(精品)第2章-数据通信与广域网.ppt

1计 算 机 网 络 基 础第二讲第二讲 数据通信与广域网数据通信与广域网2掌握：掌握：数据通信的基本概念数据通信的基本概念了解：了解：传输介质类型及主要特性传输介质类型及主要特性了解：了解：无线与卫星通信技术的基本概念无线与卫星通信技术的基本概念掌握：掌握：数据编码的类型和基本方法数据编码的类型和基本方法了解：了解：基带传输的基本概念基带传输的基本概念掌握：掌握：频带传输的基本概念频带传输的基本概念掌握掌握：多路复用的分类与特点多路复用的分类与特点掌握：掌握：广域网中的数据交换技术广域网中的数据交换技术 掌握：掌握：差错控制方法差错控制方法 本章学习要求本章学习要求32.1.1 信息、数据与信号信息信息(Information):字母、数字、符号的组合字母、数字、符号的组合 用二进制数表示信息（用二进制数表示信息（ASCII码）码）ASCII码采用码采用7位二进制数编码：位二进制数编码：高高 （b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0）低低2.1 数据通信的基本概念数据通信的基本概念42.1.1 信息、数据与信号通信的目的通信的目的:是交换信息，是交换信息，信息的载体可以是数字、文字、语信息的载体可以是数字、文字、语音、图形或图像，计算机产生的信息一般是字母、音、图形或图像，计算机产生的信息一般是字母、数字、语音、图形或图像的组合；数字、语音、图形或图像的组合；为了传送这些信息，首先要将字母、数字、语音、为了传送这些信息，首先要将字母、数字、语音、图形或图像用二进制代码的数据来表示；图形或图像用二进制代码的数据来表示；2.1 数据通信的基本概念数据通信的基本概念52.1.1 信息、数据与信号数据数据(Data):指在计算机之间传送的二进制代码数据是信息的载指在计算机之间传送的二进制代码数据是信息的载体，是对事物的表示形式，信息是对数据所表示内体，是对事物的表示形式，信息是对数据所表示内容的解释。容的解释。2.1 数据通信的基本概念数据通信的基本概念62.1.1 信息、数据与信号数据有两种形式：数据有两种形式：模拟数据模拟数据 指在某个区间产生的连续的值指在某个区间产生的连续的值 例如：声音、视频图像、温度和压力等例如：声音、视频图像、温度和压力等数字数据数字数据 指产生的离散的值指产生的离散的值 例如：例如：文本信息、整数数列等文本信息、整数数列等2.1 数据通信的基本概念数据通信的基本概念72.1.1 信息、数据与信号数据通信数据通信:是指在不同计算机之间传送表示字母、数字、符号是指在不同计算机之间传送表示字母、数字、符号的二进制代码的二进制代码0 0、1 1比特序列的模拟或数字信号的过比特序列的模拟或数字信号的过程。程。2.1 数据通信的基本概念数据通信的基本概念82.1.1 信息、数据与信号信息编码标准信息编码标准:ASCII ASCII 码被国际标准化组织码被国际标准化组织ISOISO接受，成为国际标接受，成为国际标准准ISO 646ISO 646，又称为国际又称为国际5 5号码号码;它用于计算机内码，也用做数据通信中的编码标准它用于计算机内码，也用做数据通信中的编码标准;ASCIIASCII码采用码采用7 7位二进制比特编码，可以表示位二进制比特编码，可以表示128128个个字符。字符。2.1 数据通信的基本概念数据通信的基本概念92.1.1 信息、数据与信号信息编码标准信息编码标准:字符分为图形字符与控制字符两类字符分为图形字符与控制字符两类:图形字符图形字符:包括数字、字母、运算符号、商用符号等。包括数字、字母、运算符号、商用符号等。控制字符：控制字符：用于数据通信时，收、发双方动作的协调和信息格用于数据通信时，收、发双方动作的协调和信息格式的表示。式的表示。2.1 数据通信的基本概念数据通信的基本概念102.1.1 信息、数据与信号信号的概念信号的概念:信号是数据在传输过程中电信号的表示形式信号是数据在传输过程中电信号的表示形式模拟信号模拟信号(analog signal)信号电平是连续变化的；信号电平是连续变化的；数字信号数字信号(digital signal)是用两种不同的电平去表示是用两种不同的电平去表示0、1比特序列的电压脉比特序列的电压脉冲信号表示；冲信号表示；2.1 数据通信的基本概念数据通信的基本概念112.1.1 信息、数据与信号信号的概念信号的概念 :按照在传输介质上传输的信号类型，通信系统分为按照在传输介质上传输的信号类型，通信系统分为两种。两种。模拟通信系统模拟通信系统数字通信系统数字通信系统 2.1 数据通信的基本概念数据通信的基本概念122.1.1 信息、数据与信号模拟信号与数字信号波形模拟信号与数字信号波形2.1 数据通信的基本概念数据通信的基本概念132.1.1 信息、数据与信号信源信源/信宿信宿:产生和发送数据的一端为信源产生和发送数据的一端为信源 接收数据的一端为信宿接收数据的一端为信宿信道信道 连接信源和信宿的物理通信线路连接信源和信宿的物理通信线路2.1 数据通信的基本概念数据通信的基本概念信源信源信宿信宿信道信道噪声噪声142.1.1 信息、数据与信号信道可以按不同的方法分类信道可以按不同的方法分类:按使用的传输介质按使用的传输介质按传输信号的类型按传输信号的类型按使用方式按使用方式2.1 数据通信的基本概念数据通信的基本概念152.1.1 信息、数据与信号按使用的传输介质按使用的传输介质:有线信道：有线信道：使用有形的媒体作为传输介质的信道使用有形的媒体作为传输介质的信道无线信道：无线信道：以电磁波在空间传播方式传送信息的信道以电磁波在空间传播方式传送信息的信道混合信道：混合信道：由有线线路和无线线路的结合由有线线路和无线线路的结合2.1 数据通信的基本概念数据通信的基本概念162.1.1 信息、数据与信号按传输信号的类型按传输信号的类型:模拟信道模拟信道 能传输模拟信号的信道能传输模拟信号的信道数字信道数字信道 能传输数字信号的信道能传输数字信号的信道2.1 数据通信的基本概念数据通信的基本概念172.1.1 信息、数据与信号按使用方式按使用方式:专用信道专用信道 一种连接用户与设备的固定电路一种连接用户与设备的固定电路专用信道的连接方式专用信道的连接方式 点对点连接点对点连接 多点连接多点连接公用信道公用信道 又称公共交换信道又称公共交换信道 通过交换机转接的信道。通过交换机转接的信道。2.1 数据通信的基本概念数据通信的基本概念18信源信源发送器发送器变换器变换器信道信道传输传输系统系统接收器接收器逆变换器逆变换器信宿信宿输入输入信息信息输出输出信息信息输入输入数据数据发送的发送的信号信号接收的接收的信号信号输出输出数据数据数据通信系统数据通信系统2.1 数据通信的基本概念数据通信的基本概念2.1.1 信息、数据与信号192.1.1 信息、数据与信号多媒体网络应用多媒体网络应用:随着计算机技术的发展，多媒体技术得到了广泛应随着计算机技术的发展，多媒体技术得到了广泛应用；用；利用数字通信系统来实现多媒体信息的传输是通信利用数字通信系统来实现多媒体信息的传输是通信技术研究的重要内容之一；技术研究的重要内容之一；与文本、图形信息传输相比较，语音、图像信息传与文本、图形信息传输相比较，语音、图像信息传输要求数据通信系统具有高速率与低延时的特性；输要求数据通信系统具有高速率与低延时的特性；2.1 数据通信的基本概念数据通信的基本概念202.1.1 信息、数据与信号多媒体网络应用多媒体网络应用:如果每帧图像由如果每帧图像由10241024768768个点阵组成，图像颜色个点阵组成，图像颜色有有256256种，每个点阵用种，每个点阵用1 1字节二进制数表示，每秒钟字节二进制数表示，每秒钟传送传送3030帧图像，那么每秒钟需要传送帧图像，那么每秒钟需要传送235,929,601235,929,601字节；字节；如果传送数字化的语音信号，每秒钟对语音信号进如果传送数字化的语音信号，每秒钟对语音信号进行行22,05022,050次取样，每次取样值用次取样，每次取样值用1 1字节表示，那么字节表示，那么单声道每秒钟需要传送单声道每秒钟需要传送22,05022,050字节；双声道立体声字节；双声道立体声每秒钟需要传送每秒钟需要传送44,10044,100字节；字节；多媒体技术在网络中的应用，将对数据通信系统提多媒体技术在网络中的应用，将对数据通信系统提出更高的要求出更高的要求。2.1 数据通信的基本概念数据通信的基本概念212.1.2 数据传输类型与通信方式 数据传输数据传输过程过程指用指用电信号电信号把数据从发送端（把数据从发送端（信源信源）传送到接收端）传送到接收端（信宿信宿）的过程。）的过程。2.1 数据通信的基本概念数据通信的基本概念222.1.2 数据传输类型与通信方式 数据传输类型数据传输类型:模拟通信模拟通信数字通信数字通信 2.1 数据通信的基本概念数据通信的基本概念232.1.2 数据传输类型与通信方式 数据通信方式数据通信方式:串行通信串行通信、并行通信并行通信单工通信单工通信、半双工或全双工通信半双工或全双工通信同步通信同步通信 异步通信异步通信2.1 数据通信的基本概念数据通信的基本概念242.1.2 数据传输类型与通信方式 根据信号占用的信道根据信号占用的信道:串串行行通通信信：是是指指将将待待传传送送的的每每个个字字符符（8 8位位二二进进制制代代码码由由低低位位到到高高位位）顺顺序序通通过过一一条条信信道道依依次次发发送送的的方式。方式。并并行行通通信信：是是指指将将待待传传送送的的字字符符以以组组（其其编编码码的的所所有二进制位）沿着各自的信道并排同时传输的方式。有二进制位）沿着各自的信道并排同时传输的方式。2.1 数据通信的基本概念数据通信的基本概念252.1.2 数据传输类型与通信方式 串行通信串行通信、并行通信并行通信2.1 数据通信的基本概念数据通信的基本概念262.1.2 数据传输类型与通信方式 根据信号传输方向与时间关根据信号传输方向与时间关系系:单工通信单工通信 发送器和接收器之间发送器和接收器之间只有一个传输通道只有一个传输通道,信号信号单方单方向向地从发送器传输到接收器，不能改变信号的传输地从发送器传输到接收器，不能改变信号的传输方向。方向。2.1 数据通信的基本概念数据通信的基本概念272.1.2 数据传输类型与通信方式 根据信号传输方向与时间关根据信号传输方向与时间关系系:半双工通信半双工通信 两个设备之间有两个传输通道两个设备之间有两个传输通道,可以可以分时轮流分时轮流进行进行双向的信息传输，但在某一时刻只能沿着一个方向双向的信息传输，但在某一时刻只能沿着一个方向传输信息。传输信息。每个设备都具备发送器和接收器。每个设备都具备发送器和接收器。2.1 数据通信的基本概念数据通信的基本概念282.1.2 数据传输类型与通信方式 根据信号传输方向与时间关根据信号传输方向与时间关系系:全双工通信全双工通信 两个通信设备之间有两个传输通道两个通信设备之间有两个传输通道,可以同时可以同时进行进行双向的信息传双向的信息传输输。2.1 数据通信的基本概念数据通信的基本概念292.1.2 数据传输类型与通信方式 单工通信单工通信、半双工或全双工通信半双工或全双工通信2.1 数据通信的基本概念数据通信的基本概念302.1.2 数据传输类型与通信方式 同步通信同步通信:同步就是通信的双方在时间上保持一致同步就是通信的双方在时间上保持一致 通通信信双双方方必必须须遵遵循循相相同同的的通通信信规规程程,使使用用相相同同的的同同步方式进行数据传输。步方式进行数据传输。同步传输是以数据块为单位的数据传输同步传输是以数据块为单位的数据传输可分为可分为位同步位同步与与字符同步字符同步2.1 数据通信的基本概念数据通信的基本概念312.1.2 数据传输类型与通信方式 位同步位同步 (Bit Synchronous):是是使使接接收收端端接接收收的的每每一一位位数数据据信信息息都都要要和和发发送送端端准准确地保持同步。确地保持同步。解解决决的的基基本本方方法法是是：要要求求接接收收端端根根据据发发送送端端发发送送数数据据的的起起止止时时间间和和时时钟钟频频率率，来来校校正正自自己己的的时时间间基基准准与时钟频率。与时钟频率。2.1 数据通信的基本概念数据通信的基本概念322.1.2 数据传输类型与通信方式 实现位同步的方法实现位同步的方法:外同步法外同步法 是根据发送端发送的信号（数据信号和同步时钟信是根据发送端发送的信号（数据信号和同步时钟信号）中的同步时钟信号作为接收端同步标准的方法。号）中的同步时钟信号作为接收端同步标准的方法。内同步法内同步法 是从自含时钟编码的发送数据中提取同步时钟的方是从自含时钟编码的发送数据中提取同步时钟的方法。法。2.1 数据通信的基本概念数据通信的基本概念332.1.2 数据传输类型与通信方式 字符同步字符同步 (Character or word Synchronous):发发送送端端以以8位位为为一一个个字字符符单单元元发发送送，接接收收端端也也以以8位位的字符单元接收。的字符单元接收。保证收发双方正确传输字符的过程叫做保证收发双方正确传输字符的过程叫做字符同步。字符同步。2.1 数据通信的基本概念数据通信的基本概念342.1.2 数据传输类型与通信方式 实现字符同步的方法实现字符同步的方法:同步传输同步传输(Synchronous)异步传输异步传输(Asynchronous)2.1 数据通信的基本概念数据通信的基本概念352.1.2 数据传输类型与通信方式 同步传输同步传输(Synchronous):是指采用是指采用同步方式进行数据传输。同步方式进行数据传输。同步传输将字符组织成组，同步传输将字符组织成组，以以组组为单位为单位进行进行数据传数据传输输。每个字内不加附加位，每组字符之前。每个字内不加附加位，每组字符之前必须必须加上加上一个或多个同步字符一个或多个同步字符SYNSYN（0110100001101000）。接收端根据接收端根据SYNSYN来实现位同步与确定字符起始位。来实现位同步与确定字符起始位。2.1 数据通信的基本概念数据通信的基本概念362.1.2 数据传输类型与通信方式 同步通信同步通信2.1 数据通信的基本概念数据通信的基本概念372.1.2 数据传输类型与通信方式 异步传输异步传输(Asynchronous):是指采用是指采用异步方式进行数据传输。异步方式进行数据传输。异步传输是异步传输是以字符为单位进行数据传输以字符为单位进行数据传输每个字符都要附加每个字符都要附加 1 1位起始位和位起始位和 1 1 位停止位位停止位,以以标记一个字符的开始和结束。标记一个字符的开始和结束。起始位和停止位结合起来起始位和停止位结合起来,便可实现字符的同步便可实现字符的同步2.1 数据通信的基本概念数据通信的基本概念382.1.2 数据传输类型与通信方式 异步通信异步通信一个字符占用一个字符占用5-8位，具体取决于数据所采用的字位，具体取决于数据所采用的字符集。符集。例如：电报码字符为例如：电报码字符为 5 位位 ASCII码字符为码字符为 7 位位 汉字码则为汉字码则为8 位位2.1 数据通信的基本概念数据通信的基本概念392.1.2 数据传输类型与通信方式 同步传输同步传输称为称为同步通信同步通信 同步通信的传输效率要比同步通信的传输效率要比异步异步通信的传输效率通信的传输效率异步传输称为异步异步传输称为异步通信，通信，又称为起止式异步通信方又称为起止式异步通信方式式 异步通信常用于面向字符的、异步通信常用于面向字符的、低速的异步通信场合低速的异步通信场合2.1 数据通信的基本概念数据通信的基本概念40掌握：掌握：数据通信的基本概念数据通信的基本概念了解：了解：传输介质类型及主要特性传输介质类型及主要特性了解：了解：无线与卫星通信技术的基本概念无线与卫星通信技术的基本概念掌握：掌握：数据编码的类型和基本方法数据编码的类型和基本方法了解：了解：基带传输的基本概念基带传输的基本概念掌握：掌握：频带传输的基本概念频带传输的基本概念掌握掌握：多路复用的分类与特点多路复用的分类与特点掌握：掌握：广域网中的数据交换技术广域网中的数据交换技术掌握：掌握：差错控制方法差错控制方法 本章学习要求本章学习要求412.2.1 传输介质的主要类型传输介质是网络中连接收发双方的物理信道传输介质是网络中连接收发双方的物理信道主要传输介质：主要传输介质：双绞线双绞线同轴电缆同轴电缆光纤电缆光纤电缆无线与卫星通信信道无线与卫星通信信道2.2 传输介质及其主要特性传输介质及其主要特性422.2.1 传输介质的主要类型传输介质的特性：传输介质的特性：物理特性：物理特性：传输介质物理结构的描述；传输介质物理结构的描述；传输特性：传输特性：传输介质允许传送数字或模拟信号，以及调制技术、传输介质允许传送数字或模拟信号，以及调制技术、传输容量、传输的频率范围；传输容量、传输的频率范围；连通特性：连通特性：允许点允许点-点或多点连接；点或多点连接；2.2 传输介质及其主要特性传输介质及其主要特性432.2.1 传输介质的主要类型传输介质的特性：传输介质的特性：地理范围：地理范围：传输介质最大传输距离；传输介质最大传输距离；抗干扰性：抗干扰性：传输介质防止噪声与电磁干扰对传输数据影响的能传输介质防止噪声与电磁干扰对传输数据影响的能力；力；相对价格：相对价格：包括器件、安装与维护费用。包括器件、安装与维护费用。2.2 传输介质及其主要特性传输介质及其主要特性442.2.2 双绞线的主要特性物理特性物理特性:是一种最常用的传输介质是一种最常用的传输介质,由按规则螺旋结构排列由按规则螺旋结构排列的两根绝缘导线组成的两根绝缘导线组成,两根导线相互扭绞在一起两根导线相互扭绞在一起,可使线对之间的电磁干扰减至最小。可使线对之间的电磁干扰减至最小。2.2 传输介质及其主要特性传输介质及其主要特性452.2.2 双绞线的主要特性传输特性传输特性:可用于传输模拟信号可用于传输模拟信号,又可用于传输数字信号。又可用于传输数字信号。双绞线一般可以分成：双绞线一般可以分成：1）非屏蔽双绞线）非屏蔽双绞线 (Unshielded Twisted Pair，UTP)2）屏蔽双绞线屏蔽双绞线 (Shielded Twisted Pair，STP)2.2 传输介质及其主要特性传输介质及其主要特性462.2.2 双绞线的主要特性屏蔽双绞线屏蔽双绞线 STPSTP非屏蔽双绞线非屏蔽双绞线UTPUTP2.2 传输介质及其主要特性传输介质及其主要特性472.2.2 双绞线的主要特性UTP可以分为可以分为6类类:1类类UTP：主要用于电话连接，通常不用于数据传主要用于电话连接，通常不用于数据传输。输。2类类UTP：通常用在程控交换机和告警系统。通常用在程控交换机和告警系统。2类线类线的最高带宽为的最高带宽为1MHz。3类类UTP：又称为声音级电缆，此类又称为声音级电缆，此类UTP的阻抗为的阻抗为100。最高带宽为最高带宽为16 MHz,适合于适合于1O Mbit/s 双绞双绞线以太网和线以太网和4 Mbit/s 令牌杯网的安装，同时也能运令牌杯网的安装，同时也能运行行16 Mbit/s 的令牌环网。的令牌环网。2.2 传输介质及其主要特性传输介质及其主要特性482.2.2 双绞线的主要特性UTP可以分为可以分为6类类:4类类UTP：最大带宽为最大带宽为2O MHz，其他特性与其他特性与3类类UTP完全一样，能更稳定的运行完全一样，能更稳定的运行16 Mbit/s令牌杯网。令牌杯网。5类类UTP：又称为数据级电缆，质量最好，它的带又称为数据级电缆，质量最好，它的带宽为宽为 l00 MHz。能够运行能够运行100 Mbit/s以太网，此类以太网，此类UTP的阻抗为的阻抗为100。6类类UTP：是一种新型电缆，是一种新型电缆，最大带宽可以达到最大带宽可以达到1000 MHz，适用于低成本的高速以太网的骨干线适用于低成本的高速以太网的骨干线路。路。2.2 传输介质及其主要特性传输介质及其主要特性492.2.2 双绞线的主要特性UTP:2.2 传输介质及其主要特性传输介质及其主要特性502.2.2 双绞线的主要特性连通特性连通特性 点点-点、多点连接点、多点连接地理范围地理范围 比较适合于短距离传输比较适合于短距离传输抗干扰性抗干扰性 通过适当的屏蔽和扭曲长度提高双绞线的抗干扰性通过适当的屏蔽和扭曲长度提高双绞线的抗干扰性能。能。相对价格相对价格 是一种较为廉价的传输介质，使用与维护方便是一种较为廉价的传输介质，使用与维护方便2.2 传输介质及其主要特性传输介质及其主要特性51物理特性物理特性:由内、外两个导体组成。由内、外两个导体组成。内导体（铜芯导线）是单股或多股线。内导体（铜芯导线）是单股或多股线。圆柱形的外导体（屏蔽层）通常由编织线组成并围圆柱形的外导体（屏蔽层）通常由编织线组成并围裹着内导体，作用是屏蔽电磁干扰和辐射。裹着内导体，作用是屏蔽电磁干扰和辐射。2.2 传输介质及其主要特性传输介质及其主要特性2.2.3 同轴电缆的主要特性522.2.3 同轴电缆的主要特性粗同轴电缆粗同轴电缆细同轴电缆细同轴电缆2.2 传输介质及其主要特性传输介质及其主要特性53传输特性传输特性:同同轴轴电电缆缆的的规规格格是是指指电电缆缆粗粗细细程程度度的的度度量量，按按射射频频级测量单位（级测量单位（RG）来度量。来度量。RG越高，铜芯导线越细越高，铜芯导线越细 RG越低，铜芯导线越粗越低，铜芯导线越粗2.2 传输介质及其主要特性传输介质及其主要特性2.2.3 同轴电缆的主要特性54主要使用的同轴电缆为：主要使用的同轴电缆为：粗粗同同轴轴电电缆缆:阻阻抗抗为为50,基基带带同同轴轴电电缆缆，RG-8或或RG-11细细同同轴轴电电缆缆:阻阻抗抗为为50,基基带带同同轴轴电电缆缆，细细缆缆；RG-58A/U或或C/U；主主要要用用于于基基带带信信号号传传输输，传传输输数字信号；传输带宽为数字信号；传输带宽为1-20Mb/s2.2 传输介质及其主要特性传输介质及其主要特性2.2.3 同轴电缆的主要特性55主要使用的同轴电缆为：主要使用的同轴电缆为：宽宽同同轴轴电电缆缆:阻阻抗抗为为75 如如：公公用用天天线线电电视视(CATV)RG-59 既既可可用用于于传传输输模模拟拟信信号号,又又可可用用于于传传输输数数字字信号。信号。CATV电缆的传输频带比较宽电缆的传输频带比较宽,可达可达 300-400 MHz。可用于宽带信号的传输可用于宽带信号的传输2.2 传输介质及其主要特性传输介质及其主要特性2.2.3 同轴电缆的主要特性56基带信号传输基带信号传输：是指按数字信号位流的形式进行数据传输是指按数字信号位流的形式进行数据传输,无需任无需任何调制何调制,用于局域网的信号传输技术。用于局域网的信号传输技术。宽带信号传输宽带信号传输 是利用是利用FDMFDM技术在宽带介质上所进行的多路信号的技术在宽带介质上所进行的多路信号的传输传输,用于宽带网络的信号传输技术。用于宽带网络的信号传输技术。2.2 传输介质及其主要特性传输介质及其主要特性2.2.3 同轴电缆的主要特性57连通特性连通特性 点点-点、多点连接点、多点连接地理范围地理范围 基带同轴电缆的最大距离为几千米，宽带同轴电缆基带同轴电缆的最大距离为几千米，宽带同轴电缆的最大距离为几十千米的最大距离为几十千米抗干扰性抗干扰性 具有极好的抗干扰特性具有极好的抗干扰特性相对价格相对价格 介于双绞线与光缆之间，使用与维护方便介于双绞线与光缆之间，使用与维护方便2.2 传输介质及其主要特性传输介质及其主要特性2.2.3 同轴电缆的主要特性58物理特性物理特性:是一种传送光信号的介质；是一种传送光信号的介质；内层是具有较高光波折射率的光导玻璃纤维；内层是具有较高光波折射率的光导玻璃纤维；外层包裹着一层折射率较低的材料外层包裹着一层折射率较低的材料,称为覆层称为覆层利用光波的全反射原理来传送编码后的光信号利用光波的全反射原理来传送编码后的光信号2.2 传输介质及其主要特性传输介质及其主要特性2.2.4 光纤的主要特性592.2.4 光纤的主要特性单模光纤单模光纤多模光纤多模光纤2.2 传输介质及其主要特性传输介质及其主要特性60单芯单芯 vsvs 多芯光缆多芯光缆:单芯光缆单芯光缆单芯光缆单芯光缆多芯光缆多芯光缆多芯光缆多芯光缆2.2 传输介质及其主要特性传输介质及其主要特性2.2.4 光纤的主要特性玻璃封玻璃封套套塑料外套塑料外套玻璃内芯玻璃内芯外壳外壳玻璃内芯玻璃内芯塑料外套塑料外套玻璃封套玻璃封套61芯芯封套封套外套外套加强芯加强芯光纤光纤外鞘外鞘加强芯加强芯光纤束光纤束2.2 传输介质及其主要特性传输介质及其主要特性2.2.4 光缆剖面结构62传输特性传输特性:根据光波的传输模式，光纤主要分为两种：根据光波的传输模式，光纤主要分为两种：多模光纤多模光纤单模光纤单模光纤2.2 传输介质及其主要特性传输介质及其主要特性2.2.4 光纤的主要特性63多模光纤多模光纤:通过多角度地反射光波实现光信号的传输。通过多角度地反射光波实现光信号的传输。多模光纤有多个传输路径，每个路径的长度不同，多模光纤有多个传输路径，每个路径的长度不同，通过光纤的时间也不同。通过光纤的时间也不同。2.2 传输介质及其主要特性传输介质及其主要特性2.2.4 光纤的主要特性64单模光纤单模光纤:只有一个轴向角度来传输光信号，只有一个轴向角度来传输光信号，或者说光波沿或者说光波沿着轴向无反射地直线传输。着轴向无反射地直线传输。单模光纤只有一个传输路径。单模光纤只有一个传输路径。在相同传输速率情况下，单模光纤比多模光纤的传在相同传输速率情况下，单模光纤比多模光纤的传输距离长得多。输距离长得多。2.2 传输介质及其主要特性传输介质及其主要特性2.2.4 光纤的主要特性65多模光纤多模光纤多模光纤多模光纤输入电信号输入电信号输入电信号输入电信号输出电信号输出电信号输出电信号输出电信号单模光纤单模光纤单模光纤单模光纤2.2 传输介质及其主要特性传输介质及其主要特性66光纤传输系统的结构光纤传输系统的结构:2.2 传输介质及其主要特性传输介质及其主要特性2.2.4 光纤的主要特性67连通特性连通特性 点到点或环形结构点到点或环形结构地理范围地理范围 可进行远距离、高速率的数据传输可进行远距离、高速率的数据传输抗干扰性抗干扰性 是一种不易受电磁干扰和噪声影响的传输介质，具是一种不易受电磁干扰和噪声影响的传输介质，具有很好的保密性能有很好的保密性能相对价格相对价格价格高于同轴电缆、双绞线。价格高于同轴电缆、双绞线。通常，单模光纤传输系统的价格要高于多模光纤通常，单模光纤传输系统的价格要高于多模光纤传输系统。传输系统。2.2 传输介质及其主要特性传输介质及其主要特性2.2.4 光纤的主要特性68掌握：掌握：数据通信的基本概念数据通信的基本概念了解：了解：传输介质类型及主要特性传输介质类型及主要特性了解：了解：无线与卫星通信技术的基本概念无线与卫星通信技术的基本概念掌握：掌握：数据编码的类型和基本方法数据编码的类型和基本方法了解：了解：基带传输的基本概念基带传输的基本概念掌握：掌握：频带传输的基本概念频带传输的基本概念掌握掌握：多路复用的分类与特点多路复用的分类与特点掌握：掌握：广域网中的数据交换技术广域网中的数据交换技术掌握：掌握：差错控制方法差错控制方法 本章学习要求本章学习要求69常常用用的的无无线线介介质质有有微微波波、超超短短波波、红红外外线线以以及及激激光光等。等。描述电磁波的参数有：波长描述电磁波的参数有：波长 、频率、频率f、与光速与光速C。关系为：关系为：C=x f2.3 无线与卫星通信技术无线与卫星通信技术2.3.1 电磁波谱与移动通信70电磁波传播方式电磁波传播方式:无线传播方式无线传播方式有线传播方式有线传播方式电磁波谱：电磁波谱：无线电、微波、红外线、可见光、无线电、微波、红外线、可见光、紫外线、紫外线、X射线、射线、射线射线2.3 无线与卫星通信技术无线与卫星通信技术2.3.1 电磁波谱与移动通信712.3.1 电磁波谱与移动通信2.3 无线与卫星通信技术无线与卫星通信技术72红外线红外线:频频率率为为1011-1014 Hz的的电电磁磁波波信信号号，红红外外线线的的方方向向性性很强很强,不易受电磁波干扰。不易受电磁波干扰。在在有有效效范范围围内内的的两两个个互互相相对对准准的的红红外外线线收收发发器器之之间间通通过过将将电电信信号号调调制制成成非非相相应应红红外外线线而而形形成成通通信信链链路路，可以准确地进行数据通信。可以准确地进行数据通信。由由于于红红外外线线的的穿穿透透能能力力较较差差，易易受受障障碍碍物物的的阻阻隔隔，适合于近距离的楼宇之间数据通信。适合于近距离的楼宇之间数据通信。2.3 无线与卫星通信技术无线与卫星通信技术2.3.1 电磁波谱与移动通信73激光激光:频频率率为为1014-1015 Hz，其其方方向向性性很很强强,不不易易受受电电磁磁波干扰。但外界气候条件对激光通信的影响较大。波干扰。但外界气候条件对激光通信的影响较大。激激光光通通信信系系统统由由有有效效范范围围内内的的两两个个互互相相对对准准的的激激光光调调制制解解调调器器组组成成，激激光光调调制制解解调调器器通通过过对对相相干干激激光光的调制和解调的调制和解调,从而实现激光通信。从而实现激光通信。2.3 无线与卫星通信技术无线与卫星通信技术2.3.1 电磁波谱与移动通信74传输媒体的比较传输媒体的比较:2.3 无线与卫星通信技术无线与卫星通信技术2.3.1 电磁波谱与移动通信75传输媒体的比较传输媒体的比较:2.3 无线与卫星通信技术无线与卫星通信技术2.3.1 电磁波谱与移动通信76有线传输介质用于固定物体之间的通信有线传输介质用于固定物体之间的通信无线传输介质用于移动物体之间的通信无线传输介质用于移动物体之间的通信无线通信形式：无线通信形式：无线通信系统、微波通信系统无线通信系统、微波通信系统蜂窝移动通信系统、卫星移动通信系统蜂窝移动通信系统、卫星移动通信系统2.3 无线与卫星通信技术无线与卫星通信技术2.3.1 电磁波谱与移动通信77频率在频率在30 KHz-3 GHz之间的电磁波信号之间的电磁波信号根据应用划分不同的频率根据应用划分不同的频率扩扩频频无无线线电电是是一一种种新新的的民民用用无无线线通通信信技技术术，它它采采用用900 MHz或或2.4 GHz的的微微波波频频段段作作为为传传输输介介质质，属属于宽带调制于宽带调制2.3 无线与卫星通信技术无线与卫星通信技术2.3.2 无线通信 782.3.2 无线通信 视距传播视距传播电离层反射电离层反射2.3 无线与卫星通信技术无线与卫星通信技术792.3.3 微波通信 频率在频率在100 MHz-10 GHz的电磁波信号。对应的波的电磁波信号。对应的波长为：长为：3cm-3m 微波信号没有绕射功能，两个微波信号只能在可视微波信号没有绕射功能，两个微波信号只能在可视情况下才能正常接收情况下才能正常接收,只能进行只能进行视距离视距离传播，即主传播，即主要是直线传播要是直线传播大气对微波信号的吸收与散射影响较大大气对微波信号的吸收与散射影响较大 2.3 无线与卫星通信技术无线与卫星通信技术802.3.3 微波通信 微波通信系统可分成微波通信系统可分成:地面微波通信系统地面微波通信系统卫星微波通信系统卫星微波通信系统2.3 无线与卫星通信技术无线与卫星通信技术812.3.3 微波通信 地面微波通信系统地面微波通信系统:由有效范围内的两个互相对准方向的抛物面天线组由有效范围内的两个互相对准方向的抛物面天线组成成连接形式为连接形式为点点-点点的连接的连接计算机网络主要将地面微波通信系统作为中继链路计算机网络主要将地面微波通信系统作为中继链路使用，以延长网络的传输距离使用，以延长网络的传输距离2.3 无线与卫星通信技术无线与卫星通信技术822.3.3 微波通信 地面微波通信系统地面微波通信系统:2.3 无线与卫星通信技术无线与卫星通信技术地球地球832.3.3 微波通信 卫星微波通信系统卫星微波通信系统将在将在2.3.5卫星通信中讲解卫星通信中讲解2.3 无线与卫星通信技术无线与卫星通信技术842.3.4 蜂窝无线通信 多址接入方法：多址接入方法：频分多址接入（频分多址接入（FDMAFDMA）时分多址接入（时分多址接入（TDMATDMA）码分多址接入（码分多址接入（CDMACDMA）2.3 无线与卫星通信技术无线与卫星通信技术85卫星微波通信系统卫星微波通信系统:由卫星转发器和地面站由卫星转发器和地面站(发送站、接收站发送站、接收站)组成组成连接形式为多点的连接连接形式为多点的连接主要用于实现超远距离的微波通信，比较适合于城主要用于实现超远距离的微波通信，比较适合于城市之间以及海上和油田等移动通信的场合。但费用市之间以及海上和油田等移动通信的场合。但费用相对高一些。相对高一些。2.3 无线与卫星通信技术无线与卫星通信技术2.3.5 卫星通信 862.3.5 卫星通信 2.3 无线与卫星通信技术无线与卫星通信技术87地球同步卫星地球同步卫星：2.3 无线与卫星通信技术无线与卫星通信技术2.3.5 卫星通信 36,00036,000公里公里公里公里地球地球地球地球与地面站相对固定位置使用3个卫星覆盖全球88掌握：掌握：数据通信的基本概念数据通信的基本概念了解：了解：传输介质类型及主要特性传输介质类型及主要特性了解：了解：无线与卫星通信技术的基本概念无线与卫星通信技术的基本概念掌握：掌握：数据编码的类型和基本方法数据编码的类型和基本方法了解：了解：基带传输的基本概念基带传输的基本概念掌握：掌握：频带传输的基本概念频带传输的基本概念掌握掌握：多路复用的分类与特点多路复用的分类与特点掌握：掌握：广域网中的数据交换技术广域网中的数据交换技术掌握：掌握：差错控制方法差错控制方法 本章学习要求本章学习要求89数据编码是将数据表示成适当的信号形式数据编码是将数据表示成适当的信号形式,以便于以便于数据的传输和处理数据的传输和处理:数据传输系统中数据传输系统中,主要有如下三种数据编码技术：主要有如下三种数据编码技术：数字数据的模拟信号编码数字数据的模拟信号编码数字数据的数字信号编码数字数据的数字信号编码模拟数据的数字信号编码模拟数据的数字信号编码2.4 数据编码技术数据编码技术2.4.1 数据编码类型90数据编码方式数据编码方式:模拟编码模拟编码数字编码数字编码2.4 数据编码技术数据编码技术2.4.1 数据编码类型91典型应用是电话通信典型应用是电话通信 只适用传输音频只适用传输音频(300Hz-3400Hz)的模拟信号的模拟信号Modulation 调制过程调制过程Modulator 调制设备调制设备Demodulation 解调过程解调过程Demodulator 解调设备解调设备Modem 调制解调设备调制解调设备2.4 数据编码技术数据编码技术2.4.2 数字数据的模拟信号编码92将数字数据调制成模拟信号，通过模拟信道进行传将数字数据调制成模拟信号，通过模拟信道进行传输称为频带传输。输称为频带传输。通常被调制的数字数据可用三种方法来表示载波特通常被调制的数字数据可用三种方法来表示载波特性：性：振幅振幅、频率频率、相位相位 u(t)=um sin(t+0)由此产生三种基本调制方式由此产生三种基本调制方式2.4 数据编码技术数据编码技术2.4.2 数字数据的模拟信号编码932.4.2 模拟数据编码方法 2.4 数据编码技术数据编码技术94幅移键控法幅移键控法 ASK(Amplitude Shift Keying)ASK是通过改变载波信号的是通过改变载波信号的幅度值幅度值来表示两个二进来表示两个二进制值制