《计算机网络技术基础教程》 课件 单元2.2 数据传输方式

单元2数据通信基础2.2数据传输方式了解数据传输方式的分类。理解调制、解调概念以及基本调制方法。了解数字传输信号编码方案。了解脉冲编码调制PCM编码过程。能区分单工、半双工、全双工通信方式。能区分并行传输、串行传输方式。能区分同步传输、异步传输方式。能区分基带传输、频带传输、宽带传输方式。学习目标内容梳理数据传输方式指的是数据在传输信道上传递的方式。1.按传输方向分为：单工通信、半双工通信和全双工通信。2.按传输数据位数（信号线多少）分为：并行传输和串行传输。3.按同步的方式分为：同步传输和异步传输。4.按信号频率分为：基带传输、频带传输和宽带传输。2.2.1数据传输方式按传输方向按信号频率按传输位数单工通信半双工通信全双工通信按同步方式并行传输串行传输同步传输异步传输基带传输频带传输宽带传输数据传输方式1.按传输方向分为：单工通信、半双工通信和全双工通信。（1）单工通信：数据传输是单向的，只能一方发送另一方接收，反之则不可以。例如：无线电广播、遥控等属于单工通信，计算机对输出设备（如打印机或者显示器）的通信也大都采用单工方式进行操作。2.2.1数据传输方式（3）全双工通信：数据传输可以双向同时进行。全双工通信需要两个信道，一个用来发送，一个用来接收。例如：常用的电话系统属于全双工通信。（2）半双工通信：数据传输可以双向进行，但只能交替进行，同一个时刻只能有一个方向传输数据。例如：传统对讲机等属于半双工通信。2.按传输数据位数（信号线多少）分为：并行传输和串行传输。（1）并行传输：指数据以成组的方式在多个并行信道上同时进行传输，每个比特使用单独的一条线路，在数据设备内进行近距离传输（1米或数米之内）的过程。（2）串行传输：指数据一位一位地依次在一条信道上传输，传输按时间顺序逐位传输的方式。2.2.1数据传输方式3.按同步的方式分为：同步传输和异步传输。（1）同步传输：在发送一组字符或数据块之前，在其前面加入一个同步字节，同步字节后面的数据字符不需任何附加位，同步字节表示数据传送的开始，发送端和接收端应先约定同步字节。在同步字节之后，可以连续发送任意多个字符或数据块。发送数据完毕后，再使用同步字节，来标识整个发送过程的结束。2.2.1数据传输方式（2）异步传输：每一个字符按照一定的格式组成一个帧进行传输，即在一个字符（7位或8位）前加1个起始位，以表示字符码的开始；在字符码和校验码后面加1~2个停止位，表示字符结束。接收方根据起始位和停止位，来判断一个新字符的开始，从而起到通信双方的起止同步作用。4.按信号频率分为：基带传输、频带传输和宽带传输。（1）基带传输基带信号是信源发出的、没有经过调制的原始电信号。基带信号直接在信道上进行传输的方式就是基带传输。（2）频带传输频带信号是用载波对基带信号进行调制后的信号。频带传输是将基带信号调制为模拟信号后再进行传输，接收方需对信号进行解调还原为数字信号的过程。常用的频带调制方式有频率调制、相位调制、幅度调制和调幅加调相的混合调制方式。2.2.1数据传输方式基带信号模拟信号调制成频带调制频率调制相位调制幅度调制调幅加调相的混合调制4.按信号频率分为：基带传输、频带传输和宽带传输。（3）宽带传输宽带传输是指将信道分成多个子信道，分别传送音频、视频和数字信号。可利用宽带传输系统来实现声音、文字和图像的一体化传输，即“三网合一”（语音网、数据网和电视网合一）。宽带传输与基带传输相比有以下优点：2.2.1数据传输方式能在一个信道中传输声音、图像和数据信息，使系统具有多种用途。一条宽带信道能划分为多条逻辑基带信道，实现多路复用。宽带传输的距离比基带远。ABC4.按信号频率分为：基带传输、频带传输和宽带传输。（4）局域网术语“10Base-T”“10Base-T”是双绞线以太网，其中"10"表示信号的传输率为10Mbps；"Base"表示信道上传输的是基带信号（即基带传输）；"T"是英文Twisted-pair(非屏蔽双绞线)的缩写。2.2.1数据传输方式10Base-T表示信号的传输率为10Mbps表示信道上传输的是基带信号Twisted-pair(非屏蔽双绞线)的缩写1.数据和信号进行变换的原因数据（无论模拟或数字）在传输过程中需要变换为适合于信道传输的信号形式才能传输。主要有以下几个原因：2.2.2数据与信号变换技术010203信号是数据传输过程中的载体，要适应信道传输介质的传输特性。为提高传输质量，需优化信道编码。可以提高信道资源利用率。2.信号变换技术信号变换主要通过“调制”和“编码”技术实现。调制是根据消息信号的幅度去改变载波信号特性（幅度、频率或者相位）的过程。编码是信息从一种形式或格式，转换为另一种形式的过程。解码则是编码的逆过程。2.2.2数据与信号变换技术3.数据的传输方式与编码方式数据的传输方式：数字数据模拟传输，数字数据数字传输，模拟数据数字传输，模拟数据模拟传输。（二）数据的传输方式与编码方式1.数字数据的数字传输数字信号传输时对信道编码的基本要求是：不包含直流成分；码型中应自带同步时钟信号；利于接收端提取用于位同步。常用的数字信号编码：全宽码（不归零码）、曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码。2.2.2数据与信号变换技术数字信号编码全宽码（不归零码）非全宽码（归零码）单极性双极性曼彻斯特差分曼彻斯特1.数字数据的数字传输（1）全宽码（不归零码）全宽码（不归零码（NRZ）），信号电平由0、1表示，并且在表示完一个码元后，电压不需回到0。一位码元占一个单位脉冲的宽度。不归零码，又可分为单极性不归零码和双极性不归零码。（a）单极性不归零码（b）双极性不归零码2.2.2数据与信号变换技术1.数字数据的数字传输（2）双相位编码归零码（非全宽码），用极性不同的脉冲分别表示二进制的“1”和“0”，在脉冲结束之后要维持一段时间的零电平。能够自同步，但信息密度低。常用的归零码有“曼彻斯特编码”和“差分曼彻斯特编码”。①曼彻斯特编码每个码元均用两个不同相位的电平信号表示，也就是一个周期的方波，但0码和1码的相位正好相反，即用正电压的跳变为0；用负电压的跳变为1。曼彻斯特编码的缺点：信号码元速率是数据速率的2倍，因此需要双倍的传输带宽，对信道容量要求高。②差分曼彻斯特编码，保留了曼彻斯特编码“自含时钟编码”的优点，仍将每比特中间的跳变作为同步时钟，其不同之处在于：用码元的起始处有无跳变来表示，通常规定有跳变时代表“0”，没有跳变时代表“1”（所谓0跳1不跳）。2.2.2数据与信号变换技术（二）数据的传输方式与编码方式2.数字数据模拟传输数字数据在模拟信道传输时，需先将数字数据信号转换成模拟数据信号，这个过程称为“调制”。“调制”的实质就是利用数字信号去控制载波的某个参数（幅度、频率和相位）。在接收端，将模拟数据信号还原成数字数据信号的过程称为“解调”，用到的设备称为“调制解调器（MODEM）”。2.2.2数据与信号变换技术（二）数据的传输方式与编码方式2.数字数据模拟调制有3种常见基本形式：振幅键控、移频键控、移相键控。（1）振幅键控（ASK）传输：载波的振幅随着数字信号变化而变化，当“1”出现时接通振幅为A的载波，“0”出现时关断载波。（2）移频键控（FSK）：载波的频率随着数字信号变化而变化。是用载波频率附近的两个不同频率，来表示0和1二进制值。（3）移相键控（PSK）：载波的相位随着数字信号变化而变化。通过改变载波信号的相位值来表示数字信号1，