第2章 数据通信网络概论word文档格式.docx
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指一切可数的信息。
举例说明数字与模拟装置及设备
数字温度计
传统温度计
图2-4模拟与数字
1、模拟信息由不可数的信息元素所组成,依次将
不可数元素排列起来会呈现出“流线型的连续分布”
2、数字信息由可数的可数的信息元素组成,依次将
可数元素排列起来会呈现出“锯齿状的不连续性分布”
2-1-2数据的数字化
未量化的模拟数据,经过量化的“采样”(Sampling)过程后,还是可以转换成数字数据。
由于模拟数据经过采样过程后就变成了数字信息,所以这种取样过程也常被称为“数字化”(digitize)过程。
2-1-3信号的数字与模拟
2-1-4数字化时代的来临
2-2基带传输与宽带传输
信号的传输方式分为两大类:
基带(BASEband)传输与宽带(Broadband)传输
基带传输是“直接控制信号状态”的传输方式,
宽带传输是“控制载波(Carrier)信号状态”的传输技术。
2-2-1基带的信号发送与接收
2-2-2载波信号的调制与解调
载波(CarrierWare):
可以用来载送数据的信号。
调制(Modulation):
将数据放上载波的操作。
调制器(Modulator):
执行调制操作的装置或程序。
解调(Demodulation):
将数据与载波分离的操作。
解调器(Demodulator):
执行解调制操作的设备或程序。
(1)发送端的载波产生器输出正弦波信号给调制器。
(2)调制器根据数据内容改变正弦波信号的物理特性,
送出信号。
(3)解调器收到信号后,拿它跟接收端载波产生器所
输入正弦波信号相比较,过滤出物理特性上的变动。
(4)解调器根据信号物理特性上的变动,还原出数据内容。
2-2-3载波传输不等于模拟传输
如:
HDTV(高清析度电视)广播信号采用数字载波信号传送电视节目
2-2-4载波传输不等于单向传输
10BASE-2基带传输与10Broad-36宽带传输相比较。
这只是10BASE-2与10Broad-36两者之间的差异,并非所有的基带传输与宽带都“必定”如此。
2-2-5小结
传输信号可以区分出的信号状态越多阶,所能代表的信息也就越多。
随着数字信号处理技术的进步,相信未来还会有可以区分出更多逻辑状态的传输控制技术(无论是基带传输或是宽带传输)呈现在世人面前。
2-3基带编码技术
2-3-1二阶基带信号的编码方式
在基带传输的演进过程中,最早出现的是采用二阶信号的基带传输。
所谓的二阶信号,是指信号上仅能区分出两种逻辑状态。
以电流脉冲来说,便是两端电位的“高”与“低”,本节共介绍五种编码方式。
(1)Nonreturn-To-Zero(NRZ,不归零)
1=高电位
0=低电位
(2)Return-To-Zero(RZ,归零)
1=在位的前半段保持高电位,
后半段则恢复到低电位状态。
10Mb/sARCNET网络采用这种传输方式。
(3)Return-To-Zero-Inverted(NRZI,不归零反转)
1=变换电位状态
0=不变换电位状态
10BASE-F网络采用这种传输方式
(4)Manchester(曼彻斯特)
“曼彻斯特”会固定在每位中变换电位状态。
1=由低电位变到高电位
0=由高电位变到低电位
10BASE-T网络采用这种传输方式
(5)DifferentialManchester(微分式曼彻斯特)
“微分式曼彻斯特”沿袭了“曼彻斯特”固定在每位中变换电位状态的做法,电位状态的变化方式则有所不同。
1=颠倒上一位的电位状态变化方式
0=沿用上一位的电位状态变化方式
TokenRing网络采用这种传输方式
2-3-2多阶基带信号的编码方式
信号通常分成三种电位状态,分别为“正电位”、“零电位”、“负电位”。
三阶的基带传输方式有:
(1)BipolarAlternateMarkInversion(Bipolar-AMI,
双极交替记号反转):
早期T-Carrier网络采
用这种传输方式。
(2)Bipolar-8-ZeroSubstitution(B8ZS,双极信号八零替换):
新式T-Carrier网络采用这种传输方式。
(3)Highdensitybipolar3(HDB3,高密度双极信号3):
E-Carrier网络采用这种传输方式。
(4)MultilevelTransmission3(MLT-3,多阶传输3):
100BASE-TX网络采用这种传输方式。
MLT-3的运作方式:
0=不变化电位状态
1=按照正弦波电位顺序(0、+、0、-)变换电位状态,如下图
所以数据行“111000000001”将转变成下列四种信号状态变化方式。
如下图:
2-4宽带调制技术
“调制”常通过改变载波的“振幅、频率、相位”三种物理特性来完成。
控制载波振幅的技术称为“振幅调制”技术;
控制载波频率的技术则为“频率调制”技术;
控制载波相位的技术便是“相位调制”技术。
2-4-1振幅调制技术
控制载波振幅的调制技术为“振幅调制”(AmplitudeModulation,AM)技术,数字振幅调制技术称为“振幅键控”(AmplitudeShiftKeying,ASK)调制技术。
0=振幅较弱的信号状态
1=振幅较强的信号状态
2-4-2频率调制技术
控制载波频率的调制技术为“频率调制”(FrequencyModulation,FM)技术,数字频率调制技术称为“频移键控”(FrequencyShiftKeying,FSK)调制技术。
0=频率较低的信号状态
1=频率较高的信号状态
2-4-3相位调制技术
控制载波相位的调制技术为“相位调制”(PhaseModulation,PM)技术,调制相位调制技术称为“相移键控”(PhaseShiftKeying,PSK)调变技术。
0=信号相位状态不变
1=信号相位状态改变
2-4-4正交幅度调制技术
“正交幅度调制”(QuadratureAmplitudeModulation,QAM)
是一种结合ASK与PSK的综合型调制技术,同时控制载波的“振幅强度”与“相位偏移量”,让同一个载波信号得以呈现出更多的逻辑状态。
2-5同步化(Synchronization)
(1)两种状态:
闲置(Idle)状态,数据传输状态。
NRZ(不归零)基带传输会使接收端将信号转译成错误的数据,如下图:
(2)有些传输方式本身就有时序调整功能,从另一角度来看,这些传输方式也算是在数据信号中混入了时序信号。
例如“曼彻斯特”与“微分式曼彻斯特”传输方式固定在每位中变换信号逻辑状态,接收端可以借此修正取样时序。
2-6单工与双工
2-6-1单工(Simplex)
2-6-2半双工(HalfDuplex)
2-6-3全双工(FullDuplex)
2-7带宽(bandwidth)
带宽:
1、以模拟信号传递模拟数据时的信号波段频带宽度。
2、数字传输技术的线路传输速率。
3、网络各处的数据传输流量。
2-7-1信号带宽——信号频率的变动范围
带宽:
信号频率的变动范围,通常由最高频率减去最低频率而得,单位为“赫兹(Hertz,HZ)”。
通常所占的带宽越大,越能够传输高质量的信号。
2-7-2线路带宽——线路传输速率
随着数字传输技术的问世,带宽又指通讯介质的“线路传输速率”,也就是传输介质每秒能够传输的数据量。
由于数据传输最小单位为一位,所以线路带宽的单位为b/s
(bitpersecond,每秒传输位数)
2-8结束语
通讯网络实际操作中该使用哪种传输方式:
基带或宽带、全双工或半双工、三阶信号还是五阶信号,都得视网络介质特性与实际需求而定。
不同的传输介质各有不同的适用场合,应按照各种应用需求搭配各种数据传输模式。
无论采用何种网络介质,都得考虑其传输距离、传输的可靠性、数据传输量、布线成本、网络设备的价钱等因素。
一、选择题
1.()通过收音机收听广播电台节目是:
(1)全双工
(2)半双工(3)单工
2.()铜质缆线传送的是:
(1)电流
(2)电磁波(3)光信号
3.()AM调制技术改变的是载波的:
(1)振幅
(2)频率(3)相位
4.()FM调制技术改变的是载波的:
5.()QAM调制技术等于:
(1)ASK+FSK
(2)FSK+PSK(3)PSK+ASK
二、问答题
1.FM广播电台所发出的信号是数字信号还是模拟信号?
2.HDTV电台所发出的信号是数字信号还是模拟信号?
3.数字信号与模拟信号两者之中,谁的抗噪音能力较强?
4.信号的基本传输方式分为哪两大类?
5.曼彻斯特编码法本身是否具备了修正采样时序的同步
化功能?
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