计算机网络2(吴功宜)___第3章_补充内容数据编码技术

1、数据编码技术 数据编码技术 1、数据编码类型 模拟数据编码 数字数据编码 非归零码 曼彻斯特编码 差分曼彻斯特编码 数据编码方式 振幅键控ASK 移频键控FSK 移相键控PSK 信道：模拟通信信道和数字通信信道。信道：模拟通信信道和数字通信信道。 电话通信信道 数据的编码和调制技术 l在计算机中，数据是以离散的二进制在计算机中，数据是以离散的二进制“0”、“1”比特序列方比特序列方 式表示的。计算机数据在传输过程中的数据编码类型主要取式表示的。计算机数据在传输过程中的数据编码类型主要取 决于它采用的通信信道所支持的数据通信类型。决于它采用的通信信道所支持的数据通信类型。 l通信信道分为模拟信道

2、和数字信道，而依赖于信道传输的数通信信道分为模拟信道和数字信道，而依赖于信道传输的数 据也分为模拟数据与数字数据。因此，数据的编码方法包括据也分为模拟数据与数字数据。因此，数据的编码方法包括 数字数据的编码与调制和模拟数据的编码与调制。数字数据的编码与调制和模拟数据的编码与调制。 数字数据的调制 l传统的电话通信信道是为传输语音信号设计的，用于传输音频传统的电话通信信道是为传输语音信号设计的，用于传输音频 300Hz3400Hz的模拟信号，不能直接传输数字数据。为了利用模拟的模拟信号，不能直接传输数字数据。为了利用模拟 语音通信的电话交换网实现计算机的数字数据的传输，必须首先将数语音通信的电话

3、交换网实现计算机的数字数据的传输，必须首先将数 字信号转换成模拟信号，也就是要对数字数据进行调制。字信号转换成模拟信号，也就是要对数字数据进行调制。 l发送端将数字数据信号变换成模拟数据信号的过程称为调制发送端将数字数据信号变换成模拟数据信号的过程称为调制 （Modulation），调制设备就称为调制器（），调制设备就称为调制器（Modulator）；接收端将）；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模拟数据信号还原成数字数据信号的过程称为解调 （Demodulation），解调设备就称为解调器（），解调设备就称为解调器（Demodulator）。若）。若 进行数据通信的发送端

4、和接收端以双工方式进行通信时，就需要同时进行数据通信的发送端和接收端以双工方式进行通信时，就需要同时 具备调制和解调功能的设备，称为调制解调器（具备调制和解调功能的设备，称为调制解调器（Modem）。）。 l对数字数据调制的基本方法有三种：幅移键控、频移键控和相移键控。对数字数据调制的基本方法有三种：幅移键控、频移键控和相移键控。 l在调制过程中，选择音频范围内的某一角频率在调制过程中，选择音频范围内的某一角频率的正（余）弦信号作的正（余）弦信号作 为载波，该正（余）弦信号可以写为：为载波，该正（余）弦信号可以写为： u（t）= umsin（t+0） l3个可以改变的电参量：个可以改变的电参量

5、： 振振 幅幅 um 角频率 角频率 相相 位位 l可以通过变化可以通过变化3个电参量，来实现模拟数据信号编码的目的。个电参量，来实现模拟数据信号编码的目的。 数字数据的调制 幅移键控、频移键控和相移键控 l幅移键控幅移键控ASK（Amplitude Shift Keying） lASK是通过改变载波信号的幅度值表示数字信号是通过改变载波信号的幅度值表示数字信号“1”、“0”，以幅，以幅 度度A1表示数字信号的表示数字信号的“1”，用载波幅度，用载波幅度A2表示数字信号的表示数字信号的“0”（通（通 常常A1取取1，A2取取0），而载波信号的参数），而载波信号的参数f 和和恒定。恒定。 l频移

6、键控频移键控FSK（Frequency Shift Keying） lFSK是通过改变载波信号频率的方法表示数字信号是通过改变载波信号频率的方法表示数字信号“1”、“0”，用，用f 1表示数字信号 表示数字信号“1”，用，用f 2表示数字信号表示数字信号“0”，而载波信号的，而载波信号的A和和 不变。不变。 l相移键控相移键控PSK（Phase Shift Keying） lPSK是通过改变载波信号的相位值表示数字信号是通过改变载波信号的相位值表示数字信号“1”、“0”，而载，而载 波信号的波信号的A和和f不变。不变。PSK包括两种类型：包括两种类型： l绝对调相绝对调相 l绝对调相使用相位的

7、绝对值，绝对调相使用相位的绝对值，为为0表示数字信号表示数字信号“1”，、，、为为表表 示数字信号示数字信号“0”。 l相对调相相对调相 l相对调相使用相位的相对偏移值，当数字数据为相对调相使用相位的相对偏移值，当数字数据为0时，相位不变化，时，相位不变化， 而数字数据为而数字数据为1时，相位要偏移时，相位要偏移。 数字数据的调制示例 多相调制 lASK、FSK和和PSK都是最基本的调都是最基本的调 制技术，实现容易，技术简单，抗制技术，实现容易，技术简单，抗 干扰能力差，调制速率不高，为了干扰能力差，调制速率不高，为了 提高数据传输速率，也可以采用多提高数据传输速率，也可以采用多 相调制的方

8、法。相调制的方法。 l例如，将待发送的数字信号按例如，将待发送的数字信号按 2个比特一组的方式组织，因个比特一组的方式组织，因 为为2个比特可以有个比特可以有4种组合方式，种组合方式， 即即“00、01、10、11”四个码四个码 元，所以用元，所以用4个不同的相位值个不同的相位值 就可以表示出这就可以表示出这4组组合。在组组合。在 调相信号传输过程中，相位每调相信号传输过程中，相位每 改变一次，传送两个二进制比改变一次，传送两个二进制比 特，这种调制方法就称为四相特，这种调制方法就称为四相 相移键控。相移键控。 混合调相 l为了达到更高的信息传输速率，采用多元制的振幅相位混合调制技为了达到更高

9、的信息传输速率，采用多元制的振幅相位混合调制技 术，比如正交振幅调制术，比如正交振幅调制QAM（Quadrature Amplitude Modulation），它不但使用相位，而且还使用幅度：），它不但使用相位，而且还使用幅度： l8-QAM使用了幅度与相位的使用了幅度与相位的8种组合，由于使用种组合，由于使用3个比特可以表个比特可以表 示示8种组合，因此，每一种组合代表一个码元，每个码元种组合，因此，每一种组合代表一个码元，每个码元3个比个比 特。特。 l16-QAM的幅度和相位有的幅度和相位有16种组合，每个组合代表一个码元，每种组合，每个组合代表一个码元，每 个码元个码元4个比特。个比

10、特。 数字数据的编码 l利用数字通信信道直接传输数字数据信号的方法称作数字信号利用数字通信信道直接传输数字数据信号的方法称作数字信号 的基带传输的基带传输，而数字数据在传输之前，需要进行数字编码。数，而数字数据在传输之前，需要进行数字编码。数 字数据的编码方式有三种：不归零码、曼彻斯特编码和差分曼字数据的编码方式有三种：不归零码、曼彻斯特编码和差分曼 彻斯特编码彻斯特编码 。 l不归零编码（不归零编码（Non-Return to Zero，NRZ） lNRZ编码规定可用负电平表示逻辑编码规定可用负电平表示逻辑“0”，用正电平表示，用正电平表示 逻辑逻辑“1”，反之亦然。，反之亦然。 1 0 数

11、字数据的编码 l曼彻斯特编码（曼彻斯特编码（Manchester） l曼彻斯特编码是目前应用最广泛的编码方法之一，其特点曼彻斯特编码是目前应用最广泛的编码方法之一，其特点 是每一位二进制信号的中间都有跳变，若从低电平跳变到是每一位二进制信号的中间都有跳变，若从低电平跳变到 高电平，就表示数字信号高电平，就表示数字信号“1”，若从高电平跳变到低电，若从高电平跳变到低电 平，就表示数字信号平，就表示数字信号“0”； l差分曼彻斯特编码（差分曼彻斯特编码（Difference Manchester） l差分曼彻斯特编码是对曼彻斯特编码的改进。其特点是每差分曼彻斯特编码是对曼彻斯特编码的改进。其特点是

12、每 一位二进制信号的跳变依然提供收发端之间的同步，但每一位二进制信号的跳变依然提供收发端之间的同步，但每 位二进制数据的取值，要根据其开始边界是否发生跳变来位二进制数据的取值，要根据其开始边界是否发生跳变来 决定，若一个比特开始处存在跳变则表示决定，若一个比特开始处存在跳变则表示“0”，无跳变，无跳变 则表示则表示“1”。 数字数据编码的示例 信道的最高码元传输速率 l任何实际的信道都不是理想的，在传输信号时会产任何实际的信道都不是理想的，在传输信号时会产 生各种失真以及带来多种干扰。生各种失真以及带来多种干扰。 l码元传输的速率越高，或信号传输的距离越远，在码元传输的速率越高，或信号传输的距

13、离越远，在 信道的输出端的波形的失真就越严重。信道的输出端的波形的失真就越严重。 数字信号通过实际的信道 l失真不严重失真不严重 l失真严重失真严重 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) 奈氏(Nyquist)准则 l每赫带宽的理想低通信道的最高码元传输速率是每每赫带宽的理想低通信道的最高码元传输速率是每 秒秒 2 个码元。个码元。 lBaud 是是波特波特，是，是码元码元传输速率的单位，传输速率的单位，1 波特为每波特为每 秒传送秒传送 1 个码元。个码元

14、。 理想低通信道的最高码元传输速率 = 2W Baud W 是理想低通信道的带宽，单位为赫(Hz) 不能通过能通过 0频率(Hz) W (Hz) 另一种形式的奈氏准则 l每赫带宽的理想低通信道的最高码元传输速率是每每赫带宽的理想低通信道的最高码元传输速率是每 秒秒 1 个码元。个码元。 理想带通特性信道的最高码元传输速率 = W Baud W 是理想带通信道的带宽，单位为赫(Hz) 不能通过能通过 0频率(Hz) W (Hz) 不能通过 要强调以下两点 l实际的信道所能传输的最高码元速率，要明显地低实际的信道所能传输的最高码元速率，要明显地低 于奈氏准则给出上限数值。于奈氏准则给出上限数值。

15、l波特波特(Baud)和比特和比特(bit)是两个不同的概念。是两个不同的概念。 l波特波特是码元传输的速率单位（每秒传多少个码元）。是码元传输的速率单位（每秒传多少个码元）。 码元传输速率也称为码元传输速率也称为调制速率调制速率、波形速率波形速率或或符号速符号速 率率。 l比特比特是信息量的单位。是信息量的单位。 要注意 l信息的传输速率信息的传输速率“比特比特/秒秒”与码元的传输速率与码元的传输速率“波波 特特”在数量上在数量上却有一定的关系。却有一定的关系。 l若若 1 个码元只携带个码元只携带 1 bit 的信息量，则的信息量，则“比特比特/秒秒” 和和“波特波特”在数值上相等。在数值

16、上相等。 l若若 1 个码元携带个码元携带 n bit 的信息量，则的信息量，则 M Baud 的码元传输速率所对应的信息传输速率为的码元传输速率所对应的信息传输速率为 M n b/s。 信道的极限信息传输速率 l香农香农(Shannon)用信息论的理论推导出了带宽受限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且有高斯白噪声干扰的信道的极限极限、无差错的无差错的信息信息 传输速率。传输速率。 l信道的极限信息传输速率信道的极限信息传输速率 C 可表达为可表达为 l C = W log2(1+S/N) b/s lW 为信道的带宽（以为信道的带宽（以 Hz 为单位）；为单位）； l

17、S 为信道内所传信号的平均功率；为信道内所传信号的平均功率； lN 为信道内部的高斯噪声功率。为信道内部的高斯噪声功率。 香农公式表明 l信道的带宽或信道中的信噪比越大，则信息的极限传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。输速率就越高。 l只要信息传输速率低于信道的极限信息传输速率，就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。一定可以找到某种办法来实现无差错的传输。 l若信道带宽若信道带宽 W 或信噪比或信噪比 S/N 没有上限（当然实际信没有上限（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道不可能是这样的），

18、则信道的极限信息传输速率 C 也就没有上限。也就没有上限。 l实际信道上能够达到的信息传输速率要比香农的极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。传输速率低不少。 奈氏准则和香农公式 在数据通信系统中的作用范围 源系统传输系统目的系统 传输 系统 源点 终点发送器接收器 输 入 信 息 输 出 信 息 输 入 数 据 输 出 数 据 发送的 信号 接收的 信号 码元传输速率受 奈氏准则的限制 信息传输速率受 香农公式的限制 模拟数据调制为数字信号 l在模拟数据通信系统中，信源的信息经过转换，在模拟数据通信系统中，信源的信息经过转换， 形成电信号，比如人说话的声音经过电

19、话转变形成电信号，比如人说话的声音经过电话转变 为模拟的电信号，这也是模拟数据的基带信号。为模拟的电信号，这也是模拟数据的基带信号。 l模拟数据的基带信号具有比较低的频率，模拟数据的基带信号具有比较低的频率，不宜不宜 直接在信道中传输，而数字信号传输失真小、直接在信道中传输，而数字信号传输失真小、 误码率低、数据传输速率高，因此在网络中除误码率低、数据传输速率高，因此在网络中除 计算机直接产生的数字信号外，语音、图像信计算机直接产生的数字信号外，语音、图像信 息必须数字化处理，需要对信号进行调制息必须数字化处理，需要对信号进行调制，将，将 信号搬移到适合信道传输的频率范围内，接收信号搬移到适合

20、信道传输的频率范围内，接收 端将接收的已调信号再搬回到原来信号的频率端将接收的已调信号再搬回到原来信号的频率 范围内，恢复成原来的消息，比如无线电广播。范围内，恢复成原来的消息，比如无线电广播。 PCM技术 l脉冲编码调制脉冲编码调制PCM（Pulse Code Modulation） 是模拟数据数字化的主要方法。是模拟数据数字化的主要方法。 lPCM技术的典型应用是语音数字化。技术的典型应用是语音数字化。在发送端通过在发送端通过 PCM编码器将语音数据变换为数字化的语音信号，编码器将语音数据变换为数字化的语音信号， 通过通信信道传送到接收方，接收方再通过通过通信信道传送到接收方，接收方再通过

21、PCM解解 码器还原成模拟语音信号。码器还原成模拟语音信号。 l语音数据数字化后，其语音数据数字化后，其传输速率高、失真小，可以存传输速率高、失真小，可以存 储在计算机中，进行必要的处理。因此在网络与通信储在计算机中，进行必要的处理。因此在网络与通信 的发展中的发展中语音数字化语音数字化成为重要的部分。成为重要的部分。 PCM的工作原理 l脉冲编码调制包括三部分：脉冲编码调制包括三部分：采样、量化和编码采样、量化和编码。 l采样采样：每隔一定的时间间隔，采集模拟信号的瞬时电平值：每隔一定的时间间隔，采集模拟信号的瞬时电平值 做为样本，表示模拟数据在某一区间随时间变化的值。做为样本，表示模拟数据

22、在某一区间随时间变化的值。 l量化量化：量化是将取样样本幅度按量化级决定取值的过程。：量化是将取样样本幅度按量化级决定取值的过程。 量化级可以分为量化级可以分为8级、级、16级，或者更多的量化级，这取决于级，或者更多的量化级，这取决于 系统的精确度要求。系统的精确度要求。 l编码编码：编码是用相应位数的二进制代码表示量化后的采样：编码是用相应位数的二进制代码表示量化后的采样 样本的量级。样本的量级。 PCM的工作过程 l采样信号：基于采样信号：基于nyquist理论理论 3 PCM的工作过程 PCM的工作过程 l采样信号：基于采样信号：基于nyquist理论理论 在理想的无噪声信道，若在理想的

23、无噪声信道，若 f 是传输媒体的最是传输媒体的最 大传输频率大传输频率, 采样频率为采样频率为2*f 时，接收方才可以时，接收方才可以 从采样脉冲信号中完全恢复原信号从采样脉冲信号中完全恢复原信号 Nyquist, 1920 PCM编码的典型应用 调制解调器 lModem是为数字信号在具有有限带宽的模拟信道上是为数字信号在具有有限带宽的模拟信道上 进行远距离传输而设计的，是一种数据通信设备进行远距离传输而设计的，是一种数据通信设备DCE。 其主要功能是进行信号的调制和解调，在其主要功能是进行信号的调制和解调，在DTE和模拟和模拟 传输线路之间起到数字信号与模拟信号之间的转换作传输线路之间起到数

24、字信号与模拟信号之间的转换作 用。用。 l计算机也可以通过计算机也可以通过Modem的传真和语音功能，发送的传真和语音功能，发送 传真以及提供电话录音留言和全双工的免持听筒服务。传真以及提供电话录音留言和全双工的免持听筒服务。 公用电话网 调制解调器 计算机计算机调制解调器 DTEDCEDCE DTE RS-232CRS-232C 调制解调器的组成 lModem一般由基带处理、调制解调、信号放大和滤波、均衡等一般由基带处理、调制解调、信号放大和滤波、均衡等 几部分组成。几部分组成。 调制调制把数字信号转换为模拟信号的过程。把数字信号转换为模拟信号的过程。 解调解调把模拟信号转换为数字信号的过程

25、。把模拟信号转换为数字信号的过程。 调制解调器的分类一 l按通信设备分类可分为：按通信设备分类可分为： l拨号拨号Modem l拨号拨号Modem主要用于公用电话网上传输数据。拨主要用于公用电话网上传输数据。拨 号号Modem具有在性能指标较低的环境中进行有效具有在性能指标较低的环境中进行有效 操作的特殊性能。多数拨号操作的特殊性能。多数拨号Modem具备自动拨号、具备自动拨号、 自动应答和自动拆线等功能。自动应答和自动拆线等功能。 l专线专线Modem l专线专线Modem主要用在专用线路或租用线路上，它主要用在专用线路或租用线路上，它 不必带有自动应答和自动拆线功能。专线不必带有自动应答和

26、自动拆线功能。专线Modem 的数据传输率比拨号的数据传输率比拨号Modem要高。要高。 调制解调器的分类二 外置式外置式Modem放置于机箱外，通过串行通讯口与主机连接。放置于机箱外，通过串行通讯口与主机连接。 这种这种Modem方便灵巧、易于安装，闪烁的指示灯便于监视方便灵巧、易于安装，闪烁的指示灯便于监视 Modem的工作状况。但外置式的工作状况。但外置式Modem需要使用额外的电源与需要使用额外的电源与 电缆。电缆。 内置式内置式Modem 内置式内置式Modem在安装时需要拆开机箱，并且要对中断和在安装时需要拆开机箱，并且要对中断和 COM口进行设置，安装较为繁琐。这种口进行设置，安

27、装较为繁琐。这种Modem要占用主板要占用主板 上的扩展槽，但无需额外的电源与电缆，且价格比外置式上的扩展槽，但无需额外的电源与电缆，且价格比外置式 Modem要便宜一些。要便宜一些。 按按Modem与计算机的连接方式分类与计算机的连接方式分类 小结：数据通信系统的模型 传输 系统 输 入 信 息 输 入 数 据 发送 的信号 接收 的信号 输 出 数 据 源点终点发送器接收器 调制解调器 PC 机 公用电话网 调制解调器 数字比特流数字比特流模拟信号模拟信号 正文 正文 数据通信系统 源系统目的系统传输系统 输 出 信 息 PC 机 小结：模拟的和数字的数据、信号 模拟数据模拟信号 放大器

28、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 多路复用技术多路复用技术 l多路复用技术多路复用技术: l就是就是使两个或多个数据资源共享一个公共的传输介使两个或多个数据资源共享一个公共的传输介 质，使得每一数据资源都有其自己的通道。质，使得每一数据资源都有其自己的通道。 l通俗的说就是让不同的计算机连接到相同的信通俗的说就是让不同的计算机连接到相同的信 道上共享信道资源。道上共享信道资源。 多路复用技术多路复用技术 l多路复用技术要解决的问题：多路复用技术要解决的问题： l实际上要解决如何在单一的实际上要解决如何在单一的上建上建 立多条并行立

29、多条并行的问题。的问题。 l多路复用系统多路复用系统就是将一个区域的多个用户的信就是将一个区域的多个用户的信 息通过多路复用器进行汇集，然后将汇集的信息通过多路复用器进行汇集，然后将汇集的信 息群通过一条物理线路传递到接收设备；接收息群通过一条物理线路传递到接收设备；接收 设备通过多路复用器将信息群分离回原来的各设备通过多路复用器将信息群分离回原来的各 个单独的信息，然后分发到多个接收用户。个单独的信息，然后分发到多个接收用户。 多路复用技术 l多路复用技术的基本原理是：多路复用技术的基本原理是：各路信号在进入各路信号在进入 同一个有线的或无线的传输介质之前，先采用同一个有线的或无线的传输介质

30、之前，先采用 技术把它们调制为互相不会混淆的信号，技术把它们调制为互相不会混淆的信号， 然后进入传输介质传送到对方。而对方再用然后进入传输介质传送到对方。而对方再用 技术对这些信号加以区分，并使技术对这些信号加以区分，并使 它们恢复成原来的信号，从而达到多路复用的它们恢复成原来的信号，从而达到多路复用的 目的。目的。 l常用的多路复用技术有常用的多路复用技术有 。 信道带宽分割：信道带宽分割：在物理信道的可用带宽超过单个原始信号所需带宽情况在物理信道的可用带宽超过单个原始信号所需带宽情况 下，可将该物理信道的总带宽分割成若干个与传输单个信号带宽相同下，可将该物理信道的总带宽分割成若干个与传输单

31、个信号带宽相同( (或略宽或略宽) ) 的子信道，每个子信道传输一路信号，这就是频分多路复用。的子信道，每个子信道传输一路信号，这就是频分多路复用。 频谱搬移：频谱搬移：多路原始信号在频分复用前，先要通过频谱搬移技术将各路信多路原始信号在频分复用前，先要通过频谱搬移技术将各路信 号的频谱搬移到物理信道频谱的不同段上，使各信号的带宽不相互重叠，然号的频谱搬移到物理信道频谱的不同段上，使各信号的带宽不相互重叠，然 后用不同的频率调制每一个信号，每个信号要一个以它的载波频率为中心的后用不同的频率调制每一个信号，每个信号要一个以它的载波频率为中心的 一定带宽的通道。为了防止互相干扰，使用保护带来隔离每

32、一个通道。一定带宽的通道。为了防止互相干扰，使用保护带来隔离每一个通道。频分频分 多路复用主要应用于多路复用主要应用于模拟信号模拟信号。 FDM原理示意图 时分多路复用 l时分多路复用（时分多路复用（Time Division Multiplexing，TDM） 是各路信号在是各路信号在进行通信。进行通信。 由前述的抽样理由前述的抽样理 论可知，抽样的一个重要作用，是论可知，抽样的一个重要作用，是 将时间上连续的信号变成时间上离散的信号，其在信将时间上连续的信号变成时间上离散的信号，其在信 道上道上 占用时间的有限性，为多路信号沿同一信道传占用时间的有限性，为多路信号沿同一信道传 输提供了条件

33、。具体说，就是把时间分成一些输提供了条件。具体说，就是把时间分成一些 均匀均匀 的时间间隙，将各路信号的传输时间分配在不同的时的时间间隙，将各路信号的传输时间分配在不同的时 间间隙，以达到互相分开，互不干扰的目的。间间隙，以达到互相分开，互不干扰的目的。 l时分多路复用用于时分多路复用用于数字信道数字信道的复用的复用 ，例如，例如PCM通信。通信。 TDM原理示意图 同步时分复用同步时分复用采用采用固定时间片分配方式固定时间片分配方式，即将传输，即将传输 信号的时间按特定长度连续地划分成特定时间段信号的时间按特定长度连续地划分成特定时间段(一一 个周期个周期)，再将每一时间段划分成等长度的多个

34、时隙，再将每一时间段划分成等长度的多个时隙， 每个时隙以固定的方式分配给各路数字信号，各路每个时隙以固定的方式分配给各路数字信号，各路 数字信号在每时间段都顺序分配到一个时隙。数字信号在每时间段都顺序分配到一个时隙。 l时分多路复用又分为时分多路复用又分为同步时分复用同步时分复用(Synchronous Time Division Multiplexing,STDM)和和异步时分复用异步时分复用 (Asynchronous Time Division Multiplexing, ATDM) 同步时分复用 由于在同步时分复用方式中，时由于在同步时分复用方式中，时 隙预先分配且固定不变，无论时隙预

35、先分配且固定不变，无论时 隙拥有者是否传输数据都占有一隙拥有者是否传输数据都占有一 定时隙，形成了时隙浪费，其时定时隙，形成了时隙浪费，其时 隙的利用率很低隙的利用率很低 。 TDM异步时分复用ATDM 异步时分复用又被称为统计时分复用异步时分复用又被称为统计时分复用，它能动态地按需分配时隙，以避免每个，它能动态地按需分配时隙，以避免每个 时间段中出现空闲时隙。时间段中出现空闲时隙。ATDM就是只有某一路用户有数据要发送时才把时隙就是只有某一路用户有数据要发送时才把时隙 分配给它。分配给它。当用户暂停发送数据时，则不给它分配时隙。电路的空闲时隙可用当用户暂停发送数据时，则不给它分配时隙。电路的

36、空闲时隙可用 于其他用户的数据传输于其他用户的数据传输 。在所有的数据帧中，除最后一个帧外，其他所有帧均。在所有的数据帧中，除最后一个帧外，其他所有帧均 不会出现空闲的时隙，从而提高了资源的利用率，也提高了传输速率。不会出现空闲的时隙，从而提高了资源的利用率，也提高了传输速率。 波分多路复用WDM lWDM主要用于全光纤网组成的通信系统。波分复用就是光的频主要用于全光纤网组成的通信系统。波分复用就是光的频 分复用。人们借用传统的载波电话的频分复用的概念，可以做分复用。人们借用传统的载波电话的频分复用的概念，可以做 到使用一根光纤来同时传输多个频率很接近的光载波信号到使用一根光纤来同时传输多个频

37、率很接近的光载波信号,提高提高 了光纤的传输能力。了光纤的传输能力。 l最初，在一根光纤上只能复用两路光载波信号，随着技术的发最初，在一根光纤上只能复用两路光载波信号，随着技术的发 展，在一根光纤上复用的路数越来越多。现在已达到在一根光展，在一根光纤上复用的路数越来越多。现在已达到在一根光 纤上复用纤上复用80路或更多路数的光载波信号，这种复用方式就是路或更多路数的光载波信号，这种复用方式就是密密 集波分复用集波分复用DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing)。 波分复用原理图 波分复用 l波分复用的技术特点与优势如下：波分复用的技术特点与优势如

38、下： 可灵活增加光纤传输容量同时传输多路信号可灵活增加光纤传输容量同时传输多路信号 成本低、维护方便、可靠性高，应用广泛成本低、维护方便、可靠性高，应用广泛 时分多路复用案例时分多路复用案例-贝尔系统的贝尔系统的T1载波载波 lT1载波也叫一次群。 l24路音频信道按照时分多路的原理复用在一条路音频信道按照时分多路的原理复用在一条1.544Mb/s的通信的通信 线路上；该系统在北美和日本被广泛使用。线路上；该系统在北美和日本被广泛使用。 l每路音频模拟信号在送到多路复用器之前，要通过一个每路音频模拟信号在送到多路复用器之前，要通过一个PCM编码编码 器器； l编码器每秒取样编码器每秒取样800

39、0次；次； l24路路PCM信号的每一路轮流将一个字节插入到帧中；信号的每一路轮流将一个字节插入到帧中； l每个字节的长度为每个字节的长度为8位，其中位，其中7位是数据位，位是数据位，1位用于信道控制；位用于信道控制； l每帧由每帧由248=192位组成，附加一位作为帧开始标志位，所以每位组成，附加一位作为帧开始标志位，所以每 帧共有帧共有193位；位； l发送一帧需要发送一帧需要125毫秒；毫秒； lT1载波的数据传输速率为载波的数据传输速率为1.544Mb/s。 同步光纤网 SONET 和 同步数字系列 SDH l旧的数字传输系统存在着许多缺点。其中最主要的是以旧的数字传输系统存在着许多缺点。其中最主要的是以 下两个方面：下两个方面： l数据传输速率标准不统一数据传输速率标准不统一,存在着存在着T1 与与E1两个互不兼容两个互不兼容 的标准，在高次群的速率方面，日本又使用了第三种不的标准，在高次群的速率方面，日本又使用了第三种不 兼容的标准；兼容的标准；