06计算机 网路 PPT 路由 交换

1数据传输1.基带传输、频带传输和宽带传输(1)基带传输•基带信号：由计算机或终端等数字设备产生的、未经调制的数字数据相对应的原始信号(方波脉冲)。基带信号通常呈矩形波形式，它所占据的频率范围通常从直流到高频的频谱，范围宽。2•基带：基带信号所占有的频率范围•基带信道：与基带信号频谱相适应的信道•基带传输：在基带信道中直接传输这种基带信号的传输方式。•基带传输的特点：基带通信是一种最简单、最基本的传输方式，它适合于传输各种速率要求的数据。基带传输过程简单，设备费用低，适合于近距离传输。3(2)频带传输•频带信号：基带信号变换(调制)成的便于在模拟信道中传输的、具有较高频率的信道信号。•频带传输：在信道中传输频带信号的传输方式。•在远距离传输中通常不采用基带传输而采用频带传输方式。4(3)宽带传输•宽带是指比音频带宽更宽的频带，它包括大部分电磁波频谱。利用宽带进行的传输称为宽带传输。•宽带传输系统可以是模拟或数字传输系统，它能够在同一信道上进行数字信息和模拟信息传输。宽带传输系统可容纳全部广播信号，并可进行高速数据传输。5•在局域网中，存在基带传输和宽带传输两种方式。•基带传输的数据速率比宽带传输速率低。一个宽带信道可以被划分为多个逻辑基带信道。•宽带传输能把声音、图像、数据等信息综合到一个物理信道上进行传输。宽带传输采用的是频带传输技术，但频带传输不一定是宽带传输。62.信源编码•信源编码是把从信源或其他设备输出的数据作相应的变换，其目的就是使之便于在相应的信道上有效地传输。模拟数据可以用模拟信号载荷，也可以用数字信号载荷；同样，数字数据可以用数据信号载荷，也可以用模拟信号载荷。7•这样就构成了四种方式，所对应的四种数据信息编码为：模拟数据的模拟信号编码数字数据的模拟信号编码数字数据的数字信号编码模拟数据的数字信号编码8(1)数字数据的模拟信号编码前面提到，在计算机网络的远程通信中通常采用频带传输。若要将基带信号进行远程传输，要先将其变换为频带信号（即模拟信号），再在模拟信道上传输。这个变换就是数字数据的模拟信号编码过程（即调制过程）。9•调制：就是利用基带信号对模拟载波信号的某些参量进行控制，使这些参量随基带信号的变化而变化的过程。•解调：调制的逆过程(把从信道上接受到的模拟信号变换为数字数据)。•调制后的信号叫已调信号，它包含了调制信号的所有信息。10•通常采用的调制方式有三种：(1)幅度调制AM(或幅移键控ASK)(2)频率调制FM(或频移键控FSK)(3)相位调制PM(或相移键控PSK)•设载波信号为正弦交流信号f(t)＝Asin(t+)。此处A是幅度，是角频率，是相位。11•ASK（幅移键控）：就是利用基带脉冲信号对模拟载波信号的幅度进行控制，使其随基带脉冲的变化而变化，频率和相位均不变。•其实现方法有：乘法器和键控开关。•ASK技术简单，实现容易，但抗干扰能力较差。12ASK基带脉冲载波载波信号、基带脉冲及ASK调制波形13•FSK(频移键控)：利用基带脉冲信号对模拟载波信号的频率进行控制，使其随基带脉冲的变化而变化(通过改变载波信号的角频率来表示数字信号中的“1”和“0”)，幅度和相位均不变。•FSK由键控方法实现，利用数字信号控制开关对两个不同的独立载波频率源进行选通。•FSK技术较简单，实现较容易，抗干扰能力较强。是目前较常用的调制方法。14FSK基带脉冲载波10110010载波信号、基带脉冲及频率调制波形15•PSK(相移键控)：利用基带脉冲信号对模拟载波信号的相位进行控制，使其随基带脉冲的变化而变化(通过改变载波信号的相位值来表示数字信号中的“1”和“0”)，幅度和频率均不变。相移键控又有绝对相移键控和相对相移键控，在模拟通信中，为了提高数据传输速率，常采用多相调制方法。16PSK基带脉冲载波10110010载波信号、基带脉冲及相位调制波形17(2)数字数据的数字信号编码•数字数据的数字信号编码问题就是要解决数字数据的数字信号表示问题。数字数据可以由多种不同形式的脉冲信号的波形来表示。主要形式有单极性全宽码和归零码、双极性全宽码和归零码、曼彻斯特码和差分曼彻斯特码。18单极性全宽码和归零码判决门限判决门限取样时间(a)单极性全宽码取样时间(b)单极性归零码单极性全宽码和归零码19判决门限取样时间判决门限(a)双极性全宽码取样时间(b)双极性归零码双极性全宽码和归零码双极性全宽码和归零码20曼彻斯特编码曼彻斯特编码的规律是：在每一个码元时间间隔内，电平都有一次跃变：当发送信息“0”时，在间隔的中间时刻电平从高向低跃变；当发信息“1”时，在间隔的中间时刻电平从低向高跃变。该跃变既可作为时钟信号，又可作为数据信号。2110100110曼彻斯特编码22差分曼彻斯特码的规律是：在每一个码元的中间时刻，电平都有一次跃变：发送信息“1”时，间隔开始时刻不跃变；发送信息“0”时，间隔开始时刻有跃变。该跃变仅作为时钟信号。差分曼彻斯特编码2301011001差分曼彻斯特编码24(3)模拟数据的数字信号编码•模拟数据经过调制后可实现模拟信号的数字化传输。•常用的这种调制方法有脉冲编码调制(PCM)和增量调制(M)。•利用PCM对音频信号进行数字化编码，一般包括三个过程：取样、量化和编码。25•取样：指在每隔固定长度的时间点上抽取模拟数据的瞬时值，作为模拟数据的代表值。这是把连续信号变为离散信号的关键一步。•取样要求符合取样定理：当取样的频率F大于或等于模拟信号的频率宽度f的两倍时(F≥2f)，所得的离散信号可以无失真地代表被取样的模拟数据。26•量化：是把取样得到的不同的离散幅值，按照一定的量化级转换为对应的数据值，并取整数，得到离散信号的具体数值。•量化级数一般为2的整数次幂，如64,128,256等。量化级别越高，表示离散信号的精度越高。27•编码：是将量化后的离散值转换为一定位数的二进制数值。•量化级别越高，需要二进制数码的位数越多。•PCM调制过程如下图：28011000001010101111110100PCM编码过程取样量化编码293.多路复用技术•多路复用：利用一条物理信道同时传输多路信息的过程。这是共享信道的应用。•多路复用技术能把多个信源信号组合在一条物理信道上传输，使多个计算机或终端设备共享信道资源，提高信道的利用率。30•多路复用技术包括复用、传输和分离三个过程。实现多路复用功能的设备叫多路复用器。复用器成对使用。。。。多路复用器n个输入。。。多路复用器n个输出1条线路多路复用原理图n个信道31•多路复用技术应用在共享式信道上。•多路复用技术通常有频分多路复用、时分多路复用、波分多路复用和码分多路复用等。32(1)频分多路复用(FDM)•频分多路复用：就是将具有一定带宽的信道分割为若干个有较小频带的子信道，每个子信道供一个用户使用。这样在信道中就可同时传送多个不同频率的信号。33•频分多路复用实现的条件是信道的带宽远远大于每个子信道的带宽•采用频分多路复用时数据在各子信道上是并行传输的。由于各子信道相互独立，故一个信道发生故障时不会影响其他信道。34•FDM信号是频带信号。•被复用的信号是模拟的，但信源信号可以是模拟的，也可以是数字的。不同的信号在进入频分复用信道前要做相应变换，使之成为模拟信号。35ft...子信道nfn子信道3f3子信道2f2子信道1f1警戒频带信道带宽频分多路复用36(2)时分多路复用(TDM)•时分多路复用：是将一条物理信道的传输时间分成若干个时隙，把这些时隙轮流地给多个信号源使用，每个时隙被复用的一路信号占用。这样，当多路信号准备传输时，一个信道就能在不同的时隙传输多路信号。37ABCDABCDABCDABCDft子信道A的间隙信道带宽时分多路复用38•时分多路复用实现的条件是信道能达到的最高传输速率超过待传输的各路信号的传输速率之和。•时分多路复用又可分为固定时分多路复用和统计时分多路复用，或叫同步时分多路复用(STDM)和异步时分多路复用(ATDM)。39①同步时分多路复用(STDM)：•采用固定的时隙分配方式：即把信道中的各时隙以固定的方式分配各信源，每路信号固定占用每帧一个时隙。无论信源是否有数据传输，都要占用一个时隙。而有的信源有大的信息量要发送，也只能依次轮流分得时隙而不能利用其他的空闲时隙。因此这种方式的效率较低。40②异步时分多路复用(ATDM)：•动态地分配时隙，它将每帧中的时隙只分配给那些需要发送数据的信源。对没有数据发送的信源，就不分配时隙。但因该方式的时隙序号与信道序号之间不存在一一对应关系，为此要求在发送数据中要加入信道号、双方地址等标识，以便达到同步要求。41(3)码分多路复用(CDM)•码分多路复用：是一种用于移动通信、无线计算机网络以及移动性计算机联网的复用技术。笔记本电脑、掌上电脑、手机等移动性设备的通信将会大量使用码分多路复用技术。42•CDM的复用原理是基于码型分割信道。每个用户分配有一个地址码，而这些码型互不重叠，以区分每个用户。信道的频率和时间资源均为各用户共享。因此，在频率和时间资源紧缺的情况下，CDM技术的优势突现，CDM已受到人们的普遍关注。43•CDM的基础是移动通信中的扩频技术。扩频就是利用扩频编码发生器产生的伪随机码对基带信号进行扩频调制，形成远大于原信号带宽的范围的码。在接收端，用相同的伪随机码所扩频解调，即压缩其频带，将信号恢复成原基带信号。44•不同码型的用户得到不同的扩频编码，这些扩频编码就可以同时使用同一频率进行通信，互不干扰。•发送者可用不同的扩频编码分别向不同接收者发送数据，同样，接收者也可使用不同的扩频编码接收不同发送者的数据，实现多址通信。45DB1DB1B2B2信源数据解调扩频解调数据调制扩频调制接收扩频编码发生器扩频编码发生器同步电路扩频通信原理图46•码分多路复用技术具有抗干扰能力强和通信隐蔽性好等优点。•抗干扰能力强：信号带宽扩展多少倍，在相同干扰强度下，噪声功率也需扩展多少倍，这就相当于噪声功率不变时干扰强度只是原来的多少分之一。•隐蔽性好：信号频带变宽，单位频带内的信号功率变小，隐藏或淹没在噪声中，通信隐蔽。47(4)波分多路复用(WDM)•波分多路复用：是在一根光纤上能同时传送多个波长不同的光载波信号的复用技术。通过WDM，将光纤信道分为多个波段，每个波段传输一种波长的光信号，这样在一根光纤上可同时传输多个不同波长的光信号。48•光信号具有不同波长，波分多路复用利用了衍射光栅来实现不同光波的合成和分解。发送端的波分复用设备叫合波器，它将不同信道的信号调制成不同波长的光，并复用到一条光纤信道上。接收端的波分复用设备叫分波器，它分离出不同波长的光信号,分送给不同的信道。49频分多路复用时分多路复用波分多路复用码分多路复用多路复用固定时分多路复用统计时分多路复用多路复用的类型504.同步技术•同步：统一收发两端动作、保持收发步调一致的过程。接收方按照发送方发送信息的重复频率和起止时间来接受数据。•数据通信系统能否可靠而有效地工作，在很大程度上依赖于是否能很好实现同步。51•同步形式：位同步、字符同步和帧同步。•常用的数据传输的同步方式有异步式同步和同步式同步。两者的区别在于发送端和接收段的时钟是独立的还是同步的。前者有位同步和字符同步形式，后者有位同步、字符同步和帧同步形式。52•异步传输是指同一个字符内相邻两位的间隔是固定的，而两个字符间的间隔是不固定的，即所谓字符内同步，字符间异步。•异步传输是面向字符的，每个字符独立传输。异步式同步方式又称起止式同步。•异步传输不需在发收两端间传输时钟信号，实现简单，但传输效率较低。53010000010起始位校验位停止位一个字符七位信息位异步方式的同步过程字符1字符2字符3字符4字符间隔54•同步传输可以面向字符，也可以面向比特。•面向字符时数据以字符为单位传输，多个字符构成一个字符组(串)，由一个或几个同步字符(如SYN)为组头和组尾做同步标识；接收方识别出SYN后，即可接收数据组，直至组尾。55•面向比特时，数据由任意