第02章-数据通信.

抗干扰性
相对价格
不受外部电磁和噪声干扰
价格高，但低损耗、宽频带、 高传输率、低误码率、安全保 密性好。最有前途的介质。
无线传输
根据波长分成不同的波段，依次为无线
电、微波、红外、可见光、紫外等
无线电传输 微波传输 红外线和毫米波 光波传输
2.3.1 电磁波谱与移动通信
f(Hz) 10
0
10
2
10
4
2.2.2 双绞线的主要特性（1）—物理特性
两根互相绝缘的铜导线并排在一起，用规则的 方法绞合起来。绞合可减少对相邻导线的电磁 干扰。 屏蔽双绞线 STP与非屏蔽双绞线UTP
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—外同步法指发送端在发送一路数据信号的同时，另 外发送一路同步时钟信号，接收端根据接收到的同步 时钟信号校正时间基准与时钟频率； —内同步法指从自含时钟编码的发送数据中提取同步 时钟的方法。（曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码）
同步技术分类（2）
字符同步
—保证收发双方正确传输字符的过程。 —字符同步的方法：同步式，异步式。
2.2.3 同轴电缆的主要特性（3）
主要特性
连通特性 点—点；多点连接
地理范围
抗干扰性 相对价格
基带同轴电缆，几千米内；宽 带同轴电缆，几十千米内
抗干扰性强 介于双绞线与光缆之间，安装 维护方便
2.2.4 光纤的主要特性（1）—物理特性
直径50-100µ m的柔软、能传导光波的介质； 多种玻璃和塑料可以制作光纤； 超高纯度石英玻璃纤维制作的光纤得到最低传 输损耗
2.1 数据通信的基本概念
（学习要求：熟练掌握）
信息、数据与信号之间的关系
2.1.1 信息、数据与信号（1）
数据涉及的是事物的表现形式 数据有模拟数据和数字数据两种形式
– 模拟数据是指在某个时间段产生的连续的值，例如声音和视 频、温度和压力等都是时间的连续函数 – 数字数据是指产生的离散的值，例如文本信息和整数
源点
输 入 数 据
发送器 发送 的信号
接收 的信号
接收器 输 出 数 据
终点 输 出 信 息
数据
计算机
数据编码标准
ASCII （American Standard Code for Information Interchange）码被国际标准化组 织ISO接受，成为国际标准 ISO 646，又称为 国际5号码; 它用于计算机内码，也用做数据通信中的编码 标准; ASCII码采用7位二进制比特编码，可以表示 128个字符; 字符分为图形字符与控制字符两类。图形字符 包括数字、字母、运算符号、商用符号等。
计算机
传输
信号的概念
信号是数据在传输过程中电信号的表示形式；
模拟信号（analog signal）的信号电平是连续 变化的；
数字信号（digital signal）是用两种不同的电 平去表示0、1比特序列的电压脉冲信号表示；
按照在传输介质上传输的信号类型，通信系统 分为模拟通信系统与数字通信系统两种。
5E (超5类) 100MHz 100 BASE-T 快速以太网；某些 100
6 7
600MHz 可能用于今后的10吉比特以太网
2.2.2 双绞线的主要特性（3）
主要特性
连通特性 地理范围 点—点；多点连接 中继线，最大距离可达 15km； 10Mbps局域网，与集线器的距 离最大100m 取决于缆线中相邻线对的扭曲 长度及适当的屏蔽 低于其他传输介质，安装于维 护方便
数据通信— 是指在不同计算机之间传送表示 字母、数字、符号的二进制代码0、 1比特序列的模拟或数字信号的过 程。
数据通信系统的模型
数据通信系统
输入 汉字
数字比特流
模拟信号
公用电话网
模拟信号
数字比特流
显示 汉字
PC 机
调制解调器 源系统 传输系统 传输 系统
调制解调器 目的系统
PC 机
输 入 信 息
两种类型：单模光纤和多模光纤。
—单模光纤指光纤的光信号仅与光纤轴成单个可分辨角度 的单光纤传输； —多模光纤指光纤的光信号仅与光纤轴成多个可分辨角度 的多光纤传输。
单模光纤的传输性能优于多模光纤。
2.2.4 光缆的主要特性（3）
主要特性
连通特性 地理范围 普遍点—点；实验系统多点连 接 光纤信号衰减小，在6-8km内 不需要中继器实现高速传输
模拟信号与数字信号波形
v(t)
t (a)模拟信号 v(t)
t (b)数字信号
2.1.2 数据传输类型与通信方式
数据通信三个基本问题（1） 数据传输类型（取决与通信信道）
—模拟通信
如果通信信道不允许直接传输计算机所产生的数字信 号，则需要在发送端将数字信号变换模拟信号，在接 收端再变回，此过程为调制解调。
—因为工业和天电干扰的主要频谱比微波频率低很多， 对微波通信危害小，微波传输质量较高； —与相同容量和长度的电缆相比，微波接力通信建设代 价小，见效快，易于跨越山区、江河。
2.3.3 微波通信（2）
缺点：
—视距传播，相邻站之间不能有障碍物；
数据通信三个基本问题（2） 数据通信方式
—按照发送字节使用的信道数分类：
① 串行通信
② 并行通信
—按照信号传送方向与时间的关系分类：
① 单工通信 ② 半双工 ③ 全双工通信
b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0
串行通信与并行通信
串行通信是指将待传送 的每个字符的 8 位二进 制代码按由低位到高位 的顺序依次发送的通信 方式；并行通信是指将 表示一个字符的 8 位二 进制代码同时通过 8 条 并行的通信信道发送的 通信方式。
抗干扰性 相对价格
2.2.3 同轴电缆的主要特性（1）—物理特性
由内导体、绝缘层、外屏蔽层及外部保护层组成； 粗同轴电缆； 细同轴电缆。
内导体
绝缘层
外屏蔽层
外部保护层
2.2.3 同轴电缆的主要特性（2）—传输特性 基带同轴电缆
—一般仅用于数字信号的传输；
宽带同轴电缆
—可以使用频分多路复用方法，支持多路传输；也 可以只用于单信道的高速数字通信——单信道宽 带。
2.2 传输介质及主要特性
（学习要求：了解）
2.2.1 传输介质（物理通路）的主要类型
双绞线
同轴电缆
光纤电缆
无线与卫星通信信道
传输介质的特性
物理特性：传输介质物理结构的描述； 传输特性：传输介质允许传送数字或模拟信号， 以及调制技术、传输容量、传输的频率范围； 连通特性：允许点-点或多点连接； 地理范围：传输介质最大传输距离； 抗干扰性：传输介质防止噪声与电磁干扰对传 输数据影响的能力； 相对价格：器件、安装与维护费用。
10
6
10
8
10 微波
10
10
12
10
14
10
16
10
18
10
20
10
22
10
24
无线电
红外
X-射线
γ-射线
可见光
4 5 6 7 8 9 10
紫外线
11 12 13 14 15 16
f(Hz)
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
双绞线 同轴电缆
卫星通信
光纤
地面微波通信 无线电(AM) 无线电(FM) 电视频道 频段 LF MF HF VHF UHF SHF EHF THF
发送端 串行信道 (a)串行通信
接收端
发送端 b0 b1 b2 b3 b4 b5 b6 b7 并 行 信 道
接收端 b0 b1 b2 b3 b4 b5 b6 b7
(b)并行通信
单工、半双工与全双工通信 发送端 单工通信的信号只能向一 个方向传输，不能改变； 半双工通信，信号可以是 双向传输，必须交替进行，发送端 一个时间一个方向；全双 工通信的信号可以同时双 接收端 向传输，可以用于单工或 半双工。
无线电通信类型
无线通信系统 微波通信系统 蜂窝移动通信系 统 卫星移动通信系 统
频段 LF MF HF VHF UHF SHF EHF
频率范围 30~300kHz 300kHz~3MHz 3~30MHz 30~300MHz 300MHz~3GHz 3~30GHz >30GHz
无线电频率与带宽的对应关系
第2章 数据通信与 广域网技术
数据通信的介绍：
第一阶段：以语言为主，通过人力、马力、烽火 等原始手段传递信息。 第二阶段：文字、邮政。（增加了信息传播的手 段） 第三阶段：印刷。（扩大信息传播范围）
第四阶段：电报、电话、广播。（进入电器时代）
第五阶段：信息时代
本章学习要求：
掌握：数据通信的基本概念 了解：传输介质类型及主要特性 了解：无线与卫星通信技术的基本概念 掌握：数据编码的类型和基本方法 了解：基带传输的基本概念 掌握：频带传输的基本概念 掌握：多路复用的分类与特点 掌握：广域网中的数据交换技术类型与工作原理 掌握：差错控制方法
信号是数据的表示形式，或称数据的电磁或电子编码， 它使数据能以适当的形式在介质上传输
– 信号有模拟信号和数字信号两种基本形式 – 传输信号的信道也有模拟信道和数）
对于数据通信而言，被传输的二进制代码称为 “数据”；数据是信息的载体。 数据涉及对事物的表示形式，信息涉及对数据 所表示内容的解释。 数据通信的任务是传输二进制代码序列，不需 要解释代码所表示的内容。 数据通信中，习惯称传输的二进制代码为“码 元（code）”。