《数据通信原理》PPT课件

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1、1交换技术与通信网国家重点实验室交换技术与通信网国家重点实验室交换技术与通信网国家重点实验室 数据通信原理 2交换技术与通信网国家重点实验室交换技术与通信网国家重点实验室交换技术与通信网国家重点实验室 数据通信系统模型数据通信系统的模型如下图所示. 其中,源: 产生要发送的数据的设备.发送器:对信号进行转换或编码以产生能在传输系统中传输的电磁信号.传输系统:连接源和目的地的传输线或复杂的网络.接受器:从传输系统接受信号并转换成目的站设备能处理的信号.目的站:从接受器接受数据的设备. 3交换技术与通信网国家重点实验室交换技术与通信网国家重点实验室交换技术与通信网国家重点实验室 数据通信系统的作用

2、和功能数据通信系统的基本作用是在两个实体之间交换数据数据通信系统要完成如下关键任务:q传输系统利用率:要有效的利用由很多通信设备共享的传输设施,需要采用多路复用技术、拥塞控制技术等.q接口:为了通信,设备必须和传输系统接口,使产生的信号特性(如信号形式和信号强度)能适应传输系统传输,以及在接受端等对数据解释.q同步:传输系统和接受设备之间,发送器和接受器之间都需要同步,接受器必须确定信号何时开始,何时结束,以及每个信号的间距.q交换管理:在两个实体进行通信期间各种协调管理.q差错检测和校正:对通信中的差错检测并纠错,并需要流控.q寻址和路由:决定信号到达的目的地路径选择过程 q恢复:当因某种原

3、因系统被中断,需要对系统恢复q报文格式:两个对话实体进行协商使报文格式一致q安全:保证正确地、完整地、不被泄露地将数据从源发到目的q网络管理:对复杂的通信系统进行配置、监控、故障管理等管理 4交换技术与通信网国家重点实验室交换技术与通信网国家重点实验室交换技术与通信网国家重点实验室 模拟数据传输和数字数据传输几个基本术语:q数据:定义为有意义的实体，数据涉及到事物的形式，而信息涉及的是这些数据的内容。数据又分为模拟数据(连续)和数字数据(离散)q信号和信号发送:信号是数据的电磁或电子编码，信号发送是指沿传输介质传输信号的动作。信号又分为：模拟信号(连续变化的电磁波)和数字信号(0、1电压脉冲)

4、q传输:指传播和处理信号的数据通信.模拟数据和数字数据都可以用模拟信号和数字信号表示和传播.而模拟信号和数字信号都可以在合适的传输介质上传输.通常,将传输过程中使用模拟信号的传输方式称为模拟数据传输(可能需要调制解调器);将传输过程中使用数字信号的传输方式称为数字数据传输(可能需要编解码) 5交换技术与通信网国家重点实验室交换技术与通信网国家重点实验室交换技术与通信网国家重点实验室 数据通信方式数据通信方式是指数据在信道上传输所采取的方式.通常有如下三种分类方法按数据代码传输的顺序分为:串行传输和并行传输按数据传输的同步方式分为同步传输和异步传输按数据传输的流向和时间关系分为:单工、半双工和双

5、工传输 6交换技术与通信网国家重点实验室交换技术与通信网国家重点实验室交换技术与通信网国家重点实验室 串行通信：数据流以串行方式在一条信道上传输.该方法实现简单,采用较多.缺点是:为解决收、发方码组或字符同步，需要外加同步措施并行通信：将数据以成组方式在两条以上的并行信道上同时传输.并行传输不需要另外的措施就可实现收发双方的字符同步.缺点是:需要传输信道多、设备复杂、成本高，故较少采用。值得注意的是：串行和并行的概念是指组成一个字符的各码元是依顺序逐位传输还是并行地传输。至于数据字符还是逐个依次发送。 7交换技术与通信网国家重点实验室交换技术与通信网国家重点实验室交换技术与通信网国家重点实验室

6、 同步传输在串行传输中,如何解决码组(字符)的同步问题:同步传输和异步传输同步传输:以固定时钟节拍来发送数据信号的.在串行数据流中,各信号码元之间的相对位置都是固定的,接受端要从收到的数据码流中正确区分发送的字符,必须建立同步的时钟.同步传输是以帧为单位发送数据,并有帧的起始和终止标志.与异步传输相比,同步传输在技术实现上复杂,但不需要对每一个字符单独加起、止码元作为识别字符的标志，只是在一串字符的前后加上标志序列.因此,传输效率高,适合较高速率的数据通信系统(2.4kb/s以上). 8交换技术与通信网国家重点实验室交换技术与通信网国家重点实验室交换技术与通信网国家重点实验室 起 止 一个字符

7、 止一个字符(a) 异步传输 SYN字符 SYN字符 SOH字符 信息字符 EOT字符时钟 信号 (b) 同步传输 9交换技术与通信网国家重点实验室交换技术与通信网国家重点实验室交换技术与通信网国家重点实验室 异步传输异步传输:每次传输一个字符代码(5-8bits),传输时在一个字符的前后均加上一个特殊的标志(称为起始位和终止位).通常,起始位为一个码元,极性为0, 终止位为1-2个码元,极性为1每一个字符的起始时刻是随机的、任意的（这就是异步的含义）,但在同一字符内码元的长度是相等的。接受端从根据“终止位”到“起始位”的跳变(“1”“0”)识别一个新的字符，从而区分一个个字符异步传输的优点是

8、：字符同步实现简单，收发双方的时钟信号不需要精确的同步。缺点是：每个字符增加了2-3bit，降低了传输效率，适合1.2kb/s以下的数据传输。 10交换技术与通信网国家重点实验室交换技术与通信网国家重点实验室交换技术与通信网国家重点实验室 单工数据传输：两站之间只能沿指定方向传输数据，反向传联络信号半双工数据传输：两站之间可以沿两个方向传输数据，但两个方向不能同时传输双工数据传输:两站之间可以同时两个方向传输数据A站 B站正 向 数 据 信 道反 向 信 道 A站 B站正 向 数 据 信 道反 向 信 道A站 B站 11交换技术与通信网国家重点实验室交换技术与通信网国家重点实验室交换技术与通信

9、网国家重点实验室 信道和信道的基本参数传输的信道主要分为两大类:模拟信道和数字信道模拟信道的信道标准q衰减与电平:如M.1020规定接受电平应低于-13dBm，线路最大净衰减不应超过28dBq幅度频率失真特性:幅度衰减随频率的变化或信道单位脉冲响应不理想引起的失真,称为衰减失真或振幅失真q相位频率失真特性:非线性效应q随机噪声:包括热噪声、互调噪声.影响数据接受误码率的主要因素是信噪比q脉冲噪声:是突发出现的离散脉冲性杂音,会引起突发差错,使误码率增高数字信道:如光纤 q衡量数字信道的主要指标:比特误码率,信道利用率 12交换技术与通信网国家重点实验室交换技术与通信网国家重点实验室交换技术与通

10、信网国家重点实验室 数据传输质量的两个重要参数差错率：受噪声和信号畸变而导致的差错.差错率有很多种定义，最常见的是误码率：频带利用率：单位频带内的调制速率总 发 送 的 比 特 数接 受 出 现 差 错 的 比 特 数误 码 率 赫波 特系 统 的 频 带 宽 度系 统 的 调 制 速 率 /)( )(BdN 13交换技术与通信网国家重点实验室交换技术与通信网国家重点实验室交换技术与通信网国家重点实验室 数据信息的基带和频带传输 14交换技术与通信网国家重点实验室交换技术与通信网国家重点实验室交换技术与通信网国家重点实验室 数据调制与编码 15交换技术与通信网国家重点实验室交换技术与通信网国家

11、重点实验室交换技术与通信网国家重点实验室 多路复用技术多路复用器将连接许多低速线路，并将其各自所需的传输容量组合在一起后，在一条高速线路上传输频分多路复用：把传输介质的可用带宽分割成一个个“频段”，传输介质允许传输的最大带宽构成一个信道，频段即为子信道. 见图时分多路复用：采用分时技术，把传输线路的可用时间分成时隙，给每个终端分配一个时隙。见图 16交换技术与通信网国家重点实验室交换技术与通信网国家重点实验室交换技术与通信网国家重点实验室 Telephone 滤 波 器04 KHz 滤 波 器载 频108 KHz 104KHz108KHz1 Telephone 滤 波 器04 KHz 滤 波

12、器载 频104 KHz 100KHz104KHz2 Telephone 滤 波 器04 KHz 滤 波 器载 频64 KHz 96KHz100KHz3 多路复用器 传输介质 第一步 第二步 第三步 第四步 频 分多路复用 技 术 17交换技术与通信网国家重点实验室交换技术与通信网国家重点实验室交换技术与通信网国家重点实验室 DTE4800 DTE2400 DTE2400 TDM21 3 1 3 1 3 TDM 主机13 2 时分多路复用 技 术 18交换技术与通信网国家重点实验室交换技术与通信网国家重点实验室交换技术与通信网国家重点实验室 1 5 3 3 3 3 3 3 STATMUX4 1

13、3 4 5 1 3 4 5 STATMUX 主 机 1 3 4 5统计 时分多路复用 19交换技术与通信网国家重点实验室交换技术与通信网国家重点实验室交换技术与通信网国家重点实验室 数据交换技术空分交换技术电路交换:数据通信的电路交换是和电话交换过程类似: 请求、建立连接、传输数据报文交换：是基于“存储-转发”的基本思想，即将用户报文它可以克服电路交换方式各种不同类型、不同特性用户的终端之间不能互通、通信线路低、呼损等缺点。分组交换 20交换技术与通信网国家重点实验室交换技术与通信网国家重点实验室交换技术与通信网国家重点实验室 n 根输入线 m 根输出线(a) 纵横式开关矩 阵 n个输入输出

14、(b) 三角形开关单级空分开关 21交换技术与通信网国家重点实验室交换技术与通信网国家重点实验室交换技术与通信网国家重点实验室 1 . n帧n个输入 n个输出同步时分多路转换 22交换技术与通信网国家重点实验室交换技术与通信网国家重点实验室交换技术与通信网国家重点实验室 分组 分组原理 用 户 数 据控制 信息(分组头) 23交换技术与通信网国家重点实验室交换技术与通信网国家重点实验室交换技术与通信网国家重点实验室(a) 分组交换网 中 间节 点 源 站 目 的 站 314 413 512611116 2 15 89 7 10 (b) 帧中继网 中 间节 点 源 站 目 的 站 27 361 8 5 4 分组交换和帧中 继比较 24交换技术与通信网国家重点实验室交换技术与通信网国家重点实验室交换技术与通信网国家重点实验室 数据链路控制