网络体系结构

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PCM转换过程举例 转换过程举例
原始信号
3.2 3.9 2.8 3.4 1.2 3 4 3 3 1 011 100 011 011 001 100 4 4.2
PAM脉冲 PAM脉冲 PCM 脉冲 （有量化误差） PCM 输出
011100011011001100
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码元开始处有跳变——0 码元开始处有跳变 码元开始处无跳变——1 码元开始处无跳变
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三种数字编码的波形图
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(2) 数字数据的模拟信号编码
三种常用的调制技术： 三种常用的调制技术： 1） 幅移键控 ） 幅移键控ASK(Amplitude Shift Keying)，调幅 ， 2） 频移键控 ） 频移键控FSK(Frequency Shift Keying)，调频 ， 3） 相移键控 ） 相移键控PSK(Phase Shift Keying) ，调相 基本原理：用数字信号对载波的不同参量进行调制。 基本原理：用数字信号对载波的不同参量进行调制。 载波 S(t) = A cos (ωt+ϕ) ω ϕ S(t)的参量包括： 幅度 、频率ω 、相位ϕ 的参量包括： 幅度A、频率ω 相位ϕ 的参量包括 调制就是要使这三个参量随数字基带信号的变化而变化
缺点：存在直流分量，传输中不能使用变压器； 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， 不具备自同步机制，必须使用外同步。
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曼彻斯特编码(Manchester code) 曼彻斯特编码
用电压的变化表示0和 。 用电压的变化表示 和1。 规定在每个码元的中间发生跳变： 规定在每个码元的中间发生跳变： 低的跳变——1，低→高的跳变 高的跳变——0 高 →低的跳变 低的跳变 ， 高的跳变 每个码元中间都要发生跳变， ∵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 来作为同步信号， 一致。 一致。 曼彻斯特编码也称为自同步码（ ∴曼彻斯特编码也称为自同步码（Self-Synchronizing Code）。它具有自同步机制，无需外同步信号。 ）。它具有自同步机制 ）。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 缺点：需要双倍的传输带宽（即信号速率是数据速率的 倍）。
数字信号和模拟信号
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在键盘输入了字母SUN,计算机将 计算机将01010011， 例： A在键盘输入了字母 在键盘输入了字母 计算机将 ， 01010101，01001110传给了 传给了Modem,解释图中的信息、数 解释图中的信息、 ， 传给了 解释图中的信息 编码、信号各是什么。 得到了什么 得到了什么？ 据、编码、信号各是什么。B得到了什么？
信号：模拟信号、 信号：模拟信号、数字信号
信道：模拟信道、 信道：模拟信道、数字信道
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模拟传输和数字传输
模拟数据，模拟信号 模拟数据，
话音 模拟 模拟传输
模拟数据，数字信号 模拟数据，
模拟 CODEC 数字
数字数据，模拟信号 数字数据，
数字
1010
数字数据， 数字数据，数字信号
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ASK：用载波的两个不同振幅表示0(0v)和1(+5v) ：用载波的两个不同振幅表示 和 FSK：用载波的两个不同频率表示 ：用载波的两个不同频率表示0(1.2KHz)和1(2.4KHz) 和 PSK：用载波的起始相位的变化表示 (同相 和1(反相 同相)和 反相 反相) ：用载波的起始相位的变化表示0 同相
图 【串行通信】
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图 串行数据传输
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6. 数据通信方式 通信方式
单工：数据单向传输（无线电广播） • 单工：数据单向传输（无线电广播）
图 单工通信
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半双工：数据可以双向传输， • 半双工：数据可以双向传输，但不能在同一时刻双向传输 对讲机） （对讲机）
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编码后的信号称为PCM（脉码调制信号） （脉码调制信号） 编码后的信号称为
采样时钟 PAM 信号
PCM 信号
模拟话音
采样电路
量化和编码
数字化 声音
--话音信道带宽 话音信道带宽<4KHz 话音信道带宽 --采样时钟频率：8KHz (> 2倍话音最大频率 采样时钟频率： 倍话音最大频率) 采样时钟频率 倍话音最大频率 --量化级数：256级 (8位二进制码表示 量化级数： 位二进制码表示) 量化级数 级 位二进制码表示 --数据率：8000次/s*8bit = 64Kb/s 数据率： 数据率 次 ∴每路PCM信号的速率 = 64000bps 每路 信号的速率
2
数据
础
数据通信的基本概念 多路复用技术 交换技术 传输介质
本章主要介绍数据通信基础知识， 本章主要介绍数据通信基础知识，常见的数据传 输介质以及多路复用、数据交换等数据通信技术。 输介质以及多路复用、数据交换等数据通信技术。 2.1 数据通信基础知识 2.2 多路复用技术 2.3 数据交换技术 2.4 传 输 介 质
（a） 信源为模拟数据
（b） 信源为数字数据
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4.数据编码 4.数据编码
不同类型的信号在不同类型的信道上传输有4种组合， 不同类型的信号在不同类型的信道上传输有4种组合， 每一种相应地需要进行不同的编码处理。 每一种相应地需要进行不同的编码处理。
数据：模拟数据、 数据：模拟数据、数字数据
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（2） 多点连接方式 ）
多点方式即多个终端（或计算机） 多点方式即多个终端（或计算机）通过一条公用总 线直接或通过调制解调器与计算机相连。 线直接或通过调制解调器与计算机相连。
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（3） 集中式连接
将多个相距不远的终端连接到多路复用器或集线器上， 将多个相距不远的终端连接到多路复用器或集线器上， 再用一条传输线路将复用器或集线器与计算机相连。 再用一条传输线路将复用器或集线器与计算机相连。
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信号
信号（ 信号（Signal）是数据在传输过程中的表示形式。 ）是数据在传输过程中的表示形式。 信号种类： 信号种类：模拟信号和数字信号 模拟信号：时间上连续， 模拟信号：时间上连续，包含无穷多个值 数字信号：时间上离散， 数字信号：时间上离散，仅包含有限数目的预定值
其主要优点在于信道的利用率较高， 其主要优点在于信道的利用率较高，但是其在传输过程中信号会衰 减，会受到噪声干扰，且信号放大时噪声也会放大。 会受到噪声干扰，且信号放大时噪声也会放大。 （a） 信源为模拟数据
（b） 信源为数字数据 ）
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（2） 数字传输
数字传输指信道中传输的为数字信号。 数字传输指信道中传输的为数字信号。当传输的信号是 数字信号时，可以直接进行传输。当传输的是模拟信号时， 数字信号时，可以直接进行传输。当传输的是模拟信号时，进 入信道前要经过编码解码器编码，变换为数字信号。 入信道前要经过编码解码器编码，变换为数字信号。
（b） 集通信
（1） 并行通信 ） 在并行数据传输中有多个数据位，同时在两个设备之间传输。 在并行数据传输中有多个数据位，同时在两个设备之间传输。
图2-6 【并行通信】
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（2） 串行通信 ） 串行数据传输时，先由具有8位总线的计算机内的发 串行数据传输时，先由具有 位总线的计算机内的发 送设备，将8位并行数据经并一串转换硬件转换成串行方 送设备， 位并行数据经并一串转换硬件转换成串行方 再逐位经传输线到达接收站的设备中， 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，以便的使用。 数据从串行方式重新转换成并行方式，以便的使用。
0
0
1 1
0
1
0 0
0
1
0
ASK调幅 ASK调幅 FSK调频 FSK调频 PSK调相 PSK调相
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(3) 模拟数据的数字信号编码
奈奎斯特定理（采样定理）： 奈奎斯特定理（采样定理）：
如果连续变化的模拟信号最高频率为F，若 如果连续变化的模拟信号最高频率为 ， 以2F的采样频率对其采样，则采样得到的离散 的采样频率对其采样， 的采样频率对其采样 信号序列就能完整地恢复出原始信号。 信号序列就能完整地恢复出原始信号。
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差分曼彻斯特编码(Differential Manchester code) 差分曼彻斯特编码
与曼彻斯特编码相同，在每个码元的中间， 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： 跳变；不同之处在于： 用在码元开始处有无跳变来表示0和 用在码元开始处有无跳变来表示 和1 ：
数字
1010
模拟
数字编码
数字
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编码和调制
用数字信号承载数字或模拟数据——编码 编码 用数字信号承载数字或模拟数据 用模拟信号承载数字或模拟数据——调制 用模拟信号承载数字或模拟数据 调制 x(t) 编码
g(t)
数字或 模拟
g(t) Encoder 数字信号 s(t) m(t)
语音信号要在数字线路上传输，必须将语音信号转换 语音信号要在数字线路上传输， 成数字信号。这需要经过三个步骤： 成数字信号。这需要经过三个步骤： 1）采样——按一定间隔对语音信号进行采样 ）采样 按一定间隔对语音信号进行采样 2）量化——对每个样本舍入到量化级别上 ）量化 对每个样本舍入到量化级别上 3）编码——对每个舍入后的样本进行编码 ）编码 对每个舍入后的样本进行编码