CH02_数据通信技术基础

1、 模拟数据模拟数据模拟信号模拟信号 放大器放大器 调制器调制器 模拟数据模拟数据数字信号数字信号 PCM 编码器编码器 数字数据数字数据模拟信号模拟信号调制器调制器 数字数据数字数据数字信号数字信号 数字数字 发送器发送器 传输传输 系统系统 输输 入入 信信 息息 输输 入入 数数 据据 发送发送 的信号的信号 接收接收 的信号的信号 输输 出出 数数 据据 源点源点终点终点发送器发送器接收器接收器 调制解调器调制解调器 PC 机机 公用电话网公用电话网 调制解调器调制解调器 数字比特流数字比特流数字比特流数字比特流模拟信号模拟信号模拟信号模拟信号 正文正文 正文正文 数据通信系统数据通信系

2、统 源系统源系统目的系统目的系统传输系统传输系统 输输 出出 信信 息息 PC 机机 通信系统举例通信系统举例 (b) 局域网用户通过局域网用户通过Internet上网通信上网通信 SiSi Internet SiSi Token-ring 输入脉冲输入脉冲 输出脉冲输出脉冲单模光纤单模光纤 输入脉冲输入脉冲 输出脉冲输出脉冲 多模光纤多模光纤 信道带宽信道带宽 n模拟信道：表示通信线路允许通过的信模拟信道：表示通信线路允许通过的信 号频带范围就称为线路带宽号频带范围就称为线路带宽(通频带通频带)。 误码率和误组率误码率和误组率 数据序列数据序列 单极性不归零码单极性不归零码 单极性归零码单极

3、性归零码 双极性不归零码双极性不归零码 双极性归零码双极性归零码 0 1 0 0 1 1 0 0 0 1 1 1 实际的信道实际的信道 （带宽受限、有噪声、干扰和失真）（带宽受限、有噪声、干扰和失真） 输入信号波形输入信号波形输出信号波形输出信号波形 ( (失真不严重失真不严重) ) 输入信号波形输入信号波形 实际的信道实际的信道 （带宽受限、有噪声、干扰和失真）（带宽受限、有噪声、干扰和失真） 输出信号波形输出信号波形 ( (失真严重失真严重) ) 数字信号通过实际的信道数字信号通过实际的信道 信道容量 噪声 误码率 带宽 数据传输速率 n理想低通信道的最高码元传输速率理想低通信道的最高码元

4、传输速率 N= 2W Baud nW 是理想低通信道的带宽，单位为赫是理想低通信道的带宽，单位为赫 (Hz) 不能通过不能通过能通过能通过 0频率频率(Hz) W (Hz) 要强调以下两点要强调以下两点 传输比特流传输比特流 10011100 10 01 11 00 2bit一组一组 4种幅度种幅度,1个码元个码元携携 带带2bit信息信息, n = log2M (M 码元状态数码元状态数) t 3 2 1 0 香农公式表明香农公式表明 香农公式表明香农公式表明 奈氏准则和香农公式在数据通信系统作用范围奈氏准则和香农公式在数据通信系统作用范围 源系统源系统传输系统传输系统目的系统目的系统 传输

5、传输 系统系统 源点源点 终点终点发送器发送器接收器接收器 输输 入入 信信 息息 输输 出出 信信 息息 输输 入入 数数 据据 输输 出出 数数 据据 发送的发送的 信号信号 接收的接收的 信号信号 码元传输速率受码元传输速率受 奈氏准则的限制奈氏准则的限制 信息传输速率受信息传输速率受 香农公式的限制香农公式的限制 基带信号基带信号 在数据通信中，表示计算机中二进制比特序在数据通信中，表示计算机中二进制比特序 列的数字数据信号是典型的矩形脉冲信号。人们列的数字数据信号是典型的矩形脉冲信号。人们 把矩形脉冲信号的固有频带称作把矩形脉冲信号的固有频带称作基本频带基本频带(简称为简称为 基带基

6、带)，这种矩形脉冲信号就叫做，这种矩形脉冲信号就叫做基带信号基带信号。 在数字信道上，计算机中的数据是以矩形脉在数字信道上，计算机中的数据是以矩形脉 冲信号直接传送的，这种传送方法称为冲信号直接传送的，这种传送方法称为基带传输基带传输。 数字数据，模拟传输数字数据，模拟传输 010011100 基带信号 调幅 调频 调相 抽样量化抽样量化编码编码 模拟数据模拟数据 数字信号数字信号 数字数字 信道信道 解码解码恢复恢复 数字信号数字信号 模拟数据模拟数据 时间量化时间量化 幅值量化幅值量化 采样间隔采样间隔Ts 2 fc 模拟数据模拟数据 数字信号数字信号 1、 频分复用频分复用 2、 时分复

7、用时分复用 3、 码分复用码分复用 4、 波分复用波分复用 频率频率1 频率频率3 频率频率2 频率频率4 时间时间 频率频率 T4 T3 T2 T1T1 T2 T3 T4 频率频率 时间时间 B C DB C DB C DB C DAAAA 在在 TDM 帧中的位置不变帧中的位置不变 TDM 帧帧TDM 帧帧TDM 帧帧TDM 帧帧 TDM 帧帧 频率频率 时间时间 BDBDBDBDAAAA TDM 帧帧TDM 帧帧TDM 帧帧TDM 帧帧 TDM 帧帧 CCCC 在在 TDM 帧中帧中 的位置不变的位置不变 A B C D a ab b c d b ca t t t t t 4 个时分复用

8、帧个时分复用帧 #1 a c b cd 静态时分复用静态时分复用 #2#3#4 用户用户 0TS m 1 TS m 1i ii m i m i i m i ii m S m SS m 11 22 1 1) 1( 111 SS S 站的码片序列站的码片序列 S 110 t t t t t t m 个码片个码片 tS 站发送的信号站发送的信号 Sx T 站发送的信号站发送的信号 Tx 总的发送信号总的发送信号 Sx + Tx 规格化内积规格化内积 S Sx 规格化内积规格化内积 S Tx 数据码元比特数据码元比特 发发 送送 端端 接接 收收 端端 1550 nm 0 1551 nm 1 1552

9、 nm 2 1553 nm 3 1554 nm 4 1555 nm 5 1556 nm 6 1557 nm 7 0 1550 nm 1 1551 nm 2 1552 nm 3 1553 nm 4 1554 nm 5 1555 nm 6 1556 nm 7 1557 nm 8 2.5 Gb/s 1310 nm 20 Gb/s 复复 用用 器器 分分 用用 器器 EDFA 120 km 网络拓扑结构网络拓扑结构 交换节点交换节点 转接中心转接中心 用户线用户线 中继线中继线 全连通全连通 交换交换 网络网络 用户用户 接口接口 中继中继 接口接口 控制控制 单元单元 信号信号 单元单元 中继线中继

10、线 用户线用户线 （1 1）建立连接）建立连接 （2 2）维持连接）维持连接 （3 3）拆除连接）拆除连接 电路交换电路交换报文交换报文交换分组交换分组交换 快速分组交换快速分组交换 多速率电路交换多速率电路交换 快速电路交换快速电路交换 存储存储 - - 转发转发 ATMATM交换交换 X.25X.25分组网分组网 帧中继、帧中继、 SMDSSMDS 信元交换信元交换 正向证实信号正向证实信号 正向拆线信号正向拆线信号 主叫挂机主叫挂机 反向拆线信号反向拆线信号 被叫挂机被叫挂机 被叫用户被叫用户主叫用户主叫用户 回铃音回铃音 取机取机 拨号拨号 拨号音拨号音 占用信号占用信号 占用信号占用

11、信号 振铃振铃 通话通话( (信息传送信息传送) ) 连接连接 释放释放 呼叫呼叫 建立建立 A A局局B B局局C C局局 挂机挂机 连接释放连接释放 数据传送数据传送 连接建立连接建立 A B C D t 报文报文 C1 C4 C3 C2 C3 本地网本地网 省中心省中心 省间中心省间中心 地市中心地市中心 县中心县中心 长途网长途网 A B t 用户电报机用户电报机B用户电报机用户电报机AA局局B局局C局局 M1 M1 M1 M1 传播时延传播时延 传输时延传输时延 存储存储 / 处理时延处理时延 报报 文文 报报 文文 报报 文文 A B C D t P2P1 报文报文 A 主机 B 主机 C 链路 P5P6 P4P3 P2P1 PSEaPSEb PSEc P1 P2 P3 P4 P1 P2 P3 P4 P3 P4 A B C D P2 P1 X.21接口接口/ ISO4903 V.24接口接口/ RS-232 / ISO2110V.35 接口接口/ ISO2593 A B DC H M S W a f j E K P U Y c h m J N T X b g k F L R V Z d l n 1 13 1425 18 915