数据通信技术.ppt

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1、 人民邮电出版社人民邮电出版社人民邮电出版社人民邮电出版社 第第3 3章章 通信技术通信技术 人民邮电出版社人民邮电出版社人民邮电出版社人民邮电出版社 3.1数据通信与数据通信系统数据通信与数据通信系统3.2数据传输原理数据传输原理3.3传输信道及通信介质传输信道及通信介质3.4交换方式交换方式3.5数字数据网数字数据网3.6综合业务数字网综合业务数字网3.7宽带综合业务数字网与宽带综合业务数字网与ATM3.8电缆调制解调器与非对称用户数字线电缆调制解调器与非对称用户数字线ADSL3.9无线移动通信技术无线移动通信技术 人民邮电出版社人民邮电出版社人民邮电出版社人民邮电出版社 3.1数据通信与

2、数据通信系统数据通信与数据通信系统数数据据（Data）：对对客客观观事事实实的的描描述述与与记记载载的的符符号号。数数据可以是数字、文字、声音、图形、图像等形式。据可以是数字、文字、声音、图形、图像等形式。信息（信息（Information）：）：数据的集合、含义和解释。数据的集合、含义和解释。信号（信号（Signal）：）：数据的电磁波表示或称电子编码。数据的电磁波表示或称电子编码。人民邮电出版社人民邮电出版社人民邮电出版社人民邮电出版社 3.1.1模拟通信与数字通信的基本概念模拟通信与数字通信的基本概念模拟数据是连续的值，如声音就是连续变化的模拟数据是连续的值，如声音就是连续变化的波形。而

3、数字数据是离散的值，比如整数。波形。而数字数据是离散的值，比如整数。注注意意：模模拟拟信信号号只只能能在在模模拟拟信信道道上上传传送送，数数字字信信号号只只能能在在数数字字信信道道上上传传送送，而而数数字字数数据据可可经经过过数数模模变变换换在在模模拟拟信信道道上上传传输输，模模拟拟数数据据则则可可经经过过模模数数变换在数字信道上传输。变换在数字信道上传输。人民邮电出版社人民邮电出版社人民邮电出版社人民邮电出版社 3.1.2数据通信系统的构成数据通信系统的构成 数据通信是一种通过计算机或其他数据装置与通信线数据通信是一种通过计算机或其他数据装置与通信线路，完成数据编码信号的传输、转接、存储和处

4、理的通信路，完成数据编码信号的传输、转接、存储和处理的通信技术。技术。3.1.3数据通信系统的主要技术指标数据通信系统的主要技术指标 人民邮电出版社人民邮电出版社人民邮电出版社人民邮电出版社 图3-4 信号的频谱图ff2所所谓谓频频谱谱是是指指组组成成周周期期信信号号各各次次谐谐波波的的振振幅幅按按频频率率的的分分布布图图。这这种种频频谱谱图图以以频频率率f为为横横坐坐标标，相相应应各各次次谐波的幅值谐波的幅值u为纵坐标，如图为纵坐标，如图3-4所示。所示。人民邮电出版社人民邮电出版社人民邮电出版社人民邮电出版社 频谱图中谐波的最高频率频谱图中谐波的最高频率fh与最低频率与最低频率fl之差之差

5、（fhfl）叫信号的频带宽度，简称信号的带宽。叫信号的频带宽度，简称信号的带宽。幅度频率图3-5 信道带宽 人民邮电出版社人民邮电出版社人民邮电出版社人民邮电出版社 几个技术指标几个技术指标:1波特率、数据速率波特率、数据速率2误码率误码率3信道延迟信道延迟 人民邮电出版社人民邮电出版社人民邮电出版社人民邮电出版社 3.2数据传输原理数据传输原理3.2.1数据传输方式数据传输方式1串行通信和并行通信串行通信和并行通信 串行通信时，每次由源端发往目的端的数据只有一串行通信时，每次由源端发往目的端的数据只有一位，数据流是一位一位地传送，源端与目的端之间只需位，数据流是一位一位地传送，源端与目的端之

6、间只需要一根传输线。要一根传输线。人民邮电出版社人民邮电出版社人民邮电出版社人民邮电出版社 2单工、半双工和全双工通信单工、半双工和全双工通信 单工方式，信息只能在一个方向上传送。发单工方式，信息只能在一个方向上传送。发送方只能发送，不能接收。送方只能发送，不能接收。半双工方式，通信双方可以交替发送和接收半双工方式，通信双方可以交替发送和接收信息，但不能同时发送和接收。信息，但不能同时发送和接收。全双工方式，是一种可以同时进行双向信息全双工方式，是一种可以同时进行双向信息传送的通信方式。传送的通信方式。人民邮电出版社人民邮电出版社人民邮电出版社人民邮电出版社 1bit7bit1bit1bit起

7、始位 字 符 校验 终止位3同步传输和异步传输同步传输和异步传输（1）异步传输）异步传输图3-6异步传输 人民邮电出版社人民邮电出版社人民邮电出版社人民邮电出版社 （2）同步传输）同步传输SYNSYN多个字符 结束控制符图3-7异步传输 人民邮电出版社人民邮电出版社人民邮电出版社人民邮电出版社 4基带传输、宽带传输基带传输、宽带传输 基带传输通常用于数字信号传输，传输距基带传输通常用于数字信号传输，传输距离可达几公里，传输介质可采用双绞线或同轴电离可达几公里，传输介质可采用双绞线或同轴电缆。缆。人民邮电出版社人民邮电出版社人民邮电出版社人民邮电出版社 3.2.2 3.2.2 多路复用技术多路复

8、用技术三种最常用的多路复用技术为：频分多路复用三种最常用的多路复用技术为：频分多路复用（Frequency Division MultiplexingFrequency Division Multiplexing，FDMFDM）、）、时分时分多路复用（多路复用（Time Division MultiplexingTime Division Multiplexing，TDMTDM）和和波分多路复用（波分多路复用（Wavelength Division MultiplexingWavelength Division Multiplexing，WDMWDM）。）。1频分多路复用频分多路复用(FDM)

9、2时分多路复用时分多路复用(TDM)3波分多路复用波分多路复用(WDM)人民邮电出版社人民邮电出版社人民邮电出版社人民邮电出版社 3.2.3 差错控制差错控制 差错控制首先要进行差错控制编码，一般采差错控制首先要进行差错控制编码，一般采用抗干扰编码或纠错编码。用抗干扰编码或纠错编码。1奇偶校验码奇偶校验码2方块码方块码3定比码定比码4循环冗余码循环冗余码 人民邮电出版社人民邮电出版社人民邮电出版社人民邮电出版社 3.3传输信道及通信介质传输信道及通信介质3.3.1双绞线双绞线 双绞线由两根相互绝缘并绞扭在一起的铜双绞线由两根相互绝缘并绞扭在一起的铜导线对组成。导线对组成。双绞线按其是否有屏蔽可

10、以分为屏蔽双绞双绞线按其是否有屏蔽可以分为屏蔽双绞线（线（Shielded Twist PairsShielded Twist Pairs，STPSTP）。）。人民邮电出版社人民邮电出版社人民邮电出版社人民邮电出版社 3.3.2 3.3.2 同轴电缆同轴电缆 同轴电缆也由一对导体组成，其内导体同轴电缆也由一对导体组成，其内导体为铜质导线，外包一层绝缘材料，再外边为为铜质导线，外包一层绝缘材料，再外边为网状编织细铜丝组成的外导体，最外层是保网状编织细铜丝组成的外导体，最外层是保护性塑料外套。护性塑料外套。人民邮电出版社人民邮电出版社人民邮电出版社人民邮电出版社 3.3.3 3.3.3 光纤光纤

11、光纤即光导纤维，它的内层是能传导光波的玻璃光纤即光导纤维，它的内层是能传导光波的玻璃纤维，外层加比玻璃折射率低的材料作保护层。纤维，外层加比玻璃折射率低的材料作保护层。光源可以采用两种发光管。采用发光二极管光源可以采用两种发光管。采用发光二极管LED（Light-EmittingDiode）时产生可见光，光波时产生可见光，光波在光导纤维中以多种角度不断反射式传播前进，这种在光导纤维中以多种角度不断反射式传播前进，这种光纤称多模光纤。光纤称多模光纤。若采用激光二极管若采用激光二极管ILD（InjectionLaserDiode）产生的是激光，再将光纤直径减小到只有一个光的波产生的是激光，再将光纤

12、直径减小到只有一个光的波长，则光线可以无反射地一直向前传播，这种光纤称长，则光线可以无反射地一直向前传播，这种光纤称单模光纤。单模光纤。人民邮电出版社人民邮电出版社人民邮电出版社人民邮电出版社 3.3.4无线通信介质无线通信介质无无线线通通信信介介质质指指的的是是不不须须通通过过线线缆缆，通通过过空空间间传传输输信信号。包括微波、激光、红外线和短波等几种。号。包括微波、激光、红外线和短波等几种。微波通信的载波频率为微波通信的载波频率为2GHz40GHz，因为频率高，因为频率高，故而可以同时高速传递大量信息。故而可以同时高速传递大量信息。大气激光通信是利用大气作为传输媒质的激光通信。大气激光通信

13、是利用大气作为传输媒质的激光通信。红外线数据通信技术红外线数据通信技术利用红外线来传输信号，在发送利用红外线来传输信号，在发送端设有红外线发送器，接收端设有红外线接收器。端设有红外线发送器，接收端设有红外线接收器。短波通信是利用波长为短波通信是利用波长为10010m（频率为频率为330MHz）的电磁波进行的无线电通信，又称高频通信。的电磁波进行的无线电通信，又称高频通信。人民邮电出版社人民邮电出版社人民邮电出版社人民邮电出版社 3.4交换方式交换方式图3-12交换网络结构示意图 通信网络一般可按拓扑结构分成广播通信网、交换通信网通信网络一般可按拓扑结构分成广播通信网、交换通信网两种类型。两种类

14、型。交换通信网的结构如图交换通信网的结构如图3-123-12所示。所示。人民邮电出版社人民邮电出版社人民邮电出版社人民邮电出版社 目前广泛采用的交换技术可分为两大类。第目前广泛采用的交换技术可分为两大类。第一类是电路交换，也称线路交换，通信时在节点内一类是电路交换，也称线路交换，通信时在节点内部为数据流建立专用的传输通路；第二类是存储转部为数据流建立专用的传输通路；第二类是存储转发交换，节点先将传入的数据流按传输单元存储起发交换，节点先将传入的数据流按传输单元存储起来，选择好合适的链路后将其转发出去，为信息流来，选择好合适的链路后将其转发出去，为信息流提供一条逻辑上的传输通路。提供一条逻辑上的

15、传输通路。人民邮电出版社人民邮电出版社人民邮电出版社人民邮电出版社 3.4.1 3.4.1 电路交换电路交换电路交换通信的实现包括三个阶段。电路交换通信的实现包括三个阶段。1线路建立线路建立通过呼叫过程完成发送方到接收方之间各个节点通过呼叫过程完成发送方到接收方之间各个节点间的连接，建立一条端到端的专用连接电路。间的连接，建立一条端到端的专用连接电路。2数据传输数据传输在建立好的专用电路上传输数据。在建立好的专用电路上传输数据。3线路拆除线路拆除数据传输完成后，拆除线路连接，释放占用的节数据传输完成后，拆除线路连接，释放占用的节点、信道等相应的资源。点、信道等相应的资源。人民邮电出版社人民邮电

16、出版社人民邮电出版社人民邮电出版社 3.4.2分组交换分组交换报文交换（报文交换（MessageSwitching）的传送的传送方法。报文交换不需要在通信双方之间建立方法。报文交换不需要在通信双方之间建立专用通路，传送方法采用存储专用通路，传送方法采用存储转发方式，转发方式，发送方主机将数据组成一定大小的报文，并发送方主机将数据组成一定大小的报文，并附上目的地址，交由公共交换网各节点逐站附上目的地址，交由公共交换网各节点逐站存储存储转发，最终到达目的端。转发，最终到达目的端。1虚电路方式虚电路方式2数据报方式数据报方式3两种方式的特点两种方式的特点 人民邮电出版社人民邮电出版社人民邮电出版社人

17、民邮电出版社 3.5数字数据网数字数据网数数字字数数据据网网（DDN）是是利利用用数数字字传传输输通通道道（光光纤纤、数数字字微微波波、卫卫星星）和和数数字字交交叉叉复复用用节节点点组组成成的的数数字字数数据据传传输输网网，可可以以为为用用户户提提供供各各种种速速率率的的高高质质量量数数字字专专用用电电路路和和其其他他新新业业务务，以以满满足足用用户户多多媒媒体体通通信信和和组组建建中中高高速速计计算算机机通通信网的需要。信网的需要。DDN的的显显著著特特点点是是采采用用数数字字电电路路、传传输输质质量量高高，时时延延小小，通通信信速速率率可可根根据据需需要要选选择择；电电路路可可自自动动迂迂

18、回回，可可靠靠性性高高；一一线线可可以以多多用用，既既可可以以通通话话、传传真真、传传送送数数据据，还还可可以以组组建建会会议议电电视视系系统统，开开放放帧帧中中继继业业务务，做做多多媒媒体体服服务务，或组建自己的虚拟专用网络。或组建自己的虚拟专用网络。人民邮电出版社人民邮电出版社人民邮电出版社人民邮电出版社 3.5.1DDN的基本原理的基本原理DDN的基本业务就是向客户提供多种速率的数字的基本业务就是向客户提供多种速率的数字数据专线服务，可以提供数据专线服务，可以提供2.4，4.8，9.6，19.2，N64（N=131）及及2048kbit/s速率的全透明的专用电速率的全透明的专用电路，在某

19、些限定情况下，还可以提供其它速率，例如路，在某些限定情况下，还可以提供其它速率，例如8kbit/s、16kbit/s、32kbit/s、48kbit/s、56kbit/s等。等。人民邮电出版社人民邮电出版社人民邮电出版社人民邮电出版社 DDN有以下几个特点。有以下几个特点。DDN是透明传输网。是透明传输网。DDN是同步数据网。是同步数据网。DDN传输速率高，网络时延小。传输速率高，网络时延小。DDN可提供灵活的连接方式。可提供灵活的连接方式。人民邮电出版社人民邮电出版社人民邮电出版社人民邮电出版社 3.5.2DDN在计算机通信网中的应用在计算机通信网中的应用DDN提供的各种通信业务主要应用情况

20、如下。提供的各种通信业务主要应用情况如下。1一点对多点通信业务一点对多点通信业务2话音话音G3传真业务传真业务3VPN业务业务4帧中继业务帧中继业务 人民邮电出版社人民邮电出版社人民邮电出版社人民邮电出版社 3.6综合业务数字网综合业务数字网3.6.1ISDN的基本概念的基本概念ISDN（IntegratedServicesDigitalNetwork）即为综合即为综合业务数字网。业务数字网。ISDN是数字的多路复用的用户线路，它分为窄带是数字的多路复用的用户线路，它分为窄带ISDN（N-ISDN）与宽带与宽带ISDN（B-ISDN）。）。人民邮电出版社人民邮电出版社人民邮电出版社人民邮电出版

21、社 3.6.2ISDN在计算机通信网中的应用在计算机通信网中的应用ISDN在计算机通信网中的应用范围非常广在计算机通信网中的应用范围非常广泛，主要的应用领域有局域网、居家办公、上泛，主要的应用领域有局域网、居家办公、上网、电子购物、远程自动读表、远程教学、远网、电子购物、远程自动读表、远程教学、远程医疗、商业销售点（程医疗、商业销售点（POS）系统、证券交易、系统、证券交易、会议电视等。会议电视等。人民邮电出版社人民邮电出版社人民邮电出版社人民邮电出版社 3.7宽带综合业务数字网与宽带综合业务数字网与ATM3.7.1宽带综合业务数字网的基本概念宽带综合业务数字网的基本概念宽宽带带业业务务是是相

22、相对对于于窄窄带带业业务务而而言言的的，一一般般来来说说，对对于于速速率率低低于于2Mbit/s的的通通信信业业务务称称窄窄带带业业务务，如如电电话话网网、N-ISDN所所提提供供的的业业务务。对对于于高高于于2Mbit/s的的通通信信业业务务，如如帧帧中中继继业业务务、交交换换型型多多Mbit/s数数据据业业务务（SMDS）、TV会会议议等等称称宽宽带带通通信信业业务务。B-ISDN可可提提供供64kbit/s150Mbit/s甚至甚至600Mbit/s的各种速率业务。的各种速率业务。人民邮电出版社人民邮电出版社人民邮电出版社人民邮电出版社 3.7.2ATM基本原理基本原理ATM（Async

23、hronousTransferMode，异步转移异步转移模式）是一种能高速传递综合业务信息、效率高、控模式）是一种能高速传递综合业务信息、效率高、控制灵活、新颖的信息传递模式。制灵活、新颖的信息传递模式。ATM信元由信元由53B长度构成，其中长度构成，其中5B是信头，是信头，48B是信息域，在线路上传输的信息都是是信息域，在线路上传输的信息都是ATM信元。信元。ATM信号是一种异步时分信号（依靠标志码来区信号是一种异步时分信号（依靠标志码来区分各路信号），其交换方式称作异步时分交换，它是分各路信号），其交换方式称作异步时分交换，它是通过改变标志码（在通过改变标志码（在ATM中包含于信元的信头中

24、）来中包含于信元的信头中）来完成交换的。完成交换的。人民邮电出版社人民邮电出版社人民邮电出版社人民邮电出版社 ATM采用虚连接的方式工作，按需占据带宽，采用虚连接的方式工作，按需占据带宽，其技术特点为传输线路质量高，不需要逐段进行差其技术特点为传输线路质量高，不需要逐段进行差错控制；交换速率高，容量大；信元长度小，时延错控制；交换速率高，容量大；信元长度小，时延小；实时性较好；灵活性大。小；实时性较好；灵活性大。ATM网络以灵活的带宽分配和服务质量来保证网络以灵活的带宽分配和服务质量来保证支持各种类型的业务。支持各种类型的业务。人民邮电出版社人民邮电出版社人民邮电出版社人民邮电出版社 ATM技

25、术主要特点如下所述。技术主要特点如下所述。易于硬件实现。易于硬件实现。带宽按需分配。带宽按需分配。服务质量保证。服务质量保证。多速率接口及高速率接口。多速率接口及高速率接口。简化交换过程。简化交换过程。人民邮电出版社人民邮电出版社人民邮电出版社人民邮电出版社 3.7.3ATM在计算机通信网中的应用在计算机通信网中的应用 与现有的数据通信方式相比，与现有的数据通信方式相比，ATM在提供电信业务在提供电信业务能力方面进展很快，它不仅可以提供大量的比特率业务，能力方面进展很快，它不仅可以提供大量的比特率业务，而且还提供了将不同业务综合成一种通用方法的可能性。而且还提供了将不同业务综合成一种通用方法的

26、可能性。人民邮电出版社人民邮电出版社人民邮电出版社人民邮电出版社 3.8电缆调制解调器与非对称用户数字线电缆调制解调器与非对称用户数字线ADSL3.8.1电缆调制解调器电缆调制解调器 电缆调制解调器（电缆调制解调器（CableModem）是一种将数据终端是一种将数据终端设备（计算机）连接到有线电视网（设备（计算机）连接到有线电视网（CableTV），），以使以使用户能进行数据通信，访问用户能进行数据通信，访问Internet等信息资源的设备。等信息资源的设备。上游信道带宽一般为上游信道带宽一般为200kbit/s2Mbit/s，最高可达最高可达10Mbit/s。下游信道的带宽一般为下游信道的带

27、宽一般为3Mbit/s10Mbit/s之间，最高之间，最高可达可达36Mbit/s。人民邮电出版社人民邮电出版社人民邮电出版社人民邮电出版社 3.8.2xDSL技术技术 数字用户线路数字用户线路DSL（DigitalSubscriberLine）是是一种不断发展的先进的调制接入技术。一种不断发展的先进的调制接入技术。DSL的接入可按上行信道（用户到网络）和下行的接入可按上行信道（用户到网络）和下行信道（网络到用户）的速率判别分为对称方式和非对信道（网络到用户）的速率判别分为对称方式和非对称方式。称方式。人民邮电出版社人民邮电出版社人民邮电出版社人民邮电出版社 3.8.3ADSL原理及特点原理及

28、特点ADSL调制解调技术的主要技术特点在于：调制解调技术的主要技术特点在于：ADSL技技术利用现有电话铜线基础设施几乎就能为所有家庭和企术利用现有电话铜线基础设施几乎就能为所有家庭和企业提供各种电信服务，允许用户以比今天最新的业提供各种电信服务，允许用户以比今天最新的128k“一一线通线通”或或56kModem高高60倍或倍或100倍左右的速率通过数据倍左右的速率通过数据网络或网络或Internet以及相关服务进行交互式通信。以及相关服务进行交互式通信。人民邮电出版社人民邮电出版社人民邮电出版社人民邮电出版社 ADSL的调制技术是的调制技术是ADSL的关键所在。在的关键所在。在ADSL调制技术

29、中，一般均使用高速数字信号处理调制技术中，一般均使用高速数字信号处理技术和性能更佳的传输码型，用以获得传输中的高技术和性能更佳的传输码型，用以获得传输中的高速率和远距离。速率和远距离。就目前技术，就目前技术，ADSL在一条电话线上，从电信在一条电话线上，从电信网络提供商到用户的下行速率范围一般为网络提供商到用户的下行速率范围一般为1.5Mbit/s8Mbit/s，而反向的上行速率则是而反向的上行速率则是16kbit/s640kbit/s，所对应的最大传输距离为所对应的最大传输距离为5km。人民邮电出版社人民邮电出版社人民邮电出版社人民邮电出版社 3.9无线移动通信技术无线移动通信技术 移动通信

30、（移动通信（MobileCommunication）可以说是目前可以说是目前通信领域中增长最快者之一。通信领域中增长最快者之一。3.9.1移动通信概念及其发展过程移动通信概念及其发展过程 移动通信的含义是指通信双方至少有一方在运动中移动通信的含义是指通信双方至少有一方在运动中进行信息交换，如移动体（车辆、船舶、飞机或行人）进行信息交换，如移动体（车辆、船舶、飞机或行人）与固定点之间，或移动体之间的通信都属于移动通信的与固定点之间，或移动体之间的通信都属于移动通信的范畴。范畴。人民邮电出版社人民邮电出版社人民邮电出版社人民邮电出版社 第一代移动通信系统采用模拟技术，有多种制式，第一代移动通信系统

31、采用模拟技术，有多种制式，我国主要采用的是我国主要采用的是TACS。第二代移动通信替代第一代移动通信系统完成了模第二代移动通信替代第一代移动通信系统完成了模拟技术向数字技术的转变，但由于采用不同的制式，用拟技术向数字技术的转变，但由于采用不同的制式，用户只能在同一制式覆盖的范围内进行漫游。户只能在同一制式覆盖的范围内进行漫游。第三代移动通信系统（第三代移动通信系统（IMT-2000）是指国际电信联是指国际电信联盟（盟（ITU）在在1985年提出的未来陆地移动通信系统，即年提出的未来陆地移动通信系统，即FPLMTS。人民邮电出版社人民邮电出版社人民邮电出版社人民邮电出版社 3.9.2无线移动通信网无线移动通信网1蜂窝移动通信系统蜂窝移动通信系统2数字无绳电话系统数字无绳电话系统3移动卫星接入系统移动卫星接入系统4.无线局域网无线局域网 人民邮电出版社人民邮电出版社人民邮电出版社人民邮电出版社 3.9.3 无线无线Internet 1997年全球通信业多家大厂商合作成立了年全球通信业多家大厂商合作成立了专门的论坛（专门的论坛（WAP Forum），），共同开发无线应共同开发无线应用协议（用协议（WAP）。）。