计算机网络 课件 高殿武 王昊 王登科等 第2章 数据通信基础

第2章数据通信基础

本章学习要求:

•掌握：数据通信的基本概念

•掌握：物理传输媒体（介质）

•掌握：数据编码与传输方式

•掌握：多路复用

•掌握：数据交换

•了解：物理层接口与协议

•掌握：差错控制

•掌握：数据链路控制协议

06/27/2013

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2.1数据通信的基本概念

•数据通信:

»依照通信协议，利用数据传输技术在两个通信

实体之间传递数据信息

①例如：计算机与计算机、计算机与终端之间

＞数据通信基本作用是完成两个实体间数据的交

换

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2.1.1数据通信系统模型

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2.1.1数据通信系统模型

(1)信源/信宿

(2)«:

＞信道是传输信号的通路，由传输线路及相应的

附属设备组成。同一条传输线路上可以有多个

信道。

(3)曼:

A它是所有干扰信号的总称

(4)信号转换器(变换器)：

»变换器的主要功能是在信源或信宿与信道之间

进行信号的变换。

①调制解调器(Modem)

0编码解码器(Codec)

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2.1.2数据通信系统的常用术语

1.信息、消息和信号

⑴筵:

A信息是人脑对客观物质的反映

(2)消息:

A消息是具有一定意义的语言、文字、图象、数

据等。

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（3）信号:

»信号是信息在传输过程中的表示形式，是用于传

输的电子、光或电磁编码

■模拟信号（也称为连续信号）：

4随时间连续变化的电流、电压或电磁波

4用模拟信号表示要传输的信息，是指利用

其某个参量（如幅度、频率或相位等）的

变化来表示数据

»模拟数据和数字数据

■数字信号（也称为离散信号）：

」一系列离散的电脉冲

心用数字信号表示要传输的信息，是指利用

其某一瞬间的状态来表示数据

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(4)信息、消息和信号三者之间的关系

A从消息中提取有用的信息，用信号去表示

A信号是信息的载体，是消息的内容和解释

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2.模拟信道和数字信道

•数据通信过程:

»发送方将要发送的数据转换成信号，并通过物

理信道传送到接收方的过程

•传输信道分为:

»模拟信道

A数字信道

•数据通信分为:

»模拟通信

»数字通信

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(1)模拟通信:

A模拟通信是指在模拟信道以模拟信号的形式来

传输数据

•①模拟信道传输模拟数据

•②模拟信道传输数字数据

»模拟通信在长距离传输时，需用放大器增加电

信号中的能量

一克服了衰减，但增加了噪声

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(2)数字通信:

＞数字通信是指在数字信道以数字信号的形式来

传输数据

•①数字信道传输模拟数据

•②数字信道传输数字数据

»数字通信在长距离传输时，需用中继器(重发

器)提取并重发数字信号

一既克服了衰减，又克服了噪声

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2.1.3信道的极限信息传输速率

1.码元传输速率

•码元传输速率简称传码率,又称符号速率、码元

速率、波特率、调制速率

A表示单位时间内（每秒）信道上实际传输码元

的个数，单位是波特（Baud）

•传输速率Rb与波特率RB之间的关系:

>Rb=RBlog2N

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2.信道容量

•信道容量即信道的最大数据传输速率，即信

道传输数据能力的极限。

(1)离散的信道容量

A奈奎斯特(Nyquist)在无噪声条件下的码

元速率极限值B与信道带宽H的关系为：

OB=2H(Baud)

»奈奎斯特公式即无噪声条件下的信道容量C

的公式为:

C=2Hlog2N(bps)

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(2)连续的信道容量

A1948年，香农(Shannon)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

限信息传输速率:、

C=Wlog21+:

7

0信噪比=101ogio(S/N)(dB)

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2.2物理传输媒体(介质)

•常用的传输介质分为有线传输介质和无线传输介

质两大类

>(1)有线传输介质

①有线传输介质主要有双绞线、同轴电缆和光

笠

>(2)无线传输介质

一主要有无线电波、微波、红外线、可见光

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2.2.1双绞线及其制作实例

1.双绞或

•双绞线是局域网中使用最广泛的传输介质

A分为非屏蔽双绞线(UTP)和屏蔽双绞线

(STP)两大类

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•双绞线特点：

＞价格比较便宜

»连接可靠性好

A布线施工和维护简单、，

»可提供高达1000Mbps的传输带宽等，可用于数

据、语音、视频等多媒体信息的传输

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•双绞线常见的有:

A3类线，5类线和超5类线,以及最新的6类线等

♦3类线：

4用于语音传输及最高传输速率为其此凶

的数据传输

4主要用于10BASE-T以太网

»5类线

O用于语音传输和最高传榆速率为1000Mbps的

数据传输

①主要用于100BA主-T和于00BASE-T以太网

»超5类线:

O主要用于千兆位以太网（1兆0M以太06/27/2013

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•目前，施工布线工程中最常使用的双绞线布线标

准有两个：

AT568A标准和T568B标准

•把水晶头（RJ-45头）有塑料弹簧片的一面向下，

有针脚的一方向上，使有针脚的一端指向远离自

己的方向，有方形孔的一端对着自己

A最左边的是第1脚,最右边的是第8脚

12345678IM2345678

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T568AT56SB

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•T568A标准从第1根~第8根线的颜色依次为：

A白绿、绿、白橙、蓝、白蓝、橙、白棕和棕。

•T568B标准从第1根~第8根线的颜色依次为：

A白橙、橙、白绿、蓝、白蓝、绿、白棕和棕。

•在网络施工接线时，可以随便选择一种标准

»一般同网络中所有网线制作采用同一标准，这

样比较规范

A在实际施工布线工程中使用T568B标准的比较多

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2.双绞线制作实例

•直通线(StraightCable):

»两端RJ-45头中的线序排列完全相同的双绞线，

称为直通线

A通常用于不同种设备之间的连接

■例如：计算机与交换机或HUB间的连接

•交叉线(CrossoverCable)

A两端线序标准不同的双绞线

»交叉线通常用于同种设备之间的连接

O例如用于HUB或交换机间的连接、计算机和

计算机之间的连接。

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做线步骤

(1)X

(2)

(3)

(4)

(5)压线

•视频演示

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2.2.2同轴电缆

•常用的同轴电缆有两大类：

A基带同轴电缆（用于局域网传输数字信号的

50Q的粗缆和50Q的细缆）

»宽带同轴电缆（用于宽带传输模拟信号的75Q

电缆）。

•普通双绞线可以传输低频与中频信号，同轴电缆

可以传输低频到特高频信号，光纤可以传输可见

光信号

•特点

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2.2.3光纤

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1.光纤的通信原理

•光纤通信的原理

»光纤是利用光的全反射原理传输光信号

•对于多芯的光纤，要正常通信，必须同时使用其

中的两芯

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2.光纤的分类

•单模光纤(SingleModeFiber)和多模光纤

(MultiModeFiber)

•跳变式光纤和渐变式光纤

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3.光纤的特点

(1)通信速度快

(2)传输距离长

(3)信号干扰小

(4)安全性较好

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4.光纤在网络中的应用

•光纤一般用于距离较远或者对带宽要求很高的情

况下

•光纤要能正常使用，在两端先要把里面的芯燧接

上跳线或者尾纤

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2.2.4无线传输媒体（介质）

•目前用于通信的主要有：

»无线电波、微波、红外线、可见光

•对于无线媒体，发送和接收都是通过天线实现的

•无线传输有两种基本的构造类型:

A定向的和全向的

①通常，30MHz~1GHz适用于全向应用

■而2~40GHz可实现高方向性的波束,它非常

适用于点对点的传输

06/27/2013

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1.无线通信

•无线通信所使用的无线电波频段覆盖从低频到特高

频

»应用例子：

0调幅无线电使用中波(中频)MF(300KHz〜3MHz)

0短波无线电使用高频HF(3M-30M)

0调频无线电广播使用甚高频VHF(30M-300MHz)

①电视广播使用甚高频到特高频UHF(30M〜3GHz)

0802.11系列无线局域网、Bluetooth使用2.4GHz频段

•关于于MHz~1GHz:

»视距传输

A下雨对无线电波的衰减影响不大

A多路干扰06/27/2013

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2.微波通信

•地面微波系统常用的频率范围是2~40GHz

•卫星微波系统常用的频率范围是1~10GHz

•地面微波“接力”通信

・微波天线最常见的类型是抛物面的“碟状”天线

・微波信号传输的特点是:

>(1)只能进行视距传播

>(2)由于大气对微波信号的吸收与散射，以及

雨天等气候的影响，信号将严重衰减

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3.蜂窝无线通信

•结构：

»小区（cell）:

O目前的移动通信系统将一个大区制覆盖的区

域划分成多个小区（cell）

A基站（BS）:

①每个小区制的覆盖区域设立一个基站（BS）

»移动站（SS）:

0通过基站在用户的移动站（SS）之间建立通

信

A小区覆盖的半径较小，一般为1~10km,因此可

用较小的发射功率实现双向通信06/27/2013

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3.蜂窝无线通信

­蜂窝移动通信系统:

»由若干小区构成的覆盖区叫做区避

A由于区群的结构酷似蜂窝，因此人们将小区制

移动通信系统叫做蜂窝移动通信系统

•3G

­在蜂窝移动通信系统中，多址接入方法主要有3

在：

A频分多址接入FDMA

»时分多址接入TDMA

A码分多址接入CDMA

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4.卫星通信

•卫星通信系统：

A是微波通信的一种

»其中继站设在卫星上

•卫星通信系统构成:

A通过卫星微波形成的点到点通信线路、两个地

球站（发送站、接收站）与一颗通信卫星

O上行链路与下行链路

•卫星通信优点

A容量大、距离远、覆盖广

»具有广播能力、多站可以同时接收一组信息

•缺点：

»传播延迟时间长06/27/2013

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2.3数据编码与传输方式

•编码

•调制:

»将模拟数据或数字数据编码为模拟信号通过传

输介质发送出去的过程

1.模拟数据的模拟信号调制

•模拟数据以模拟信号传输时可以直接在模拟信道

上传输，但是，出于天线尺寸和抗干扰等诸多问

题的考虑，一般也需要进行调制

»其输出信号是一种带有输入数据的、频率极高

的模拟信号。

•其调制技术有3种：调幅、调频和调相

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2.数字数据的数字信号编码

•数字数据的数字信号编码,

»解决数字数据的数字信号表示问题

A由网络上的硬件完成

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不归零码NRZ(non-returntozero)

•可分为单极性不归零码和双极性不归零码

•编码规则、判决门限、同步方式

•计算机串口与调制解调器之间采用的是不归零码

M010100110

17

(a)0.5---------------------------------------------------------------------------------判决门限

010100110

⑹------------------------------------------------------------------------------At

----------I----------------------------------1-----------06/27/2013

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归零码

•可分为单极性归零码和双极性归零码

•编码规则、同步方式、比较

I010100110

010100110

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自同步码

•自同步码

»编码在传输信息的同时，将时钟同步信号一起

传输过去

•曼彻斯特（Manchester）编码:

A每一位的中间（1/2周期处）有一跳变,该跳变

既作为时钟信号（同步），又作为数据信号

A从高到低的跳变表示数字“0”，从低到高的跳变

表示数字“1”

06/27/2013

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06/27/2013

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自同步码

•差分曼彻斯特（DifferentManchester）编码:

»每一位的中间（1/2周期处）有一跳变，但是，

该跳变只作为时钟信号（同步）

»数据信号根据每位开始时有无跳变进行取值:

有跳变表示数字“0”，无跳变表示数字“1”。

06/27/2013

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3.数字数据的模拟信号调制

•要在模拟信道上传输数字数据，首先数字信号要

对相应的模拟信号进行调制,即用模拟信号作为

载波运载要传送的数字数据

•载波信号可以表示为正弦波形式:

Af(t)=Asin(cot+<j))

①其中幅度A、频率3和相位巾的变化均影响

信号波形

①通过改变这三个参数可实现对模拟信号的编

码

♦相应的调制方式分别称为幅度调制ASK、频

率调制FSK和相位调制PSK

4结合ASK、FSK和PSK可以实现高速调制,

常见的组合是PSK和ASK的结合06/27/2013

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幅度调制（幅移键控ASK）

二进制信号

调幅

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频率调制（频移键控FSK）

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相位调制（绝对相移键控和相对相移键控）

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4.模拟数据的数字信号编码

•常把模拟数据转换为数字信号来传输

A因为数字信号传输具有失真小、误码率低、价

格低和传输速率高等特点

•将模拟数据转换为数字信号最常见的方法：

A脉冲编码调制PCM(PulseCodeModulation)

技术

♦它包括3个步骤：采样、量化和编码

•PCM的理论基础是奈奎斯特(Nyquist)采样定

理：

»若对连续变化的模拟信号进行周期性采样，只

要采样频率大于等于有效信号最高频率或其带

宽的两倍，则采样值便可包含原始信号信全部

停息，可以从举些采样中重新构造出原始信

u

模拟数据

采样

量化

样本序号12345678910

编码样本值（卜进制）2358522343

二进制编码010011101111101010010011100011

数字信号

06/27/2013

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5.正交调制的基本概念

•ADSL(非对称数字用户线路)常用正交调幅QAM

(quadratureamplitudemodulation)调制

A这种调制技术是调幅与调相的综合o

•使用两个彼此相差90度的互为副本的载波频率，

就有可能在相同的载波频率上同时发送两个不同

的信号,QAM正是利用了这一特点。

•使用两电平ASK

•使用四电平ASK

06/27/2013

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6.扩频简介

•通过模拟信号扩频既可用于传输模拟数据，也可

用于传输数字数据

A其实质为调制技术

06/27/2013

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扩频系统的主要特点

•扩频系统的主要特点是：

A输入的数据进入信道编码器，并产生模拟信号，这个模

拟信号具有围绕某个中心频率的相对较窄的带宽

»然后这个信号被类似随机的数字序列进一步凋制，这个

随机数字序列称为伪随机后列（pseudorandom

sequence）

用伪随机序列调制后传输信号的带宽有显著增加

（频谱被扩展）

0伪随机序列是使用一些称为种子（seed）的初始值

通过某种算法得到的，除非知道算法和种子，否则

就不大可能推测出这个序列

»在接收端，使用相同的数字序列对扩频信号进行解调。

最后，信号进入信道解码器被还原成数据

06/27/2013

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直接序列扩频DSSS

(DirectSequenceSpreadSpectrum)

•广泛应用于包括计算机无线网等许多领域

•使用这种机制时，原始信号中的一个比特在传输

信号中就变成了多个比特，称为切片编码

(chippingcode)(扩频码)

A例如在发射端将“1”用11000100110代替，而将

“0”用00110010110去代替，这个过程就实现了

扩频

06/27/2013

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直接序列扩频通信技术特点

①抗干扰性强

»扩频

»扩频码

A相关性

②隐蔽性好

»功率谱密度

A扩频码

③易于实现码分多址CDMA

④抗多径干扰

»相关性

⑤DSSS通信速率高

06/27/2013

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跳频扩频FHSS

(FrequencyHoppingSpreadSpectrum)

•实现方法：

A载频信号以一定的速度和顺序，在多个频率点

上跳变传递,接收端以相应的速度和顺序接收

并解调

O这个预先设定的频率跳变的序列就是伪随机

序列。

•在一个相对的时间段内，就可以看作在一个宽的

频段内分布了传输信号，也就是宽带传输

»原因：系统的工作频率在不停地跳变，在每个

频率点上停留的时间仅为毫秒或微秒

•跳频扩频技术特点：

»相对于DSSS,跳频技术具有更好的保密性和抗

干扰性能，但带宽较低06/27/2013

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2.3.2数据传输方式

•根据不同的分类标准数据传输有不同的方式

1.串/并行通信

•并行通信:

A数字信号以成组的方式在多个并行信道上同时进行传输

并行通信传输速度快、收发双方不存在字符同步问

题

适用于近距离和高速率的通信（是计算机内的主要

传输方式）

•串行通信

»数据以比特流逐位在一条信道上传输

■传输效率低，收发双方需要保证同步

一串行通信适用于计算机之间通信和远程通信（它是

计算机网络的主要传输方式）

06/27/2013

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2.通信线路的连接方式

(1)点对点连接

(2)多点连接

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3、单/双工通信

•数据传输按数据

传送的方向与时

间可以分为:

A单工

A半双工

A全双工

A站B站

06/27/2013

（。全双T

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4.基带传输和频带传输

•基范是指离散矩形波固有的频带

•基带信号是指离散矩形波（用0、1表示的离散矩

形波信号）

•基带传输是指在信道中直接传输数字信号的传输

方式，且传输媒体的整个带宽都被基带信号占

用，双向地传输数据

»基带传输的频带可以从0Hz（直流）到几百

MHz,甚至几千MHz

＞电话通信线路一般不能满足基带传输要求

•传输距离、重发器

06/27/2013

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频带传输

♦先将基带信号变换（调制）成便于在模拟信道

中传输的、具有较高频率范围的模拟信号（称

为频带信号），再将这种频带信号在模拟信道

中传输

O例如利用电话线的宽带ADSL接入

06/27/2013

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5.异步传输和同步传输

•在数据通信系统中，当发送端与接收端采用串行

通信时，通信双方交换数据要有高度的协同动作

A即保证传输数据速率、每个比特的持续时间和

间隔均相同，这就是同步问题。

•实现数据传输同步有同步传输和异步传输两种方

式（在利用数据编码的位同步基础上）

06/27/2013

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异步传输

•异步传输

A以字符作为数据传输的基本单位

A在传送的每个字符首末分别设置1位起始位以及

1位或2位停止位，起始位是低电平（编码为

“0”），停止位为高电平（编码为“1”）

A字符可以是5位或8位，当字符为8位时停止位是

2位，8位字符中包含1位校验位

•各字符之间的间隔是任意的、非同步的，但在一

个字符时间之内，收发双方的各数据位保持同步

•开销

06/27/2013

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06/27/2013

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同步传输

•同步传输

A要求发送方和接收方时钟始终保持同步,即每

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

A可分为：

♦面向字符的同步

一面向位的同步

06/27/2013

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同步传输

•面向字符的同步：

»同步字符SYN

•面向位的同步：

A用某个特殊的8位二进制串F(如01111110)作

为同步标志

•同步传输不是独立地发送每个字符，而是把字符

或二进制序列组合为带有同步标志的数据块发

送，一般称这样的数据块为数据帧,简称帧。

•开销

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同步字符同步字符同步字符

SYNSYN字符串SYN

同步标志同步标志

1

F二进制位串F

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2.4多路复用

•多路复用(multiplexing,也常简称为复用)

»在一条物理线路上传输多路信号来充分利用信

道资源。

•采用多路复用的主要原因如下：

>(1)通信工程中用于通信线路架设的费用相当

高，人们需要充分利用通信线路的容量

>(2)无论在广域网还是局域网中，传输介质的

传输容量往往都超过了单一信道传输的通信量

06/27/2013

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多路复用的基本原理

高速通信线路

06/27/2013

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多路复用一般可分为以下几种基本形式

(1)频分多路复用FDM(FrequencyDivision

Multiplexing)

(2)波分多路复用VDM(WavelengthDivision

Multiplexing)

(3)时分多路复用TDM(TimeDivision

Multiplexing)

(4)码分多路复用CDM(CodeDivision

Multiplexing)o

06/27/2013

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2.4.1频分多路复用

•频分多路复用的基本原理是：

A在一条通信线路上设计多路通信信道，每路信

道的信号以不同的载波频率进行调制,各个载

波频率是不重叠的，相邻信道之间用“警戒频

带''隔离

①那么，一条通信线路就可以同时独立地传输

多路信号。

•频分多路复用是利用带通滤波器实现的

•使用FDM的前提是:

»物理信道的可用带宽要远远大于各原始信号的

带宽。

06/27/2013

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OFDM（正交频分复用）

•OFDM在无线网络中被广泛应用

•其基本思想:

A将信道的可用带宽划分成若干相互正交的子载

波，在每个子载波上独立进行数据传输。

O从而实现对高速串行数据流的低速并行传输

06/27/2013

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OFDM（正交频分复用）

•它由传统的频分复用（FDM）技术演变而来，区别

在于：

AOFDM是通过DFT（离散傅立叶变换）和IDFT而不

是传统的带通滤波器来实现子载波之间的分割

»各子载波可以部分重叠，但仍然保持正交性

O因而大大提高了系统的频谱利用率

♦波形

A数据的低速并行传输增强了OFDM抵抗多径干扰

和频率选择性衰减的能力。

•OFDM的每个子载波可以有自己的调制方式,例如

可以选用QAM64等。06/27/2013

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2.4.2波分多路复用

•波分多路复用

A在一根光纤上同时传输多个波长不同的光载波

A实际上WDM是FDM的一个变种,用于光纤信道

•波分多路复用实现：

A在光学系统中利用衍射光栅来实现多路不同频率光

波信号的合成与分解

•随着技术的发展，目前可以复用80路或更多路的光载

波信号，这种复用技术也叫做密集波分复用DWDM

(DenseWavelengthDivisionMultiplexing)

06/27/2013

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2.4.3时分多路复用

1.时分多路复用的概念

•应用前提：

»当信号的频宽与物理线路的频宽相当时，就不

适合采用频分复用技术

O如数字信号具有较大的频率宽度，通常需要

占用物理线路的全部带宽来传输一路信号

A数字信号作为离散量，具有持续时间很短的特

点

O可以考虑将线路的传输时间作为分割对象

06/27/2013

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2.4.3时分多路复用

1.时分多路复用的概念

­时分多路复用

»将线路传输时间分成一个个互不重叠的时隙

(timeslot),并按一定规则将这些时隙

分配给多路信号，每一路信号在分配给自己

的时隙内独占信道进行传输

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2.时分多路复用的分类

•时分多路复用又可分为两类:

»同步时分多路复用与统计时分多路复用

•同步时分多路复用(synchronousTDM,STDM)：

A将时间片预先分配给各个信道，并且时间片固

定不变，因此各个信道的发送与接收必须是同

步的

•统计时分多路复用:

A允许动态地分配时间片

•比较:线路资源、地址

•异步时分多路复用技术为异步传输模式ATM技术的

研究奠定了理论基础06/27/2013

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3.时分多路复用的应用

E1标淮

•E1标准就是采用时分多路复用技术将许多路PCM话音

信号装成时分复用帧后，再送往线路上一帧一帧地

传输。

AE1标准在欧洲、中国、南美国家使用。

AE1的数据率为：(32x8bit)/125us=2.048Mb/s

A对El进一步复用，还可构成E2到E5等高次群

时分复用帧时分复用帧时分复用帧

CH]CH2•••CH14CH15CH16CH17CH18•••CH30CH31

15个活路15个话路

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T1标准

•T1标准也是采用时分多路复用技术，使24个话路复

用在一个物理信道上

ATI标准在北美、日本等国家和地区使用。

ATI的数据率为：

(24x8bit+lbit)/125us=l.544Mb/s

»对T1进一步复用，还可构成T2到T4等高次群

2.4.4码分多路复用

•码分复用CDM技术又叫码分多址CDMA(CodeDivision

MultipleAccess)技术

A是在扩频通信技术基础上发展起来的一种无线通

信技术

•特点比较:

AFDM的特点是信道不独占，而时间资源共享，每一

子信道使用的频带互不重叠

ATDM的特点是独占时隙，而信道资源共享，每一个

子信道使用的时隙不重叠

ACDMA的特点是所有子信道在同一时间可以使用整

个信道进行数据传输，它在信道与时间资源上均

共享06/27/2013

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2.4.4码分多路复用

•CDMA技术多用于移动通信:

»不同的移动台（或手机）可以使用同一个频率,

但是每个移动台（或手机）都被分配一个独特的

“码序列”，该码序列与所有别的码序列都不同

»各个移动台（或手机）的码片序列还必须互相正

交（Orthogonal）

O即内积（InnerProduct）都是0,但任何一个

码片向量的规格化内积都是1,一个码片向量和

该码片反码的向量的规格化内积值是-1

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•采用CDMA：

A可提高通信的语音质量和数据传输的可靠性

»减少干扰对通信的影响，增大通信系统的容量

A降低手机的平均发射功率

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2.5数据交换

•数据交换:

»将数据在各中间结点间的数据传输过程称为数据

交换

•数据交换技术可分为:

A电路交换

»存储转发交换

O报文交换

■分组交换

4数据报交换

“虚电路交换

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2.5.1电路交换

•电路交换:

»也称线路交换，在电路交换中，两台计算机通过

通信子网进行数据交换之前，首先要在通信子网

中建立一条实际的物理线路连接

•利用电路交换进行通信需以下三个阶段：

>(1)电路建立

>(2)数据传输

>(3)电路拆除

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电路交换的特点

(1)数据传输可靠、迅速、有序(按原来的次序)

A线路建立后，所有数据直接传输

(2)线路利用率低

A电路接通后即为专用信道

(3)线路建立时间较长，造成有效时间的浪费。

(4)线路交换适用于高负荷的持续通信和实时性要求

较强的场合(如会话式通信)，不适合突发性通信

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2.5.2报文交换

•报文交换(MessageSwitching)：

A是以“报文”为单位进行存储转发交换(Storeand

ForwardSwitching)的技术

•传输过程

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(1)主要优点：

»没有建立和拆除连接所需的等待时间,线路利用

率高

»有检错和纠错机制,传输可靠性较高

(2)缺点:

»大报文问题

O延迟过长

①存储容量要求较高

O增加了出错概率和重传延迟

O存储管理复杂

A报文交换不适用于实时交互通信

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•现已基本上不再使用。

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2.5.3分组交换

•分组交换(PacketSwitching)

A是以“分组”为单位进行存储转发交换的技术

♦将大的报文分成若干个小的分组,每个分组通

过交换网络中的结点进行存储转发

O分组的好处

•分组交换又可以分成数据报交换和虚电路两种交换

方式

A无连接服务，采用数据报方式

»面向连接的服务，采用虚电路方式

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1.数据报

•在数据报方式中：

A结点间不需要建立从源主机到目的主机的固定连

接。

A源主机所发送的每一个分组都独立地选择一条传

输路径

0每个分组在通信子网中可以通过不同传输路

径，从源主机到达目的主机

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数据报具有以下特点

(1)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

(2)同一报文的不同分组到达目的结点时可能出现乱

序、重复与丢失现象

(3)每一个分组在传输过程中都必须带有目的地址与

源地址

(4)数据报方式报文传输延迟较大，适用于突发性通

信，不适用于长报文、会话式通信

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2.虚电路

•虚电路(VC,VirtualCircuit)方式：

A虚电路方式在分组发送前，需要在发送方与接收

方之间建立一条逻辑通路

一试图将数据报方式和电路交换方式结合起来

•每个分组除了包含数据之外还包含一个虚电路标识

符

»在预先建好的路径上的每个结点依据虚电路标识

符就知道把这些分组向哪条路径发送，不再需要

路由选择判定

•虚电路的数据交换过程分为以下3个阶段：虚电路建

立阶段、数据传输阶段和虚电路拆除阶段

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2

3

J国回一^:福^B

6

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虚电路方式具有以下几个特点

(1)在分组发送之前，必须在发送方与接收方之间建

立一条逻辑连接

(2)一次通信的所有分组都通过这条虚电路顺序传送

»分组不必带目的地址、源地址等辅助信息

A分组到达目的结点时不会出现丢失、重复与乱序

的现象

(3)分组通过虚电路上的每个结点时，结点只需做差

错检测，而不必做路径选择

(4)通信子网中每个结点可以和任何结点建立多条虚

电路连接

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2.5.4ATM交换

1.采用统计时分复用

2.信元交换

AATM将数据组织成若干个信元,信元长度与格式固

定，并且很短

O每个信元长度固定为53字节，头部固定为5字

O可以减少ATM交换机的数据交换的处理负荷，

这就为交换机的高速交换创造了有利条件

3.两级虚电路体制

AATM的每条物理链路可以包含一条或多条虚路径

VP;每条虚路径VP又可以包含一条或多条虚通道

VC

0路径可以将许多通道捆绑在一起作公共处理“3

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•ATM交换：

＞是建立在电路交换和分组交换基础上的一种面向

连接的快速分组交换技术,兼具电路交换的实时

性和服务质量及分组交换的灵活性，且更有效

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2.6物理层接口与协议

•物理层仅关心比特流信息的传输

»不涉及比特流中各比特之间的关系（包括信息

格式及含义）

A对传输差错也不做任何控制

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2.6.1物理层接口与标准的基本概念

1.基本概念

•广域网物理层定义了数据终端设备DTE(Data

TerminalEquipment)和数据电路端接设备DCE

(DataCircuit-terminationEquipment)之间

的接口规范和标准

ADTE是用户网络接口上的用户端设5典型的

DTE是路由器、主机等

»而DCE是网络端设备，DCE的作用是在DTE和传输

线路之间提供信号变换和编码的功能，并且负

责建立、管理和释放数据链路的连接

①例如调制解调器

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2.6.1物理层接口与标准的基本概念

2.接口基本特性：

A机械特性

A电气特性

»功能特性

①接口信号线按功能一般可分为数据信号线、

控制信号线、定时信号线和接地线四类

A规程特性

06/27/2013

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2.6.2物理层标准举例

1.IEEE802.3物理层接口标准

•局域网物理层协议中最出名的是IEEE802.3标准，

它定义了以太网的各种线缆标准和接口的类型等

•接口有很^多种，常见的接口有RJ-45接口、RJ-11接

口、AUI接口

06/27/2013

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脚名功能定义简称

TranceiveData+（发信号

1TX+

+）

TranceiveData（发信号

TX-

2）

ReceiveData+（收信号+）

3RX+

Notconnected（空脚）

4n/c

Notconnected（空脚）

5n/c

ReceiveData-（收信号-）

6RX-

Notconnected（空脚）

7n/c

Notconnected（空脚）06/27/2013

8n/c