【正文】 接傳送基帶信號(hào)，不經(jīng)頻譜搬移時(shí)，則稱之為基帶傳輸 。 電話線上傳送的按照聲音的強(qiáng)弱幅度連續(xù)變化的電信號(hào)稱為模擬信號(hào) (analog signal)；模擬信號(hào)的信號(hào)電平是連續(xù)變化的； 模擬信號(hào) 數(shù)字信號(hào) 0V ( t )t數(shù)字信號(hào)?計(jì)算機(jī)所產(chǎn)生的電信號(hào)是用兩種不同的電平去表示 0、 1比特序列的電壓脈沖信號(hào)，這種電信號(hào)稱為數(shù)字信號(hào) (dligital signal）； 信道 信源 信宿 信道 信道：傳輸信息的必經(jīng)之路稱為“信道”。 ?信息的載體可以是數(shù)字、文字、語(yǔ)音、圖形或圖像； ?計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的信息一般是字母、數(shù)字、符號(hào)、圖形或圖像的組合； ?數(shù)據(jù)：載荷信息的物理符號(hào)或有意義的實(shí)體。電氣與電子工程師學(xué)會(huì) IEEE（ Institute of Electrical and Electronics Engneering） 基帶 (baseband) 寬帶 (broadband) 單模光纖 (singlemode fiber)/多模光纖 (multimode fiber) ?數(shù)據(jù)通信是指在不同計(jì)算機(jī)之間傳送表示字母、數(shù)字、符號(hào)或圖形、圖像的二進(jìn)制代碼 0、1比特序列的過(guò)程； 數(shù)據(jù)通信的特點(diǎn) 數(shù)據(jù)通信和電報(bào)、電話通信相比，數(shù)據(jù)通信有如下特點(diǎn)： (1)數(shù)據(jù)通信是人 — 機(jī)或機(jī) — 機(jī)通信，計(jì)算機(jī)直接參與通信是數(shù)據(jù)通信的重要特征； (2)數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性和可靠性要求高； (3)傳輸速率高，要求接續(xù)和傳輸響應(yīng)時(shí)間快； (4)通信持續(xù)時(shí)間差異大。也稱為傳送電信號(hào)的一條道路。 數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕拘问?2 所謂頻帶傳輸，就是把二進(jìn)制信號(hào) (數(shù)字信號(hào) )進(jìn)行調(diào)制交換，成為能在公用電話網(wǎng)中傳輸?shù)? 音頻信號(hào) (模擬信號(hào) )，將音頻信號(hào)在傳輸介質(zhì)中傳送到接收端后，再由調(diào)制解調(diào)器將該音 頻信號(hào)解調(diào)變換成原來(lái)的二進(jìn)制電信號(hào)。 支持?jǐn)?shù)據(jù)雙向分時(shí)流動(dòng) ， 線路只有一條 ，兩個(gè)方向須分時(shí)使用信道 。 2. 在發(fā)送端和接收端需要并 /串轉(zhuǎn)換和串 /并轉(zhuǎn)換 。例如，當(dāng)信號(hào)為 1和 0相間的脈沖時(shí)，在帶寬為 1Mbit/S鏈路上，每一個(gè)比特在時(shí)間軸上的寬度為 lus， 但在帶寬為 4Mbit/s的鏈路上，每一個(gè)比特在時(shí)間軸上的寬度就減小到原來(lái)的四分之一，即只有 0． 25 us。例如四進(jìn)制中符號(hào)速率為 2400波特，其信息速率為 4800bit／ s；而八進(jìn)制的信息速率為 7200bit／ s等等。 例：每個(gè)信號(hào)值可表示３位，則比特率是波特率的３倍； 每個(gè)信號(hào)值可表示１位，則比特率和波特率相同。 ? 1924年，奈魁斯特（ H. Nyquist）推導(dǎo)出 無(wú)噪聲有限帶寬信道 的最大數(shù)據(jù)傳輸率公式： 最大數(shù)據(jù)傳輸率 R = 2Wlog2N (bps) 任意信號(hào)通過(guò)一個(gè)帶寬為 W的低通濾波器，則每秒采樣２ W次就能完整地重現(xiàn)該信號(hào)，信號(hào)電平分為 N級(jí)。若碼元取 0和 1兩個(gè)離散狀態(tài)值，則一個(gè)碼元攜帶 1比特 (bit)信息。 ? 實(shí)際信道不理想：信道帶寬有限；失真；多種干擾進(jìn)入信道。 信道延遲 時(shí)延（ delay或 latency） 是指一個(gè)報(bào)文或分組從一個(gè)網(wǎng)絡(luò)（或一條鏈路）的一端傳送到另一端所需的時(shí)間。 這種時(shí)延的大小主要取決于網(wǎng)絡(luò)中當(dāng)時(shí)的通信量 。 – 電子工業(yè)協(xié)會(huì)（ EIA）為計(jì)算機(jī)用非屏蔽雙絞線的不同質(zhì)量推行了一種分類方法。 – 2) RG11 粗纜 ? 阻抗 50Ω，直徑 。 光，所以光纖傳輸信號(hào)的距離比導(dǎo)線所能傳輸?shù)木嚯x要遠(yuǎn)得多。 – 3）抗雷電和電磁干擾。微波傳輸在發(fā)送和接收器之間存在無(wú)障礙的通道時(shí)工作得很好，因此，絕大多數(shù)微波裝置都設(shè)有高于周圍建筑物和植被的高塔，并且其發(fā)送器都直接朝向?qū)Ψ礁咚系慕邮掌? 。衛(wèi)星上的轉(zhuǎn)發(fā)器把它的波束對(duì)準(zhǔn)地球上的一定區(qū)域，在此區(qū)域中的衛(wèi)星地面站之間可互相通信。紅外線一般局限于一個(gè)很小的區(qū)域（例如，在一個(gè)房間內(nèi)）并且通常要求發(fā)送器直接指向接收器。 缺點(diǎn)： a 難以分辨一位的結(jié)束和另一位的開(kāi)始； b 發(fā)送方和接收方必須有時(shí)鐘同步； c若信號(hào)中“ 0”或“ 1”連續(xù)出現(xiàn)，信號(hào)直流分量將累加。位中間跳變表示時(shí)鐘，位前跳變表示數(shù)據(jù)。 60， 300，1800路。 典型的例子是話音信號(hào)在普通的電話系統(tǒng)中傳輸。 采用調(diào)制解調(diào)器也可以把音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成較高頻率的信號(hào)和把較高頻率的信號(hào)轉(zhuǎn)換成音頻信號(hào) 。 例如 ， 0對(duì)應(yīng)于無(wú)載波輸出 ， 而 1對(duì)應(yīng)于有載波輸出 。 如圖所示 。 如圖所示 。 如圖所示 。 ? 多進(jìn)制振幅調(diào)制時(shí)，矢量端點(diǎn)在一條軸上分布，多進(jìn)制相位調(diào)制時(shí)，矢量端點(diǎn)在一個(gè)圓上分布。 m=1, 2, … , M。前者 M為 2的偶次方，即每個(gè)符號(hào)攜帶偶數(shù)個(gè)比特信息；后者 M為 2的奇次方，即每個(gè)符號(hào)攜帶奇數(shù)個(gè)比特信息。 2）差分脈沖代碼調(diào)制 原理：不是將振幅值數(shù)字化，而是根據(jù)前后兩個(gè)采樣值的差進(jìn)行編碼，輸出二進(jìn)制數(shù)字。采用 PAM和 PCM技術(shù)，我們可以通過(guò)無(wú)數(shù)次采樣來(lái)完整重現(xiàn)整個(gè)波形，或者我們可以僅僅使用三次采樣值來(lái)對(duì)信號(hào)變化方向作一個(gè)最粗略的描述。 ? ? 二進(jìn)制編碼的例題：將按 3位（ 8級(jí)）進(jìn)行量化的序列： 、 、 、 、 、 、 。 以字符傳輸（字符為基本傳輸單位）為例，在基于字符的信息傳送中，可以采用異步方式，也可以采用同步方式。 標(biāo)記 二進(jìn)制位流 標(biāo)記 同步和異步傳輸 （ a）單同步格式 同 步 字 符 數(shù) 據(jù) 1 數(shù) 據(jù) 2 ? 數(shù) 據(jù) n 校 驗(yàn) 字 符C R C 1 校 驗(yàn) 字 符C R C 2 同 步 字 符一 幀 下 一 幀數(shù) 據(jù) 場(chǎng)同步字符 數(shù)據(jù)1 數(shù)據(jù)2 ? 數(shù)據(jù)n 校驗(yàn)字符 CRC1 校驗(yàn)字符 CRC2 同步字符一幀 下一幀同步字符（ b）雙同步格式 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/10/1 0/1起始位停止位空閑位第5 —8 個(gè)數(shù)據(jù)位第n 個(gè)字符 第n +1個(gè) 字符異步通信格式 ： ? 在多結(jié)點(diǎn)通信網(wǎng)絡(luò)中，為有效利用通信設(shè)備和線路，一般希望動(dòng)態(tài)地設(shè)定通信雙方間的線路。 ? 特點(diǎn) – 每個(gè)分組頭包括目的地址，獨(dú)立進(jìn)行路由選擇 – 網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)設(shè)備中不預(yù)先分配資源 – 線路利用率高； – 結(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)器利用率高； – 易于重傳，可靠性高； –易于開(kāi)始新的傳輸，讓緊急信息優(yōu)先通過(guò)； –額外信息增加。在高帶寬的通信中更為經(jīng)濟(jì)、合理、可靠。 基帶傳輸是一種最簡(jiǎn)單最基本的傳輸方式，一般用低電平表示“ 0”，高電平表示“ 1”。頻分多路復(fù)用 FDM是把每個(gè)要傳輸?shù)男盘?hào)以不同的載波頻率進(jìn)行調(diào)制，而且各個(gè)載波頻率是完全獨(dú)立的，即信號(hào)的帶寬不會(huì)相互重疊，然后在傳輸介質(zhì)上進(jìn)行傳輸，這樣在傳輸介質(zhì)上就可以同時(shí)傳輸許多路信號(hào)。頻分復(fù)用的主要問(wèn)題是各路信號(hào)之間容易產(chǎn)生相互干擾（稱為串?dāng)_）。 每一個(gè)時(shí)隙由一個(gè)信號(hào) （ 也即一個(gè)用戶） 占用 ， 也即在占有的時(shí)隙內(nèi) ， 該信號(hào)使用通信線路的全部帶寬 ， 而不像 FDM那樣， 同一時(shí)間同時(shí)發(fā)送多路信號(hào) 。 T1載波與 E1載波 ? 1)T1載波 Bell系統(tǒng)的 T1載波利用脈碼調(diào)制 PCM和時(shí)分 TDM技術(shù)，使 24路采樣聲音信號(hào)復(fù)用一個(gè)通道。 一根光束信號(hào)上的能量常常僅僅有幾 GHz寬，因?yàn)楝F(xiàn)在不可能在光電介質(zhì)之間作更快的轉(zhuǎn)換。 ? ? 1)海明碼的生成。 ? 2)由監(jiān)督關(guān)系式可構(gòu)造出下面錯(cuò)碼位置關(guān)系表： ? 3)由 S2S1S0=011查表得知錯(cuò)碼位置是 a3。如果該二進(jìn)制數(shù)位 0，則無(wú)錯(cuò)誤。海明碼的監(jiān)督關(guān)系式為： ? S2=a2+a4+a5+a6 ? S1=a1+a3+a5+a6 ? S0=a0+a3+a4+a6 ? 求：海明碼碼字。 波分多路復(fù)用 ? 波分多路復(fù)用（ WDMWavelength Division Multiplexing） 應(yīng)用：光纜線路 九 .差錯(cuò)控制 1 差錯(cuò)類型 隨機(jī)差錯(cuò)；突發(fā)差錯(cuò) 2 差錯(cuò)檢測(cè)碼 – 奇偶校驗(yàn)碼 – 海明碼 – 循環(huán)冗余校驗(yàn)碼 ? １．水平奇偶校驗(yàn)例子： 字符 ASCII 水平奇校驗(yàn) H 1 0 0 1 0 0 0 1 a 1 1 0 0 0 0 1 0 m 1 1 0 1 1 0 1 0 g 1 1 0 0 1 1 1 0 n 1 1 0 1 1 1 0 0 c 1 1 0 0 0 1 1 1 o 1 1 0 1 1 1 1 0 垂直奇校驗(yàn) 0 1 1 1 1 1 0 1 ? ２．海明碼 ? 海明碼是一種可以糾正一位差錯(cuò)的編碼。 T1系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸速率為 。 時(shí)分多路復(fù)用分為同步時(shí)分多路復(fù)用和異步時(shí)分多路復(fù)用 。這種已調(diào)信號(hào)的頻譜展寬之后也易發(fā)生相互交叉而令信號(hào)失真和無(wú)法解調(diào)接收。如下圖所示。 限制：因基帶信號(hào)所帶的頻率成分很寬，所以對(duì)傳輸線有一定的要求。 交換技術(shù) 三種交換技術(shù)對(duì)比 : A:固定的傳輸速率、會(huì)有呼叫阻塞 B,C:能進(jìn)行速率轉(zhuǎn)換、雖會(huì)降速但不會(huì)阻塞 可以使用優(yōu)先級(jí) A:實(shí)時(shí)性強(qiáng) B,C:存在時(shí)延和額外開(kāi)銷 交換結(jié)構(gòu)（ switch fabric） crossbar 交換 空分交換 時(shí)分交換 八 .多路復(fù)用技術(shù) ? 多路復(fù)用是指在數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中，允許兩個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)源共享同一個(gè)傳輸介質(zhì)，就像每一個(gè)數(shù)據(jù)源都有自己的信道一樣 就是指把若干個(gè)彼此無(wú)關(guān)的信號(hào)合并為一個(gè)復(fù)合信號(hào)，并在一條共用信道上進(jìn)行傳輸。 – 例 : IP works ? 虛電路 – 電路交換和分組交換的結(jié)合 ? data is transmitted as packets ? all packets from one packet stream are sent along a preestablished path (=virtual circuit) ? Guarantees insequence delivery of packets ? However: Packets from different virtual circuits may be interleaved –分三個(gè)階段 ? 建立：發(fā)帶有全稱網(wǎng)絡(luò)地址的呼叫分組，建立虛電路 ? 傳輸：沿建立好的虛電路傳輸數(shù)據(jù)； ? 拆除：拆除虛電路。 ? 三個(gè)階段 – 建立電路 – 傳輸數(shù)據(jù) – 拆除電路 ? 特點(diǎn) – 在發(fā)送數(shù)據(jù)前，必須建立起點(diǎn)到點(diǎn)的物理通路； – 建立物理通路時(shí)間較長(zhǎng)，數(shù)據(jù)傳送延遲較短。 數(shù)據(jù)通信技術(shù) ( 18 ) 特點(diǎn)： 傳輸效率低； 主要用于字符終端與計(jì)算機(jī)之間的通信。 電平序號(hào) 量化值 一般二進(jìn)制碼 a1 a2 a3 折疊二進(jìn)制碼 b1 b2 b3 7 6 5 4 正 值 1 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0 0 3 2 1 0 負(fù) 值 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 通信線路的通信方式 連接方式 為適應(yīng)不同的需要，通信線路采用不同的連接方式。 ? 例題： 對(duì)于一個(gè)帶寬為 10 000Ｈｚ（ 1 000～ 11 000Ｈｚ）的信號(hào)，需要怎樣的采樣頻率？如果每個(gè)樣本的量化值是八位二進(jìn)制數(shù)，比特率是多少？ ? 解答 ? 采樣頻率必須是信號(hào)最高頻率的兩倍： ? 采樣頻率： 2*（ 11 000）＝ 22 000次 /S ? 每個(gè)樣本由八位二進(jìn)制數(shù)表示： ? 比特率＝（ 22 000次／ｓ） *（８比特／次）＝ 176ｋ bps ? 根據(jù)奈奎斯特定理，采樣頻率必須至少是最高頻分量頻率的兩倍 ? 2 、量化 ? 量化是一種對(duì)采樣結(jié)果賦予一個(gè)特定范圍內(nèi)的整數(shù)值的方法。 缺點(diǎn)：編碼速度跟不上變化太快的信號(hào)。由于歷史原因，通信PCM有兩個(gè)互不兼容的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，既北美的 24路 T1載波（ ）和歐洲的 30路 E1載波（ ）。 QAM中的振幅 Am和 Bm可以表示成：