计算机网络技术

1、LOGO计算机基础教研室计算机基础教研室 鲁世清鲁世清Email:办公室：办公室：基础楼基础楼B区区1楼楼计算机网络概述计算机网络概述http:/要点回顾要点回顾1.41.4计算机网络的组成（）计算机网络的组成（）1.51.5计算机网络的分类计算机网络的分类1.61.6计算机网络的性能指标计算机网络的性能指标（）（）1.11.1计算机网络的起源与发展计算机网络的起源与发展( ( ) )1.21.2计算机网络的定义（）计算机网络的定义（）1.31.3计算机网络的功能计算机网络的功能 （）（）三个阶段三个阶段网络协议观网络协议观数据通信、资源共享、协同工作数据通信、资源共享、协同工作边缘部分、核心

2、部分边缘部分、核心部分速率、带宽、吞吐量、时延速率、带宽、吞吐量、时延2计算机网络概述计算机网络概述http:/2.12.1数据通信的基础知识数据通信的基础知识2.22.2数据通信的方式数据通信的方式2.32.3数据编码技术数据编码技术2.42.4数据同步技术数据同步技术2.52.5信道复用技术信道复用技术教学设计教学设计理解数据通信的基本方式，理解数据编理解数据通信的基本方式，理解数据编码技术、数据同步技术和信道复用技术码技术、数据同步技术和信道复用技术数据编码技术与数据同步技术数据编码技术与数据同步技术数据编码技术数据编码技术3计算机网络概述计算机网络概述http:/2.12.1数据通信的

3、数据通信的基础知识基础知识传输系统发送的信号接收的信号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 输入汉字显示汉字数据通信系统源系统目的系统传输系统输出信息PC 机一、一、数据通信系统的模型数据通信系统的模型4数据通信即包括数据传输，也包括数据处理。数据通信即包括数据传输，也包括数据处理。输入信息输入数据输出数据接口 接口 数 据电 路终 接设备 数 据电 路终 接设备 传输信道 数据终端设备 数 据输 入输 出设备 通信控制器 通信控制器 中央处理机 计算机系统 52.12.1数据通信的数据通信的基础知识基础知识一、数据通信系统的模型一、数

4、据通信系统的模型1 1、数据通信系统的组成数据通信系统的组成可见，数据通信系统通常由：可见，数据通信系统通常由：数据终端设备数据终端设备、数据数据线路终接设备线路终接设备和和传输信道或链路传输信道或链路三大部分组成。三大部分组成。v源点（源点（source）：）：源点设备产生要传输的数据。例源点设备产生要传输的数据。例如，从如，从PC的键盘输入汉字。的键盘输入汉字。 v发送器发送器：将：将源点生成的数字比特流要通过发送器编源点生成的数字比特流要通过发送器编码后在传输系统中进行传输码后在传输系统中进行传输。如调制器。如调制器。v接收器：接收器：接收到传输系统传送过来的信号，并把它接收到传输系统传

5、送过来的信号，并把它转换成能够被目的设备处理的信息。转换成能够被目的设备处理的信息。 如解调器。如解调器。v终终点：点：终点设备从接收器获取传送来的数字比特流，终点设备从接收器获取传送来的数字比特流，然后把信息输出目的系统之间的复杂网络系统。然后把信息输出目的系统之间的复杂网络系统。62.12.1数据通信的数据通信的基础知识基础知识一、数据通信系统的模型一、数据通信系统的模型1 1、数据通信系统的组成数据通信系统的组成计算机网络概述计算机网络概述http:/v信源：信源：信源就是信息的来源，在计算机网络中，信号信源就是信息的来源，在计算机网络中，信号的产生（物）被称为信源。的产生（物）被称为信

6、源。v信宿：信宿：与信源对应的信号的接受（物）被称为信宿。与信源对应的信号的接受（物）被称为信宿。v数据数据(data)(data)： 数字化的信息称为数据。数字化的信息称为数据。v信息：信息：信息是人脑对客观世界中的事物的反映。信息是人脑对客观世界中的事物的反映。2.12.1数据通信的数据通信的基础知识基础知识一、数据通信系统的模型一、数据通信系统的模型、几个术语、几个术语数据是运送信息的实体。数据是运送信息的实体。信息是数据的内在含义和解释。信息是数据的内在含义和解释。数据与信息的关系：数据与信息的关系：7计算机网络概述计算机网络概述http:/v信号信号(signal(signal) )

7、：数据数据的电气的或电磁的表现。的电气的或电磁的表现。 模拟模拟信号：信号：代表代表消息的参数的取值是连续的。消息的参数的取值是连续的。 数字数字信号：信号：代表代表消息的参数的取值是离散的消息的参数的取值是离散的。v码元码元(code)(code)：在使用时间域（或简称为时域）在使用时间域（或简称为时域）的波形表示数字信号时，代表不同离散数值的的波形表示数字信号时，代表不同离散数值的基本波形。基本波形。v信道：信道：信源和信宿之间的通信线路，它是传送信源和信宿之间的通信线路，它是传送信号的通路。信号的通路。2.12.1数据通信的数据通信的基础知识基础知识一、数据通信系统的模型一、数据通信系统

8、的模型 8、几个术语、几个术语计算机网络概述计算机网络概述http:/二、二、信道信道的权限容量的权限容量v任何任何实际的信道都不是理想的，在传输信号时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。会产生各种失真以及带来多种干扰。 2.12.1数据通信的数据通信的基础知识基础知识实际的信道（带宽受限、有噪声、干扰和失真）发送信号波形接收信号波形数字信号通过实际的信道数字信号通过实际的信道示意图示意图 有失真，但可识别发送信号波形实际的信道（带宽受限、有噪声、干扰和失真）接收信号波形失真大，无法识别9计算机网络概述计算机网络概述http:/二、二、信道信道的权限容量的权限容

9、量2.12.1数据通信的数据通信的基础知识基础知识1 1、信道信道容量的概念容量的概念v信道容量是指在一定的条件下，给定通信路径（信信道容量是指在一定的条件下，给定通信路径（信道）上所能达到的最大数据传输速率。道）上所能达到的最大数据传输速率。信道容量信道容量噪声噪声误码率误码率带宽带宽传输速率传输速率10计算机网络概述计算机网络概述http:/二、二、信道信道的权限容量的权限容量2.12.1数据通信的数据通信的基础知识基础知识v理想通信信道的最高理想通信信道的最高传输速率传输速率 BmaxBmax= 2= 2W WvW W 是理想通信是理想通信信信道的带宽，单位为赫道的带宽，单位为赫(Hz)

10、 (Hz) 2 2、奈奎斯特、奈奎斯特( (NyquistNyquist) )定理定理不能通过不能通过能通过能通过0 0频率频率(Hz)(Hz)W W (Hz) (Hz) 11计算机网络概述计算机网络概述http:/二、二、信道信道的权限容量的权限容量2.12.1数据通信的数据通信的基础知识基础知识v在理想的通信信道中，如果信道带宽在理想的通信信道中，如果信道带宽WHzWHz，则最高，则最高码元传输速率码元传输速率是每秒是每秒2 W2 W个码元。个码元。v每赫带宽的理想通信信道的最高码元传输速率是每每赫带宽的理想通信信道的最高码元传输速率是每秒秒2 2个码元。个码元。v实际的信道所能传输的最高

11、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。2 2、奈奎斯特、奈奎斯特( (NyquistNyquist) )定理：定理：BmaxBmax= 2= 2W W12计算机网络概述计算机网络概述http:/二、二、信道信道的权限容量的权限容量2.12.1数据通信的数据通信的基础知识基础知识例：传输例：传输比特流比特流 10011100 10 01 11 00 2bit一组4种幅度,1个码元携带2bit信息。 t3210n = logn = log2 2M (M :M (M :码元状态数码元状态数,n:,n:码元位数码元位数) )2

12、2、奈奎斯特、奈奎斯特( (NyquistNyquist) )定理：定理：BmaxBmax= 2= 2W W13计算机网络概述计算机网络概述http:/二、二、信道信道的权限容量的权限容量2.12.1数据通信的数据通信的基础知识基础知识v理想通信信道的最高理想通信信道的最高码元传输速率码元传输速率 ：BmaxBmax= 2= 2W Wv无噪声的情况下，在带宽为无噪声的情况下，在带宽为W W的信道，其最大的数的信道，其最大的数据传输速率据传输速率C C（信道容量）为（信道容量）为 ：C=2WlogC=2Wlog2 2M M 例例 一个无噪声的话音带宽为一个无噪声的话音带宽为4000Hz4000H

13、z，采用，采用8 8相调制相调制解调器传送二进制信号，试问信道容量是多少解调器传送二进制信号，试问信道容量是多少？解：根据奈奎斯特定理解：根据奈奎斯特定理C=2WlogC=2Wlog2 2M M代入数据代入数据 C=2 C=2* *40004000* *loglog2 22 28 8 C=64000C=64000 2 2、奈奎斯特、奈奎斯特( (NyquistNyquist) )定理：定理：BmaxBmax= 2= 2W W14计算机网络概述计算机网络概述http:/二、二、信道信道的权限容量的权限容量2.12.1数据通信的数据通信的基础知识基础知识v香农香农(Shannon)(Shannon

14、)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极限、无差错的信息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。传输速率。v信道的极限信息传输速率信道的极限信息传输速率 C(C(信道容量）信道容量） 可表达为可表达为 C C = = W W log log2 2(1+(1+S S/ /N N) b/s ) b/s FW W 为信道的带宽（以为信道的带宽（以 Hz Hz 为单位）；为单位）；FS 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；FN N 为信道内部的高斯噪声功率。为信道内部的高斯噪声功率。3 3、香、香农农(Shanno

15、n)(Shannon)定理定理15计算机网络概述计算机网络概述http:/二、二、信道信道的权限容量的权限容量2.12.1数据通信的数据通信的基础知识基础知识v信噪比信噪比F所谓所谓信噪比信噪比就是信号的平均功率与为信道内部的就是信号的平均功率与为信道内部的高高斯白噪斯白噪声功率之比，记作声功率之比，记作S/NS/N；F单位：分贝（单位：分贝（dBdB）F信噪比（信噪比（dBdB）=10 log=10 log1010(S/N)(dB)(S/N)(dB)F例如：当例如：当S/NS/N1010时，信噪比为时，信噪比为10dB10dB，而当，而当S/NS/N10001000时，信噪比为时，信噪比为3

16、0dB30dB反过来，数字信号通过通信信道时的信噪比为反过来，数字信号通过通信信道时的信噪比为20dB20dB则则S/NS/N为？为？答案：答案：1001003 3、香、香农农(Shannon)(Shannon)定理定理16计算机网络概述计算机网络概述http:/二、二、信道信道的权限容量的权限容量2.12.1数据通信的数据通信的基础知识基础知识v 例例2-7 2-7 一个数字信号通过两种物理状态经信噪比一个数字信号通过两种物理状态经信噪比电平为电平为20dB20dB的的3kHz3kHz带宽的信道传送，其数据率不会带宽的信道传送，其数据率不会超过多少？超过多少？解：已知信噪比电平为解：已知信噪

17、比电平为20dB20dB，则信噪功率比，则信噪功率比 S/N = 100S/N = 100 C C = 3000= 3000 loglog2 2(1+100)=3000(1+100)=3000 6.66=199980bit/s6.66=199980bit/s 即，数即，数据率不会超过据率不会超过19.98 19.98 kbitkbit/s/s3 3、香、香农农(Shannon)(Shannon)定理定理17计算机网络概述计算机网络概述http:/二、二、信道信道的权限容量的权限容量2.12.1数据通信的数据通信的基础知识基础知识F信道的带宽或信道中的信噪比越大，则信息的极限信道的带宽或信道中的

18、信噪比越大，则信息的极限传输速率就越高。传输速率就越高。 F只要信息传输速率低于信道的极限信息传输速率，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。就一定可以找到某种办法来实现无差错的传输。 F若信道带宽若信道带宽 W W 或信噪比或信噪比 S/N S/N 没有上限，则信道的没有上限，则信道的极限信息传输速率极限信息传输速率 C C 也就没有上限。也就没有上限。F实际信道上能够达到的信息传输速率要比香农的极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。限传输速率低不少。 3 3、香、香农农(Shannon)(Shannon)定理定理C

19、= W log2(1+S/N) 表明表明18计算机网络概述计算机网络概述http:/二、二、信道信道的权限容量的权限容量2.12.1数据通信的数据通信的基础知识基础知识奈奈氏准则和香农氏准则和香农公式在数据通信系统作用公式在数据通信系统作用范围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19计算机网络概述计算机网络概述ht

20、tp:/三、数据通信系统的性能指标三、数据通信系统的性能指标2.12.1数据通信的数据通信的基础知识基础知识20、可靠性是指接收信息的准确程度，也就是传输的可靠性是指接收信息的准确程度，也就是传输的“质量质量”，通常用，通常用误码率误码率来描述。来描述。、有效性是指在给定信道内所传输的信息内容的多、有效性是指在给定信道内所传输的信息内容的多少，或者说是传输的少，或者说是传输的“速度速度”信息传输速率（信息传输速率（RbRb） 码元传输速率（码元传输速率（RBRB） 频带利用率频带利用率 v通信系统的主要性能指标是通信系统的主要性能指标是可靠性可靠性和和有效性。有效性。计算机网络概述计算机网络概

21、述http:/三、数据通信系统的性能指标三、数据通信系统的性能指标2.12.1数据通信的数据通信的基础知识基础知识21F误码率误码率（BERBER：bit error ratiobit error ratio）也称错误率，）也称错误率，误码率误码率= =传输中的误码传输中的误码/ /所传输的总码数所传输的总码数* *100%100%。误。误码率是衡量数据在规定时间内数据传输精确性的指码率是衡量数据在规定时间内数据传输精确性的指标标。F信息传输速率：信息传输速率：在数字通信系统中每秒传输的二在数字通信系统中每秒传输的二进制符号数称为信息传输速率，又称信息速率或比进制符号数称为信息传输速率，又称信

22、息速率或比特率。单位为比特特率。单位为比特/ /秒（秒（bit/sbit/s或或bpsbps）。）。计算机网络概述计算机网络概述http:/三、数据通信系统的性能指标三、数据通信系统的性能指标2.12.1数据通信的数据通信的基础知识基础知识22F码码元传输速率：元传输速率：在数字通信中，一个数字脉冲称在数字通信中，一个数字脉冲称为一个码元。单位时间内传输码元的数目就是码元为一个码元。单位时间内传输码元的数目就是码元传输速率，简称传码率。单位是波特（传输速率，简称传码率。单位是波特（BaudBaud）F频带利用率：频带利用率：数字通信传输系统的频带利用率是数字通信传输系统的频带利用率是指所传输的

23、信息速率（或符号速率）与系统带宽之指所传输的信息速率（或符号速率）与系统带宽之比值，其单位为比值，其单位为bit/s/HZbit/s/HZ（或为（或为Baud/Hz)Baud/Hz)。计算机网络概述计算机网络概述http:/v并行传输方式中，数据的每一位各占一条信号线。并行传输方式中，数据的每一位各占一条信号线。2.22.2数据通信的数据通信的方式方式一一、并行通信并行通信发送设备发送设备接收设备接收设备85763421校验校验数据位数据线23计算机网络概述计算机网络概述http:/F并行的数据传送线也叫并行的数据传送线也叫总线总线，如并行传输，如并行传输8 8位数位数据就叫据就叫8 8位总线

24、，并行传输位总线，并行传输1616位数据就叫位数据就叫1616位位总线。总线。F并行传输的并行传输的主要应用：主要应用：近距离传输，如计算机近距离传输，如计算机内部的传输通常以并行方式进行。内部的传输通常以并行方式进行。F并行传输的并行传输的优点：优点：传输速度快，处理简单。但传输速度快，处理简单。但远距离传输时的代价过高。远距离传输时的代价过高。2.22.2数据通信的数据通信的方式方式一、并行通信一、并行通信v几点说明几点说明24计算机网络概述计算机网络概述http:/v串行传输指的是代码的若干位顺序按位串行排列串行传输指的是代码的若干位顺序按位串行排列成数据流，并在一条信道上传输。串行通信

25、方式成数据流，并在一条信道上传输。串行通信方式有三种类型：单工、半双工、全双工有三种类型：单工、半双工、全双工2.22.2数据通信的数据通信的方式方式二、串行通信二、串行通信1 1、单工（单向通信）、单工（单向通信）只能有一个方向的只能有一个方向的通信而没有反方向的交互。通信而没有反方向的交互。应用：无线电广播、计算机与打印机之间、键应用：无线电广播、计算机与打印机之间、键盘之间等。盘之间等。发送设备发送设备接收设备接收设备数据流25计算机网络概述计算机网络概述http:/2.22.2数据通信的数据通信的方式方式二、串行通信二、串行通信2 2、半双工（双向交替通信）、半双工（双向交替通信）通信

26、的双方都可以通信的双方都可以发送信息，但不能双方同时发送发送信息，但不能双方同时发送( (当然也就不能同当然也就不能同时接收时接收) )。 特点：控制简单，通信成本低。特点：控制简单，通信成本低。 应用：对讲机应用：对讲机数据流发送设备发送设备接收设备接收设备发送设备发送设备接收设备接收设备26计算机网络概述计算机网络概述http:/2.22.2数据通信的数据通信的方式方式二二、串行通信串行通信3 3、全双工（双向同时通信）、全双工（双向同时通信）通信的双方可以同通信的双方可以同时发送和接收信息。时发送和接收信息。 特点：效率高，但控制相对复杂，系统造价比较高。特点：效率高，但控制相对复杂，系

27、统造价比较高。数据流发送设备发送设备发送设备发送设备接收设备接收设备接收设备接收设备数据流27计算机网络概述计算机网络概述http:/F基带信号基带信号：把计算机或终端等数字设备直接发出：把计算机或终端等数字设备直接发出的二进制数字信号形式产生的方波所固有的频带的二进制数字信号形式产生的方波所固有的频带称为基带称为基带称为基本频带（称为基本频带（Base BandBase Band），简称），简称基频基频或或基带，基带，与基频对应的数字信号称为基带信号。与基频对应的数字信号称为基带信号。 F基带传输：基带传输：在数字信道中利用基带信号直接传输在数字信道中利用基带信号直接传输的方式被称为的方式被

28、称为基带传输基带传输。 2.22.2数据通信的数据通信的方式方式三、三、数据信号的基本传输方式数据信号的基本传输方式28v数据信号的基本传输方式有三种：数据信号的基本传输方式有三种：基带传输、频带传输和宽带传输基带传输、频带传输和宽带传输 计算机网络概述计算机网络概述http:/F频带传输：利用模拟信道传输二进制数据的方式频带传输：利用模拟信道传输二进制数据的方式称为频带传输。称为频带传输。频带传输的关键问题是如何将计频带传输的关键问题是如何将计算机中的二进制数据转化为适合模拟信道传输的算机中的二进制数据转化为适合模拟信道传输的模拟信号。模拟信号。 F宽带传输：宽带传输：通过借助频带传输，可以

29、将链路容量通过借助频带传输，可以将链路容量分解成两个或更多的信道，每个信道可以携带不分解成两个或更多的信道，每个信道可以携带不同的信号，这就是宽带传输。宽带传输中的所有同的信号，这就是宽带传输。宽带传输中的所有信道都可以同时发送信号。如信道都可以同时发送信号。如CATVCATV、ISDNISDN等。等。2.22.2数据通信的数据通信的方式方式29三、三、数据信号的基本传输方式数据信号的基本传输方式计算机网络概述计算机网络概述http:/v数据编码技术：数据编码技术：所谓数据编码技术，就是所谓数据编码技术，就是 将数据转换成信号，使之可以在信道上传输的过程将数据转换成信号，使之可以在信道上传输的

30、过程。 v数据解码技术数据解码技术：与数据编码技术相对应，将信还原：与数据编码技术相对应，将信还原成数据，使之可以被计算机识别的过程。成数据，使之可以被计算机识别的过程。v常用的数据编码技术有：常用的数据编码技术有： 数字数据的模拟信号传输数字数据的模拟信号传输 数字数据的数字信号传输数字数据的数字信号传输 模拟数据的数字信号传输模拟数据的数字信号传输 模拟数据的模拟信号传输模拟数据的模拟信号传输 2.32.3数据编码技术数据编码技术30计算机网络概述计算机网络概述http:/2.32.3数据编码技术数据编码技术v调制：调制：把数字信号转换成模拟信号的过程称为调制把数字信号转换成模拟信号的过程

31、称为调制( (M Modulation) odulation) 。v解调：解调：把模拟信号逆变成对应数字信号的过程称为把模拟信号逆变成对应数字信号的过程称为解调（解调（DemodulationDemodulation）。）。一、一、数字数据的模拟信号传输数字数据的模拟信号传输31计算机网络概述计算机网络概述http:/2.32.3数据编码技术数据编码技术一、一、数字数据的模拟信号传输数字数据的模拟信号传输v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）弦信号作为载波，该正（余）弦的正（余）弦信号作为载波，该正（余）弦信号可以写为：信号可以写为： U（

32、t）= Asin（t+）v3个可以改变的电参量：个可以改变的电参量： 振振 幅幅 A 角频率角频率 相相 位位 32计算机网络概述计算机网络概述http:/2.32.3数据编码技术数据编码技术一、一、数字数据的模拟信号传输数字数据的模拟信号传输、幅移键控、幅移键控ASKASK（Amplitude Shift KeyingAmplitude Shift Keying） ASK ASK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”1”、“0”0”，以幅度，以幅度A A1 1表示数字信号的表示数字信号的“1”1”，用载波，用载波幅度幅度A A2 2表示数字信号的表

33、示数字信号的“0”0”（通常（通常A A1 1取取1 1，A A2 2取取0 0），而），而载波信号的参数载波信号的参数和和恒定。恒定。 U（t）= Asin（t+）010011100基带信号基带信号ASKASK33计算机网络概述计算机网络概述http:/2.32.3数据编码技术数据编码技术一一、数字数据的模拟信号传输、数字数据的模拟信号传输、频移键控、频移键控FSKFSK（Frequency Shift KeyingFrequency Shift Keying） FSK FSK是通过改变载波信号频率的方法表示数字是通过改变载波信号频率的方法表示数字信号信号“1”1”、“0”0”，用，用f 1

34、f 1表示数字信号表示数字信号“1”1”，用用f 2f 2表示数字信号表示数字信号“0”0”，而载波信号的，而载波信号的A A和和不不变。变。 U（t）= Asin（t+）010011100基带信号基带信号FSKFSK34计算机网络概述计算机网络概述http:/2.32.3数据编码技术数据编码技术一、一、数字数据的模拟信号传输数字数据的模拟信号传输、相移键控、相移键控PSKPSK（Phase Shift KeyingPhase Shift Keying） PSKPSK是通过改变载波信号的相位值表示数字信是通过改变载波信号的相位值表示数字信号号“1”1”、“0”0”，而载波信号的，而载波信号的A

35、 A和和不变。不变。 U（t）= Asin（t+）35010011100基带信号基带信号PSKPSK计算机网络概述计算机网络概述http:/2.32.3数据编码技术数据编码技术一、一、数字数据的模拟信号传输数字数据的模拟信号传输010011100基带信号基带信号ASKASKFSKFSKPSKPSK36计算机网络概述计算机网络概述http:/2.32.3数据编码技术数据编码技术、三种调制方式的比较、三种调制方式的比较F幅移键控幅移键控ASK：用载波的不同幅度来表示二进制的用载波的不同幅度来表示二进制的“0”和和“1”。实现简单，但抗干扰性差，效率低。通常实现简单，但抗干扰性差，效率低。通常只能达

36、到只能达到1200bps的传输速率。的传输速率。F频频移键控移键控FSK：用载波不同的频率表示寸进制的用载波不同的频率表示寸进制的“0”和和“1”。实现简单，抗干扰能力强，频带利用率低。实现简单，抗干扰能力强，频带利用率低。F相相移键控移键控PSK：用载波信号相位的移动来表示二进制用载波信号相位的移动来表示二进制的的“0”和和“1”。多相多相PSK可以大大提高传输速率。可以大大提高传输速率。在现代调制技术中，常将上述基本调制方法加以组合应在现代调制技术中，常将上述基本调制方法加以组合应用，以求在给定的传输带宽内提高数据的传输速率。用，以求在给定的传输带宽内提高数据的传输速率。一、一、数字数据的

37、模拟信号传输数字数据的模拟信号传输37计算机网络概述计算机网络概述http:/2.32.3数据编码技术数据编码技术v对于传输数字数据，需要将二进制数对于传输数字数据，需要将二进制数“1”、“0”经过经过编码成为数字信号，使其特性有利于传输常用的数字编码成为数字信号，使其特性有利于传输常用的数字信号的脉冲编码方案有：信号的脉冲编码方案有：1 1、单极、单极不不归零归零码码2 2、双极不归零码、双极不归零码3、曼彻斯特编码、曼彻斯特编码4、差分曼彻斯特编码、差分曼彻斯特编码二、二、数字数据的数字信号传输数字数据的数字信号传输38计算机网络概述计算机网络概述http:/2.32.3数据编码技术数据编

38、码技术1 1、单极单极不不归零归零码：码：用无电流来表示用无电流来表示“0 0”，用恒定的正，用恒定的正电压来表示电压来表示“1 1”。每个码元时间的中间点是采样时间，。每个码元时间的中间点是采样时间，判决门限为半幅电平，即判决门限为半幅电平，即0.50.5。二、二、数字数据的数字信号传输数字数据的数字信号传输+10“1”1bit“0”01bit+101 1 1 10 0 0 1 0 1 1 0 1 00.539计算机网络概述计算机网络概述http:/2.32.3数据编码技术数据编码技术2 2、双极双极不不归零归零码码：“1 1”和和“0 0”都有电流。例如，用都有电流。例如，用恒定的正电流来

39、表示恒定的正电流来表示“1 1” ” 。用恒定的负电流来表示。用恒定的负电流来表示“0 0” ” 。正的幅值和负的幅值相等，刀以称为双极性码。正的幅值和负的幅值相等，刀以称为双极性码。判决限定门为判决限定门为0 0。二、二、数字数据的数字信号传输数字数据的数字信号传输+10“1”1bit“0”0-11bit+10-11 1 1 10 0 0 1 0 1 1 0 1 040计算机网络概述计算机网络概述http:/2.32.3数据编码技术数据编码技术3 3、曼彻斯特编码、曼彻斯特编码：将码元分成两个相等的间隔，从而将码元分成两个相等的间隔，从而在每一位时间的中间产生一次跳变。如可用在每一位时间的中

40、间产生一次跳变。如可用“0”0”表示表示由低到高的跳变；由低到高的跳变；“1”1”表示由高到低的跳变。表示由高到低的跳变。二、二、数字数据的数字信号传输数字数据的数字信号传输10+10-11 1 1 10 0 0 +10-1+10-1+10-1“1”“0”1 bit01 10 10 01 10 0141计算机网络概述计算机网络概述http:/2.32.3数据编码技术数据编码技术4 4、差分曼彻斯特编码、差分曼彻斯特编码：二、二、数字数据的数字信号传输数字数据的数字信号传输+10-11 1 1 10 0 0 1 0 1 1 0 1 0+10-1编码规则：将每一个编码规则：将每一个码元分成两个相等

41、的码元分成两个相等的时间间隔，在每一时时间间隔，在每一时间的是间产生一次跳间的是间产生一次跳变。如，用间隔时刻变。如，用间隔时刻有跳变来表示有跳变来表示“1 1”，无跳变来表示无跳变来表示“0 0”11 01 11 11 01 11 0142计算机网络概述计算机网络概述http:/2.32.3数据编码技术数据编码技术三、三、模拟数据的数字信号传输模拟数据的数字信号传输采样定理采样定理 如果连续变化的模拟信号最高频率为如果连续变化的模拟信号最高频率为F F，若以，若以2F2F的采样频率对其采样，则采样得到的离散信号序列的采样频率对其采样，则采样得到的离散信号序列就能完整地恢复出原始信号就能完整地

42、恢复出原始信号。 对于模拟数据进行数字信号编码的最常用方法是对于模拟数据进行数字信号编码的最常用方法是脉码调制（脉码调制（Pulse Code Modulation,PCM）010011100数字数字信号信号模拟信号模拟信号43计算机网络概述计算机网络概述http:/2.32.3数据编码技术数据编码技术三、三、模拟数据的数字信号传输模拟数据的数字信号传输 设原始信号的最高频率为设原始信号的最高频率为Fmax,采样频率为采样频率为F，则采样定理可以使用以下式表示：则采样定理可以使用以下式表示：Fs2 Fmax或或Fs2BsFs=1/TsBs= Fmax- Fmin其中：其中：Ts为条样周期，为条

43、样周期，Bs为原始信号的带宽。为原始信号的带宽。44计算机网络概述计算机网络概述http:/2.32.3数据编码技术数据编码技术三、三、模拟数据的数字信号传输模拟数据的数字信号传输这个过程需要三这个过程需要三个步骤：个步骤：1 1、采样：按、采样：按一定间隔一定间隔对模拟信号对模拟信号进行采样进行采样，以获得，以获得模拟数据的样本模拟数据的样本。2 2、量化：将采样得到的模拟信号的电平幅值，人为、量化：将采样得到的模拟信号的电平幅值，人为地地分为若干个级别，对每个样本舍入到量化级别上。分为若干个级别，对每个样本舍入到量化级别上。量化级别越多，获得的数据越为精确，失真越小。量化级别越多，获得的数

44、据越为精确，失真越小。3 3、编码：对、编码：对每个舍入后的样本进行每个舍入后的样本进行编码。编码。45计算机网络概述计算机网络概述http:/2.32.3数据编码技术数据编码技术三、三、模拟数据的数字信号传输模拟数据的数字信号传输PCMPCM转换过程举例转换过程举例011100011011001100原始原始信号信号PAMPAM脉冲脉冲( (采样）采样）PCM PCM 脉冲脉冲( (量化）量化）011100011011001100PCM PCM 输出输出（编码）（编码）46计算机网络概述计算机网络概述http:/2.32.3数据编码技术数据编码技术四、四、模拟数据的模拟信号传输模拟数据的模拟

45、信号传输使用模拟信号对模拟数据进行调制的方法有三种：使用模拟信号对模拟数据进行调制的方法有三种：1 1、幅度调制、幅度调制(AM(AM，Amplitude Modulation)Amplitude Modulation)：简称调：简称调幅；使载波幅度随原始的模拟数据幅；使载波幅度随原始的模拟数据( (即调制信号即调制信号) )的幅的幅度变化，而载波的频率不变。度变化，而载波的频率不变。2 2、频率调制、频率调制(FM(FM，Frequency Modulation)Frequency Modulation)：简称调：简称调频；使载波频率随原始的模拟数据的幅度变化，而载频；使载波频率随原始的模拟

46、数据的幅度变化，而载波的幅度不变。波的幅度不变。3 3、相位调制、相位调制(PM(PM，P Ph hase Modulation)ase Modulation)：简称调相；：简称调相；使载波相位随原始的模拟数据的幅度变化，而载波的使载波相位随原始的模拟数据的幅度变化，而载波的幅度不变。幅度不变。应用应用 ：无线广播电台仍采用调幅、调频技术。无线广播电台仍采用调幅、调频技术。47计算机网络概述计算机网络概述http:/五、模拟五、模拟的和数字的的和数字的数据信号数据信号 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

47、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2.32.3数据编码技术数据编码技术48计算机网络概述计算机网络概述http:/2.42.4数据同步技术数据同步技术 数据库同步技术是数据通信中的一个重要数据库同步技术是数据通信中的一个重要问题，接收方必须在时间上与发送方取得同步，以便能问题，接收方必须在时间上与发送方取得同步，以便能够正确地识别和接收发送方发送来的数据。够正确地识别和接收发送方发送来的数据。 在计算机通信与网络中，广泛采用的同步技术有：在计算机通信与网络中，广泛采用的同步技术有： 一、同步传输一、同步传输 1 1、外同步法、外同步法 2 2、自同

48、步法、自同步法 二、异步传输：二、异步传输：49计算机网络概述计算机网络概述http:/2.42.4数据同步技术数据同步技术1 1、同步传输同步传输：接收端对每一位数据都要和发送端保：接收端对每一位数据都要和发送端保持同步。持同步。一、一、同同步传输步传输 2 2、传输规则传输规则 以帧为单位传输以帧为单位传输 帧同步：使用特殊标志帧同步：使用特殊标志 位同步：多采用内同步位同步：多采用内同步 两种方式：两种方式：自同步：面向字符自同步：面向字符外外同步：面向同步：面向位位50计算机网络概述计算机网络概述http:/51一、一、同同步传输步传输2 2、传输规则传输规则2.42.4数据同步技术数

49、据同步技术 外同外同步（面向位）：步（面向位）：是指发送方在发送数据之前，是指发送方在发送数据之前，先向接收方发出一串同步时钟序列，接收方根据这先向接收方发出一串同步时钟序列，接收方根据这一时钟脉冲频率和时序锁定接收频率，以便在接收一时钟脉冲频率和时序锁定接收频率，以便在接收数据的过程中始终与发送方保持同步。数据的过程中始终与发送方保持同步。 自同自同步（步（面向字符面向字符）：）：是指接收方直接从数据中获是指接收方直接从数据中获取同步信号，通常与所使用的通信编码有关包括利取同步信号，通常与所使用的通信编码有关包括利用独特的信号来激活接收动作，或者利用数据中的用独特的信号来激活接收动作，或者利

50、用数据中的电平变化调整接收采样脉冲。电平变化调整接收采样脉冲。 计算机网络概述计算机网络概述http:/52 外同外同步步（面向位）（面向位）同步时钟同步时钟脉冲脉冲( (结束结束) )同步时钟同步时钟脉冲脉冲( (开始开始) )数据数据2.42.4数据同步技术数据同步技术 接收端的同步信号事先由发送端送来，而不是接收端的同步信号事先由发送端送来，而不是自己产生，也不是从信号中提取出来，即在发送数自己产生，也不是从信号中提取出来，即在发送数据之前，据之前，发送端先向接收端发出一串同步时钟脉冲，发送端先向接收端发出一串同步时钟脉冲，接收端按照这一时钟脉冲频率和时序锁定接收端的接收端按照这一时钟脉

51、冲频率和时序锁定接收端的接收频率接收频率，以便在接收数据的过程中始终与发送端，以便在接收数据的过程中始终与发送端保持同步。保持同步。计算机网络概述计算机网络概述http:/2.42.4数据同步技术数据同步技术 自同自同步步（面向位）（面向位）自同步法是指能从数据信号波形中提取同步信自同步法是指能从数据信号波形中提取同步信号的方法。号的方法。典型的例子就是著名的曼彻斯特编码，这种编典型的例子就是著名的曼彻斯特编码，这种编码通常用于局域网传输。在曼彻斯特编码中，每一码通常用于局域网传输。在曼彻斯特编码中，每一位的中间都有一次跳变，这种中间的跳变既可做为位的中间都有一次跳变，这种中间的跳变既可做为时

52、钟信号，也可做为数据信号。而差分曼彻斯特编时钟信号，也可做为数据信号。而差分曼彻斯特编码中，每一位中间的跳变仅提供时钟定时。由此可码中，每一位中间的跳变仅提供时钟定时。由此可见，两种编码方法都将时钟和数据包含在信号流中，见，两种编码方法都将时钟和数据包含在信号流中，在传输代码信息的同时，也将时钟同步信号一起传在传输代码信息的同时，也将时钟同步信号一起传输到对方，所以这种编码也被害人称为自同步编码。输到对方，所以这种编码也被害人称为自同步编码。53计算机网络概述计算机网络概述http:/（1）优点）优点对于大块的数据，有更高的传输效率对于大块的数据，有更高的传输效率（2）缺点）缺点若数据出错，必

53、须重发整个帧若数据出错，必须重发整个帧（3） 适用范围适用范围 快速快速或较大规模的信息传输，如计算机网络或较大规模的信息传输，如计算机网络2.42.4数据同步技术数据同步技术一、一、同同步传输步传输3 3、同步传输的特点、同步传输的特点54计算机网络概述计算机网络概述http:/551 1、异步传输、异步传输又称起止式传输，其特点又称起止式传输，其特点是字符内部的是字符内部的各个比特采用固定的时间模式各个比特采用固定的时间模式，字符之间间隔可以任，字符之间间隔可以任意。意。发送发送端发出数据后，接收端通过感知线路上的电端发出数据后，接收端通过感知线路上的电平状态变化来启动对字符的接收过程。平

54、状态变化来启动对字符的接收过程。二二、异步传输异步传输2.42.4数据同步技术数据同步技术计算机网络概述计算机网络概述http:/2.42.4数据同步技术数据同步技术2 2、 异步传输规则（起异步传输规则（起- -止式同步方式止式同步方式） 收发双方时钟独立，但传输速率必须一致收发双方时钟独立，但传输速率必须一致 以字符为单位传输，字符之间的时间间隔不固定以字符为单位传输，字符之间的时间间隔不固定二、异步传输二、异步传输 字符组字符组成成1 1位起始位位起始位(0)(0)5 5位数据位位数据位0 01 1位奇偶校验位位奇偶校验位1 12 2位停止位位停止位(1)(1)1111001111110

55、01111110011111100110 01 10 011110011111100111111110 000111011001110110110111 11 156计算机网络概述计算机网络概述http:/572.42.4数据同步技术数据同步技术1 1、优点、优点无需统一的时钟无需统一的时钟控制简单控制简单出错只重发该字符出错只重发该字符2 2、缺点、缺点传输效率低传输效率低56%56%80%80%3 3、适用范围、适用范围 终端误码率要求高或者数据传输速率低的线路中终端误码率要求高或者数据传输速率低的线路中3 3、 异步传输的特点异步传输的特点二、异步传输二、异步传输共享信道F复用复用(mu

56、ltiplexing)(multiplexing)是通信技术中的基本概念。是通信技术中的基本概念。F在一条线路上同时传输多路信号，使得一条线在一条线路上同时传输多路信号，使得一条线路可以由多个数据终端同时使用而不互相影响，路可以由多个数据终端同时使用而不互相影响，这就是信道复用技术。这就是信道复用技术。信道信道A A1 1A A2 2B B1 1B B2 2C C1 1C C2 2信道信道信道信道A A1 1A A2 2B B1 1B B2 2C C1 1C C2 2复用复用分用分用(a) (a) 不使用复用技术不使用复用技术(b) (b) 使用复用技术使用复用技术2.52.5信信道复用技术道

57、复用技术58592.52.5信信道复用技术道复用技术F为了提高信道的利用率，在数据的传输中组合多个为了提高信道的利用率，在数据的传输中组合多个低速的数据终端共同使用一条高速的信道，这种方低速的数据终端共同使用一条高速的信道，这种方法称为多路复用。法称为多路复用。 F常用的信道复用技术有：常用的信道复用技术有： 频分复用频分复用 FDM(Frequency Division Multiplexing) 时分复用时分复用TDM(Time Division Multiplexing) 波分复用波分复用 WDM(Wavelength Division Multiplexing) 码分复用码分复用 CD

58、M(Code Division Multiplexing) 2.52.5信信道复用技术道复用技术602.52.5信信道复用技术道复用技术（一）（一）频分复用频分复用 FDMFDMF用户在分配到一定的频带后，在通信过程中自始用户在分配到一定的频带后，在通信过程中自始至终都占用这个频带。至终都占用这个频带。F频分复用的所有用户在同样的时间占用不同的带频分复用的所有用户在同样的时间占用不同的带宽资源（请注意，这里的宽资源（请注意，这里的“带宽带宽”是频率带宽而是频率带宽而不是数据的发送速率）。不是数据的发送速率）。 频率时间频率 1频率 2频率 3频率 4频率 5F时分复用时分复用则是将时间划分为一

59、段段等长的时分复则是将时间划分为一段段等长的时分复用帧（用帧（TDM TDM 帧）。每一个时分复用的用户在每一帧）。每一个时分复用的用户在每一个个 TDM TDM 帧中占用固定序号的时隙。帧中占用固定序号的时隙。F每一个用户所占用的时隙是每一个用户所占用的时隙是周期性地周期性地出现（其周出现（其周期就是期就是 TDM TDM 帧的长度）。帧的长度）。FTDM TDM 信号也称为信号也称为等时等时(isochronous)(isochronous)信号。信号。F时分复用的所有用户是在不同的时间占用时分复用的所有用户是在不同的时间占用同样的同样的频带宽度。频带宽度。（二）时（二）时分复用分复用 T

60、 TDMDM2.52.5信信道复用技术道复用技术频率频率时间时间B C DB C DB C DB C DAAAAA 在在 TDM 帧中帧中的位置不变的位置不变TDM 帧帧TDM 帧帧TDM 帧帧TDM 帧帧TDM 帧帧（二）时（二）时分复用分复用 T TDMDM2.52.5信信道复用技术道复用技术频率频率时间时间C DC DC DAAAABBBB C DB 在在 TDM 帧中帧中的位置不变的位置不变TDM 帧帧TDM 帧帧TDM 帧帧TDM 帧帧TDM 帧帧（二）时（二）时分复用分复用 T TDMDM2.52.5信信道复用技术道复用技术频率频率时间时间BDBDBDAAAA BCCCC DC 在