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網(wǎng)絡工程師復習之數(shù)據(jù)通信基礎篇一、數(shù)據(jù)通信的構成 原理 、交換方式及適用范圍1.數(shù)據(jù)通信的構成原理 DTE是數(shù)據(jù)終端。數(shù)據(jù)終端有分組型終端(PT)和非分組型終端(NPT)兩大類。分組型終端有計算機、數(shù)字傳真機、智能用戶電報終端(TeLetex)、用戶分組裝拆設備(PAD)、用戶分組交換機、專用電話交換機(PABX)、可視圖文接入設備(VAP)、局域網(wǎng)(LAN)等各種專用終端設備;非分組型終端有個人計算機終端、可視圖文終端、用戶電報終端等各種專用終端。數(shù)據(jù)電路由傳輸信道和數(shù)據(jù)電路終端設備(DCE)組成，如果傳輸信道為模擬信道，DCE通常就是調制解調器(MODEM)，它的作用是進行模擬信號和數(shù)字信號的轉換;如果傳輸信道為數(shù)字信道，DCE的作用是實現(xiàn)信號碼型與電平的轉換，以及線路接續(xù)控制等。傳輸信道除有模擬和數(shù)字的區(qū)分外，還有有線信道與無線信道、專用線路與交換網(wǎng)線路之分。交換網(wǎng)線路要通過呼叫過程建立連接，通信結束后再拆除;專線連接由于是固定連接就無需上述的呼叫建立與拆線過程。計算機系統(tǒng)中的通信控制器用于 管理 與數(shù)據(jù)終端相連接的所有通信線路。中央處理器用來處理由數(shù)據(jù)終端設備輸入的數(shù)據(jù)。2.數(shù)據(jù)通信的交換方式通常數(shù)據(jù)通信有三種交換方式:(1)電路交換電路交換是指兩臺計算機或終端在相互通信時，使用同一條實際的物理鏈路，通信中自始至終使用該鏈路進行信息傳輸，且不允許其它計算機或終端同時共亨該電路。(2)報文交換報文交換是將用戶的報文存儲在交換機的存儲器中(內存或外存)，當所需輸出電路空閑時，再將該報文發(fā)往需接收的交換機或終端。這種存儲_轉發(fā)的方式可以提高中繼線和電路的利用率。(3)分組交換分組交換是將用戶發(fā)來的整份報文分割成若于個定長的數(shù)據(jù)塊(稱為分組或打包)，將這些分組以存儲_轉發(fā)的方式在網(wǎng)內傳輸。第一個分組信息都連有接收地址和發(fā)送地址的標識。在分組交換網(wǎng)中，不同用戶的分組數(shù)據(jù)均采用動態(tài)復用的技術傳送，即 網(wǎng)絡 具有路由選擇，同一條路由可以有不同用戶的分組在傳送，所以線路利用率較高。3.各種交換方式的適用范圍(1)電路交換方式通常應用于公用電話網(wǎng)、公用電報網(wǎng)及電路交換的公用數(shù)據(jù)網(wǎng)(CSPDN)等通信網(wǎng)絡中。前兩種電路交換方式系傳統(tǒng)方式;后一種方式與公用電話網(wǎng)基本相似，但它是用四線或二線方式連接用戶，適用于較高速率的數(shù)據(jù)交換。正由于它是專用的公用數(shù)據(jù)網(wǎng)，其接通率、工作速率、用戶線距離、線路均衡條件等均優(yōu)于公用電話網(wǎng)。其優(yōu)點是實時性強、延遲很小、交換成本較低;其缺點是線路利用率低。電路交換適用于一次接續(xù)后，長報文的通信。(2)報文交換方式適用于實現(xiàn)不同速率、不同協(xié)議、不同代碼終端的終端間或一點對多點的同文為單位進行存儲轉發(fā)的數(shù)據(jù)通信。由于這種方式，網(wǎng)絡傳輸時延大，并且占用了大量的內存與外存空間，因而不適用于要求系統(tǒng) 安全 性高、網(wǎng)絡時延較小的數(shù)據(jù)通信。(3)分組交換是在存儲_轉發(fā)方式的基礎上發(fā)展起來的，但它兼有電路交換及報文交換的優(yōu)點。它適用于對話式的計算機通信，如數(shù)據(jù)庫檢索、圖文信息存取、電子郵件傳遞和計算機間通信等各方面，傳輸質量高、成本較低，并可在不同速率終端間通信。其缺點是不適宜于實時性要求高、信息量很大的業(yè)務使用。二、數(shù)據(jù)通信的分類 1.有線數(shù)據(jù)通信 (1)數(shù)字數(shù)據(jù)網(wǎng)(DDN) 數(shù)字數(shù)據(jù)網(wǎng)由用戶環(huán)路、DDN節(jié)點、數(shù)字信道和 網(wǎng)絡 控制 管理 中心組成，其網(wǎng)絡組成結構如框圖2所示。DDN是利用光纖或數(shù)字微波、衛(wèi)星等數(shù)字信道和數(shù)字交叉復用設備組成的數(shù)字數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)。也可以說DDN是把數(shù)據(jù)通信技術、數(shù)字通信技術、光遷通信技術以及數(shù)字交叉連接技術結合在一起的數(shù)字通信網(wǎng)絡。數(shù)字信道應包括用戶到網(wǎng)絡的連接線路，即用戶環(huán)路的傳輸也應該是數(shù)字的，但實際上也有普通電纜和雙絞線，但傳輸質量不如前。DDN的主要特點是: 傳輸質量高、誤碼率低:傳輸信道的誤碼率要求小。 信道利用率高。 要求全網(wǎng)的時鐘系統(tǒng)保持同步，才能保證DDN電路的傳輸質量。 DDN的租用專線業(yè)務的速率可分為2.4-19.2kbit/s，N64kbit/s(N=1-32);用戶入網(wǎng)速率最高不超過2Mbit/s。 DDN時延較小。 (2)分組交換網(wǎng) 分組交換網(wǎng)(PSPDN)是以CCITTX.25建議為基礎的，所以又稱為X.25網(wǎng)。它是采用存儲_轉發(fā)方式，將用戶送來的報文分成具用一定長度的數(shù)據(jù)段，并在每個數(shù)據(jù)段上加上控制信息，構成一個帶有地址的分組組合群體，在網(wǎng)上傳輸。分組交換網(wǎng)最突出的優(yōu)點是在一條電路上同時可開放多條虛通路，為多個用戶同時使用，網(wǎng)絡具有動態(tài)路由選擇功能和先進的誤碼檢錯功能，但網(wǎng)絡性能較差。 (3)幀中繼網(wǎng) 幀中繼網(wǎng)絡通常由幀中繼存取設備、幀中繼交換設備和公共幀中繼服務網(wǎng)3部分組成，如框圖3所示。幀中繼網(wǎng)是從分組交換技術發(fā)展起來的。幀中繼技術是把不同長度的用戶數(shù)據(jù)組均包封在較大的幀中繼幀內，加上尋址和控制信息后在網(wǎng)上傳輸。其功能特點為: 使用統(tǒng)計復用技術，按需分配帶寬，向用戶提供共亨的的網(wǎng)絡資源，每一條線路和網(wǎng)絡端口都可由多個終點按信息流共亨，大大提高了網(wǎng)絡資源的利用率。 采用虛電路技術，只有當用戶準備好數(shù)據(jù)時，才把所需的帶寬分配給指定的虛電路，而且?guī)捲诰W(wǎng)絡里是按照分組動態(tài)分配，因而適合于突發(fā)性業(yè)務的使用。 幀中繼只使用了物理層和鏈路層的一部分來執(zhí)行其交換功能，利用用戶信息和控制信息分離的D信道連接來實施以幀為單位的信息傳送，簡化了中間節(jié)點的處理。幀中繼采用了可靠的ISDND信道的鏈路層(LAPD)協(xié)議，將流量控制、糾錯等功能留給智能終端去完成，從而大大簡化了處理過程，提高了效率。當然，幀中繼傳輸線路質量要求很高，其誤碼率應小于10的負8次方。 幀中繼通常的幀長度比分組交換長，達到1024-4096字節(jié)/幀，因而其吞吐量非常高，其所提供的速率為2048Mbit/s。用戶速率一般為9.6、4.4、19.2、N64kbist/s(N=1-31)，以及2Mbit/s。 )幀中繼沒有采用存儲_轉發(fā)功能，因而具有與快速分組交換相同的一些優(yōu)點。其時延小于15ms。 2.無線數(shù)據(jù)通信 無線數(shù)據(jù)通信也稱移動數(shù)據(jù)通信，它是在有線數(shù)據(jù)通信的基礎上發(fā)展起來的。有線數(shù)據(jù)通信依賴于有線傳輸，因此只適合于固定終端與計算機或計算機之間的通信。而移動數(shù)據(jù)通信是通過無線電波的傳播來傳送數(shù)據(jù)的，因而有可能實現(xiàn)移動狀態(tài)下的移動通信。狹義地說，移動數(shù)據(jù)通信就是計算機間或計算機與人之間的無線通信。它通過與有線數(shù)據(jù)網(wǎng)互聯(lián)，把有線數(shù)據(jù)網(wǎng)路的應用擴展到移動和便攜用戶。三. 通信 網(wǎng)絡 常用傳輸介質的構成和特性傳輸媒體是通信網(wǎng)絡中發(fā)送方和接收方之間的物理通路,計算機網(wǎng)絡中采用的傳輸媒體可分為有線和元線兩大類。雙絞線、同軸電纜和光纖是常用的三種有線傳輸媒體;無線電通信、微波通信、紅外通信以及激光通信的信息載體都屬于無線傳輸媒體。傳輸媒體的特性對網(wǎng)絡數(shù)據(jù)通信質量有很大影響,這些特性是:(1)物理特性。說明傳輸媒體的特征。(2)傳輸特性。包括信號形式、調制技術、傳輸速率及頻帶寬度等內容。(3)連通性。采用點到點連接還是多點連接。(4)地理范圍。網(wǎng)上各點間的最大距離。(5)抗干擾性。防止噪音、電磁干擾對數(shù)據(jù)傳輸影響的能力。(6)相對價格。以元件、安裝和維護的價格為基礎。下面分別介紹幾種常用的傳輸媒體的特性。1.雙絞線由螺旋狀扭在一起的兩根絕緣導線組成,線對扭在一起可以減少相互間的輻射電磁干擾。雙絞線是最常用的傳輸媒體,早就用于電話通信中的模擬信號傳輸,也可用于數(shù)字信號的傳輸。(1)物理特性。雙絞線芯一般是銅質的,能提供良好的傳導率。(2)傳輸特性。雙絞線既可以用于傳輸模擬信號,也可以用于傳輸數(shù)字信號。雙絞線上也可直接傳送數(shù)字信號,使用T1線路的總數(shù)據(jù)傳輸速率可達1.544Mbpso達到更高數(shù)據(jù)傳輸率也是可能的,但與距離有關。雙絞線也可用于局域網(wǎng),如10BASE一T和100BASE-T總線,可分別提供10Mbps和100Mbps的數(shù)據(jù)傳輸速率。通常將多對雙絞線封裝于一個絕緣套里組成雙絞線電纜,局域網(wǎng)中常用的3類雙絞線和5類雙絞線電纜均由4對雙絞線組成,其中3類雙絞線通常用于10BASE-T總線局域網(wǎng),5類雙絞線通常用于100BASE-T總線局域網(wǎng)。(3)連通性。雙絞線普遍用于點到點的連接,也可以用于多點的連接。作為多點媒體使用時,雙絞線比同軸電纜的價格低,但性能較差,而且只能支持很少幾個站。(4)地理范圍。雙絞線可以很容易地在15公里或更大范圍內提供數(shù)據(jù)傳輸。局域網(wǎng)的雙絞線主要用于一個建筑物內或幾個建筑物間的通信,在10016ps速率下傳輸距離可達1公里。但10Mbps和100Mbps傳輸速率的1OBASE-T和100BASE-T總線傳輸距離均不超過100米。(5)抗干擾性。在低頻傳輸時,雙絞線的抗干擾性相當于或高于同軸電纜,但在超過10100ldfZ時,同軸電纜就比雙絞線明顯優(yōu)越。2.同軸電纜同軸電纜也像雙絞線一樣由一對導體組成,但它們是按同軸形式構成線對。最里層是內芯,向外依次為絕緣層、屏蔽層,最外則是起保護作用的塑料外套,內芯和屏蔽層構成一對導體。同軸電纜分為基帶同軸電纜(阻抗500)和寬帶同軸電纜(阻抗750)?；鶐S電纜又可分為粗纜和細纜兩種,都用于直接傳輸數(shù)字信號;寬帶同軸電纜用于頻分多路復用的模擬信號傳輸,也可用于不使用頻分多路復用的高速數(shù)字信號和模擬信號傳輸。閉路電視所使用的CATV電纜就是寬帶同軸電纜。(1)物理特性。單根同軸電纜的直徑約為1.022.54cm,可在較寬的頻率范圍內工作。(2)傳輸特性。基帶同軸電纜僅用于數(shù)字傳輸,并使用曼徹斯特編碼,數(shù)據(jù)傳輸速率最高可達1OMbps。寬帶同軸電纜既可用于模擬信號傳輸又可用于數(shù)字信號傳輸,對于模擬信號,帶寬可達300450陽也。一般,在CATV電纜上,每個電視通道分配6陽也帶寬,每個廣播通道需要的帶寬要窄得多,因此在同軸電纜上使用頻分多路復用技術可以支持大量的視、音頻通道。(3)連通性。同軸電纜適用于點到點和多點連接?；鶐?00電纜每段可支持幾百臺設備,在大系統(tǒng)中還可以用轉接器將各段連接起來;寬帶750電纜可以支持數(shù)千臺設備,但在高數(shù)據(jù)傳輸率下(50Mbp)使用寬帶電纜時,設備數(shù)目限制在2030臺。(4)地理范圍。傳輸距離取決于傳輸?shù)男盘栃问胶蛡鬏數(shù)乃俾?典型基帶電纜的最大距離限制在幾公里,在同樣數(shù)據(jù)速率條件下,粗纜的傳輸距離較細纜的長。寬帶電纜的傳輸距離可達幾十公里。(5)抗干擾性。同軸電纜的抗干擾性能比雙絞線強。3.光纖 光纖是光導纖維的簡稱,它由能傳導光波的石英玻璃纖維外加保護層構成。相對于金屬導線來說具有重量輕、線徑細的特點。用光纖傳輸電信號時,在發(fā)送端先要將其轉換成光信號,而在接收端又要由光檢測器還原成電信號。 (1)物理特性。在計算機 網(wǎng)絡 中均采用兩根光纖(一來一去)組成傳輸系統(tǒng)。按波長范圍(近紅外范圍內)可分為三種:0.85IAIn波長區(qū)(0.80.91im)、1.3lim波長區(qū)(1.251.351Am)和1.551im波長區(qū)(1.531.5811m)。不同的波長范圍光纖損耗特性也不同,其中0.85IAIn波長區(qū)為多模光纖通信方式,1.5IAm波長區(qū)為單模光纖通信方式,1.31im波長區(qū)有多模和單模兩種方式。 (2)傳輸特性。光纖通過內部的全反射來傳輸一束經(jīng)過編碼的光信號,內部的全反射可以在任何折射指數(shù)高于包層媒體折射指數(shù)的透明媒體中進行。實際上光纖作為頻率范圍從10141015險的波導管,這一范圍覆蓋了可見光譜和部分紅外光譜。光纖的數(shù)據(jù)傳輸率可達Gbps級,傳輸距離達數(shù)十公里。目前,一條光纖線路上只能傳輸一個載波,隨著技術進一步發(fā)展,會出現(xiàn)實用的多路復用光纖。 (3)連通性。光纖普遍用于點到點的鏈路?？偩€拓撲結構的實驗性多點系統(tǒng)已經(jīng)建成,但是價格還太貴。原則上講,由于光纖功率損失小、衰減少的特性以及有較大的帶寬潛力,因此一段光纖能夠支持的分接頭數(shù)比雙絞線或同軸電纜多得多。 (4)地理范圍。從目前的技術來看,可以在68公里的距離內不用中繼器傳輸,因此光纖適合于在幾個建筑物之間通過點到點的鏈路連接局域網(wǎng)絡。 (5)抗干擾性。光纖具有不受電磁干擾或噪聲影響的獨有特征,適宜在長距離內保持高數(shù)據(jù)傳輸率,而且能夠提供很好的 安全 性。 由于光纖通信具有損耗低、頻帶寬、數(shù)據(jù)傳輸率高、抗電磁干擾強等特點,對高速率、距離較遠的局域網(wǎng)也是很適用的。目前采用一種波分技術,可以在一條光纖上復用多路傳輸,每路使用不同的波長,這種波分復用技術WDM(WavelengthDivisionMultiplexing)是一種新的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。 4.無線傳輸媒體 無線傳輸媒體通過空間傳輸,不需要架設或鋪埋電纜或光纖,目前常用的技術有:無線電波、微波、紅外線和激光。便攜式計算機的出現(xiàn),以及在軍事、野外等特殊場合下移動式通信聯(lián)網(wǎng)的需要,促進了數(shù)字化元線移動通信的發(fā)展,現(xiàn)在已開始出現(xiàn)無線局域網(wǎng)產(chǎn)品。 微波通信的載波頻率為2GHz40GHz范圍。因為頻率很高,可同時傳送大量信息,如一個帶寬為2陽fz的頻段可容納500條話音線路,用來傳輸數(shù)字數(shù)據(jù),速率可達數(shù)Mbps。微波通信的工作頻率很高,與通常的無線電波不一樣,是沿直線傳播的。由于地球表面是曲面,微波在地面的傳播距離有限。直接傳播的距離與天線的高度有關,天線越高傳播距離越遠,超過一定距離后就要用中繼站來接力。紅外通信和激光通信也像微波通信一樣,有很強的方向性,都是沿直線傳播的。這三種技術都需要在發(fā)送方和接收方之間有一條視線(LineofSight)通路,故它們統(tǒng)稱為視線媒體。所不同的是,紅外通信和激光通信把要傳輸?shù)男盘柗謩e轉換為紅外光信號和激光信號直接在空間傳播。這三種視線媒體由于都不需要鋪設電纜,對于連接不同建筑物內的局域網(wǎng)特別有用。這三種技術對環(huán)境氣候較為敏感,例如雨、霧和雷電。相對來說,微波對一般雨和霧的敏感度較低。 衛(wèi)星通信是微波通信中的特殊形式,衛(wèi)星通信利用地球同步衛(wèi)星做中繼來轉發(fā)微波信號。衛(wèi)星通信可以克服地面微波通信距離的限制,一個同步衛(wèi)星可以覆蓋地球的1/3以上表面,三個這樣的衛(wèi)星就可以覆蓋地球上全部通信區(qū)域,這樣,地球上的各個地面站之間都可互相通信。由于衛(wèi)星信道頻帶寬,也可采用頻分多路復用技術分為若干子信道,有些用于由地面站向衛(wèi)星發(fā)送(稱為上行信道),有些用于由衛(wèi)星向地面轉發(fā)(稱為下行信道)。衛(wèi)星通信的優(yōu)點是容量大,傳輸距離遠;缺點是傳播延遲時間長,對于數(shù)萬公里高度的衛(wèi)星來說,以200m/s或5s/Km的信號傳播速度來計算,從發(fā)送站通過衛(wèi)星轉發(fā)到接收站的傳播延遲時間約要花數(shù)百毫秒(ms),這相對于地面電纜的傳播延遲時間來說,兩者要相差幾個數(shù)量級。5.傳輸媒體的選擇傳輸媒體的選擇取決于以下諸因素: 網(wǎng)絡 拓撲的結構、實際需要的通信容量、可靠性要求、能承受的價格范圍。雙絞線的顯著特點是價格便宜,但與同軸電纜相比,其帶寬受到限制。對于單個建筑物內的低通信容量局域網(wǎng)來說,雙絞線的性能價格比可能是最好的。同軸電纜的價格要比雙絞線貴一些,對于大多數(shù)的局域網(wǎng)來說,需要連接較多設備而且通信容量相當大時可以選擇同軸電纜。光纖作為傳輸媒體,與同軸電纜和雙絞線相比具有一系列優(yōu)點:頻帶寬、速率高、體積小、重量輕、衰減小、能電磁隔離、誤碼率低等,因此,在國際和國內長話傳輸中的地位日益提高,并已廣泛用于高速數(shù)據(jù)通信網(wǎng)。隨著光纖通信技術的發(fā)展和成本的降低,光纖作為局域網(wǎng)的傳輸媒體也得到了普遍采用,光纖分布數(shù)據(jù)接口FDDI就是一例。目前,便攜式計算機已經(jīng)有了很大的發(fā)展和普及,由于可隨身攜帶,對可移動的無線網(wǎng)的需求將日益增加0元線數(shù)字網(wǎng)類似于蜂窩電話網(wǎng),人們隨時隨地可將計算機接入網(wǎng)絡,發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。移動無線數(shù)字網(wǎng)的發(fā)展前景將是十分美好的。四.數(shù)據(jù)通訊基本概念數(shù)據(jù)(Data):傳遞(攜帶)信息的實體。信息(Information):是數(shù)據(jù)的內容或解釋。信號(Signal):數(shù)據(jù)的物理量編碼(通常為電編碼)，數(shù)據(jù)以信號的形式傳播。模擬信號與數(shù)字信號基帶(Base band)與寬帶(Broad band)信道(Channel):傳送信息的線路(或通路)比特(bit):信息量的單位。比特率為每秒傳輸?shù)亩M制位個數(shù)。碼元(Code Cell):時間軸上的一個信號編碼單元同步脈沖:用于碼元的同步定時，識別碼元的開始。同步脈沖也可位于碼元的中部，一個碼元也可有多個同步脈沖相對應。波特(Baud):碼元傳輸?shù)乃俾蕟挝?。波特率為每秒傳送的碼元數(shù)(即信號傳送速率)。1 Baud = log2M (bit/s)其中M是信號的編碼級數(shù)。也可以寫成:Rbit = Rbaud log2M上式中:Rbit-比特率，Rbaud-波特率。一個信號往往可以攜帶多個二進制位，所以在固定的信息傳輸速率下，比特率往往大于波特率。換句話說，一個碼元中可以傳送多個比特。例如，M=16，波特率為9600時，數(shù)據(jù)傳輸率為38.4kbit/s誤碼率:信道傳輸可靠性指標，是概率值信息編碼:將信息用二進制數(shù)表示的方法。數(shù)據(jù)編碼:將數(shù)據(jù)用物理量表示的方法。例如:字符A的ASCII編碼(是信息編碼的一種)為01000001帶寬:帶寬是通信信道的寬度，是信道頻率上界與下界之間之差，是介質傳輸能力的度量，在傳統(tǒng)的通信工程中通常以赫茲(Hz)為單位計量。在計算機網(wǎng)絡中，一般使用每秒位數(shù)(b/s 或bps) 作為帶寬的計量單位。主要單位:Kb/s，Mb/s，Gb/s，一個以太局域網(wǎng)理論上每秒可以傳輸1千萬比特，它的帶寬相應為10Mb/s。時延信息從網(wǎng)絡的一端傳送到另一端所需的時間時延之和=處理時延+排隊時延 +發(fā)送時延+傳播時延處理時延=分組首部和錯誤校驗等處理(微秒)排隊時延=數(shù)據(jù)在中間結點等待轉發(fā)的延遲時間發(fā)送時延=數(shù)據(jù)位數(shù)/信道帶寬傳播時延=d/s(毫秒)d:距離 s:傳播速度光速時延帶寬乘積:某一鏈路所能容納的比特數(shù)。時延帶寬乘積=帶寬傳播時延。例如，某鏈路的時延帶寬乘積為100萬比特，這意味著第一個比特到達目的端時，源端已發(fā)送了100萬比特。往返時延 (Round-Trip Time ，RTT)從信源發(fā)送數(shù)據(jù)開始，到信源收到信宿確認所經(jīng)歷的時間RTT2傳播時延，傳輸可靠性兩個含義:1、數(shù)據(jù)能正確送達2、數(shù)據(jù)能有序送達(當采用分組交換時)信息通信系統(tǒng)傳輸1、信道及其主要特征:數(shù)字信道和模擬信道數(shù)字信道:以數(shù)字脈沖形式(離散信號)傳輸數(shù)據(jù)的信道。模擬信道:以連續(xù)模擬信號形式傳輸數(shù)據(jù)的信道。模擬信號和數(shù)字信號模擬信號:時間上連續(xù)，包含無窮多個信號值數(shù)字信號:時間上離散，僅包含有限數(shù)目的信號值周期信號和非周期信號周期信號:信號由不斷重復的固定模式組成(如正弦波)非周期信號:信號沒有固定的模式和波形循環(huán)(如語音的音波信號)。2、數(shù)字數(shù)據(jù)的傳輸方式 基帶傳輸:不需調制，編碼后的數(shù)字脈沖信號直接在信道上傳送。例如:以太網(wǎng) 寬帶傳輸:數(shù)字信號需調制成頻帶模擬信號后再傳送，接收方需要解調。例如:通過電話模擬信道傳輸。例如:閉路電視的信號傳輸。 3、數(shù)據(jù)同步方式:目的是使接收端與發(fā)送端在時間基準上一致(包括開始時間、位邊界、重復頻率等)。 有三種同步方法:位同步、字符同步、幀同步。 位同步:目的是使接收端接收的每一位信息都與發(fā)送端保持同步，有下面兩種方式: 外同步發(fā)送端發(fā)送數(shù)據(jù)時同時發(fā)送同步時鐘信號，接收方用同步信號來鎖定自己的時鐘脈沖頻率。 自同步通過特殊編碼(如曼徹斯特編碼)，這些數(shù)據(jù)編碼信號包含了同步信號，接收方從中提取同步信號來鎖定自己的時鐘脈沖頻率。 字符同步:以字符為邊界實現(xiàn)字符的同步接收，也稱為起止式或異步制。每個字符的傳輸需要:1個起始位、58個數(shù)據(jù)位、1，1.5，2個停止位。 字符同步的性能評估: 頻率的漂移不會積累，每個字符開始時都會重新同步。 每兩個字符之間的間隔時間不固定。 增加了輔助位，所以效率低。例如，采用1個起始位、8個數(shù)據(jù)位、2個停止位時，其效率為8/1172%。 幀同步:識別一個幀的起始和結束。 幀(Frame)數(shù)據(jù)鏈路中的傳輸單位包含數(shù)據(jù)和控制信息的數(shù)據(jù)塊。 面向字符的以同步字符(SYN，16H)來標識一個幀的開始，適用于數(shù)據(jù)為字符類型的幀。 面向比特的以特殊位序列(7EH，即01111110)來標識一個幀的開始，適用于任意數(shù)據(jù)類型的幀。 4、信道最大數(shù)據(jù)傳輸率 奈奎斯公式:用于理想低通信道 C=2Wlog2M C=數(shù)據(jù)傳輸率，單位bit/s W=帶寬，單位Hz M=信號編碼級數(shù) 奈奎斯公式為估算已知帶寬信道的最高數(shù)據(jù)傳輸速率提供了依據(jù)。 非理想信道 實際的信道上存在損耗、延遲、噪聲。損耗引起信號強度減弱，導致信噪比S/N降低。延遲會使接收端的信號產(chǎn)生畸變。噪聲會破壞信號，產(chǎn)生誤碼。持續(xù)時間0.01s的干擾會破壞約560個比特(56Kbit/s) 香農(nóng)公式:有限帶寬高斯噪聲干擾信道 C=Wlog2(1+S/N)S/N:信噪比 例:信道帶寬W=3.1KHz，S/N=2000，則 C=3100*log2(1+2000)34Kbit/s 即該信道上的最大數(shù)據(jù)傳輸率不會大于34Kbit/s 奈奎斯公式和香農(nóng)公式的比較 C=2Wlog2M 數(shù)據(jù)傳輸率C隨信號編碼級數(shù)增加而增加。 C=Wlog2(1+S/N) 無論采樣頻率多高，信號編碼分多少級，此公式給出了信道能達到的最高傳輸速率。 原因:噪聲的存在將使編碼級數(shù)不可能無限增加。5、數(shù)據(jù)編碼編碼與調制的區(qū)別用數(shù)字信號承載數(shù)字或模擬數(shù)據(jù)編碼用模擬信號承載數(shù)字或模擬數(shù)據(jù)調制數(shù)字數(shù)據(jù)的數(shù)字信號編碼:把數(shù)字數(shù)據(jù)轉換成某種數(shù)字脈沖信號常見的有兩類:不歸零碼和曼徹斯特編碼。不歸零碼(NRZ，Non-Return to Zero)二進制數(shù)字0、1分別用兩種電平來表示，常常用-5V表示1，+5V表示0。缺點:存在直流分量，傳輸中不能使用變壓器;不具備自同步機制，傳輸時必須使用外同步。曼徹斯特編碼(Manchester Code)用電壓的變化表示0和1，規(guī)定在每個碼元的中間發(fā)生跳變:高低的跳變代表0，低高的跳變代表1。每個碼元中間都要發(fā)生跳變，接收端可將此變化提取出來作為同步信號。這種編碼也稱為自同步碼(Self-Synchronizing Code)。缺點:需要雙倍的傳輸帶寬(即信號速率是數(shù)據(jù)速率的2倍)。差分曼徹斯特編碼(Differential )每個碼元的中間仍要發(fā)生跳變，用碼元開始處有無跳變來表示0和1 ，有跳變代表0，無跳變代表1。數(shù)字數(shù)據(jù)的調制編碼，三種常用的調制技術:幅移鍵控ASK (Amplitude Shift Keying)頻移鍵控FSK (Frequency Shift Keying)相移鍵控PSK (Phase Shift Keying)基本 原理 :用數(shù)字信號對載波的不同參量進行調制。載波 S(t) = Acos(t+)S(t)的參量包括: 幅度A、頻率、初相位，調制就是要使A、或隨數(shù)字基帶信號的變化而變化。ASK:用載波的兩個不同振幅表示0和1。FSK:用載波的兩個不同頻率表示0和1。PSK:用載波的起始相位的變化表示0 和1。模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字信號編碼采樣定理:如果模擬信號的最高頻率為F，若以2F的采樣頻率對其采樣，則采樣得到的離散信號序列就能完整地恢復出原始信號。要轉換的模擬數(shù)據(jù)主要是電話語音信號，語音信號要在數(shù)字線路上傳輸，必須將語音信號轉換成數(shù)字信號。這需要經(jīng)過三個步驟:采樣:按一定間隔對語音信號進行采樣量化:對每個樣本舍入到量化級別上編碼:對每個舍入后的樣本進行編碼編碼后的信號稱為PCM信號6、多路復用技術 復用:多個信息源共享一個公共信道。