6-1 通信和网络技术
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• 常见的同步方法有两种：异步传输和同步传输。
异步传输
• 异步传输方式实现简单，但传输效率低。
1
10000010
起
数据字符
始
位
校 停止位 验 位
同步传输
• 同步传输方式下，数据传输时，接收端时钟 完全由发送端时钟控制（或由同一时钟脉冲 控制），发送端和接收端时钟严格同步。
• 同步传输方式效率高，一般用于高速传输。
• 报文交换方式是把待发送的信息分割成一份份报文。该报 文上存有目的地址，然后以报文为单位在网络上传送。在 每个结点，接收整个报文后进行暂存，由于报文较长，往 往将它存入联机或脱机的大容量存储器中，等到输出端去 目的地的线路空闲时，再行输出。
• 报文交换的主要缺点是网络的延时长，不宜用于实时通信。 • 报文分组交换是将报文分为较小的数据分组（packet），
时间
双极不归零信号
• 双极不归零信号与双极归零信号不同之处在于双极 不归零信号的状态改变时不需返回零电压。
电压
0
T 2T 3T 4T 5T 6T 7T 8T 9T
时间
数据通信系统
• 数据通信系统是以计算机为中心，用通信线路连接数据终端设备而执 行数据通信的系统。它主要由数据传输系统和数据处理系统组成。数 据传输系统把终端和计算机连接起来，传送和连接数据。数据处理系 统主要进行传送数据的组织。
频分多路复用
• 频分多路复用（FDM）技术是指分割频率来区分各 个通道，将具有一定带宽的线路划分为若干条子信 道。多条信道的中心频带不重合，且保持一定距离。
• 频分多路复用技术适用于模拟信号。
A B
FDM C D
子通道A 子通道B 子通道C 子通道D
A
B
FDM
C
D
时分多路复用
• 时分多路复用（TDM）是将一条线路按其工作时间划 分周期，每一周期下再划分为若干固定长度时间片： t1，t2，…，tn。每一时间片由复用的路占用。通过 在时间上交叉发送每一路信号的一部分，来实现由一 条物理线路传送多路信息。
数字调制技术
• 调制就是使载波信号（高频正弦波）的幅度、频率或相 位随发送信号变化的过程。发送信号（模拟或数字信号） 一经调制，就将作为模拟信号（已携带发送信号的载波） 通过介质发送出去。
• 解调就是从接收的模拟信号中取出发送信号的过程。 • 调制和解调是相反的处理过程。 • 将模拟数据调制为模拟信号的技术有二种：幅度调制和
频带传输
• 对于远程数据通信，因传输线路的质量，不能直 接传送基带信号。为此把基带信号进行变换（调 制），变为可适应远程通信的已调信号，再将已 调信号通过线路进行传输，然后把已调信号进行 反变换（解调），变为原始基带信号。这种利用 变换—反变换（调制—解调）进行数据的传输， 就是频带传输。
• 频带传输不仅解决了线路传送质量问题，而且可 实现多路复用功能，提高了通信线路的利用率。 不过频带传输在接收和发送端都要设置调制解调 器（既包含调制器又包含解调器的设备）。
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时分电路交换
T1
• 时分电路交换（time
division circuit
switching）是指各
T2
公 共
用户点共用一条通信
电
线路，最后按一定的
T3
路
时间片分别与用户点
相接。
Tn
数据交换技术
• 存储交换（store and forward switching）是把待传送的信 息存储在缓冲组内，然后必要时对存储好的信息作适当处 理，等到信道空闲时再发出去。
光缆
• 光缆是用超细玻璃纤维制成的能传送光波 的传输介质。
• 光缆的传送速率高可达1000 Mb /s。 • 另外光缆传输频带宽、抗干扰能力强。 • 随着光缆通信的技术日趋完善，光纤通信
已广泛应用于计算机网络通信中。
微波、红外线、激光
• 工作频率为109Hz-- 1010 Hz的电磁波称为微波。微波通 信具有带宽高、容量大的特点，但也存在抗干扰能力差 的特点。
幅移键控
• 幅移键控（ASK）是以载波信号的两个步幅值代表 二进制的两个数值，如：二进制“1”对应有载波， “0”对应无载波，或使用两个不同的载波幅度值， 每一个相当于一个特定的二进制值。
频移键控
• 频移键控（FSK）是用邻近载波频率的两个不同 的频率代表二进制的两个数值。
相移键控
• 相移键控（PSK）是用载波信号的相位偏移来表示 二进制值。
多路复用技术
• 多路复用是指利用一个物理信道同时传输多个信 号，以提高信道利用率的技术。
• 多路复用技术有频分多路复用技术、时分多路复 用技术及统计时分多路复用技术。
• 为了解决时分多路复用的信道容量浪费问题，采 用动态信道分配的技术，就是统计时分多路复用 （ATDM）技术。
• ATDM是一种高效率的TDM。它只适用于真正的数 字数据。
• 电路交换（circuit switching）是由交换机在 通信的两个点之间建立一 条物理信道。
• 空分电路交换（space division circuit switching）就是每个用户 点都有一条传输信道，交 换机的转换部分就像一个 坐标网，用户之间的连接 是在相应的坐标点上进行 的。
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6-1 通信和网络技术
模拟信号
• 模拟信号是一种连续变化的信号。 • 模拟信号可以用不同频率的正弦波来表示。
电压 时间
用电压表测量出的声音电平信号图
数字信号
• 数字信号是一种离散信号，是由一系列离散的 电脉冲组成的。
• 数字信号可分为单极数字信号、双极归零信号 和双极不归零信号。
• 在数字信号传输中，数字信号是以一定振幅和 持续时间的电信号表示的，这些信号一般不是 单一频率而是由多个相邻频率的频谱成分组成 的。利用傅里叶（Fourier）级数，可以写出 各种信号波形的频谱函数。
• 由站点产生的信号，是包含有直流、基波、谐 振的一串脉冲信号，随着频率的升高其相应幅 度减小，最后趋于零。这种由零开始到未经调 制的数字信号所占用的频率范围被称为基本频 带，简称基带（base band）。这种信息也被称 为基带信号。
• 将基带信号送入线路，称为基带传输。基带传 输不需要调制解调器，适用于短距离的数据传 输，如局域网。基带数据传输速率为0至10Mb/s。
• 红外线和激光通信的距离一般为几公里，比微波通信短。 另外红外线和激光通信受环境影响大。
数据通信技术
• 传输同步技术 • 数字调制技术 • 多路复用技术 • 数据交换技术
传输同步技术
• 数据在传输时，为保证发送端发出的信息能够被接 收端正确接收，要求发送端和接收端必须保持严格 的对应关系，即发送端以某一种速率在起止时间内 发送数据，接收端也必须以同一种速率在相同的起 止时间内接收数据，否则，收发端间微小的误差就 会造成失步，使传输数据出错。为避免收发端的失 步，使系统正确地工作，收发端必须采取收发统一 的动作，这种措施称为同步技术。
• 数据通信系统还可分为硬件和软件两部分。其中硬件包ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ：计算机、 调制解调器、多路复用器、转接线路和变换机等，软件包括实现通信 的各种协调、管理程序。
• 数据通信系统中各通信站点（终端）之间有三种连接方式，点一点连 接方式、多点连接方式和集线连接方式。
• 数按信息传送的方向与时间关系，可分为以下三种通信方式：单工通 信方式、半双工通信方式和全双工通信方式。
• 红外线是工作频率为 1011Hz-- 1014的电磁波，通过发射 和接收由信号调制的非相干红外线就可形成一条通信链 路。只要收发机都处于视线内，不受其它建筑物遮挡， 就可准确地进行通信。红外光通信可实现每秒兆位的速 率。
• 激光是工作频率为 1014Hz-- 1015的电磁波，激光通信的 原理与红外线通信原理一样，只是调制解调的是相干激 光。
111
2 2 2 TDM
333
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TDM
111 222 333
数据交换技术
• 交换的方法就是建立一个交换中 心（交换机）将各个点直接连接
到交换中心，由交换中心负责各 点之间的链路建立。
• 交换的方式分类如下：
交换
空分电路交换 电路交换
时分电路交换 报文交换 存储交换 报文分组交换
电路交换、空分电路交换
站点
MODEN
MODEN
MODEN
站点
站点
多点连接方式
• 用通信集中器使得各站点之间相互通信的连 接方式叫集线连接方式。
MODEN
站点
站点
MODEN
集中器
MODEN
站点
MODEN
站点
单工通信方式
• 信息只能向一个固定方向传送的方式 叫单工通信方式(simplex)
站点
数据 应答
站点
半双工通信方式
• 信息可双向传输，但在同一时刻只能按一个 方向传送，这种传送方式叫半双工通信方式 (half-duplex)。
站点
接收机 发送机
数据 应答
接收机 发送机
站点
全双工通信方式
• 信息可双向传输，传送方向不受时间限 制的通信方式叫全双工通信方式(fullduplex)。
站点
数据 应答 数据 应答
站点
基带传输
• 作为通信组成的传输介质分为有线通信和无 线通信。
• 有线信号的传输介质有双绞线、同轴电缆和 光缆。
• 无线通道可分为微波通道、激光通道、红外 通道和短波通道。
双绞线
• 双绞线是一对扭在一起的金属导线。双绞线 主要用于传统的电话系统中适用于短距离传 输。双绞线抗干扰能力差，一般传输距离不 超过100米。
单极数字信号
单极数字信号指定“1”为正电压，“0”为零 电压。
电压
0
T 2T 3T 4T 5T 6T 7T 8T 9T
时间
双极归零信号
• 双极归零信号指定“1”为正电压，“0”为负电 压，当由“1”转“0”或由“0”转为“1”时，信 号会在改变状态之间的极短时间内回归零电压。
电压
0
T 2T 3T 4T 5T 6T 7T 8T 9T
频率调制。 • 将数字数据变换成模拟信号的常用的技术有幅移键控、
频移键控、相移键控和正交幅度调制。正交幅度调制 （QAM）是一种将ASK和PSK组合起来的调制技术。
幅度调制
• 幅度调制 （简称调幅 AM）就是使 载波的幅度 随原始模拟 数据的幅度 变化而变化， 而载波的频 率不变。
频率调制
• 频率调制（简 称调频 FM） 就是使载波的 频率随原始模 拟信号的幅度 变化而变化， 而载波的幅度 不变化。
宽带传输
• 通常我们将比音频带宽（4KHZ）更宽的频 带称为宽带。由于宽带的频带范围宽、传输 速率高，这样就可以利用频带传输技术将声 音、图像和数据信息进行传输，这就是宽带 传输。
• 宽带传输一定是采用频带传输技术的，但频 带传输不一定就是宽带传输。
信道
• 信号从发送端到接收端之间进行传输的路径 叫信道。
每个分组像“子报文”一样传输。由于分组比较小，在节 点存储转发时不必访问外存，这就大大改善了传输的接续 时间和传送延迟时间。
THANK YOU!
THE END!
• 双绞线既能传输模拟信号，也能传输数字信 号，局域网中的无屏蔽双绞线的传送速率可 达100 Mb/s。
同轴电缆
• 同轴电缆是由中心导体和外部金属网屏蔽层组 成的传输介质。
• 同轴电缆抗干扰能力强。 • 同轴电缆有50Ω和75Ω两种。50Ω电缆只用于
传输数字信号，称为基带电缆，能达到10 Mb/s 的传送速率。75Ω公用电缆是CATV系统中使用 的标准同轴电缆，能传输模拟信号和数字信号。 利用频分分路复用技术，可在同轴电缆上传送 多路信号。75Ω电缆又被称为宽带电缆。宽带 电缆传输距离远，可达几十公里。
• 从传输数据的频率范围上看数据传输可分为基带传输、频带传输和宽 带传输三种。
信源
转发器
介质
转发器
信宿
点一点连接方式
• 用一条通信线路直接将两个站点连接起 来的方式叫点一点连接方式，这种连接 方式使用设备较多，通信量大。
站点
MODEN
MODEN
站点
多点连接方式
• 各个站共用一条线路连接的方式叫多点连接方 式，这种连接方式需解决线路竞争问题。
异步传输
• 异步传输方式实现简单，但传输效率低。
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起
数据字符
始
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校 停止位 验 位
同步传输
• 同步传输方式下，数据传输时，接收端时钟 完全由发送端时钟控制（或由同一时钟脉冲 控制），发送端和接收端时钟严格同步。
• 同步传输方式效率高，一般用于高速传输。
• 报文交换方式是把待发送的信息分割成一份份报文。该报 文上存有目的地址，然后以报文为单位在网络上传送。在 每个结点，接收整个报文后进行暂存，由于报文较长，往 往将它存入联机或脱机的大容量存储器中，等到输出端去 目的地的线路空闲时，再行输出。
• 报文交换的主要缺点是网络的延时长，不宜用于实时通信。 • 报文分组交换是将报文分为较小的数据分组（packet），
时间
双极不归零信号
• 双极不归零信号与双极归零信号不同之处在于双极 不归零信号的状态改变时不需返回零电压。
电压
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时间
数据通信系统
• 数据通信系统是以计算机为中心，用通信线路连接数据终端设备而执 行数据通信的系统。它主要由数据传输系统和数据处理系统组成。数 据传输系统把终端和计算机连接起来，传送和连接数据。数据处理系 统主要进行传送数据的组织。
频分多路复用
• 频分多路复用（FDM）技术是指分割频率来区分各 个通道，将具有一定带宽的线路划分为若干条子信 道。多条信道的中心频带不重合，且保持一定距离。
• 频分多路复用技术适用于模拟信号。
A B
FDM C D
子通道A 子通道B 子通道C 子通道D
A
B
FDM
C
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时分多路复用
• 时分多路复用（TDM）是将一条线路按其工作时间划 分周期，每一周期下再划分为若干固定长度时间片： t1，t2，…，tn。每一时间片由复用的路占用。通过 在时间上交叉发送每一路信号的一部分，来实现由一 条物理线路传送多路信息。
数字调制技术
• 调制就是使载波信号（高频正弦波）的幅度、频率或相 位随发送信号变化的过程。发送信号（模拟或数字信号） 一经调制，就将作为模拟信号（已携带发送信号的载波） 通过介质发送出去。
• 解调就是从接收的模拟信号中取出发送信号的过程。 • 调制和解调是相反的处理过程。 • 将模拟数据调制为模拟信号的技术有二种：幅度调制和
频带传输
• 对于远程数据通信，因传输线路的质量，不能直 接传送基带信号。为此把基带信号进行变换（调 制），变为可适应远程通信的已调信号，再将已 调信号通过线路进行传输，然后把已调信号进行 反变换（解调），变为原始基带信号。这种利用 变换—反变换（调制—解调）进行数据的传输， 就是频带传输。
• 频带传输不仅解决了线路传送质量问题，而且可 实现多路复用功能，提高了通信线路的利用率。 不过频带传输在接收和发送端都要设置调制解调 器（既包含调制器又包含解调器的设备）。
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时分电路交换
T1
• 时分电路交换（time
division circuit
switching）是指各
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公 共
用户点共用一条通信
电
线路，最后按一定的
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路
时间片分别与用户点
相接。
Tn
数据交换技术
• 存储交换（store and forward switching）是把待传送的信 息存储在缓冲组内，然后必要时对存储好的信息作适当处 理，等到信道空闲时再发出去。
光缆
• 光缆是用超细玻璃纤维制成的能传送光波 的传输介质。
• 光缆的传送速率高可达1000 Mb /s。 • 另外光缆传输频带宽、抗干扰能力强。 • 随着光缆通信的技术日趋完善，光纤通信
已广泛应用于计算机网络通信中。
微波、红外线、激光
• 工作频率为109Hz-- 1010 Hz的电磁波称为微波。微波通 信具有带宽高、容量大的特点，但也存在抗干扰能力差 的特点。
幅移键控
• 幅移键控（ASK）是以载波信号的两个步幅值代表 二进制的两个数值，如：二进制“1”对应有载波， “0”对应无载波，或使用两个不同的载波幅度值， 每一个相当于一个特定的二进制值。
频移键控
• 频移键控（FSK）是用邻近载波频率的两个不同 的频率代表二进制的两个数值。
相移键控
• 相移键控（PSK）是用载波信号的相位偏移来表示 二进制值。
多路复用技术
• 多路复用是指利用一个物理信道同时传输多个信 号，以提高信道利用率的技术。
• 多路复用技术有频分多路复用技术、时分多路复 用技术及统计时分多路复用技术。
• 为了解决时分多路复用的信道容量浪费问题，采 用动态信道分配的技术，就是统计时分多路复用 （ATDM）技术。
• ATDM是一种高效率的TDM。它只适用于真正的数 字数据。
• 电路交换（circuit switching）是由交换机在 通信的两个点之间建立一 条物理信道。
• 空分电路交换（space division circuit switching）就是每个用户 点都有一条传输信道，交 换机的转换部分就像一个 坐标网，用户之间的连接 是在相应的坐标点上进行 的。
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6-1 通信和网络技术
模拟信号
• 模拟信号是一种连续变化的信号。 • 模拟信号可以用不同频率的正弦波来表示。
电压 时间
用电压表测量出的声音电平信号图
数字信号
• 数字信号是一种离散信号，是由一系列离散的 电脉冲组成的。
• 数字信号可分为单极数字信号、双极归零信号 和双极不归零信号。
• 在数字信号传输中，数字信号是以一定振幅和 持续时间的电信号表示的，这些信号一般不是 单一频率而是由多个相邻频率的频谱成分组成 的。利用傅里叶（Fourier）级数，可以写出 各种信号波形的频谱函数。
• 由站点产生的信号，是包含有直流、基波、谐 振的一串脉冲信号，随着频率的升高其相应幅 度减小，最后趋于零。这种由零开始到未经调 制的数字信号所占用的频率范围被称为基本频 带，简称基带（base band）。这种信息也被称 为基带信号。
• 将基带信号送入线路，称为基带传输。基带传 输不需要调制解调器，适用于短距离的数据传 输，如局域网。基带数据传输速率为0至10Mb/s。
• 红外线和激光通信的距离一般为几公里，比微波通信短。 另外红外线和激光通信受环境影响大。
数据通信技术
• 传输同步技术 • 数字调制技术 • 多路复用技术 • 数据交换技术
传输同步技术
• 数据在传输时，为保证发送端发出的信息能够被接 收端正确接收，要求发送端和接收端必须保持严格 的对应关系，即发送端以某一种速率在起止时间内 发送数据，接收端也必须以同一种速率在相同的起 止时间内接收数据，否则，收发端间微小的误差就 会造成失步，使传输数据出错。为避免收发端的失 步，使系统正确地工作，收发端必须采取收发统一 的动作，这种措施称为同步技术。
• 数据通信系统还可分为硬件和软件两部分。其中硬件包ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ：计算机、 调制解调器、多路复用器、转接线路和变换机等，软件包括实现通信 的各种协调、管理程序。
• 数据通信系统中各通信站点（终端）之间有三种连接方式，点一点连 接方式、多点连接方式和集线连接方式。
• 数按信息传送的方向与时间关系，可分为以下三种通信方式：单工通 信方式、半双工通信方式和全双工通信方式。
• 红外线是工作频率为 1011Hz-- 1014的电磁波，通过发射 和接收由信号调制的非相干红外线就可形成一条通信链 路。只要收发机都处于视线内，不受其它建筑物遮挡， 就可准确地进行通信。红外光通信可实现每秒兆位的速 率。
• 激光是工作频率为 1014Hz-- 1015的电磁波，激光通信的 原理与红外线通信原理一样，只是调制解调的是相干激 光。
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2 2 2 TDM
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数据交换技术
• 交换的方法就是建立一个交换中 心（交换机）将各个点直接连接
到交换中心，由交换中心负责各 点之间的链路建立。
• 交换的方式分类如下：
交换
空分电路交换 电路交换
时分电路交换 报文交换 存储交换 报文分组交换
电路交换、空分电路交换
站点
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MODEN
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站点
站点
多点连接方式
• 用通信集中器使得各站点之间相互通信的连 接方式叫集线连接方式。
MODEN
站点
站点
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集中器
MODEN
站点
MODEN
站点
单工通信方式
• 信息只能向一个固定方向传送的方式 叫单工通信方式(simplex)
站点
数据 应答
站点
半双工通信方式
• 信息可双向传输，但在同一时刻只能按一个 方向传送，这种传送方式叫半双工通信方式 (half-duplex)。
站点
接收机 发送机
数据 应答
接收机 发送机
站点
全双工通信方式
• 信息可双向传输，传送方向不受时间限 制的通信方式叫全双工通信方式(fullduplex)。
站点
数据 应答 数据 应答
站点
基带传输
• 作为通信组成的传输介质分为有线通信和无 线通信。
• 有线信号的传输介质有双绞线、同轴电缆和 光缆。
• 无线通道可分为微波通道、激光通道、红外 通道和短波通道。
双绞线
• 双绞线是一对扭在一起的金属导线。双绞线 主要用于传统的电话系统中适用于短距离传 输。双绞线抗干扰能力差，一般传输距离不 超过100米。
单极数字信号
单极数字信号指定“1”为正电压，“0”为零 电压。
电压
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时间
双极归零信号
• 双极归零信号指定“1”为正电压，“0”为负电 压，当由“1”转“0”或由“0”转为“1”时，信 号会在改变状态之间的极短时间内回归零电压。
电压
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频率调制。 • 将数字数据变换成模拟信号的常用的技术有幅移键控、
频移键控、相移键控和正交幅度调制。正交幅度调制 （QAM）是一种将ASK和PSK组合起来的调制技术。
幅度调制
• 幅度调制 （简称调幅 AM）就是使 载波的幅度 随原始模拟 数据的幅度 变化而变化， 而载波的频 率不变。
频率调制
• 频率调制（简 称调频 FM） 就是使载波的 频率随原始模 拟信号的幅度 变化而变化， 而载波的幅度 不变化。
宽带传输
• 通常我们将比音频带宽（4KHZ）更宽的频 带称为宽带。由于宽带的频带范围宽、传输 速率高，这样就可以利用频带传输技术将声 音、图像和数据信息进行传输，这就是宽带 传输。
• 宽带传输一定是采用频带传输技术的，但频 带传输不一定就是宽带传输。
信道
• 信号从发送端到接收端之间进行传输的路径 叫信道。
每个分组像“子报文”一样传输。由于分组比较小，在节 点存储转发时不必访问外存，这就大大改善了传输的接续 时间和传送延迟时间。
THANK YOU!
THE END!
• 双绞线既能传输模拟信号，也能传输数字信 号，局域网中的无屏蔽双绞线的传送速率可 达100 Mb/s。
同轴电缆
• 同轴电缆是由中心导体和外部金属网屏蔽层组 成的传输介质。
• 同轴电缆抗干扰能力强。 • 同轴电缆有50Ω和75Ω两种。50Ω电缆只用于
传输数字信号，称为基带电缆，能达到10 Mb/s 的传送速率。75Ω公用电缆是CATV系统中使用 的标准同轴电缆，能传输模拟信号和数字信号。 利用频分分路复用技术，可在同轴电缆上传送 多路信号。75Ω电缆又被称为宽带电缆。宽带 电缆传输距离远，可达几十公里。
• 从传输数据的频率范围上看数据传输可分为基带传输、频带传输和宽 带传输三种。
信源
转发器
介质
转发器
信宿
点一点连接方式
• 用一条通信线路直接将两个站点连接起 来的方式叫点一点连接方式，这种连接 方式使用设备较多，通信量大。
站点
MODEN
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站点
多点连接方式
• 各个站共用一条线路连接的方式叫多点连接方 式，这种连接方式需解决线路竞争问题。