计算机网络技术实用教程第四版第02章.ppt
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1、第第2 2章章 数据通信的基础知识数据通信的基础知识教学重点和难点:教学重点和难点:u 数据编码技术数据编码技术;u 多路复用技术多路复用技术;u 差错控制技术;差错控制技术;u 数据交换技术;数据交换技术;u 数据交换技术。数据交换技术。2.1 2.1 数据通信的基本概念数据通信的基本概念 信息是指有用的知识或消息,计算机网络通信的信息是指有用的知识或消息,计算机网络通信的信息是指有用的知识或消息,计算机网络通信的信息是指有用的知识或消息,计算机网络通信的目的就是为了交换信息。而数据则是是运送信息的实目的就是为了交换信息。而数据则是是运送信息的实目的就是为了交换信息。而数据则是是运送信息的实
2、目的就是为了交换信息。而数据则是是运送信息的实体,是信息的表达方式,可以是数字、文字、声音、体,是信息的表达方式,可以是数字、文字、声音、体,是信息的表达方式,可以是数字、文字、声音、体,是信息的表达方式,可以是数字、文字、声音、图形和图像多种不同形式。图形和图像多种不同形式。图形和图像多种不同形式。图形和图像多种不同形式。1 1 1 1信息、数据和信号信息、数据和信号信息、数据和信号信息、数据和信号2.1 2.1 数据通信的基本概念数据通信的基本概念2 2 2 2模拟信号与数字信号模拟信号与数字信号模拟信号与数字信号模拟信号与数字信号1011000tf (t)f(t)t(a)模拟信号(b)数
3、字信号2.1 2.1 数据通信的基本概念数据通信的基本概念3 3 3 3数据通信数据通信数据通信数据通信发送方将要发送的数据转换成信号通过物理信道传输发送方将要发送的数据转换成信号通过物理信道传输发送方将要发送的数据转换成信号通过物理信道传输发送方将要发送的数据转换成信号通过物理信道传输到数据接收方的过程称为数据通信。信号可以是离散变到数据接收方的过程称为数据通信。信号可以是离散变到数据接收方的过程称为数据通信。信号可以是离散变到数据接收方的过程称为数据通信。信号可以是离散变化的数字信号,也可以是连续变化的模拟信号,所以数化的数字信号,也可以是连续变化的模拟信号,所以数化的数字信号,也可以是连
4、续变化的模拟信号,所以数化的数字信号,也可以是连续变化的模拟信号,所以数据通信被分为模拟数据通信和数字数据通信。所谓模拟据通信被分为模拟数据通信和数字数据通信。所谓模拟据通信被分为模拟数据通信和数字数据通信。所谓模拟据通信被分为模拟数据通信和数字数据通信。所谓模拟数据通信是指在模拟信道上以模拟信号形式来传输数据;数据通信是指在模拟信道上以模拟信号形式来传输数据;数据通信是指在模拟信道上以模拟信号形式来传输数据;数据通信是指在模拟信道上以模拟信号形式来传输数据;而数字数据通信则是指利用数字信道以数字信号方式来而数字数据通信则是指利用数字信道以数字信号方式来而数字数据通信则是指利用数字信道以数字信
5、号方式来而数字数据通信则是指利用数字信道以数字信号方式来传输数据。传输数据。传输数据。传输数据。2.1 2.1 数据通信的基本概念数据通信的基本概念4 4 4 4源点、终点和信道源点、终点和信道源点、终点和信道源点、终点和信道 在数据通信中,通常将数据的发送方称为源点,而在数据通信中,通常将数据的发送方称为源点,而在数据通信中,通常将数据的发送方称为源点,而在数据通信中,通常将数据的发送方称为源点,而将数据的接收方称为终点。将数据的接收方称为终点。将数据的接收方称为终点。将数据的接收方称为终点。为了在源点和终点之间实现有效的数据传输,必须为了在源点和终点之间实现有效的数据传输,必须为了在源点和
6、终点之间实现有效的数据传输,必须为了在源点和终点之间实现有效的数据传输,必须在源点和终点之间建立一条传输信号的物理通道,这条在源点和终点之间建立一条传输信号的物理通道,这条在源点和终点之间建立一条传输信号的物理通道,这条在源点和终点之间建立一条传输信号的物理通道,这条通道被称为物理信道,简称信道。通道被称为物理信道,简称信道。通道被称为物理信道,简称信道。通道被称为物理信道,简称信道。2.2 2.2 数据通信系统的模型数据通信系统的模型输出输出数据数据输入输入数据数据发送器发送器公用电话网公用电话网数据通信系统数据通信系统数字比特流数字比特流数字比特流数字比特流模拟信号模拟信号模拟信号模拟信号
7、PC机机PC机机ModemModem源系统源系统目的系统目的系统传输系统传输系统源点源点传输系统器传输系统器接收器接收器终点终点发送的发送的信号信号接收的接收的信号信号输入输入信息信息输出输出信息信息2.3 2.3 数据调制与编码数据调制与编码2.3.1 2.3.1 2.3.1 2.3.1 2.3.1 2.3.1 调制与编码原理调制与编码原理调制与编码原理调制与编码原理调制与编码原理调制与编码原理再发送端,需要将二进制数据变换成能在电话线或再发送端,需要将二进制数据变换成能在电话线或再发送端,需要将二进制数据变换成能在电话线或再发送端,需要将二进制数据变换成能在电话线或其他传输线路上传输的模拟
8、信号,即所谓的调制而在其他传输线路上传输的模拟信号,即所谓的调制而在其他传输线路上传输的模拟信号,即所谓的调制而在其他传输线路上传输的模拟信号,即所谓的调制而在接收端,则需要将收到的模拟信号重新还原成原来的接收端,则需要将收到的模拟信号重新还原成原来的接收端,则需要将收到的模拟信号重新还原成原来的接收端,则需要将收到的模拟信号重新还原成原来的二进制数据,即所谓的解调。二进制数据,即所谓的解调。二进制数据,即所谓的解调。二进制数据,即所谓的解调。编码是将模拟数据或数字数据变换成数字信号,以编码是将模拟数据或数字数据变换成数字信号,以编码是将模拟数据或数字数据变换成数字信号,以编码是将模拟数据或数
9、字数据变换成数字信号,以便通过数字传输介质传输出去。便通过数字传输介质传输出去。便通过数字传输介质传输出去。便通过数字传输介质传输出去。2.3.2 2.3.2 2.3.2 2.3.2 2.3.2 2.3.2 模拟数据的模拟信号调制模拟数据的模拟信号调制模拟数据的模拟信号调制模拟数据的模拟信号调制模拟数据的模拟信号调制模拟数据的模拟信号调制 2.3 2.3 数据调制与编码数据调制与编码 模拟数据经由模拟信道传输时不需进行变换,但考虑到模拟数据经由模拟信道传输时不需进行变换,但考虑到模拟数据经由模拟信道传输时不需进行变换,但考虑到模拟数据经由模拟信道传输时不需进行变换,但考虑到传输的实际问题,模拟
10、数据要在高频下进行调制。最常用传输的实际问题,模拟数据要在高频下进行调制。最常用传输的实际问题,模拟数据要在高频下进行调制。最常用传输的实际问题,模拟数据要在高频下进行调制。最常用的两种调制技术是的两种调制技术是的两种调制技术是的两种调制技术是幅度调制(幅度调制(幅度调制(幅度调制(AMAMAMAM)频率调制(频率调制(频率调制(频率调制(FMFMFMFM)2.3.2 2.3.2 2.3.2 2.3.2 2.3.2 2.3.2 模拟数据的模拟信号调制模拟数据的模拟信号调制模拟数据的模拟信号调制模拟数据的模拟信号调制模拟数据的模拟信号调制模拟数据的模拟信号调制 2.3 2.3 数据调制与编码数据
11、调制与编码 模拟数据经由模拟信道传输时不需进行变换,但考虑到模拟数据经由模拟信道传输时不需进行变换,但考虑到模拟数据经由模拟信道传输时不需进行变换,但考虑到模拟数据经由模拟信道传输时不需进行变换,但考虑到传输的实际问题,模拟数据要在高频下进行调制。最常用传输的实际问题,模拟数据要在高频下进行调制。最常用传输的实际问题,模拟数据要在高频下进行调制。最常用传输的实际问题,模拟数据要在高频下进行调制。最常用的两种调制技术是的两种调制技术是的两种调制技术是的两种调制技术是幅度调制(幅度调制(幅度调制(幅度调制(AMAMAMAM)频率调制(频率调制(频率调制(频率调制(FMFMFMFM)2.3.3 2.
12、3.3 2.3.3 2.3.3 2.3.3 2.3.3 数字数据的模拟信号调制数字数据的模拟信号调制数字数据的模拟信号调制数字数据的模拟信号调制数字数据的模拟信号调制数字数据的模拟信号调制2.3 2.3 数据调制与编码数据调制与编码 幅移键控法幅移键控法 频移键控法频移键控法 相移键控法相移键控法基带传输信号基带传输信号幅移键控幅移键控频移键控频移键控相移键控相移键控2.3 2.3 数据调制与编码数据调制与编码2.3.3 2.3.3 2.3.3 2.3.3 2.3.3 2.3.3 数字数据的模拟信号调制数字数据的模拟信号调制数字数据的模拟信号调制数字数据的模拟信号调制数字数据的模拟信号调制数字
13、数据的模拟信号调制2.3 2.3 数据调制与编码数据调制与编码 幅移键控法幅移键控法 频移键控法频移键控法 相移键控法相移键控法2.3.4 2.3.4 2.3.4 2.3.4 2.3.4 2.3.4 数字数据的数字信号调制数字数据的数字信号调制数字数据的数字信号调制数字数据的数字信号调制数字数据的数字信号调制数字数据的数字信号调制2.3 2.3 数据调制与编码数据调制与编码1.1.1.1.单极性不归零码和双极性不归零码单极性不归零码和双极性不归零码单极性不归零码和双极性不归零码单极性不归零码和双极性不归零码单极性码单极性码判决门限判决门限采样时间采样时间0 1 1 0 1 0 0 10 1 1
14、 0 1 0 0 1判决门限判决门限采样时间采样时间双极性码双极性码-0 1 1 0 1 0 0 10 1 1 0 1 0 0 12.3 2.3 数据调制与编码数据调制与编码2.2.2.2.单极性归零码和双极性归零码单极性归零码和双极性归零码单极性归零码和双极性归零码单极性归零码和双极性归零码0 1 1 0 1 0 0 10 1 1 0 1 0 0 1单极性归零码单极性归零码2.3 2.3 数据调制与编码数据调制与编码双极性归零码双极性归零码0 1 1 0 1 0 0 10 1 1 0 1 0 0 12.3 2.3 数据调制与编码数据调制与编码3.3.3.3.曼彻斯特码和差分曼彻斯特码曼彻斯特
15、码和差分曼彻斯特码曼彻斯特码和差分曼彻斯特码曼彻斯特码和差分曼彻斯特码曼彻斯特码曼彻斯特码0 10 11 01 01 01 00 10 12.3 2.3 数据调制与编码数据调制与编码0 01 10 01 10 00 01 11 1差分曼彻斯特码差分曼彻斯特码2.3.5 2.3.5 2.3.5 2.3.5 2.3.5 2.3.5 模拟数据的数字信号调制模拟数据的数字信号调制模拟数据的数字信号调制模拟数据的数字信号调制模拟数据的数字信号调制模拟数据的数字信号调制2.3 2.3 数据调制与编码数据调制与编码 利用数字信号来对模拟数据进行编码的最常见的利用数字信号来对模拟数据进行编码的最常见的利用数字
16、信号来对模拟数据进行编码的最常见的利用数字信号来对模拟数据进行编码的最常见的例子是脉冲代码调制(例子是脉冲代码调制(例子是脉冲代码调制(例子是脉冲代码调制(PCM,Pulse Code ModulationPCM,Pulse Code ModulationPCM,Pulse Code ModulationPCM,Pulse Code Modulation),),),),它常用于对声音信号进行编码。脉冲代码调制是以采样它常用于对声音信号进行编码。脉冲代码调制是以采样它常用于对声音信号进行编码。脉冲代码调制是以采样它常用于对声音信号进行编码。脉冲代码调制是以采样定理为基础的定理为基础的定理为基础的
17、定理为基础的.脉冲代码调制(脉冲代码调制(脉冲代码调制(脉冲代码调制(PCMPCMPCMPCM)有两种体制:一种是北美)有两种体制:一种是北美)有两种体制:一种是北美)有两种体制:一种是北美的的的的24242424路路路路PCMPCMPCMPCM,简称,简称,简称,简称T1T1T1T1(1.544 Mbps1.544 Mbps1.544 Mbps1.544 Mbps);另一种是欧洲的);另一种是欧洲的);另一种是欧洲的);另一种是欧洲的30303030路路路路PVMPVMPVMPVM,简称,简称,简称,简称E1E1E1E1(2.048 Mbps2.048 Mbps2.048 Mbps2.048
18、 Mbps)。在我国采用)。在我国采用)。在我国采用)。在我国采用E1E1E1E1标准。标准。标准。标准。2.4 2.4 基带传输和频带传输基带传输和频带传输2.4.1 2.4.1 2.4.1 2.4.1 2.4.1 2.4.1 基带传输基带传输基带传输基带传输基带传输基带传输 在计算机系统中,通常用二进制比特来表示各类数在计算机系统中,通常用二进制比特来表示各类数在计算机系统中,通常用二进制比特来表示各类数在计算机系统中,通常用二进制比特来表示各类数据。而脉冲信号是二进制比特的典型表达方式,在脉冲据。而脉冲信号是二进制比特的典型表达方式,在脉冲据。而脉冲信号是二进制比特的典型表达方式,在脉冲
19、据。而脉冲信号是二进制比特的典型表达方式,在脉冲信号的整个频谱中,从零开始有一段能量相对集中的频信号的整个频谱中,从零开始有一段能量相对集中的频信号的整个频谱中,从零开始有一段能量相对集中的频信号的整个频谱中,从零开始有一段能量相对集中的频率范围被称为基本频带(率范围被称为基本频带(率范围被称为基本频带(率范围被称为基本频带(Base BandBase BandBase BandBase Band),简称基频或基带,),简称基频或基带,),简称基频或基带,),简称基频或基带,基频等于脉冲信号的固有频率。与基频对应的数字信号基频等于脉冲信号的固有频率。与基频对应的数字信号基频等于脉冲信号的固有频
20、率。与基频对应的数字信号基频等于脉冲信号的固有频率。与基频对应的数字信号称为基带信号。称为基带信号。称为基带信号。称为基带信号。2.4 2.4 基带传输和频带传输基带传输和频带传输2.4.2 2.4.2 2.4.2 2.4.2 2.4.2 2.4.2 频带传输频带传输频带传输频带传输频带传输频带传输利用模拟信道传输二进制数据的方式称为频带传输。利用模拟信道传输二进制数据的方式称为频带传输。利用模拟信道传输二进制数据的方式称为频带传输。利用模拟信道传输二进制数据的方式称为频带传输。频带传输的关键问题是如何将计算机中的二进制数据转频带传输的关键问题是如何将计算机中的二进制数据转频带传输的关键问题是
21、如何将计算机中的二进制数据转频带传输的关键问题是如何将计算机中的二进制数据转化为适合模拟信道传输的模拟信号。化为适合模拟信道传输的模拟信号。化为适合模拟信道传输的模拟信号。化为适合模拟信道传输的模拟信号。数据通信系统的主要质量指标数据通信系统的主要质量指标2.5.1 2.5.1 2.5.1 2.5.1 2.5.1 2.5.1 模拟通信系统的质量指标模拟通信系统的质量指标模拟通信系统的质量指标模拟通信系统的质量指标模拟通信系统的质量指标模拟通信系统的质量指标1.1.1.1.有效性有效性有效性有效性 是用有效传输带宽来度量,同样的信息采用不同的调是用有效传输带宽来度量,同样的信息采用不同的调制方式
22、,需不同的频带宽度。频带宽度越窄,有效性越好。制方式,需不同的频带宽度。频带宽度越窄,有效性越好。2.2.2.2.可靠性可靠性可靠性可靠性 是用接收端最终的输出信噪比来度量,信噪比越大,是用接收端最终的输出信噪比来度量,信噪比越大,通信质量越高。通信质量越高。数据通信系统的主要质量指标数据通信系统的主要质量指标2.5.2 2.5.2 2.5.2 2.5.2 2.5.2 2.5.2 数字通信系统的质量指标数字通信系统的质量指标数字通信系统的质量指标数字通信系统的质量指标数字通信系统的质量指标数字通信系统的质量指标 1.1.1.1.数据传输速率数据传输速率数据传输速率数据传输速率数据传输速率有两种
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- 计算机网络技术 实用教程 第四 02
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