计算机网络 第四讲上

1,2.4数据传输,不同类型的信号在不同类型的信道上传输有4种情况：,2,数据传输,数字数据的模拟信号传输 数字数据的数字信号传输 模拟数据在数字信道上传输,3,数字数据在模拟信道上传输,将数字数据调制成模拟信号进行传输， 通常有三种基本的调制方式： 1) 调幅ASK(Amplitude Shift Keying) 2) 调频FSK(Frequency Shift Keying) 3) 调相PSK(Phase Shift Keying),4,调幅ASK (Amplitude Shift Keying),用两个不同的振幅来表示两个二进制值 如用无信号表示0 有信号表示1,5,数字数据在模拟信道上传输,将数字数据调制成模拟信号进行传输， 通常有三种基本方式： 1) 调幅ASK(Amplitude Shift Keying) 2) 调频FSK(Frequency Shift Keying) 3) 调相PSK(Phase Shift Keying),6,调频FSK (Frequency Shift Keying),用载波附近的两个不同的频率来表示两个二进制值 如用信号频率为f表示0 信号频率为2f表示1,7,数字数据在模拟信道上传输,将数字数据调制成模拟信号进行传输， 通常有三种基本方式： 1) 调幅ASK(Amplitude Shift Keying) 2) 调频FSK(Frequency Shift Keying) 3) 调相PSK(Phase Shift Keying),8,调相PSK (Phase Shift Keying),用载波的相位移动来表示两个二进制值 如用信号相位角为0表示0 相位角为表示1,9,数字数据的调制举例,基带信号 调幅 调频 调相,010011100,10,数字数据在模拟信道上传输,将数字数据调制成模拟信号进行传输， 通常有三种基本方式： 1) 调幅ASK(Amplitude Shift Keying) 2) 调频FSK(Frequency Shift Keying) 3) 调相PSK(Phase Shift Keying),11,数据传输,数字数据的模拟信号传输 数字数据的数字信号传输 模拟数据在数字信道上传输,12,数字数据的数字信号传输,最简单的方法是用两个不同的电压信号值来表示两个二进制的数字数据值0和1 常用的数字信号编码有：,不归零编码 曼切斯特编码 差分曼切斯特编码,13,不归零编码 NRZ （nonreturn-to zero ）,正电平表示1，零电平表示0，并且在表示完一个码元后，电平毋需回到零 缺点是存在发送方和接收方的同步问题,其实，用不归零制编码时，一个时钟周期可表示两个bit 所以，不归零制编码是效率最高的编码 但它不能携带时钟信号，且无法表示没有数据传输,14,数字数据的数字信号传输,最简单的方法是用两个不同的电压信号值来表示两个二进制的数字数据值0和1 常用的数字信号编码有：,不归零编码 曼切斯特编码 差分曼切斯特编码,15,曼切斯特编码 （Manchester encoding）,bit中间有信号低-高跳变为0,bit中间有信号高-低跳变为1,采用曼切斯特编码，一个时钟周期只可表示一个bit，并且必须通过两次采样才能得到一个bit 但它能携带时钟信号，且可表示没有数据传输,16,数字数据的数字信号传输,最简单的方法是用两个不同的电压信号值来表示两个二进制的数字数据值0和1 常用的数字信号编码有：,不归零编码 曼切斯特编码 差分曼切斯特编码,17,差分曼彻斯特编码,（differential Manchester encoding）,特性与曼切斯特编码相同，但抗干扰性能强于曼切斯特编码,18,数字数据的数字信号传输,最简单的方法是用两个不同的电压信号值来表示两个二进制的数字数据值0和1 常用的数字信号编码有：,不归零编码 曼切斯特编码 差分曼切斯特编码,19,三种编码方式的比较,不归零制编码的编码密度最高，接收端一次采样可得到一个bit ，但不能携带时钟 曼切斯特编码的编码密度最低，接收端二次采样才可得到一个bit ，但每个bit中都有信号跳变，即携带了时钟 差方曼切斯特编码与曼切斯特编码基本相同,20,编码举例,bit流 二进制编码 曼切斯特编码 差分曼切斯特编码,bit与bit之间有跳变，下一个bit为0,bit与bit之间无跳变，下一个bit为1,21,数据传输,数字数据的模拟信号传输 数字数据的数字信号传输 模拟数据在数字信道上传输,22,模拟数据在数字信道上传输,采用脉冲编码调制PCM技术 （Pulse Code Modulation） PCM以采样定理为基础,采样定理：如果在规定的时间间隔内，以有效信号f(t)最高频率的二倍或二倍以上的速率对该信号进行采样，则这些采样值中包含了全部原始信号信息,23,采样、量化和编码,24,话音信道,话音信道允许的最高频率通常为3500Hz 如果以8000Hz的采样频率对话音信号进行采样的话，则在采样值中包含了话音信号的完整特征，由此而还原出的话音是完全可理解的和可识别的,25,同步的因素： 数据从什么时候开始，什么时候结束。 数据通信中需要在三个层次上实现同步： 位位同步 字符字符同步 帧(Frame)帧同步,2.2.5 同步方式,26,目的：使接收端与发送端在时间基准上一致 外同步发送端发送数据之前发送同步脉冲信号，接收方用接收到的同步信号来锁定自己的时钟脉冲频率。接收端的信号是由发送端传送来的，而不是从数据信号中提取出来的。 自同步通过特殊编码（如曼彻斯特编码），使数据编码信号中包含同步信号，接收方从数据编码信号提取同步信号来锁定自己的时钟脉冲频率。,位同步,27,仅识别每个数据位还不够，还要将每个字符正确识别出来。 常用的为起止式（异步式）。在这种方式中，每个字符的传输需要： 1个起始位、58个数据位、2个停止位 起止式的优缺点： 每两个字符之间的间隔时间不固定 增加了辅助位，所以传输效率低 例如，采用1个起始位、 8个数据位、 2个停止位时，其传输效率为8/1173,字符同步,28,目的：识别一个帧的起始和结束 帧（Frame）：数据链路中的传输单位包含数据和控制信息的数据块。其实就是一段字符流。 帧的划分主要依靠帧起始标志和帧结束标志。能够正确的识别帧起始标志和结束标志就表示已经实现了帧的同步。,7EH,7EH,帧同步,29,2.5 多路复用技术,多路复用：多个信息源共享一个公共信道 为何要复用？提高线路利用率 适用场合：当信道的传输能力大于每个信源的平均传输需求时 类比：公共运输系统（铁路、海运、航空）,30,多路复用,无论是广域网还是局域网，都存在这样一个事实，即传输介质的带宽大于传输单一信号所需的带宽，为了有效地利用传输系统，通常采用多路复用（Multiplexing）技术以同时携带多路信号来高效率地使用传输介质.,31,复用的基本思想： 从通信的角度看，就是把多路用户信息通过单一的传输设备在单一的传输线路上进行传输的技术。 复用方法 频分复用FDM （Frequency Division Multiplexing） 按频率划分不同的信道，如CATV系统 波分复用WDM （Wave Division Multiplexing） 按波长划分不同的信道，用于光纤传输 时分复用TDM （Time Division Multiplexing） 按时间划分不同的信道，目前应用最广泛 码分复用CDM （Code Division Multiplexing） 按地址码划分不同的信道，非常有发展前途,32,频分多路复用FDM,FDM是基于这样的前提：传输介质的可用带宽必须超过各路给定信号所需带宽的总和，如果将这几路信号中的每路信号都以不同的载波频率进行调制，而且各路载波频率之间留有一定的间隔以使各路信号带宽不相互重叠，那么这些信号就可同时在介质上传输,33,频分复用FDM 原理：整个传输频带被划分为若干个频率通道，每路信号占用一个频率通道进行传输。频率通道之间留有防护频带以防相互干扰。,CH2,CH1,CH3,原带宽,CH1,CH2,CH3,移频后带宽,CH1,CH2,CH3,带宽复用信号,f,复用器,34,FDM图示,35,时分复用TDM 原理：把时间分割成小的时间片，每个时间片分为若干个时隙，每路数据占用一个时隙进行传输。在通信网络中应用极为广泛。,36,时分多路复用TDM,每个信号按时间先后轮流交替地使用单一信道，那么，多个数字信号在宏观上可认为是同时进行传输，对单一信道的交替使用可以按位、字节或块等为单位来进行,37,统计（异步）TDMSTDM TDM的缺点：某用户无数据发送，其他用户也不能占用该时隙，将会造成带宽浪费。 STDM：用户不固定占用某个时隙，有空时隙就将数据放入。,38,波分复用光的频分复用 原理：整个波长频带被划分为若干个波长范围，每路信号占用一个波长范围来进行传输。发送端使用波长复用器将输入的光信号复用在一根光纤上，再分离不同的波长，在接受端将光信号转换成电信号。,39,码分复用CDM 原理：不同用户发送的信号在接收端被叠加，然后接收者用同样的地址码序列解码。由于地址码的正交性，只有与自己地址码相关的信号才能被检出，由此恢复出原始数据。 该技术允许多个用户在同一时刻使用相同的频率进行通信，占用相同的带宽，但各用户必须使用经过特殊挑选的码型来调制数据，这样用户之间才不会造成干扰。 在无线移动通信中应用广泛。,