chap2- 数据通信技术

计算机控制工程计算机控制工程第二章数据通信技术数据交换技术4数据通信技术3

数据通信基础1数据传输介质2电话系统示例5计算机控制工程信息、数据和信号一第一节数据通信基础知识数据通信是控制系统基础，目的是交换信息。信息（Information）:载体是数字、文字、语音、图形和图像，计算机终端产生的信息一般是字母、数字、符号的组合。数据（Data）：为传送信息，首先要将每一个字母、数字或符号用二进制表示。被传输的进位制代码称为数据（Data)（如何表示问题？）信号（Signal）：数据在传输过程中电磁波、光波等表示形式。有数字和模拟信号两种表示。(如何传输)计算机控制工程1、数据通信系统一般结构数据通信系统结构二第一节数据通信基础知识数据通信系统是以计算机为中心，用通信线与分布在远地的数据终端设备连接起来，执行数据通信的系统。由主计算机、终端设备、通信线路和信号变换器组成。计算机计算机信号

变换器信号

变换器通信线路计算机控制工程第一节数据通信基础知识信号变换器：计算机及外围设备产生交换信息多为二进制代码信息，表现为系列脉冲信号。通信线路多采用电话线，在远距离传输中采用模拟交流信号。数字信号和模拟信号之间转换需要信号变换器。数字信号->模拟信号：调制器模拟信号->数字信号：解调器数据传输多是双向的，任一端即可以发送数据也可以接受数据，故通信线路两端都应有调制器和解调器，总称调制解调器MODEM。计算机控制工程第一节数据通信基础知识数字通信系统:数据终端设备DTE和数据通信设备DCE：DTE：计算机系统和终端设备。它们都是数据信息的源和目的地。DTE能进行一般数据输入输出外，还应该有纠错控制功能；DCE：通信线路上的设备如MODEM和其它一些中间设备称为数据通信设备，是网络设备的总称。计算机控制工程2、通信线路的连接方式第一节数据通信基础知识▶点－点连接：终端和计算机之间直接通过调制解调器连接，连接的线路可以是专用线路或租用线路，适用通信量较大场合。终端计算机MODEMMODEM计算机控制工程第一节数据通信基础知识▶分支式：通过主线路与计算机连接方式。计算机为控制站，负责对各终端信息进行发送控制和接受控制。各终端为从站。控制站可采用轮询方式对接受和发送进行控制，该方式充分利用线路，线路利用率高。计算机MODEMMODEM终端MODEM终端………主线路计算机控制工程第一节数据通信基础知识▶集线式：当多个终端设备都要与距离较远的计算机通信时，可把终端先经过集中器集中起来，再用一频带较高线路与计算机连接计算机终端…低速线路集中器终端计算机控制工程3、单向和双向通信第一节数据通信基础知识▶单向通信：通信线上的数据始终按一个方向创送，为保证数据传送正确，接受端要对接受的数据进行校验，若校验出错，接受端请求重发原信息。请求重发信号是检测信号，其方向与数据信息方向相反。这样，单工通信的线路一般采用两个信道，分别传送数据和控制信号，简称二线制。终端计算机A数据信号B检测信号计算机控制工程第一节数据通信基础知识▶双向不同时通信：数据信息可以双向传送，但同一时刻一个信道只允许单方向传送，要求A、B两端都有发送装置和接受装置。半双工方式适用于终端之间回话式通信，但是由于通信中要频繁调换信道方向，故效率低。K1发送装置接受装置接受装置发送装置K2数据信道检测信号计算机控制工程第一节数据通信基础知识▶双向同时通信：数据信息能同时两个方向进行通信，即有两个信道，可同时向两个方向传输信息。它相当于把两个相反方向的单工通信方式组合起来，因此一般采用四线制。全双工通信效率高，控制简单，但组成系统造价高，适于计算机之间通信。发送装置接受装置接受装置发送装置数据信道监测信号数据信道监测信号计算机控制工程1、傅立叶分析数据通信理论基础三第一节数据通信基础知识19世纪初期，法国数学家傅立叶证明：任何正常的周期为T的函数g(t),都可以由无限个正弦和余弦函数合成：其中：是基频；是正弦和余弦函数n次谐波的振幅；计算机控制工程第一节数据通信基础知识通过傅立叶级数可以重新合成原始函数，即已经知道周期T和振幅能够得到时间函数g(t)。对于任意给定的g(t)，通过数学分析可得到：思考：傅立叶变换与数据通信的关系。计算机控制工程第一节数据通信基础知识例：传输8比特字节编码的ASCII字符“b”，待传输的位模式为01100010。0101011000解：对此信号进行傅立叶变换：Tt/us计算机控制工程第一节数据通信基础知识同理：计算机控制工程第一节数据通信基础知识低次谐波的幅度的平方根物理意义：相应频率nf处所传输的能量成正比。所有传输设备信号传输过程中都会损失能量，然而不同的傅立叶分量的衰减程度不同，因而输出信号发生畸变。通常在截止频率fc（Hz）以上的所有谐波衰减极大。（传输介质物理特性、滤波器）思考：如果带宽仅允许最低几次谐波通过，那么

接受信号将呈现什么样的形状？计算机控制工程第一节数据通信基础知识变好计算机控制工程第一节数据通信基础知识假设比特率为每秒b▶发送8比特信息所需要的时间为：8/b秒，▶一次谐波的频率为：b/8Hz，▶普通语音级线路（电话线）截止频率3000Hz，▶那么允许通过的最高谐波次数则为：24000/b次结论：限制带宽就是限制数据传输速率计算机控制工程第一节数据通信基础知识说明（截止频率fc为3000Hz）计算机控制工程第一节数据通信基础知识2、奈奎斯特（Nyquist）定理（有限带宽无噪声信道）如果一个任意信号通过带宽为H的低通滤波器，那么每秒采样2H就能完整的重现被滤波的信号，以每秒高于2H的速度采样是无意义的。若被传信号电平分为V级，则最大数据传输率为：Nyquist公式为估算已知带宽信道的最高数据传输速率提供了依据。例如：一个无噪音的3000Hz信道不能高于6000b/s的速率传输二进制信号。V最大数据率(C)26200bps412400bps818600bps1624800bps3231000bps计算机控制工程第一节数据通信基础知识如果是非理想信道情况又会如何？实际的信道上存在损耗、延迟、噪声。损耗引起信号强度减弱，导致信噪比S/N降低。延迟会使接收端的信号产生畸变。噪声会破坏信号，产生误码。如：持续时间0.01s的干扰会破坏约560个比特(56Kbit/s)计算机控制工程第一节数据通信基础知识3、香农（Shanon）定理（有限带宽噪声信道）信噪比（S/N)：信号功率和噪声功率之比。例：一个3000Hz,信噪比为30dB信道，不管使用多少信号级电平，也不管采用多大采样频率，决不能大于30000b/s速率传输数据。任何带宽为H,信噪比为S/N的信道，最大数据传输率为：分贝（dB)：10log10S/N计算机控制工程第一节数据通信基础知识4、Nyquist和Shannon比较Nyquist：数据传输率随信号编码级数V增加而增加。Shannon：无论采样频率多高，信号编码分多少级，此公式给出了信道能达到的最高传输速率。原因：噪声的存在将使编码级数不可能无限增加。计算机控制工程数据通信系统的主要技术指标四第一节数据通信基础知识数据通信系统的技术指标主要从数据的数量和质量来衡量。数量指传输线上传输数据的速度(数据传输速率)，质量指标指数据传输的可靠性（出错率)。1、传输速率（数据传输速率和调制速率）数据传输速率S：指单位时间内传送二进制代码的位数，单位：bps。传输速率S为：信号脉冲重复周期（码元周期）1个脉冲信号代表的有效状态数，为2的整幂数:单位脉冲表示比特数。如：n＝4表示1个单位脉冲为2比特，即1个脉冲信号传送2位二进制数据。计算机控制工程第一节数据通信基础知识调制速率B：信号经调制后的传输速率，也可以说是信号在调制过程中信号状态变化的次数，以波特B为单位：B＝1/T两种速率之间存在如下关系：可以看出：当n＝2时，S＝B，即在二元制调制方式中，数据传输率和调制速率相等。计算机控制工程第一节数据通信基础知识出错率指信息传输的错误率，是数据通信系统在正常工作情况下，传输可靠性的指标，由于传输中信息的最小单位不同，可以是比特、码元、码字、一组码字。出错率表示方法有：2、出错率（1）误特率Pb：接受的错误比特数占传输总比特

数的比例。（2）误码率Ps：接受的错误码元数占传输总码元

数的比例。（3）误字率Pw：接受的错误码字占传输总码字数

的比例。计算机控制工程第一节数据通信基础知识信道传输信息的最大能力，通常用数据传输速率来表示。信道容量由信道频带（带宽）HZ，可使用的时间T及能通过的信号功率与噪声功率之比决定，信道容量表达式为：3、信道容量C：信道容量(bps)；B：信道带宽（Hz)；S:接受端信号的平均功率（W）；N:信道内噪声平均功率（W）；计算机控制工程第一节数据通信基础知识同步:接受端按照发送端所发送码元的重复频

率及起止时间来接受数据，使收发双方

在时间基准上保持一致同步技术五同步过程:在通信过程中，接受端根据发送端发送

数据的起止时间和重复频率校正自己的

时间基准与重复频率的过程。计算机控制工程第一节数据通信基础知识1、码元同步码元为时间轴上的一个信号编码单元;使接受端接受的每一码元都和发送端准确保持同步。实现码元同步的方法有外同步法和内同步法。外同步法：根据发送端发送的同步时钟作为接受端同步标准的方法。t码元1码元2码元3码元4码元5信号同步脉冲计算机控制工程内同步法：从自含时钟编码的发送数据中提取同步时钟的方法如曼彻斯特编码差分曼彻斯特编码都是自含时钟法。第一节数据通信基础知识计算机控制工程第一节数据通信基础知识2、字符同步以字符为边界实现字符的同步接收，也称为起止式或异步制：2）每个字符前加一位起始位（逻辑1），字符最后

一位后加1、1.5或2位停止位（逻辑0）。1）每个字符作为一个独立的整体进行发送，字符

之间的时间间隔是任意的；起始位数据位停止位间隔,不固定计算机控制工程第一节数据通信基础知识3、帧同步面向字符帧：由面向字符型数据链路控制协议产生，所有用于同步（SYN，76H）及其它数据链路控制信息均用一个特定字符表示面向比特帧：由面向比特的数据链路控制协议产生，典型链路控制协议只规定一个特殊帧标志字符F（7EH），用它表示一帧数据传输的开始与结束，同时F也起到比特同步的作用。帧起始控制信息数据帧结束校验和0–nbit8bit8bit8-32m计算机控制工程第一节数据通信基础知识目的:为了有效地利用传输系统，希望通过同时携带多个信号来高效地使用传输介质，就需要采用多路复用技术：频分多路复用FDM和时分多路复用TDM多路复用（multiplexing）六1、频分多路复用（FDM）介质的可用带宽往往超过给定信号所需要的带宽，如果每个信号以不同的载波频率进行调制，而且每个载波频率是完全独立的，即信号的带宽不互相重叠，那么就可以同时携带多路信号。每个信号需要一个以它的载波频率为中心的一定带宽，称为通道。为了防止干扰，使用保护带隔离通道。计算机控制工程第一节数据通信基础知识FDM计算机控制工程第一节数据通信基础知识2、时分多路复用（TDM）时分多路复用FDM方案利用每个信号在时间上的交叉，在一个传输通路上传输多个数字信号，这种交叉可以为位、字节、或块级别的。计算机控制工程数据传输介质是信息传送载体，即通信线路或物理通道。网络通信常用介质：架空明线，双绞线，同轴电缆、光纤通信缆、无线通信和卫星通信。介质特性包括：数据传输介质特性一第二节数据传输介质▶物理特性：传输介质的物理特征；▶传输特性：传输信号调制技术、传输容量及频带；▶地理范围：无中间设备无失真传送最大距离；▶抗干扰性：噪声对传输信息的影响能力；▶价格：线路安装、维护等费用总和。计算机控制工程第二节数据传输介质1、磁介质缺点：时间延迟大；优点：通信容量大；例：8mm工业标准的磁带保存7GB信息，一个50cm×50cm×50cm箱子容纳1000盘；在美国联邦快运24h内可将这箱磁带送到任何地方；则传输带宽：56000Gb/86400s=6748Mb/s如果到达目的地为1h，则传输带宽超过15Gb/s。计算机控制工程2、架空明线：最早使用传输介质。早期长途电话线就是架空明线。缺点：通信容量小、易受外界干扰，线路损耗大；

优点：技术简单、价格便宜，目前仍广泛使用；第二节数据传输介质3、双绞线：双绞线由两根导线绞合而成，是最简单、经济的传输介质，将1对或多对双绞线安装在1个套筒中就构成了双绞线电缆。1对双绞线可以传输数字信号，也可以传输模拟信号。安装方便、可靠性好，抗干扰能力强，特别适用短距离的传输，特别适用于局域网中的通信。计算机控制工程内导体芯线绝缘内屏蔽外屏蔽外套第二节数据传输介质计算机控制工程非屏蔽双绞线：由多对双绞线和一个塑料外皮构成，国际电气工业协会（EIA）为双绞线定义了5种不同质量级别（1～5类），计算机常用第3、4、5类。其中第5类双绞线由于增加了缠绕密度和高质量的材料，极大地改善了传输介质的特性可以用于高速网络。最新技术可以在100m的距离内实现100Mbps的数据传输率。第二节数据传输介质屏蔽双绞线：在绞线与塑料封套间有一层铝箔包着双绞线。屏蔽双绞线的传输速率在100m内可达到500Mbps。普遍使用传输速率16Mbps，最大传输距离是几百米。计算机控制工程第二节数据传输介质屏蔽双绞线STP非屏蔽双绞线UTP铝箔屏蔽减少干扰和串音双绞线外无任何屏蔽层计算机控制工程4、同轴电缆第二节数据传输介质铜芯绝缘层外导体屏蔽层保护套同轴电缆由绕同一轴线的两个导体组成。电缆中央为一根单芯铜导线。同轴电缆具有很高的抗干扰性，通信容量大，适应范围较宽。典型基带电缆最大距离限制在几公里内，宽带电缆可达到几十公里。同轴电缆广泛应用于有线电视和某些局域网。计算机控制工程第二节数据传输介质5、光纤：计算机：70年代：100ns内执行一条指令90年代：1ns内执行一条指令每10年提高10倍通信：70年代：56kb/s(ARPANET)，出错率10－590年代：1Gb/s(现代光纤通信),出错率~0每10年提高100倍以上单CPU已经接近物理极限，光导纤维技术带宽完全超过50000Gb/s(50Tb/s)计算机控制工程第二节数据传输介质旧思维：奈奎斯特和香农关于铜线带宽有限理论；新思维：所有的计算机都是无可救药的慢，网络应

该不惜任何代价避免计算，不管浪费的带

宽有多少。光传输系统由三个部分组成：

光源；传输介质；检测器；计算机控制工程第二节数据传输介质单模和多模光纤多模光纤：不同光线在光纤内部以不同的反射角（光线入射角大于临界值角度）传播，每一束光线有一个不同的模式。单模光纤：光纤直径减小到一个光波波长大小的时，光在其中没有反射，而沿直线传播。计算机控制工程第二节数据传输介质6、电磁波谱电子运动时产生的可以自由传播的电磁波，在真空中传播速度相等，与频率无关。频率（f）：电磁波每妙振动次数，单位赫兹（Hz）波长（λ）：两个相邻的波峰或（波谷）之间距离。f,λ,c在真空中的基本关系是：

λf＝c计算机控制工程第二节数据传输介质LF:低频；MF：中频；HF：高频；VHF:甚高频；UHF：超高频；SHF：特高频；EHF：极高频；THF：巨高频；计算机控制工程第二节数据传输介质无线电波、微波、红外和可见光部分可通过调节振幅、频率或波的相位传输信息；紫外线、X射线和伽码射线频率更高，但是很难生成和调制，穿过建筑物传播性能不好，而且对生物有害。电磁波可运载的信息量与它的带宽有关。当前技术条件下，在较低频率下每赫兹编码几个比特来实现，但是在高频下，某些时候可以达到每赫兹40bit。计算机控制工程第二节数据传输介质波段越宽，数据传输速率越高；波长越小，数据传输速率越高；光纤波段：最具有吸引力！计算机控制工程第二节数据传输介质7、无线电传输无线电容易产生，传播很远，很容易穿过建筑物，而且无线电波是全方向传播。但是带宽较小。VLF、LF、MF波段，无线电沿地面传输，传输距离达到1000km。HF、VHF波段，地表电波被地球吸收，但利用电离层反射进行长距离通话。计算机控制工程第二节数据传输介质8、卫星传输卫星通信是一种较新的通信技术，它利用人造卫星作为中间站转发微波信号，实现各地之间的通信。一般来说，地面通信线路的成本随着距离的增加而增加，卫星通信成本则与距离无关，在远距离、通信面大的领域多选用卫星通信。由于卫星通信能覆盖1/3的地球表面，因此能方便的实现洲际之间的通信。优点：卫星通信还具有通信容量大、可靠性。计算机控制工程第二节数据传输介质9、微波传输微波沿直线传播，通信频率很高，两个带宽为2MHz的频率可容纳500条语音线路，用来传输数字信号，传输速率可达到几Mbps。由于微波沿直线传播，在地面传输距离有限，一般在40～60公里，当传输距离超出上述范围时，要设置中继站。微波通信也可与有线结合使用。优点：微波通信具有通信容量大，受外界干扰小、传输质量高、初建费用小等优点缺点：保密性差。计算机控制工程第二节数据传输介质10、红外线与毫米波传输无导向的红外线和毫米波广泛应用于短距离通信。具有相对方向性。如：电视遥控装置优点：安全性好，而且使用红外线系统不需要授

权，是室内无线网较好的候选对象。缺点：不能穿透坚实的物体。11、光波传输

计算机控制工程第二节数据传输介质通信介质性能比较：计算机控制工程传输介质的选择取决于：网络结构、通信容量、可靠性和价格。数据传输介质的选择二第二节数据传输介质1、双绞线价格便宜，但带宽受限制，对于低通信容量

要求的局域网来说，双绞线是最好选择；2、对大多数局域网来说，当连接设备较多且通信容量

较大时选择同轴电缆为宜；3、在高速数字通信网中，及通信质量的要求，应选用

光纤；4、移动环境应优先使用无线网络。计算机控制工程模拟数据在某个区间产生连续的值，如声音、视频、传感器压力、温度数据等；数字数据产生离散的值，如文本信息和整数。模拟数据通信和数字数据通信一第三节数据通信技术1、为实现长距离传输，模拟信号都包括放大器，对

于模拟数据可以允许许多位变形；对于数字信号

将产生错误；2、数字传输与信号内容有关，衰减会危及数据的完

整性；为获得更大传输距离，可使用中继器。计算机控制工程数据编码技术二第三节、数据通信技术数据：模拟数据、数字数据信号：模拟信号、数字信号信道：模拟信道、数字信道计算机控制工程话音移频,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调制第三节数据通信技术用数字信号承载数字或模拟数据——编码用模拟信号承载数字或模拟数据——调制计算机控制工程第三节数据通信技术编码与解码调制与解调计算机控制工程1、数字数据，模拟信号第三节数据通信技术模拟信号发送的基础是一种称之为载波信号的连续的频率恒定的信号。通过调制振幅、频率、相位、或者这些载波特性的组合来对数字数据进行编码，由此产生对数字数据的模拟信号进行调制的三种基本形式：■幅移键控法（Amplitude－ShiftKeying）■频移键控法（Frequency－ShiftKeying）■相移键控法（Phase－ShiftKeying）基本原理：用数字信号对载波的不同参量进行调制。载波S(t)=Acos(t+)

计算机控制工程1）幅移键控法（Amplitude－ShiftKeying）第三节数据通信技术用载波频率的两个不同的振幅表示两个二进制值。用振幅恒定载波的存在来表示一个二进制位，而另一个二进制数字用载波的不存在表示。ASK方式易受增益变换的影响，是一种效率相当低的调制技术，在音频线路上，通常只能达到1200bps。计算机控制工程2）频移键控法（Frequence－ShiftKeying）第三节数据通信技术用载波频率附近的两个不同频率来表示两个二进制值。FSK方式与ASK相比不易受干扰的影响，在音频线路上通常达到1200bps，同时还适用高频无线电传输。计算机控制工程3）相移键控法（Phase－ShiftKeying）第三节数据通信技术PSK利用载波信号的相位移动来表示：PSK方式具有较强的抗干扰能力，而且比FSK更为有效，在音频线路上，传输速率可达到9600bps。计算机控制工程第三节数据通信技术问题：Nyquist定理说明为了获得更高的速度，仅靠增加采样频率是不够的，如何能够在有限带宽的情况下，获得更高的传输速率？解决方式：如何能够从每个样本中得到更多比特，采用先进的调制方式增加每次采样携带的比特数，即增加V。在实际中，大多数调制解调器每秒采样2400次，以下以此为例说明：计算机控制工程第三节数据通信技术概念回顾：带宽，波特率，样本，位速率：带宽（Bandwidth）：Thebandwidthofamediumistherangeoffrequenciesthatpassthroughitwithminimumattenuation.Itisaphysicalpropertyofthemedium(usuallyfrom0tosomemaximumfrequency)andmeasuredinHz.波特（Bandwidth）、样本（Symbol）：Thebaudrateisthenumberofsamples/secmade.Eachsamplesendsonepieceofinformation,thatis,onesymbol.Thebaudrateandsymbolratearethusthesame.计算机控制工程第三节数据通信技术位速率（bitrate）：Thebitrateistheamountofinformationsentoverthechannelandisequaltothenumberofsymbols/sectimesthenumberofbits/symbol.先进的调制技术主要目的就是在一个Symbol中能够同时传输多个比特。计算机控制工程第三节数据通信技术正交相移键控QPSK已知：波特率为2400每波特包含2位；位速率＝2400×2＝4800bps；计算机控制工程第三节数据通信技术已知：波特率为2400每波特包含4位；位速率＝2400×4＝9600bps；积分调幅(QAM-16)计算机控制工程第三节数据通信技术已知：波特率为2400每波特包含6位；位速率＝2400×6＝14400bps；积分调幅(QAM-64)计算机控制工程第三节数据通信技术星座模型：每一种高速调制解调器都有自己的星座模型，并且仅仅能够和使用同样标准的调制解调器会话。星座模型中点很多（如QAM-64），在检测的振幅和相位中即使只是有一点噪声都可能导致错误，对于QAM来说，就可能产生6个的错误，为了降低错误的可能性，调制解调器都增加一个校验位，对点进行仔细编码以尽可能检测出错误。－－－格子架编码。计算机控制工程第三节数据通信技术QAM-128，V32bisfor14,400bps计算机控制工程2、数字数据，数字信号第三节数据通信技术对于传输数字信号来说，有三种编码方法：不归零制NRZ（Non－ReturntoZero）；曼彻斯特编码；差动曼彻斯特编码1）不归零制NRZ缺点：难以决定一位结束和一位开始；存在直流分量计算机控制工程第三节数据通信技术2）曼彻斯特编码曼彻斯特编码常用于局部网络传输，在其编码方式中，每一位的中间有一个跳变，从高到低跳变为1，从低到高表示为0，位中间的跳变既作为时钟，又作为数据。计算机控制工程第三节数据通信技术3）差动曼彻斯特编码位中间的跳变仅提供时钟定时，用每位周期开始时有无跳变表示编码。两种曼彻斯特编码时钟、数据均包含在信号数据流中，也称为自同步编码。计算机控制工程第三节数据通信技术三种编码比较计算机控制工程3、模拟数据，数字信号第三节数据通信技术利用数字信号对模拟数据进行编码的最常见例子是脉冲代码调制PCM。PCM常用于对声音信号进行编码，是以采样定理为基础的：如果在规定的时间间隔内，以高于两倍最高有效信号频率的速率对信号f(t)进行采样的话，那么这些采样值包含了原始信号的全部信息，利用低通滤波器可以从这些采样中重新构造出函数f(t)。例：声音数据限于4000Hz以下频率；那么每秒钟8000次采样可以满足完整的声音信号特征计算机控制工程第三节数据通信技术要转换的模拟数据主要是电话语音信号语音信号要在数字线路上传输，必须将语音信号转换成数字信号。这需要经过三个步骤：采样：按一定间隔对语音信号进行采样量化：对每个样本舍入到量化级别上编码：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,PulseCodedModulation)计算机控制工程第三节数据通信技术话音信道带宽<4kHz采样时钟频率：8kHz(>2倍话音最大频率)量化级数：256级(用8位二进制码表示)数据率：8000次/s*8bit=64kbit/s每路PCM信号的速率=64000bit/s计算机控制工程PCM举例：第三节数据通信技术计算机控制工程◆什么是交换？交换就是按某种方式动态地分配传输线路资源例如，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。◆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、报文交换、分组交换第四节数据交换技术计算机控制工程第四节数据交换技术BDCAEF通信线路中的交换技术计算机控制工程线路交换（CircuitSwitching）一第四节数据交换技术线路交换是通过网络中的节点在两个站之间建立一条专用的通信线路。如电话系统。1、线路建立：在传输任意数据之前，都必须建立端到

端的线路。2、数据传送：建立物理连接后就可进行数据传送，数

据可以数字或模拟的，连接一般为双向。3、线路拆除：传送周期结束后，必须结束连接，释放

专用资源；线路交换可能效率很低，通道容量在连接期间是专用的，即使是没有数据发送。计算机控制工程第四节数据交换技术交换设备在通信双方找出一条实际的物理线路的过程。特点：数据传输前需要建立一条端到端的通路。—“面向连接的”过程：建立连接→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线路，线路利用率低；无纠错机制；建立连接后，传输延迟小。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%。计算机控制工程报文交换（MessageSwitching）二第四节数据交换技术报文交换不需要在两个站之间建立一条专用通路，可以把一个目的地址附加在报文上，然后报文从网络的节点到另一个节点传送。在每个节点中，接受整个报文，暂存这个报文，然后发送到下一个站点，属于存储－转发（Store－and－forward）的方式。报文交换节点通常为一台通用小型计算机，它具有足够的存储容量来缓冲进入的报文，一个报文的每个节点延迟时间等于接受报文所有位所需时间加上等于等待时机重传到下一节点所需要的排队延迟时间。计算机控制工程第四节数据交换技术这种方法比起线路交换有如下优点：1、线路利用率高；2、不需要同时使用发送器和接收器来传输数据；3、报文交换系统可以把一个报文发送到多个目的地；4、能够建立报文的优先级；5、报文交换网可以进行速度和代码的转换。缺点：不能满足实时或交互式的通信要求计算机控制工程分组交换（PacketSwitching）三第四节数据交换技术分组交换结合报文交换和线路交换的优点，而减少两者的缺点。分组交换与报文交换的主要差别在于：在分组交换网络中，要限制传输数据单位的长度；报文交换系统适应于更大的报文；另外，分组通常不归档，分组拷贝仅仅为了纠正错误。把数据单位的最大长度限制在较小的长度内，可以使性能有显著增长。分组交换可以提高整体网络的利用率。分组交换有：数据报和虚电路两种方式。计算机控制工程第四节数据交换技术1、数据报（datagram)方式每个分组独立处理；具有同样目的地址的分组不一定遵循同样的路径，到达目的站后，在将其按顺序组装。2、虚电路（virtualcircuit)方式在发送任何分组之间，需要建立一条逻辑连接。与数据报区别在于各节点不需要为每个分组作路径选择判断，解除了站的不必要的通信处理负担。计算机控制工程第四节数据交换技术优点：■对转发结点的存储要求较低，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。计算机控制工程报文ABCD排队延迟报文交换呼叫请求呼叫应答数据ABCD处理

延迟线路交换分组1分组2分组3ABCD分组交换分组4t第四节数据交换技术各种交换技术的比较四计算机控制工程第四节数据交换技术不同交换技术适用于不同的场合：1、对于交互式通信来说，报文交换是不合适的；2、对于较轻负载，线路交换是合适的；