计算机通信-数据传输技术

数据通信技术单工、全双工和半双工传输频带传输和基带传输异步传输和同步传输数据传输方式异步传输和同步传输1.同步两点通信帧同步位同步外同步内同步多点通信网同步准同步主从同步异步传输和同步传输2.异步传输数字传输（按同时传输的位数）并行通信串行通信异步传输同步传输WorkstationIBMCompatibleWorkstationIBMCompatible①异步传输规则（起-止式同步方式）※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※传输速率一般为300、600、1200、2400、3600、9600、19200b/s异步传输和同步传输异步传输和同步传输※字符组成•1位起始位(0)•5～８位数据位•0～1位奇偶校验位•1～2位停止位(1)11110011111100110101111001111100011101101111异步传输和同步传输②优点•无需统一的时钟•控制简单•出错只重发该字符③缺点传输效率低56%～80%④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异步传输和同步传输3.同步传输①传输规则※以帧为单位传输※帧同步：使用特殊标志※位同步：多采用内同步※两种方式：•面向字符•面向位异步传输和同步传输•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。一个或多个同步字符一个或多个同步字符数据字符异步传输和同步传输如：ASCII字符序列传输DLESTX开始，以DLEETX结束。DLE…Data…DLESTXETX缺点：数据中也出现DLESTX或DLEETX，则接收端就会错误判断帧边界。如何解决？DataDLESTX……DLEETXDLE…DLEETXDLEDLESTX…DLE字符填充法完全依赖字符集异步传输和同步传输•面向位…Data…0111111001111110同步位模式同步位模式数据若数据中出现“01111110”位串，从而干扰帧的正常定界。如何解决？比特填充法Data01111110……01111110111111111110…01111110……0111111011111011111100…异步传输和同步传输②优点对于大块的数据，有更高的传输效率③缺点若数据出错，必须重发整个帧④适用范围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时延和时延带宽积信息传输速率和码元传输速率误码率和误比特率奈奎斯特准则与香农定理时延和时延带宽积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。①定义1.时延②组成•发送时间•传播时延•转发时延数据块长度/信息传输速率信道长度/电磁波在信道上的传输速率排队时延+处理时延时延和时延带宽积总时延=发送时间+传播时延+转发时延③相关概念往返时间，RTT2.时延带宽积（比特长度）①定义时延带宽积=传播时延×带宽（单位：比特）②描述时延和时延带宽积例题1：要传送的报文共x(bit)，从源站到目的站共经过k段链路,每段链路的传播时延为d(s)，数据率为c(bit/s)。在电路交换时电路的建立时间为s(s)，在分组交换时分组长度为p(bit),且各结点的排队等待时间可忽略不计。问在怎样的条件下，分组交换的时延比电路交换小？信息传输速率和码元传输速率信息传输速率（比特率）带宽宽带吞吐量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2logCBM信息传输速率码元传输速率码元状态数误码率和误比特率误码率（Pc）Pc=传错的码元数/传输的码元数误比特率（Pb）Pb=传错的比特数/传输的比特数Pb=10-6为正常奈奎斯特准则与香农定理奈奎斯特准则香农定理2MAXBW22logMAXCWM2log(1/)MAXCWSN理想信道容量有噪声信道容量调制解调技术调制：数字数据模拟化的方法解调：已调信号还原为数字数据载波正弦信号：()sin()StAtf调制解调技术幅移键控ASK特点：技术简单、抗干扰差、适合光缆使用频移键控FSK特点：电路简单、抗干扰能力强相移键控PSK特点：抗干扰能力强、实现较复杂多级调制调制解调技术2logn幅相键控（APK）调制解调技术编码解码技术编码的好处：有利于区分“0”和“1”携带时钟充分利用信道传输能力编码解码技术不归零制编码（NRZ）单级性NRZ双级性NRZ缺点：多个连续“0”和“1”难区分有直流分量编码解码技术曼彻斯特编码利用跳变表示“0”和“1”优点：内同步方式易判断“0”和“1”无直流分量缺点：效率减少一半若C=100MbpsB=？B=200Mbaud编码解码技术差分曼彻斯特编码优点：内同步方式无直流分量编码解码技术mB/nB编码把m比特数据块用n比特表示mn如：4B/5B编码优点：选择至少两个“1”，无3个连续“0”，利于时钟提取多余的可做控制码或空闲码编码解码技术mB/nB编码：选取规则：“0”和“1”等概率，连续“0”和“1”数目小缺点：效率低mn额外开销%nmn若C=100MbpsB=？B=125Mbaud编码解码技术多进制编码：特征用多种状态表示若C=100MbpsB=？B=50Mbaud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复用过程：复合、传输、分离信道复用技术频分多路复用（FDM）原理：利用频谱搬移将多个较窄频带调制到不同频段。为防止串扰，需保护频带多用于传输模拟信号信道复用技术电话系统FDM标准化4kHz60-108kHz12个5个312-552kHz812-2044kHz8516-12388kHz5个3个群超群主群超主群12路60路300路900路信道复用技术时分多路复用（TDM）若干时间长度的帧每帧若干时隙固定时隙分配每个时隙一个用户多用于传输数字信号优点：无需保护频带，传输效率高信道频带窄，容量大缺点：双方时隙须严格同步信道复用技术统计时分多路复用（STDM）提高信道利用率帧长不确定额外开销：地址信息STDM效率比TDM效率高1.5-4倍信道复用技术A1B2C3C2B4B1A3D2D4时分多路复用器A1B1D2C2B2A3A1B1B4C2C3A3D4t1t2t3t4ABCD第1帧第1帧B2D2第2帧第2帧信道复用技术准同步数字系列（PDH）信道复用技术信道复用技术同步数字系列(SDH)信道复用技术信道复用技术波分多路复用(WDM)信道复用技术