网络数据传输.ppt
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第二章第二章网络数据传输网络数据传输第2章网络数据传输n本章内容本章内容:
n数据通信系统数据通信系统n基本概念基本概念n数据编码数据编码n多路复用技术(补充)多路复用技术(补充)n数据交换技术(补充)数据交换技术(补充)n差错控制(补充、提高)差错控制(补充、提高)n数据通信性能指标数据通信性能指标Page22.1数据通信基础数据通信基础n源系统源系统n源点:
源点设备产生通信网络要传输的数据。
源点:
源点设备产生通信网络要传输的数据。
n目的系统目的系统n终点:
终点设备从接收器获取传送来的信息。
终点:
终点设备从接收器获取传送来的信息。
n传输系统传输系统n可以是简单的物理通信线路可以是简单的物理通信线路n也可以是连接源系统和目的系统之间的复杂网络设备也可以是连接源系统和目的系统之间的复杂网络设备噪声噪声信源信源发送器发送器信道信道接收器接收器信宿信宿源系统源系统目的系统目的系统Page3数据通信的基本过程数据通信的基本过程n5个阶段个阶段n包含两项内容:
包含两项内容:
数据传输数据传输和和通信控制通信控制过程过程与打电话比较与打电话比较n建立物理连接建立物理连接拨号,拨通对方拨号,拨通对方n建立逻辑连接建立逻辑连接互相确认身份互相确认身份n数据传输数据传输互相通话互相通话n断开逻辑连接断开逻辑连接互相确认要结束通话互相确认要结束通话n断开物理连接断开物理连接双方挂机双方挂机*注意,并不是所有的数据通信都需要全部5个阶段。
Page4基本概念基本概念n数据与信号数据与信号n信道信道n通信方式通信方式n传输方式传输方式n同步方式同步方式Page5数据与信号数据与信号n数据(数据(Data)传递(携带)信息的实体。
传递(携带)信息的实体。
n信息(信息(Information)数据的内容或解释。
数据的内容或解释。
n信号(信号(Signal)数据的物理量编码(通常为电编码),数据以信号的形式数据的物理量编码(通常为电编码),数据以信号的形式在介质中传播在介质中传播Page6n模拟信号模拟信号n时间上连续,包含无穷多个信号值时间上连续,包含无穷多个信号值n数字信号数字信号n时间上离散,仅包含有限数目的信号值。
最常见的是时间上离散,仅包含有限数目的信号值。
最常见的是二值信号二值信号ta)模拟信号tb)数字信号Page7n周期信号周期信号信号由不断重复的固定模式组成(如正弦波)信号由不断重复的固定模式组成(如正弦波)n非周期信号非周期信号信号没有固定的模式和波形循环(如语音的音波信号)。
信号没有固定的模式和波形循环(如语音的音波信号)。
tTTTtTTT周周期期信信号号非非周周期期信信号号ttPage8n信息编码信息编码:
将信息用二进制数表示的方法将信息用二进制数表示的方法n例如:
例如:
ASCII编码、编码、BCD编码等编码等n数据编码数据编码:
将数据用物理量表示的方法:
将数据用物理量表示的方法n例如:
字符例如:
字符“A”的的ASCII编码为编码为01000001,其数据编,其数据编码可能为码可能为01000001tPage9n信息通过数据通信系统进行传输的过程信息通过数据通信系统进行传输的过程n把携带把携带信息信息的的数据数据用物理用物理信号信号形式通过信道传送到目的地形式通过信道传送到目的地n信息和数据(二进制位)不能直接在信道上传输信息和数据(二进制位)不能直接在信道上传输n编码编码:
数据:
数据适合传输的数字信号适合传输的数字信号便于同步、识别、纠便于同步、识别、纠错错n调制调制:
数字信号:
数字信号适合传输的形式适合传输的形式按频率、幅度、相位按频率、幅度、相位n解调解调:
接收波形:
接收波形数字信号数字信号n解码解码:
数字信号:
数字信号原始数据原始数据信息信息数据数据信号信号在信道上传输在信道上传输信号信号数据数据信息信息数据编码数据编码调制调制解调解调数据解码数据解码01000001“A”01000001“A”信道信道信息编码信息编码信息解码信息解码Page10n不同类型的信号在不同类型的信道上传输有不同类型的信号在不同类型的信道上传输有4种情况:
种情况:
数据数据:
模拟数据:
模拟数据数字数据数字数据信号信号:
模拟信号:
模拟信号数字信号数字信号信道信道:
模拟信道:
模拟信道数字信道数字信道Page11n模拟传输和数字传输所使用的技术模拟传输和数字传输所使用的技术语音语音移频移频,调制调制模拟模拟数字数字模拟模拟模拟模拟PCM编码编码数字数字数字数字数字编码数字编码数字数字模拟数据,模拟信号模拟数据,模拟信号数字数据,模拟信号数字数据,模拟信号数字数据,数字信号数字数据,数字信号模拟数据,数字信号模拟数据,数字信号10101010调制调制Page12n编码与调制的区别编码与调制的区别n编码编码:
用数字信号承载数字或模拟数据:
用数字信号承载数字或模拟数据n调制调制:
用模拟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EncoderDecoder数字或数字或模拟数据模拟数据数字信号数字信号数字信号数字信号x(t)g(t)数字或数字或模拟数据模拟数据编码与解码编码与解码数字信道数字信道数字信道数字信道发送方发送方接收方接收方g(t)编码编码解码解码Page13调制与解调调制与解调数字或数字或模拟数据模拟数据ModulatorDemodulator数字或数字或模拟数据模拟数据模拟信号模拟信号模拟信号模拟信号g(t)s(t)g(t)载波模拟信道模拟信道模拟信道模拟信道发送方发送方接收方接收方调制调制解调制解调制Page142.2信道n信道(信道(Channel):
传送信息的线路(或通路):
传送信息的线路(或通路)n数字信道数字信道:
以数字脉冲形式(离散信号)传输数据的信道:
以数字脉冲形式(离散信号)传输数据的信道n计算机网络中主要采用数字信道进行数据传输计算机网络中主要采用数字信道进行数据传输nADSL、ISDN、DDN、ATM、局域网、局域网n模拟信道模拟信道:
以连续模拟信号形式传输数据的信道:
以连续模拟信号形式传输数据的信道nCATV、无线电广播、电话拨号线路、无线电广播、电话拨号线路Page15n数字通信与模拟通信数字通信与模拟通信n数字通信数字通信n在数字信道上实现模拟信息或数字信息的传输在数字信道上实现模拟信息或数字信息的传输n模拟通信模拟通信n在模拟信道上实现模拟信息或数字信息的传输在模拟信道上实现模拟信息或数字信息的传输n数字通信的优点数字通信的优点n抗噪声(干扰)能力强抗噪声(干扰)能力强n可以控制差错,提高了传输质量可以控制差错,提高了传输质量n便于用计算机进行处理便于用计算机进行处理n计算机通信仅在不得已的情况下,才会采用模拟通信,计算机通信仅在不得已的情况下,才会采用模拟通信,如通过电话线拨号上网。
如通过电话线拨号上网。
Page162.2.1通信方式n单工单工数据单向传输数据单向传输(例:
无线电广播)(例:
无线电广播)n半双工半双工数据可以双向交替传输,但不能在同一时刻双向传输数据可以双向交替传输,但不能在同一时刻双向传输(例:
对讲机)(例:
对讲机)n全双工全双工数据可以双向同时传输数据可以双向同时传输(例:
电话)(例:
电话)n需要具有两条物理上独立的传输线路;需要具有两条物理上独立的传输线路;n或者需要具有一条物理线路上的两个信道,分别用于或者需要具有一条物理线路上的两个信道,分别用于不同方向的信号传输。
不同方向的信号传输。
Page17发送器发送器接收器接收器发送器发送器/接收器接收器发送器发送器/接收器接收器发送器发送器/接收器接收器发送器发送器/接收器接收器单工方式:
单工方式:
半双工方式:
半双工方式:
全双工方式:
全双工方式:
A站站B站站可同时不可同时Page18n基带传输基带传输:
不需调制,编码后的数字脉冲信号直接在信:
不需调制,编码后的数字脉冲信号直接在信道上传送。
道上传送。
n例如:
以太网(局域网)例如:
以太网(局域网)n频带传输频带传输:
数字信号调制成音频模拟信号后再传送,接:
数字信号调制成音频模拟信号后再传送,接收方需要解调。
收方需要解调。
n例如:
通过电话网络传输数据例如:
通过电话网络传输数据n宽带传输宽带传输:
把信号调制成频带为几十:
把信号调制成频带为几十MHZ到几百到几百MHZ的模拟信号后再传送,接收方需要解调。
的模拟信号后再传送,接收方需要解调。
n例如:
闭路电视的信号传输例如:
闭路电视的信号传输2.2.2传输方式Page19n同步的因素:
同步的因素:
n同步脉冲频率同步脉冲频率n数据从什么时候开始,什么时候结束数据从什么时候开始,什么时候结束n位边界位边界n数据块边界数据块边界n数据通信中需要在三个层次上实现同步:
数据通信中需要在三个层次上实现同步:
n位位位同步位同步n字符字符字符同步字符同步n帧帧(Frame)帧同步帧同步2.2.3同步方式Page20同步脉冲:
用于码元的同步定时,识别码元从何时开同步脉冲:
用于码元的同步定时,识别码元从何时开始始同步脉冲也可位于码元的中部同步脉冲也可位于码元的中部一个码元也可有多个同步脉冲相对应一个码元也可有多个同步脉冲相对应t码元码元11码元码元2码元码元3码元码元4码元码元5信号信号同步脉冲同步脉冲tPage212.3数据编码数据编码n数字数据的数字信号编码数字数据的数字信号编码使数字数据能在数字信道上传输使数字数据能在数字信道上传输n数字数据的调制编码数字数据的调制编码使数字数据能在模拟信道上传输使数字数据能在模拟信道上传输n模拟信号的数字编码模拟信号的数字编码使模拟数据能在数字信道上传输使模拟数据能在数字信道上传输Page221.1.数字数据的数字信号编码数字数据的数字信号编码n不归零码(不归零码(Non-ReturntoZero,NRZ)n二进制数字二进制数字0、1分别用两种电平来表示;分别用两种电平来表示;n常用常用5V表示表示1,5V表示表示0;n曼彻斯特编码(曼彻斯特编码(ManchesterCoding)n用电压的变化表示用电压的变化表示0和和1。
n规定在规定在每个码元的中间发生跳变每个码元的中间发生跳变n高高低的跳变代表低的跳变代表0,低,低高的跳变代表高的跳变代表1n差分曼彻斯特编码(差分曼彻斯特编码(DifferentialManchesterCoding,DMC)n用用码元开始处码元开始处有无跳变来表示有无跳变来表示0和和1,有跳变代表,有跳变代表0,无跳变代表无跳变代表1。
Page23n三种数字编码的波形图三种数字编码的波形图0011000011110000001111时钟时钟时钟时钟NRZNRZManchesterManchester差分差分差分差分ManchesterManchesterPage242.2.数字数据的调制数字数据的调制n三种常用的调制技术三种常用的调制技术:
n幅移键控ASK(AmplitudeShiftKeying)n频移键控FSK(FrequencyShiftKeying)n相移键控PSK(PhaseShiftKeying)n原理:
用数字信号对载波的不同参量进行调制。
原理:
用数字信号对载波的不同参量进行调制。
载波信号载波信号S(t)=Acos(t+)nS(t)的参量包括:
的参量包括:
幅度幅度A、频率频率、初相位初相位n调制就是要使调制就是要使A、或或随数字基带信号的变化而变随数字基带信号的变化而变化化Page25nASK:
用载波的两个不同振幅表示:
用载波的两个不同振幅表示0和和1nFSK:
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和和1nPSK:
用载波的起始相位的变化表示:
用载波的起始相位的变化表示0和和10000111100110000001100ASKASKFSKFSKPSKPSKPage263.模拟数据的数字信号编码n采样定理:
采样定理:
n如果模拟信号的最高频率为如果模拟信号的最高频率为F,若以,若以2F的采样频率的采样频率对其采样,则从采
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