数据通信与计算机网络技术.ppt

第2章 数据通信基础 2.1 数据通信的基本概念 2.1 数据通信的基本概念 2.1 数据通信的基本概念 信息：人对雪花和马的认识 数据：文字，二进制数，十进制数 信号：电压，光，磁场强度 数据通信系统的模型 2.1 数据通信的基本概念 2.1 数据通信的基本概念 2.1 数据通信的基本概念 模拟的和数字的数据、信号 2.1 数据通信的基本概念 基带(baseband)信号和宽带(broadband)信号 基带信号就是将数字信号 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。 宽带信号则是将基带信号进行调制后形成的频分复用模拟信号。 数字信号通过实际的信道 失真不严重 失真严重 信道的极限信息传输速率 香农(Shannon)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的极限、无差错的信息传输速率。 信道的极限信息传输速率 C 可表达为 C = W log2(1+S/N) b/s W 为信道的带宽（以 Hz 为单位）； S 为信道内所传信号的平均功率； N 为信道内部的高斯噪声功率。 香农公式表明 信道的带宽或信道中的信噪比越大，则信息的极限传输速率就越高。 只要信息传输速率低于信道的极限信息传输速率，就一定可以找到某种办法来实现无差错的传输。 若信道带宽 W 或信噪比 S/N 没有上限（当然实际信道不可能是这样的），则信道的极限信息传输速率 C 也就没有上限。 实际信道上能够达到的信息传输速率要比香农的极限传输速率低不少。 2.1 数据通信的基本概念 带宽(Bandwidth)：信号或信道占据的频率范围 信道容量(Channel capacity)：信道的最大数据率 2.2 数据通信系统构成 2.3 数据编码技术 2.3 数据编码技术 2.3 数据编码技术 2.3 数据编码技术 2.3 数据编码技术 2.4 数据通信的基本方式 2.4 数据通信的基本方式 2.4 数据通信的基本方式 长途干线最初采用频分复用 FDM 的传输方式 FDM (Frequency Division Multiplexing) 目前我国长途通信线路已实现了数字化，因而现在的模拟通信电路就只剩下从用户电话机到市话交换机之间的这一段几公里长的用户线上。 调制解调器 数据经过模拟传输系统后可能会出现差错。 调制解调器的作用 调制解调器(modem)包括： 调制器(MOdulator)：把要发送的数字信号转换为频率范围在 300~3400 Hz 之间的模拟信号，以便在电话用户线上传送。 解调器(DEModulator)：把电话用户线上传送来的模拟信号转换为数字信号。 本书中的调制解调器是指使用在标准的二线模拟话路（3.1 kHz 的标准话路带宽）上的调制解调器。 调制解调器的作用（续） 调制器的主要作用就是个波形变换器，它把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。 若识别不正确，则产生误码。 在调制解调器中还要有差错检测和纠正的设施。 调制解调器的速率 目前调制解调器的信息传输速率已很接近于香农的信道容量极限了。 要提高信息传输速率，只能设法提高信噪比。 在电话的用户线上，最大的噪声来自模拟到数字的模数转换所带来的量化噪声。 产生量化噪声的地方（经过 A/D 变化的地方） 调制解调器使用异步通信方式 数据通信可分为同步通信和异步通信两大类： 同步通信要求接收端时钟频率和发送端时钟频率一致。发送端发送连续的比特流。 异步通信时不要求接收端时钟和发送端时钟同步。发送端发送完一个字节后，可经过任意长的时间间隔再发送下一个字节。 异步通信的通信开销较大，但接收端可使用廉价的、具有一般精度的时钟来进行数据通信。 时分复用 为了有效地利用传输线路，可将多个话路的PCM 信号用时分复用 TDM (Time Division Multiplexing)的方法装成时分复用帧，然后发送到线路上。 中国采用欧洲体制，以 E1 为一次群。 美国和日本等国采用北美体制，以 T1 为一次群。 E1 的时分复用帧 2.5 多路复用技术 多路复用技术:用一条高速线路传送多条低速线路的数据 分类： 频分多路复用（FDM-Frequency Division Multiplexing） 时分多路复用（TDM-Time Division Multiplexing） 波分多路复用（WDM-Wavelength Division Multiplexing） 2.5 信道复用技术 2.5.1 频分复用、时分复用