数据通信与广域网技术 61页PPT文档

第二章 数据通信与广域网技术
2.1 数据通信的基本概念 2.2 数据传输技术 2.3 数据通信技术 2.4 数据交换技术 2.5 差错控制技术 2.6 传输介质
docin/sundae_meng
2.1.1 基本概念
1、数据、信号
• 数据是对客观事物特征的描述。是信息 的载体，可以是各种进制的数或字符、 图象等。在计算机中用2进制数来表示 数据。
例0 1 1 01 0 0 1
2.2.2 数字数据用模拟信号传输
2、频率调制（FSK） • 用基带脉冲控制载波信号的频率，当脉冲为1
时，载波信号的角频率为2πf1，当脉冲为0时， 载波信号的角频率为2πf2
例0 1 1 01 0 0 1
2.2.2 数字数据用模拟信号传输
3、相位调制（PSK）
– 用基带脉冲控制载波信号的初始相位，分为 绝对相位调制、相对相位调制和多项调制等
• 解调 – 通过带通滤波器使不同频率的信号， 走不同的路径，再通过滤波器将其转 换为二进制信号。
2.2.2 数字数据用模拟信号传输
频率调制的原理
1270Hz
1001 ~
组合器
~ 1070Hz
2.2.2 数字数据用模拟信号传输
解调 原理
1270Hz 带通滤波器
1001
1070Hz 带通滤波器
2.2.2 数字数据用模拟信号传输
–报文分组格式示意图
报文号 分组号 目的地址 源地址 数据 校验
2.4.3 数据报方式
• 主要特点 – 不需要建立专线连接，线路利用率高 – 有存储转发功能，能进行差错检验 – 不能进行实时、交互式的通信 – 同一报文的多个分组可能经过不同的路径到 达目的地
– 有可能出现乱序、分组丢失、重复等现象 – 由于每个分组都要携带完整的附加信息，所
t为传输一个比特的时间 6、误码率 • 码元传输出错的概率 Pe=Ne/N • N：传输码元总数 Ne：出错码元数
2.2 数据传输方式
• 2.2.1 模拟数据在模拟信道上传输 • 2.2.2 数字数据用模拟信号传输
• 2.2.3 模拟数据用数字信号传输 • 2.2.4 数字数据用数字信号传输
2.2 数据传输方式
2、偶校验 – 在接收端，若收到的数据1的个数位偶 数，无错。 – 在发送端，若数据位1的个数为偶数， 加校验位为0，反之为1。
2.5.2 常用的检错方法
例：要发送的数据是：1000001 在奇校验中发送的8位代码为10000011 在偶校验中发送的8位代码为10000010 3、奇偶校验的评价 – 能检查出奇数个错误，若出错次数位
4、带宽 – 指信道所能传送的信号的最高频率与最低频 率之差。 – 它由传输介质、接口部件、传输协议等因素 决定。 – 带宽一定程度上体现了信道的传输性能，是 衡量传输系统的重要指标。 – 信道容量、传输速率、抗扰性能等指标均与 带宽有密切的关系
2.1.1 基本概念
5、数据传输速率 每秒传输的比特数 单位 b/s 或bps 或：S=1/t（bps）
• 信号是数据的具体物理表现。如电压、 磁场强度，在计算机中用电位的高低表 示0，1
2.1.1 基本概念
2、模拟信号与数字信号
数据通过信号可以进行传播----数据通信 数据通信可以用模拟信号，也可以用数字信号 模拟信号：信号随时间连续的变化
模拟信号
2.1.1 基本概念
数字信号：在单位时间内，用几个不 连续的物理状态代表数据。 在计算机中，用两种不同的电平表示0 和1，而用0、1的不同组合表示不同的 数据
2.5 差错控制
• 2.5.1 差错产生的原因与差错类型 • 2.5.2 常用的检错方法 • 2.5.3 差错控制机制
2.5.1差错产生的原因与差错类型
1、出现差错的必然性
– 外部电磁场的干扰 – 由传输导体内部电子热运动产生的热噪声
2、避免出错的方法
– 提高通信系统的通信质量 – 检测错误并加以纠正 – 检错常用的方法是在发送数据时加入校验码
2.4.1 线路交换
1、原理：在两个通信站点之间建立一条物理通路，将要 发送的数据发送出去。
2
4
1
3
7
5
6
2.4.1 线路交换
• 电路交换分三个阶段： – 1、建立电路阶段：呼叫--应答 如长途电话 – 2、发送数据 – 3、电路拆除
• 主要特点： – 线路专用、速度快 – 各结点不能存储数据 – 不能进行差错检验，线路利用率低 – 适合大量数据传输、交互式会话类的通信
– 不能进行实时、交互式的通信
2.4.2 报文交换方式
报文格式 报文号 目的地址 源地址
数据
校验
2.4.3 数据报方式
1、原理：
–将报文切割成多个较小的分组（一般为1千到几 千位），将报文号、分组号、控制信息（同步、 差错检验信息）、源地址、目的地址等按一定格 式组装起来（如图）
–采用存储转发方式在通信子网上逐站传递，不同 的分组可以经过不同的路径，到达的顺序也可以 不同，到达目的地后再将报文重新组装起来
– 多分组经同一路径传输，分组传输过程中， 各节点不再有路径选择问题，各分组不需要 源地址目的地址
– 各节点均有纠错功能，不会出现乱序、分组 丢失、重复等现象。
– 任一结点可以连接多条虚电路。 – 由此可见，虚电路综合了其他数据交换方式
的优点，是一种较好的数据交换方式。虚电 路方式被认为是一种可靠的交换方式。
2.4.2 报文交换方式
1、原理：将要发送的数据、控制信息（同步、 差错检验信息）、源地址、目的地址等按一定 格式组装成一个报文，在通信子网上逐站的传 递，有空闲线路就向下站传递，否则就存储起 来。
2、主要特点
– 不需要建立专线连接，线路利用率高
– 能进行差错检验
– 有存储转发功能，可以对不同速率的线路进 行转换。
2.5.2 常用的检错方法
一、奇偶校验 基本原理：
– 发送端在数据位后加一位校验位，接收端 检验收到的数据（含校验位）中1的个数。
– 奇偶校验分为奇校验和偶校验 1、奇校验
– 在接收端，若收到的数据1的个数位奇数， 无错。
– 在发送端，若数据位1的个数为偶数，加校 验位为1，反之为0。
2.5.2 常用的检错方法
电话
发 送 端
接
收
报文
端
接
接
收
收
端
端
2.3.3 同步
1、什么是同步 –让接收方知道一位数据的开始和结束 –让接收方知道个字符或一组数据的开始和结束
2、位同步 –位同步使接收端知道一位的开始和结束 –内同步：如曼彻斯特、差分曼彻斯特 –外同步方式：归零、不归零编码
3、字符同步： –用于确定字符的开始和结束 –一般在一个字符或一组数据前加若干特殊字符实现
• 二、几种调制方式 • 设载波信号为 s(t)=Asin(2πf t
+θ ) ， 因 为 正 玄 信 号 有 三 个 要 素 ： 振幅、频率、初始相位。所以就 有三种调制得方法。振幅调制、 频率调制和相位调制。
2.2.2 数字数据用模拟信号传输
1、振幅调制（ASK） – 用基带脉冲控制载波信号的振幅，当脉冲为 1时，振幅为A，脉冲为零时振幅为0
例0 1 1 01 0 0 1
2.2.3 模拟数据用数字信号传输
• 一般经过采样、量化、编码三个过程
1 0
1、采样
4
4
3
3
2
2
1
1
2、量化
3、编码
2.2.4 数字数据用数字信号传输
– 如果用数字信号传输，为便于传输， 在发送端需也要将数字信号进行波形 变换----编码，在接收端需要做相反的 变换----解码
2.3.4 多路复用
多路复用：把多路信号复用在一个传输介质上传输 1、频分多路复用（FDM）
如果介质的频带很宽，信号的带宽很窄，可以使用这种方法。
2.3.4 多路复用
2、时分多路复用（TDM） – 是将物理信道按时间分成时间片，在不同的时段传 输不同的信号。 – 同步时分多路复用：在固定的时间内，只能传输固 定的设备信号，不管该设备是否有信号发送。 – 异步时分多路复用：允许动态的分配时间片，某终 端不发送信息，其时间片可以被其他终端占用。
• 由于信号可以分成模拟信号和数字信号， 所以数据通信有以下四种类型
• 模拟数据以数字信号传输 • 数字数据以数字信号传输 • 模拟数据以模拟信号传输 • 数字数据以模拟信号传输
2.2.1模拟数据在模拟信道上传输
• 如果用模拟数据在模拟信道上传输，在 发送端，需要将一个模拟信号驮载在一 个正玄信号上----载波，在接收端，需要 将有用的信号从正玄波中取出----检波
例0 1 1 01 0 0 1
2.2.4 数字数据用数字信号传输
3、差分曼彻斯特编码 – 在每个脉冲中间产生跳变，起同步作用，若传输数 据为1则在脉冲的开始不跳变，为0则产生跳变
例0 1 1 01 0 0 1
2.3 数据通信方式
• 2.3.1 并行通信与串行通信 • 2.3.2 通信方向 • 2.3.3 同步 • 2.3.4 多路复用
2.3.1 并行通信与串行通信
1、并行通信
– 是利用并行端口（LPT）在两台设备 间进行通信，一次可以传输8位数据
1
2
发 送
3 4 5
端6
7
8
1
1
1
2
0 0 1
3 4 5
接 收
0
6端
1
7
1
8
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2.3.1 并行通信与串行通信
2、串行通信
• 是利用串行端口（LPT）在两台设备间进行通信，一次可以传输1 位数据。由于计算机内部总线上传输的是并行数据，所以在发送 端要做并/串转换，在接收端要做串/并转换。使用COM口，由计 算机内部的串行通信适配器进行转换。在局域网中也采用串行通 信，由网卡负责串/并转换。