第二章 数据通信基础

信信信1 信信信2 信信1 ( f 1 ) 信信2
( f2 )
1 2
M
信信信3 信信信4 信信信5 信信信6
M
信信3 ( f 3 ) 信信4 ( f 4 ) 信信5 ( f 5 ) 信信6 ( f 6 ) 3
U X
U X
4 5 6
时分多路复用
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TDM采用分时技术，使复用的各路信号 采用分时技术， 采用分时技术 在时间上互不重叠。 在时间上互不重叠。在传输时把时间分 成小的时间片， 成小的时间片，每一时间片由一路信号 占用， 占用，各路信号按时间片轮流利用信道 传输。 传输。由于一路信号在某一时间片内要 占用整个信道带宽,则需要把信息适当分 占用整个信道带宽 则需要把信息适当分 割成小小的信息段， 割成小小的信息段，在每次占用的时间 片内传输一个信息段。 片内传输一个信息段。
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异步传输又称为起止式传输。 异步传输又称为起止式传输。发送端 可以在任何时刻向信道发送信号， 可以在任何时刻向信道发送信号，而 不管接收端是否知道已开始发送。 不管接收端是否知道已开始发送。异 步传输时， 步传输时，比特小组间的时间间隔可 以是任意的， 以是任意的，但在一个小组中的各比 特位传输时的速率是由收发双方约定 好的，不能随意变化。 好的，不能随意变化。
数据传输的二种同步方式: 异步传输方式与同步传输方式
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同步是指接收端要按照发送端所发送的 每个码元的重复频率以及起止时间来接 收数据，也就是通信双方在发、 收数据，也就是通信双方在发、收时间 上必须保持一致。 上必须保持一致。 根据通信双方协调方式不同， 根据通信双方协调方式不同，同步方式 有两种：异步传输方式和同步传输方式。 有两种：异步传输方式和同步传输方式。
n
N
n
图中N<n，对于电话系统，其压缩比可达到2：1，STDM复接器因此也 被称为集中器，主要用于远距离用户群的集中过程及卫星通信系统的前 端基带信号处理部分）。在数据分组传送网中一般也采用统计时分复用 的方式，也称作动态信道分配。
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同步传输效率高， 同步传输效率高，但如果传输的数据块 字符串或位串） （字符串或位串）中出现与同步字符 或同步标志）相同的数据， （或同步标志）相同的数据，需要采用 一些技术来解决。如果一次传输有错， 一些技术来解决。如果一次传输有错， 需要将该次传输的整个数据块进行重传。 需要将该次传输的整个数据块进行重传。 同时也加重了DCE（数据通信设备） 同时也加重了 （数据通信设备） 的负担。 的负担。 同步字符
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信号：指数据的电编码或电磁编码。它分为数字信号 ：指数据的电编码或电磁编码。 和模拟信号两种。 和模拟信号两种。 信号带宽：信号通常都是以电磁波的形式传送的，电 ：信号通常都是以电磁波的形式传送的， 磁波都有一定的频谱范围， 磁波都有一定的频谱范围，该频率范围称作该信号的 带宽。 带宽。 信道：信道是传送信号的一条通路，由传输线路和传 ：信道是传送信号的一条通路， 输设备组成。 输设备组成。同一个传输介质上可以同时存在多条信 号通路，即一条传输线路上可以有多个信道。 号通路，即一条传输线路上可以有多个信道。 信道带宽：指信道上能够传送的信号的最大频率范围 ： 数据包和数据帧：在数据传输时，往往将较大的数据 ：在数据传输时， 块分割成较小的数据段，并在每一段上附加一些信息， 块分割成较小的数据段，并在每一段上附加一些信息， 这些数据段及其附加信息一起形成的逻辑数据单位， 这些数据段及其附加信息一起形成的逻辑数据单位， 称为数据包。在实际传输时， 称为数据包。在实际传输时，还要将数据包进一步分 割成更小的逻辑数据单位，称为数据帧。 割成更小的逻辑数据单位，称为数据帧。 数据传输速率：简称数据率，是指单位时间内传送的 ：简称数据率， 二进制数据位数
DCE ...
同步 信号 字符块 同步 信号 ...
DCE
同步传输方式
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多路复用的三种技术 : 频分多路复用 时分多路复用 统计时分多路复用。 多路复用技术是指在同一传输介质上同时传 送多个信号源发出的信号， 送多个信号源发出的信号，并且信号之间互 不影响。 不影响。
频分多路复用(FDM) 频分多路复用(FDM)
9
10
数据信道 A 发送 端 B 接收 端
监控信道
单工通信
A
K1 K2
B
发 送端 接 收 端
A
数据信道
监控信道
接 送端 发送 端
B
半双工通信
数据信道
发 送端 接 收 端
数据信道 监控信道
监控信道
接 送端 发送 端
全双工通信
基带传输与频带传输
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由计算机、 由计算机、终端等直接发出的数字信号是一 连串未经调制的矩形电脉冲信号，包含直流、 连串未经调制的矩形电脉冲信号，包含直流、 低频和高频等多种成分。在其频谱中， 低频和高频等多种成分。在其频谱中，从零 频开始到能量集中的一段频率范围称为基本 频带，简称为基带。 频带，简称为基带。在线路上直接传输数字 基带信号就称为基带传输。 基带信号就称为基带传输。 发送端在音频范围选择某一频率的正（ 发送端在音频范围选择某一频率的正（余） 弦波作为载波， 弦波作为载波，用它寄载所要传输的数字信 通过电话信道将其送至接收端； 号，通过电话信道将其送至接收端；在接收 端再将数字信号从载波上分离出来， 端再将数字信号从载波上分离出来，恢复为 原来的数字信号波形。 原来的数字信号波形。这种利用模拟信道实 现数字信号传输的方法称为频带传输。 现数字信号传输的方法称为频带传输。
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频分多路复用(FDM)技术将具有一定带宽的线路划分 技术将具有一定带宽的线路划分 频分多路复用 成多条占有较小带宽的信道， 成多条占有较小带宽的信道，各条信道中心频率不重 每个信道之间留出适当的频率范围， 复，每个信道之间留出适当的频率范围，作为保护频 每个信道供一个用户使用。图中的MUX表示多 带，每个信道供一个用户使用。图中的 表示多 路复用器。 路复用器。
统计时分多路复用（ 统计时分多路复用（STDM） ）
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统计时分多路复用（ ），按各路 统计时分多路复用（STDM），按各路 ）， 信号固定分配时隙存在利用率不高， 信号固定分配时隙存在利用率不高，信 浪费的现象。 道,浪费的现象。 浪费的现象
S1 S
1
M
STDM 复接器
S1 S2
2
M
分 接
M
M
S
数据通信基础
3
数据通信是通过计算机与通信线路相结 完成网络中数字数据的传输交换、 合，完成网络中数字数据的传输交换、 存储以及处理的理论、方法和技术。 存储以及处理的理论、方法和技术。
4
信息：信息是对客观事物的反映，可以 ：信息是对客观事物的反映， 是对物质的形态、大小、结构、 是对物质的形态、大小、结构、性能等 描述，也可以是物质与外部的联系。 描述，也可以是物质与外部的联系。信 息的载体是数字、文字、语音、 息的载体是数字、文字、语音、图形和 图像等。 图像等。 数据：网络中传输的二进制代码被称为 ： 数据，它是传递信息的载体。 数据，它是传递信息的载体。
信号可以分为模拟信号和数字信号
7
(a)连续信号
(b) 离散信号
模拟信号
8
3
1
2 1
0
(a)二进制信号
0
(b)四进制信号
数字信号
信道的通信方式(三种 信道的通信方式 三种) 三种
根据信号在信道上的传输方向， 根据信号在信道上的传输方向，把数据通信分为单工通 半双工通信和全双工通信。 信、半双工通信和全双工通信。 （1）单工通信：单工通信中，数据信号固定地从发送 ）单工通信：单工通信中， 传送到接收端B，即信息流仅沿一个方向流动。 端A传送到接收端 ，即信息流仅沿一个方向流动。在数 传送到接收端 据通信系统中，接收端要返回反馈信号给发送端， 据通信系统中，接收端要返回反馈信号给发送端，这样 必须采用两个信道，一个传送数据，一个传送控制信号， 必须采用两个信道，一个传送数据，一个传送控制信号， 因此单工通信一般采用二线制。 因此单工通信一般采用二线制。 （2）半双工通信：半双工通信中，数据信号可双向传 ）半双工通信：半双工通信中， 但不能在两个方向上同时进行。 送，但不能在两个方向上同时进行。通信双方都具有发 送器和接收器， 送器和接收器，但在同一时刻信道只能容纳一个方向的 信息传输。 信息传输。若想改变信息的传输方向就必须改变信道方 需要利用K1、 开关进行转换 开关进行转换。 向，需要利用 、K2开关进行转换。半双工通信一般 采用二线制。 采用二线制。 （3）全双工通信：全双工通信中，同一时刻双方能在 ）全双工通信：全双工通信中， 两个方向传输数据信息,一般采用四线制 一般采用四线制。 两个方向传输数据信息 一般采用四线制。全双工通信效 率高，控制简单，但结构复杂，成本较高。 率高，控制简单，但结构复杂，成本较高。
第二章 数据通信基础
讨论题
2
1、信道的三种通信方式？ 、信道的三种通信方式？ 2、基带传输与频带传输的特征与区别？ 、基带传输与频带传输的特征与区别？ 3、什么是调制 解调？ 解调？ 、什么是调制/解调 4、数据传输的二种同步方式？ 、数据传输的二种同步方式？ 5、多路复用的三种技术？ 、多路复用的三种技术？
调制/解调
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Baidu Nhomakorabea
由发送端将数字数据信号转换成模拟数据信号 的过程称为调制，相应的调制设备称为调制器； 的过程称为调制，相应的调制设备称为调制器； 在接收端把模拟数据信号还原为数字数据信号 的过程称为解调，相应的设备称为解调器。 的过程称为解调，相应的设备称为解调器。 同时具备调制和解调功能的设备称为“调制解 同时具备调制和解调功能的设备称为“ 调器”（modem）。在实现全双工通信时，则 调器” ）。在实现全双工通信时， ）。在实现全双工通信时 要求收发两端都安装调制解调器。 要求收发两端都安装调制解调器。
6
模拟信号特征：幅度连续，时间可连续 ：幅度连续， 也可以不连续。 也可以不连续。这种信号也是模拟信号 . 只传输模拟 信号的通信系统就叫模拟通 信系统。 信系统。 数字信号特征：幅度离散，一般时间也 ：幅度离散， 离散。 数字通信” 离散。 “数字通信”是指用数字信号作 为载体来传输信息， 为载体来传输信息，或者用数字信号对 载波进行数字调制后再进行传输的通信 方式。 方式。
空闲 起始位 1 1 0 1 0 1 0 0 停止位
异步传输方式
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同步传输方式要求发送方和接收方时钟始终 进行计时来保持时钟同步。 进行计时来保持时钟同步。这种方式具体又 分为面向字符的同步和面向位的同步。 分为面向字符的同步和面向位的同步。 面向字符的同步中发送方将字符组织成组连 续发送， 续发送，并在每组字符前后各加一个或多个 同步字符。 同步字符。当接收方接收到同步字符时开始 接收数据，直到又收到同步字符时停止接收， 接收数据，直到又收到同步字符时停止接收， 然后进入下一次等待状态，准备下一次通信。 然后进入下一次等待状态，准备下一次通信。 面向位的同步每次发送一个二进制位序列， 面向位的同步每次发送一个二进制位序列， 用某个特殊的8位位串作为同步标志来表示 用某个特殊的 位位串作为同步标志来表示 发送的开始和结束。 发送的开始和结束。