第2章 数据通信基础知识

第二章数据通信基础知识cwswork@163.com2．1数据通信的理论基础通信广义上来说，采用任何方法通过任何介质将信息从一地传送到另一地都可称为通信；通信的目的是单双向传递信息。数据通信指在两点或多点之间以二进制形式进行信息传输与交换的过程。数据通信有时也称为计算机通信，计算机网络涉及到计算机科学和数据通信两个领域；05二月2023韩山师范学院陶瓷学院22.1.1数据通信的基本概念1、信息、数据和信号信息：信息是数据的内涵，是含有一定含义的数据，或者说我们人类可以直接理解的内容；数据：数据是信息的载体；数据把信息进行转化以便于保存和处理，广义的数据是指在网络中存储、处理和传输的二进制数字编码；信息有意义而数据没意义。05二月2023韩山师范学院陶瓷学院32.1.1数据通信的基本概念1、信息、数据和信号数据可分为模拟数据和数字数据两种：模拟数据在时间上和幅度取值上都是连续的，其电平随时间连续变化；如语音是典型的模拟数据；数字数据在时间上是离散的，在幅值上是经过量化的；计算机中使用数字数据；数字计算机的电路中只有高低两种电平状态，分别表示二进制数字的“1”和“0”。05二月2023韩山师范学院陶瓷学院42.1.1数据通信的基本概念1、信息、数据和信号信号是携带某种信息的具有不同形式或特性的传输介质，是消息的载体；数据在发送前要把它转换成某种物理信号，用它的特征参数表示要传输的数据；如电信号、电磁信号、光信号、脉冲信号等就是携带某种信息的具有不同形式的传输介质；根据信号参量取值的不同，可分为数字信号和模拟信号。05二月2023韩山师范学院陶瓷学院52.1.1数据通信的基本概念1、信息、数据和信号模拟信号（连续信号）和数字信号（离散信号）模拟信号是指在某个区间连续变化的物理量，是随时间连续变化的电流、电压或电磁波；数字信号是指在某个区间不连续变化的物理量，是一系列离散的电脉冲；以上两者是可以相互转化的；05二月2023韩山师范学院陶瓷学院62.1.1数据通信的基本概念模拟数据和数字数据的表示模拟数据和数字数据都可以用模拟信号或数字信号来表示无论信源产生的是模拟数据还是数字数据，在传输过程中都可以用适合于信道传输的某种信号形式来传输；1）模拟数据可以用模拟信号来表示。模拟数据是时间的函数，并占有一定的频率范围，即频带。这种数据可以直接用占有相同频带的电信号，即对应的模拟信号来表示。模拟电话通信是它的一个应用模型；2）数字数据可以用模拟信号来表示。如Modem可以把数字数据调制成模拟信号；也可以把模拟信号解调成数字数据。用Modem拨号上网是它的一个应用模型；2.1.1数据通信的基本概念模拟数据和数字数据的表示3）模拟数据也可以用数字信号来表示。对于声音数据来说，完成模拟数据和数字信号转换功能的设施是编码解码器CODEC。它将直接表示声音数据的模拟信号，编码转换成二进制流近似表示的数字信号;而在线路另一端的CODEC,则将二进制流码恢复成原来的模拟数据。数字电话通信是它的一个应用模型；4）数字数据可以用数字信号来表示。数字数据可直接用二进制数字脉冲信号来表示，但为了改善其传播特性，一般先要对二进制数据进行编码。数字数据专线网DDN网络通信是它的一个应用模型；2.1.1数据通信的基本概念2、信道信道是信号传输的通道，包括通信设备和传输媒体；（1）物理信道和逻辑信道：物理信道是指用于传送信号或数据的物理通路，它是由传输信道和信号端口设备组成的信号通道；逻辑信道是在网络信道上建立起来的对应一条或多条的信号通道，但是在信号收、发点之间实际上并不存在一条物理上的传输介质。05二月2023韩山师范学院陶瓷学院92.1.1数据通信的基本概念2、信道（2）模拟信道和数字信道

模拟信道是使用模拟信号传输数据的物理信道；数字信道是使用数字信号传输数据的物理信道；05二月2023韩山师范学院陶瓷学院102.1.1数据通信的基本概念3、码元是信号的编码单位，在数字信号中是每一位的通称；数字信号有多进制和二进制之分，所以码元即可用二进制表示，也可以用其它进制的数表示。一个码元携带的信息量由码元取的离散值个数决定；若码元取0和1两个离散值（二进制），则一个码元携带1比特（bit）的信息。若码元可取4个离散值（四进制），则一个码元携带2比特信息。一般的，一个码元携带的信息量n（比特）与码元取的离散值个数N具有以下关系：n=

log2N因此，N进制的一个码元可以用个log2N二进制码元去表示；05二月2023韩山师范学院陶瓷学院114、调制解调器Modem调制器和解调器合在一起的总称，使数字数据能在模拟信号传输线上传输的转换接口。它是一个将数字信号调制到模拟载波信号上进行传输，并解调收到的模拟信号以得到数字信息的电子设备；调制：将数字信号变换成模拟信号的过程；解调：将模拟信号变换成数字信号的过程；2.1.1数据通信的基本概念05二月2023韩山师范学院陶瓷学院12信源（信宿）调制解调器信宿（信源）调制解调器模拟信道数字信号模拟信号模拟信号数字信号2.1.1数据通信的基本概念5、基带传输、宽带传输与频带传输（1）基带传输指在通信电缆上原封不动地传输由计算机或终端产生的0或1数字脉冲信号；在某些有线信道中，特别是传输距离不大远的情况下，数字基带信号可以直接传送，称之为数字信号的基带传输；（2）频带传输就是将原有信号变换（调制）成具有较高频率范围的频带信号的传输；在发送和接受端需要安装调制解调器；频带使得数字信号可以在模拟信道上传输，而且可实现多路复用，提高信道利用率。05二月2023韩山师范学院陶瓷学院132.1.1数据通信的基本概念5、基带传输、宽带传输与频带传输（3）宽带传输指传输介质的频带宽度较宽的信息传输，一般将信道分成多个子信道，分别传送音频、视频和数字信号等；宽带传输是传输模拟信号，数据传输速率范围为0～400Mb/s，而通常使用的传输速率是5Mb/s～10Mb/s。05二月2023韩山师范学院陶瓷学院142.1.1数据通信的基本概念5、基带传输、宽带传输与频带传输（3）宽带传输与基带传输相比，宽带传输有以下优点：能在一个信道中传输声音、图像和数据信息，使系统具有多种用途；一条宽带信道能划分为多条逻辑基带信道，实现多路复用，因此信道的容量大大增加；宽带传输的距离比基带远，因为基带传输直接传送数字信号，传输的速率越高，能够传输的距离越短。05二月2023韩山师范学院陶瓷学院152.1.1数据通信的基本概念6、串行传输和并行传输（1）串行传输指一位一位地传送数据，从发送端到接收端只要一根传输线即可；优点是节省设备、降低费用，缺点是传输速度慢；计算机网络中多采用这种方式。（2）并行传输一次可以传送一个字节(8位)，发端到接收端用8根线；计算机系统内部多采用这种方式。并行方式用于近距离通信，串行方式用于距离较远的通信。05二月2023韩山师范学院陶瓷学院162.1.1数据通信的基本概念6、串行传输和并行传输05二月2023韩山师范学院陶瓷学院172.1.1数据通信的基本概念7、异步传输与同步传输（1）同步传输一种以数据块（报文或分组）为单位进行传输的方式，数据块与数据块之间的时间间隔是固定的，必须严格地规定它们的时间关系；计算机网络中多采用这种传输方式。（2）异步传输传输的数据以字符为单位，而且字符间的发送时间是异步的。一个常见的例子是计算机键盘与主机的通信。05二月2023韩山师范学院陶瓷学院182.1.1数据通信的基本概念8、字符编码在信道上传输的数据是以二进制的形式出现的，如何组合0和1这两个码元，使之代表不同的数据和信息叫做字符编码；计算机中常用的字符编码有ASCII码（美国标准信息交换码）和EBCDIC码（扩展的BCD交换码）；05二月2023韩山师范学院陶瓷学院192.1.2数据通信系统的模型图2-2数据通信系统的模型05二月2023韩山师范学院陶瓷学院202.1.2数据通信系统的模型1、数据通信系统的组成（1）数据终端设备（DTE）即数据的生成者和使用者，它根据协议控制双方的通信；常见的是网络中的微机，或者专用的数据输出设备（如打印机）；（2）通信控制器它的功能除进行通信状态的连接、监控和拆除等操作外，还可接收来自多个数据终端设备的信息，并转换信息格式；如微机内部的异步收发传输器（UART）、网卡等；05二月2023韩山师范学院陶瓷学院212.1.2数据通信系统的模型1、数据通信系统的组成（3）通信信道是信息在信号变换器之间传输的通道；如电话线路等模拟通信信道、专用数据通信信道、宽带电路（CATV）、光纤等；（4）信号变换器它的功能是把通信控制器提供的数据转换成适合通信信道要求的信号形式，如调制解调器；数据通信设备（简称DCE）：信号变换器和其他的网络通信设备的统称；DCT是用户设备入网的连接点；05二月2023韩山师范学院陶瓷学院222.1.2数据通信系统的模型2、数据通信的方向（1）单工通信：传送的信息始终是一个方向的通信；如听广播，看电视，打印机。05二月2023韩山师范学院陶瓷学院232.1.2数据通信系统的模型2、数据通信的方向（2）半双工通信：信息流可以在两个方向上传输，但同一时刻只限于一个方向；通信双方都具备发生和接受装置，如对讲机的通信。05二月2023韩山师范学院陶瓷学院242.1.2数据通信系统的模型2、数据通信的方向（3）全双工通信：通信可以作双向的通信；目前的网卡一般都支持全双工；05二月2023韩山师范学院陶瓷学院252.1.3数据通信的基本方式1、模拟数据通信与数字数据通信（1）模拟数据通信 用来传输模拟数据或数字数据对应的模拟信号；使用公用电话线路来传输语音或计算机数字数据对应的模拟信号；使用公共有线电视网来传输视频和计算机数字数据对应的模拟信号；而微波与卫星通信传输也可以是模拟数据或数字数据对应的模拟信号。05二月2023韩山师范学院陶瓷学院262.1.2数据通信系统的模型（a）模拟数据通信——模拟数据在模拟信道上传输为了实现长距离的传输，模拟传输系统使用放大器来增强信号的能量，但同时也放大了信号中的噪声分量；05二月2023韩山师范学院陶瓷学院272.1.2数据通信系统的模型（b）模拟数据通信——数字数据在模拟信道上传输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05二月2023韩山师范学院陶瓷学院282.1.3数据通信的基本方式1、模拟数据通信与数字数据通信（2）数字数据通信指直接利用数字传输技术在数字设备之间传输数字数据或模拟数据对应的数字信号；由于计算机使用二进制数字信号，因而计算机与其外部设备之间，以及计算机局域网、城域网大多直接采用数字数据通信；目前北美采用的24路PCM脉码调制(速率为1.544Mpbs)，以及欧洲和我国采用的30路PCM脉码调制(速率为2.048Mbps)电话系统均是数字数据通信系统；脉码调制是对模拟信号进行处理、量化、编码后转换为数字信号的一种调制方式。2.1.3数据通信的基本方式（2）数字数据通信为提高信号的抗干扰能力，并且便于接收端信号同步，数据必须经过适当的编码后才能传输；在数字传输系统中，每个端点必须通过编码解码器(Codec)实现数据编码。05二月2023韩山师范学院陶瓷学院302.1.3数据通信的基本方式1、模拟数据通信与数字数据通信对比（1）模拟数据通信长距离传输时，需用放大器增加信号中的能量。虽克服了衰减，但增加了噪声。放大器只是单纯的信号放大；（2）数字数据通信长距离传输时，需用中继器增加信号中的能量。这样既克服了衰减，又克服了噪声。中继器的功能是对接收信号进行再生和发送，从而增加信号传输的距离；05二月2023韩山师范学院陶瓷学院312.1.3数据通信的基本方式数字数据通信的优点1）来自声音、视频和其他数据源的各类数据均可统一为数字信号的形式，并通过数字通信系统传输；2）以数据帧为单位传输数据，并通过检错编码和重发数据帧来发现与纠正通信错误，从而有效保证通信的可靠性；3）在长距离数字通信中可通过中继器放大和整形来保证数字信号的完整及不累积噪音；4）使用加密技术可有效增强通信的安全性；5）数字技术比模拟技术发展更快，数字设备很容易通过集成电路来实现，并与计算机相结合，而由于超大规模集成电路技术的迅速发展，数字设备的体积与成本的下降速度大大超过模拟设备，性能/价格比高；6）多路光纤技术的发展大大提高了数字通信的效率。05二月2023韩山师范学院陶瓷学院322.1.3数据通信的基本方式2、数据通信的主要技术指标（1）带宽在模拟通信中，我们常用带宽表示信道传输信息的能力，带宽即传输信号的最高频率与最低频率之差；理论上，模拟信道的带宽越大，信道的极限传输速率越高；在数字数据传输中，带宽表示数字信道传输的最大数字速率，单位b/s——等同于“数据传输速率/比特率”有时需要根据上下文来区分它的不同意义，在计算机网络领域中，通常指的是为第二种。05二月2023韩山师范学院陶瓷学院332.1.3数据通信的基本方式2、数据通信的主要技术指标（2）信号传输速率指通信线上传输信息的速度，即单位时间内所传输的数据量多少，是描述数据传输系统的重要技术指标之一；有两种表示方法：比特率（数据传输速率）；波特率（码元速率，调制传输速率）；05二月2023韩山师范学院陶瓷学院342.1.3数据通信的基本方式2、数据通信的主要技术指标比特率又称数据传输速率；是编码前的数字数据在单位时间内传输二进制比特数，单位是比特/秒（bit/second，b/s，bps），还有千比特数每秒（Kbps），兆比特数每秒（Mbps）；05二月2023韩山师范学院陶瓷学院352.1.3数据通信的基本方式2、数据通信的主要技术指标波特率又称码元速率、调制传输速率；是数字数据经线路编码（调制）后在信道上的传输速率，也就是单位时间内传输的码元个数，单位是波特（band）；比特率（S）与波特率（B）关系关系：S=Blog2N(N是一个脉冲信号表示的有效状态，或者说码元表示的进制)05二月2023韩山师范学院陶瓷学院362.1.3数据通信的基本方式2、数据通信的主要技术指标（3）误码率和误比特率误码率指传输的码元被传错的概率。误码率(Pc)=传错码元数/传输总码元数误比特率又称比特误码率，是传输的比特被传错的概率；误比特率(Pb)=传错比特数/传输总比特数两种都是最常用的数据通信传输质量指标，是衡量系统可靠性的指标；05二月2023韩山师范学院陶瓷学院372.2数据信息的调制与编码调制与解调调制：是把数字数据或模拟数据转换成电话线上传输的模拟信号的过程；解调：是调制的反变换；数据接收端对传输的信号进行解调，变换成原来的形式。编码与解码编码：是将模拟数据或数字数据变换为数字信号的过程；解码/译码：是编码的反过程；在接收端，数字信号通过译码变换成原来的形式。05二月2023韩山师范学院陶瓷学院382.2数据信息的调制与编码四种数据的调制和编码方法：1）模拟数据的模拟调制；2）数字数据的模拟调制；3）数字数据的数字编码；4）模拟数据的数字编码；05二月2023韩山师范学院陶瓷学院392.2.1模拟数据的模拟调制模拟数据的模拟调制方式利用一个固定频率的正弦波作载波信号，以要传送的模拟信号作为调制信号，让载波信号的某种物理特性（如振幅、频率或相位）按照该控制信号发生相应的变化。基于载波信号的三大要素，传统的调制方式大致有三种：幅度调制（AM）频率调制（FM）相位调制（PM）05二月2023韩山师范学院陶瓷学院401、幅度调制（AM）载波的幅度会随着原始模拟数据的幅度作线性变化，载波的幅度在整个调制过程中变动；基带信号是原始的电信号，一般是指基本的信号波形，在数字通信调制技术中则指相应的电脉冲。2.2.1模拟数据的模拟调制05二月2023韩山师范学院陶瓷学院412.2.1模拟数据的模拟调制2、频率调制（FM）高频载波的频率会随着始模拟信号的频率变化而变化；05二月2023韩山师范学院陶瓷学院422.2.2数字数据的模拟调制数字数据的模拟调制方式利用一个固定频率的正弦波作载波信号，以要传送的数字信号作为控制信号，让载波信号的某种物理特性（如振幅、频率或相位）按照该控制信号发生相应的变化。基于载波信号的三大要素，传统的调制方式大致有三种：幅度键控法（ASK）频率键控法（FSK）相移键控法（PSK）05二月2023韩山师范学院陶瓷学院432.2.2数字数据的模拟调制1、幅度键控法（ASK）用数字的基带信号控制正弦载波信号的振幅；通常用载波的两个不同的幅度来表示两个二进制值；05二月2023韩山师范学院陶瓷学院44（b）数字信号（a）正弦载波2.2.2数字数据的模拟调制2、频移键控法（FSK）用数字基带信号控制正弦载波信号的频率；通常用载波的两个不同的频率来表示两个二进制值；（b）数字信号（a）正弦载波05二月2023韩山师范学院陶瓷学院452.2.2数字数据的模拟调制3、相移键控法（PSK）用数字基带信号控制正弦载波信号的相位；（1）绝对相移键控（APSK）利用正弦载波的不同相位直接表示数字；05二月2023韩山师范学院陶瓷学院462.2.2数字数据的模拟调制3、相移键控法（PSK）用数字基带信号控制正弦载波信号的相位；（2）相对相移键控（DPSK）是利用前后码元信号相位的相对变化表示数字信息；05二月2023韩山师范学院陶瓷学院472.2.3数字数据的数字编码数字数据的数字编码为了提高信号抗干扰能力，并且便于信号接收同步，在数字信道中传输计算机数据时，要对计算机中的数字信号重新编码进行基带传输；数字数据的数字编码是如何把数字数据用物理信号（如电信号）的波形表示；最常见的编码方案：不归零码归零码曼彻斯特码05二月2023韩山师范学院陶瓷学院482.2.3数字数据的数字编码1、不归零码（1）单极性不归零码（NRZ）该码在每一码元时间间隔内，用高电平和低电平（常为零电平）分别表示二进制数据的1和0；适合近距离信号传输；05二月2023韩山师范学院陶瓷学院492.2.3数字数据的数字编码1、不归零码（1）双极性不归零码（BNRZ）该码在每一码元时间间隔内，用正电平和负电平分别表示二进制数据的1和0，正的幅值和负的幅值相等；抗干扰能力强，适合有线信号传输；05二月2023韩山师范学院陶瓷学院502.2.3数字数据的数字编码1、不归零码存在的严重缺点：无定时功能：当出现多个连续的“0”或“1”时，不容易区分码元之间的界限，也不能给接收端提供足够的定时信息，提取定时时钟不方便；存在直流分量：电信号的直流分量会造成传输电路的电压漂移，导致信号的畸变，影响传输线路的正常工作。05二月2023韩山师范学院陶瓷学院512.2.3数字数据的数字编码2、归零码（1）单极性归零码（RZ）是指它的电脉冲宽度比码元周期Ts窄，当发1时，只在码元周期Ts内持续一段时间的高电平后降为零电平，其余时间内则为零电平脉冲窄，有利于减少码元间波形的干扰，并且码元能量也小，减少输出信噪；码元间隔明显，有利于同步时钟提取；常常用作其他码型提取同步信号时的过渡码型；05二月2023韩山师范学院陶瓷学院522.2.3数字数据的数字编码2、归零码（2）双极性归零码（BRZ）是双极性的归零波形，在每一码元周期Ts内，当发1时，发出正的窄脉冲；当发0时，发负的窄脉冲；特点与单极性归零码基本相同，主要缺点是没有检错功能；05二月2023韩山师范学院陶瓷学院532.2.3数字数据的数字编码2、归零码（3）交替双极性归零码在发1时发一窄脉冲，且脉冲的极性总是交替的（即如果发前一个1时是正脉冲，则发后一个l时是负脉冲）；而发0时不发脉冲；05二月2023韩山师范学院陶瓷学院542.2.3数字数据的数字编码2、归零码此编码方案虽然提供了一定的自定时功能，但当出现长串“0”时将丢失定时信息；主要的缺点：包含直流分量；定时功能不完善；05二月2023韩山师范学院陶瓷学院552.2.3数字数据的数字编码3、曼彻斯特码（双极码）当发1时，在码元的中间时刻电平从高向低跃变；当发0时，在码元的中间时刻电平从低向高跃变；特点：每一位的中间有一跳变，位中间的跳变既作时钟信号，又作数据信号，属于自同步编码方式；常用于局域网传输，编码简单，但占用的带宽较宽；05二月2023韩山师范学院陶瓷学院562.2.3数字数据的数字编码4、差分曼彻斯特码在每一码元周期内，无论发1或发0，在每一位的中间都有一个电平的跃变；但发1时，码元周期开始时刻不跃变（即与前一码元周期相位相反）；发0时，码元周期开始时刻就跃变（即与前一码元周期相位相同；特点：差分曼切斯特编码比曼切斯特编码的变化要少，因此更适合与传输高速的信息，被广泛用于宽带高速网中。05二月2023韩山师范学院陶瓷学院572.2.3数字数据的数字编码曼彻斯特码与差分曼彻斯特码特点：每一位的中间有一跳变，位中间的跳变既作时钟信号，又作数据信号，属于自同步编码方式；是正负电平各占一半，所以无直流分量；“00”和“11”为禁用码组，具有一定的检错功能；然而，由于每一个码元都被调成两个电平，所以这两种编码的效率仅可达到50%左右；这无疑对信道的带宽提出了更高的要求，所以实现起来成本更高；但由于其良好的抗噪特征和自定时能力，在局域网中被广泛使用。05二月2023韩山师范学院陶瓷学院58补充：模拟数据的数字编码脉冲编码调制(PCM)是模拟数据的数字信号编码最常用的方法；信号数字化的转换过程可包括采样、量化和编码三个步骤；05二月2023韩山师范学院陶瓷学院592.2.4模拟数据的数字编码脉冲编码调制（PCM）（1）采样：根据采样频率，隔一定的时间间隔采集模拟信号的值，得到一系列模拟值；05二月2023韩山师范学院陶瓷学院602.2.4模拟数据的数字编码脉冲编码调制（PCM）（2）量化：将采样得到的模拟值按一定的量化级（本例采用16级）进行“取整”，得到一系列离散值；05二月2023韩山师范学院陶瓷学院612.2.4模拟数据的数字编码脉冲编码调制（PCM）（3）编码：将量化后的离散值数字化，得到一系列二进制值；然后将二进制值进行编码，得到数字信号；05二月2023韩山师范学院陶瓷学院622.3.1异步方式异步方式又称起止同步方式。它的数据传输以字符为基本单位，一个字符一般是8比特长；发送方可以在任何时刻发送字符，而接收方从不知道字符会在什么时候到达，也就是说发送时间间隔不定；特点：实现简单，每个字符都为该字符的位同步提供了时间基准，对线路和收发器要求低；缺点是线路效率低；05二月2023韩山师范学院陶瓷学院632.3.2同步方式同步方式是一种以数据块为传输单位的数据传输方式，该方式下数据块与数据块之间的时间间隔是固定的，必须严格地规定它们的时间关系；同步式要求不管是否传输信息代码，每个比特位必须在收发两端始终保持同步，中间没有间断时间，即为比特位同步。常用于高速传输数据的系统中；05二月2023韩山师范学院陶瓷学院642.3数据的同步技术异步传输与同步传输区别1）异步传输是面向字符的传输，传输的单位是字符，而同步传输是面向比特的传输，传输的单位是数据桢；2）异步传输通过字符起止的开始和停止码抓住再同步的机会，而同步传输则是以数据帧中抽取同步信息；3）异步传输对时序的要求较低，同步传输往往通过特定的时钟线路协调时序；因为同步传输方式中发送方和接收方的时钟是统一的、字符与字符间的传输是同步无间隔的；异步传输方式并不要求发送方和接收方的时钟完全一样，字符与字符间的传输是异步的；4）异步传输相对于同步传输效率较低。2.4多路复用技术多路复用就是在数据通信系统中，允许两个或多个数据源共享同一个传输介质，就像每个数据源都有自己的信道一样。基本方法是在发送端将若干个彼此无关的信号合并为一个能在一个共用信道上传输的复合信号，在信号的接收端还能将复合信号分离出原来的若干个彼此无关的信号来；05二月2023韩山师范学院陶瓷学院662.4多路复用技术常见的多路复用技术频分多路复用（FDM）时分多路复用（TDM）统计时分多路复用（STDM）波分多路复用（WDM）码分多路复用（CDMA）05二月2023韩山师范学院陶瓷学院672.4.1频分多路复用(FDM)频分多路复用(FDM)频分多路复用是利用不同的频率使不同的信号同时传送而互不干扰；它是按照频率区分信号的方法，把传输频带分成若干个较窄的频带，每个窄频带构成一个子通道，每个子通道独立地传输一路信息。05二月2023韩山师范学院陶瓷学院682.4.1频分多路复用(FDM)频分多路复用(FDM)FDM技术适合模拟信号；如电话系统：每路电话信号的带宽300~3400Hz，标准带宽通道是4000Hz；而双绞线电缆可用带宽是100kHz，可采用FDM技术传输多达24路电话信号。05二月2023韩山师范学院陶瓷学院692.4.2时分多路复用(TDM)时分多路复用(TDM)时分多路复用是利用不同的时隙使不同的信号同时传送而互不干扰；又称为同步时分复用；它采用固定时间片分配方式，即将传输信号的时间按特定长度连续地划分成特定的时间段（一个复用帧），再将复用帧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，各路数字信号在每一时间段都顺序分配到一个时隙。05二月2023韩山师范学院陶瓷学院702.4.3统计时分多路复用统计时分多路复用（STDM）是一种更高效的TDM方法；它采用智能分配间隙方法，动态的按需要分配时隙，时隙位置和数据源没有固定的对应关系；异步时分多路复用技术，STDM是只有当某一路用户有数据要发送时才把时隙分配给它；当用户暂停发送数据时，则不给它分配时隙；05二月2023韩山师范学院陶瓷学院712.4.4波分多路复用波分多路复用（WDM）波分多路复用的原理同频分多路复用相似，它利用不同波长的光在一条光纤上同时传输多路信号，主要用于光纤通信；05二月2023韩山师范学院陶瓷学院722.5数据交换技术数据交换技术电路交换存储交换报文交换分组交换05二月2023韩山师范学院陶瓷学院732.5.1电路交换的工作原理电路交换又称为“线路交换”，是一种面向连接的服务类型；主要特点：要求在通信的双方之间建立一条实际的物理通路，并且在整个通信过程中，这条通路被独占。最普通的电路交换例子是电话系统；05二月2023韩山师范学院陶瓷学院742.5.1电路交换的工作原理1、电路交换的三个过程（1）电路建立：在传输任何数据之前，要先经过呼叫过程建立一条端到端的物理电路；（2）数据传输：电路交换连接建立以后，数据就可以从源节点发送到中间节点，再由中间节点交换到终端节点；（3）电路拆除：当数据传输完毕，由任何一方发出拆除请求，然后逐节拆除电路。05二月2023韩山师范学院陶瓷学院752.5.1电路交换的工作原理2、电路交换技术的特点优点：数据传输可靠、迅速，数据不会丢失，且保持原来的序列；缺点：在某些情况下，电路空闲时的信道容量被浪费，短时间数据传输时电路的建立和拆除得不偿失；特点：独占性，实时性好，电路交换设备简单；对于猝发式的通信，交换效率不高；它适用于远程批处理信息传输或系统间实时性要求高的大量数据传输的情况。05二月2023韩山师范学院陶瓷学院762.5数据交换技术存储交换所谓“存储交换”是指数据交换前，先通过缓冲存储器进行缓存，然后按队列进行处理；“存储交换”又分为“报文交换”（MessageSwitching）和“分组交换”（PacketSwitching）两种。05二月2023韩山师范学院陶瓷学院772.5.2报文交换的工作原理报文交换是以报文为单位的存储转发的转接方式，无需建立一条专用的传输线路；报文是站点一次性要发送的数据块，其长度不限且可变。05二月2023韩山师范学院陶瓷学院782.5.2报文交换的工作原理报文交换特点：“存储-转发”方式，不能满足实时通信要求；优点：电路利用率高（传输线路不专用），通信负载大时仍可以传输数据，可实现一对多传输；缺点：不满足实时性要求，中间节点必须具备很大的存储空间，由于“存储－转发”和排队增加了数据传输的延迟，报文可能被丢弃或不按顺序到达目的地；05二月2023韩山师范学院陶瓷学院792.5.3分组交换的工作原理

分组交换是以分组为单位的存储转发的转接方式，无需建立一条专用的传输线路；它将报文分成若干个分组，每个分组的长度有一个上限，有限长度的分组使得每个节点所需的存储能力降低了，分组可以存储到内存中，提高了交换速度；分组交换有虚电路分组交换和数据报分组交换两种。05二月2023韩山师范学院陶瓷学院802.5.3分组交换的工作原理1）虚电路分组交换原理与特点在数据传送之前必须通过虚呼叫设置一条虚电路（逻辑通路）；虚电路分组中的每个分组传输都使用同一条路径传输。05二月2023韩山师范学院陶瓷学院81电路非专用2.5.3分组交换的工作原理2）数据报分组交换原理与特点数据报分组的每个分组传输都是独立寻经，无虚电路建立；分组统称为数据报，数据报自身携带地址信息。05二月2023韩山师范学院陶瓷学院822.5数据交换技术各种数据交换技术的性能比较

1）电路交换在数据传输之前必须先设置一条在线路拆除(释放)之前，该通路由一对用户完全占用。完全的通路。2）报文交换报文从源点传送到目的地采用存储转发的方式，报文需要排队。3）分组交换分组交换方式和报文交换方式类似，但报文被分成分组传送，并规定了最大长度。05二月2023韩山师范学院陶瓷学院832.6差错控制技术差错控制差错控制是在数据通信过程中用于发现或纠正差错，把差错限制在尽可能小的允许范围内的方法和技术；减少误码率提高传输质量，一方面要提高线路和传输设备的性能和质量，另一方面是采取差错控制；差错的产生原因热噪声：信道固有的、持续存在的随机热噪声；冲击噪声：由外界特定的短暂原因所造成的冲击噪声；05二月2023韩山师范学院陶瓷学院852.6.1差错控制方法1、差错控制编码数据信息为在向信达发送前，按照某种关系附加上一对的冗余码，构成一个码字后再发送，这个过程称为差错控制编码过程；①检错码－－能自动发现差错的编码；②纠错码－－不仅能发现差错而且能自动纠正差错的编码2、差错的控制方法①自动请求重复ARQ——检错码②前向纠错FEC——纠错码05二月2023韩山师范学院陶瓷学院862.6.1

差错控制方法3、编码效率R=k/n=k/(k+r)式中：k为码字中的信息位位数，r为编码时外加冗余位位数，n为编码后的码字长度；R越大，编码效率越高。05二月2023韩山师范学院陶瓷学院872.6.2

奇偶校验法奇偶校验法是一种通过增加冗余位使得码字中“１”的个数为奇数或偶数的编码方法，它是一种检错法；

奇检验（偶检验）是在发送数据后附加一个校验位，校验位的取值必须使得包括数据和校验位中的“1”的个数是奇数（偶数），如：奇检验：10110100

-->

101101001

偶检验：10110001

-->

101100010

但奇偶校验只可以用来检查单个错误，所以它检错能力差，一般只用于通信要求较低的环境。05二月2023韩山师范学院陶瓷学院882.6.3

循环冗余校验循环冗余校验（CRC）CRC是局域网和广域网的数据链路层广泛采用的校验方法；在发送端产生一个循环冗余码，附加在信息位后面一起发送到接收端，接收端收到的信息按发送端形成循环冗余码同样的算法进行校验，若有错，需重发；——是一种检错法。05二月2023韩山师范学院陶瓷学院892.6.3

循环冗余校验1、CRC的工作方法①多项式码（CRC码）CRC码基本思想是任何一个二进制位串都可以用一个多项式来表示，多项式的系数只有0和1，n位长度的码C可以用一个n-1次多项式表示：C(x)=Cn-1xn-1+Cn