第02章-数据通信-1解析优秀PPT.ppt
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1、第2章 数据通信基本概念1本章内容概要1.数据通信的基本概念2.传输介质3.数据编码技术4.基带传输的基本概念5.差错限制方法 2本章学习要求了解:数据通信的基本概念 驾驭:传输介质的基本特点 了解:主要的数据编码技术 驾驭:基带传输的基本概念 驾驭:差错限制方法的定义3本章内容概要1.数据通信的基本概念2.传输介质3.数据编码技术4.基带传输的基本概念5.差错限制方法 42.1 数据通信的基本概念 信息、数据与信号数据传输类型与通信方式52.1.1 信息、数据与信号 通信的目的是交换信息,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、数字、语音、图形或图像的组合为
2、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数据来表示 为了传输二进制代码的数据,必需将它们用模拟或数字编码的方式表示数据通信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0、1比特序列的模拟或数字信号的过程6信息编码标准ASCII码被国际标准化组织ISO接受,成为国际标准ISO 646,又称为国际5号码ASCII码用于计算机内码,也用做数据通信中的编码标准ASCII码接受7位二进制比特编码,可以表示128个字符ASCII字符分为两类:图形字符与限制字符。图形字符包括:数字、字母、运算符号、商用符号等7多媒体网络应用随着计算机技术的发展,多媒体技术得到广泛应用与文本、
3、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假如每帧图像由1024768个点阵组成,图像颜色有256种,每个点阵用1字节二进制数表示,每秒钟传送30帧图像,则每秒须要传送235,929,601字节假如传送数字化的语音信号,每秒钟对语音信号进行22,050次取样,每次取样值用1字节表示,单声道每秒钟须要传送22,050字节;双声道立体声每秒钟须要传送44,100字节多媒体技术在网络中的应用,将对数据通信系统提出更高要求8信号的概念信号是数据传输过程中电信号的表示形式模拟信号(analog signal)的电平是连续变更的数字信号(digital signal)是
4、用两种不同电平表示0、1比特序列的电压脉冲信号9数据、信息和信号数据、信息和信号数据(data)是传递信息(information)的载体,在计算机网络中传输的二进制代码称为数据,包括数字、文字、语言、图像、图形、声音等。数据与信息的区分在于数据仅涉及事物的表示形式,而信息则涉及对数据所表示内容的说明。信息是一种有意义的数据,而数据又是信息的一种量化物理符号。信号(signal)则是数据在传输过程中的电气的或电磁波的表示形式。102.1.2 数据传输类型与通信方式 计算机网络中两台计算机的通信过程计算机网络中两台计算机的通信过程111.数据传输类型模拟通信:调制解调数字通信:波形变换 122.
5、数据通信方式串行通信、并行通信单工通信、半双工或全双工通信同步通信、异步通信13串行通信与并行通信 141单工通信单工通信 单单工工通通信信就就是是指指传传送送的的信信息息始始终终是是一一个个方方向向,而而不不进行与此相反方向的传送。如图所示。进行与此相反方向的传送。如图所示。无线电广播和电视信号传播都是单工传送的例子。无线电广播和电视信号传播都是单工传送的例子。152半双工通信半双工通信 半半双双工工通通信信是是指指信信息息流流可可在在两两个个方方向向上上传传输输,但但同同一一时时刻刻只只限限于于一一个个方方向向传传输输。如如图图所所示示。如如对对讲讲机机就是以这种方式通信的。就是以这种方式
6、通信的。半双工通信由要频繁调换信道方向,故效率低,但可节约传半双工通信由要频繁调换信道方向,故效率低,但可节约传输线路。输线路。163全双工通信全双工通信 全全双双工工通通信信是是指指能能同同时时做做双双向向通通信信。如如图图所所示示。这这种方式适用于计算机种方式适用于计算机计算机间通信。计算机间通信。全双工与半双工比较全双工与半双工比较,全双工通信效率高,限制简洁,全双工通信效率高,限制简洁,但是结构较困难,成本较高。但是结构较困难,成本较高。17同步技术 同步是数字通信中必需解决的一个重要问同步是数字通信中必需解决的一个重要问题。题。所谓同步,就是要求通信的收发双方在时所谓同步,就是要求通
7、信的收发双方在时间基准上保持一样。间基准上保持一样。数据通信的同步包括以下两种:数据通信的同步包括以下两种:(1)位同步)位同步(2)字符同步)字符同步18位同步(位同步(bit synchronous)要求接收端依据发送端发送数据的起止时间和时钟频率,来校正自己的时间基准与时钟频率。这个过程就叫做位同步。实现位同步的方法主要有以下两种:外同步法:外同步法是在发送端发送一路数据信号的同时,另外发送一路同步时钟信号。接收端依据接收到的同步时钟信号来校正时间基准与时钟频率,实现收发双方的位同步。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法。曼彻斯特编码与差分曼彻斯特编码都是自含
8、时钟编码方法。19字符同步(字符同步(character synchronous)仅仅识别各位数码是不够的,至少要对各个字符正确地识别出来,如下图所示。串行数码和字符同步按位串联数码b1b2b8b1b2b8b1,假如能把它划分为(b1b2b8)(b1b2b8)这即为实现了字符同步。假如划分为(b2b3b8b1)(b2b3b8b1)则没有实现字符同步。20字符同步(字符同步(character synchronous)保证收发双方正确传输字符的过程就叫做字符同步。实现字符同步的方法主要有以下两种:1.同步式(synchronous)接受同步方式进行数据传输称为同步传输。同步传输将字符组织成组,以
9、组为单位连续传送。在每组字符之前加上一个或多个用于同步限制的同步字符SYN,每个数据字符内不加附加位。接收端接收到同步字符SYN后,依据SYN来确定数据字符的起始与终止,以实现同步传输的功能。同步传输的工作原理如图2.5所示。21图图2.5222.2.异步式(异步式(asynchronousasynchronous)接受异步方式进行数据传输称为异步传输。接受异步方式进行数据传输称为异步传输。异步传输的特点是:每个字符作为一个独立的异步传输的特点是:每个字符作为一个独立的整体进行发送,字符之间的时间间隔可以是随整体进行发送,字符之间的时间间隔可以是随意的。为了实现字符同步,每个字符的第一位意的。
10、为了实现字符同步,每个字符的第一位前加前加1 1位起始位(逻辑位起始位(逻辑11),字符的最终一位),字符的最终一位后加后加1 1、1.51.5或或2 2位终止位(逻辑位终止位(逻辑00)。异步传)。异步传输的比特流结构如图输的比特流结构如图2.62.6所示。所示。在实际问题中,人们也将同步传输叫做同步在实际问题中,人们也将同步传输叫做同步通信,将异步传输叫做异步通信。同步通信的通信,将异步传输叫做异步通信。同步通信的传输效率要比异步通信的传输效率高,因此同传输效率要比异步通信的传输效率高,因此同步通信方式更适用于高速数据传输。步通信方式更适用于高速数据传输。23图图2.624本章内容概要1.
11、数据通信的基本概念2.传输介质3.数据编码技术4.基带传输的基本概念5.差错限制方法 252.2 传输介质 类型类型有形介质有形介质双绞线双绞线同轴电缆同轴电缆光纤光纤无线电无线电微波微波卫星通信卫星通信无形介质无形介质262.2.1 双绞线、同轴电缆与光纤 传输介质的特性:物理特性:传输介质物理结构的描述传输特性:传输介质允许传送数字或模拟信号,以及调制技术、传输容量、频率范围地理范围:传输介质最大传输距离抗干扰性:传输介质防止噪声与电磁干扰对传输数据影响的实力相对价格:器件、安装与维护费用27双绞线双绞线 类型类型屏蔽双绞线(屏蔽双绞线(STPSTP)非屏蔽双绞线(非屏蔽双绞线(UTPUT
12、P)28双绞线的结构与类型 29同轴电缆同轴电缆 类型类型基带同轴电缆(数字信号的传输)基带同轴电缆(数字信号的传输)宽带同轴电缆(划分成多条通信宽带同轴电缆(划分成多条通信信道)信道)铜芯铜芯外屏蔽层外屏蔽层爱护套爱护套绝缘层绝缘层30同轴电缆的结构31光缆光缆 光光纤纤即即光光导导纤纤维维,接接受受特特别别细细的的、透透亮亮度度较较高高的的石石英英玻玻璃璃纤纤维维作作为为纤纤芯芯,外外涂涂一一层层低低折折射射率的包层和爱护层。率的包层和爱护层。类型类型多模光纤多模光纤单模光纤单模光纤多根光纤组多根光纤组成光缆成光缆32光纤的结构33光纤的工作原理342.2.2 无线与卫星通信 电磁波谱与通
13、信类型的关系35无线通信 高频无线电波的传播路径36蜂窝无线通信频分多址接入(FDMA)时分多址接入(TDMA)码分多址接入(CDMA)37卫星通信 卫星通信的最大特点是卫星通信的最大特点是通信距离远通信距离远,且通信费用与通信距离,且通信费用与通信距离无关;卫星通信的另一特点就是具有无关;卫星通信的另一特点就是具有较大的传播时延较大的传播时延。38本章内容概要1.数据通信的基本概念2.传输介质3.数据编码技术4.基带传输的基本概念5.差错限制方法 392.3 数据编码技术数据编码类型模拟数据编码方法数字数据编码方法脉冲编码调制方法40 一一般般说说来来,模模拟拟数数据据和和数数字字数数据据都
14、都可可以以转转换换为为模模拟拟信信号号或或数数字字信信号号。因因此此在在数数据据通通信中,我们有以下四种状况:信中,我们有以下四种状况:(1)模拟数据、模拟信号。)模拟数据、模拟信号。(2)模拟数据、数字信号。)模拟数据、数字信号。(3)数字数据、模拟信号。)数字数据、模拟信号。(4)数字数据、数字信号。)数字数据、数字信号。下下图图给给出出了了模模拟拟的的和和数数字字的的数数据据、信信号号的示意图。的示意图。41模拟、数字数据和模拟、数字信号图422.3.1 数据编码类型 数字通信信道:数字通信信道:以数字脉冲形式传输数据的信道。以数字脉冲形式传输数据的信道。模拟通信信道:模拟通信信道:以连
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