中南大学网络技术与应用课件第3章数据通信与通信网基础1

为了利用电话交换网实现计算机 之间的数字信号传输，必须将数字信 号转换成模拟信号。为此，需要在发 送端选取音频范围的某一频率的正 (余)弦模拟信号作为载波，用它运载 所要传输的数字信号，通过电话信道 将其送至另一端；在接收端再将数字 信号从载波上分离出来，恢复为原来 的数字信号波形。
➢ 调制(modulation)载波是一个
同步位模式（一个或多个） 可变长度的位数据块
SYN
SYN A B … … X SYN
同步字符模式（一个或多个） 可变长度的字符数据块
实现位同步的方法可分为：
❖ 外同步法：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。即在发送数据之前，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 的接收频率，以便在接收数据的过程中始终与发送端保持同步。
➢ 异步传输方式 收发两端各自有相互独立的位定时时钟，数据的传输速率是 双方约定的，收方利用数据本身来进行同步的传输方式。异 步传输又称群同步，是指传输的信息被分成若干“群”，靠 起始和停止位来实现字符定界及字符内比特同步。
在异步传输中，数据被划分成字符分组 独立进行传输。该小组包含：
☆ 1 bit起始位：表示字符的开始 ☆ 5～8bit数据位：表示要传输的字符
3.2 数据通信方式
3.2.1 串行传输与并行传输 ➢ 串行通信是指通信时的数据 流以串行方式在信道上传输。 串行传输是一位一位地传送， 从发送端到接收端只要一根传 输线，易于实现，是目前采用 的一种主要通信方式。
➢ 并行通信是指数据以成组的 方式在多个并行的信道上同时 传输。并行通信方式线路成本 较高，一般用于短距离通信。
➢ 频率调制FSK：调频即载波的频率随着数字信号的变 化而变化。例如，二进制“1”用载波频率f1来表示； 二进制“0”用另一载波频率f2来表示。
第3章 数据通信与通 信网基础
数据通信方式 数据编码技术 多路复用 数据交换技术
1.3.1 数据通信的基本概念
3.1.1 数据(data) 、信息(Information)与信号(Signal)
网络中传输的二进制代码被称为数据。 ➢ 数据是信息的载体 ➢ 信息是数据的内容和解释 ➢ 信号是数据的编码，数据以信号的形式传播。
带）。这种矩形脉冲信号就叫做基带信号。在数字通信信 道上直接传送基带信号的方法称为基带传输。
基带传输在基本不改变数字数据信号波形的情况下直 接传输数字信号，具有速率高和误码率低等优点。
(2) 频带传输 又称宽带传输，是利用模拟信道实现数字信号传输的方法。
频带传输中常用普通电话线作为传输介质，它的带宽一般在 300~3400Hz之间。
❖ 自同步法：能从数据信号波形中提取同步信号的方法。典型例子就是 著名的曼彻斯特编码，常用于局域网传输。
3.2.3 数据传输 方向
➢ 单工通信 ➢ 半双工通信 ➢ 全双工通信
4. 连接方式
❖ 点对点连接方式
❖ 多点连接方式
3.2.5 基带传输与频带传输
(1)基带传输 矩形脉冲信号的固有频带称作基本频带（简称为基
同一物理信道上可以提供多条逻辑信道；而每一逻辑 信道上只允许一路信号通过。
3. 信号变换器 信号变换器的作用是将信源发出的信息变换成适合在信道
上传输的信号。
4. 噪声源
5.数据通信、数字通信与模拟通信
根据信号方式的不同，通信可分为模拟通信和数字通 信。
数字信号是一种离散的、脉冲有无的组合形式，是负 载数字信息的信号。电报信号就属于数字信号。 ”。 “数字通信”是指用数字信号作为载体来传输信息， 或者用数字信号对载波进行数字调制后再传输的通信 方式。
连续变化的信号。调制就是用源信号 改变载波的振幅、频率或相位。
➢ 解调(demodulation)
3.3 数据编码技术
3.3.1 模拟数据编码方法
➢ 幅度调制ASK：调幅即载波的振幅随着数字信号的变 化而变化。例如二进制“1”用有载波输出表示，即载 波振幅为原始振幅；二进制“0”用无载波输出来表示， 即载波振幅为零。
内容
☆ 1bit校验位：用于进行奇校验或偶 校验
☆ 1～2bit终止位：表示接收字符结束
➢ 同步传输方式 收发双方采用了统一时钟的传输方式。至于统一时钟信号 的来源，或是双方有一条时钟信号的信道，或是利用独立 同步信号来提取时钟。
01111110 01111110 A B … … X 01111110
2. 信道 信道是数据信号传输的必经之路，它一般由传输线路和
传输设备组成。 ➢ 物理信道和逻辑信道
物理信道是指用来传送信号或数据的物理通路，它由 传输介质及有关通信设备组成。
逻辑信道也是网络上的一种通路，在信号的接收和发
送之间不仅存在一条物理上的传输介质，而且在此物理 信道的基础上，还在节点内部实现了其他连接，通常把 这些连接称为逻辑信道。
-- 模拟信号与数字信号 -- 基带( Base band ) 与宽带( Broadband )信号
信号是数据在传输过程中的电磁波表示形式。 从时间域来看，数字信号是一种离散信号，模拟信号是一 种连续变化信号。
3.1.2 数据通信系统
通信系统的三个基本要素： 信源：是产生和发送信息的一端 信道：通信双方以传输介质为基础的传输信息的通道 信宿：是接受信息的一端
3.2.2 异步传输与同步传输
在串行通信中，通信双方收发数据序列必须在时间基准上取 得一致，这样才能保证接收的数据与发送的数据一致，这 就是通信中的同步。同步问题分为：
正确区分信号中的每个比特----位同步 区分每个单元（字符或字节）的开始和结束位----字符同步 区分每个完整的信号块或帧（报文）的开始和结束位----帧同步
在用户线上传输模拟信号的通信方式称为“模拟通 信”。
数字信号经过数模变换后可在模拟信道上传输； 模拟信号经模数变换后也可在数字信道上传输。
数字通信的优点：
抗干扰能力强。 便于加密，实现保密通信 易于实现集成化，减小通信设备体积、功耗。 易于存储、处理、交换等。
缺点：占更宽的频带。
• 用模拟信道进行的据通信称为模拟数据通信 • 用数字信道进行的数据通信称为数字数据通信。