数据通信基础2课件

2.2.3模拟数据在数字信道上传输采用脉冲编码调制PCM（pulsecodemodulation）技术，此技术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转换的过程：采样，量化，编码

量化：将幅值划分为n个量化级，将采样得到的数值用取整或四色五入等方法归到某个临近的整数值

编码：用一定的二进制数字表示量化后的幅值采样、量化、编码语音信道语音数据的最高频率通常为3400HZ，一般语音提供带宽4KHZ，根据Nyquist定理，采样频率8000次/秒足以捕获所有的信息即每次采样125us对于每个采样值还需要用一个二进制代码表示，二进制代码的位数表示了采样值的量化精度。在主干上，每一路的语音信号通常采用8位二进制代码来表示一个采样值，那么对语音信号进行PCM编码后要求的数据传输速率为64Kbps2.2.5异步通信和同步通信在数字数据通信中，一个最基本的要求就是发送端和接收端之间以某种方式保持位同步，接收端必须对所接收的数据流中的每一位进行正确的采样，才能保证数据接收的正确性接收器和发送器要做的事情

1、识别各数据位每个时钟的起止时刻,它也必须知道每个位的持续时间,以在适当的时刻对传输线采样,读出每个bit。（位同步）

2、接收器的时钟与发送器保持相同的频率，以保证单位时间读取的信号单元数相同，也即保证传输信号的准确性

同步问题细解当发送器与接收器的时钟不完全一致准确时就会出现问题。假如偏移一个百分点(接收器的时钟比发送器的快或慢1%),则第一次采样将偏离位中央(位中央分别距位起始及位终止处0.5ms)0.01位时间(0.01ms)。在50次或更多次的采样后,接收器将因在不正确的位时间采样而出现错误(500.01=0.5ms)。对较小的定时误差,这种差错可能会推迟出现,但只要发送器发送一个足够长的位串并且发送器和接收器之间没有同步机制,接收器与发送器就有可能出现失去同步。在数字通信中，发送器传输的数据信息，可能是每次发送一个字符，又可能是每次发送一个数据帧（大的数据块）异步通信异步通信：发送方或接收方之一无需向对方发送时钟同步信号（发送方和接收方采用独立时钟）异步通信特点：1）以字符为单位的数据传输并且以特殊的位作为标志，每个字符要附加1位起始位和1位停止位，以标记字符的开始和结束，此外还要附加1位奇偶校验位2）数据传输过程中，字符可顺序出现在比特流中，字符间的间隔时间是任意的；字符内各个比特间的同步定时异步通信发送数据前必须进行约定的四个参数：波特率，奇偶校验，字符长度，停止位长度同步通信同步通信：发送方和接收方的采样时钟是同一个，在相同的数据传送速率下，发送端和接受端的通信频率保持严格同步

1、外同步：接收端的同步信号事先由发送端送来；（应用：短距离的高速传输中，该时钟信号可由专门的时钟线路传输）

2、自同步：从数据信号波形中提取同步信号的方法－曼彻斯特编码（应用：计算机网络采用同步传输方式时，常将时钟同步信号植入数据信号帧中，以实现接收器与发送器的时钟同步）传输单位不是以单个字符作为单位，而是以一串数据传输根据同步通信规程，同步通信又分为面向字符的同步通信和面向bit流的同步通信面向字符的同步通信如何界定字符块的开始和结束呢？数据块由字符组成并以特殊的字符作为开始和结束标志，数据块前加一个或两个同步字符SYN用于数据块的同步传递的是ASCII可显示字符，字符集可采用ASCII或EBCDIC中不用的字符（比如控制字符），每个字符无需起始位和停止位典型的面向字符的同步通信规程BISYNC必须商议的参数：波特率，字符长度，奇偶校验面向位流的同步通信在面向bit流的同步通信中，每个数据块的头部和尾部用一个或多个特殊的比特序列（）来标记数据块的开始和结束，数据块将作为比特流处理，而不作为字符流处理(透明传输，位插入法）典型的面向位流的同步通信规程是高级数据链路控制HDLC和同步数据链路控制SDLC规程双方约定的参数：传输速率，CRC生成多项式RS232C标准机械特性：1)25针D型插座及相关的长、宽、高2)25PIN9PIN3)DTE端为maleDCE端为female电气特性：逻辑0：＋12V，逻辑1：－12V最大传输距离15m最大传输速率<20Kbps功能和过程特性：发送数据前如何交互计算机与modem连接计算机与计算机的连接2.3多路复用无论是广域网还是局域网，传输介质的带宽都会大于传输单一信号所需要的带宽，为了有效利用传输系统，通常采用多路复用技术来同时携带多路信号来高效率地使用传输介质多路复用类型2.3.1频分多路复用通信线路的带宽>单路信号带宽，各路信号使用互不重叠的频率范围各路信号以不同的载波频率进行调制，并且在各载波频率之间留有一定的间隔使得各路信号带宽不相互重叠，那么这些信号可以同时在介质上传输（有线电视信号的传输）例：三级语音级的电话信道，每条语音级信道的有用带宽限制在3100HZ左右，复用时，为每条信道分配4000HZ，相互之间隔离（隔离带900HZ)FDM（微观）2.3.2时分多路复用TDM每个信号按时间先后轮流交替使用单一信道，宏观同时进行，微观并行。对单一信道的交替使用可以按位、字节或块等单位来进行一帧＝帧起始符＋信道1字符＋信道2字符＋…..＋信道n字符分类：同步时分多路复用STDM方法：复用器为每路分配固定的时间片，时间片组成帧（一个完整循环）

缺点：如果某个信道无数据，将造成信道资源的浪费异步时分多路复用示例每个时间片都携带信道号，增加了额外开销（假设每帧3个时间片）总结：传输介质与信道关系（多对多）2.4数据交换当数据到达中间节点，中间节点如何转发数据分类：电路交换，报文交换，分组交换2.4.1电路交换缺点：1）用于建立连接的呼叫时间大大长于数据传送时间2）通信带宽不能充分利用，效率低优点：实时性好，比较适用于信息量大、长报文，经常使用的固定用户之间的通信。虚电路交换将电路交换与分组交换结合虚电路连接的建立传输方发起连接请求，中间节点根据路径信息建立交换表，在交换表内，节点为连接建立一个虚电