计算机通信数据传输技术课件.ppt

1、v单工、全双工和半双工传输单工、全双工和半双工传输v频带传输和基带传输频带传输和基带传输v异步传输和同步传输异步传输和同步传输数据传输方式数据传输方式异步传输和同步传输异步传输和同步传输1.1.同步同步两点通信两点通信帧同步帧同步位同步位同步外同步外同步内同步内同步多点通信多点通信网同步网同步准同步准同步主从同步主从同步异步传输和同步传输异步传输和同步传输2.2.异步传输异步传输数字传输数字传输（按同时传输的位数）（按同时传输的位数）并行通信并行通信串行通信串行通信异步传输异步传输同步传输同步传输WorkstationIBM CompatibleWorkstationIBM Compatibl

2、e 异步传输规则（起异步传输规则（起- -止式同步方式）止式同步方式） 收发双方时钟独立，但传输速率必须一致收发双方时钟独立，但传输速率必须一致 以字符为单位传输，字符之间的时间间隔不固定以字符为单位传输，字符之间的时间间隔不固定 传输速率一般为传输速率一般为300300、600600、12001200、24002400、36003600、96009600、1920019200b/sb/s异步传输和同步传输异步传输和同步传输异步传输和同步传输异步传输和同步传输字符组成字符组成1 1位起始位位起始位(0)(0)5 5位数据位位数据位0 01 1位奇偶校验位位奇偶校验位1 12 2位停止位位停止位

3、(1)(1)111100111111001111110011111100110 01 10 011110011111100111111110 000111011001110110110111111异步传输和同步传输异步传输和同步传输 优点优点无需统一的时钟无需统一的时钟控制简单控制简单出错只重发该字符出错只重发该字符 缺点缺点传输效率低传输效率低56%56%80%80% 适用范围适用范围 终端误码率要求高或者数据传输速率低的线路中终端误码率要求高或者数据传输速率低的线路中异步传输和同步传输异步传输和同步传输3.3.同步传输同步传输 传输规则传输规则 以帧为单位传输以帧为单位传输 帧同步：使用特

4、殊标志帧同步：使用特殊标志 位同步：多采用内同步位同步：多采用内同步 两种方式：两种方式： 面向字符面向字符 面向位面向位异步传输和同步传输异步传输和同步传输 面向字符面向字符所传输的数据是由选定字符集中的字符所组成的。所传输的数据是由选定字符集中的字符所组成的。一个或多个一个或多个同步字符同步字符一个或多个一个或多个同步字符同步字符数据字符数据字符异步传输和同步传输异步传输和同步传输如：如：ASCIIASCII字符序列传输字符序列传输 DLE STX DLE STX开始，以开始，以DLE ETXDLE ETX结束。结束。DLE Data DLESTXETX缺点：缺点： 数据中也出现数据中也出

5、现DLE STXDLE STX或或DLE ETXDLE ETX，则接收则接收端就会错误判断帧边界。端就会错误判断帧边界。如何解决？如何解决？DataDLE STX DLE ETXDLE DLE ETXDLEDLE STX DLE字符填充法字符填充法完全依赖字符集完全依赖字符集异步传输和同步传输异步传输和同步传输 面向位面向位 Data 0111111001111110同步位模式同步位模式同步位模式同步位模式数据数据 若数据中出现若数据中出现“01111110”位串，从而干位串，从而干扰帧的正常定界。扰帧的正常定界。如何解决？如何解决？比特填充法比特填充法Data01111110 0111111

6、0111111111110 01111110 0111111011111011111100 异步传输和同步传输异步传输和同步传输 优点优点对于大块的数据，有更高的传输效率对于大块的数据，有更高的传输效率 缺点缺点若数据出错，必须重发整个帧若数据出错，必须重发整个帧 适用范围适用范围 快速或较大规模的信息传输，如计算机网络快速或较大规模的信息传输，如计算机网络数据通信系统的性能指标数据通信系统的性能指标v时延和时延带宽积时延和时延带宽积v信息传输速率和码元传输速率信息传输速率和码元传输速率v误码率和误比特率误码率和误比特率v奈奎斯特准则与香农定理奈奎斯特准则与香农定理时延和时延带宽积时延和时延带

7、宽积 一个数据块从链路或网络的一端传送到另一个数据块从链路或网络的一端传送到另一端所需要的时间。一端所需要的时间。 定义定义1.1.时延时延 组成组成发送时间发送时间传播时延传播时延转发时延转发时延数据块长度数据块长度/ /信息传输速率信息传输速率信道长度信道长度/ /电磁波在信电磁波在信道上的传输速率道上的传输速率排队时延排队时延+ +处理时延处理时延时延和时延带宽积时延和时延带宽积总时延总时延= =发送时间发送时间+ +传播时延传播时延+ +转发时延转发时延 相关概念相关概念往返时间，往返时间，RTTRTT2.2.时延带宽积（比特长度）时延带宽积（比特长度） 定义定义时延带宽积时延带宽积=

8、 =传播时延带宽传播时延带宽（单位：比特）（单位：比特） 描述描述时延和时延带宽积时延和时延带宽积例题例题1 1： 要传送的报文共要传送的报文共x(bit)x(bit)，从源站到目的站共经从源站到目的站共经过过k k段链路段链路, ,每段链路的传播时延为每段链路的传播时延为d(s)d(s)，数据率为数据率为c(bit/s)c(bit/s)。在电路交换时电路的建立时间为在电路交换时电路的建立时间为s(s)s(s)，在分组交换时分组长度为在分组交换时分组长度为p(bit),p(bit),且各结点的排队等且各结点的排队等待时间可忽略不计。待时间可忽略不计。 问在怎样的条件下，分组交换的时延比电路交问

9、在怎样的条件下，分组交换的时延比电路交换小？换小？信息传输速率和码元传输速率信息传输速率和码元传输速率信息传输速率（比特率）信息传输速率（比特率）带宽带宽宽带宽带吞吐量吞吐量码元传输速率（波特率）码元传输速率（波特率）信息传输速率和码元传输速率的关系信息传输速率和码元传输速率的关系2logCBM信息传信息传输速率输速率码元传输速率码元传输速率码元状态数码元状态数误码率和误比特率误码率和误比特率误码率（误码率（P Pc c）P Pc c = =传错的码元数传错的码元数/ /传输的码元数传输的码元数误比特率（误比特率（P Pb b）P Pb b = =传错的比特数传错的比特数/ /传输的比特数传输

10、的比特数P Pb b=10=10-6-6为正常为正常奈奎斯特准则与香农定理奈奎斯特准则与香农定理奈奎斯特准则奈奎斯特准则香农定理香农定理2MAXBW22logMAXCWM2log (1/)MAXCWSN理想信理想信道容量道容量有噪声有噪声信道容信道容量量调制解调技术调制解调技术调制：数字数据模拟化的方法调制：数字数据模拟化的方法解调：已调信号还原为数字数据解调：已调信号还原为数字数据载波正弦信号：载波正弦信号：( )sin()S tAtf调制解调技术调制解调技术幅移键控幅移键控ASKASK特点：技术简单、抗干特点：技术简单、抗干扰差、适合光缆使用扰差、适合光缆使用频移键控频移键控FSKFSK特

11、点：电路简单、特点：电路简单、抗干扰能力强抗干扰能力强相移键控相移键控PSKPSK特点：抗干扰能力强、实现特点：抗干扰能力强、实现较复杂较复杂多级调制多级调制调制解调技术调制解调技术2logn幅相键控（幅相键控（APKAPK）调制解调技术调制解调技术编码解码技术编码解码技术编码的好处：编码的好处：有利于区分有利于区分“0”“0”和和“1”“1”携带时钟携带时钟充分利用信道传输能力充分利用信道传输能力编码解码技术编码解码技术不归零制编码（不归零制编码（NRZNRZ）单级性单级性NRZNRZ双级性双级性NRZNRZ缺点：多个连续缺点：多个连续“0”“0”和和“1”“1”难区分难区分 有直流分量有直

12、流分量编码解码技术编码解码技术曼彻斯特编码曼彻斯特编码利用跳变表示利用跳变表示“0”“0”和和“1”“1”优点：优点： 内同步方式内同步方式 易判断易判断“0”“0”和和“1”“1” 无直流分量无直流分量缺点：缺点： 效率减少一半效率减少一半若若C=100MbpsC=100MbpsB=B=？B=200MbaudB=200Mbaud编码解码技术编码解码技术差分曼彻斯特编码差分曼彻斯特编码优点：优点： 内同步方式内同步方式 无直流分量无直流分量编码解码技术编码解码技术mB/nBmB/nB编码编码把把m m比特数据块用比特数据块用n n比特表示比特表示 mnmn如：如：4B/5B4B/5B编码编码优

13、点：优点： 选择至少两个选择至少两个“1”“1”，无，无3 3个连续个连续“0”“0”，利于时钟提取，利于时钟提取 多余的可做控制码或空闲码多余的可做控制码或空闲码编码解码技术编码解码技术mB/nBmB/nB编码：编码：选取规则：选取规则：“0”“0”和和“1”“1”等概率，连续等概率，连续“0”“0”和和“1”“1”数目小数目小缺点：缺点：效率低效率低mn额外开销额外开销%nmn若若C=100MbpsC=100MbpsB=B=？B=125MbaudB=125Mbaud编码解码技术编码解码技术多进制编码：多进制编码：特征用多种状态表示特征用多种状态表示若若C=100MbpsC=100MbpsB

14、=B=？B=50MbaudB=50Mbaud信道复用技术信道复用技术在一个公共信道上建立两条或多条传输信道在一个公共信道上建立两条或多条传输信道复用过程：复用过程：复合、传输、分离复合、传输、分离 信道复用技术信道复用技术频分多路复用（频分多路复用（FDMFDM）原理：利用频谱搬移将多个较窄频带调制到不同频原理：利用频谱搬移将多个较窄频带调制到不同频段。段。为防止串扰，需为防止串扰，需保护频带保护频带多用于传输模拟多用于传输模拟信号信号信道复用技术信道复用技术电话系统电话系统FDM FDM 标准化标准化4 4kHzkHz60-108kHz60-108kHz1212个个5 5个个312-552k

15、Hz312-552kHz812-2044kHz812-2044kHz8516-12388kHz8516-12388kHz5 5个个3 3个个群群超群超群主群主群超主群超主群1212路路6060路路300300路路900900路路信道复用技术信道复用技术时分多路复用（时分多路复用（TDMTDM）若干时间长度的帧若干时间长度的帧每帧若干时隙每帧若干时隙固定时隙分配固定时隙分配 每个时隙一个用户每个时隙一个用户多用于传输数字信号多用于传输数字信号优点：优点： 无需保护频带，传输效率高无需保护频带，传输效率高 信道频带窄，容量大信道频带窄，容量大缺点：缺点： 双方时隙须严格同步双方时隙须严格同步信道复

16、用技术信道复用技术统计时分多路复用（统计时分多路复用（STDMSTDM）提高信道利用率提高信道利用率帧长不确定帧长不确定额外开销：地址信息额外开销：地址信息STDMSTDM效率比效率比TDMTDM效率高效率高1.5-41.5-4倍倍信道复用技术信道复用技术A1B2C3C2B4B1A3D2D4时时分分多多路路复复用用器器A1B1D2C2B2A3A1B1B4C2C3A3D4t1t2t3t4ABCD第第1 1帧帧第第1 1帧帧B2D2第第2 2帧帧第第2 2帧帧信道复用技术信道复用技术 准同步数字系列（准同步数字系列（PDHPDH） 信道复用技术信道复用技术信道复用技术信道复用技术同步数字系列同步数字系列( (SDHSDH) ) 信道复用技术信道复用技术信道复用技术信道复用技术波分多路复用波分多路复用( (WDM) WDM) 信道复用技术信道复用技术