第二章 数据通信基础 数据通信与计算机网络课件.ppt

A 和 B 通话经过四个交换机 通话在 A 到 B 的连接上进行 C 和 D 的通话只经过一个本地交换机 通话在 C 到 D 的连接上进行 光纤信道的特点 传输频带极宽 传输容量极大 传输损耗小 抗干扰能力强 必威体育官网网址性能好 传输质量高 无线介质 ◆ 两个地面站之间传送 ◆ 距离：50 km 左右 地球 地面站之间的直视线路 微波传送塔 微波中继 无线介质 卫星通信 地球 地面站 地面站 22,300 公里 地球 无线介质 地球同步卫星 信道容量 为了提高信号的传输效率，人们总是希望在一定的时间内能够传输尽可能多的数据，并产生尽可能少的差错。但只要是数字信号通过实际的信道，必然会产生失真。 实际的信道 （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 实际的信道 （带宽受限、有噪声、干扰和失真） 输出信号波形 (失真严重) 奈奎斯特第一准则 低通与带通的概念 0 w f 低通信道 0 w1 w2 f 带通信道 奈奎斯特第一准则 在带宽为W（Hz）的理想低通信道中，信息的极限码元传输速率为2W（Baud）；在带宽为W（Hz）的理想带通信道中，信息的极限码元传输速率为W（Baud）。 注意：上面所说的具有理想特性的低通或带通信道是理想化的信道，它和实际上所使用的信道当然有相当大的差别。所以，一个实际的信道所能传输的最高码元速率，要明显的低于奈奎斯特第一准则给出的这个上限数值。 例题 有一个带宽为3100Hz的理想低通信道，其最高码元传输速率是多少？若一个码元携带了4bit的信息量，其最高信息传输速率是多少？ 解：根据奈奎斯特第一准则，带宽为3100Hz的理想低通信道的极限码元速率为2×3100=6200Baud。 再根据码元速率的定义得知，一个码元携带4bit的信息量表示1Baud=4bit/s。因此，该信道的最高信息传输速率为6200×4=24800bit/s。 香农定理 1948年，香农用信息论的理论推导出了带宽受限且有高斯白噪声干扰的信道所能达到的极限传输速率。香农定理指出：信息的极限传输速率C为： C = Blog2（1+S/N）bps 式中，B为信道的带宽（单位是Hz），S为信道内所传信号的平均功率，N是信道内的高斯噪声功率。S/N称为信噪比，它的单位是1，但实际描述中常用分贝（dB）表示，他们有如下转换关系： S/N（dB）=10log10（S/N） 例题 某信道带宽为3100Hz，信道上仅存在高斯白噪声，信噪比为30dB，求信道容量。 解：当信噪比比30dB时，S/N=1000，代入香农公式，得 C=Blog2（1+S/N）=3100log2（1+1000）≈30900 bit/s 香农定理表明，信道的带宽或信噪比越大，在信道内的极限传输速率就越高。或者说，只要信道内仅存在高斯白噪声且传输速率低于极限传输值，就一定能够找到一种办法实现无差错的传输。但是，香农并没有指出具体的实现方法，因此香农定理所指出的信道容量，目前只是一个衡量实际数据通信系统性能的尺度。 需要说明的是，香农定理所规定的极限传输速率C与信道带宽B并不是完全的正比关系，也就是说带宽的增加并不一定能够使极限传输速率提高。原因是当带宽增加时，由于频带的展宽，相应的高斯白噪声也会增多，对极限传输速率C的影响也会相应的增加。 第6节 多路复用技术 多路复用概述 实际通信工程中，用于线路架设的费用往往非常高，且使用传输介质的传输容量往往大于单一信道传输的通信量。为了充分利用传输介质的带宽，需要在一条通信线路上建立多条通信信道进行同时通信，这就称为信道的多路复用。 报文 1101000110101010110101011100010011010010 假定这个报文较长 不便于传输 1. 在发送端，先把较长的报文划分成较短的、固定长度的数据段。 数 据 数 据 数 据 报文 首部 首部 首部 分组 1 分组 2 分组 3 请注意：现在左边是“前面” 2. 在每一个数据段前添加首部构成分组。 数 据 首部 分组 1 数 据 首部 分组 2 数 据 首部 分组 3 3. 分组交换网以“分组”作为数据传输单元。 依次把各分组发送到接收端（假定接收端在左边）。 首部的重要性： （1）每一个分组的首部都含有地址等控制信息。 （2）分组交换网中的结点交换机根据收到的分组的首部中的地址信息，把分组转发到下一个结点交换机。 （3）用这样的存储转发方式，最后分组就能到达最终目的