP4444/77双绞线分类无屏蔽双绞线(UTP)普通电话线最廉价最易安装受外界电磁干扰屏蔽双绞线(STP)金属罩能够降低干扰更贵更难处理(粗,重)45金属屏蔽层45/77无屏蔽双绞线实物图UTP46RJ-45和AUI无屏蔽双绞线46/77屏蔽双绞线实物图STPFTP：铝箔双绞线SSTP：屏蔽网双绞线4747/77同轴电缆内导体绝缘层外导体（屏蔽层）护套4848/77同轴电缆组成内导体：采取半硬铜线外导体：采取铜带或铝带纵包而成绝缘层：用聚乙烯等塑料制成护套：有铅护套、铝护套、钢护套、塑料护套等4949/77同轴电缆特点优点传输距离较远，覆盖地域范围较大技术非常成熟缺点电缆硬，折曲困难，重量重5050/77同轴电缆实物中同轴（2.6/9.5mm）小同轴（1.2/4.4mm）微同轴（0.7/2.9mm）5151/77同轴电缆应用Mostversatilemedium电视布线有线电视CATVCommonAntennaTelevisionCommunityAntennaTelevisionCAbleTV长途电话传输可同时承载10,000路电话正被光纤所取代短距离计算机系统连接局域网5252/77同轴电缆组网53服务器客户机客户机客户机BNCT型连接器

终端电阻终端电阻53/77局域网使用同轴电缆54细同轴电缆：特征阻抗50Ω，直径0.5cm粗同轴电缆：特征阻抗50Ω，直径1cm10base2细同轴电缆10base5粗同轴电缆54/77同轴电缆传输特征模拟每隔几千米一个放大器频率越高，距离越近最高500MHz数字每千米一个中继器速率越高，距离越近5555/77光纤光导纤维光纤是经过全反射传输光信号编码波束一个传输媒介光纤系统工作频率：1014到1015Hz位于红外线和可见光5656/77光纤示意图纤芯8到50微米玻璃或塑料包层125微米玻璃或塑料套管塑料或其它物质5757/77光纤实物图裸光纤5858/77常见光纤接头59FC－PC型光尾纤接头外形图SC－PC型光尾纤接头外形图ST-PC型光尾纤接头外形图FC/PC－SC/PC型光尾纤外形图59/77常见光接口连接器60SC/PC型光连接器ST型光连接器FC/PC型光连接器BNC型光连接器MTRJ型光连接器60/77光纤接头和光纤融接器6161/77光缆6262/77光纤特点63光纤是数据传输中最有效一个传输媒介,它有以下优点：容量大体积小，重量轻衰减较小电磁绝缘性能好中继器间隔较大最少几十千米63/77光纤应用长途干线，1500km，6万话路。市区干线，12km，10万话路。农用交换干线用户环路LANs6464/77光纤光源发光二级管(LED)更廉价工作温度宽寿命长注入激光二极管(ILD)更高效更大数据速率6565/77光纤类型多模光纤阶跃型多模光纤渐变型多模光纤单模光纤纤芯半径为波长数量级用于长途6666/77光纤损耗衰减（下列图），影响距离。吸收散射色散，造成脉冲展宽，影响速率传输速度随频率改变，抵达时间不一样。因为频率不变，造成入射波长在媒介中改变多模造成传输距离不一样6767/776868/77光纤工作频率四个传输窗口另：全波光纤69波长范围(nm)(真空中)频带(THz)波段标识光纤种类应用820to900366to333

多模LAN1280to1350234to222S单模Vario