总线技术与应用03资料

1、第3讲 数据通信的基础知识本章(bn zhn)内容数据通信的基本概念数据的传输技术数据传输的方式数据的编码和调制技术数据的交换技术传输介质1共九十二页3.1 数据通信的基本概念一、信息、数据与信号 1、通信的目的是为了(wi le)交换信息（Information）。 信息的载体可以包含语音、音乐、图形、图像、文字和数据等多种媒体。计算机的终端产生的信息一般是字母、数字和符号的组合。 2、数据通信是指在不同计算机之间传送表示字母、数字、符号的二进制代码0和1比特序列的过程。被传输的二进制代码称为数据（Data）。 2共九十二页 3、信号是数据(shj)在传输过程中的电信号的表示形式。 电话线上

2、传送的按照声音的强弱幅度连续变化的电信号称为模拟信号（Analog Signal）。模拟信号的电平是连续变化的。 计算机中所产生的电信号是用两种不同的电平去表示0、1比特序列的电压脉冲信号，这种电信号称为数字信号（Digital Signal）。 模拟信号是一种波形连续变换的电信号，它的取值可以是无限个，比如语音信号；而数字信号是一种离散信号，它的取值是有限的。 3共九十二页二、数据通信系统(xtng)的基本结构 数据通信系统的基本结构可以(ky)用一个简单的通信模型来表示。产生和发送信息的一端叫信源，接收信息的一端叫信宿。信源与信宿通过通信线路进行通信。在数据通信系统中，也将通信线路称为信道

3、。 4共九十二页通信的三个要素：信源、信宿(xn xi)和信道噪声信源发送器信道接收器信宿源系统目的系统任何信道都不是完美无缺的，因此会对传输的信号产生(chnshng)干扰，称为“噪声”。外界：闪电、串扰、电气设备内部：介质特性（衰减、延迟与频率有关）5共九十二页1.模拟(mn)通信系统 普通的电话、广播、电视等都属于模拟通信系统，结构模型如下图所示。模拟通信系统通常由信源、调制器、信道、解调器、信宿以及(yj)噪声源组成。信源所产生的原始模拟信号一般都要经过调制后再通过信道传输。到达信道后，再通过解调器将信号解调出来。 按照在传输介质上传输的信号类型，可以将通信系统分为模拟通信系统与数字通

4、信系统两种。数据通信系统的组成6共九十二页 无线电广播发送(f sn)演示系统7共九十二页接收(jishu)设备演示系统8共九十二页2. 数字通信系统(xtng) 计算机通信、数字电话以及数字电视都属于(shy)数字通信系统。数字通信系统由信源、信源编码器、信道编码器、调制器、信道、解调器、信道译码、信源译码器、信宿、噪声源组成。在发送端和接收端还要时钟同步系统。 9共九十二页信息通过数据通信系统的传输过程把携带信息的数据用物理信号形式通过信道传送到目的地信息和数据（二进制位）不能直接在信道上传输编码：数据适合传输的数字信号（便于(biny)同步、识别、纠错）调制：数字信号适合传输的形式（按频

5、率、幅度、相位）解调：接收波形数字信号解码：数字信号原始数据信息数据信号在信道上传输信号数据信息数据编码调制解调数据解码01000001A01000001A信道10共九十二页5个阶段包含两项内容：数据传输和通信控制 过程 与打电话比较建立物理连接 拨号，拨通对方(dufng) 建立逻辑链路 互相确认身份数据传输 互相通话断开逻辑连接 互相确认要结束通话断开物理连接 双方挂机数据通信基本(jbn)过程*注意，并不是所有的数据通信都需要全部5个阶段。11共九十二页三、信道(xn do)及其主要特征 信道（Channel）：传送信息(xnx)的线路（或通路）。1. 有线信道和无线信道 信道按所使用的

6、传输介质分类，可以分为有线信道与无线信道两种。 有线信道：使用有形的媒体作为传输介质的信道。它包括电话线、双绞线、同轴电缆、光缆和电力线等。 无线信道：以电磁波在空间传播方式传送信息的信道。它包括无线电、微波、红外线和卫星通信信道等。 12共九十二页2. 数字信道和模拟信道 按传输信道的类型分类，信道可以分为模拟信道和数字信道两类。 模拟信道：以连续模拟信号形式传输数据的信道。如果利用模拟信道传送数字信号，则必须经过数字与模拟信号之间的变换（A/D变换器）。 如，CATV、无线电广播、电话拨号线路(xinl) 数字信道：以数字脉冲形式（离散信号）传输数据的信道。离散的数字信号在计算机中是指由“

7、0”和“1”的二进制代码组成的数字序列。当利用数字信道传输数字信号时不需要进行变换，而通常需要进行数字编码。 计算机网络中主要采用数字信道进行数据传输, 如，ADSL、ISDN、DDN、ATM、局域网13共九十二页3.2数据(shj)的传输技术 并行通信是指数据以成组的方式在多个并行信道上同时进行传输。 常用的方式是将构成1个字符代码(di m)的几位二进制比特分别通过几个并行的信道同时传输。一、数据通信方式（并/串行通信）并行通信的优点是速度快，但发送端与接收端之间有若干条线路，费用高，仅适合于近距离和高速率的通信。并行通信在计算机内部总线以及并行口通信中已经得到广泛应用。14共九十二页串行

8、通信是指数据(shj)以串行方式在一条信道上传输。由于计算机内部都采用并行通信，因此，数据(shj)在发送之前，要将计算机中的字符进行并/串变换，在接收端再通过串/并变换，还原成计算机的字符结构，这样才能实现串行通信。 串行通信的优点(yudin)是收、发双方只需要一条传输信道，易于实现，成本低，但速度比较低。串行通信通过计算机的串行口得到广泛的应用，而且在远程通信中一般采用串行通信方式。15共九十二页二、通信线路的连接(linji)方式 1、点对点的线路连接 点对点的连接就是在发送端和接收端之间采用一条线路连接，使用的线路可以是专用线路、租用线路和交换线路。使用租用或交换线路的连接方式，适合

9、于在地理上比较分散(fnsn)的站点之间传输数据，比如，通过公用电话交换网实现点点的连接。16共九十二页 2. 多点线路(xinl)连接 多点线路连接是指各个站点通过一条(y tio)公用通信线路连接。在多点线路连接方式中，一条(y tio)线路被所有的站点共享，若所有的站点可以同时发送数据，则这条线路在空间上是共享的。17共九十二页三、信道(xn do)的通信方式 按照信号传送方向与时间的关系，信道的通信方式可以分为单工、半双工和全双工三种。 1. 单工通信 单工方式指通信信道是单向信道，数据信号仅沿一个(y )方向传输，发送方只能发送不能接收，而接收方只能接收而不能发送，任何时候都不能改变

10、信号传送方向，如图所示。例如，无线电广播和电视都属于单工通信。18共九十二页 2. 半双工通信 半双工通信是指信号可以沿两个方向传送，但同一时刻一个信道只允许单方向传送，即两个方向的传输只能交替进行(jnxng)。当改变传输方向时，要通过开关装置进行(jnxng)切换。 半双工信道适合于会话式通信。例如，公安系统使用的“对讲机”和军队使用的“步话机”。19共九十二页 3.全双工通信 全双工通信是指数据可以同时沿相反的两个方向进行双向传输。 例如，现实生活中的电话机通话就是(jish)一个全双工的通信过程。20共九十二页四、数据信号的传输方式 1.基带传输 就数字信号而言，它是一个离散(lsn)

11、的矩型波，“0”代表低电平，“1”代表高电平。这种矩形波固有的频带称为基带，矩形波信号称为基带信号。因此，基带实际上就是数字信号所占用的基本频带。不需调制，编码后的数字脉冲信号直接在信道上传送。 例如：以太网（局域网）。2. 频带传输 在实现远距离通信时，经常需要借助于电话线路，此时应使用频带传输方式。所谓频带传输，在发送端将数字信号调制成音频信号后再进行发送和传输，当音频信号到达接收端时，再把音频信号解调成原来的数字信号。例如：通过电话网络传输数据。21共九十二页3. 宽带传输 宽带传输常采用75的同轴电缆（CATV）或光纤作为传输媒体，宽带为300MHz。使用时通常将整个带宽划分为若干个子

12、频带，分别用这些子频带来传送音频信号、视频信号以及数字信号。 宽带传输的优点：一是传输距离远，最远可达几十公里；二是可同时提供(tgng)多个信道。但它的技术较复杂，其传输系统的成本也相对较高。22共九十二页 目的：使接收端与发送端在时间基准上取得一致(yzh)。同步不好会导致通信质量的下降直至不能正常工作。同步脉冲频率数据从什么时候开始，什么时候结束位边界数据块边界数据通信中需要在三个层次上实现同步：位位同步字符字符同步帧(Frame)帧同步3.3 数据传输的同步(tngb)方式 23共九十二页 1、位同步：目的是使接收端接收的每一位信息都与发送端保持同步，2种同步方法： （1）外同步发送端

13、发送数据之前发送同步脉冲(michng)信号，接收方用接收到的同步信号来锁定自己的时钟脉冲(michng)频率。 （同步接收过程分两步：1、校准同步；2、用校准后产生的同步信号作为定时信号接收数据信息。） （2）自同步通过特殊编码（如曼彻斯特编码），使数据编码信号中包含同步信号，接收方从数据编码信号提取同步信号来锁定自己的时钟脉冲频率。24共九十二页25共九十二页 2、字符同步：找到正确的字符边界。（异步式和同步式两种） （1）异步式（起止式）：常用 在异步传输方式中，每传送1个字符（7或8位）都要在每个字符码前加1个起始位，以表示(biosh)字符代码的开始；在字符代码和校验码后面加1或2个

14、停止位，表示(biosh)字符结束。接收方根据起始位和停止位来判断一个新字符的开始和结束，从而起到通信双方的同步作用。26共九十二页异步式的优缺点： （1）频率的漂移不会积累，每个字符开始时都会重新获得同步； （2）每两个字符之间的间隔时间不固定； （3）异步方式的实现比较容易，但每传输一个字符都需要多使用(shyng)2-3位，所以适合于低速通信。增加了辅助位，所以传输效率低； 例如，采用1个起始位、 8个数据位、 2个停止位时，其传输效率为8/1173起始位数据位停止位字符间隔不固定1个字符时间逻辑“0”逻辑“1”27共九十二页（2）同步式 通常，同步传输方式的信息格式是一组字符或一个二进

15、制位组成的数据块（帧）。对这些数据，不需要附加起始位和停止位，而是在发送一组字符或数据块之前先发送一个同步字符SYN(以01101000表示)或一个同步字节（01111110），用于接收方进行同步检测，从而使收发(shuf)双方进入同步状态。在同步字符或字节之后，可以连续发送任意多个字符或数据块，发送数据完毕后，再使用同步字符或字节来标识整个发送过程的结束。28共九十二页3、帧同步：识别一个帧的起始和结束。 帧（Frame）：数据(shj)链路中的传输单位包含数据(shj)和控制信息的数据(shj)块。 面向字符的以同步字符（SYN，16H）来标识一个帧的开始，适用于数据为字符类型的帧。 面向

16、比特的以特殊位序列（7EH，即01111110）来标识一个帧的开始，适用于任意数据类型的帧。帧起始控制信息数据帧结束校验和0 n bit8bit8bit8-32m7EH7EH29共九十二页 不同类型的信号(xnho)在不同类型的信道上传输有4种情况：数据：模拟数据 数字数据信号：模拟信号 数字信号 信道：模拟信道 数字信道3.4数据(shj)的编码和调制技术30共九十二页 模拟(mn)传输和数字传输所使用的技术话音移频,调制模拟数字模拟模拟PCM编码数字数字数字编码数字模拟数据，模拟信号数字数据，模拟信号数字数据，数字信号模拟数据，数字信号10101010调制31共九十二页 在计算机中，数据是

17、以离散的二进制“0”、“1”比特序列方式来表示的。数据的编码方法包括数字数据的编码与调制(tiozh)和模拟数据的编码与调制(tiozh)。32共九十二页 编码与调制的区别编码：用数字(shz)信号承载数字(shz)或模拟数据调制：用模拟信号承载数字或模拟数据EncoderDecoder数字(shz)或模拟数据数字信号x(t)g(t)数字或模拟数据编码与解码数字信道发送方接收方g(t)编码解码33共九十二页一、数字(shz)数据的调制 典型的模拟通信信道(xn do)是电话通信信道(xn do)。它是当前世界上覆盖面最广、应用最普遍的通信信道之一。传统的电话通信信道是为传输语音信号设计的，用于

18、传输音频300-3400Hz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，(即，使数字数据能在模拟信道上传输)必须首先将数字数据转换成模拟信号，也就是要对数字数据进行调制。 34共九十二页 调制：在发送端将数字数据信号变换成模拟信号的过程称为调制（Modulation），调制设备就称为调制器（Modulator). 解调(ji dio)：在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(ji dio)(Demodulation),解调(ji dio)设备就称为解调(ji dio)器(Demodulator). 若进行数据通信的发送端和接收端

19、以双工方式进行通信时，就需要一个同时具备调制和解调功能的设备，称为调制解调器（Modem）。35共九十二页调制(tiozh)与解调数字或模拟数据ModulatorDemodulator数字或模拟数据模拟信号g(t)s(t)g(t)载波模拟信道发送方接收方调制解调制36共九十二页 对数字数据调制的基本方法有：幅移键控(ASK)、频移键控(FSK)和相移键控(PSK)三种。 原理：用数字信号对载波(zib)的不同参量进行调制。 载波信号 S(t) = Acos(t+) S(t)的参量包括： 幅度A、频率 、初相位调制就是要使A、 或随数字基带信号的变化而变化。37共九十二页1. 幅移键控（ASK,

20、Amplitude Shift Keying） ASK是通过改变载波信号的幅度值来表示数字信号“1”、“0”的，以载波幅度A1表示数字信号“1”，用载波幅度A2表示数字信号“0”（通常A1取1，A2取0），而载波信号的参数(cnsh)f和恒定。2. 频移键控（FSK,Frequency Shift Keying） FSK是通过改变载波信号频率的方法来表示数字信号“1”、“0”的，用f1表示数字信号“1”，用f2表示数字信号“0”，而载波信号的A和不变。38共九十二页3.相移键控（PSK ,Phase Shift Keying） PSK是通过改变载波(zib)信号的相位值（）来表示数字信号“1”

21、、“0”的，而载波(zib)信号的A和f不变。PSK包括绝对调相和相对调相两种类型： （1）绝对调相 绝对调相使用相位的绝对值，为0表示数字信号“1”，为表示数字信号“0”。 （2）相对调相 相对调相使用相位的偏移值，当数字信号为“0”时，相位不变化，而数字信号为“1”时，相位要偏移。39共九十二页ASK：用载波的两个不同(b tn)振幅表示0和1FSK：用载波的两个不同频率表示0和1PSK：用载波的起始相位的变化表示0和100110100010ASKFSKPSK40共九十二页二、数字数据(shj)的编码 在数字传输中，数据信号的编码方式主要有：不归零码、曼彻斯特编码和差分(ch fn)曼彻斯

22、特编码三种。1. 不归零编码（NRZ,NonReturn to Zero） NRZ编码可以用负电平表示逻辑“1”，用正电平表示逻辑“0”，反之亦然，常用5V表示1，5V表示0。 NRZ编码的缺点是存在直流分量，传输中不能有变压器或电容；不具备自同步机制，传输时必须使用外同步。41共九十二页2. 曼彻斯特编码（Manchester） 曼彻斯特编码的原则是：前T/2取反码，后T/2取原码(yun m)。用电压的变化表示0和1。 规定在每个码元的中间发生跳变：高低的跳变代表0，低高的跳变代表1（可根据实际情况定义）。每个码元中间都要发生跳变，接收端可将此变化提取出来作为同步信号。 这种编码也称为自同

23、步码。 优点：每一个比特中间的跳变可以作为接收端的时钟信号，以保持接收端和发送端之间的同步。缺点：需要双倍的传输带宽（即信号速率是数据速率的2倍）。42共九十二页3. 差分曼彻斯特编码 （Difference Manchester） 差分曼彻斯特编码是对曼彻斯特编码的改进。每个码元的中间仍要发生跳变。 用码元开始处有无跳变来表示0和1，有跳变代表0，无跳变代表1。 其特点是每一位二进制信号的跳变依然提供收、发端(fdun)之间的同步，但每位二进制数据的取值，必须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“0”，无跳变则表示“1”。 43共九十二页三种(sn zhn)数字

24、编码的波形图01001100011 时钟NRZManchester差分Manchester44共九十二页三、模拟(mn)数据的调制 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话转变(zhunbin)为模拟的电信号，这也是模拟数据的基带信号。一般来说，模拟数据的基带信号具有比较低的频率，不宜直接在信道中传输，需要对信号进行调制，将信号搬移到适合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范围内，恢复成原来的消息，比如无线电广播。（AM、FM、PM）45共九十二页四、模拟(mn)数据的编码 脉冲编码调制（Pulse Code Modulati

25、on，PCM）是模拟数据数字化的主要方法。由于数字信号传输失真小、误码率低、数据传输速率高，因此，在网络中除计算机直接产生的数字信号外，语音、图像信息必须数字化才能经计算机处理。 PCM技术的典型(dinxng)应用是语音数字化，转换的模拟数据主要是电话语音信号。语音可以用模拟信号的形式通过电话线路传输，但是在网络中将语音与计算机产生的数字、文字、图形、图像同时传输，就必须首先将语音信号数字化。 46共九十二页当进行常规的电话通信或者两台计算机之间通过Modem通信时，需要经过程控交换机进行传输（接续），该设备的一个概念就是对模拟信号进行PCM脉冲(michng)编码调制。 PCM编码的典型(

26、dinxng)应用 47共九十二页采样定理： 如果模拟信号的最高频率为F，若以2F的采样频率对其采样，则从采样得到(d do)的离散信号序列就能完整地恢复出原始信号。 模拟数据要在数字线路上传输，必须将其转换成数字信号。三个步骤：采样：按一定间隔对语音信号进行采样量化：把每个样本舍入到最接近的量化级别上编码：对每个舍入后的样本进行编码编码后的信号称为PCM信号（脉码调制, Pulse Coded Modulation）。48共九十二页脉冲编码(bin m)调制的过程 49共九十二页PCM编码(bin m)过程举例 语音信号011 100 011 011 001 100 PCM 输出343314

27、011100011011001100 PCM 信号 （有量化误差）3.23.92.83.41.24.2 PAM信号50共九十二页什么是交换？按某种方式动态地分配传输线路(xinl)资源。例如，电话交换机在用户呼叫时为用户选择一条可用的线路进行接续。用户挂机后则断开该线路，该线路又可分配给其它用户。最初的交换：人工转接交换为什么要采用交换技术？节省线路投资，提高线路利用率。实现交换的方法主要有： 电路交换和存储转发交换（报文交换和分组交换）。3.5 数据交换技术(jsh)51共九十二页 电路交换（Circuit Switching），也称为线路交换，它是一种直接的交换方式，为一对需要进行通信的节

28、点之间提供一条临时的专用通道，即提供一条专用的传输通道，既可以(ky)是物理通道又可以(ky)是逻辑通道（使用时分或频分复用技术）。一、电路(dinl)交换 52共九十二页特点：数据传输前需要建立一条端到端的通路。称为“面向连接的”（典型例子：电话）过程：建立连接数据通信释放连接优缺点：建立连接的时间长；一旦建立连接就独占(dzhn)线路，线路利用率低；无纠错机制；建立连接后，传输可靠、传输延迟小、实时性好。不适用于计算机通信：因为计算机数据具有突发性的特点，真正传输数据的时间不到10%。53共九十二页二、存储转发交换(jiohun) 存储转发交换（Store and Forward Swit

29、ching）方式又可以(ky)分为报文存储转发交换与分组存储转发交换两种方式。其中，分组存储转发交换方式又可以分为数据报与虚电路方式。采用存储转发的邮政通信工作模式54共九十二页1. 报文交换（Message Switching） 对于数字数据通信，广泛使用的是报文交换技术。需要发送的整个数据块，如一个数据文件、 一篇新闻稿件等，而不是数据的一部分。每个报文包括三个部分：报头、正文和报尾。 正文是要发送的数据块；报尾包含报文的校验信息，用来进行差错检查和纠错。 在报文交换网中，网络节点通常(tngchng)为一台专用计算机，备有足够的外存，以便在报文进入时进行缓冲存储。节点接收一个报文之后，报

30、文暂时存放在节点的存储设备之中，等输出电路空闲时，再根据报文中所指的目的地址转发到下一个合适的节点，如此往复，直到报文到达目标数据终端为止。55共九十二页报文交换的特点： 源节点和目标节点在通信时不需要建立一条专用的通道，仅在相邻结点传输报文时建立结点间的连接。称为“无连接的”（典型例子：电报）； 与电路交换相比，报文交换没有建立电路和拆除电路所需的等待和时延； 线路利用率高，节点间可根据电路情况选择不同的速度传输，能高效地传输数据；（不用独占） 要求节点具备足够地报文数据存放(cnfng)能力，一般节点由微机或小型机担当；56共九十二页数据传输可靠性高。（有差错检查(jinch)；某线路有故

31、障可选其他路径）；整个报文（Message）作为一个整体一起发送。每个节点都要把报文完整的接收、存储、检错、纠错、转发，产生了节点延迟；报文交换对报文长度没有限制，报文大小不一，造成存储管理复杂，缓冲器无法分配；大报文造成存储转发的延时过长，且对存储容量要求较高；报文出错后整个报文要全部重发。 比较：下载时若无断点续传功能，一旦出错你会怎样做？ 分组交换即所谓的包交换正是针对报文交换的缺点而提出(t ch)的一种改进方式。57共九十二页 将报文分割成若干个大小相等的分组（Packet）进行存储转发。分组头部中包含分组编号。 特点： 数据传输前不需要建立一条端到端的通路也是“无连接的”。有强大的

32、纠错机制、流量控制、拥塞控制和路由选择功能。 优缺点： 对转发结点的存储(cn ch)要求较低，可以用内存来缓冲分组速度快； 转发延时小适用于交互式通信； 某个分组出错可以仅重发出错的分组效率高； 各分组可通过不同路径传输，容错性好。 需要分割报文和重组报文，增加了端站点的负担。分组交换有两种交换方式：数据报方式和虚电路方式2. 分组交换(jiohun)（Packet Switching） 58共九十二页（1）数据报方式（Datagram）各分组中包含目的站点的地址，根据(gnj)其各分组可独立地确定路由（传输路径）不能保证分组按序到达，所以目的站点需要按分组编号重新排序和组装数据报方式不能保

33、证分组按序到达59共九十二页数据报分组交换的特点： 同一报文的不同分组可以由不同的传输路径通过通信子网。 同一报文的不同分组到达目的节点时可能出现乱序、重复或丢失现象。 每一个报文在传输过程中都必须带有源节点地址(dzh)和目的节点地址(dzh)。 使用数据报文方式时，数据报文传输延迟较大，适用于突发性通信，但不适用于长报文、会话式通信。60共九十二页（2）虚电路方式（Virtual Circuit）通信前预先建立一条逻辑连接虚电路虚电路是由其路径上的所有交换机中的路由表定义的类比：铁路系统(xtng)（旅客/列车:分组，铁路网:网络，火车站:节点）也需要三个过程：建立数据传输拆除建立虚电路时

34、，交换机将预留传输时所需的所有资源提供的是“面向连接”的服务但却没有像电路交换那样始终占用一条端到端的物理通道，只是断续地依次占用传输路径上各个链路段可以看成是采用了电路交换思想的分组交换能够保证分组按序到达61共九十二页分组通过(tnggu)预先建立好的虚电路穿越网络62共九十二页虚电路分组交换的特点： 虚电路无专用电路，而是选定(xun dn)了特定路径进行传 输，报文分组所途径的所有节点都对这些分组进行 存储/转发，而电路交换无此功能。 一次通信的所有报文分组都从这条逻辑连接的虚 电路上通过，不再进行路由选择。因此，各个分组 不必带有目的地址、源地址等辅助信息，只需要携 带虚电路标识号。

35、各个分组到达目的节点不会出现 丢失、重复与乱序的现象。 节点只需要做差错检测，而不需要做路径选择。 通信子网中的每个节点可以和任何节点建立多条虚 电路连接。63共九十二页多路复用：多个信息源共享一个公共信道为何要复用？提高线路利用率适用场合：当信道的传输能力大于每个信源的平均传输需求时类比：公共运输系统（铁路(til)、海运、航空）3.6 多路复用技术(jsh)64共九十二页复用的基本思想：把公共共享信道用某种方法划分成多个子信道，每个子信道传输一路(yl)数据。复用方法频分复用FDM （Frequency Division Multiplexing）按频率划分不同的信道，如CATV系统波分复

36、用WDM （Wave Division Multiplexing） 按波长划分不同的信道，用于光纤传输时分复用TDM （Time Division Multiplexing）按时间划分不同的信道，目前应用最广泛码分复用CDM （Code Division Multiplexing）按地址码划分不同的信道，非常有发展前途65共九十二页频分复用FDM原理：整个传输频带被划分为若干个频率(pnl)通道，每路信号占用一个频率(pnl)通道进行传输。频率(pnl)通道之间留有防护频带以防相互干扰。FDM适合于模拟信号。CH2CH1CH3原带宽(di kun)CH1CH2CH3移频后带宽MUXCH1CH2

37、CH3带宽复用信号f复用器66共九十二页波分复用光的频分复用原理：整个波长频带被划分为若干个波长范围，每路信号占用(zhn yn)一个波长范围来进行传输。F2F1F3光谱F1F2F3共享光纤的光谱光纤2光纤3光纤1共享光纤 棱柱/衍射光栅67共九十二页时分复用TDM原理：把时间分割成小的时间片，每个时间片分为若干个时隙，每路数据占用(zhn yn)一个时隙进行传输。在通信网络中应用极为广泛。TDM适用于数字信号。A2A1A3原始信号D2D1D3数字化信号MUX复用后的数据流时隙号1231D3D2D1时间片12时间片2D1时隙D2复用器t68共九十二页同步(tngb)时分复用 同步(tngb)时

38、分多路复用的原理图69共九十二页异步时分复用异步时分(shfn)多路复用的原理图 70共九十二页码分复用CDMA原理：每个用户把发送信号用接收方的地址码序列编码（任意两个地址码序列相互正交）。不同用户发送的信号在接收端被叠加，然后接收者用同样的地址码序列解码。由于地址码的正交性，只有与自己(zj)地址码相关的信号才能被检出，由此恢复出原始数据。地址码序列两两相互正交：码序列A、B，应满足 AB =0，A B =0，A A =1，A A =-1 其中 为内积运算。在无线移动通信中应用广泛。71共九十二页3.8 传输(chun sh)介质1.传输介质 传输信号(xnho)经过的各种物理环境 物理上

39、将计算机相互连接起来的介质2.传输介质的种类 同轴电缆 非屏蔽双绞线（UTP） 屏蔽双绞线（STP） 光缆 无线电72共九十二页磁介质 高带宽、低费用、高延时在通信中很少使用金属导体(dot)双绞线、 同轴电缆(粗、细)光纤无线介质无线电、微波、卫星、红外线73共九十二页传输介质(jizh)的种类74共九十二页双绞线（Twist Pair，TP）-螺旋绞合的双导线-每根4对、25对、1800对-典型连接距离100m(LAN)-RJ45插座、插头-优缺点： 成本低 组装密度高、节省空间 安装容易(综合布线系统(xtng) 平衡传输(高速率) 抗干扰性一般 连接距离短应用领域：电话(dinhu)网

40、络、计算机局域网内导体芯线绝缘内屏蔽外屏蔽外套75共九十二页屏蔽(pngb)双绞线(STP) 非屏蔽(pngb)双绞线(UTP)以铝箔屏蔽以减少(jinsho)干扰和串音，应用较少双绞线外无任何屏蔽层，应用广泛常用的双绞线：3类（16Mb/s） 和5类（155Mb/s）两种76共九十二页非屏蔽(pngb)双绞线优点：尺寸小、重量轻、容易(rngy)弯曲价格便宜容易安装和维护RJ-45连接器牢固、可靠缺点：抗干扰能力较弱传输距离比较短UTP分为：3类线、4类线、5类线和超5类线UTP非常适合于楼宇内部的结构化布线77共九十二页屏蔽(pngb)双绞线优点：传输质量较高电缆尺寸和重量与UTP相当缺点

41、：安装不合适有可能(knng)引入外界干扰78共九十二页双绞线的连接(linji)标准色彩标记和连接方法：交叉线：交换机-交换机、PC-PC、HUB-HUB(标准端口)直连线：PC/路由器-交换机/HUB、HUB-HUB(级连端口)线对色彩码1白蓝，蓝2白橙，橙3白绿，绿4白棕，棕12345678123456781234567812345678交叉(jioch)线EIA-568B直连线EIA-568A79共九十二页光纤（Optical Fiber）依靠光波(gungb)承载数据，光脉冲在玻璃纤维中传播优缺点：传输带宽高：仅受光电转换器件的限制（100Gb/s）传输损耗小，适合长距离传输抗干扰性能极好、误码率低，保密性好轻便价格较高需要光电转换纤芯材料：塑料二氧化硅 （高纯玻璃）80共九十二页光缆(un ln)81共九十二页同轴电缆（Coaxial Cable）计算机网络中使用基带同轴电缆阻抗50，有粗同轴和细同轴两种应用(yngyng)：总线局域网（以太网）性能：10Mb/s，500米/185米铜芯绝缘层外导体屏蔽层保护套82共九十二页同轴电缆(tn zhu din l