合金颗粒掺杂在橡胶鞋底的研究方案设计

本次课介绍如下知识数据通信的基本概念数据传输方式数据编码技术和时钟同步数据交换技术多路复用技术差错控制方法传输系统源发送器源系统接收器目标目标系统LANWAN802.3802.4802.5FDDIPSDNATMISDNDDN通信系统的模型一、数据通信的基本概念数据(Data)：对某一客观现象的物理度量，即信息的表达方式，如数字、文字、声音、图形、图像等。信息(Information)则是从一批数据中分析、统计得出的有用数据，即有用的知识或信息。信号(Signal)：与某一实际数据对应的、以电磁波形式表示的连续或者离散数据。即数据数据在传输过程中的电磁波表示形式。信源：通信过程中产生和发送信息的设备或计算机。信宿：通信过程中接收和处理信息的设备或计算机。一、数据通信的基本概念信道(Channel)：信源和信宿之间的通信线路。传送信息的线路（或通路），由通讯线路、交换设备、中间处理设备等组成。物理信道分为有线信道和无线信道。数据通信：发送方将要发送的数据转换成信号，通过物理信道传送到数据接受方的过程。编码器：数据适合传输的信号——便于识别、纠错调制器：信号适合传输的形式——按频率、幅度、相位解码器：传输信号原始数据解调器：接收波形数字信号序列一、数据通信的基本概念一、数据通信的基本概念模拟数据通信和数字数据通信——两种不同类型的量模拟信号：时间、温度、电波、声音信号中没有断开或不连续的的地方；数字信号：字符，二进制数，电脉冲信号仅取一些有限数目的值；一、数据通信的基本概念模拟：波动性；持续变化；反映事物的本质；在电信业已经被广泛使用超过100年；数字：离散性；跃变性；设备性能先进，较为便宜；模拟与数字的特点1011100（a）模拟信号（b）数字信号数据通信电话模拟数据模拟信号（a）模拟数据在模拟信道上传输调制/解调器数字数据模拟信号（b）数字数据在模拟信道上传输编码解码器（c）模拟数据在数字信道上传输模拟数据数字信号一、数据通信的基本概念一、数据通信的基本概念数据通信中的主要技术指标码元(CodeCell)：时间轴上的一个信号编码单元，即一个二进制“位”－－比特（Bit）。比特率(BitRate)：数据传输速率(bps，b/s)。单位时间传送的比特数，用于描述数字信道的传输能力，即发送、接收双方及中间交换的处理能力。数据通信中的主要技术指标数据传输率的计算公式：S=（1－1）式中：S－－数据传输率，每秒比特（b/s）T－－信号周期，即测量取样时间间隔，单位秒（s）。N－－量化电平数，测量值划分成N个级别，一般N＝2，4，8，16，…，是比特数（b）。TNLog/)(2N2log一、数据通信的基本概念例1－1脉码调制系统PCM（PlusCodeModulation）每秒钟测量取样8000次，256个量化电平，求数据传输率。解：信号周期T＝1/8000，量化电平数N＝256＝由公式可知S＝8×8000＝6400（b/s)＝64Kb/s82一、数据通信的基本概念数据通信中的主要技术指标带宽(Bandwidth)：信号或信道占据的频率范围误码率(Biterrorrate)：信道传输可靠性指标。传输时出错比特数与总传送比特数之比。用公式表示为：：比特出错率，一般用百分数％表示。：传输出错比特数。B：总传送比特数。BBPeb/bPeB一、数据通信的基本概念信道容量(Channelcapacity)：信道的最大数据率香农公式:最大数据传输速率C=Blog2（1＋S/N）(bps)C：信道容量，即信道最大传输率（b/s)。B：信道频带（Hz）。S：信道中信号功率。N：信道中电磁噪声功率。信道中信噪比用分贝dB数表示，分贝定义式：NSdB/lg10一、数据通信的基本概念例1－2已知信噪比为30dB，带宽为4kHz，求信道的最大数据传输速率。解由公式可知∵10lg(S/N)=30∴S/N=1030/10=1000∴C=4000log2(1+1000)≈40kbps一、数据通信的基本概念通信方式数据通信中，按数据通道数目及数据流方向分为并行通信、串行通信，单向、双向通信等。一、数据通信的基本概念并行数据传输并行通信传输中有多个数据位，同时在两个设备之间传输。发送设备将这些数据位通过对应的数据线传送给接收设备，还可附加一位数据校验位。接收设备可同时接收到这些数据，不需要做任何变换就可直接使用。并行方式主要用于近距离通信。计算机内的总线结构就是并行通信的例子。优点是传输速度快，处理简单。串行传输数据串行数据传输时，数据是一位一位地在通信线上传输的，先由具有几位总线的计算机内的发送设备，将几位并行数据经并--串转换硬件转换成串行方式，再逐位经传输线到达接收站的设备中，并在接收端将数据从串行方式重新转换成并行方式，以供接收方使用。串行数据传输的速度要比并行传输慢得多，但对于覆盖面极其广阔的公用电话系统来说具有更大的现实意义。串行通信的方向性结构有三种，即单工、半双工和全双工。单工数据传输只支持数据在一个方向上传输；半双工数据传输允许数据在两个方向上传输，但是，在某一时刻，只允许数据在一个方向上传输，它实际上是一种切换方向的单工通信；全双工数据通信允许数据同时在两个方向上传输，因此，全双工通信是两个单工通信方式的结合，它要求发送设备和接收设备都有独立的接收和发送能力。单工、半双工、全双工单工、半双工、全双工数字信号同步方式同步方法：模拟或是数字信号通信的基本要求是接收端应知道发送端发送数据的开始时间和结束时间。目前的两种同步方式有：异步传输方式和同步传输方式。同步传输方式是以固定的时钟频率来发送串行信号的。同步传输方式有被称为比特同步传输方式。实现同步传输方式的同步时钟有两种方法:一种是外部同步法，该方法是在传输线路中加一条时钟信号线，以连接到接收设备的时钟上。另一种是自同步法，该方法是让接收端的调制解调器从接收数据信息中直接提取同步信号，并以此获得同步的时钟频率。自同步法通常用于远距离的传输。同步传输方式避免了异步传输方式中每个字符都需要附加信息的缺点，因此效率较高。但实现起来有点复杂，所以通常用于需要高速传输的网络。异步传输方式又称为起止同步传输方式。这是最早使用和最简单的一种同步方式。这种方式是以字符为单位进行同步的。在通信过程中，发送端会给一个字符加上开始和结尾信息，即在字符前设置“起”信号和在结尾处设置“止”信号。异步传输方式的优点是每一个字符本身就包括了字符的同步信息，不需要在线路两段专门设置同步设备。其缺点是每发一个信息就要添加起止信号，造成了附加数据开销。异步传输方式目前仍被广泛使用。数字信号同步方式同步通信与异步通信SYNSYN......一个或多个SYN字符控制字符数据字符控制字符终止位(逻辑“0”)起始位(逻辑“1”)tb0b1b2b3b4b5b6字节5字节4字节3字节2字节1二、数据传输方式数据传输时，对线路频带资源的使用方式有两种：基带传输与宽带传输。基带传输在数据通信中，表示计算机二进制的比特序列的数字数据信号是典型的矩形脉冲信号;矩形脉冲信号的固有频带称做基本频带,简称为基带,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;在发送端，基带传输的数据经过编码器变换变为直接传输的基带信号，例如：曼彻斯特编码或差分曼彻斯特编码信号;在接收端由解码器恢复成与发送端相同的矩形脉冲信号;基带传输是一种最基本的数据传输方式。基带传输时要注意保持收发双方同步。宽(频）带传输，利用模拟信道传输数据信号的方法，对多路信号采用不同的载波频率进行调制，每一路信号占用一定宽度的频带资源，在同一条通信线路上可同时传送多路信号，这样在远距离通信时有利于节约线路资源。调制解调器（modem）是频带传输中最典型的通信设备。不归零NRZ（None－returntoZero）编码：亦称全编码，即在数字信号“0”或“1”持续时间，信号电平不变，与代码宽度相同。如图a所示。二进制数字0、1分别用两种电平来表示。常用－5V表示1，＋5V表示0。缺点：存在直流分量，传输中不能使用变压器；不具备自同步机制，必须使用外同步。归零RZ（ReturnZero）编码亦称窄脉冲，数字信号脉冲宽度小于“0”、“1”持续时间，即小于代码宽度，每一窄脉冲在数字代码未变之前就以归零。如图b所示。数字数据编码方法图1-11(c)为数字信号取样脉冲，数字信道上传输的就是代表“0”、“1”的脉冲；在实际信道上，为了减少数字信号的直流分量累积，采用的是交替双极性脉冲，使正、负脉冲个数在总体上大致相同，直流分量趋于零。图1-11归零码、不归零码及取样脉冲曼彻斯特编码(Manchestercode)用电压的变化表示0和1。规定在每个码元的中间发生跳变：高→低的跳变——0，低→高的跳变——1∵每个码元中间都要发生跳变，接收端可将此变化提取出来作为同步信号，使接收端的时钟与发送设备的时钟保持一致。∴曼彻斯特编码也称为自同步码（Self-SynchronizingCode）。它具有自同步机制，无需外同步信号。缺点：需要双倍的传输带宽（即信号速率是数据速率的2倍）。数字数据编码方法差分曼彻斯特编码(DifferentialManchestercode)与曼彻斯特编码相同，在每个码元的中间，信号都会发生跳变；不同之处在于：用在码元开始处有无跳变来表示0和1。码元开始处有跳变——0码元开始处无跳变——1图1-12曼彻斯特编码、差分曼彻斯特编码三、数据编码技术和时钟同步数字信号模拟传输－－调制与解调由于高频信号抗干扰能力强，易于远距离、高效率传输，因此在信号传输时，常将低频信号搭载在高频信号上传输，到达目的地后再将原始信号从高频信号上取出来；起搭载作用的高频信号称为载波，犹如运输货物的车辆，原始信号犹如货物；将原始信号搭载在高频载波上的过程称为调制--相当于货物装车；在接收端将原始信号从高频信号上取出来的过程称为解调制、简称解调--相当于货物运到后卸货。而用低频信号控制高频信号参数--调制后的波形称为调制波。三、模拟数据编码方法数字信号模拟传输－－调制与解调为了利用廉价的公共电话交换网实现计算机之间的远程通信，必须将发送端的数字信号变换成能够在公共电话网上传输的音频信号，经传输后再在接收端将音频信号逆变换成对应的数字信号。实现数字信号与模拟信号互换的设备称作调制解调器(Modem)。下图为远程系统中的调制解调器公共电话交换网中使用调制解调器的必要性公共电话交换网是一种频带模拟信道，音频信号频带为300Hz～3400Hz，而数字信号频宽为0Hz～几千兆Hz。若不加任何措施利用模拟信道来传输数字信号，必定出现极大的失真和差错。所以，要在公共电话网上传输数字数据，必须将数字信号变换成电话网所允许的音频频带范围300Hz～3400Hz。模拟数据编码方法三种常用的调制技术：幅移键控ASK(AmplitudeShiftKeying)，调幅频移键控FSK(FrequencyShiftKeying)，调频相移键控PSK(PhaseShiftKeying)，调相基本原理：用数字信号对载波的不同参量进行调制。载波Y(t)=Acos(ωt+φ)Y(t)的参量包括：幅度A、频率ω、相位φ调制就是要使这三个参量随数字基带信号的变化而变化三种调制方式波形图信号传输速率--单位时间内通过信道传输的码元数，单位为波特，记作Baud。计算公式:B=1/T(Baud)（1－4）式中T为信号码元的宽度，即信号周期，单位为秒。信号传输速率,也称码元速率、调制速率或波特率。由（1－1）、（1－4）式得：S=B*log2N(bps)（2－5）模拟信号数字传输－－采样、量化、编码模拟信号转换成数字信号需经过采样、量化、编码采样：每隔一定时间间隔取一个测量值。量化：对每个样本舍入到量化级别上。即